Simulações computacionais de membranas de poli(uretano-ureia) aplicadas a separação de gases

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Silva, Flávia Cristina Assis
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Química
• Palavras-chave em Português: molecular dynamics; moly (urethane-urea); membrane; gas separation; dinâmica molecular; poli(uretano-ureia); membranas; separação de gases; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15829

O uso de membranas poliméricas para a separação de gases tem sido investigado como alternativa para sistemas convencionais com importante aplicação na indústria petroquímica. Devido à sua versatilidade, poliuretano (PU) e poliuretano-ureia (PUU) são considerados bons candidatos para separação de gases. Simulações por dinâmica molecular (DM) não apenas podem auxiliar análises experimentais, como predizer propriedades estruturais, dinâmicas e termodinâmicas. Neste trabalho propõe-se uma nova abordagem para o desenvolvimento de um modelo clássico para a simulação de polímeros, cujo campo de força é baseado na derivação de parâmetros intramoleculares com uso das ferramentas Antechamber e ACPYPE, e com parâmetros de carga obtidos pela amostragem estatística das conformações do polímero seguida de cálculos de química quântica no vácuo. A metodologia foi empregada para geração da topologia e consequente validação por simulações de dinâmica molecular, usando como referência a densidade e a estrutura do PUU puro. A média da densidade obtida nas simulações no valor de 1,06 g.cm-³ concorda com dados da literatura (1 1,2 g.cm-³ - Amani/2014). O modelo foi aplicado para o estudo sobre a separação dos gases CO2 e CH4 por membranas de PUU. Propriedades estruturais, dinâmicas e termodinâmicas foram calculadas no ensemble NpT, observando-se maior afinidade da membrana por CO2. Cálculo de estrutura pela função de distribuição radial (RDF) permitiram caracterizar a separação de fases, as interações polímero-gás e polímero-polímero, revelando existir interação preferencial do CO2 com o polímero em sua parte rígida, ao contrário do gás metano que promove uma ligeira separação das cadeias do polímero. O modelo desenvolvido para PUU demonstrou-se satisfatório para representar os sistemas estudados e promissor para futuros trabalhos envolvendo simulação de membranas poliméricas