Nanofluidos contendo nanomateriais de carbono aminados : preparo e propriedades

• Autor(a) principal: Jesús Andrés Nuncira Valencia
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/47464; https://orcid.org/ 0000-0002-3638-0207
• topic: Nanotubos de carbono aminados; Óxido de grafeno aminado; Poliacrilamida parcialmente hidrolisada; Reologia; Recuperação avançada de petróleo; Engenharia química; Nanotubos de carbono; Óxido de grafeno; Poliacrilamida; Reologia

A fim de garantir um alto grau de dispersão e transferir suas excelentes propriedades mecânicas, reológicas e térmicas para outras matrizes e solventes, nanotubos de carbono (NTC) e grafeno podem ser modificados quimicamente mediante a inserção de grupos oxigenados e aminados em sua estrutura. A poliacrilamida parcialmente hidrolisada (HPAM) é um polieletrólito solúvel em água e de alto caráter viscosificante, a qual é comumente usada em processos de recuperação avançada de petróleo (IOR). No entanto, em temperaturas elevadas e alta concentração de sais, a HPAM sofre hidrólise dos grupos acrilamida, tendo como resultado uma queda na sua viscosidade. Essa queda influenciará de maneira negativa a eficiência de varrido na IOR, tendo consequências econômicas e energéticas indesejáveis. Este trabalho de doutorado foi dividido em três series. Na Série 1 foi estudado o sistema composto por NTC oxidados (NTCO) e aminados com trietilenotetramina (TETA). Para isso, foi desenvolvida uma metodologia de síntese que permitiu a obtenção de NTCO-TETA. Em seguida, foram avaliadas as propriedades coloidais de nanofluidos (NF) contendo NTCO-TETA. Por último, foi realizado um estudo das propriedades reológicas de NF contendo NTCO-TETA e dispersos em solução aquosa de HPAM com o objetivo de avaliar a sua degradação química sob condições de reservatório de petróleo e gás. Na Série 2 foram repetidos os estudos descritos na Série 1, porém para o sistema composto por óxido de grafeno (GO) aminado com TETA. A Série 3 foi proposta de maneira exploratória e seu objetivo foi o estudo das propriedades coloidais e reológicas de NF contendo híbridos de GO-TETA:NTCO-TETA. A metodologia de síntese desenvolvida se mostrou energeticamente viável e com baixo impacto ambiental, permitindo a obtenção de nanomateriais de carbono (NMC) com alta qualidade estrutural e morfológica. Além disso, a presença de grupos amina nos NMC foi confirmada através de técnicas de CHN, TG/DTG e FTIR. O estudo coloidal mostrou que todos os NF de carbono apresentaram alta carga superficial e tamanhos de partícula na escala nano. Finalmente, o estudo reológico mostrou a grande influência da morfologia das nanopartículas na sua organização espacial. Adicionalmente, foram observados ganhos na viscosidade em NF contendo NTCO-TETA e híbridos de GO-TETA:NTCO-TETA, confirmando assim a potencial aplicação destes NMC em processos de IOR.