Desenvolvimento de métodos eletroanalíticos em sistemas nanoemulsionados para determinação do número de acidez total (NAT) e cloretos em petróleo

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dc.contributor.advisor-co1Santos, Maria de Fátima Pereira dos
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6165-003X
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0376041929696875
dc.contributor.advisor1Athayde, Geisamanda Pedrini Brandão
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4315-0653
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8037324704189596
dc.contributor.authorZanelato, Luana Negris
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-9781-5729
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6715418103111795
dc.contributor.referee1Flores, Érico Marlon de Moraes
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9785-2477
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7167629055579212
dc.contributor.referee2Mello, Paola de Azevedo
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-9053-2868
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2189500441942469
dc.contributor.referee3Lima, Maria Tereza Weitzel Dias Carneiro
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-8731-5093
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9989703911201351
dc.contributor.referee4Ferreira, Rafael de Queiroz
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-5190-8508
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/5053247764430323
dc.date.accessioned2025-08-12T19:36:07Z
dc.date.available2025-08-12T19:36:07Z
dc.date.issued2025-05-30
dc.description.abstractThe determination of total acid number (TAN) and salinity is important in the petroleum industry. This work presents an innovative approach using nanoemulsion preparation for the determination of TAN and salinity in crude oil samples. The proposed method for TAN, called nanoemulsion micellar solubilization (NMS_TAN), was based on the potentiometric titration of oil-in-water (O/W) nanoemulsions formed via the micellar solubilization of the acidic compounds of crude oil with KOH in propan-2-ol. The suitability of the method was evaluated by performance criteria selectivity, precision and accuracy. Finally, the NMS_TAN method was applied to the determination of TAN in fifteen crude oil samples (API gravity 13.2–38.3), and the results were statistically compared with the ASTM D664, ASTM D8045 and ABNT NBR 14448 methods. The method developed for determining salinity, called chloride direct determination (CDD) uses the preparation of O/W nanoemulsion to transfer and solubilize inorganic chlorides from crude oil into aqueous phase. Chloride quantification is performed directly by potentiometric titration without separating the phases. The CDD method was evaluated by performance criteria (precision and accuracy). The CDD method was applied to determine salinity in fifteen oil samples (API gravity 13.2 – 38.3), and the results were statistically compared with the ASTM D6470 method and counterion quantification (Na, Ca, and Mg) by flame atomic absorption spectrometry. Recovery of NMS_TAN method was in the range of 95.0 to 100.3%. The NMS_TAN method successfully determined the TAN of crude oil samples without interference from MgCl2 and CaCl2 salts present in the samples. The NMS_TAN method did not differ statistically of the methos ASTM D664 and ASTM D8045 methods for TAN determination in crude oil samples with CaCl2 and MgCl2 concentrations below 50 mg kg-1. The TAN of crude oil samples with high salt concentrations (>500 mg kg-1) obtained by the standard methods were 77–90 % higher than those determined by NMS_TAN. The NMS_TAN method presented results comparable to the Brazilian standard ABNT NBR 14448 for all samples, as the Brazilian method extracts the salts before the NAT analysis. For the salinity method (CDD method) the recovery was in the range of 97.1 - 109.2%. The CDD method shows no statistical difference from standard potentiometric and atomic absorption spectrometry methods (p < 0.05). However, the CDD method presented lower solvent consumption, shorter analysis time and operational cost when compared to common salinity methods. The NMS_TAN and CDD methods demonstrated comparable performance to traditional methods, offering advantages such as low cost, ease of operation, reduced solvent consumption and greater sustainability. The potential of the NMS_TAN and CDD methods to minimize environmental impact while maintaining accuracy and precision makes them valuable alternatives for the determination of NAT and salinity in oil with different characteristics.
dc.description.resumoA determinação do número de acidez total (NAT) e da salinidade em amostras de petróleo é de grande importância na indústria petrolífera. Este trabalho apresenta uma abordagem utilizando o preparo de nanoemulsão para a determinação direta do NAT e da salinidade em amostras de petróleo por titulação potenciométrica. O método proposto para a acidez em petróleo, denominado nanoemulsion micellar solubilization (NMS_TAN) foi baseado no preparo de uma nanoemulsão óleo-em-água (O/A) para a solubilização micelar dos ácidos do petróleo no meio aquoso, e quantificação por titulação potenciométrica com KOH em propan-2-ol. A adequação do método foi avaliada pelos parâmetros de desempenho seletividade, precisão e exatidão. Por fim, o método NMS_TAN foi aplicado à determinação de NAT em quinze amostras de petróleo (grau API 13,2 – 38,3), e os resultados foram comparados estatisticamente com os métodos ASTM D664, ASTM D8045 e ABNT NBR 14448. O método desenvolvido para determinação da salinidade, denominado chloride direct determination (método CDD), utilizou o preparo de nanoemulsão O/A para solubilizar os cloretos inorgânicos do petróleo para quantificação direta por titulação potenciométrica. O método CDD foi avaliado pelos parâmetros de desempenho precisão e exatidão. Ao final, o método CDD foi aplicado à determinação da salinidade nas quinze amostras de petróleo, e os resultados foram comparados estatisticamente com método ASTM D6470 e a quantificação da salinidade pela determinação dos metais (Na, Ca e Mg) por espectrometria de absorção atômica de chama. Para a determinação do NAT pelo método NMS_TAN a recuperação obtida esteve na faixa de 95,0 a 100,3%. O método NMS_TAN determinou com sucesso o NAT em amostras de petróleo sem interferência dos sais MgCl2 e CaCl2 presentes nas amostras. Os resultados de NAT obtido pelo método NMS_TAN não apresentaram diferença estatística dos métodos ASTM D664, ASTM D8045, para amostras de petróleo com concentrações de CaCl2 e MgCl2 inferiores a 50 mg kg-1. Para as amostras com alta concentração de sais (> 500 mg kg-1), os resultados de NAT pelos métodos ASTM D664 e ASTM D8045 foram 77 a 90% superiores que os resultados pelo método NMS_TAN, visto que são afetados pela presença dos sais nas amostras. O método NMS_TAN apresentou resultados comparáveis a norma brasileira ABNT NBR 14448 para todas as amostras, pois o método brasileiro extrai os sais antes da determinação do NAT. Para o método de salinidade (método CDD) a recuperação esteve na faixa de 97,1 - 109,2%. O método CDD não apresentou diferença estatística em relação ao método ASTM D6470 e o de quantificação de metais por espectrometria de absorção atômica (p < 0,05). Entretanto, o método CDD apresentou um menor consumo de solvente, menor tempo de análise e custo operacional quando comparado aos métodos tradicionais de salinidade. Os métodos NMS_TAN e CDD demonstraram desempenho comparável aos métodos tradicionais, oferecendo vantagens como baixo custo, facilidade de operação e consumo reduzido de solventes. O potencial dos métodos NMS_TAN e CDD para minimizar o impacto ambiental, mantendo a precisão e a confiabilidade, os tornam alternativas valiosas para a determinação direta do NAT e da salinidade em petróleo com diferentes características.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20086
dc.languagepor
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.subjectNúmero de acidez total (NAT)
dc.subjectSalinidade
dc.subjectSolubilização
dc.subjectNanoemulsão óleo-água
dc.subjectTitulação potenciométrica
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleDesenvolvimento de métodos eletroanalíticos em sistemas nanoemulsionados para determinação do número de acidez total (NAT) e cloretos em petróleo
dc.title.alternativeDevelopment of electroanalytical methods in nanoemulsion system for the determination of total acidy number (TAN) and chlorides in crude oil
dc.typedoctoralThesis
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