Soluções analíticas e numéricas para modelos de cinética de adsorção em banho finito

• Autor(a) principal: Miglioranza, Gabriel Henrique de Oliveira
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/182374
• topic: Engenharia química; Adsorption Kinetics; Diffusion; Simulation

O estudo de sólidos adsorventes instiga grande interesse em aplicações industriais e curiosidade cientetífica. Esse processo, como tantos outros, é marcado pela complexidade das descrições matemáticas e físico-químicas. Diversos modelos tentam predizer o comportamento de sistemas de adsorção e entre esses, tem-se o modelo de Lagergren, modelo de pseudo-segunda ordem, modelo de Weber-Moris, e os modelos de difusão intrapartícula. O seguinte trabalho tem por objetivo realizar uma descrição detalhada da modelagem de sistemas de adsorção em batelada utilizando modelos de difusão intrapartícula, geralmente apresentado em forma de equações diferenciais parciais. Quando estes são combinados com uma isoterma linear - Lei de Henry - encontram-se soluções analíticas para esse sistema. Durante a modelagem, encontram-se números adimensionais que forncem informações essenciais sobre a batelada em banho finito, em destaque o número adimensional de Biot mássico, Bim, e o fator de capacidade mássica. Ademais, foram realizados testes de solução da equação diferencial governante utilizando o método das linhas, esse método numérico se baseia na aproximação da série de Taylor por diferenças finitas. Para este, foram avaliados os parâmetros de simulação, número de pontos internos, ordem de aproximação de Taylor, variável de discretização , ou a variável transformada μ = 2, analisando-se os efeitos sobre o erro entre a solução analítica e o tempo de simulação total. Observou-se uma qualidade de aproximação superior nos casos onde a variável foi utilizada. Todas as rotinas numéricas aproximaram os resultados analíticos razoavelmente.