Curso de Processos de Adsorção

Aula 1 • Visão Geral das Aplicações Industriais

Mapeia os princípios da adsorção para utilizações reais de separação, purificação e catálise. Motiva a profundidade técnica ligando a teoria à prática profissional.

Aula 2 • Tipos de Interações de Adsorção

Diferencia fisiossorção e quimiossorção por tipo de ligação, energia e reversibilidade. Fornece a estrutura de classificação utilizada ao longo do curso.

Aula 3 • Conceitos Termodinâmicos Chave

Aplica a energia livre de Gibbs, a entalpia e a entropia à espontaneidade da adsorção. Conecta a favorabilidade termodinâmica ao comportamento de adsorção observável.

Aula 4 • Terminologia de Adsorvente e Adsorvato

Estabelece vocabulário preciso para materiais adsorventes e espécies de adsorvato. Garante linguagem consistente para conceção experimental e relato.

Aula 1 • Adsorventes de Sílica Gel e Alumina

Abrange a química dos grupos hidroxilo superficiais da sílica e alumina amorfas e a afinidade pela humidade. Posiciona estes materiais para aplicações como adsorventes de adsorvatos polares e dessecantes.

Aula 2 • Métodos de Caracterização de Área Superficial e Poros

Ensina a análise BET, a porosimetria de mercúrio e a microscopia eletrónica para caracterização de adsorventes. Conecta os resultados das medições às previsões de capacidade de adsorção.

Aula 3 • Estruturas Metalorgânicas e Materiais Novos

Apresenta MOFs, biocarvão e resinas poliméricas como adsorventes emergentes de alta área superficial. Destaca as vantagens de ajustabilidade em relação aos materiais convencionais.

Aula 4 • Adsorventes de Carvão Ativado

Examina a estrutura porosa, a química superficial e as rotas de produção do carvão ativado. Estabelece o carvão ativado como material de referência base para comparações.

Aula 1 • Modelos de Isotérmicas Avançados

Abrange os modelos de Temkin, Sips e Dubinin-Radushkevich para sistemas complexos. Orienta a seleção do modelo com base na heterogeneidade do sistema e na distribuição de energia.

Aula 2 • Modelos de Isotérmicas de Freundlich e BET

Apresenta os modelos empíricos de Freundlich e BET multicamada para sistemas heterogéneos e de alta cobertura. Compara os intervalos de aplicabilidade em pares adsorvente-adsorvato.

Aula 3 • Modelo de Isotérmica de Langmuir

Deriva a equação de Langmuir a partir de pressupostos de monocamada e superfície homogénea. Ensina a linearização e a extração de parâmetros a partir de dados experimentais.

Aula 4 • Conceito de Equilíbrio de Adsorção

Define equilíbrio como um balanço dinâmico entre as velocidades de adsorção e dessorção. Estabelece a isotérmica como a ferramenta principal para a representação do equilíbrio.

Aula 1 • Mecanismos de Transferência de Massa

Identifica a difusão no filme externo, a difusão nos macroporos e a difusão nos microporos como resistências sequenciais. Estabelece o conceito de etapa limitante da velocidade para a conceção do sistema.

Aula 2 • Modelos de Difusão Intraparticular

Utiliza os modelos de Weber-Morris e Bangham para diagnosticar estágios de captação controlados por difusão. Relaciona gráficos multiestágio a mecanismos sequenciais de transferência de massa.

Aula 3 • Coeficientes de Transferência de Massa Externa

Calcula coeficientes de transferência de massa no filme utilizando correlações adimensionais. Conecta a velocidade do fluido, o tamanho da partícula e a difusividade à resistência externa.

Aula 4 • Modelos de Pseudo-Primeira e Segunda Ordem

Aplica as equações cinéticas de Lagergren e Ho-McKay a dados de adsorção em lote. Ensina a estimativa de parâmetros e a interpretação física das constantes de velocidade.

Aula 1 • Fundamentos da Coluna de Leito Fixo

Descreve a zona de transferência de massa, a frente de adsorção e o conceito de rutura em leitos empacotados. Fornece a base concetual para todos os cálculos de conceção de colunas.

Aula 2 • Modelos de Thomas e Bohart-Adams

Ajusta as equações de Thomas e Bohart-Adams a dados de rutura para previsão de capacidade e velocidade. Orienta a seleção entre modelos com base nos pressupostos do sistema.

Aula 3 • Modelos de Yoon-Nelson e BDST

Aplica os modelos de Yoon-Nelson e Tempo de Serviço por Profundidade de Leito (BDST) para dimensionamento rápido de colunas. Permite a previsão do tempo de serviço a várias profundidades de leito e caudais.

Aula 4 • Análise da Curva de Rutura

Extrai a capacidade da coluna, o comprimento da ZTM e a utilização do leito a partir de curvas de rutura experimentais. Conecta a forma da curva à eficiência da transferência de massa.

Aula 1 • Adsorção por Variação de Temperatura (TSA)

Aborda ciclos de dessorção acionados por aquecimento, requisitos energéticos e estabilidade térmica do adsorvente. Identifica a adequação da TSA para espécies fortemente adsorvidas.

Aula 2 • Princípios da Regeneração de Adsorventes

Explica como a reversão das condições de equilíbrio impulsiona a dessorção e restaura os locais ativos. Enquadra a regeneração como o núcleo económico e operacional da adsorção cíclica.

Aula 3 • Regeneração Química e com Solvente

Utiliza ajuste de pH, solventes concorrentes ou eluição química para deslocar espécies quimiossorvidas. Aborda a recuperação de solvente e a minimização de resíduos em sistemas de fase líquida.

Aula 4 • Adsorção por Variação de Pressão (PSA)

Descreve a ciclagem rápida de pressão para separações em fase gasosa com baixo consumo de energia. Analisa configurações de ciclo PSA incluindo as variantes Skarstrom e vácuo.

Aula 1 • Modelação Matemática de Sistemas de Adsorção

Formula o balanço de massa, balanço de energia e equações de velocidade para sistemas de leito empacotado. Estabelece a estrutura de EDPs governantes utilizada no software de simulação.

Aula 2 • Otimização Multiobjetivo de Processos

Equilibra objetivos concorrentes como capacidade, energia e produtividade usando algoritmos de otimização. Apresenta a análise de fronteira de Pareto para visualização de compromissos.

Aula 3 • Ferramentas de Software para Simulação de Processos

Apresenta simuladores comerciais e de código aberto para modelação de processos de adsorção. Orienta a configuração do modelo, a introdução de parâmetros e a interpretação dos resultados.

Aula 4 • Planeamento de Experiências para Adsorção

Utiliza planeamentos fatoriais e de superfície de resposta para mapear eficientemente o espaço de desempenho da adsorção. Reduz o esforço experimental enquanto maximiza a cobertura de parâmetros.

Aula 1 • Tratamento de Água e Águas Residuais

Examina sistemas de carvão ativado e troca iónica para água potável e polimento de efluentes. Relaciona as metas regulatórias de pureza aos parâmetros de conceção da coluna.

Aula 2 • Purificação Alimentar e Farmacêutica

Aborda a purificação cromatográfica e adsortiva de açúcares, aminoácidos e APIs. Trata das normas de higiene e requisitos de qualidade do produto.

Aula 3 • Separação de Ar e Purificação de Gases

Analisa sistemas de produção de oxigénio/azoto por PSA e sistemas de purificação de hidrogénio. Conecta a seleção do adsorvente, a conceção do ciclo e as metas de pureza às especificações industriais.

Aula 4 • Captura de Carbono e Armazenamento de Gás

Avalia tecnologias de captura de CO2 e armazenamento de metano baseadas em sorventes sólidos. Conecta a seleção de materiais e a conceção do ciclo às metas de eficiência de captura.