EVARISTO CHALBAUD BISCAIA Modelagem do processo de remoção de mercúrio elementar de correntes gasosas utilizando hidroxiapatitas modificadas com sulfeto de cobre como adsorventes CARLA LUCIANE MANSKE CAMARGO PROFESSORES: ARGIMIRO RESENDE SECCHI EVARISTO CHALBAUD BISCAIA RIO DE JANEIRO, DEZEMBRO DE 2013

Adsorventes regeneráveis Adsorventes com fixação INTRODUÇÃO ADSORÇÃO Adsorventes regeneráveis Adsorventes com fixação Grandes quantidades processadas Baixas concentrações Presença de Hg: variabilidade espacial e temporal Afeta estruturas e equipamentos Exposição ocupacional Poluente amplamente difundido no meio ambiente ADSORVENTE DESENVOLVIDO PELO GRIFIT: HAp-CuS Fixação comprovada em testes de lixiviação e estabilidade térmica (Salim e Resende, 2011); Presença de S e estrutura da matriz sólida; Dificuldades relacionadas à remoção de Hg em baixas concentrações. Gás natural

UNIDADE EXPERIMENTAL Filtro Adsorvente Lavador de gases T=cte Entrada Saída T=cte REATOR ANALISADOR SATURADOR Leito de Mercúrio (Hg0) Gás de arraste (N2) Dados Experimentais

MODELAGEM-MESTRADO q C q qRp r HAp-CuS-Hg Hg0 Hg0 Hg0 Hg0 Hg* Hg0 Hg0 REATOR DE LEITO FIXO q C ADSORÇÃO Hg0 Hg0 DIFUSÃO q r Rp - Rp qRp Hg0 Hg0 Hg* Hg0 REAÇÃO QUÍMICA Hg0 HAp-CuS-Hg

NOVA MODELAGEM C q Cp C Cp S REATOR DE LEITO FIXO DIFUSÃO ADSORÇÃO REAÇÃO QUÍMICA Cp S

NOVA MODELAGEM BALANÇO MACROSCÓPICO CC (Z=0) CC (Z=L) (5) (2) BALANÇO MACROSCÓPICO CC (Z=0) CC (Z=L) BALANÇO MICROSCÓPICO CI CC (r=Rp)

ADIMENSIONAMENTO CI CC

SOLUÇÃO NUMÉRICA COLOCAÇÃO ORTOGONAL Técnica de Resíduos Ponderados Aproximação da variável dependente por um polinômio Resíduo é nulo nos pontos de colocação Grandes mudanças na inclinação: Aproximação é oscilatória DADOS EXPERIMENTAIS: Dinâmica na saída do leito

COLOCAÇÃO ORTOGONAL EM ELEMENTOS FINITOS COLOCAÇÃO ORTOGONAL CLÁSSICA ‘ SOLUÇÃO NUMÉRICA Pontos de colocação: Raízes do polinômio de Jacobi + ambas as extremidades BALANÇO MACROSCÓPICO COLOCAÇÃO ORTOGONAL EM ELEMENTOS FINITOS Equações de continuidade nas interfaces ξ(2)=0 ξ(2)=+1 Pontos de colocação: Raízes do polinômio de Jacobi + extremidade superior i=1 i=2 ... ... ... i=ne nr np BALANÇO MICROSCÓPICO COLOCAÇÃO ORTOGONAL CLÁSSICA

IMPLEMENTAÇÃO EM EMSO Plugin OCFEM: Método de Colocação ortogonal DAESolver: “dasslc” - Integração do sistema de equações algébrico-diferencial não-linear NLASolver : “complex” – Otimização (Método dos poliedros flexíveis) Pe = 1.76509; KR=0.4951; eta = 2.67e-7; KA=2.24003; ER=7.68e-7; b = 4.67; qmax=4.33e6; VARIÁVEIS y yp q SR PARÂMETROS η ER b qmax PARÂMETROS ESTIMADOS Pe KR KA

CONCENTRAÇÃO NO FLUIDO AJUSTE AOS DADOS EXPERIMENTAIS DINÂMICA AO LONGO DO LEITO z

INFLUÊNCIA DA REAÇÃO QUÍMICA KR

INFLUÊNCIA DA DISPERSÃO AXIAL

INFLUÊNCIA DA ADSORÇÃO

Perfil axial de y PERFIL DE y NA DIREÇÃO AXIAL

PERFIL DE yp NA DIREÇÃO AXIAL

PERFIL DE q NA DIREÇÃO AXIAL Z Z

Perfil axial de SR PERFIL DE SR NA DIREÇÃO AXIAL x=0,9 x=0,16 Z Z

Perfil de yp na partícula Próximo à entrada do leito Próximo à saída do leito x x

Perfil de q na partícula Próximo à entrada do leito Próximo à saída do leito x x x

Perfil de SR na partícula Próximo à entrada do leito Próximo à saída do leito x x

Número de Elementos ne=4 t=0,208s ne=8 t=0,351

Número de Pontos de Colocação nos Elementos np=3+2 t=0,208s np=4+2 t=0,236

Número de Pontos de Colocação na Partícula nr=3+1 t=0,208s nr=4+1 t=0,222 x x x

Influência da relação Dp/Rp Aumento de 104 vezes x x x x

Desafios Um maior entendimento do modelo é necessário!!! MODELO ANTERIOR MODELO ATUAL