6. RESULTADOS E DISCUSSÕES
6.8 Avaliação da Distribuição Granulométrica e Área Superficial
Os resultados obtidos do estudo de análise do tamanho de partículas pelo método de difração laser, para as composições de pós de fosfatos de cálcio sintetizados nas razões Ca/P 1,4; 1,5; 1,6 e 1,67molar, mostraram em seus histogramas certa variação entre as composições. A figura 6.8.1 ilustra o histograma representativo para a composição Ca/P= 1,4 molar. Observa-se no histograma uma distribuição do tamanho das partículas, representadas por uma curva bimodal de distribuição, a primeira se apresentado aproximadamente entre 30nm e 200nm, ou seja, entre 0,2µm e 10µm, já a segunda curva aproximadamente entre 1µm e 7µm. Esta segunda curva pode estar associada, ainda a um volume de nanopartículas aglomeradas, indicando que provavelmente não houve uma boa dispersão das nanopartículas durante o processo de análise, o que acabou conduzindo a este tipo de histograma de curva bimodal. Constatando na primeira curva um valor médio, para o tamanho das partículas aproximadamente em torno 60nm, já para a segunda curva um valor médio de
aproximadamente 3µm.
Figura 6.8.1. Distribuição granulométrica dos pós de fosfatos de cálcio hidratado na razão Ca/P=1,4molar.
Para determinação da área superficial das partículas através do método teórico, utilizou- se a (Eq. 02 pag.42), que permitiu realizar o cálculo da área superficial para as diferentes composições de pós de fosfato de cálcio. Utilizou-se o valor médio das nanopartículas obtidas pela primeira curva no histograma, em razão desta apresentar melhor o valor da distribuição do tamanho das partículas, visto que a segunda curva pode estar indicando um volume de
partículas aglomeradas. Assim, para efeito dos cálculos utilizou-se o valor do tamanho médio das nanopartículas de 60nm.
Onde: ) (nm
D é o diâmetro médio da nanopartículas utilizado em nm;
) /
( 3
cm g
Da é a densidade do material que utiliza-se em g/cm3;
S
A Área superficial das nanopartículas e/ou grãos em m2/g;
G
f É o fator Gaussiano, utilizado como uma correção normalizada da superfície de área;
Para os fosfatos de cálcio utiliza-se:
G
f = 0, 936243 para composições de fosfato de cálcio.
)
/
(
496
,
30
)
/
(
0,936243
60
07
,
3
6000
)
/
(
)
(
)
/
(
6000
)
/
(
2 2 2 3 2g
m
g
m
As
g
m
As
f
nm
D
cm
g
D
g
m
A
G a S=
×
×
=
×
=
A área superficial teórica obtida para a composição Ca/P=1,4 molar foi 30,496m2/g.
A Figura 6.8.2 apresenta os resultados obtidos da distribuição granulométrica para a composição 1,5molar. Observa-se no histograma uma distribuição do tamanho das partículas, representadas por uma curva bimodal de distribuição, a primeira se apresentado aproximadamente entre 10nm e 250nm, ou seja, entre 0,01µm e 0,25µm, já a segunda curva aproximadamente entre 0,4µm e 10µm. Esta segunda curva também pode estar associada, ainda a um volume de nanopartículas aglomeradas. Constatando na primeira curva um valor médio, para o tamanho das partículas aproximadamente em torno 50nm, já para a segunda curva um valor médio de aproximadamente 2µm.
Figura 6.8.2. Distribuição granulométrica dos pós de fosfatos de cálcio hidratado na razão de 1,5molar.
Para realização do cálculo da área superficial desta composição, utilizou-se o valor médio das nanopartículas de 45nm, o resultado obtido do cálculo da área superficial teórico
para a composição 1,5molar, foi de 40,66m2/g.
A Figura 6.8.3 apresenta o resultado obtido da distribuição granulométrica para composição Ca/P=1,6molar. Observa-se no histograma uma distribuição do tamanho das partículas, representada pela curva bimodal de distribuição, a primeira se apresentado aproximadamente entre 10nm e 200nm, ou seja, entre 0,01µm e 0,2µm, já a segunda aproximadamente entre 1µm e 9µm, caso já observado nos resultado obtidos para a composição Ca/P=1,4 e 1,5molar, o que pode estar relacionado ainda, a um número de nanopartículas aglomeradas, assim apresentando duas curvas de distribuição. Para realização do cálculo da área superficial, para esta composição, utilizou-se o valor médio das nanopartículas de 55nm.
O resultado obtido do cálculo da área superficial teórico para a composição
Ca/P=1,6molar, foi de 33,27m2/g.
Figura 6.8.3. Distribuição granulométrica dos pós de fosfatos de hidratado na razão de 1,6molar.
A Figura 6.8.4 apresenta o resultado obtido da distribuição granulométrica para a composição Ca/P=1,67molar. Constata-se também para esta composição, um histograma com uma distribuição do tamanho das partículas, representada por uma curva bimodal de distribuição, a primeira se apresentando aproximadamente entre 10nm e 500nm, ou seja, entre 0,01µm e 0,5µm, já a outra aproximadamente entre 0,5µm e 7µm, isto pode estar ainda, associado a um volume de nanopartículas aglomeradas. Para realização do cálculo da área superficial, para esta composição, utilizou-se o valor médio das nanopartículas de 55nm.
O resultado obtido do cálculo da área superficial teórico para a composição
Ca/P=1,67molar, foi de 32,94m2/g.
Observa-se nos resultados obtidos da análise de partículas e da área superficial, que a composição Ca/P= 1,4molar, apresentou maior valor para o tamanho das partículas, conseqüentemente menor valor da área superficial. Isto pode estar associado à concentração ácida durante o processo de síntese dos pós nanoestruturados de fosfato de cálcio, que podem favorecer a cinética de reação entre fase sólida/solução ácida, conduzindo a precipitação e coalescência dos cristais de fosfato de cálcio precocemente. Já para as composições nas razões Ca/P= 1,5, 1,6 e 1,67molar, observou-se valores bastante semelhantes entre as composições.
Figura 6.8.4. Distribuição granulométrica dos pós de fosfatos de cálcio hidratado na razão de 1,67molar.
A tabela 6.8.1 apresenta resumidamente os valores dos diâmetros médios das partículas, a densidade teórica para as diferentes composições de pós de fosfatos de cálcio obtidos da secagem em evaporador rotativo. Os cálculos da área superficial foram realizados através dos dados obtidos pela análise granulométrica e da densidade teórica para cada composição.
Tabela 6.8.1. Diâmetro médio e área superficial dos fosfatos de cálcio hidratado nas razões Ca/P 1,4; 1,5; 1,6 e 1,67molar.
Composição (Ca/P) molar
1,4 1,5 1,6 1,67
Diâmetro da partícula (nm) 60 45 55 55
Densidade (g/cm3) 3,07 3,07 3,07 3,10
Área de superfície (m2/g) 30,49 40,66 33,27 32,94
Os estudos para determinação do tamanho de partículas, realizados sobre os pós nanoestruturados de fosfato de cálcio recuperados da calcinação a 900ºC/2h, para as composições de pós Ca/P 1,4; 1,5; 1,6 e 1,67molar mostram em seus histogramas, pequena variação entre as composições. A figura 6.8.5 ilustra o histograma representativo para a composição Ca/P=1,4molar, observa-se uma distribuição do tamanho das partículas compreendido entre 100nm até aproximadamente 20µm. Constata-se no histograma, certa
variação das intensidades, isto pode estar associado a um volume de nanopartículas aglomeradas, indicando que provavelmente não houve uma boa dispersão das nanopartículas durante o processo de análise, o que acabou conduzindo a este tipo de histograma apresentando uma curva bimodal.
Figura 6.8.5. Distribuição granulométrica dos pós de fosfatos de cálcio calcinado a 900ºC/2h na razão de 1,4molar.
Para determinação da área superficial das partículas através do método teórico, utilizou-
se a (Eq.02 pag.42), conforme já citado anteriormente Pag 98, a qual permitiu realizar o
cálculo da área superficial para as diferentes composições de pós de fosfato de cálcio recuperados da calcinação a 900ºC/2h.
Para realização do cálculo da área superficial, para esta composição, utilizou-se o valor médio das nanopartículas de 150nm. O resultado obtido do cálculo da área superficial teórico
para a composição Ca/P=1,4molar, foi de 12,198m2/g.
A Figura 6.8.6 apresenta o resultado obtido da distribuição granulométrica para composição Ca/P=1,5molar. Observa-se no histograma uma distribuição do tamanho das partículas, representada também por uma curva bimodal de distribuição, a primeira se apresentado aproximadamente entre 100nm e 500nm, ou seja, entre 0,1 µm e 0,5µm, já a segunda aproximadamente entre 0,5µm e 8µm, caso já observado, nos resultados obtidos para a composição Ca/P=1,4molar, o que pode estar relacionado ainda, a um volume de nanopartículas aglomeradas, assim apresentando duas curvas de distribuição. Para realização do cálculo da área superficial, para esta composição, utilizou-se o valor médio das nanopartículas de 150nm.
O resultado obtido do cálculo da área superficial teórico para a composição
Ca/P=1,5molar, foi de 12,198m2/g.
Figura 6.8.6. Distribuição granulométrica dos pós de fosfatos de cálcio calcinado a 900ºC/2h na razão de 1,5molar.
A figura 6.8.7 apresenta o resultado obtido da distribuição granulométrica para composição Ca/P=1,6molar recuperada da calcinação. Observa-se no histograma uma distribuição do tamanho das partículas representada por uma curva bimodal de distribuição, a primeira se apresentando aproximadamente entre 80nm e 500nm, ou seja, entre 0,08µm e 0,5µm, já a segunda aproximadamente entre 0,5µm e 12µm, caso já observado nos resultado obtidos para a composição Ca/P=1,5molar, o que pode estar associado ainda a um certo volume de nanopartículas aglomeradas, assim apresentando duas curvas de distribuição. Para realização do cálculo da área superficial para esta composição, utilizou-se o valor médio das nanopartículas de 150nm.
O resultado obtido do cálculo da área superficial teórico para a composição
Ca/P=1,6molar, foi de 12,198m2/g.
Figura 6.8.7. Distribuição granulométrica dos pós de fosfatos de calcinado a 900ºC/2h na razão de 1,6molar.
A Figura 6.8.8 apresenta o resultado obtido da distribuição granulométrica para a composição Ca/P=1,67molar. Constata-se também para esta composição, um histograma com uma distribuição do tamanho das partículas representado por uma curva bimodal de distribuição, a primeira se apresentando aproximadamente entre 80nm e 400nm, ou seja, entre 0,08µm e 0,4µm, Já a outra aproximadamente entre 0,4µm e 12µm, isto pode estar associado a um volume de nanopartículas aglomeradas, caso já observado para as outras composições. Para realização do cálculo da área superficial, para esta composição, utilizou-se o valor médio das nanopartículas de 150nm.
O resultado obtido do cálculo da área superficial teórico para a composição
Ca/P=1,67molar, foi de 12,08m2/g.
Observam-se nos resultados obtidos da análise de partículas e da área superficial, para as diferentes composições de pós nanoestruturados de fosfato de cálcio recuperados da calcinação, valores bastante semelhantes entre as composições.
Figura 6.8.8. Distribuição granulométrica dos pós de fosfatos de cálcio calcinado a 900ºC/2h na razão de 1,67molar.
A tabela 6.8.2 apresenta resumidamente os valores dos diâmetros médios das partículas, a densidade teórica para as diferentes composições de pós de fosfatos de cálcio recuperados da calcinação a 900ºC/2h. Os cálculos da área superficial foram realizados através dos dados obtidos pela análise granulométrica e da densidade teórica para cada composição.
Tabela 6.8.2. Diâmetro médio e área superficial para as diferentes composições de fosfatos de cálcio obtidos da calcinação a 900 ºC/2h.
Composição (Ca/P) molar
1,4 1,5 1,6 1,67
Diâmetro da partícula (nm) 150 150 150 150
Densidade (g/cm3) 3,07 3,07 3,07 3,10
Área de superfície (m2/g) 12,198 12,198 12,198 12,08