63ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 1. Físico-Química

PREPARO E CARACTERIZAÇÃO DE DISPERSÕES DE GEL DE FERRITA DE COBALTO EM ÓLEO MINERAL ISOLANTE

Fábio Pereira da Cruz 1 Denilson Rabelo 1,2

1. Instituto de Química - UFG 2. Prof. Dr./Orientador - Instituto de Química - UFG

INTRODUÇÃO:

Nanofluidos são definidos na literatura, como suspensões coloidais estáveis de nanopartículas, nanofibras ou nanocompósitos dispersas num meio líquido polar (água, etilenoglicol), apolar (óleos isolantes) ou na forma de soluções poliméricas. A estabilidade química, a distribuição de tamanho, o tipo e a fração volumétrica de nanoparticulas suspensas nesses fluidos influenciam sua aplicação tecnológica para transferência de calor. A agregação das nanopartículas em suspensão nos fluidos é um dos principais fatores que diretamente limita a aplicação destes fluidos, sendo causada pela colisão entre nanopartículas devido à difusão browniana ou por forças de atração de van der Waals, e pode ser evitada com uso de surfactantes que fornecem estabilidade eletrostática, estérica ou por modificação química da superfície destas nanopartículas. Este procedimento contribui também para contornar os problemas de sedimentação que ocorrem nesses fluidos A síntese e a avaliação de estabilidade do gel magnético de CoFe2O4 com ácido óleico disperso diretamente em óleos isolantes é a proposta deste trabalho.

METODOLOGIA:

O gel de ferrita de cobalto (GFC) utilizado para dispersão em óleo mineral isolante, foi obtido com nanopartículas de CoFe2O4 (NPs) sintetizadas pelo método de coprecipitação em meio alcalino, tendo ácido oléico (AO) como surfactante. Após o período de digestão, as NPs foram mantidas em suspensão por agitação mecânica na temperatura de 90°C, e logo em seguida foi adicionada certa quantidade de AO lentamente para hidrofobização da superfície. Posteriormente, ocorreu a formação do GFC, e todo sobrenadante tornou-se transparente. Uma dispersão de 2% (m/v) à base de GFC em óleo mineral de petróleo foi preparada, dissolvendo-se 2,0g de gel de CoFe2O4 em 100 mL de óleo mineral isolante. Essa suspensão de gel de ferrita de cobalto em óleo mineral isolante foi homogeneizada com um dispersor mecânico do modelo Ultraturrax T10 Basic, na velocidade de agitação de 20000 RPM por 5 min. Essa dispersão foi chamada de nanofluido gel (NFG). Após o preparo do NFG, procedeu-se a diluição para se obter fluidos com frações volumétricas de 0,05% (NFG5); 0,1% (NFG10); 0,2% (NFG20); 0,5% (NFG50) e 1,0% (NFG100) (m/v). Os fluidos obtidos foram caracterizados por: espalhamento dinâmico de luz (DLS) e espectroscopia na região do ultravioleta/visível (UV/Vis).

RESULTADOS:

A análise por DLS mostrou curvas de distribuição com tamanhos médios e índices de polidispersão, respectivamente para os fluidos: NFG5 (556nm, PDI=0,611), NFG10 (260nm, PDI=0,515), NFG20 (381nm, PDI=0,718), NFG50 (548nm, PDI=0,274) e NFG100 (726nm, PDI=0,495). Para a análise de estabilidade por UV/Vis foram usados somente os fluidos NFG5, NFG10 e NFG20 onde foi feita uma comparação entre os espectros de UV/Vis das dispersões recém-preparadas após a homogeneização com o dispersor mecânico Ultraturrax T10Basic (λmáx/nm; A) e depois de 15 dias (λmáx15dias /nm; A15dias) sob ação do campo gravitacional terrestre. Os resultados obtidos por UV/Vis para os fluidos recém-preparados foram: NFG5 (λmáx = 354; A= 1,9387), NFG10 (λmáx = 372; A= 3,1268) e NFG20 (λmáx = 414; A= 4,6691). E após um período de 15 dias foram obtidos os seguintes valores para os fluidos NFG5 (λmáx15dias = 377; A15dias = 0,8946), NFG10 (λmáx15dias = 368; A15dias= 0,1158) e NFG20 (λmáx15dias = 355; A15dias= 2,0225).

CONCLUSÃO:

Os dados de distribuição de tamanho por DLS dos fluidos NFG5 a NFG100 não seguiram uma ordem crescente da posição dos máximos, com o aumento da concentração das NPs. A técnica de DLS demonstrou que há a presença de grandes aglomerados nas dispersões de NFG5 a NFG100. Essa presença de aglomerados foi um dos fatores que contribuiu, para que houvesse a sedimentação da ferrita de cobalto dispersa no óleo mineral. A formação destes aglomerados pode estar relacionada com as etapas de preparação das dispersões em óleo mineral. Provavelmente, o dispersor mecânico Ultraturrax, não proporcionou a energia necessária para dispersar as nanoparticulas de ferrita de cobalto em óleo mineral, ou o tempo de agitação foi insuficiente para separação dos aglomerados, ou ainda não ter sido realizada uma etapa de centrifugação para remoção de agregado. O estudo da estabilidade dos fluidos foi feito por UV/Vis utilizando-se a absorbância como um parâmetro de estabilidade das nanopartículas em suspensão, ou seja, ocorre a diminuição da absorbância com o aumento do tempo de sedimentação dessas partículas sob a ação do campo gravitacional. Foi observado por UV/Vis que as dispersões NFG5, NFG10, NFG20 após um período de 15 dias sofreram uma diminuição no comprimento de onda máximo e na absorbância. Esse fato indicou que as dispersões sofreram sedimentação.

Palavras-chave: Gel de ferrita de cobalto, Espectroscopia na região do Ultravioleta/Visível, Estabilidade.