29 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
3.1 PREPARO DA VIDRARIA
A vidraria foi exaustivamente lavada com água destilada, diclorometano grau P.A (Synth) e metanol grau HPLC (Tedia). Logo após, a mesma foi levada à estufa a 150 °C durante 20 minutos, depois foi arrefecida a temperatura ambiente, previamente revestida com papel alumínio para evitar contaminação.
3.2 AMOSTRAS E SOLVENTES
Para a realização deste trabalho foram utilizadas 3 amostras de diferentes asfaltenos, das quais não foi possível obter informações sobre sua origem ou seu modo de separação do petróleo. As amostras foram cedidas pelo LabPetro (Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento de Metodologias para Análises de Petróleo) da Universidade Federal do Espírito Santo e denominadas ASF 1, ASF 2 e ASF 3. Os solventes empregados de grau HPLC foram o tolueno e o n-metil-2-pirrolidona obtidos, pela Tedia e Sigma-Aldrich, respectivamente.
3.3 CONDIÇÕES DAS ANÁLISES
Todas as análises foram realizadas no LabPetro (DQUI/UFES Universidade Federal do Espírito Santo).
3.3.1 ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA
As amostras de asfalteno (4mg) foram solubilizadas em 4 ml de tolueno obtendo uma solução de 1mg/mL de asfalteno. Esta solução foi transferida para uma cubeta de quartzo que foi inserida no Fluorímetro LS 55, Perkin Elmer, o qual foi operado no modo de fluorescência sincronizada (EFS). Os espectros foram obtidos com Δ λ= 20 nm, razão de scans de 100 nm/min e faixa de varredura de emissão de 300 a 700 nm.
3.3.2 ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO
As amostras foram analisadas no estado sólido, sem adição de qualquer reagente ou solvente para realização da leitura. As análises foram realizadas espectrômetro de infravermelho FT-IR/FT-NIR Spectrum 400, Perkin Elmer,
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que possui o acessório de amostragem de refletância total atenuada horizontal (ATR).
Todos os espectros foram obtidos na faixa espectral de 4000 a 500 cm-1. A análise prosseguiu da seguinte forma: primeiramente a amostra foi distribuída sobre toda a superfície do cristal de ATR, em seguida, realizou-se a aquisição dos dados através da coleta dos espectros e, por fim, para realização da leitura de uma nova amostra, limpou-se a cela com tolueno grau HPLC (Tedia) e acetona P.A (Merck).
3.3.3 RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR DE 1H
As análises de RMN de 1H e foram realizadas no espectrômetro da marca Varian, modelo VNMRS 400, operando com um campo magnético de 9,4 T, utilizando uma sonda de 5 mm BroadBand 1H/19F/X a 26°C. Foram dissolvidas 20 mg das amostras de asfaltenos e suas frações em diclorometano-d2 (Aldrich, 99,5 % de átomos deuterados, 0,03 % v/v de tetrametilsilano - TMS), totalizando um volume de 600 L de solução. As análises de RMN de 1H foram realizadas conforme as condições descritas que se seguem: Frequência: 399,73 MHz; Número de scans: 128; Janela espectral: 6410,3 Hz; Tempo de Aquisição: 3.8339 s; Tempo de espera: 1 s; Pulso: 90°; Número de transientes: 64; Referência: TMS a 0,0 ppm; Processamento: linebroadening de 0,5 Hz.
3.3.4 ESI (±) FT-ICR MS
O preparo das amostras compôs-se da diluição de 2 mg de cada amostra em 2 mL de solução de tolueno e metanol (1:1). Para realização das análises no modo positivo foram adicionados às amostras 4µL de ácido fórmico e para o modo negativo, 4µL de hidróxido de amônio. As análises foram realizadas em um espectrômetro de massas de ressonância de cilclotrônica de íons por transformada de Fourier (FT-ICR MS), modelo SOLARIX de 9,4T da marca Bruker Daltonics. As soluções foram injetadas na fonte de ESI a um fluxo de 10 µl/min para ambos os modos. A faixa dinâmica de aquisição de íons dentro da cela foi de m/z 200 – 2000 e a voltagem aplicada no capilar (cone) foi de +4.00 kV para o modo negativo e -4.00kV para o modo positivo. Cada espectro foi adquirido a partir da acumulação de 200 scans com um domínio de tempo de 4M (mega-point).
31 3.3.4.1 PROCESSAMENTO DOS DADOS
O software Compass Data Analysis (Bruker Daltonics, Germany) foi empregado para a aquisição e processamento dos espectros obtidos. Com o auxílio do software Composer (Sierra Analytics, USA) versão 1.0.6 (2013), o conjunto de dados de espectrometria de massas obtido foi calibrado e a composição molecular das amostras de asfalteno foi determinada através das medidas dos valores de m/z. Assim, visando propiciar o melhor modo de compreensão dos dados obtidos, realizou-se a construção de dois tipos de gráficos: distribuição de classes e número de carbono versus DBE.
3.4 FRACIONAMENTO DAS AMOSTRAS DE ASFALTENO POR SOLUBILIDADE EM N-METIL-2-PIRROLIDONA (NMP).
As amostras de asfaltenos (ASF 1, ASF 2 e ASF 3) foram pesadas (300 mg) e a elas foram adicionados 40 mL de NMP. Em seguida, as soluções foram levadas a um banho ultrasônico durante 2 h e posteriormente foram cobertas com papel alumínio e deixadas em repouso durante 24 horas. As frações NI (fração insolúvel em NMP) e NS (fração solúvel em NMP) foram separadas por meio de filtração com papel de filtro Whatman (quantitativo). Após a filtragem, a fração NI foi coletada, armazenada e deixada na capela sob exaustão para que o solvente fosse completamente evaporado. Já a fração NS + NMP foi cuidadosamente adicionada a um funil de separação contendo 20 mL de tolueno e 100 mL de água ultrapurificada. Devido à alta miscibilidade do NMP em água, o NMP migrou para fase aquosa enquanto a fração NS dos asfaltenos permaneceu na fase orgânica (tolueno).
Vale ressaltar que durante a extração líquido-líquido o funil de separação não foi agitado, pois, a mistura de tolueno com a fração NS forma uma emulsão bastante estável em água. A fase aquosa foi removida do funil e foram realizadas mais três lavagens com 100 ml de água ultrapurificada para remoção total do NMP. A fase de tolueno foi armazenada e o solvente foi completamente evaporado com o auxílio da exaustão da capela, não sendo necessário submeter a amostra a aquecimento. Após a secagem restou apenas a fração NS no estado sólido. As frações NI e NS foram dispostas em
vials para a realização das análises de ESI FT-ICR MS, Fluorescência,
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Figura 16: Fluxograma do procedimento experimental adotado para fracionamento dos asfaltenos por solubilidade em NMP.
ASFALTENOS FRAÇÃO SOLÚVEL + NMP - 40 ml de NMP* - filtração FRAÇÃO INSOLÚVEL NI FRAÇÃO SOLÚVEL NS ELL (tolueno + água) *N-metil-2-pirrolidona – NMP.
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