Estudio del equilibrio líquido-líquido de tolueno + heptano con el líquido iónico 1,3-dimetilimidazolio metilsulfato a 318.15 K

Study of liquid-liquid equilibrium of toluene + heptane with the ionic liquid 1,3-dimethylimidazolium methylsulfate at 318.15 K

La extracción de tolueno del heptano fue analizada por extracción líquida con 1,3-dimetilimidazolio metilsulfato [MMim][MeSO4] líquido iónico, como disolvente. Los datos experimentales de equilibrio (líquido + líquido) (LLE) se determinaron a T= 318,15 K y a la presión atmosférica. Se utilizaron la selectividad y el coeficiente de distribución, derivados de las líneas de unión, para determinar la capacidad de este líquido iónico como disolvente para la separación del tolueno de sus mezclas con el heptano. El grado de consistencia de los datos experimentales de LLE se determinó utilizando la ecuación de Othmer-Tobias. Los datos experimentales de LLE del sistema ternario se correlacionaron con los modelos termodinámicos Non-Random Two-Liquid (NRTL) y UNIversal QUAsi-Chemical (UNI-QUAC).

Introducción

La eliminación de los hidrocarburos aromáticos de la gasolina para cumplir con los límites legislativos más estrictos a principios del decenio de 1990 ha dado lugar a un continuo intento de mejorar los actuales procesos industriales de separación de los compuestos aromáticos [1]. En el plano industrial, el uso de disolventes tóxicos e inflamables como el sulfolano, los etilenglicoles o la N-metilpirrolidona requiere operaciones adicionales, inversiones adicionales y consumo de energía [2-6]. En la última década, los líquidos iónicos han recibido gran atención como disolventes en las mediciones experimentales de LLE en sistemas ternarios [líquidos iónicos + hidrocarburos aromáticos + hidrocarburos alifáticos] [7-24]. Entre los diferentes grupos de líquidos iónicos, los líquidos iónicos a base de alquil sulfato han demostrado ser menos costosos, menos viscosos, más estables hidrolíticamente, libres de halógenos y más respetuosos con el medio ambiente que otros líquidos iónicos [22, 25]. En este contexto, los líquidos iónicos a base de alquil sulfato han surgido como una novedosa alternativa a los disolventes orgánicos tradicionales debido a su naturaleza no volátil [26]. Las actividades de investigación de nuestro laboratorio comprenden, entre otras, la extracción de compuestos aromáticos de mezclas alifáticas/aromáticas utilizando como disolvente líquidos iónicos a base de alquil sulfato. En el trabajo anterior [27] se estudió el LLE del benceno + (hexano, heptano y ciclohexano) con etilsulfato de 1-etil-3-metilimidazolio, [EMim][EtSO4] a 308,15 K.

En este trabajo, se determinó el LLE para el sistema ternario {heptano(x1) + tolueno(x2) + [MMim][MeSO4](x3)} a T = 318,15 K y la presión atmosférica. A partir de los datos experimentales, se calculó la selectividad, S, y el coeficiente de distribución, ß, para determinar la viabilidad de [MMim][MeSO₄] en los procesos de extracción de solventes. La consistencia de los datos de la línea de nivel se determinó aplicando la ecuación de Othmer-Tobias [28]. Se utilizaron los modelos Non-Random Two-Liquid (NRTL) y UNIversal QUAsiChemical (UNIQUAC) para correlacionar los datos experimentales del sistema ternario estudiado [29, 30]. En la figura 1 se muestra la estructura de [MMim][MeSO₄].