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Tipo do documento: Tese
Título: Desenvolvimento de modelo termodinâmico para soluções eletrolíticas - ePC-SAFT
Título(s) alternativo(s): Development of a thermodynamic model for electrolyte solutions - ePC-SAFT
Autor: Biazi, Danilo Henrique 
Primeiro orientador: Paredes, Márcio Luis Lyra
Primeiro coorientador: Tavares, Frederico Wanderley
Primeiro membro da banca: Lima, Eduardo Rocha de Almeida
Segundo membro da banca: Pessôa Filho, Pedro de Alcântara
Terceiro membro da banca: Espósito, Rogério Oliveira
Quarto membro da banca: Alijó, Pedro Henrique Rodrigues
Quinto membro da banca: Soares, Elvis do Amaral
Resumo: Uma abordagem diferente para modelar soluções eletrolíticas é apresentada nesta tese utilizando a equação de estado (EdE) PC-SAFT como base. As interações eletrostáticas são modeladas incluindo um termo de longo alcance de Debye-Hückel (DH). O termo de Born é adicionado para considerar a energia de solvatação. Um termo de associação íon-solvente, baseado na Teoria Clássica de Associação de Wertheim, também é incluído. Dentro do termo íon-solvente, é possível acessar a fração de moléculas de solvente não ligadas aos íons, que é necessária no modelo de permissividade estática relativa (PER) usado neste trabalho. Parâmetros para os íons Na+, K+, Cl− e Br− foram regredidos em relação a dados da literatura em um extenso intervalo de temperaturas, pressões e composições. Três diferentes arranjos de sítios de íons foram estudados. Pela análise dos coeficientes de atividade iônicos individuais (IIAC’s), foi possível determinar que a configuração que melhor representa os dados experimentais é aquela que considera 2 sítios de associação para os íons. Os resultados para densidade, coeficientes de atividade iônica média (MIAC) e PER são apresentados. Obteve-se uma concordância muito boa com dados experimentais dos MIAC’s para as soluções aquosas de NaCl, NaBr, KCl e KBr, com desvios médios em torno de 2%, mesmo em altas temperaturas, pressões e próximo ao limite de solubilidade dos sais. Os excelentes resultados para os MIAC’s foram obtidos com razoável concordância da PER das soluções, o que poucas EdE’s eletrolíticas conseguem atingir. Uma análise dos desvios de densidade indicou que o modelo subestima o aumento da densidade relacionado à adição dos sais nas soluções, especialmente em condições de temperatura elevada e em alta concentração de sal.
Abstract: A different approach for modeling electrolyte solutions is presented using the PC-SAFT equation-of-state (EOS) as background. The electrostatic interactions are modeled by including a long-range term according to the complete Debye-Hückel (DH) framework. The Born term is attached to account for the solvation energy. An ion-solvent association term, based on the classical Wertheim’s Association Theory, is also included. Within the ion-solvent term, it is possible to access the fraction of solvent molecules not bonded to ions, which is required in the relative static permittivity (RSP) model used here. Parameters for the ions Na+, K+, Cl−, and Br− were regressed against literature data in an extended range of temperatures, pressures, and compositions. Three different ion site arrangements were studied. By the analysis of the individual ionic activity coefficients (IIAC’s), it was possible to determine that the methodology better represents experimental data by adopting 2 association sites for the ions. The results for density, mean ionic activity coefficients (MIAC), and RSP are presented. Very good agreement with experimental data of MIAC’s for the aqueous solutions of NaCl, NaBr, KCl, and KBr was obtained, with mean deviations around 2%, even at high temperatures, pressures, and near the solubility limit of the salts. The excellent MIAC’s results were obtained with reasonable agreement of the solution’s RSP’s, which very few electrolyte EOS’s could achieve. An analysis of density deviations indicated that the model underpredicts the increase of density related to the addition of the salts in the solutions, especially in conditions at high temperature or at high salt concentration.
Palavras-chave: Termodinâmica
Soluções eletrolíticas
PC-SAFT
Constante dielétrica
Themodynamics
Electrolyte solutions
Dielectric constant
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
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: BIAZI, Danilo Henrique. Desenvolvimento de modelo termodinâmico para soluções eletrolíticas - ePC-SAFT. 2025. 130 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/25112
Data de defesa: 29-Ago-2025
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Química



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