Solução numérica de modelos de transferência de massa difusivos em sistemas de adsorção
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Data
2017-07-17Primeiro coorientador
Dotto, Guilherme Luiz
Primeiro membro da banca
Foletto, Edson Luiz
Segundo membro da banca
Pinto, Luiz Antonio de Almeida
Metadata
Mostrar registro completoResumo
O presente trabalho desenvolve detalhadamente a solução numérica de modelos de
transferência de massa difusivos no processo de adsorção de corantes catiônicos. Os modelos
difusivos são desenvolvidos com base nos fenômenos de transferência de massa em um sólido
poroso: (i) transferência de massa externa, (ii) difusão intrapartícula e (iii) difusão nos sítios
ativos. De modo que a difusão intrapartícula pode ocorrer por difusão do volume de poros
(PVDM − Pore Volume Diffusion Model), difusão superficial (SDM – Surface Diffusion
Model), ou uma combinação de ambos os mecanismos (PVSDM − Pore Volume and Surface
Diffusion Model). O método numérico de aproximação por diferenças finitas foi empregado
para a solução das equações diferenciais parciais oriundas do modelo. Para o ajuste do modelo
aos dados experimentais, fez–se uso da técnica de estimação de parâmetros por mínimos
quadrados não lineares. No primeiro artigo apresentado neste trabalho, os detalhes da solução
numérica foram deduzidos e elucidados na modelagem do sistema de adsorção de verde
malaquita em bentonita. Além disso, a caracterização da bentonita é abordada. Como resultado,
a transferência de massa externa e a difusão intrapartícula atuaram simultaneamente na
adsorção e o modelo PVSDM foi o mais capaz para explicar o fenômeno de adsorção. No
segundo artigo, testes estatísticos foram realizados e se verificou que a média e a variância do
modelo PVSDM correspondiam aos dados experimentais da adsorção de verde malaquita em
bentonita. Por fim, o último artigo apresenta a modelagem e a análise estatística dos modelos
difusionais para a adsorção de cristal violeta e de azul de metileno em bentonita. Como
resultado, a difusão superficial foi o mecanismo controlador na adsorção de cristal violeta,
sendo possível desprezar os efeitos da difusão no volume do poro. Em contrapartida, ambos os
mecanismos intrapartícula são necessários para explicar o fenômeno de adsorção de azul de
metileno em bentonita. Ademais os efeitos de difusão impedida foram significantes uma vez
que o tamanho molecular do azul de metileno foi muito próximo ao espaço basal da bentonita.
Portanto, os resultados apresentados nesta pesquisa mostraram que a técnica de aproximações
por diferenças finitas aliada à técnica de estimação de parâmetros não linear é uma ferramenta
adequada para a solução numérica dos modelos de transferência de massa difusivo em sistemas
de adsorção.
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