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Surgindo como uma alternativa à extração líquido-líquido convencional, os sistemas aquosos bifásicos (SAB) são formados tradicionalmente por combinações de polímero-polímero e polímero-sal, com um terceiro componente, a água. Além da aplicação bem-sucedida de SAB na extração e separação de (bio)moléculas, os SAB compostos por formadores de fase responsivos a estímulos apresentam um elevado potencial para serem aplicados na integração e simplificação de processos. Neste trabalho, foi investigada a utilização de copolímeros e líquidos iónicos (LI) como compostos responsivos a estímulos e de elevada versatilidade estrutural para desenvolver novos SAB duplamente responsivos à temperatura e ao pH. Os SAB em estudo apresentavam na sua constituição um LI, acetato de colínio ([Col][Ac]) e copolímeros compostos por triblocos de poli(óxido de etileno) (POE) e poli(óxido de propileno) (POP) com composições variáveis de POE, 20% (PE6200) e 40% (PE6400). Para a caracterização destes sistemas, a determinação dos diagramas de fases foi realizada pelo método de turvação para diferentes condições de temperatura (25ºC, 35ºC e 45ºC) e condições de pH (5, 6 e 7). Com base nos resultados obtidos, os SAB desenvolvidos apresentam, para toda as condições testadas de pH, resposta à temperatura, tendo sido verificado o comportamento da Temperatura de Solução Crítica Inferior (TSCI). No entanto apenas o SAB com o copolímero PE6400 permite a resposta simultânea ao pH e à temperatura. Estes sistemas apresentam maior flexibilidade de operação, sendo que o aumento do pH aumenta a capacidade de formação de SAB. Os sistemas desenvolvidos com resposta dupla a estímulos foram posteriormente avaliados face ao seu potencial de aplicação na extração e separação de compostos de interesse, recorrendo a dois corantes como moléculas modelo. Os resultados obtidos ao longo desta dissertação sugerem que os sistemas aqui propostos apresentam-se como promissores no desenvolvimento de plataformas de extração e purificação adaptáveis e integradas, com alta relevância para a indústrias de base química e biotecnológica. Emerging as an alternative to conventional liquid-liquid extraction, aqueous biphasic systems (ABS) are traditionally formed by combinations of polymer-polymer and polymer-salt, with a third component, water. In addition to the successful application of ABS in the extraction and separation of (bio)molecules, ABS composed of stimulus-responsive phase forming compounds have a high potential to be applied in the integration and simplification of processes. In this work, the use of copolymers and ionic liquids (IL) was investigated as stimuli-responsive and structurally versatile compounds to develop new ABS with double responsiveness to temperature and pH. The ABS under study had in their constitution an IL, cholinium acetate ([Ch][Ac]), and triblock copolymers composed of polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO) with variable compositions of PEO, 20% (PE6200) and 40% (PE6400). For the characterization of these systems, the ternary phase diagrams were determined by the cloud point titration method for different temperatures (25ºC, 35ºC and 45ºC) and pH (5, 6 and 7). Based on the results obtained, the developed ABS present, for all the tested pH conditions, temperature response, showing a Lower Critical Solution Temperature (LCST) behaviour. However, only ABS with PE6400 copolymer allows the simultaneous response to pH and temperature. These systems have a higher flexibility of operation, and the increase in pH increases the ability to form ABS. Systems developed with dual stimulus response were then evaluated regarding their potential application in the extraction and separation of compounds of interest, resorting to two dyes as model molecules. The results obtained during this dissertation suggest that the systems here proposed are promising to develop adaptable and integrated extraction and separation platforms, with high relevance for chemical and biotechnology-based industries. Mestrado em Engenharia Química |
