Water desalination by MoS2 nanoporous membrane : a molecular dynamics analysis
A escassez de água é um dos mais maiores desafios dos tempos atuais, e os prognósticos realizados por cientistas indicam que o cenário irá piorar nas próximas décadas. Novas tecnologias baseadas em dessalinização do mar podem ajudar a prevenir os piores cenários. Com esse intuito, materiais nanoporo...
| Author: | |
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| Format: | master thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2020 |
| Country: | Brasil |
| Institution: | Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
| Repository: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
| Language: | English |
| OAI Identifier: | oai:www.lume.ufrgs.br:10183/211475 |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10183/211475 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Nanotecnologia Nanofluídica Dessalinização Dinâmica molecular Nanotechnology Nanofluidics Water Desalination Molecular Dynamics MoS2 Nanoporous Membrane |
| Summary: | A escassez de água é um dos mais maiores desafios dos tempos atuais, e os prognósticos realizados por cientistas indicam que o cenário irá piorar nas próximas décadas. Novas tecnologias baseadas em dessalinização do mar podem ajudar a prevenir os piores cenários. Com esse intuito, materiais nanoporosos têm sido sugeridos nos últimos anos. Um dos materiais propostos é o dissulfeto de molibdênio (MoS2). Para entender a dinâmica da água-ion-nanoporo e inspirar como projetar novos nanomateriais para a dessalinização, a Dinâmica Molecular clássica se apresenta como uma das ferramentas mais poderosas para esse propósito. Diferentes maneiras de comparar a influência da química e geometria do poro foram desenvolvidas neste trabalho. Foi analisado o quão sensível é a vazão da água e a rejeição do sal com relação a variações nos tamanhos e química do nanoporo. Em alguns casos, o fenômeno de bloqueamento do poro emerge. Para esclarecer esse ponto, conduzimos estudos sobre como diferentes modelos de íons podem afetar o fluxo da água e a rejeição iônica. O papel da blindagem da interação Coulombiana no transporte da água e no bloqueamento iônico foi elucidado. Além disso, aprendemos que a química do poro tem enorme impacto na rede de ligações de hidrogênio perto e dentro do nanoporo. Quando a rede de ligações de hidrogênio é favorecida, o transporte de água é melhorado. Por meio da análise de densidade de nanoporos, não fora observado nenhum efeito de maior ordem devido a proximidade de nanoporos vizinhos. Os resultados obtidos são inéditos e futuros estudos na área são promissores. Em termos de tecnologia de dessalinização em geral, a próxima geração de membranas precisa ser muito seletiva e resistente a bloqueamentos. Acreditamos que esse trabalho contribui para guiar futuros desenvolvimento de nanomateriais para dessalinização da água. |
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