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Ttulo [PT]: Modelagem de propriedades termodinmicas de solues eletrolticas aquosas pela equao de estado electrolattice
Ttulo [EN]: Modeling thermodynamic properties of aqueous electrolyte solutions by electrolattice equation of state
Autor(es): Andr Zuber
Palavras-chave [PT]:

gua do mar. Dessalinizao. Eletrlitos. Modelos reticulados. Lattice. Equilbrio lquido-vapor. Termodinmica. Equilbrio de fases. Equaes de estado electrolattice (EdE). Solues aquosas eletrolticas. Modelo electrolattice. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Water. Electrolyte. Lattice model. Vapor-liquid equilibrium. Brazil.
rea de concentrao: Equilbrio de Fases e Propriedades Termodinmicas
Titulao: Mestre em Engenharia Qumica
Banca:
Vladimir Ferreira Cabral [Orientador] - UEM
Lcio Cardozo Filho - UEM
Jos da Paixo Lopes dos Santos - Universidade Federal de Sergipe
Guilherme Duenhas Machado - FOOD AND BIOPROCESS TECHNOLOGY
Resumo:
Resumo: Solues aquosas contendo eletrlitos exercem papel importante em muitos sistemas biolgicos, alm de serem utilizadas extensivamente por diversos processos industriais. Como exemplo, pode-se citar a obteno de gua potvel por meio da dessalinizao de gua salobra. Este processo amplamente difundido em diversas regies do mundo, e em especial, em pases do Oriente Mdio, como o Qatar e Israel, onde a escassez de gua potvel sempre foi um grande problema. Os principais mtodos utilizados para a dessalinizao da gua do mar so: evaporao e osmose reversa. Em ambos os casos, h a necessidade de determinao de propriedades termodinmicas como presso de vapor, coeficiente osmtico e coeficiente de atividade mdio inico, as quais so utilizadas para projetar, otimizar e operar tais processos. Uma das formas mais convenientes de se obter informaes a respeito dessas propriedades por meio da utilizao de equaes de estado (EdE). Baseando-se na importncia desta ferramenta, principalmente aos processos de dessalinizao da gua do mar, esta dissertao analisa o emprego de uma equao denominada electrolattice para descrever o comportamento de propriedades termodinmicas de diversas solues aquosas contendo diferentes sais dissolvidos. Desenvolvida por Santos (2010), a equao baseada no formalismo da energia de Helmholtz, sendo caracterizada pela soma de trs termos: o primeiro referente EdE Mattedi-Tavares-Castier, destinado a descrever as interaes de curto alcance entre as espcies da soluo; o segundo referente ao termo de Born, o qual permite a contabilizao da solvatao dos ons; o terceiro referente ao termo MSA (mean spherical approximation), responsvel por contabilizar interaes de longo alcance. Neste trabalho, so analisadas 44 solues eletrolticas aquosas formadas por um nico sal, dos tipos 1:1, 1:2, 2:1, 2:2, ou 3:1. Para isso, o modelo necessita de apenas dois parmetros ajustveis energticos para caracterizar cada uma das solues analisadas. Por meio deles, correlacionam-se as propriedades de presso de vapor, a diferentes temperaturas, e coeficiente de atividade mdio inico, a 298,15 K e 1 bar. A determinao desses parmetros feita utilizando-se duas estratgias diferentes, sendo uma especfica ao sal (EES) e a outra, especfica ao on (EEI). Clculos preditivos tambm so executados sem a necessidade de obteno de parmetros ajustveis extras. Apresentam-se resultados para a predio do coeficiente osmtico, a 298,15 K e 1 bar, de solues aquosas contendo apenas um sal bem como, presso de vapor, a diferentes temperaturas, para solues aquosas contendo dois sais dissolvidos. Em todos os sistemas analisados, a modelagem dos dados feita utilizando-se tanto o software XSEOS, quanto um programa desenvolvido em linguagem computacional FORTRAN, o qual permite a realizao de clculos em paralelo. De forma geral, os resultados obtidos com o modelo electrolattice mostram-se muito satisfatrios e coerentes aos dados experimentais.

Abstract: Aqueous electrolyte solutions play an important role in many biological systems and have extensive application in a large number of industrial processes. An important example is the desalination of seawater into fresh water. This process is broadly found throughout Middle East and in different parts of the world where water scarcity is a problem that deserves attention. The principal methods used for desalination are evaporation and reverse osmosis. In both, vapor pressure, mean ionic activity coefficient, and osmotic coefficient are essential properties for their design, operation, and optimization. Equations of state (EOS) for electrolyte solutions are useful tools that enable, in principle, the evaluation of all such properties. Thereby, motivated by this argument, this dissertation includes the analysis of the electrolattice EOS applied to describe the behavior of electrolyte solutions. The equation was first derived by Santos (2010), based on the Helmholtz energy formalism. It contains three terms: the Mattedi-Tavares-Castier EOS term, applied to describe the short-range interactions between the species in the solution; the Born term, which considers the solvation of the ions; the mean spherical approximation (MSA) term, responsible for accounting the long-range interactions. In this research, 44 electrolyte aqueous solutions formed by a single salt of different specifications (such as 1:1, 1:2, 2:1, 2:2, and 3:1) are analyzed. The electrolattice EOS requires only two adjustable parameters to correlate vapor pressure and mean ionic activity coefficient for each solution. The parameters are determined by two different ways: the salt-specific and the ion-specific approaches. In both, the software named XSEOS and a program developed in FORTRAN are used for the regression step. Depending exclusively on the parameters obtained by theses regressions, the prediction of osmotic coefficient, at 298.15 K and 1 bar of aqueous solutions containing a single salt, is presented. Moreover, the model is tested to predict vapor pressure of aqueous electrolyte solutions containing two dissolved salts by using the ion specific parameters. In general, the results obtained with the electrolattice EOS are in good agreement with the experimental data
Data da defesa: 29/11/2012
Cdigo: vtls000210000
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2012
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Vladimir Ferreira Cabral
Co-Orientador: Prof. Dr. Marcelo Castier
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Tecnologia. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica
Nvel: Dissertao (mestrado em Engenharia Qumica)/
UEM: Departamento de Engenharia Qumica

Responsavel: saletep
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: DISSERTAO - ANDR ZUBER - VERSO FINAL.pdf
Tamanho: 2595 Kb (2657142 bytes)
Criado: 04-04-2014 08:58
Atualizado: 04-04-2014 09:07
Visitas: 807
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