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http://hdl.handle.net/11422/27046
| Type: | Tese |
| Title: | Models based on classical density functional theory to obtain physical-chemical properties of adsorptive systems |
| Author(s)/Inventor(s): | Sermoud, Vítor de Morais |
| Advisor: | Barreto Junior, Amaro Gomes |
| Co-advisor: | Tavares, Frederico Wanderley |
| Abstract: | Aqui foram desenvolvidas metodologias a fim de aplicar modelos com base na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para a obtenção de propriedades físico-químicas de fluidos confinados. Para tanto, foram desenvolvidos algoritmos para obter isotermas de adsorção / dessorção para espécies simples, para espécies de moléculas com cadeia e espécies com efeito de polaridade em cavidades de adsorventes, considerando paredes de poros com e sem rugosidade. Com essas metodologias, estudou-se o processo de caracterização de adsorventes, examinando a distribuição do tamanho dos poros (PSD) e obtendo isotermas de adsorção absolutas a partir de dados experimentais de isotermas em excesso. O estudo da reconstrução de PSDs mostra que a aplicação de técnicas estatísticas é essencial para obter informações confiáveis de PSD. Além disso, a implementação de modelos DFT, consistentes com PC-SAFT e PCP-SAFT, descreveu com sucesso hidrocarbonetos e isotermas CO2, mesmo sob condições supercríticas. Além disso, foi desenvolvida uma técnica capaz de otimizar a rotina DFT para obter a isoterma de equilíbrio para os casos em que há histerese de sorção. Esta metodologia permite o cálculo direto da isoterma de equilíbrio e diagramas de fase dentro dos poros. |
| Abstract: | Here, it is presented methodologies to apply the Density Functional Theory (DFT) models to obtain the physical-chemical properties of confined fluids. For this purpose, algorithms were developed to obtain adsorption/desorption isotherms for simple species, chain-molecule species, and species with the effect of polarity in adsorbent cavities, considering pore walls with and without roughness. With these methodologies, the characterization process of adsorbents was studied, examining the pore size distribution (PSD) and obtaining absolute adsorption isotherms from excess isotherm experimental data. The study of rebuilding PSDs shows that applying statistical techniques is essential to obtain reliable PSD information. Also, the implementation of DFT models, consistent with PC-SAFT and PCP-SAFT, successfully described hydrocarbon and CO2 isotherms, even under supercritical conditions. In addition, it is presented a technique capable of optimizing the DFT routine to obtain the equilibrium isotherm for cases where there is sorption hysteresis. This methodology allows the direct calculation of the equilibrium isotherm and phase diagrams inside the pores. |
| Keywords: | Adsorção Teoria do funcional da densidade Propriedades físico químicas Fluidos confinados Porosidade dos sólidos Termodinâmica de adsorção Adsorption Density functional theory Physicochemical properties Confined fluids Porous materials Adsorption thermodynamics |
| Subject CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Production unit: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | Nov-2021 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | SERMOUD, Vítor de Morais. Models based on classical density functional theory to obtain physical-chemical properties of adsorptive systems. 2021. 154 f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021. |
| Appears in Collections: | Engenharia Química |
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