LIMA, A. E. de O. Estudo da captura de CO2 utilizando adsorventes modificados via simulação molecular. 2012. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-11-07T18:16:39Z
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Previous issue date: 2012-07-30 / The high levels of CO2 emissions over the last century have generated concern and alert worldwide. Incentives to promote technologies for CO2 capture and storage are highlighted in this situation. Among the viable alternatives to capture that gas is the adsorption process. The literature contains many experimental studies of CO2 adsorption in various impregnated materials, despite that, few papers are devoted to the understanding of such phenomena at the atomic level. This study investigates the CO2 adsorption in X-faujasites and activated carbons impregnated with monoethanolamine (MEA) using molecular simulation. Thus, models of MEA, CO2, faujasite and activated carbon were proposed. For faujasite, the structure was modeled based on the crystallographic data reported in the literature. For activated carbon, the pores were represented by the slit pores model of graphene and the study was conducted in three pore sizes (8.9, 18.5, 30.9 Å) to represent different regions of the adsorption and also allow for data correlation with the commercial activated carbon WV-1050. The CO2 molecule was modeled in the three-centers (faujasites tests) and one-center (carbons tests) models. The adsorbents were loaded with increasing amounts of monoethanolamine and the impact of this addition was evaluated through a set of simulated CO2 isotherms using the Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) method. With the model faujasite/MEA/CO2, it was possible to reproduce the decreasing experimental CO2 adsorption with increased MEA concentration. In carbons, it was observed that the values of adsorbed CO2 at high pressure (above 4 bar) always decrease with MEA increasing loadings for both pores, as verified experimentally in real carbons. However, the simulation has shown that the amount adsorbed at low pressures (below 1 bar) is enhanced with monoethanolamine concentration in carbonaceous material. These results, considering the techniques used in this study, indicate that the activated carbon and NaX systems modified with monoethanolamine are unfeasible for capturing CO2 if adsorption capacity is the only criterion to take into account / Os altos níveis de emissão de CO2 neste último século têm gerado alerta e preocupação às autoridades a nível mundial. Incentivos para desenvolver tecnologias de captura e armazenamento de CO2 ganham destaque nesse cenário. Dentre as alternativas viáveis para captura do referido gás está o processo de adsorção. A literatura é vasta nos estudos experimentais de adsorção de CO2 em diversos materiais impregnados, entretanto poucos trabalhos se dedicam ao entendimento dos fenômenos em nível atômico. O presente estudo objetiva investigar a adsorção de CO2 em faujasitas do tipo X e carbonos ativados impregnados com monoetanolamina (MEA), mediante o uso de simulação molecular. Para isso, modelos de MEA, CO2, faujasita e carbono ativado foram elaborados. Para a faujasita, construiu-se a estrutura com base nos dados cristalográficos reportados na literatura. No carbono ativado, os poros foram representados pelo modelo de placas paralelas de grafeno e realizou-se o estudo em três tamanhos característicos (8,9, 18,5, 30,9 Å) de modo a representar distintas regiões de adsorção e também permitir correlacionar dados com o carvão comercial WV-1050. A molécula de CO2 foi construída com os modelos de 3 centros (ensaios em faujasitas) e de 1 centro (ensaios em carbonos ativados). Os adsorventes foram carregados com quantidades crescentes de MEA e o impacto desta adição foi avaliado através do levantamento de novas isotermas de CO2 utilizando-se o método de Monte Carlo no ensemble Grande Canônico (GCMC). Com o modelo proposto faujasita/MEA/CO2, foi possível reproduzir a tendência experimental de redução de adsorção de CO2 com aumento da concentração de MEA, em concordância com resultados experimentais apresentados na literatura. Em carbonos ativados, observou-se que os valores de CO2 adsorvidos a alta pressão (acima de 4 bar) sempre decaíam com o carregamento de MEA para ambos os poros, como foi evidenciado experimentalmente em carbonos reais. No entanto, a simulação revelou que as quantidades adsorvidas a baixa pressão (abaixo de 1 bar) são maiores quando se adiciona monoetanolamina ao material carbonoso. Os resultados, com base nas técnicas aplicadas nesse estudo, indicam que os sistemas NaX e carbono ativado modificados com MEA são pouco viáveis para captura de CO2 no que diz respeito ao critério isolado de capacidade de adsorção
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/4041 |
| Date | 30 July 2012 |
| Creators | Lima, Adriano Erique de Oliveira |
| Contributors | Lucena, Sebastião Mardônio Pereira de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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