Caracterização do Carvão Ativado

A norma NBR 7181/2016 foi empregada para realizar a caracterização da granulometria das partículas sólidas, tanto para o CAG como para o CAP (ver Figura 27), através do procedimento de peneiramento. No caso específico do CAG, foram realizados os ensaios de caracterização granulométrica antes e depois do processo de moagem experimental, verificando, assim, a efetividade na redução do tamanho no grão pelo processo de moagem adotado.

Figura 27. Pesagem do CAP retido segundo a peneira utilizada no procedimento.

A Figura 28 apresenta a curva da análise granulométrica obtida para a amostra do CAP, destacando que para o CAPM a granulometria adotada foi aquela fornecida pela empresa Netzsch, sendo em torno de 3,78 μm para 90% das partículas sólidas. Diante disso, segundo a classificação de solo da escala U.S.D.A., apresentada na Tabela 1, o CAPM assemelha uma composição gra- nulométrica da silte (entre 50 e 2 μm), porém o tamanho das partículas sólidas do CAPM apresentam mais proximidade à fração da argila (< 2 μm).

Figura 28. Curva característica da análise granulométrica do CAP.

Observa-se na Figura 28 que as partículas do CAP são majoritariamente inferiores a 0,25 mm, sendo que 75% destas se encontram localizadas na faixa de 0,149 – 0,074 mm e 20% apresentam tamanho granulométrico inferior a 0,074 mm (classificação de agregados finos). Segundo a classificação granulo- métrica da ABNT (NBR 6502/1995) este material assemelha a uma granulome- tria de um solo areno – silto/argiloso.

Em termos mais simplificados a composição deste material, de acordo com a escala da U.S.D.A., está conformada da seguinte forma: 5% de areia média; 60% de areia fina; e 35% de areia muito fina. Nota-se que a peneira de menor Ø aqui utilizada foi a #200 (0,074 mm), por conseguinte não foi possível comparar a quantidade de grãos semelhantes às frações de silte e argila.

Na Figura 29 se apresentam as curvas granulométricas identificadas an- tes e depois do processo de moagem experimental empregado nas amostras de CAG, ilustrando a eficiência obtida na redução do tamanho dos grãos.

Figura 29. Curva característica da análise granulométrica do CAG, antes e depois do processo de moagem empírico.

Conforme se observa na Figura 29, o CAG que inicialmente possuía uma granulométrica entre 5,66 – 2,38 mm, assemelhando os grãos classifica- dos de pedregulho (acima de 2,0 mm), após aplicado o procedimento de moa- gem, teve as suas partículas reduzidas significativamente, dando como resulta- do mais do 90% das partículas sólidas passando pela peneira Mesh #8 (2,38 mm) e 10% dos grãos sendo menores que o Ø de 0,074 mm. Na escala da U.S.D.A a composição do CAG moído se assemelha às seguintes frações do solo: 5% pedregulho; 15% areia muito grossa; 35% areia grossa; 20% areia média; 15% areia fina; e 10% areia muito fina.

3.2.1.1.2 Determinação da Densidade e Superfície Específica

Para determinar a densidade real das partículas ou densidade dos grãos (ρca) nas amostras de CAG, o picnômetro de sistema do deslocamento de gás

produzido pelo fabricante Micromeritics, modelo Accupyc II 1340 (Norcross, GA, EUA) foi empregado e disponibilizado pelo LEDMA na EP-UFBA (conforme Figura 30).

Figura 30. Picnômetro Micromeritics utilizado na determinação do valor de densidade para o CAG.

O picnômetro Micromeritics mede a densidade ou volume do material através da técnica do deslocamento de gases inertes (hélio ou nitrogênio). A amostra é vedada dentro do compartimento do dispositivo de volume predefini- do e uma quantidade específica do gás é admitido. Cinco estimativas são reali- zadas para se calcular a média do valor de densidade final pelo volume do gás deslocado e a massa (base seca) da amostra.

No que concerne ao CAP e CAPM a realização do ensaio para determi- nar o valor de ρca mediante a utilização do picnômetro a gás hélio se mostrou

impraticável devido à granulometria muito fina do material. Por conseguinte, este parâmetro foi determinado pelo procedimento geotécnico tradicional apli- cado a solos de acordo com a norma NBR 6508/1984, procedimento realizado no Laboratório de Geotecnia na EP-UFBA. Contudo, as amostras foram deixa- das mais tempo na bomba de vácuo do que o estabelecido pela norma para certificar a extração do ar, conforme a Figura 31.

a) b)

Figura 31. Determinação da massa específica dos grãos do CAP e CAPM: a) Extração do ar com a bomba de vácuo; b) Amostras atingindo a temperatura ambiente.

Foi utilizado o equipamento do fabricante ACMEL (Champlan, FR), mo- delo Blaine – BSA1; conforme Figura 32 disponibilizado no LEDMA – EP- UFBA, para a obtenção dos valores de SE do CAG, CAP e CAPM. Ressalta-se que os valores obtidos por este dispositivo correspondem à SE externa de cada um dos carvões ativados.

Figura 32. O permeabilímetro ACMEL empregado na estimativa da SE dos materiais utilizados.

O procedimento de operação do permeabilímetro tipo Blaine, baseia-se na norma ASTM – C: 204 – 07 (equivalente à UNE – EN: 196-6:2010). Este aparelho tem como função principal a determinação da SE de produtos cimentí- ceos ou materiais pulverizados, por conseguinte as estimativas da SE são vol- tadas para identificar de forma externa, contrário ao método BET.

A quantidade de amostra requerida para o ensaio foi baseado no valor de ρ do material calculado pelo dispositivo (variando de 1 a 3 g). Os resultados obtidos foram estimados a partir da média resultante de duas leituras, sendo estas ajustadas a uma temperatura de 20 o_{C. O intervalo de tempo entre leitura}

foi de 1 a 231 s, de acordo com o tamanho do grão ensaiado.

Complementarmente, outra análise das propriedades físicas foi realizada para determinar a SE interna e o volume total de poros (Vp) dos materiais aqui

utilizados. Diante disso, utilizou-se o método de fisissorção do N2 mediante o

modelo BET. Para isto, uma amostra de cada material, em torno de 10 g foi le- vada no laboratório de Catalise e Materiais (LABCAT) no departamento de quí- mica da UFBA (Campus Ondina). Seguidamente, empregou-se o equipamento de adsorção gasosa do fabricante Micromeritics, modelo ASAP 2020 (Norcross, GA, EUA) para determinar a SE interna e o Vp, a partir da integração de técni-

cas automatizadas.

De forma geral, este procedimento consiste em calcular o volume de N2

necessário para cobrir a amostra do material em apenas uma monocamada. A quantidade do gás adsorvido na monocamada determinará, por meio das ad- sorções e dessorções sob diferentes pressões relativas, o valor da área super- ficial específica, SE, em relação à massa da amostra ensaiada e variáveis constantes predefinidas no equipamento. A Tabela 8 apresenta os resultados obtidos da ρca, Vp e SE interna e externa a partir da metodologia descrita nesta

Tabela 8. Resultados obtidos nos ensaios de caracterização do CA.

Material ρca (gcm-3) SEext (m2g-1) SEint (m2g-1) SEtotal (m2g-1) Vp (cm3g-1)

CAG 1,77 0,25 905 905,25 0,457

CAP 1,71 0,73 908 908,73 0,464

CAPM 1,67 1,76 942 943,76 0,573

Fonte: Autor

Ressalta-se que os valores de SE são detalhados segundo o procedi- mento empregado. A estimativa da SE feita pelo permeabilímetro ACMEL esta representada como SEext, enquanto que SEint foi nomeado para a estimativa fei- to pelo método BET. Além disso, estabelece-se a SEtotal como resultado da soma de ambas estimativas obtidas. Os valores correspondentes ao CAG fo- ram obtidos das amostras resultantes do processo de moagem, sendo este o tamanho do grão utilizado ao longo da preparação dos CPs.