RESUMO Neste estudo foram realizadas as cinéticas e isotermas de adsorção dos íons Fe (III) presentes em afluentes sintéticos utilizando como adsorvente carvão ativado de casca de coco. O objetivo foi a obtenção dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio do processo para assim simular diferentes condições operacionais em uma coluna de adsorção em leito fixo. Foram avaliadas a influência de três diferentes temperaturas na adsorção de Fe (III), sendo que o aumento da temperatura indicou adsorção exotérmica. A isoterma de Freundlich representou melhor os dados experimentais. Também foi realizado o estudo cinético e o modelo que apresentou melhor os dados experimentais foi o modelo de Pseudo-Primeira Ordem para as três concentrações estudadas. O método de Volumes Finitos foi utilizado na discretização das equações matemáticas e um algoritmo computacional foi implementado em linguagem FORTRAN. O código computacional foi validado com dados experimentais encontrados na literatura (erro máximo de 6,2%) podendo-se assim simular diferentes condições operacionais do sistema de adsorção com aplicação na indústria alimentícia.

ABSTRACT In this study were performed the kinetics and isotherms of adsorption of the ions Fe (III) from synthetic affluent using activated carbon from coconut shell as adsorbent. The objective was to obtain the equilibrium and kinetic parameters of the process and thereby simulating different operating conditions in a adsorption column fixed bed. It was evaluated the influence of three temperatures different on the adsorption of Fe (III), in which the temperature increase indicated adsorption exotherm. The Freundlich isotherm showed the best fit to the experimental data. At the kinetic study the model that best fit to the experimental data was the model Pseudo-First Order for the three concentrations studied. The finite volume method was used for discretization of the mathematical equations and a computational algorithm was implemented in FORTRAN. The computational code was validated with experimental data found in the literature (maximum error of 6.2%) can thus simulate different operating conditions of the system.

Neste trabalho é simulada numericamente a separação de n-pentano de uma mistura contendo iso-pentano, n-pentano em uma corrente de nitrogênio (inerte), em uma coluna de adsorção de leito fixo empacotada com zeólita 5A. São apresentadas as equações do modelo matemático da transferência de calor e massa na coluna de adsorção, bem como suas condições de contorno e iniciais, além de algumas hipóteses e considerações. Utiliza-se o Método de Volumes Finitos para discretizar as equações e obter um sistema de equações algébricas aproximadas e posterior desenvolvimento do algoritmo computacional. Os resultados numéricos utilizando as interpolações Diferença Central (CDS) e Upwind (UDS) são comparados com resultados experimentais obtidos na separação do n-pentano encontrados na literatura. A influência da pressão parcial no desempenho da coluna de adsorção de leito fixo também é analisada.

This work simulated numerically the n-pentane separation of a mixture of iso-pentane, n-pentane and nitrogen, using an adsorption column with zeolite 5A. The mathematical model equations of the mass and heat transfer in the adsorption column are presented, as well as the boundary and initials conditions, beyond some hypotheses and considerations. The Volume Finite Method was used in the discretization of the equations to get the system of algebraic equations and posterior development of the computational algorithm. The numerical results using the Differencing Central (CDS) and Upwind (UDS) interpolations were compared with experimental results found in the literature. The influence of the partial pressure in the adsorption column performance was also analyzed.