universidade federal do rio grande do norte instituto … · 2019-01-31 · monografia apresentada...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
INSTITUTO DE QUÍMICA
GRADUAÇÃO EM QUÍMICA DO PETRÓLEO
LAPET- LABORATÓRIO DE PESQUISA EM PETRÓLEO
JOÃO VICTOR MOURA CUNHA
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE MISTURAS DE POLIVINILPIRROLIDONA E
DODECILSULFATO DE SÓDIO COMO INIBIDOR DE INCRUSTAÇÃO DE CaCO3
NATAL - RN
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
INSTITUTO DE QUÍMICA
GRADUAÇÃO EM QUÍMICA DO PETRÓLEO
LAPET- LABORATÓRIO DE PESQUISA EM PETRÓLEO
JOÃO VICTOR MOURA CUNHA
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE MISTURAS DE POLIVINILPIRROLIDONA E
DODECILSULFATO DE SÓDIO COMO INIBIDOR DE INCRUSTAÇÃO DE CaCO3
Monografia apresentada à banca da universidade
Federal do Rio Grande do Norte como requisito
parcial para obtenção do título de Bacharel em
Química do Petróleo.
NATAL - RN
2016
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial do Instituto de Química - IQ
Cunha, João Victor Moura.
Avaliação da eficiência de misturas de polivinilpirrolidona e
dodecilsulfato de sódio como inibidor de incrustação de CaCO3 /
João Victor Moura Cunha. - 2016.
41 f.: il.
Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande
do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Instituto de
Química, Natal, 2016.
Orientador: Profª. Drª. Rosangela de Carvalho Balaban.
Coorientador: Drª. Ruza Gabriela Medeiros de Araújo Macedo.
1. Poços de petróleo - Incrustação - Monografia. 2. Carbonato
de cálcio - Monografia. 3. Polímeros - Polivinilpirrolidona -
Monografia. 4. Dodecilsulfato de sódio - Monografia. 5. Petróleo
- Inibidores - Monografia. 6. Complexos supramoleculares -
Monografia. 7. Química - Monografia. I. Balaban, Rosangela de
Carvalho. II. Macedo, Ruza Gabriela Medeiros de Araújo. III.
Título.
RN/UF/BS-IQ CDU 620.19(02)
João Victor Moura Cunha
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE MISTURAS DE POLIVINILPIRROLIDONA E
DODECILSULFATO DE SÓDIO COMO INIBIDOR DE INCRUSTAÇÃO DE CaCO3
Monografia apresentada à banca da universidade
Federal do Rio Grande do Norte como requisito
parcial para obtenção do título de Bacharel em
Química do Petróleo.
Monografia apresentada em ___/___/___
________________________________________________
Prof. Dra. Rosângela Balaban
Orientadora
________________________________________________
Dra. Ruza Gabriela Medeiros de Araújo Macedo
1ª Examinador
________________________________________________
Prof. Dra. Keila dos Santos Alves
2ª Examinador
AGRADECIMENTOS
A Deus, que me deu saúde e fé para que eu perseverasse na caminhada e
conseguisse alcançar meus objetivos.
Aos meus familiares, em especial meus pais e meu irmão, por todo apoio
incondicional em todos os momentos, sejam eles os mais difíceis ou mais simples.
Não poderia deixar de citar todo o apoio dos meus avós que sempre me ensinaram
a importância da educação desde cedo, meus sinceros agradecimentos.
A minha namorada, Beatriz, por me incentivar e me apoiar sempre, me
fazendo acreditar que é possível seguir mesmo quando a caminhada se torna difícil.
A minha orientadora Prof. Rosângela Balaban e minha co-orientadora Ruza
Gabriela por toda a confiança, paciência e ensinamentos por todo esse tempo.
Durante este tempo de pesquisa pude crescer não apenas academicamente mas
como pessoa e vocês foram protagonistas nesse processo.
A todos do LAPET, que sempre me auxiliaram quando preciso em qualquer
coisa que fosse, em especial à pesquisadora Luciana que sempre me ajudou
quando precisei e me ensinou bastante coisa desde o primeiro dia que entrei no
LAPET.
A Thatiana e ao Professor Edson Ito, pela disponibilidade e prontidão sempre
que solicitado para utilização do equipamento de MEV.
Não poderia deixar de citar o auxílio dos meus amigos da turma de química
do petróleo, Alex, Felipe, Jaciara e Luís, amizades que ganhei durante o curso e
levarei para a vida, vocês tornaram a caminhada mais leve em meio aos estresses
que passamos diariamente durante o curso, minha eterna gratidão.
Agradecimentos ao apoio financeiro da Agência Nacional do Petróleo, Gás
Natural e Biocombustíveis – ANP – , da Financiadora de Estudos e Projetos – FINEP
– e do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação – MCTI por meio do Programa
de Recursos Humanos da ANP para o Setor Petróleo e Gás – PRH-ANP/MCTI.
RESUMO
A água produzida durante a recuperação do petróleo, assim como o
desequilíbrio químico que ocorre devido às variações de pressão durante a
produção de óleo, são responsáveis pelos sérios problemas de incrustação nos
poços de petróleo. E estes causam redução de fluxo de fluidos, dano à formação,
redução de diâmetro de dutos e danos às bombas elétricas submersíveis. Assim,
faz-se necessário trabalhar na prevenção, através do uso de inibidores de
incrustação, que, em geral, são moléculas com grande quantidade de íons
aniônicos. Neste trabalho foi avaliada a eficiência de misturas de polivinilpirrolidona
(PVP) e dodecilsulfato de sódio (SDS) no controle de incrustação por carbonato de
cálcio (CaCO3). Primeiramente, foram determinados os pontos críticos de interação
entre o polímero e o tensoativo através de titulação condutimétrica. E,
posteriormente, a mistura SDS/PVP foi avaliada em diferentes razões molares como
inibidor de incrustação, através de medidas de variação de pressão durante o
encontro de salmouras auto precipitantes em capilar. Os cristais de CaCO3 formados
na presença de diferentes composições molares de mistura SDS/PVP foram
analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os pontos críticos de
interação SDS/PVP determinados foram SDS/PVP inicial 1:7 e final 1:2. Os
resultados obtidos no teste de eficiência dinâmica indicaram que a mistura
formadora do complexo supramolecular SDS/PVP 4:1 foi a composição que obteve
melhor desempenho, retardando o aumento do diferencial de pressão no interior do
capilar por mais tempo. Analisando as imagens de MEV observa-se claramente a
deformação dos cristais de CaCO3 na presença da mistura SDS/PVP 4:1,
possivelmente, devido à maior proporção molar de tensoativo que proporciona maior
distribuição de carga aniônica na superfície molecular, o que permite uma interação
mais efetiva com o cristal, justificando sua eficiência no controle da incrustação.
Palavras-chave: Incrustação; Carbonato de cálcio; polivinilpirrolidona; dodecilsulfato
de sódio; complexos supramoleculares.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... 8
LISTA DE TABELAS ................................................................................................... 9
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 10
2. OBJETIVOS ........................................................................................................ 12
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 13
3.1 Origem e exploração de petróleo ................................................................. 13
3.2 Formação da incrustação ............................................................................. 17
3.3 Inibidores de incrustação ............................................................................. 19
3.4 Polivinilpirrolidona ........................................................................................ 21
3.5 Dodecilsulfato de sódio ................................................................................ 22
3.6 Complexos Supramoleculares ..................................................................... 23
3.6.1 Complexos supramoleculares e precipitação de CaCO3 ....................... 24
4. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................. 27
4.1 Materiais ....................................................................................................... 27
4.2 Preparação das Salmouras .......................................................................... 27
4.3 Titulação condutimétrica .............................................................................. 28
4.4 Avaliação da Eficiência Dinâmica ................................................................ 28
4.5 Microscopia de Varredura Eletrônica (MEV) ................................................ 29
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... 31
5.1 Titulação condutimétrica .............................................................................. 31
5.2 Avaliação da eficiência dinâmica ................................................................. 32
5.3 Microscopia eletrônica de varredura ............................................................ 34
6. CONCLUSÕES ................................................................................................... 37
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 38
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Processo de cristalização do carbonato de cálcio. ..................................... 16
Figura 2: Estágios de formação do precipitado incrustante. ...................................... 17
Figura 3: Representação do mecanismo de crescimento dos cristais em soluções
aquosas. .................................................................................................................... 19
Figura 4: Polimerização da polivinilpirrolidona ......................................................... 21
Figura 5: Mecanismo de iniciação da polimerização por radicais livres utilizando
peróxido..................................................................................................................... 22
Figura 6: Duas possíveis estruturas do modelo “necklace and bead”. ...................... 23
Figura 7: Efeito da micela do surfactante, cadeia polimérica e complexo
polímero/surfactante nos cristais de CaCO3 .............................................................. 24
Figura 8: Representação esquemática de funcionamento do equipamento Dinamic
4000TM Scale ........................................................................................................... 29
Figura 9: Determinação da concentração micelar crítica (CMC) do SDS em salmoura
aniônica. .................................................................................................................... 31
Figura 10: Determinação dos pontos críticos de interação PVP/SDS ....................... 32
Figura 11: Variação do diferencial de pressão no capilar ao longo do tempo de
contato entre as soluções salinas formadoras de CaCO3 ......................................... 34
Figura 12: Imagens de MEV de cristais de carbonato de cálcio sem a presença de
inibidor, com aumento de 50x, 200x e 500x, sucessivamente. ................................. 34
Figura 13: Imagens de MEV de cristais de carbonato de cálcio precipitados na
presença de PVP, com aumento de 50x, 200x e 500x, sucessivamente. ................. 35
Figura 14: Imagens de MEV de cristais de carbonato de cálcio precipitados na
presença do SDS, com aumento de 50x, 200x e 500x, sucessivamente. ................. 35
Figura 15: Imagens de MEV de cristais de carbonato de cálcio precipitados na
presença da mistura SDS/PVP 4:1, com aumento de 50x, 200x e 500x,
sucessivamente. ........................................................................................................ 36
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Principais tipos de incrustação encontradas na indústria do petróleo. ...... 15
Tabela 2: Composição e concentração dos íons utilizados nas salmouras catiônica e
aniônica. .................................................................................................................... 27
10
1. INTRODUÇÃO
A incrustação inorgânica pode ser definida como minerais formados nas
superfícies provenientes da saturação do meio com sais inorgânicos (Frenier e
Ziauddin, 2008). A precipitação dos cristais insolúveis ocorre, de forma geral, em
duas etapas: (1) nucleação, que pode ser homogênea (precipitação direta da
solução) ou heterogênea (precipitação em superfícies existentes), e (2) o
crescimento do núcleo formado (Mersmann, 2001).
Na indústria do petróleo, são vários danos que a incrustação pode acarretar,
tais como diminuição no escoamento de fluidos nos dutos, impacto negativo na
produção, danos em equipamentos de superfície e subsuperfície, bem como em
bombas elétricas submersíveis (Mackay e Sorbie, 1999). Tais problemas geram
grande impacto econômico. Na França, por exemplo, despesas relacionadas com a
incrustação giram em torno de 1,5 bilhões de euros por ano, já nos EUA esse custo
se eleva para 9 bilhões de dólares por ano (Rosset, 1992; MacAdam e Persons,
2004).
Um dos tipos de incrustação mais recorrente é a de carbonato de cálcio,
devido ao desequilíbrio químico provocado com o processo de produção que facilita
a interação entre carbonatos e cálcio pré-existentes. Quando se verifica a ocorrência
da incrustação, os custos para uma possível remediação são muito altos, por isso, é
mais viável trabalhar na prevenção. Essa prevenção pode ser feita através de
aditivos químicos chamados de inibidores de incrustação.
Os inibidores agem por diferentes mecanismos, podendo ser, por exemplo,
agentes quelantes ou distorcendo a estrutura do cristal (Darton, 2000; Lisitsin et al.,
2005). A maioria dos inibidores possui elevada densidade de cargas para atingir alta
cobertura da superfície do cristal e conseguir retardar o crescimento do mesmo (Guo
et al., 2012). Os inibidores mais utilizados são os fosfonatos, ácidos fosfino-
carboxilatos, ácido polivinilsulfônico e poliacrilatos (Frenier e Ziauddin, 2008), visto
que estes têm intensa carga aniônica.
A magnitude do problema envolvendo a incrustação e suas consequências
faz com que sempre haja a necessidade de buscar novas classes de moléculas que
11
desempenhem o papel de inibição total e/ou retardo da formação de incrustação.
Nesse sentido, existem os complexos supramoleculares, que são estruturas
formadas por uma forte associação hidrofóbica entre surfactantes aniônicos e
polímeros e se comportam como polieletrólitos em solução (Wu et al., 2016). Entre
os vários complexos que podem ser encontrados na literatura, pode-se citar o
formado entre o PVP e o SDS, que podem interagir com os cristais de CaCO3 de
forma a retardar a ocorrência da incrustação bem como atenuar os danos por ela
causados. Dessa forma, esse trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho
associado do PVP/SDS sobre a precipitação de carbonato de cálcio.
12
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem como objetivo principal avaliar a eficiência do complexo
supramolecular SDS/PVP como inibidor de incrustação.
2.2 Objetivos Específicos
Determinar os pontos críticos de interação polímero/tensoativo;
Avaliar a eficiência da mistura formada pela polivinilpirrolidona (PVP) de baixa
massa molar (104 g/mol) e o dodecilsulfato de sódio (SDS), como inibidor de
incrustação de CaCO3, utilizando as condições de temperatura, pressão e
salinidade de poços de petróleo da região nordeste do Brasil.
Verificar através de MEV a deformação dos cristais de carbonato de cálcio em
presença da mistura PVP/SDS.
Discutir o mecanismo de interação molecular das misturas PVP/SDS em
diferentes razões molares com os cristais de CaCO3.
13
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Origem e exploração de petróleo
São vários os tipos de combustíveis utilizados mundialmente, dentre eles, o
petróleo é o mais consumido mundialmente com 32,9 % do consumo de energia
global (BP, 2016).
O petróleo é uma mistura, constituída principalmente de hidrocarbonetos, que
pode conter moléculas no estado gasoso (maior quantidade de moléculas
pequenas), líquido ou sólido (predominam moléculas de cadeia mais longa) e pode
variar também quanto à coloração, variando entre preto, castanho ou até muito
claros (Thomas, 2004). A origem do petróleo se dá a partir de grandes quantidades
de matéria orgânica acumulada em tipos específicos de rochas sedimentares sob
condições favoráveis de temperatura e pressão, as chamadas rochas geradoras
(Milani et al., 2000).
O processo formador do petróleo passa por diferentes estágios que
necessitam estar sincronizados em ordem temporal para que exista a acumulação
viável. O processo se inicia com a geração dos hidrocarbonetos em uma bacia
sedimentar, em seguida devem estar disponíveis rotas para a expulsão do petróleo
da rocha geradora para uma trapa, que já deve estar formada a fim de canalizar os
fluidos para se acumularem, para depois seguir para a rocha-reservatório com boa
permeabilidade e porosidade. Por último, deve estar presente uma rocha selante
para impedir que os fluidos escapem da trapa (Milani et al., 2000).
Após as etapas de perfuração e completação, os fluidos se deslocam até a
superfície através de diferentes mecanismos motrizes naturais, que podem ser: (i)
por pressão proveniente de gás dissolvido nos fluidos; (ii) impulsão por cobertura de
gás ou (iii) impulsão de água através de grande aquífero adjacente. Nesse sentido,
com o progresso de produção, os mecanismos motrizes naturais tornam-se pouco
eficientes, reduzindo o fator de recuperação de óleo do reservatório, então, são
adotados métodos de recuperação secundária que consistem basicamente na
injeção de gás ou água (água de injeção) para manter a pressão no reservatório e
melhorar os níveis de recuperação de óleo (Jahn et al., 2012).
14
A maioria dos reservatórios de petróleo produz não apenas os
hidrocarbonetos, mas também fluidos aquosos chamados de águas produzidas (AP),
que variam em razão de um em relação ao outro a depender das características e
do tempo de maturação do reservatório (Frenier e Ziaudin, 2008).
A AP pode ter diferentes origens, ela pode ser proveniente do próprio
reservatório (água conata ou água de formação), no qual existe uma saturação de
água que permite seu deslocamento junto do óleo no momento da produção; pode
ser devido à presença de aquíferos próximos à rocha reservatório (Thomas, 2004)
ou proveniente da injeção de água em reservatórios para manter a pressão no
mesmo e melhorar os níveis de recuperação de óleo (Mousa, 2016).
O volume de AP varia bastante e se relaciona com vários fatores, como:
método de perfuração adotado, localização do poço no interior de reservatórios
homogêneos e heterogêneos, tipo de completação feita, presença de sistema de
injeção de água e deficiência na integridade mecânica de dutos (Reynolds et al.,
2003). Essas APs também têm composições altamente variáveis, mas sempre
apresentam alto teor de sólidos dissolvidos (Riley et al., 2016). Além disso, podem
ter compostos orgânicos dissolvidos, óleo emulsionado e partículas suspensas
(Fakhru’l-Razi et al., 2009).
Entre os sólidos dissolvidos podem estar presentes cátions como Na+, K+,
Ca2+, Mg2+, Ba2+, Sr2+, Fe2+ e ânions como Cl−, SO42−, CO3
2−, HCO3−. A presença
deles pode prejudicar o processo de escoamento da produção devido à alta
salinidade e presença de íons incompatíveis, que propiciam condições para
formação de incrustação (Hansen, 1994). A incrustação pode ser definida como
depósito de compostos inorgânicos que são formados por precipitação de sais
incialmente em solução e crescimento de cristais em superfícies (Can e Üner, 2015).
Na indústria do petróleo, são vários danos que a incrustação pode acarretar,
tais como: (i) redução do fluxo de fluidos no duto e (ii) em caso de ocorrência em
poços de petróleo, impacto na produção, danos em equipamentos de superfície e
subsuperfície, bem como em bombas elétricas submersíveis (Mackay e Sorbie,
1999)
15
A incrustação pode ter diferentes origens, no setor petrolífero. É possível
ocorrer, por exemplo, no processo de recuperação de poços utilizando água do mar,
que é rica em íons sulfato (SO42-), pois ao se misturar com a água de formação rica
em cálcio, bário ou estrôncio, formam-se cristais insolúveis (Senthilmurugan et al.,
2010). Na Tabela 1, são apresentados exemplos de tipos de incrustação
encontrados na indústria do petróleo.
Tabela 1: Principais tipos de incrustação encontradas na indústria do petróleo.
Incrustação Fórmula química
Sulfato de bário (barita) BaSO4
Carbonato de cálcio (calcita e aragonita) CaCO3
Sulfato de estrôncio SrSO4
Sulfato de cálcio CaSO4
Fonte: Koutsoukos, (2015)
Um dos tipos de incrustação de ocorrência mais frequente no setor petrolífero
é o CaCO3. Isso ocorre porque a sua precipitação é bastante influenciada pela
redução de pressão e pelo aumento da temperatura. O mecanismo de formação
desse composto se dá a partir de um desequilíbrio termodinâmico entre o CO2 e o
HCO3-, representado pela Equação 1:
Ca2+
(aq) + 2 HCO
-
3(aq)→ CaCO
3(s) + CO
2(g) + H
2O
(l) (1)
No momento da produção, a pressão vai reduzindo gradativamente e, caso
esteja abaixo do ponto de bolha, o dióxido de carbono é liberado, resultando no
aumento do pH da salmoura. Com esse aumento, a solubilidade do carbonato
diminui, gerando sua precipitação junto com o cálcio. A formação desse mineral
também sofre influência da temperatura. O aumento da temperatura favorece a
precipitação de carbonato de cálcio. Assim, como as maiores zonas de queda de
pressão são nas colunas de produção, esses são locais de deposição de
incrustação bastante frequente; além disso, pode ocorrer nas colunas de injeção,
como resultado do aumento da temperatura (Moghadasi et al., 2003; Amjad e
Koutsoukos, 2014).
16
O carbonato de cálcio pode ser encontrado de variadas formas, por exemplo,
carbonato de cálcio amorfo (CCA), calcita, aragonita e vaterita. Sua ocorrência irá
depender das condições nas quais o CaCO3 for precipitado, tais como: temperatura,
pH e concentração de íons (Antony et al., 2011). A Figura 1, representa o processo
de cristalização do carbonato de cálcio.
Figura 1: Processo de cristalização do carbonato de cálcio.
Fonte: Zhang et al., (2007) (Adaptado)
Entre os polimorfos, a calcita é a forma mais estável termodinamicamente, já
a vaterita e aragonita são formas metaestáveis e podem ser transformadas em
calcita (Xyla et al., 1992). Assim, a calcita é a forma encontrada com mais frequência
(Bessler e Rodrigues, 2008). No entanto, as formas vaterita ou aragonita podem ser
estabilizadas no meio por ação de condições específicas de temperatura, e/ou
presença de outros íons (Antony et al., 2011). Estudos na literatura comprovam que
a presença de inibidores de incrustação, pode retardar bastante a transformação do
carbonato de cálcio na forma mais estável, a calcita (Tang et al., 2008).
A aragonita geralmente se apresenta em “forma de agulha”, e quando ocorre
um aumento de temperatura, a tendência de formação dessa fase se eleva,
principalmente, em temperaturas próximas à da ebulição da água, isso ocorre por
efeitos cinéticos, uma vez que a nucleação e o crescimento de cristais de aragonita,
nessas condições, ocorre mais rápido do que a formação da calcita (Bessler e
Rodrigues, 2008). A obtenção da vaterita pode ser favorecida em condições de alta
17
velocidade de precipitação e em baixas temperaturas, abaixo de 50 °C (Simkiss,
1964).
3.2 Formação da incrustação
Existem alguns estágios determinantes para a ocorrência da incrustação, são
eles a supersaturação, nucleação (homogênea ou heterogênea) e crescimento do
núcleo, conforme apresentado na Figura 2.
Figura 2: Estágios de formação do precipitado incrustante.
Fonte: Antony et al., (2011) (Adaptado)
Na supersaturação pode ser definido o potencial incrustante da solução, pois
esta quantifica o quão afastado está a solução do equilíbrio. Nessa fase a solução
pode se manter estável por determinado tempo, sem que ocorra precipitação,
dependendo do nível de saturação, chamado tempo de indução (Hasson e Semiat,
2006).
Em seguida, na fase da nucleação, deve ser vencida a barreira de energia do
sistema, esta é correspondente à energia interfacial que deve ser expandida até a
criação da nova superfície. A nucleação pode ser homogênea, na qual não há
núcleos pré-existentes. Assim, todas as interfaces correspondem aos núcleos a
18
serem criados necessitando de grande quantidade de energia. A nucleação também
pode ser heterogênea, mais frequente em condições reais, em que as superfícies
nas quais ocorrerá a precipitação são pré-existentes e estão diretamente em contato
com a solução (paredes de reatores e sólidos em suspensão, por exemplo), o que
diminui a barreira de energia já que a área interfacial a ser criada é menor
(Mersmann, 2001).
Em relação à nucleação heterogênea, Huber et al., (2014) avaliou a relação
entre a nucleação e o ângulo de contato do cristal com a superfície existente, e
concluiu que se existir total molhabilidade do cristal na superfície, a barreira de
energia será nula e a nucleação será bastante rápida; entretanto, caso não exista a
afinidade entre o cristal e a superfície, a nucleação heterogênea será muito lenta,
prevalecendo nesse caso, a nucleação homogênea.
Após a nucleação, em condições supersaturadas, as moléculas da fase bulk
(seio da solução) são adsorvidas nos núcleos gerando o crescimento dos cristais
(Mersmann, 2001). O modelo de Kossel, afirma que o processo de crescimento dos
cristais envolve basicamente três etapas: (i) transporte das unidades de construção
por convecção ou difusão em direção ao cristal, seguido de desidratação parcial; (ii)
em seguida, ocorre a adsorção na superfície do cristal, acompanhado de parcial
desidratação e (iii) por último, a migração ao longo da fase cristalina, alojando a
unidade no sítio disponível, além da desidratação total da unidade. O processo pode
ser representado na Figura 3.
19
Figura 3: Representação do mecanismo de crescimento dos cristais em soluções aquosas.
Fonte: Koutsoukos, (2015)
Nessa fase, existe uma combinação favorável de fatores para que o cristal
possa crescer, como: superfície do material, rugosidade, proximidade dos íons à
superfície (Koutsoukos 2015). Caso esse conjunto de fatores não ocorra, acarretará
em uma fraca adesão dos cristais à superfície a qual esteja precipitado, fazendo
com que os cristais sejam facilmente arrastados pelo fluxo, e a camada de
incrustação sobre a superfície não será formada (Söhnel e Garside, 1992).
Existem vários métodos para controlar a incrustação, os principais são:
remoção ou redução das espécies incrustantes, inibição de incrustação por adição
de inibidores de incrustação e deposição de incrustação controlada com limpezas
programadas (Hasson e Semiat, 2006).
3.3 Inibidores de incrustação
Entre vários, o método mais eficiente para controlar a incrustação se faz a
partir do uso de aditivos químicos para retardar ou prevenir a formação de
incrustação (Liu et al., 2012). Esses aditivos são chamados de inibidores de
incrustação.
No processo de produção de petróleo, os inibidores podem ser empregados
de diferentes formas, são elas: (i) injeção contínua, na qual geralmente é necessária
20
a existência de poços injetores, principalmente para reinjeção de água produzida,
outra aplicação é a prevenção de incrustação no poço produtor; (ii) squeeze, que
visa proteger o poço de incrustação e do dano à formação (Kelland 2009).
Os inibidores agem por diferentes mecanismos: (i) efeito sequestrante
(influência o processo inicial de formação do cluster), (ii) efeito de distorção do
cristal, (iii) dispersão e (iv) agentes quelantes (Darton, 2000; Lisitsin et al., 2005). O
mecanismo a ser utilizado pela molécula será determinado pelo estágio de formação
da incrustação no qual o inibidor irá atuar.
O inibidor pode adsorver na superfície de cristalização, retardando a
nucleação e, por conseguinte, reduzindo taxa de precipitação em função da
distorção da estrutura cristalina provocada pela molécula inibidora.
No processo de crescimento do cristal, o mecanismo varia em função do
tamanho do íon presente da molécula inibidora. Caso o íon seja pequeno, adsorverá
preferencialmente nos sítios ativos do cristal necessitando de pequena cobertura da
superfície para retardar o crescimento. No entanto, caso o íon seja grande (maioria
dos compostos), o mecanismo de inibição se dará, provavelmente, a partir de sua
grande cobertura na superfície do cristal (Hasson e Semiat, 2006).
De modo geral, quanto maior a concentração de aditivos químicos em
solução, menor será o tamanho do cristal precipitado, devido à adsorção dos
aditivos em sítios essenciais para incorporação de novos solutos na estrutura do
cristal, reduzindo o tamanho do cristal (Garnier et al., 2002; Jada e Verraes, 2003).
Além disso, Jones e Ogden (2010) propuseram um mecanismo que explica a
mudança de morfologia dos cristais na presença de aditivos, essa deformação
ocorre em função da adsorção de forma desordenada nas faces dos cristais,
fazendo com que as faces cresçam a diferentes velocidades, gerando, assim,
distorções na estrutura e morfologia do cristal.
Outro fator que influencia na eficiência do inibidor é o tamanho da molécula.
As moléculas devem ter comprimento suficiente para, quando adsorvida no cristal,
provocar mudanças no crescimento do cristal, entretanto, esse comprimento não
pode ser grande ao ponto de dificultar a mobilidade da molécula, acarretando
prejuízo à adsorção (Hasson e Semiat, 2006).
21
A eficiência dos inibidores varia em função de alguns aspectos como: pH,
compatibilidade com cálcio, presença de agentes quelantes e estabilidade térmica
(Cowan e Weintritt, 1976).
As principais moléculas atualmente utilizadas como inibidores de incrustação
são polifosfatos, fosfonatos, aminofosfonatos, polifosfonatos, e policarboxilatos
(Kelland, 2009).
3.4 Polivinilpirrolidona
A polivinilpirrolidona (PVP) é um polímero, obtido a partir da polimerização da
N-vinilpirrolidona (Figura 4), solúvel tanto em meio aquoso quanto em meio oleoso.
O caráter hidrofílico é dado em função da amida terciária e o hidrofóbico pela parte
hidrocarbônica da molécula, resultando no caráter anfifílico do PVP (Bianco et al.,
2003).
Figura 4: Polimerização da polivinilpirrolidona
Fonte: Schwarz, (1990) (Adapatado)
A produção comercial do PVP é feita a partir da polimerização por radicais
livres da 1-vinil-2-pirrolidona em solução, utilizando peróxido de hidrogênio como
iniciador. A iniciação (Figura 5) é feita a partir da decomposição térmica do peróxido
formando radicais hidroxila, estes, por sua vez, atacam a ligação vinílica do
monômero, produzindo os radicais para a etapa de propagação. A massa molar do
22
PVP obtido nesse processo pode variar de acordo com a temperatura adotada
(Bianco e Gehlen, 2002).
Figura 5: Mecanismo de iniciação da polimerização por radicais livres utilizando peróxido.
Fonte: Bianco e Gehlen, (2002)
Outros métodos de obtenção podem ser encontrados na literatura, como o
que utiliza iniciadores azo em reações utilizando baixa temperatura (Senogles e
Thomas, 1975). No entanto, nessa síntese pode ocorrer a produção de sub-produtos
tóxicos, caracterizando uma enorme desvantagem comparado à iniciação por
peróxidos.
O PVP possui baixa toxicidade, além da capacidade de se associar com
polímeros e tensoativos através de ligações de hidrogênio ou interações
hidrofóbicas, por isso várias aplicações do PVP são encontradas na literatura como
síntese de hidrogéis em aplicações biomédicas, bem como usos medicinais e nas
indústrias farmacêuticas (Schwarz, 1990; Kaplan Can, 2005).
3.5 Dodecilsulfato de sódio
O dodecilsulfato de sódio, também conhecido como lauril sulfato de sódio, é
um tensoativo de carga aniônica. Sua obtenção pode ser feita industrialmente
através da reação do ácido sulfúrico com o dodecanol, seguida de adição de
hidróxido de sódio, representados pelas Equações 2 e 3.
CH3(CH2)10CH2OH + H2SO4 → CH3(CH2)10CH2(SO2)OH +H2O (2)
CH3(CH2)10CH2(SO2)OH → CH3(CH2)10CH2(SO2)ONa +H2O (3)
23
Na indústria, ele é aplicado em diversos produtos devido ao bom desempenho
como detergente e baixo custo de fabricação, além de ser utilizado também no
processo de desnaturação das proteínas empregadas na técnica de eletroforese em
gel de poliacrilamida, também denominada SDS-PAGE (Holzmüller e Kulozik, 2016).
3.6 Complexos Supramoleculares
Vários estudos têm demonstrado que os polímeros interagem com
surfactantes, formando complexos termodinamicamente estáveis com propriedades
diferentes das observadas em cada substância separadamente (Wu, 2016). São os
denominados complexos supramoleculares.
Nesses complexos, o mecanismo de interação, que permite a formação da
estrutura, pode ser regido por interações hidrofóbicas, de dipolo ou eletrostáticas,
formando estruturas denominadas “necklace and bead”, como mostradas na Figura
6.
Figura 6: Duas possíveis estruturas do modelo “necklace and bead”.
Fonte: Chaterjee, (2014) (Adaptado)
Na estrutura tipo 1, as cadeias poliméricas envolvem os agregados micelares,
com os grupos polares do tensoativo associados ao polímero. Já no tipo 2, os
agregados de surfactante nucleiam nos sítios hidrofóbicos da cadeia polimérica, com
a parte polar do tensoativo direcionada para o meio aquoso (Chaterjee, 2014).
A formação do complexo pode ser avaliada através de técnicas como
tensiometria (Shen, 2005) e condutimetria (Modolon, 2009), que revelam duas
concentrações críticas fundamentais: a inicial, referente à concentração de
24
tensoativo na qual se inicia a formação do complexo; e a final, a partir da qual a
cadeia do polímero já está saturada de micelas de tensoativo.
Um dos complexos bastante estudados na literatura é o formado entre o PVP
e o SDS. O comportamento deste em solução é do tipo 2, em que os grupos polares
dos tensoativos são direcionados para o meio aquoso (Chaterjee, 2014). Em
solução, o complexo PVP/SDS se comporta como polieletrólito aniônico (Wu, 2016).
3.6.1 Complexos supramoleculares e precipitação de CaCO3
Entre as aplicações existentes para o complexo PVP/SDS, pode-se citar a de
controle de tamanho e morfologia de cristais de CaCO3. Shen et al. (2005) relataram
que as partículas de carbonato de cálcio obtidas na presença do complexo têm
características distintas das obtidas na presença do polímero ou do tensoativo
separadamente. Além disso, Shen et al. (2004) afirmaram que a proporção
polímero/tensoativo do complexo formado também pode alterar a morfologia do
carbonato de cálcio precipitado, como pode ser observado na Figura 7.
Figura 7: Efeito da micela do surfactante, cadeia polimérica e complexo polímero/surfactante nos cristais de CaCO3
Fonte: Shen et al., (2004).
Wei et al., (2003) avaliaram a influência do PVP (polivinilpirrolidona) na
precipitação de carbonato de cálcio e na transformação de vaterita em calcita. Eles
observaram que, na presença do PVP 100g/L, foram formados cristais de carbonato
de cálcio menores e com morfologia mais característica de calcita. Além disso, foi
relatado que o tempo necessário para a transformação de vaterita em calcita é muito
menor na presença do PVP 100g/L do que em água pura. Cabe ressaltar ainda que
25
a massa de CaCO3 obtida na presença e ausência de PVP foi praticamente a
mesma, por isso, menor tamanho de partículas cristalinas significa mais sítios de
nucleação.
Wei et al. (2005) avaliaram a influência dos surfactantes aniônicos
dodecilsulfato de sódio (SDS), dodecilsulfonato de sódio (DDS) e
doedecilbenzenosulfonato de sódio (SDBS) na precipitação de carbonato de cálcio.
Eles observaram que, além da concentração, o grupo polar do tensoativo influencia
bastante na morfologia e na fase cristalina dos cristais precipitados. Quando foi
utilizado o SDS ou o DDS, a baixas concentrações, houve formação predominante
de calcita. No entanto, no caso do SDS, com o aumento da concentração, este
muda gradualmente a forma da calcita, transformando de romboédrica para calcita
de superfície grosseira monodispersa. E em concentrações ainda maiores, a calcita
adotou a forma de esferas ocas.
A carga do surfactante também influencia a fase cristalina do carbonato de
cálcio. Segundo o estudo de Szcześ et al., (2007), quando foi utilizado o surfactante
aniônico (SDS), ocorreu a inibição da transformação de vaterita em calcita; mas com
o surfactante catiônico (brometo de dodeciltrimetilamônio), mais cristais de calcita
com menor tamanho foram gerados em relação ao sistema de referência.
Wei et al. (2004) usaram metodologia semelhante a Wei et al. (2005). No
entanto, utilizaram o PVP em combinação com os surfactantes DDS e SDBS. A
presença do PVP resultou na formação de um complexo supramolecular de
surfactante/polímero, que induziu diferentes morfologias dos cristais de CaCO3. Em
seus resultados, verificou-se que o complexo PVP/DDS exerceu pouca influência
sobre a morfologia dos cristais, já o de PVP/SDBS mudou intensamente a forma e a
fase cristalina do cristal. Também foi observado que diferentes concentrações do
surfactante e do polímero produzem diferentes morfologias de cristais, sendo a
influência do surfactante mais ligada à fase cristalina e a do polímero à forma do
cristal.
O complexo PVP/SDBS também foi estudado por Shen et al. (2004), que
obtiveram resultados semelhantes, ressaltando que outro fator de influência na
morfologia dos cristais é a razão de concentração polímero/surfactante.
26
Outro estudo de precipitação de carbonato de cálcio na presença de complexos
supramoleculares foi feito por Shen et al. (2005), utilizando o complexo PVP/SDS.
Foi comprovada a formação de estruturas supramoleculares, através de medidas de
tensão superficial em função da concentração de surfactante, em uma solução de
PVP 1,0g/L. Concluiu-se que a densidade de grupos funcionais na superfície dos
precursores orgânicos tem um importante papel no controle morfológico dos
agregados de calcita. Wei, et al. (2004) também provaram que o complexo PVP/SDS
influencia na morfologia dos cristais de CaCO3.
27
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Materiais
Neste trabalho, a polivinilpirrolidona (PVP), de massa molar média 104 g/mol,
e o dodecilsulfato de sódio (SDS) foram obtidos da Sigma-Aldrich. Os sais cloreto de
sódio (NaCl), cloreto de magnésio (MgCl2), cloreto de cálcio (CaCl2) e bicarbonato
de sódio (NaHCO3) também foram obtidos da Sigma-Aldrich.
4.2 Preparação das Salmouras
As salmouras foram preparadas conforme concentrações apresentadas na
Tabela 2.
Tabela 2: Composição e concentração dos íons utilizados nas salmouras catiônica e aniônica.
Íons Cátions (mg/L) Ânions (mg/L)
Na+ 2231 -
K+ 85 -
Ca2+ 152 -
Mg2+ 33 -
HCO3- - 1000
Os sais foram pesados utilizando balança analítica, em seguida, solubilizados
e transferidos para um balão volumétrico, onde permaneceu sob agitação através de
um agitador magnético durante 24 horas. Em seguida, as salmouras foram filtradas
a vácuo, usando membrana de acetato de celulose, com dimensão de poro de 0,45
µm. O pH das salmouras foi mantido em 8.2.
28
4.3 Titulação condutimétrica
Inicialmente, fez-se necessário o preparo de uma solução de SDS 0,02 M
utilizando como solvente a salmoura aniônica. Em seguida, realizou-se a titulação
condutimétrica do SDS na ausência do PVP. Neste ensaio, foi adicionado 200 mL de
salmoura aniônica a um bequer. Em seguida, foram adicionadas alíquotas de 0,2 mL
da solução de SDS 0,02 M medindo-se a condutância a cada adição.
Posteriormente, a determinação dos pontos críticos de associação do
tensoativo na cadeia polimérica seguiu metodologia previamente descrita por Dal-Bó
et al. (2011). Neste ensaio, preparou-se 200 mL de uma solução de PVP 1,0 g/L,
utilizando como solvente a salmoura aniônica. A solução foi mantida sob agitação
por 24h. Esta solução foi titulada, pela adição de alíquotas de 0,2 mL, com outra
solução SDS 0,02 M utilizando o mesmo solvente. As variações de condutância
foram medidas através de um condutivímetro MS 226, da Mettler Toledo.
Para a determinação da proporção molar SDS/PVP referente a cada ponto
crítico, foi feito o seguinte cálculo:
Nº Molsds= [Msds].Vsds
Nº Molpvp= mpvp/MMpvp
Relação molar SDS/PVP = Molsds/Molpvp
4.4 Avaliação da Eficiência Dinâmica
O procedimento adotado para a avaliação da eficiência dinâmica do complexo
PVP/SDS na inibição de incrustação de CaCO3 seguiu a norma NACE 31105
(NACE, 2005), através de um Dinamic 4000TM Scale, da Scaled Solution Ltda. A
representação esquemática de funcionamento do equipamento encontra-se na
Figura 8.
29
Figura 8: Representação esquemática de funcionamento do equipamento Dinamic 4000TM Scale
Fonte: Macedo et. Al., (2014)
Nesse teste, duas salmouras, uma contendo a salmoura catiônica com 150
ppm de íons Ca2+ (bomba 1) e a outra aniônica com 1000 ppm de íons HCO3-
(bomba 2), foram injetadas, através de bombas de alta pressão, em um capilar de
0,8 mm de diâmetro e 1 m de comprimento. Uma terceira bomba (bomba 3) injetou,
no mesmo capilar, a solução contendo a mistura PVP/SDS solubilizada na salmoura
de HCO3-. A vazão das três bombas juntas foi mantida em 10 mL/min, a pressão em
1000 psi e a temperatura em 70 °C.
Os ensaios foram feitos avaliando diferentes composições da mistura
PVP/SDS, partindo de solução de SDS 4,5x10-6 M e de PVP 4,5x10-6 M. Foram
avaliadas as misturas PVP/SDS com razões molares 1:1, 1:4 e 4:1, mantendo a
concentração de PVP constante em 4,5x10-6 M.
4.5 Microscopia de Varredura Eletrônica (MEV)
A análise da morfologia dos cristais de CaCO3 foi feita em um microscópio
eletrônico de varredura Hitachi Tabletop Microscope TM-3000. As imagens foram
obtidas a partir de um aumento em 50x, 200x e 500x. Os cristais foram obtidos
30
através da mistura da água “catiônica” com a “aniônica”, tendo sido o inibidor
solubilizado nesta última. As composições dos inibidores utilizados foram: SDS
4,5x10-6 M; PVP 4,5x10-6 M (concentração equivalente a 500 ppm) e mistura
PVP/SDS com razão molar 1:4. Após a mistura, deixou-se o sistema em repouso
durante 24 horas, em estufa, a 70 °C. Em seguida, as salmouras foram filtradas a
vácuo através de membrana de acetato de celulose Millipore 0,45 µm. Os cristais
retidos na membrana foram recolhidos para análise por MEV.
31
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Titulação condutimétrica
As Figuras 9 e 10 representam a titulação condutimétrica do SDS na ausência e
na presença do polímero, respectivamente. É possível observar (Figura 9) um ponto
de descontinuidade da reta apresentada, o que está associado a concentração
micelar crítica do SDS, sendo para este caso igual a 1,18 x 10-3 M.
Figura 9: Determinação da concentração micelar crítica (CMC) do SDS em salmoura aniônica.
Fonte: Autor, (2016)
Na primeira região, o surfactante age apenas como um monômero na interface
líquido-ar, porque a parte apolar do tensoativo tenta minimizar ao máximo o seu
contato com a água, ficando a parte polar voltada para a solução e a parte da cauda
hidrofóbica em direção ao ar. Outro aspecto importante a ser observado é que o
coeficiente angular da primeira região das Figuras 9 e 10 são semelhantes,
denotando que provavelmente não há interação do tensoativo com o polímero antes
da concentração de agregação crítica (cac).
y = 0,0109x + 14,11 R² = 0,9849
y = 0,0066x + 14,165 R² = 0,9666
14,1
14,15
14,2
14,25
14,3
14,35
14,4
0 5 10 15 20 25 30
Co
nd
uti
vid
ade
(µ
S)
Volume SDS (mL)
CMC SDS
32
Figura 10: Determinação dos pontos críticos de interação PVP/SDS
Fonte: Autor, (2016)
Na Figura 10 é observado o ponto c1, início da segunda região. Esse ponto é
referente ao número de mols de SDS e indica o começo da associação do SDS na
cadeia polimérica, também chamado de concentração de agregação crítica (cac). O
ponto C2 é referente ao número de mols de associação máxima do SDS na cadeia
polimérica e onde se inicia a formação de micelas regulares em solução, também
denominado de ponto de saturação do polímero (psp). A partir desse valor, é
possível determinar a proporção molar SDS/PVP referente aos pontos críticos
observados no ensaio, utilizando a relação do número de mols presentes em
solução de cada substância nos dois pontos. Assim, estimou-se a cac do complexo
como sendo SDS/PVP 1:7 e o psp como SDS/PVP 1:2.
5.2 Avaliação da eficiência dinâmica
Os resultados do teste de eficiência dinâmica são mostrados na Figura 11.
Em cada curva, o aumento no diferencial de pressão indica formação de precipitado.
33
Assim, quanto mais tempo a curva permanecer em baixos diferenciais de pressão
melhor é o desempenho do inibidor, pois retarda a formação dos cristais no capilar.
Analisando a Figura 11, pode-se observar que, quando apenas o PVP foi
utilizado, não houve nenhuma diferença significativa da curva em relação ao branco.
Entretanto, quando foi utilizado apenas o SDS, houve um retardo considerável no
tempo de precipitação do CaCO3, possivelmente, devido à carga negativa presente
no tensoativo, que aumentou a interação com o cristal.
Quando foi avaliada a eficiência das misturas em diferentes proporções
molares, o melhor desempenho obtido foi para a mistura SDS/PVP 4:1, pois nessa
composição de inibidor foi possível manter por mais tempo o diferencial de pressão
abaixo de 1 psi, o que representa um retardo na formação do cristal. Assim, foi
possível constatar que quanto maior a concentração do SDS no meio, mais efetivo é
o inibidor, possivelmente devido à carga negativa do tensoativo, que permite maior
interação com os cristais de CaCO3, pelo fato da capacidade da carga aniônica
poder substituir o HCO3- na rede cristalina do CaCO3 (Jada e Verraes, 2003).
Resultado semelhante foi observado em trabalhos anteriores utilizando a
carboximetilinulina, em que o aumento da densidade de carga aniônica aumentou a
eficiência de inibição de incrustação (Verraest, 1996).
Considerando os resultados obtidos na titulação condutimétrica e analisando
a proporção molar SDS/PVP que garante o melhor desempenho na eficiência
dinâmica, pode-se inferir que a composição do complexo que mais favorece a
deformação e retardo no crescimento dos cristais encontra-se acima do psp, com a
presença de micelas regulares em solução.
34
Figura 11: Variação do diferencial de pressão no capilar ao longo do tempo de contato entre as soluções salinas formadoras de CaCO3
Fonte: Autor, (2016)
5.3 Microscopia eletrônica de varredura
Analisando as imagens de MEV obtidas do branco (Figura 12), pode-se
observar que a morfologia dos cristais obtidos é, predominantemente, característica
de aragonita, o que está relacionado à temperatura a que o meio precipitante foi
submetido, 70 °C, que favorece a obtenção desse polimorfo. A característica
morfológica associada à aragonita é a forma de agulha dos cristais (Bessler e
Rodrigues, 2008).
Figura 12: Imagens de MEV de cristais de carbonato de cálcio sem a presença de inibidor, com aumento de 50x, 200x e 500x, sucessivamente.
Fonte: Autor, (2016)
35
Nas imagens obtidas do CaCO3 precipitado na presença do PVP (Figura 13),
pode-se perceber que não há mudança significativa com relação à morfologia dos
cristais puros. No entanto, se observa uma diminuição no tamanho dos cristais
precipitados. Isso pode ser explicado, possivelmente, pela adsorção do polímero em
sítios específicos do cristal, impedindo seu crescimento e gerando cristais de
tamanho menor. Além disso, a presença do polímero favoreceu uma maior
homogeneidade dos cristais precipitados e estabilização da fase aragonita (Tang et
al., 2008).
Figura 13: Imagens de MEV de cristais de carbonato de cálcio precipitados na presença de PVP, com aumento de 50x, 200x e 500x, sucessivamente.
Fonte: Autor, (2016)
Ao analisar as imagens do CaCO3 precipitado na presença de SDS (Figura
14), é claramente perceptível a deformação dos cristais, modificando a morfologia
característica em comparação ao branco. No entanto, pode ser observada a
formação de aglomerados.
Figura 14: Imagens de MEV de cristais de carbonato de cálcio precipitados na presença do SDS, com aumento de 50x, 200x e 500x, sucessivamente.
Fonte: Autor, (2016)
36
As imagens de MEV referentes aos cristais de CaCO3 precipitados na
presença da composição de inibidor que obteve desempenho mais satisfatório no
teste de eficiência dinâmica, a mistura SDS/PVP 4:1, estão representadas na Figura
15. É perceptível tanto a deformação dos cristais, quanto a diminuição de tamanho
dos mesmos. A deformação do cristal, ocorre, provavelmente, em função da carga
aniônica presente no tensoativo que adsorve de forma desigual nas faces do cristal,
fazendo com que as faces cresçam a diferentes velocidades causando distorção na
morfologia do cristal (Jones e Ogden, 2010) e a diminuição do tamanho se dá em
função da adsorção do polímero nos sítios de crescimento, gerando cristais de
tamanho menor.
Figura 15: Imagens de MEV de cristais de carbonato de cálcio precipitados na presença da mistura SDS/PVP 4:1, com aumento de 50x, 200x e 500x, sucessivamente.
Fonte: Autor, (2016)
37
6. CONCLUSÕES
Os pontos críticos de interação do PVP e SDS puderam ser determinados por
titulação condutimétrica, e a proporção molar referente ao ponto crítico inicial
(cac) do complexo SDS/PVP foi estimado em SDS/PVP 1:7 e o ponto de
saturação do polímero final (psp) foi considerado como sendo SDS/PVP 1:2;
No teste de eficiência dinâmica, não foi observada diferença significativa de
comportamento em relação ao branco quando utilizado apenas o PVP, mas
ao se utilizar exclusivamente o SDS, percebeu-se um retardo significativo no
aumento da pressão no capilar. Por sua vez, a mistura SDS/PVP 4:1 foi a que
apresentou o melhor desempenho como inibidor de incrustação de CaCO3,
por ter mantido o diferencial de pressão abaixo de 1 psi por um tempo maior;
As imagens de MEV foram condizentes com o teste de eficiência dinâmica e a
disposição dos cristais puderam sugerir os mecanismos de interação das
moléculas com o cristal. Os cristais obtidos na presença do PVP não foram
modificados em forma, apenas sofreram redução de tamanho. Já os obtidos
na presença do SDS sofreram deformação morfológica. Já os obtidos na
presença da mistura SDS/PVP 4:1 sofreram tanto redução de tamanho
quanto deformação nos cristais. Assim, os cristais com essas características
podem ser facilmente arrastados pelo fluxo reduzindo os danos causados
pela presença da incrustação de CaCO3.
38
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