Transporte difusivo de líquidos em meios porosos - difusão anômala em zeólita consolidada

Abstract

Sólidos consolidados são largamente utilizados na indústria, onde o transporte de água e/ou outros líquidos têm um papel importante na eficiência de muitos dos processos industriais. Alguns exemplos desses materiais sólidos são caulim, alumina e zeólita. Em particular, as zeólitas têm muitas aplicações na indústria petroquímica. Devido a sua porosidade em várias escalas de comprimento ela é utilizada como suporte em reações catalíticas e como peneiras moleculares. A maioria dos estudos de transporte de água em zeólitas é conduzida em meios saturados com vapor. Diferentemente, nesta investigação estamos interessados em estudar o transporte de água líquida, no regime difusivo, em sólidos consolidados de zeólita em pó. A difusão da água, nestes sistemas, pode ser medida de forma direta ou indireta, e tem várias escalas de comprimento, usando-se técnicas de ressonância magnética nuclear (RMN). Neste estudo conduzimos vários experimentos onde amostras de zeólitas foram colocadas diretamente em contato com um reservatório de água. O ingresso da água nas amostras foi acompanhado através da obtenção de imagens por ressonância magnética nuclear (IRM). A análise de perfis de concentração de água em função do comprimento de penetração no sólido, em vários instantes de tempo, indica que o ingresso da água é um processo subdifusivo, a chamada difusão anômala, com vários graus de subdifusão, aparentemente, dependente do protocolo de secagem de amostras reutilizadas. Numa análise baseada em um modelo de difusão com derivada temporal fracionária, discutiremos os possíveis mecanismos que conduzem à subdifusão da água nestes sistemas