Dessalinização da água e seletividade iônica em membranas de grafeno kagome
| dc.contributor.advisor-co1 | Souza, Fábio Arthur Leão de | |
| dc.contributor.advisor1 | Pansini, Fernando Néspoli Nassar | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0001-8984-686X | |
| dc.contributor.author | Ferreira, Rhayla Mendes | |
| dc.contributor.referee1 | Albuquerque Filho, Marcelo Fabio Costa | |
| dc.contributor.referee2 | Scopel, Wanderlã Luis | |
| dc.date.accessioned | 2025-02-13T20:58:49Z | |
| dc.date.available | 2025-02-13T20:58:49Z | |
| dc.date.issued | 2024-12-20 | |
| dc.description.abstract | Population growth in major urban centers and the high demand from industries increase the need for potable water. However, approximately 97% of the water available on our planet is found in seas and oceans. Additionally, the quantity and quality of accessible freshwater are directly affected by global warming, making the search for new techniques and materials to obtain potable water essential. This dissertation investigates the potential of Kagome graphene (KG), 2-triangulene, and 3-triangulene membranes in desalination processes and ion selectivity. Molecular dynamics (MD) simulations with KG membranes in saline solutions (0.5 M and 1.0 M) and uniform electric fields ranging from 0 to 0.5263 V ·nm−1 were conducted to assess system viability. It was observed that the 2-triangulene membrane allowed the natural passage of water molecules but retained ions in the absence of an electric field, indicating promising behavior for desalination processes. Below 0.0877 V ·nm−1, 2-triangulene exhibited greater selectivity for Na+, while above 0.0877 V ·nm−1, it retained more ions than the 3-triangulene membrane, even at higher salt concentrations. Both membranes displayed non-ohmic behavior. Although complete desalination was not achieved, the ion selectivity and performance of the 2-triangulene membrane open new possibilities for optimizing membrane design and adapting this technology to various industrial contexts, contributing to advances in water purification technologies. | |
| dc.description.resumo | O crescimento populacional nos grandes centros urbanos e a alta demanda da indústria aumentam a necessidade de água potável para consumo. No entanto, aproximadamente 97% da água disponível em nosso planeta está em mares e oceanos. Além disso, a quantidade e a qualidade da água doce acessível são diretamente afetadas pelo aquecimento global, tornando essencial a busca por novas técnicas e materiais para a obtenção de água potável. Nesta dissertação, investigou-se o potencial de membranas de grafeno Kagome (KG “Graphene Kagome”), 2 e 3-trianguleno, no processo de dessalinização e seletividade de íons. Simulações de dinâmica molecular (DM) com membranas de KG em soluções salinas (0,5 M e 1,0 M) e campo elétrico uniforme de 0 a 0,5263 V · nm−1 analisaram a viabilidade dos sistemas. Foi observado que a membrana de 2-trianguleno permitiu a passagem natural de moléculas de água, mas reteve íons na ausência de campo elétrico, indicando comportamento promissor em processos de dessalinização. Abaixo de 0,0877 V ·nm−1, o 2-trianguleno apresentou maior seletividade por Na+, enquanto em campos acima de 0,0877 V ·nm−1 reteve mais íons do que a membrana de 3-trianguleno, mesmo em maior concentração salina. Ambas exibiram comportamento não ôhmico. Embora a dessalinização completa não tenha sido alcançada, a seletividade iônica e o desempenho da membrana de 2-trianguleno abrem novas possibilidades para otimizar o design de membranas e adaptar essa tecnologia a diferentes contextos industriais, contribuindo para o avanço das tecnologias de purificação de água. | |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.ufes.br/handle/10/18340 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Física | |
| dc.publisher.department | Centro de Ciências Exatas | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Dinâmica molecular | |
| dc.subject | Dessalinização | |
| dc.subject | Seletividade iônica | |
| dc.subject.cnpq | Física | |
| dc.title | Dessalinização da água e seletividade iônica em membranas de grafeno kagome | |
| dc.type | masterThesis |