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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/35786| Title: | Preparação de membranas tubulares porosas empregando caulim e alumina como principais matérias-primas. |
| Other Titles: | Preparation of porous tubular membranes using kaolin and alumina as main raw materials. Preparación de membranas tubulares porosas utilizando Caolín y alúmina como principales materias primas. |
| ???metadata.dc.creator???: | LIMA, Lizandra Karolyn Silva. |
| ???metadata.dc.contributor.advisor1???: | SANTANA, Lisiane Navarro de Lima. |
| ???metadata.dc.contributor.advisor2???: | LIRA, Hélio de Lucena. |
| ???metadata.dc.contributor.referee1???: | MENEZES, Romualdo Rodrigues. |
| ???metadata.dc.contributor.referee2???: | SILVA, Valmir José da. |
| Keywords: | Cerâmicas porosas;Membranas cerâmicas;Caulim;Alumina;Porous ceramics;Ceramic membranes;Kaolin;Cerámica porosa;Caolín |
| Issue Date: | 21-Feb-2019 |
| Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
| Citation: | LIMA, Lizandra Karolyn Silva. Preparação de membranas tubulares porosas empregando caulim e alumina como principais matérias-primas. 2019. 80 fl. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/35786 |
| ???metadata.dc.description.resumo???: | Membranas cerâmicas apresentam propriedades que proporcionam alto desempenho em processos de filtração, no entanto, o custo de produção ainda é alto. Buscando atender uma demanda atual, este estudo teve como objetivo desenvolver massas cerâmicas, contendo como principais componentes caulim e alumina, empregadas na produção de cerâmicas porosas, visando a sua aplicação como membranas tubulares. Inicialmente, as matérias-primas foram submetidas às seguintes caracterizações: química, granulométrica e mineralógica. A alumina, antes de ser adicionada ao caulim, foi submetida ao processo de moagem e, em seguida, foram preparadas três composições. A quantidade dos componentes foi estabelecida considerando a estequiometria da mulita. As composições formuladas foram homogeneizadas e submetidas a tratamento térmico entre 1150 e 1250oC, para definir-se os parâmetros de sinterização a serem utilizados após a etapa de conformação. O processo de extrusão foi utilizado para preparar as membranas, para tanto, foi necessário determinar as características de plasticidade das massas cerâmicas. Carboximetilcelulose de sódio foi adicionado como aditivo para melhorar a plasticidade da massa para extrusão, atuar como agente formador de poros e auxiliar no processo de formação de fases importantes como a mulita. Após a conformação foram realizados tratamentos térmicos: secagem à 110oC e queima nas temperaturas de 1100, 1200, 1300, 1400 e 1500oC; com tempo de permanência na temperatura máxima de 60 minutos. Posteriormente, foram analisadas as propriedades microestruturais, físicas, mecânicas e de fluxo das membranas. A sinterização das membranas promoveu formação da fase cristalina almejada, a mulita. As membranas com maior quantidade de aditivo apresentaram maior capacidade de fluxo obtendo os valores de 178,9, 98,5, 44,5 e 1276,8 L/hm2 nas temperaturas de 1100, 1200, 1300 e 1500oC, respectivamente. Além disso, elas também exibiram maior módulo de resistência à flexão (16,6, 43,2, 68,7, 74,4 e 84,0 MPa) para todas as temperaturas analisadas. Estes resultados podem ser atribuídos à contribuição do CMC que favoreceu a formação de fase mulita e também diminuiu a presença de defeitos na estrutura das membranas. |
| Abstract: | Ceramic membranes present properties that provide high performance in filtration processes, however, the production cost is still high. Seeking to meet a current demand, this study aimed to develop ceramic masses, containing as main components kaolin and alumina, used in porous ceramics production, aiming its application as tubular membranes. Initially, the raw materials were submitted to the following characterizations: chemical, granulometric and mineralogical. The alumina, before being added to kaolin, was subjected to the milling process, and then three compositions were prepared. The components amount was established considering the mullite stoichiometry. The formulated compositions were homogenized and subjected to heat treatment between 1150 and 1250oC, to define the sintering parameters to be used after a conformation stage. The extrusion process was used to prepare the membranes, therefore, it was necessary to determine the plasticity characteristics of the ceramic masses. Sodium carboxymethylcellulose was added as an additive to improve mass plasticity for extrusion, act as pore forming agent and assist in the forming process of important phases such as mullite. After conformation, heat treatment were performed: drying at 110oC and burning at temperatures 1100, 1200, 1300, 1400 and 1500oC; with the residence time at maximum temperature of 60 minutes. Then, the microstructural, physical, mechanical and flow properties of the membranes were analyzed. The membranes sintering promoted formation of desired crystalline phase, the mullite. The membranes with higher additive amount presented higher flowability obtaining the values of 178,9, 98,5, 44,5 and 1276,8 L/hm2 at temperatures of 1100, 1200, 1300 e 1500oC, respectively. Furthermore, the membranes also presented higher modulus of flexural strength (16,6, 43,2, 68,7, 74,4 e 84,0 MPa) for all analyzed temperatures. These results can be attributed to the CMC contribution that favored the mullite phase formation and also reduced the defects presence in the membranes structure. |
| ???metadata.dc.description.resumen???: | Las membranas cerámicas tienen propiedades que proporcionan un alto rendimiento. Sin embargo, en los procesos de filtración el coste de producción sigue siendo elevado. Buscando satisfacer una demanda actual, este estudio tuvo como objetivo desarrollar pasta cerámicas, que contienen como componentes principales caolín y alúmina, utilizadas en producción de cerámicas porosas, con vistas a su aplicación como membranas tubulares. Inicialmente las materias primas fueron sometidas a las siguientes caracterizaciones: químicos, granulométricos y mineralógicos. La alúmina, antes de ser añadida al caolín, fue sometida al proceso de molienda y luego tres composiciones. La cantidad de componentes se estableció considerando la estequiometría de mullita. Las composiciones formuladas fueron homogeneizadas y sometido a tratamiento térmico entre 1150 y 1250oC, para definir los parámetros de sinterización que se utilizará después de la etapa de conformado. El proceso de Para preparar las membranas se utilizó extrusión, por lo que fue necesario Determinar las características de plasticidad de las masas cerámicas. Se añadió carboximetilcelulosa sódica como aditivo para mejorar la plasticidad de la masa para extrusión, actúa como agente formador de poros y auxiliar en el proceso de formación de fases importantes como la mullita. Después de formar Se realizaron tratamientos térmicos: secado a 110oC y quemado a temperaturas 1100, 1200, 1300, 1400 y 1500ºC; con tiempo de residencia a temperatura máximo 60 minutos. Posteriormente se analizaron las propiedades Características microestructurales, físicas, mecánicas y de flujo de las membranas. la sinterización de Las membranas promovieron la formación de la fase cristalina deseada, mullita. las membranas con mayor cantidad de aditivo mostró mayor capacidad de flujo obteniendo la valores de 178,9, 98,5, 44,5 y 1276,8 L/hm2 a temperaturas de 1100, 1200, 1300 y 1500ºC, respectivamente. Además, también exhibieron un mayor módulo de Resistencia a la flexión (16,6, 43,2, 68,7, 74,4 y 84,0 MPa) para todas las temperaturas. analizado. Estos resultados se pueden atribuir al aporte del CMC que favoreció la formación de fase mullita y también redujo la presencia de defectos en la estructura de membrana. |
| Keywords: | Cerâmicas porosas Membranas cerâmicas Caulim Alumina Porous ceramics Ceramic membranes Kaolin Cerámica porosa Caolín |
| ???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia de materiais |
| URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/35786 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais. |
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