Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/66338
Type: Dissertação
Title: Óxido de Grafeno funcionalizado com JEFFAMINE® com potencial de aplicação em nanofluidos para recuperação avançada de petróleo.
Other Titles: Graphene oxide functionalized with JEFFAMINE® with potential application in nanofluids for advanced oil recovery.
Authors: Débora de Oliveira Nogueira
First Advisor: Glaura Goulart SIlva
First Referee: Meiriane Cristina Faria Soares Lima
Second Referee: Fabiano Vargas Pereira
Abstract: A exploração de campos petrolíferos maduros para garantir o máximo de extração, diminuindo a necessidade de abertura de novos poços é uma alternativa de utilização eficiente dessa fonte energética, com mitigação de impactos ambientais e sociais. Dentro desse contexto, o presente trabalho apresenta a síntese, caracterização e estudo de estabilidade de dispersões baseadas em óxido de grafeno (GO) funcionalizado com JEFFAMINE® com potencial de aplicação em nanofluidos para recuperação avançada de petróleo. A funcionalização do óxido de grafeno foi realizada utilizando dois tipos de polieteraminas (JEFFAMINE® M-1000 e M-600) por rotas sintéticas diferentes - reator micro-ondas e mistura mecânica - além de 3 percentuais de JEFFAMINE® distintas em relação à massa total (85%; 92% e 96%). A partir de análises espectroscópicas (FTIR); térmicas (TG/ dTG); morfológicas (MET) e análise elementar (CHNO) constatou-se a funcionalização de todas as amostras. O tipo de rota sintética não afetou consideravelmente os resultados, e uma maior quantidade de JEFFAMINE® provocou uma maior funcionalização ao se usar a JEFFAMINE® M-600. Entre todas as amostras, a maior funcionalização ocorreu com o uso de 96% da M-600 que apresentou um teor de nitrogênio de 2,1 % em massa. O estudo de estabilidade das dispersões aquosas foi realizado através de medidas de tamanho de partícula por espalhamento dinâmico de luz (DLS) e potencial Zeta. As melhores dispersões foram das amostras de GO aminadas com a M-1000, e a utilização de apenas 85% de amina resultou em uma funcionalização equivalente à proporção de 96%. Portanto, as dispersões feitas com o GO funcionalizado com JEFFAMINE® M-1000 com 85% via reator micro-ondas que apresentaram potencial Zeta de -36 mV e diâmetro hidrodinâmico médio de 662 ± 80 nm e, via mistura mecânica com potencial Zeta de -41 mV e diâmetro hidrodinâmico médio de 348 ± 14 nm foram utilizadas para os testes de aplicação em nanofluidos. Para a produção dos nanofluidos utilizou-se concentração de nanomaterial de 0,00; 0,25; 0,50 e 1,00% e força iônica μ= 0,0 e μ = 0,3. A viscosidade em função da concentração foi definida à uma taxa de cisalhamento 7,34 s-1 e temperatura de 70 ºC típicas de reservatório. Em força iônica zero todos os nanofluidos apresentaram ganhos de viscosidade em relação ao nanofluido referência (sem nanomaterial), já em força iônica μ = 0,3, apenas os nanofluidos com maior concentração de GO aminado (1,00%) apresentaram ganho de viscosidade, a síntese de micro-ondas teve ganho de 15% contra apenas 2% da mistura mecânica, demonstrando, assim, além de uma rota sintética preferível, uma aplicabilidade promissora.
Abstract: The exploration of mature oil fields to guarantee maximum extraction, reducing the need to open new wells, is an alternative for the efficient use of this energy source, with mitigation of the inherent environmental and social impacts. Within this context, this work presents the synthesis, characterization and stability study of dispersions based on graphene oxide (GO) functionalized with JEFFAMINE® with potential application in nanofluids for advanced oil recovery. The functionalization of graphene oxide was carried out using two types of polyetheramine (JEFFAMINE® M-1000 and M-600) by different synthetic routes - microwave reactor and mechanical mixing - in addition to 3 percentages of JEFFAMINE in relation to the total mass (85%; 92% and 96%). Based on spectroscopic analysis (FTIR), thermal analysis (TG/dTG), morphological analysis (MET) and elemental analysis (CHNO), all the samples were functionalized. The type of synthetic route did not considerably affect the results, and a greater amount of JEFFAMINE® led to greater functionalization when using JEFFAMINE® M-600. Among all the samples, the greatest functionalization occurred with the use of 96% of M-600, which had a nitrogen content of 2.1% by mass. The stability study of the aqueous dispersions was carried out using particle size measurements by dynamic light scattering (DLS) and zeta potential. The best dispersions were of the GO samples aminated with M-1000, and the use of only 85% amine resulted in a functionalization equivalent to the proportion of 96%. Therefore, the dispersions made with GO functionalized with JEFFAMINE® M-1000 at 85% via microwave reactor, which had a Zeta potential of -36 mV and an average hydrodynamic diameter of 662 ± 80 nm, and via mechanical mixing with a Zeta potential of -41 mV and an average hydrodynamic diameter of 348 ± 14 nm, were used for the nanofluid application tests. To produce the nanofluids, nanomaterial concentrations of 0.00, 0.25, 0.50 and 1.00%, and ionic strengths μ = 0.0 and μ = 0.3 were used. The viscosity was calculated using a shear rate of 7.34 s-1 and a temperature of 70 °C, like that of a reservoir. At zero ionic strength all the nanofluids showed gains in viscosity compared to the reference nanofluid (without nanomaterial), while at ionic strength μ = 0.3, only the nanofluids with the highest concentration of aminated GO (1.00%) showed a gain in viscosity, especially the microwave synthesis, which showed a gain of 15% compared to only 2% for the mechanical mixture, thus demonstrating, in addition to a preferable synthetic route, promising applicability.
Subject: Físico-química
Nanociências
Nanotecnologia
Óxido de grafeno
Aminas
Poliacrilamida
Viscosidade
Recuperação secundária do petróleo
Termogravimetria
Espectroscopia de infravermelho
Microscopia eletrônica de transmissão
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/66338
Issue Date: 8-Feb-2024
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