Modelagem multiescala de fenômenos eletrocinéticos em meios porosos carregados eletricamente: aplicação a meios porosos argilosos

• Autor(a) principal: Mariano, July Herbert da Silva
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/20965
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA APLICADA E ESTATÍSTICA; Meios porosos carregados eletricamente; Fenômenos de adsorção; Modelo 2-pK; Transporte de solutos reativos; Homogeneização; Modelagem computacional; Método de elementos finitos

Nesta dissertação de mestrado, propomos uma modelagem computacional multiescala de fenômenos eletrocinéticos em meios poroso carregados eletricamente. Consideramos um meio poroso rígido e incompressível saturado por uma solução eletrolítica contendo quatro solutos iônicos monovalentes totalmente diluídos no solvente.Inicialmente, desenvolvemos a modelagem da dupla camada elétrica com a intenção de computar o potencial elétrico, densidade superficial de cargas elétricas e, considerando duas reações químicas, propomos um modelo 2-pK para calcular as adsorções químicas que ocorrem no domínio da dupla camada elétrica. De posse do modelo nanoscópico, desenvolvemos um modelo na microescala, onde as adsorções eletroquímicas de íons no domínio da camada dupla, reações de protonação/deprotonação e potencial zeta obtidos na escala nanoscópica, são incorporados ao modelo na escala microscópica através das condições de interface fluido/sólido do problema de Stokes e no transporte dos íons, modelado pelas equações de Nerst-Planck. Usando a técnica de homogeneização de estrutura periódicas juntamente com a hipótese de periodicidade do meio, deduzimos um modelo na escala macroscópica com respectivos problemas de células para os parâmetros efetivos das equações macroscópicas.Finalmente, fazendo uso do modelo 2-pK, simulamos os fenômenos de adsorções eletroquímicas em uma caulinita saturada por uma solução aquosa na micro escala. Em seguida fazemos duas simulações macroscópicas em regimes ácidos e básico com a intensão de observar a influência dos fenômenos na escala nano/microscópica sobre a macroescala.