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Universidade do Estado do Rio de Janeiro

1. Anderson Luis Jeske Bihain. Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado.

Degree: PhD, 2014, Universidade do Estado do Rio de Janeiro

O Leito Móvel Simulado (LMS) é um processo de separação de compostos por adsorção muito eficiente, por trabalhar em um regime contínuo e também possuir fluxo contracorrente da fase sólida. Dentre as diversas aplicações, este processo tem se destacado na resolução de petroquímicos e principalmente na atualidade na separação de misturas racêmicas que são separações de um grau elevado de dificuldade. Neste trabalho foram propostas duas novas abordagens na modelagem do LMS, a abordagem Stepwise e a abordagem Front Velocity. Na modelagem Stepwise as colunas cromatográficas do LMS foram modeladas com uma abordagem discreta, onde cada uma delas teve seu domínio dividido em N células de mistura interligadas em série, e as concentrações dos compostos nas fases líquida e sólida foram simuladas usando duas cinéticas de transferência de massa distintas. Essa abordagem pressupõe que as interações decorrentes da transferência de massa entre as moléculas do composto nas suas fases líquida e sólida ocorram somente na superfície, de forma que com essa suposição pode-se admitir que o volume ocupado por cada molécula nas fases sólida e líquida é o mesmo, o que implica que o fator de residência pode ser considerado igual a constante de equilíbrio. Para descrever a transferência de massa que ocorre no processo cromatográfico a abordagem Front Velocity estabelece que a convecção é a fase dominante no transporte de soluto ao longo da coluna cromatográfica. O Front Velocity é um modelo discreto (etapas) em que a vazão determina o avanço da fase líquida ao longo da coluna. As etapas são: avanço da fase líquida e posterior transporte de massa entre as fases líquida e sólida, este último no mesmo intervalo de tempo. Desta forma, o fluxo volumétrico experimental é utilizado para a discretização dos volumes de controle que se deslocam ao longo da coluna porosa com a mesma velocidade da fase líquida. A transferência de massa foi representada por dois mecanismos cinéticos distintos, sem (tipo linear) e com capacidade máxima de adsorção (tipo Langmuir). Ambas as abordagens propostas foram estudadas e avaliadas mediante a comparação com dados experimentais de separação em LMS do anestésico cetamina e, posteriormente, com o fármaco Verapamil. Também foram comparados com as simulações do modelo de equilíbrio dispersivo para o caso da Cetamina, usado por Santos (2004), e para o caso do Verapamil (Perna 2013). Na etapa de caracterização da coluna cromatográfica as novas abordagens foram associadas à ferramenta inversa R2W de forma a determinar os parâmetros globais de transferência de massa apenas usando os tempos experimentais de residência de cada enantiômero na coluna de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Na segunda etapa os modelos cinéticos desenvolvidos nas abordagens foram aplicados nas colunas do LMS com os valores determinados na caracterização da coluna cromatográfica, para a simulação do processo de separação contínua. Os resultados das simulações mostram boa concordância entre as duas abordagens propostas e os experimentos de… Advisors/Committee Members: Antônio José da Silva Neto, Jorge Corrêa de Araújo, Pedro Paulo Gomes Watts Rodrigues, Leôncio Diógenes Tavares Câmara, Cesar Costapinto Santana, Sandra Mara Cardoso Malta.

Subjects/Keywords: Leito móvel simulado; Problema inverso; Modelagem de separação de biotecnológicos; Simulação numérica; Adsorção; Análise cromatográfica; Simulated moving bed; Inverse problems; Modeling of purification operations in biotechnology; Numerical simulation; MATEMATICA APLICADA

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APA (6th Edition):

Bihain, A. L. J. (2014). Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado. (Doctoral Dissertation). Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Retrieved from http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=6458 ;

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Bihain, Anderson Luis Jeske. “Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado.” 2014. Doctoral Dissertation, Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Accessed December 05, 2019. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=6458 ;.

MLA Handbook (7th Edition):

Bihain, Anderson Luis Jeske. “Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado.” 2014. Web. 05 Dec 2019.

Vancouver:

Bihain ALJ. Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado. [Internet] [Doctoral dissertation]. Universidade do Estado do Rio de Janeiro; 2014. [cited 2019 Dec 05]. Available from: http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=6458 ;.

Council of Science Editors:

Bihain ALJ. Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado. [Doctoral Dissertation]. Universidade do Estado do Rio de Janeiro; 2014. Available from: http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=6458 ;

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