Development of a computational tool for the modeling and simulation of advanced oxidation processes (2019)
- Authors:
- Autor USP: ZAMORA, MARÍA ADELFA ABREU - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PQI
- Subjects: OXIDAÇÃO; GEOMETRIA E MODELAGEM COMPUTACIONAL
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Neste trabalho, uma ferramenta computacional para a modelagem e estimação de parâmetros de processos oxidativos avançados (POAs) é proposta. A ferramenta, desenvolvida no Matlab®, tem quatro módulos principais: módulo da modelagem do processo (Módulo I), dois módulos dedicados à estimação de parâmetros do modelo a partir de dados experimentais disponíveis (Módulos II e III) e o módulo de simulação (Módulo IV). A ferramenta é baseada em um modelo fenomenológico geral e estruturado, sendo formulado no Módulo I. Nos Módulos II e III, a função objetivo é minimizada usando o algoritmo trust-region-reflective implementado na função lsqnonlin do Matlab® e o método do enxame de partículas, respectivamente. Quando o algoritmo trust-region-reflective é utilizado, as equações diferenciais do modelo e as equações de sensibilidade são integradas empregando o CVODES solver do SUNDIALS. As sensibilidades são usadas no cálculo da matriz Jacobiana analítica dos resíduos que é fornecida ao algoritmo de otimização. Quando o problema de otimização é resolvido usando o método do enxame de partículas, as equações do modelo são integradas por meio do solver ode15s do Matlab®. Finalmente, no Módulo IV, podem ser feitas simulações do processo tanto com os parâmetros estimados quanto pelos fornecidos pelo usuário. A ferramenta proposta foi aplicada à degradação do fenol pelo processo de eletro-Fenton. Simulações do processo mostraram que o modelo com os parâmetros estimados foi capaz de prever relativamente bem as concentrações experimentais de fenol e os seus intermediários aromáticos. Também foi aplicada ao tratamento de ciprofloxacina (CIP) em solução aquosa pelo processo de ozônio. Os parâmetros: coeficiente volumétrico de transferência de massa na fase líquida (kLa), fração de líquido (β) e constantescinéticas do modelo de degradação foram estimados desconsiderando e considerando a concentração de ozônio na fase gasosa na função objetivo. O modelo com os parâmetros estimados desconsiderando a concentração de ozônio na fase gasosa ajustou adequadamente as concentrações experimentais de CIP e carbono orgânico total (COT). No entanto, as concentrações preditas de ozônio na fase gasosa foram maiores que as experimentais em todos os casos. Quando a concentração de ozônio foi considerada na função objetivo um intento por ajustar essa concentração foi observado, mas os ajustes da CIP e COT pioraram. Esses comportamentos foram observados usando ambos os métodos de otimização.
- Imprenta:
- Data da defesa: 17.07.2019
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ABNT
ZAMORA, Maria Adelfa Abreu. Development of a computational tool for the modeling and simulation of advanced oxidation processes. 2019. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-23102019-144130/. Acesso em: 23 jan. 2026. -
APA
Zamora, M. A. A. (2019). Development of a computational tool for the modeling and simulation of advanced oxidation processes (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-23102019-144130/ -
NLM
Zamora MAA. Development of a computational tool for the modeling and simulation of advanced oxidation processes [Internet]. 2019 ;[citado 2026 jan. 23 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-23102019-144130/ -
Vancouver
Zamora MAA. Development of a computational tool for the modeling and simulation of advanced oxidation processes [Internet]. 2019 ;[citado 2026 jan. 23 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-23102019-144130/
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