Avaliação da solução analítica de modelos cinéticos de adsorção em banho finito baseados em difusão intrapartícula

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Miglioranza, Gabriel Henrique de Oliveira
• Orientador(a): Schwaab, Marcio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Cinética de adsorção; Transferência de massa; Transformada de Laplace
• Palavras-chave em Inglês: Adsorption kinetics; Mass transfer; Analytical solution; Laplace transform; Phenomenological models
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/266133

Dado interesse no estudo e aplicação de adsorventes, apresenta-se nessa dissertação, uma descrição detalhada do modelo de adsorção/difusão de partículas em batelada. A descrição de sistemas de solução e adsoverte, em geral, são obtidas a partir do estudo de equações fenomenológicas. Para uma partícula sólida é possível supor um mecanismo combinando a transferência de massa por convecção da fase bulk para a superfície da partícula; os processos de difusão de massa intrapartícula e a termodinâmica de adsorção no equilíbrio. Por consequência, a mudança na concentração de soluto na partícula e na fase bulk pode ser modelada através de equações diferenciais de balanço de massa, resultando em um sistema contendo uma equação diferencial ordinária e uma equação diferencial parcial, com condições iniciais e de contorno. Para o caso onde o equilíbrio de adsorção relação pode ser descrito como uma relação linear entre concentração e quantidade adsorvida, esse sistema de equações pode ser resolvido pelo método da transformada de Laplace para as três geometrias clássicas, uma solução analítica generalizada para as três é demonstrada em detalhes no trabalho. Então, essa solução analítica generalizada foi escrita especificamente para cada uma das geometrias de partículas tradicionais: placa plana, cilindro e esfera. Uma simplificação típica também foi avaliada, para verificar sua validade frente ao resultado completo de solução foi avaliado. Por fim, esta solução analítica foi comparada com a solução numérica do modelo em que a isoterma é não-linear.