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CARACTERIZAÇÃO DE PARTÍCULAS
INTRODUÇÃO:
1) Porque estudar a caracterização de partículas?
O conhecimento das características de uma partículas ou de uma população de partícula é importante não somente para o conhecimento da matéria prima, como principalmente para compreender a interação partícula-partícula e partícula-fluido.
O estudo fenomeológico de tais interações caracteriza a ciência de Sistemas Particulados; já a aplicação decorrente de tais estudos diz respeito à tecnologia de Sistemas Particulados:
- Adsorção;
- Ciclones;
- Elutriação;
- Filtração;
- Flotação;
- Secagem;
- Sedimentação.
CARACTERIZAÇÃO DE PARTÍCULAS
Propriedades Importantes:
Massa específica real e aparente;
Porosidade, distribuição de tamanho de poros e tipos
de poros;
Esfericidade (Morfologia);
Área superficial;
Distribuição de tamanhos
Essas propriedades influenciam processos importantes:
- Adsorção/dessorção de liquídos e gases em sólidos;
- Reações catalíticas;
- Processos de separação
Métodos Experimentais para Massa
Específica
Massa Específica de sólidos normalmente obtida por
deslocamento de líquido em equipamento chamado de
Picnômetro.
Picnômetro comum – recipiente com volume calibrado para determinado fluido (normalmente água) à determinada temperatura.
Massa específica para sólidos (picnometria) Material insolúvel no líquido.
Métodos Experimentais para Massa
Específica
Para massa da amostra conhecida, determina-se a massa específica do material.
É considerado um método bastante preciso de determinação de massa específica real de sólidos.
Disponibilidade de modelos automatizados.
Porosidade de Materiais Sólidos
Porosidade de Materiais Sólidos
^ = 1 −
^ = 1 −^
r
r
Porosidade de materiais Sólidos
Poros vazios não-conectados ou poros isolados não contribuem para o transporte da matéria através do material poroso, apenas os poros interconectados (efetivos) podem contribuir. Poros cegos, ainda que possam ser penetrados por fluidos contribuem pouco para o transporte de matéria.
MEV de aglomerado seco de levedura (300X)
MEV de uma “partícula” de levedura (3000X) – d (^) poro = 53,7nm
Classificação dos Poros
FORMA DOS POROS
Cônica
Intertícios
Cilíndrica Fendas
Esférica ou
“gargalo de garrafa”
Forma
dos
Poros
F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, AcademicPress, 1-25, 1999
Medidas de porosidade
Pore size and
its distribution
Specific Surface Area, m^2 /g =
Porosidade
Três parâmetros são importantes para descrever a
porosidade; área superficial específica, volume médio dos
poros e diâmetro dos poros e sua distribuição.
Mass of the solid, g
Total surface area, m^2
Specific Pore volume, cm^3 /g
Mass of the solid, g = Total pore volume, cm^3
Porosity, % =
Volume of solid (including pores)
Volume of pores (^) X 100
Métodos Experimentais para Porosidades
Métodos Experimentais para Porosidades
Uma amostra de um sólido poroso é colocada num recipiente dotado de um capilar, sendo feito o vácuo sobre a mesma e sendo preenchido o recipiente e o capilar com mercúrio, ao se aumentar a pressão sobre o líquido este penetrará nos poros da amostra reduzindo seu nível no capilar.
Registrando-se a redução do nível de mercúrio no capilar, juntamente com a pressão aplicada, uma curva porosimétrica é obtida informando que volume de poros do material foi penetrado pelo mercúrio a uma dada pressão.
Figura A1 - Penetrômetro e componentes de vedação (Micromeritics, 1997)
Esta redução do mercúrio livre é detectada pelo penetrômetro, que consiste de um capilar conectado ao compartimento da amostra (Figura A1). O espaço entre a amostra e o capilar da haste é completado com mercúrio, a baixas pressões, no início da análise.
