A diatomita natural foi triturada em almofariz, aproximadamente 1 Kg. Foi adicionada a amostra 3 litros de ´agua para decanta¸c˜ao e, ap´os o processo de decanta¸c˜ao, retirou-se a polpa de diatomita que, posteriormente, foi preparada com a adi¸c˜ao de dois tipos de rea- gentes: 2 g de carbonato de s´odio e 1 g de cloreto de s´odio; formando duas composi¸c˜oes.
Cap´ıtulo 3. MATERIAIS E M´ETODOS 31
Figura 3.6: Difratograma de raio-x da diatomita americana.
Assim, foram colocadas juntas em um recipiente e misturadas manualmente por 1 minuto e, depois, em uma m´aquina de mistura por 4 minutos. Quando todo material estava completamente homogeneizado, foi levado para tratamento t´ermico. As amostras foram colocadas no forno de tratamento e em seguida peneiradas em peneiras de 325# e 200# µm. Ap´os o material calcinado, foram observadas v´arias mudan¸cas em sua colora¸c˜ao, com grande significado para aplica¸c˜ao do material como elemento na composi¸c˜ao de filtrante. O tratamento t´ermico promoveu a redu¸c˜ao da ´area superficial, atrav´es da destrui¸c˜ao da estrutura fina, com a forma¸c˜ao de aglomerados de part´ıculas, principalmente com o uso dos reagentes na composi¸c˜ao das amostras. Todas as amostras foram tratadas termica- mente em um forno aberto de marca LINN EL´ETRON THERM, a altas temperaturas, variando de 800◦C, 1000◦C e 1200◦C por um tempo de 24 horas. Foram preparadas
trˆes amostras usando as mesmas vari´aveis de percentual e tipo de reagente, e tempera- tura com taxa de aquecimento de 108◦C\hora, at´e atingir a temperatura desejada, para
queima das mat´erias orgˆanicas. A figura 3.12 ´e de uma amostra da diatomita natural ap´os aquecimento.
Cap´ıtulo 3. MATERIAIS E M´ETODOS 32
Figura 3.7: Curva de distribui¸c˜ao e tamanho de part´ıculas da diatomita americana.
Foram realizados diversos ensaios de caracteriza¸c˜ao nas amostras de diatomita com vari´aveis de temperatura, e percentual e tipo de reagentes em sua composi¸c˜ao ap´os pro- cessamento.
Para investiga¸c˜ao da microestrutura e morfologia foram feitas an´alises em microsc´opio eletrˆonico de varredura, modelo ESEM-XL30, Philips, e em MEV de bancada.
As an´alises qu´ımicas do material foram obtidas a partir da t´ecnica de fluorescˆencia de raios-X, utilizando o equipamento EDX-720 da marca Shimadzu. Por limita¸c˜ao do m´etodo, somente elementos entre N a (11) e U (92) foram analisados. E, para a avalia¸c˜ao da perda ao fogo, o material ap´os seco, em estufa por 24 h em temperatura de 110o
C, foi aquecido at´e 1000o
C por 60 minutos.
Difratogramas de raios-X das amostras de diatomita foram obtidos a partir da t´ecnica de caracteriza¸c˜ao DRX. An´alises de distribui¸c˜ao e tamanho de part´ıcula foram obtidas atrav´es de um particulˆometro a laser.
Os resultados da isoterma e a determina¸c˜ao das medidas de ´area superficial espec´ıfica, volume de micro poro e diˆametro m´edio de poro foram alcan¸cados usando equipamento do laborat´orio de processamento de g´as (CTGAS-ER). O m´etodo empregado foi o de adsor¸c˜ao de nitrogˆenio gasoso de alta pureza, utilizando banho de nitrogˆenio l´ıquido em
Cap´ıtulo 3. MATERIAIS E M´ETODOS 33
Figura 3.8: Micrografia da diatomita nacional.
condi¸c˜oes criogˆenicas (T = −196◦C). O experimento total foi feito em duas etapas:
tratamento da amostra para a retirada de umidade e impurezas (etapa 1), e an´alise de ´area superficial pelo m´etodo BET (15 pontos) e volume de poros pelo m´etodo BJH (30 pontos), com adsor¸c˜ao de N2a − 196◦C (etapa 2).
Todas as an´alises foram feitas ap´os tratamento t´ermico em altas temperaturas, rea- lizadas em forno aberto a temperatura de 800o
C, 1000◦C e 1200◦C por 24 horas o que
garante a queima total da mat´eria orgˆanica e desobstru¸c˜ao dos poros. As amostras de di- atomita das ind´ustrias nacional e americana passaram pelas mesmas an´alises para estudo comparativo com as de estudo.
Cap´ıtulo 3. MATERIAIS E M´ETODOS 34
Figura 3.9: Micrografia da diatomita da industria nacional.
Cap´ıtulo 3. MATERIAIS E M´ETODOS 35
Figura 3.11: Diatomita natural de Puna´u/RN.
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CAP´ITULO
4
RESULTADOS E DISCUSS ˜OES
As micrografias da diatomita ap´os tratamento t´ermico a 800◦C, com um aumento
5000x na figura e 8000x na figura 4.1 e tempo de 24 horas sem a presen¸ca dos reagentes revelam alta porosidade na diatomita e alta ´area superficial caracter´ıstica do material.
Figura 4.1: Micrografia da diatomita de Puna´u/RN a 800◦C em 24 horas.
O resultado de fluorescˆencia de raios-x, na tabela 4.1 mostrou que a diatomita tratada em temperatura a 800◦C, sem adi¸c˜ao de reagente tem 80% de sil´ıcio e menos de 1% de
ferro, o que ´e muito importante uma vez que acima desse valor interfere significativamente na colora¸c˜ao do material. A an´alise mostra ainda um percentual de mais de 8% de alumina o que interfere na velocidade da filtra¸c˜ao.
Cap´ıtulo 4. RESULTADOS E DISCUSS ˜OES 38
Figura 4.2: micrografia da diatomita de Puna´u/RN ap´os tratamento t´ermico a 800◦C.
´ Oxido (%) Oxido´ (%) SiO2 80, 00 M gO 0,12 Al2O3 8, 03 K2O 0,10 F e2O3 0, 36 ZrO2 0,02 T IO2 0,34 Cr2O3 0,01 SO3 0, 18 M nO 0, 01 CaO 0, 17 CuO 0, 02
Tabela 4.1: fluorescˆencia de raio-x da diatomita de Puna´u/RN tratada a 800◦C.
Com base no resultado apresentado na figura 4.3 verifica-se que a t´ecnica de difra¸c˜ao de raio-x, da amostra de diatomita ap´os tratamento t´ermico a 800◦C, em tempo de 24
horas, sem adi¸c˜ao dos reagentes apresenta a forma¸c˜ao de fases cristalinas, alem de manter o car´ater amorfo caracter´ıstico do material.
As figuras 4.4 e 4.5 mostraram as imagens- MEV da diatomita de Puna´u/RN ap´os tra- tamento t´ermico na temperatura de 1200◦C durante 24 horas, com adi¸c˜ao dos reagentes,
nas quais identificam-se aglomerados de sais nas part´ıculas de diatomita. Pode-se notar que a morfologia do material se manteve, mesmo com uma maior temperatura, outra observa¸c˜ao que ´e poss´ıvel apontar ´e que a morfologia da diatomita ´e de formato navicular com orif´ıcios circulares demonstrando a propriedade filtrante do material.
Cap´ıtulo 4. RESULTADOS E DISCUSS ˜OES 39
Figura 4.3: Difratograma de raios-x da diatomita de Puna´u/RN tratada a 800◦C.
No resultado de fluorescˆencia de raios-x mostrada na tabela 4.2, identificou-se que a diatomita tem percentual de 89% de s´ılica, menos de 1% de ferro e porcentagem de 4% de alumina, mostrando-se ideal para ser aplicado como elemento na composi¸c˜ao de filtra¸c˜ao, porem a temperatura de tratamento t´ermico n˜ao ´e ideal devido ao alto custo de na produ¸c˜ao do material. ´ Oxido (%) SiO2 89, 77 Al2O3 4, 77 F e2O3 0, 41 CaO 0, 38 BaO 0, 12 T IO2 0, 11 SO3 0, 11 K2O 0, 29
Tabela 4.2: Fluorescˆencia de raios-x ap´os tratamento t´ermico a 1200◦C durante 24 horas.
No difratograma da amostra de diatomita de Puna´u/RN vista na figura 4.6, ap´os tra- tamento t´ermico na temperatura de 1200◦C, pode-se notar a s´ılica predominante amorfa,
Cap´ıtulo 4. RESULTADOS E DISCUSS ˜OES 40
Figura 4.4: Micrografia da diatomita de Puna´u/RN.
porem seus picos em reflex˜oes de 2 theta, apresentou-se as fases cristalinas possivelmente referentes a caulinita e o quartzo e em ˆangulo de 38◦, a forma¸c˜ao de cristobalita. Como
pode-se observar, a temperatura do tratamento t´ermico influencia diretamente no car´ater amorfo da diatomita, outro dado importante que podemos observar nesta pesquisa ´e a s´ılica predominante inerte no material.
As micrografias da diatomita ap´os tratamento t´ermico a 1000◦C, durante 24 horas
com a adi¸c˜ao dos reagentes: o carbonato de s´odio e o cloreto de s´odio nas figuras 4.7 e 4.8 revelaram a morfologia de uma esp´ecie de diatom´acea com formato navicular contendo orif´ıcios circulares, e a alta porosidade que indicam as propriedades filtrantes no material, o que ´e poss´ıvel observar ainda ´e o grande aglomerado de reagentes nas part´ıculas de diatomita, e outro dado importante observado na figura 4.8 em aumento de 2000x foi na carapa¸ca do material que manteve todas as caracter´ısticas, como porosidade e formato morfol´ogico.
Cap´ıtulo 4. RESULTADOS E DISCUSS ˜OES 41
Figura 4.5: Micrografia da diatomita de Puna´u/RN ap´os tratamento t´ermico a 1200◦C.
O teor de s´ılica observado na tabela 4.3 apresentou porcentagem superior a 90%. A segunda observa¸c˜ao ´e que a alumina se pode ter ´e que a alumina tem 5%, na constitui¸c˜ao do produto que garante a velocidade do filtrante, e a porcentagem de di´oxido de ferro, apresenta-se abaixo de 1%, o que ´e ideal para n˜ao interferir na cor e nem no ph dos produtos filtrados. ´ Oxido (%) SiO2 94, 845 Al2O3 4, 205 F e2O3 0, 458 CaO 0, 190 T IO2 0, 190 CuO 0, 024 SC2O3 0, 018 M nO 0, 009 ReO2 0, 009
Tabela 4.3: Flourescencia de raios-x da diatomita de Puna´u/RN a 1000◦C durante 24
Cap´ıtulo 4. RESULTADOS E DISCUSS ˜OES 42
Figura 4.6: Difratograma de raio-x da diatomita de Puna´u/RN a 1200◦C.
Cap´ıtulo 4. RESULTADOS E DISCUSS ˜OES 43
Figura 4.8: micrografia da diatomita de Puna´u/RN a 1000◦C durante tempo de 24 horas.
Com base no resultado apresentado na figura 4.9 pode-se concluir que o difratograma da amostra de diatomita ap´os tratamento t´ermico a 1000◦C, durante o tempo de 24 horas,
apresenta-se idˆentico ao material padr˜ao, como mostra a figura 4.10. Pode-se observar pelo largo pico de reflex˜oes 2 theta o car´ater amorfo do material identificando-se com a amostra de diatomita da industria nacional, em ˆangulo de 28◦ a 38◦ podemos observar
forma¸c˜ao de fases cristalinas, isso se deve a temperatura, mais pode-se notar que essas fases n˜ao formar˜ao suficiente aponto de interferir na qualidade produto final.
De acordo com o gr´afico da figura 4.10 a conclus˜ao que se pode chegar ´e que se trata sempre de curva modal. Todas as formula¸c˜oes foram passadas em peneira de 200 mesh. A segunda conclus˜ao que temos ´e que seja a diatomita americana e a diatomita de Puna´u/RN ap´os tratamento t´ermico a 1000◦C apresentaram tamanho m´edio de part´ıculas igual a
Cap´ıtulo 4. RESULTADOS E DISCUSS ˜OES 44
Figura 4.9: Difratograma de raio-x da diatomita de Puna´u/RN ap´os tratamento t´ermico a 1000◦C durante 24 horas com adi¸c˜ao dos reagentes.
4.1
AN ´ALISE COMPARATIVA DAS AMOSTRAS
DE DIATOMITA
AMOSTRA BET (m2 /g) VOLUME DE POROS (cm3 /g) DATOMITA `A 800o C 9, 0 0, 04 DATOMITA NACIONAL 1, 0 0, 001 DATOMITA `A 1200o C 2, 0 0, 03 DATOMITA AMERICANA 4, 0 0, 01 DATOMITA `A 1000o C 5, 0 0, 02Tabela 4.4: ´Area superficial das amostras de diatomita.
A amostra de diatomita a 800◦C, como ´e mostrado na segunda linha da tabela 4.4 apre-
Cap´ıtulo 4. RESULTADOS E DISCUSS ˜OES 45
Figura 4.10: Curva de distribui¸c˜ao e tamanho de part´ıculas da diatomita de Puna´u/RN ap´os tratamento t´ermico a 1000◦C durante 24 horas.
volume de poros considerando as amostras estudadas, estes valores obtidos foram prove- nientes da temperatura mais baixa usada no tratamento t´ermico do material. A amostra de diatomita nacional, visualizada na segunda linha da tabela, apresentou a menor ´area superficial especifica, devido a alta temperatura no seu tratamento t´ermico industrial e conseq¨uentemente, o menor volume de poros. A diatomita tratada termicamente na tem- peratura de 1200◦C, e da concentra¸c˜ao de reagentes de 3, 5%, teve a diminui¸c˜ao, da ´area
superficial especifica, assim como o volume de poros da diatomita, diminu´ıram se apro- ximando consideravelmente da amostra da diatomita nacional, mais esse ainda n˜ao era o objetivo, uma vez que quanto maior a temperatura, e maior concentra¸c˜ao de reagentes aumentaria consideravelmente o custo na fabrica¸c˜ao do produto. Assim, observamdo ´a amostra da diatomita americana que ´e sem duvida o de maior aceita¸c˜ao no mercado, com esse fim comercial, e notou-se que o material tinha ´area superficial especifica de 4, 0 m2
/g e volume de poros igual 0, 01 cm3
/g. Desse modo analisando-se os dados da diatomita americana, foi desenvolvida uma nova amostra na temperatura a 1000◦C e concentra¸c˜ao
de 3% de reagentes, o que proporcionou ´area superficial especifica equivalente a 5, 0 m2
/g e volume de poros igual a 0, 02 cm3
/g, aproximando-se consideravelmente do material das industrias americanas, chegando a conclus˜ao que o material em estudo est´a dentro das especifica¸c˜oes do mercado nacional e internacional que trabalham com filtra¸c˜ao.
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