dc.creator | Souza, Paola dos Reis de | |
dc.date.accessioned | 2021-05-20T14:09:46Z | |
dc.date.available | 2021-05-20T14:09:46Z | |
dc.date.issued | 2017-07-17 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/20939 | |
dc.description.abstract | The 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.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Adsorção | por |
dc.subject | Modelos difusivos | por |
dc.subject | Solução numérica | por |
dc.subject | Estimação de parâmetros | por |
dc.subject | Análise estatística | por |
dc.subject | Adsorption | eng |
dc.subject | Diffusion models | eng |
dc.subject | Numerical solution | eng |
dc.subject | Parameter estimation | eng |
dc.subject | Statistical analysis | eng |
dc.title | Solução numérica de modelos de transferência de massa difusivos em sistemas de adsorção | por |
dc.title.alternative | Numerical solution of diffusion mass transfer models in adsorption systems | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | 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. | por |
dc.contributor.advisor1 | Salau, Nina Paula Gonçalves | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4234840503539989 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Dotto, Guilherme Luiz | |
dc.contributor.referee1 | Foletto, Edson Luiz | |
dc.contributor.referee2 | Pinto, Luiz Antonio de Almeida | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2533038250480904 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Química | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |