Simulação computacional de adsorção de nitrogênio em zeólita pelo método Monte Carlo utilizando o software RASPA

• Autor(a) principal: Barros, Samuel Cremonini
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5764
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Simulação molecular; Adsorção; Monte Carlo; RDFs; Isotermas de adsorção; Molecular simulation; Adsorption; Monte Carlo; Adsorption isotherms

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.