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dc.creatorSouza, Paola dos Reis de
dc.date.accessioned2021-05-20T14:09:46Z
dc.date.available2021-05-20T14:09:46Z
dc.date.issued2017-07-17
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/20939
dc.description.abstractThe present work develops in detail the numerical solution of diffusion mass transfer models in the adsorption process of cationic dyes. The diffusive models are developed based on the mass transfer phenomena in a porous solid: (i) external mass transfer, (ii) intraparticle diffusion, and (iii) diffusion at the active sites. Thus, intraparticle diffusion can occur through pore volume diffusion (PVDM), surface diffusion model (SDM), or a combination of both (PVSDM – Pore Volume and Surface Diffusion Model). The numerical method of finite difference approximation was used to solve the partial differential equations derived from the model. The non–linear least squares estimation technique was used for fitting the model to the experimental data. In the first article introduced in this work, the details of the numerical solution were deduced and elucidated in the modeling of the malachite green onto bentonite adsorption system. In addition, the characterization of bentonite is addressed. As a result, the external mass transfer and the intraparticle diffusion act simultaneously in the adsorption and the PVSDM model were more able to explain the adsorption phenomenon. In the second article, statistical tests were performed and it was verified that the mean and the variance of the PVSDM model corresponded to the experimental data of the adsorption of malachite green onto bentonite. Finally, the last article presents the modeling and statistical analysis of the diffusion models for the adsorption of crystal violet and methylene blue onto bentonite. As a result, surface diffusion was the controlling mechanism in the adsorption of crystal violet, it being possible to neglect the effects of diffusion in the pore volume. In contrast, both intraparticle mechanisms are necessary to explain the phenomenon of adsorption of methylene blue onto bentonite. Further,the hindered diffusion effects were significant since the molecular size of the methylene blue was very close to the basal space of the bentonite. Therefore, the results presented in this research showed that the finite difference approximation technique within the nonlinear parameter estimation techique is a suited tool for numerical solution of the mass transfer diffusion models.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectAdsorçãopor
dc.subjectModelos difusivospor
dc.subjectSolução numéricapor
dc.subjectEstimação de parâmetrospor
dc.subjectAnálise estatísticapor
dc.subjectAdsorptioneng
dc.subjectDiffusion modelseng
dc.subjectNumerical solutioneng
dc.subjectParameter estimationeng
dc.subjectStatistical analysiseng
dc.titleSolução numérica de modelos de transferência de massa difusivos em sistemas de adsorçãopor
dc.title.alternativeNumerical solution of diffusion mass transfer models in adsorption systemseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoO 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.por
dc.contributor.advisor1Salau, Nina Paula Gonçalves
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4234840503539989por
dc.contributor.advisor-co1Dotto, Guilherme Luiz
dc.contributor.referee1Foletto, Edson Luiz
dc.contributor.referee2Pinto, Luiz Antonio de Almeida
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2533038250480904por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Químicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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