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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Simulação computacional de adsorção de nitrogênio em zeólita pelo método Monte Carlo utilizando o software RASPA
Autor(es): Barros, Samuel Cremonini
Primeiro Orientador: Morais, Marcilio Machado
Coorientador: Martins, Márcio Marques
1° Membro da banca: Morais, Marcílio Machado
2° Membro da banca: Martins, Márcio Marques
3° Membro da banca: Guadagnini, Paulo Henrique
4° Membro da banca: Rodrigues, Rodolfo
Resumo: A adsorção é um dos processos mais usuais de separação e purificação na indústria química, apresentando importância tecnológica, biológica e ambiental. Usualmente, a operação unitária de adsorção é analisada experimentalmente, obtendo-se uma compreensão macroscópica do fenômeno, basicamente pelo conhecimento de parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Nos estudos da termodinâmica da adsorção, podem ser obtidas informações relacionadas à capacidade de adsorção de um dado adsorvente, bem como à espontaneidade do processo, se é exotérmico ou endotérmico, calor de sorção etc. No presente trabalho, busca-se traçar um caminho diferente do usual, partindo-se de uma perspectiva molecular ou microscópica da adsorção. A técnica que pode auxiliar a entender os fenômenos envolvidos nesta operação unitária em nível molecular é a simulação molecular. A realização de pesquisas teóricas sobre questões industriais por meio de simulação pode não apenas promover a expansão da escala, mas também reduzir os custos relacionados ao projeto e auxiliar no desenvolvimento de novos produtos e/ou técnicas. Para realizar a simulação computacional, utilizou-se um software livre de simulação molecular chamado RASPA, capaz de simular o comportamento dinâmico de sistemas líquidos, gasosos e sólidos. Simulações de Monte Carlos foram usadas para modelar a adsorção de gás nitrogênio (N2) em uma zeólita sodalita (SOD), por ser um sistema do qual se dispõe de dados experimentais. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo simular e modelar o sistema N2/SOD para a obtenção dos detalhes microscópicos da adsorção através da simulação molecular com o software RASPA. Através dos resultados da simulação molecular a diversas pressões, pode-se obter isotermas de adsorção e a partir delas extrair dados de como ocorre a adsorção do sistema N2/SOD. Observou-se também que essa adsorção no sistema ocorre de forma física e tem formação de multicamadas de adsorvato sobre a superfície do adsorvente. Essa adsorção é verificada pelos histogramas de distribuição radial de pares que fornecem uma distribuição de moléculas de Nitrogênio a diversas distâncias do adsorvente.
Abstract: Adsorption is one of the most common processes of separation and purification in the chemical industry, presenting technological, biological and environmental importance. Usually, adsorption operation is analyzed experimentally, obtaining a macroscopic understanding of the phenomenon, basically through the knowledge of kinetic and thermodynamic parameters. In the studies of the adsorption thermodynamics, information related to the adsorption capacity of a given adsorbent can be obtained, as well as to the spontaneity of the process, whether it is exothermic or endothermic, sorption heat, etc. The present work seek to trace a different path from the usual one, starting from a molecular or microscopic perspective of adsorption. The technique that can help to understand the phenomena involved in this unitary operation at the molecular level is molecular simulation. The realization of theoretical research on industrial issues through simulation can not only promote the expansion of the scale, but also reduce the costs related to the project and assist in the development of new products and/or techniques. To perform the computer simulation, a free molecular simulation software called RASPA was used, capable of simulating the dynamic behavior of liquid, gaseous and solid systems. Monte Carlos simulations were used to model the adsorption of nitrogen gas (N2) on a sodalite zeolite (SOD), as it is a system from which experimental data are available. Thus, the present work aimed to simulate and model the N2/SOD system to obtain microscopic details of adsorption through molecular simulation with the RASPA software. Through the results of the molecular simulation at various pressures, it is possible to obtain adsorption isotherms and from them extract data on how the N2/SOD system adsorption occurs. It was observed that the adsorption in the system occurs in physical form and it has formation of adsorvate multilayers on the surface of the adsorbent. This adsorption is verified by the histograms of radial distribution of pairs that provide a distribution of Nitrogen molecules at different distances from the adsorbent.
metadata.dc.subject: Simulação molecular
Adsorção
Monte Carlo
RDFs
Isotermas de adsorção
Molecular simulation
Adsorption
Monte Carlo
Adsorption isotherms
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Bagé
metadata.dc.identifier.citation: BARROS, Samuel Cremonini. Simulação computacional de adsorção de nitrogênio em zeólita pelo método Monte Carlo utilizando o software RASPA . 57 p. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química ) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5764
metadata.dc.date.issued: 13-May-2021
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