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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-1776-3915
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação do Método Monte Carlo para predição da densidade de líquidos iônicos e de sua aplicação para absorção de CO2
Alternate title (s): Monte Carlo's method evaluation to predict ionic liquids' density and its application for CO2 absorption
Author: Silva, Paulo Henrique Ramos
First Advisor: Romaielo, Lucienne Lobato
Summary: A possibilidade de síntese de um número quase ilimitado de diferentes líquidos iônicos, através da combinação de diferentes cátions e ânions, tem despertado o interesse da comunidade acadêmica e industrial visando sua aplicação em diversas áreas tais como a catálise; a biocatálise; os processos de extração e separação e eletroquímica. Trabalhos recentes reforçam a pesquisa sobre o uso deste solvente em processos de captura de gases tais como CO2 e o H2S. Portanto, é desejável desenvolver ferramentas capazes de predizer as propriedades de um potencial líquido iônico antes de sua síntese. Neste sentido, a simulação molecular tem se mostrado uma ferramenta poderosa. A base da simulação molecular, que envolve os métodos de dinâmica e Monte Carlo é a descrição dos potencias de interação entre os átomos através de campos de força. Assim, objetivando-se aclarar a relevância das variáveis características ao método de Monte Carlo e dos parâmetros dos campos de força na predição da densidade de líquidos iônicos e da solubilidade de dióxido de carbono nesses líquidos, realizou-se um estudo paramétrico, envolvendo líquidos iônicos próticos e apróticos, utilizando-se o software Cassandra. Diferentes formas de contabilização das interações eletrostáticas, de campos de força e de probabilidade de movimento foram avaliadas. Os resultados revelaram que o método de contabilização de carga Damped Shifted Force reduziu o tempo de processamento sem perda da qualidade dos resultados. A utilização da probabilidade de diedros se mostrou importante para alguns líquidos iônicos apróticos, quando se utilizando campos de força baseados no CHARMM, especialmente no caso dos líquidos iônicos apróticos à base de imidazólio. Campos de força não têm sido sistematicamente estudados para predição de propriedades de líquidos iônicos próticos e os campos de força testados, desenvolvidos utilizando-se diferentes ferramentas, indicou que não são facilmente transferíveis.
Abstract: The ionic liquids synthesis' possibilities, by combining different cations and anions, are almost boundless. This has aroused academic and industrial community's interest, aiming its application in several areas such as catalysis, biocatalysis, extraction and separation; and electrochemistry. Many recent research reinforces this kind of solvents’ importance on CO2 and H2S capture processes. Therefore, it is desirable to develop tools capable to predict the properties of a potencial Ionic Liquid before its synthesis. In this context, the molecular simulation has proven to be a powerful tool. The molecular simulation basis, using the dynamic and Monte Carlo methods, is a description of the potential interactions between the atoms through force fields. In order to clarify the relevance of intrinsic variables of Monte Carlo method and the force field parameters in the prediction of ionic liquids density and carbon dioxide solubility in these liquids, a parametric study, involving protic and aprotic ionic liquids, was developed by using Cassandra software. Different accounting methods for electrostatic interactions, force fields and motion probability were evaluated. The results showed that the Damped Shifted Force method has reduced the processing time with no results quality loss. The use of dihedrals probability proved to be important to some aprotic ionic liquids when using CHARMM force field, especially in imidazolium compounds based ionic liquids. Force fields have not been systematically studied for protic ionic liquids properties prediction and tried force fields, developed by using different tools, have denoted that they are not easily transferable.
Keywords: Líquido iônico
Monte Carlo
Simulação computacional
Campo de força
Equilíbrio de fases
Absorção
Ionic liquid
Computational simulation
Force field
Phase equilibria
Absorption
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: SILVA, Paulo Henrique Ramos. Avaliação do Método Monte Carlo para predição da densidade de líquidos iônicos e de sua aplicação para absorção de CO2. 2019. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.1372
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.1372
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28883
Date of defense: 28-Sep-2018
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