Utilização de cinza de biomassa florestal como agente porogênico em material cerâmico

Abstract

Resumo: Este estudo teve por objetivo principal a utilização da cinza de origem florestal como material orgânico na geração de poros em materiais cerâmicos, focando na utilização em microfiltração. Foram utilizadas argilas do tipo Ilita e Caulinítica e três origens de cinzas de biomassa. Para verificar a porosidade e a resistência mecânica foi empregado o planejamento composto central com triplicata no ponto central para direcionar a pesquisa e os valores obtidos foram tratados estatisticamente com ANOVA e foi aplicado teste de Tukey, com 5% de significância. As matérias-primas foram caracterizadas por testes de granulometria, análise química imediata (AQI) nas cinzas, difração de raios-x (DRX), fluorescência de raios-x (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria de energia dispersiva (EDS), análises termogravimétricas (TGA e DTG) e após a obtenção dos matérias cerâmicos porosos realizou-se a caracterização das propriedades físico, química e mecânicas. As composições tiveram variações nas concentrações de cinza de biomassa de 8,5% até 31,5%, com velocidade de queima dos materiais foi de 1ºCmin-1 até a temperatura para cada composição que variou entre 893ºC e 1057ºC nas composições feitas com a argila Ilita e entre 935ºC e 1165ºC para as composições produzidas com argila caulinítica. O tamanho dos poros foi determinado pelo software Imagej. Os materiais cerâmicos vermelhos obtiveram tamanho de poros médios que variou entre 1,15?m e 1,43?m, enquanto que nas cerâmicas brancas os resultados variaram entre 1,18 ?m e 2,45?m. A porosidade aparente dos materiais cerâmicos finais variou de 28,44% a 42%, com resistência mecânica variando de 4,83MPa até 13,46MPa. Nos materiais cerâmicos produzidos com argila caulinítica, a porosidade aparente variou entre 37,10% e 50,64%, com as resistências mecânicas variando entre 5,06MPa e 7,87MPa. Após a realização de ensaios de microfiltração utilizando-se as membranas filtrantes produzidas em forma de discos, os resultados foram promissores, de onde se conclui que é viável a utilização das cinzas de biomassa na geração de poros em materiais cerâmicos.

Abstract: The main objective of this study was to use the ash with organic material in the generation of pores in ceramic materials, focusing on the use in microfiltration. Ilita and Kaolinitic clays and three types of biomass ash were used. The central composite planning with triplicate was used at the central point to direct the research and the values obtained were statistically treated with ANOVA and tukey test was applied, with 5% significance. The raw materials were characterized by granulometry tests, immediate chemical analysis (AQI) in the ashes, x-ray diffraction (XRD), x-ray fluorescence (FRX), scanning electron microscopy (SEM), dispersive energy spectrometry (EDS), thermogravimetric analyses (TGA and DTG) and after obtaining porous ceramic materials, the physical, chemical and mechanical properties were characterized. The compositions had variations in biomass ash concentrations from 8.5% to 31.5%, with the burning speed of the materials was from 1ºCmin-1 to the temperature for each composition that varied between 893ºC and 1057ºC in the compositions made with Ilita clay and between 935ºC and 1165ºC for the compositions produced with kaolinic clay. Pore size was determined by Imagej software and red ceramic materials obtained average pore size ranging from 1.15 ?m to 1.43 ?m, whereas in white ceramics the results ranged from 1.18 ?m to2.45 ?m. The apparent porosity of the final ceramic materials ranged from 28.44% to 42%, with mechanical resistance ranging from 4.83 MPa to 13.46 MPa. In ceramic materials produced with kaolinitic clay, apparent porosity varied between 37.10% and 50.64%, with mechanical resistances ranging from 5.06 MPa to 7.87 MPa. After performing microfiltration tests using the filter membranes produced in the form of discs, the results were promising, from which it is concluded that it is feasible to use biomass ash in the generation of pores in ceramic materials.