Modelagem do processo de troca iônica pela Lei da Ação das Massas e redes neurais artificiais

Resumo

A Lei da Ação das Massas é geralmente empregada na modelagem dos dados experimentais de equilíbrio de processos de troca iônica. Esta metodologia é baseada na definição da constante termodinâmica de equilíbrio químico e considera as não idealidades na fase sólida e na fase aquosa. Outra alternativa para a modelagem de equilíbrio químico e de fases são as Redes Neurais Artificiais. Este trabalho compara ambas as metodologias na modelagem do equilíbrio da troca iônica dos sistemas binário Pb2+-Na+, Cu2+- Na+ e Na+-Pb2+ e do sistema ternário Cu2+-Na+-Pb2+. Na concentração de 0,005 eq/L e temperatura de 303K empregando como trocado iônico a zeólita natural clinoptilotita. Os dados obtidos pela Lei da Ação das Massas nos sistemas binários foram usados como variável de entrada no treinamento da Rede Neural Artificial. As redes utilizadas possuíam três camadas (entrada, oculta e saída), como variáveis de entrada foi utilizadas a concentração e a composição dos íons em solução e como variável resposta a composição dos íons no trocador iônico. Os resultados mostraram que ambas as metodologias foram eficiente na modelagem de sistemas binários. Também foram aplicadas ambas as metodologias na predição do comportamento ternário a partir das informações dos sistemas binários. Ambas as metodologias se mostraram ineficientes na predição dos sistemas ternários. Foram realizados testes com as Redes Neurais com a inclusão de dados experimentais de sistemas ternários na etapa de treinamento. Os resultados obtidos com as redes não preditivas na descrição do equilíbrio do sistema ternário foram superiores aos obtidos com a Lei da Ação das massas e com a rede preditiva.

Palavras-chave: lei da ação das massas, rede neural artificial, troca iônica.