Estudo e desenvolvimento de emulsões-modelo multifuncionais que simulam o petróleo e algumas de suas características e propriedades

dc.contributor.advisor1Castro, Eustáquio Vinicius Ribeiro de
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.advisor1Latteshttps://buscatextual.cnpq.br
dc.contributor.authorCorona, Rayane Reinholz Boone
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/
dc.contributor.authorLatteshttps://buscatextual.cnpq.br
dc.contributor.referee1Dalmaschio, Cleocir José
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee1Latteshttps://buscatextual.cnpq.br
dc.contributor.referee2Barbosa, Lúcio Leonel
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee2Latteshttps://buscatextual.cnpq.br
dc.contributor.referee3Morais, Verônica Santos de
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee3Latteshttps://buscatextual.cnpq.br
dc.contributor.referee4Filgueiras, Paulo Roberto
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee4Latteshttps://buscatextual.cnpq.br
dc.contributor.referee5Silva Filho, Eloi Alves da
dc.date.accessioned2025-08-27T22:42:01Z
dc.date.available2025-08-27T22:42:01Z
dc.date.issued2025-02-26
dc.description.abstractThis study investigated the formulation of stable emulsions using model fluids with physicochemical properties and chemical profiles similar to a reference crude oil. After evaluating the physicochemical properties and mid-infrared absorption spectra of four model fluids, one fluid with potential for producing stable emulsions was selected. Water-in oil emulsions were prepared with this model fluid, containing 10% v/v of a saline solution at 35 g/L, and evaluated based on several parameters such as surfactant concentration, stirring speed, flow type, kinetic stability time, and droplet size distribution. It was observed that the medium lubricating oil (ρ = 0.8885 g/cm3) exhibited a compositional profile compatible with the reference oil and was capable of forming emulsions stable for over 48 hours. Model emulsions were prepared using different oil phases and surfactants (Span 60, Span 80, Triton X-100, and Triton X-114), with 10% and 30% v/v of aqueous phase. The kinetic stability of the emulsions was evaluated in terms of aqueous phase separation, droplet size distribution, dynamic viscosity, and interfacial tension. In addition, an analysis of the homogenization process was conducted to identify the emulsification regime (inertial or viscous) by calculating the smallest vortices formed. The study also included an investigation of the maximum superficial flow velocity to provide a better understanding of the produced emulsions. Seven formulations were found suitable for application in laboratory-scale flow loops, presenting a maximum superficial velocity below 3.9 m/s. Span 80 surfactant was particularly effective in stabilizing emulsions, keeping them stable for more than 72 hours, with droplet sizes ranging from 0.2 µm to 100.0 µm. As a novel contribution, this study evaluated the use of Triton X-100 and Triton X-114 surfactants in the formulation of W/O emulsions under different homogenization conditions, representing the first report of these compounds used in model fluid systems similar to crude oil. It was observed that, in addition to providing good stability, these surfactants significantly influenced the emulsification regime and hydrodynamic behavior of the emulsions. In the case of Span 80, although widely known, it was found that increasing its concentration simultaneously improved stability, reduced droplet size, and decreased average flow velocity under viscous turbulent emulsification conditions in axial f low. These findings contribute to advancing the understanding of the factors that influence the stability and dynamics of emulsions applicable to industrial processes and experimental f low circuits
dc.description.resumoEste trabalho investigou a formulação de emulsões estáveis a partir de fluidos modelo, com propriedades físico-químicas e perfil químico semelhantes a um óleo bruto de referência. Após a avaliação físico-química e espectrometria de absorção no infravermelho médio de quatro fluidos modelo, foi selecionado um fluido com potencial para a produção de emulsões estáveis. Emulsões água-em-óleo foram preparadas com este fluido modelo, contendo 10% v/v de solução salina a 35 g/L, e avaliada com base em vários parâmetros, como concentração de surfactante, rotação, fluxo, tempo de estabilidade cinética e distribuição do tamanho das gotículas. Observou-se que o óleo lubrificante médio (ρ = 0,8885 g/cm3) apresentou perfil composicional compatível com o óleo de referência, sendo capaz de formar emulsões estáveis por mais de 48 horas. Emulsões modelo foram preparadas com diferentes fases oleosas e surfactantes (Span 60, Span 80, Triton X-100 e Triton X-114), com 10% e 30% v/v de fase aquosa. A estabilidade cinética das emulsões foi avaliada em termos de separação de fase aquosa, distribuição do tamanho das gotículas, viscosidade dinâmica e tensão interfacial. Além disso, foi realizada uma análise do processo de homogeneização, visando identificar o regime de emulsificação (inercial ou viscoso), por meio do cálculo dos menores vórtices formados. O estudo também incluiu uma investigação da velocidade máxima de fluxo superficial para proporcionar uma melhor compreensão das emulsões produzidas. Sete formulações demonstraram adequação para aplicação em circuitos de f luxo de laboratório, apresentando uma velocidade superficial máxima inferior a 3,9 m/s. O surfactante Span 80 foi particularmente eficaz na estabilização das emulsões, mantendo-as estáveis por mais de 72 horas, com tamanhos de gotículas variando entre 0,2 µm e 100,0 µm. Como contribuição inédita, este estudo avaliou o uso dos surfactantes Triton X-100 e Triton X-114 na formulação de emulsões A/O sob diferentes condições de homogeneização, sendo este o primeiro relato do uso desses compostos em sistemas com fluido modelo semelhante ao petróleo. Observou-se que, além de proporcionarem boa estabilidade, esses surfactantes influenciaram significativamente o regime de emulsificação e o comportamento hidrodinâmico das emulsões. No caso do Span 80, embora amplamente conhecido, verificou-se que o aumento de sua concentração promoveu simultaneamente a melhoria da estabilidade, a redução do tamanho das gotículas e a diminuição da velocidade média do fluxo em regime de emulsificação viscoso turbulento sob fluxo axial. Esses achados contribuem para o avanço no entendimento dos fatores que influenciam a estabilidade e a dinâmica de emulsões aplicáveis a processos industriais e circuitos experimentais de fluxo
dc.description.sponsorshipPetróleo Brasileiro S/A (Petrobras)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/20227
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectEmulsões
dc.subjectSurfactante
dc.subjectPetróleo
dc.subjectFormulação de emulsão
dc.subjectEmulsões modelo
dc.subjectEmulsions
dc.subjectSurfactant
dc.subjectPetroleum
dc.subjectEmulsion formulation
dc.subjectModel emulsions
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleEstudo e desenvolvimento de emulsões-modelo multifuncionais que simulam o petróleo e algumas de suas características e propriedades
dc.title.alternativeStudy and development of multifunctional model emulsions that simulate oil and some of its characteristics and properties
dc.typedoctoralThesis
foaf.mboxrayane.boone@gmail.com

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