Estudo da otimização do método de centrifugação para análise da eficiência na extração de material interfacial em óleo emulsionado caracterizado por FT-ICR MS

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dc.contributor.advisor-co1Souza, Lindamara Maria de
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0514-9133
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6194660060650807
dc.contributor.advisor1Romão, Wanderson
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-2254-6683
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9121022613112821
dc.contributor.authorSouza, Luciara Costa de
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-8575-8982
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1475251734131608
dc.contributor.referee1Cunha Neto, Álvaro
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1814-6214
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7448379486432052
dc.contributor.referee2Carvalho, Rogério Mesquita de
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-5908-2122
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4237474598406733
dc.date.accessioned2025-06-02T21:49:43Z
dc.date.available2025-06-02T21:49:43Z
dc.date.issued2025-03-06
dc.description.abstractEmulsions are common in the oil industry, present in various processes such as extraction, transportation and refining. However, emulsions can present a significant problem in this sector. Understanding the compounds that play a significant role in stabilizing water/oil (W/O) emulsions is crucial to developing effective treatment methods. The isolation and characterization of Interfacial Material (IM) is an attempt to better understand the species involved in the formation and stabilization of emulsions. This study aims to optimize the methodology of Pereira et al. (2014), which is based on centrifuging an emulsion and separating the oily phase from the remaining (unresolved) emulsion. The study aims to investigate the influence of time and temperature in the centrifugation step, in order to obtain the interfacial material. A sample of naturally emulsified oil was centrifuged, initially varying the centrifugation time by 15, 30, 60, 90, 120, 180, 240 minutes, keeping the temperature constant at 60 °C and the rotation at 9500 rpm. The temperature was then varied by 20, 30, 40, 50 and 60 °C, keeping the time constant at 120 minutes and the rotation at 9500 rpm. The centrifugation stage resulted in two fractions (EPS and EPR). These fractions were distilled using Dean-Stark (to remove the water), centrifuged (to remove the salt) and evaporated (to remove the solvent) to obtain the interfacial materials (IMS and IMR) respectively. All samples were analyzed using ESI(-)FT-ICR MS. High-resolution mass spectrometry proved crucial for identifying the chemical species of the oil and its fractions, as well as offering precise insights into the molecular composition of the IMS by identifying the species that contribute to the stability of the emulsion. The analysis indicated that adjusting the centrifugation time and temperature in the IMR and IMS samples resulted in a decrease in nitrogen species (N1[H] class) and an increase in naphthenic acids (ANs or O2), N2[H] species and mixed classes (N1O2[H], N1O3[H], O3[H] and O3S[H]). Notably, highly aromatic molecules with double bond equivalents (DBE) of 4 to 20 migrated from the aqueous phases to the N1O2[H] and N1O3[H] classes. For ANs, there was a migration to the interface mainly of linear (DBE 1) and aromatic (DBE > 11) molecules. The increase in aromaticity of the IMR sample compared to the crude oil emulsion was confirmed by means of Van Krevelen diagrams, where the H/C vs. O/C or N/C ratio showed a decrease in H/C values for NxOy[H], Oy[H] and Nx[H] species, with x = 1-2 and y = 1-3. The application of Principal Component Analysis (PCA) to the MS data allowed the classification of emulsions based on the type of fraction produced by centrifugation MI, EPR, EPS, crude oil and dehydrated crude oil. The main classes of compounds driving the PCA variance for the MI class were N1O1[H], N1O2[H], N1O3[H], O2[H] and O3[H].
dc.description.resumoAs emulsões são comuns na indústria do petróleo, presentes em diversos processos como extração, transporte e refino. Contudo, as emulsões podem apresentar um problema significativo nesse setor. Compreender os compostos que desempenham um papel significativo na estabilização das emulsões água/óleo (A/O) é crucial para desenvolver métodos eficazes de tratamento. O isolamento e a caracterização do material Interfacial (MI), são tentativas de compreender melhor as espécies envolvidas na formação e estabilização das emulsões. Este estudo tem como objetivo otimizar da metodologia de Pereira et al. (2014), que se baseia na centrifugação de uma emulsão e separar a fase oleosa da emulsão remanescente (não resolvida). O estudo visa investigar a influência do tempo e da temperatura na etapa de centrifugação, com intuito de obter o material interfacial. Uma amostra de óleo naturalmente emulsionada foi centrifugada, variando inicialmente o tempo de centrifugação por 15, 30, 60, 90, 120, 180, 240 minutos, mantendo-se constante a temperatura de 60 °C e a rotação de 9500 rpm. Em seguida, variou-se a temperatura por 20, 30, 40, 50 e 60 °C, mantendo-se constante o tempo de 120 minutos e a rotação de 9500 rpm. A etapa de centrifugação resultou em duas frações (EPS e EPR). Essas frações foram submetidas a destilação utilizando Dean-Stark (para retirada de água), centrifugação (para retirada do sal) e evaporação (para remoção do solvente), obtendo-se os materiais interfaciais (IMS e IMR) respectivamente. Todas as amostras foram analisadas usando ESI(-)FT-ICR MS. A espectrometria de massas de alta resolução mostrou-se crucial para a identificação das espécies químicas do petróleo e suas frações, assim como oferecer insights precisos sobre a composição molecular do MI identificando as espécies que contribuem para a estabilidade da emulsão. A análise indicou que o ajuste do tempo e da temperatura de centrifugação nas amostras de IMR e IMS resultou em uma diminuição nas espécies de nitrogênio (classe N1[H]) e a um aumento nos ácidos naftênicos (ANs ou O2), espécies de N2[H] e classes mistas (N1O2[H], N1O3[H], O3[H] e O3S[H]). Notavelmente, moléculas altamente aromáticas com equivalentes de ligação dupla (DBE) de 4 a 20 migraram das fases aquosas para as classes N1O2[H] e N1O3[H]. Para ANs, houve uma migração para a interface principalmente de moléculas lineares (DBE 1) e aromáticas (DBE > 11). O aumento da aromaticidade da amostra de IMR em comparação com a emulsão de óleo bruto foi confirmado por meio de diagramas de Van Krevelen, onde a razão H/C vs. O/C ou N/C mostrou uma diminuição nos valores de H/C para espécies NxOy[H], Oy[H] e Nx[H], com x = 1-2 e y = 1-3. A aplicação da Análise de Componentes Principais (PCA) aos dados de MS permitiu a classificação de emulsões com base no tipo de fração produzida pela centrifugação MI, EPR, EPS, óleo bruto e óleo bruto desidratado. As principais classes de compostos que impulsionam a variância de PCA para a classe de IMR foram N1O1[H], N1O2[H], N1O3[H], O2[H] e O3[H]
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/19664
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectEmulsão
dc.subjectPetróleo
dc.subjectEspectrometria de massa
dc.subjectCentrifugação
dc.subjectEmulsion
dc.subjectPetroleum
dc.subjectMass spectrometry
dc.subjectCentrifugation
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleEstudo da otimização do método de centrifugação para análise da eficiência na extração de material interfacial em óleo emulsionado caracterizado por FT-ICR MS
dc.title.alternativeStudy on the optimization of the centrifugation method for analyzing the efficiency in the extraction of interfacial material in emulsified oil characterized by FT-ICR MS
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