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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/12046| Tipo do documento: | Dissertação |
| Título: | Análise estatística de modelos termodinâmicos baseados em NRTL para eletrólitos |
| Título(s) alternativo(s): | Statistical analysis of thermodynamic models based on electrolyte-NRTL |
| Autor: | Galvão, Raquel Cavalcanti ![]() |
| Primeiro orientador: | Lima, Eduardo Rocha de Almeida |
| Primeiro coorientador: | Alberton, André Luis |
| Primeiro membro da banca: | Paredes, Marcio Luis Lyra |
| Segundo membro da banca: | Costa, Cauê Torres de Oliveira Guedes |
| Terceiro membro da banca: | Schwaab, Márcio |
| Resumo: | Soluções eletrolíticas têm grande aplicação em processos, desta maneira o cálculo rigoroso e preciso das propriedades termodinâmicas dos eletrólitos constitui uma base sólida para os cálculos de equilíbrio de fase e para a simulação de processos químicos envolvendo eletrólitos. Nesse sentido, a validação do modelo e de seus parâmetros se mostra interessante e importante para que se tenha confiança na predição. Assim, dois modelos de energia em excesso de Gibbs, e-NRTL e e-NRTL refinado, são avaliados qualitativamente e estatisticamente neste trabalho.A análise preliminar com o estudo de caso visa avaliar o comportamento assim como a adequabilidade do modelo (teste de Fisher) em sistemas eletrolíticos de diferentes complexidades: sistema aquoso com um eletrólito, sistema multieletrolítico e sistema eletrolítico com solvente misto. Os estudos de caso são realizados a temperatura de 298,15K exceto no sistema eletrolítico com solvente misto que é realizado a 298K.Posteriormente, a avaliação estatística dos modelos é realizada,em cada tipo de sistema eletrolítico, a partir da identificação paramétrica via análise de sensibilidade local baseadana ortogonalização de Gram-Schmidt. Destaca-se que na identificabilidade paramétrica, a temperatura é considerada um fator para a avaliação dos sistemas aquososcom um eletrólito e do sistema multieletrólito. Já no sistema eletrolítico com solvente misto, a temperatura é mantida constante a 298 K.Ademais, o presente trabalho utiliza parâmetros binários, tanto no estudo de caso como na avaliação estatística, previamente estimados obtidos na literatura.Investiga-se também a influência do conjunto paramétrico identificável na região de confiança paramétrica(RC). Isto posto, a determinação da RC de ambos modelos termodinâmicos é propostaa partir de dois conjunto de parâmetros identificáveis sendo o primeiro conjunto correspondente a todos os parâmetros selecionados, enquanto o segundo conjunto exclui o parâmetro selecionado de menor efeito na predição.No presente trabalho, ratifica-se que ambos os modelos termodinâmicos são capazes de representar qualitativamente o comportamentodos sistemas eletrolíticos, no entanto sistema com alta concentração de eletrólito e/ou elevada quantidade de solvente não aquoso não são bem representados.A partir de considerações estatististicas, a adequabilidade dos modelos aos dados experimentais reportados na literatura é realizado ao se determinar o intervalo de confiança da constante de proporcionalidade (β), referente à variância experimental, que satisfaz a equivalência de variâncias conforme teste de Fisher. Assim, verifica-se baixos erros experimentais compatíveis com a modelagem em sistemas eletrolíticos aquoso e de multieletrólitos.Em contrapartida, erros elevados são compatíveis com modelagem em sistema eletrolítico com solvente misto, principalmente, devido ao conjunto experimental. A identificação paramétrica apenas seleciona parâmetros provenientes do termo decontribuição de curto alcance, assim a distância de máxima aproximação (a) usual é adequado. Verifica-se que ambos modelos super dimensionam a RCdos sistema eletrolíticos, exceto para o sistema eletrolítico com solvente misto, para o qual foram obtidas regiões abertas. Além disso, demonstra-se que as RC são influenciadas pelo conjunto de parâmetros estimáveis |
| Abstract: | Electrolytic solutions have great application in industrial processes so rigorous and accurate calculation of thermodynamic properties of electrolytes consists of a solid basis for phase equilibrium calculations and also for a simulation of chemicall processes withinelectrolytes. Therefore,a validation of the model and its parameters is interesting and important to have confidence in the prediction.Thus, two Gibb s energy models in excess, e-NRTL and refined e-NRTL are qualitatively and statistically analyzed in this work. The preliminary analysis with the case of study aims to evaluate the behavioras well as the suitability of the model (Fisher s test) in electrolyte systems of different complexities: aqueous electrolyte system, aqueous multi-electrolyte system and mixed solvent electrolyte system.The case of study are done at a temperature of 298.15 K, except the mixed solvent electrolyte system which is done at 298 K. Subsequently, the statistical evaluation of the models is done, in each type of electrolytic system, using the parametric identification through local sensitivity analysis based on Gram-Schmidt orthogonalization.It is noteworthy that in parametric identifiability, the temperature is considered a factor for the evaluation of aqueous electrolyte systems and aqueous multielectrolyte system, whereas,in the evaluation of mixed solvent electrolyte system, the temperature is kept constant at 298 K. In addition, the present work uses binary parameters, both in the case study and in the statistical evaluation, previously estimated and obtained in the literature.We also investigate the influence of the identifiable parametric set in the parametric confidence region. Therefore, the determination of the parametric confidence regionof both thermodynamic models is proposed from two set of identifiable parameters being the first set corresponding to all the selected parameters, while the second set excludes the identifiable parameter of smaller effect in the prediction.In the present work, it is ratified that both thermodynamic models are able to represent qualitatively the behavior of electrolytic systems, however system with high electrolyte concentration and/or high amount of non-aqueous solvent are not well represented.From statistical considerations, the suitability of the models to the experimental data reported in the literature is performed by determining the confidence interval of the proportionality constant (β), referring to the experimental variance, which satisfies the equivalence of variances according to Fisher's test.Thus, low compatible experimental errors with modeling in aqueous electrolyte systems and multielectrolyte systems are observed.In contrast, high experimental errors are compatible with electrolytic modeling with mixed solvent, mainly due to the experimental set.Parametric identification only selects parameters from the short-range contribution term, so the usual distance of closest approach (a) is adequate.It is verified that both models over-dimension the parametric confidence regions of the electrolytic system, except the mixed solvent electrolyte system for which open regions are obtained. Furthermore, it is shown that confidence regions are influenced by the set of estimable parameters |
| Palavras-chave: | E-NRTL Refined E-NRTL Parametric identification Confidence region E-NRTL E-NRTL refinado Identificabilidade paramétrica Região de confiança |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | BR |
| Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
| Sigla da instituição: | UERJ |
| Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Citação: | GALVÃO, Raquel Cavalcanti. Análise estatística de modelos termodinâmicos baseados em NRTL para eletrólitos. 2017. 164 f. Dissertação (Mestrado em Processos Químicos e Meio Ambiente) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2017. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/12046 |
| Data de defesa: | 2-Mar-2017 |
| Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Química |
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