Estudo computacional da difusão de água em nanotubos de carbono induzida por gradiente de pressão
Fecha
2013-02-08Metadatos
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Neste trabalho apresentamos um estudo computacional das propriedades de transporte
da água através de membranas formadas por nanotubos de carbono (NC) armchair de
diferentes diâmetros, quando submetidos a gradientes de pressão de 80 a 400 MPa. A
realização deste estudo se deu através da implementação do método de Dinâmica Molecular
ao código NAMD. O modelo adotado para a nossa simulação consta de uma célula unitária
contendo moléculas de água que irão atravessar, através do processo de osmose reversa, 9
nanotubos de carbono de 20Å de comprimento, valendo-se das condições periódicas de
contorno. Os resultados obtidos demonstram uma dependência quadrática do fluxo com o
diâmetro dos nanotubos. Em NC de diâmetros menores, a dependência do fluxo com a
pressão aplicada é pequena. Este comportamento difere para nanotubos de diâmetros maiores,
onde o fluxo aumenta linearmente com a pressão. Quando analisado o deslocamento
quadrático médio (MSD) como função do diâmetro dos NC, verificamos a ocorrência de um
regime de difusão balístico para todos os casos. O efeito do diâmetro dos NC sobre o MSD,
para um mesmo gradiente de pressão, indica diferenças entre os coeficientes de difusão da
água bulk e NC. Foram encontradas evidências de ocorrência de um transporte não Fickiano
para esta condição de confinamento. A análise da vazão das moléculas de água sugere que as
membranas de NC podem, aparentemente, ser sistemas competitivos com as técnicas já
existentes e utilizadas no mercado para purificação de água.