Modelo termodinâmico molecular para a extração de ácidos minerais por fosfato de tri-n-butila (TBP)

A remoção ou recuperação de ácidos por extração em solvente é altamente relevante para reciclagem, controle de processo e descontaminação de águas residuais, especialmente na indústria hidrometalúrgica. A construção e otimização de tais processos se beneficiariam de um modelo termodinâmico molecular que pode prever equilíbrios líquido-líquido. Tentativas anteriores resultaram em modelos que não eram muito preditivos. Portanto, uma nova abordagem foi seguida e demonstrada para a extração dos ácidos minerais (ácidos inorgânicos) HNO3, HCl, H2SO4, H3PO4 e H3AsO4 por fosfato de tri-n-butila (TBP). A estrutura semi-empírica OLI Mixed-Solvent Electrolyte (MSE) foi utilizada para construir o modelo termodinâmico para calcular os equilíbrios líquido-líquido. Ao contrário das tentativas anteriores, essa estrutura permite a descrição tanto das fases aquosa quanto orgânica em um único modelo, e pode lidar com precisão com o comportamento não ideal de soluções eletrolíticas concentradas. A melhor concordância entre os dados de distribuição calculados e experimentais foi alcançada assumindo que a extração de ácidos minerais ocorre via protonação do TBP e coextração dos ânions. Em concentrações ácidas muito altas, também moléculas de ácido neutro são transferidas para a fase orgânica. A alta precisão do modelo termodinâmico para todos os sistemas de ácidos minerais considerados neste estudo é uma indicação de que essa abordagem para modelar equilíbrios líquido-líquido é universal. Além disso, a extração de ácidos minerais pode ser predita em sistemas de ácidos mistos e sistemas de ácido-sais que não foram usados para construir o modelo.