Water desalination by MoS2 nanoporous membrane : a molecular dynamics analysis

• Autor(a) principal: Abal, João Pedro Kleinubing
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/211475
• topic: Nanotecnologia; Nanofluídica; Dessalinização; Dinâmica molecular; Nanotechnology; Nanofluidics; Water Desalination; Molecular Dynamics; MoS2 Nanoporous Membrane

A escassez de água é um dos mais maiores desafios dos tempos atuais, e os prognósticos realizados por cientistas indicam que o cenário irá piorar nas próximas décadas. Novas tecnologias baseadas em dessalinização do mar podem ajudar a prevenir os piores cenários. Com esse intuito, materiais nanoporosos têm sido sugeridos nos últimos anos. Um dos materiais propostos é o dissulfeto de molibdênio (MoS2). Para entender a dinâmica da água-ion-nanoporo e inspirar como projetar novos nanomateriais para a dessalinização, a Dinâmica Molecular clássica se apresenta como uma das ferramentas mais poderosas para esse propósito. Diferentes maneiras de comparar a influência da química e geometria do poro foram desenvolvidas neste trabalho. Foi analisado o quão sensível é a vazão da água e a rejeição do sal com relação a variações nos tamanhos e química do nanoporo. Em alguns casos, o fenômeno de bloqueamento do poro emerge. Para esclarecer esse ponto, conduzimos estudos sobre como diferentes modelos de íons podem afetar o fluxo da água e a rejeição iônica. O papel da blindagem da interação Coulombiana no transporte da água e no bloqueamento iônico foi elucidado. Além disso, aprendemos que a química do poro tem enorme impacto na rede de ligações de hidrogênio perto e dentro do nanoporo. Quando a rede de ligações de hidrogênio é favorecida, o transporte de água é melhorado. Por meio da análise de densidade de nanoporos, não fora observado nenhum efeito de maior ordem devido a proximidade de nanoporos vizinhos. Os resultados obtidos são inéditos e futuros estudos na área são promissores. Em termos de tecnologia de dessalinização em geral, a próxima geração de membranas precisa ser muito seletiva e resistente a bloqueamentos. Acreditamos que esse trabalho contribui para guiar futuros desenvolvimento de nanomateriais para dessalinização da água.