REPOSITÓRIO INSTITUCIONAL DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ (RI-UEM)
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http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3694| Autor(es): | Zuber, André |
| Orientador: | Vladimir Ferreira Cabral |
| Título: | Modelagem de propriedades termodinâmicas de sistemas eletrolíticos aquosos e não aquosos usando o modelo Q-electrolattice |
| Título(s) alternativo(s): | Modeling thermodynamic properties of aqueous and non-aqueous electrolytes solutions using the Q-electrolattice model |
| Banca: | Marcelo Castier - UEM |
| Banca: | Frederico Wanderley Tavares - UFRJ |
| Banca: | Luiz Roberto Evangelista - UEM |
| Banca: | Marcos de Souza - UEM |
| Palavras-chave: | Água;Modelagem;Propriedades termodinâmicas;Álcool;Eletrólito;Equação de estado;Termodinâmica;Constante dielétrica;Físico-química;Computação paralela;Ajuste de parâmetros;Brasil.;Water;Alcohol;Electrolyte;Equation of state;Dielectric constant;Parallel computing;Brazil. |
| Data do documento: | 2015 |
| Editor: | |
| Resumo: | Diversos processos presentes na indústria química utilizam soluções eletrolíticas. Citam-se, como exemplos, a dessalinização da água do mar, a separação de soluções formadoras de azeótropos via destilação extrativa e a inibição da formação de hidratos de gases mediante adição de soluções salinas. A fim de projetar ou simular novos processos, a indústria necessita utilizar modelos robustos e confiáveis, capazes de calcular acuradamente diversas propriedades físicas e termodinâmicas, para distintas soluções eletrolíticas, em diferentes condições operacionais. Uma das alternativas mais apropriadas para isso está no emprego de equações de estado (EdEs) aplicadas a sistemas eletrolíticos. Essas equações são desenvolvidas levando-se em consideração diferentes princípios físicos e químicos, os quais estão relacionados com o comportamento altamente não ideal dessas soluções. Com isso, o desenvolvimento de novas equações e a modelagem de propriedades dessas soluções representam grandes desafios para diversos grupos de pesquisa. Baseado nisso, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma nova EdE denominada Q-electrolattice. O modelo considera o formalismo da energia de Helmholtz residual e é composto por três termos: o primeiro é referente à EdE Mattedi-Tavares-Castier, destinado a descrever as interações de curto alcance entre as espécies da solução; o segundo refere-se ao termo de Born, o qual permite a contabilização dos efeitos da solvatação dos íons; e o terceiro referente ao termo MSA (mean spherical approximation), responsável por contabilizar interações de longo alcance. O modelo Q-electrolattice utiliza somente dois parâmetros ajustáveis por íon para caracterizar as soluções eletrolíticas, sendo eles, o diâmetro iônico e a energia de interação entre o solvente e o íon. Analisam-se neste trabalho as capacidades correlativas e preditivas da equação de estado Q-electrolattice, considerando-se 78 diferentes soluções formadas por um sal em água, 16 em metanol e 10 em etanol. Além disso, investigam-se soluções eletrolíticas aquosas compostas por dois ou mais sais, incluindo também soluções sintéticas do Mar Morto. As propriedades termodinâmicas investigadas neste trabalho são: coeficiente de atividade médio iônico, densidade, pressão de vapor, coeficiente osmótico, volume molar aparente de sal e energia de Gibbs de solvatação de íons. De forma geral, os resultados obtidos com o modelo Q-electrolattice mostram-se muito satisfatórios e coerentes aos dados experimentais. Além disso, este trabalho apresenta um estudo referente à constante dielétrica de sistemas eletrolíticos e propõe uma nova equação empírica capaz de calcular o valor dessa propriedade para sistemas compostos por misturas de solventes e eletrólitos. O modelo correlaciona acuradamente a constante dielétrica da água em 35 diferentes soluções eletrolíticas, do metanol em 9 e do etanol em 3; além de predizer a constante dielétrica de 9 misturas binárias isentas de eletrólitos e de um sistema formado por água-metanol-NaCl. Ainda, o trabalho desenvolve e avalia duas estratégias de estimação usando computação paralela, as quais podem ser utilizadas com o intuito de reduzir o tempo na etapa de determinação dos parâmetros de equações de estado. |
| Abstract: | Many processes in the chemical industry use electrolyte solutions. |
| URI: | http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3694 |
| Aparece nas coleções: | 3.4 Tese - Ciências de Tecnologia (CTC) |
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