Please use this identifier to cite or link to this item: 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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