Estudi teòric-experimental del comportament interfacial de mescles aquoses d’èster metílic a pressió atmosfèrica

Abstract

En aquest treball, s’ha completat un estudi teòric-experimental de la densitat i tensió interfacial (IFT) de mescles aquoses d’èster metílic de longitud de cadena variable en equilibri líquid – líquid (LLE) a pressió atmosfèrica, avaluant l’efecte de la temperatura i la longitud de la cadena de l’èster en aquestes propietats. La densitat s’ha mesurat amb un densímetre de tub vibrant, mentre que per la tensió interfacial s’ha utilitzat un tensiòmetre spinning drop. Addicionalment, els equilibris LLE s’han descrit amb el model de coeficients d’activitat Non-Random Two Liquid (NRTL), i la tensió interfacial s’ha correlacionat utilitzant una versió simplificada de la teoria del gradient de la densitat (SSGT). L’anàlisi dels resultats revela que la diferència de densitats entre fases de les mescles augmenta amb la temperatura i la cadena molecular. La tensió interfacial també augmenta fins arribar a un màxim, relacionat amb la línia de composició (tie-line) de l’equilibri líquid – líquid, representant un mínim de solubilitat del metilèster en aigua. La utilització dels models NRTL i SSGT permeten ajustar bé els valors de la IFT en funció de la temperatura. De manera predictiva, es descriuen els perfils de concentració interfacial d’aquestes mescles, on no s’ha observat adsorció de cap component.

In this work, a theoretical-experimental study of the density and the interfacial tension (IFT) at liquid - liquid equilibrium (LLE) for aqueous methyl ester mixtures of variable alkyl chain as a function of the temperature and the ester chain length has been carried out at atmospheric pressure. Mass density determina­tions were measured with a vibrating tube densimeter, whereas the interfacial tension was determinated with a spinning drop tensiometer. Additionally, the phase equilibria were studied with the Non-Random Two Liquid (NRTL) activity coefficient model, while the interfacial tension was correlated using the Simplified Square Gradient Theory (SSGT). Based on the experimental results, the mass density difference ofboth phases increases with temperature and molecular chain. The IFT also increases until reaching a maximum, which is related with the tie-line of the liquid - liquid equilibrium, representing a mínimum of the methyl ester solubility in water. The combination of the activity coefficient NRTL model with the SSGT was found to be suitable for correlating the IFT of the mixtures as a function of the temperature. In a predictive manner, the interfacial concentration profiles of these mixtures were calculated. None of the compounds exhibit surface or adsorption activity.