Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/40379
Title: Development and optimization of an automated filtering system for wastewater treatment
Other Titles: Desenvolvimento e otimização de sistema de filtração automatizado para o tratamento de água residuais
Author: Ranawadia, Khuzaim Khalil
Advisor: Gonçalves, Gil
Martins, Nelson Amadeu Dias
Keywords: Fixed-bed
Adsorption
Water purification
Simulation
CFD
Modelling
Defense Date: 30-Nov-2023
Abstract: The utilisation of Computational Fluid Dynamics (CFD) for adsorption modelling has significantly increased in recent years due to the rise in computational capabilities. CFD offers an appealing alternative to resource-intensive experimental work. However, the accuracy and reliability of CFD analyses depend on precise parameters obtained from experimental data. This study analyses the adsorption behaviour of G3DTF for remediation of Hg(II) from water. The research aims to investigate the performance of G3DTF in the absence of extensive experimental data, which poses a significant challenge to the accuracy of CFD analysis. Innovative approaches were required due to limitations in the system, particularly with using G3DTF as the sole component in a fixed bed. To address these challenges activated carbon was used to integrate small fractions of G3DTF. This strategy increased the equilibrium concentration and accelerated the adsorption rate. Furthermore, the research involved CFD simulations, with a comparative analysis using MATLAB, a popular software tool for fixed-bed adsorption modelling. The Linear Driving Force Model and a simplified diffusion model were chosen and compared due to their computational efficiency and simplicity.The research showed that the simplified diffusion model produced more realistic curves compared to the LDF model but failed to produce a breakpoint as seen in the CFD code.
A utilização da Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) para a modelação da adsorção aumentou significativamente nos últimos anos devido ao aumento das capacidades computacionais. A CFD constitui uma alternativa atractiva ao trabalho experimental que exige muitos recursos. No entanto, a precisão e a fiabilidade das análises CFD dependem de parâmetros precisos obtidos a partir de dados experimentais. Este estudo analisa o comportamento de adsorção do G3DTF para a remediação de Hg(II) da água. A investigação tem como objetivo investigar o desempenho do G3DTF na ausência de dados experimentais extensivos, o que constitui um desafio significativo para a precisão da análise CFD. Foram necessárias abordagens inovadoras devido às limitações do sistema, particularmente com a utilização do G3DTF como único componente num leito fixo. Para enfrentar estes desafios, foi utilizado carvão ativado para integrar pequenas fracções de G3DTF. Esta estratégia aumentou a concentração de equilíbrio e acelerou a taxa de adsorção. Além disso, a investigação envolveu simulações CFD, com uma análise comparativa utilizando o MATLAB, uma ferramenta de software popular para modelação de adsorçãao em leito fixo. O modelo de Linear driving force e um modelo de difusão simplificado foram escolhidos e comparados devido à sua eficiência computacional e simplicidade. A investigação mostrou que o modelo de difusão simplificado produziu curvas mais realistas em comparação com o modelo LDF, mas não conseguiu produzir um ponto de rutura como se vê no código CFD.
URI: http://hdl.handle.net/10773/40379
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DEM - Dissertações de mestrado

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