A eficiência do poliacrilato de sódio como agente
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A eficiência do poliacrilato de sódio como agente
A eficiência do poliacrilato de sódio como agente dispersante na moagem ultrafina de alumina para a obtenção de nanopartículas Bruno Pereira dos Santos* *[email protected], bolsista de mestrado do CNPq Laboratório de Tecnologia Mineral, PEMM-COPPE-UFRJ CP 68505, 21941-972, Rio de Janeiro, RJ Resumo Os nanomateriais podem ser obtidos a partir de qualquer método capaz de produzir partículas muito finas. Além da síntese química de nanopartículas, estas podem ser obtidas através de processos físicos, como a moagem ultrafina a úmido. Porém, este processo apresenta como fator limitante o aumento da viscosidade em decorrência das partículas finas geradas no mesmo. A utilização de dispersantes adequados permite o controle da viscosidade contribuindo para um aumento na eficiência da moagem. Nesse trabalho, foram realizadas moagens de alumina com percentuais de poliacrilato de sódio, onde 4% de dispersante apresentou os melhores resultados. Palavras-chave: moagem ultrafina, alumina, poliacrilato de sódio. Introdução Os materiais nanoestruturados podem ser obtidos a partir de qualquer método capaz de produzir partículas muito finas. Dentre os métodos que têm sido utilizados para tal fim está a consolidação de partículas ultrafinas produzidas por evaporação [1]. Além da síntese direta de nanopartículas por métodos químicos, a moagem a úmido em moinhos de meio agitado é adequada para a obtenção de tais partículas em fase líquida apresentando altas concentrações de sólidos [2]. Tendo em vista o fato de que a finura das partículas aumenta com o tempo de moagem, na moagem ultrafina a úmido, que é um processo por meio do qual são obtidos sólidos de granulometria muito baixa e alta concentração de sólidos, as propriedades de superfície tendem a ser predominantes no sistema. Interações entre as partículas, como forças eletrostáticas e de Van der Waals, levam à aglomeração das partículas, que resulta em variações na reologia. A adição de um dado dispersante em uma polpa pode levar à diminuição da viscosidade da suspensão, permitindo atingir uma alta concentração de sólidos. Na ausência de dispersantes, a percentagem (em massa) máxima de sólidos em uma lama, na moagem ultrafina a úmido (em moinhos de meio agitado), é cerca de 50%; já com dispersantes adequados pode chegar a até 80% [3]. O objetivo desse estudo foi analisar a eficiência da utilização do poliacrilato de sódio como agente dispersante na moagem ultrafina a úmido da alumina (óxido de alumínio). Materiais e métodos A alumina utilizada no estudo foi cedida pela Alcoa Alumínio S. A. O poliacrilato de sódio foi comprado na Resinac Indústrias Químicas. Primeiramente, foram realizadas medidas de potencial zeta, em um equipamento da Rank Brothers Ltda, UK, modelo Mark IV, havendo uma caracterização da alumina quanto à carga superficial. As suspensões de alumina foram preparadas em solução de NaCl 10-3 mol.L-1, para que a força iônica permanecesse constante. As moagens a úmido foram realizadas no moinho atritor 1-S Laboratory Attritor da Union Process. As percentagens volumétricas de corpos moedores (de nitreto de silício) esféricos de 5 mm de diâmetro, de água destilada e de alumina na câmara de moagem foram, respectivamente, 40%, 52% e 8%. Painel PEMM 2010 – 29 e 30 de novembro de 2010 As percentagens mássicas de poliacrilato de sódio (PAS) em relação às massas de alumina pesadas em cada moagem foram 0%, 1%, 2%, 3% e 4%. As análises granulométricas das suspensões após as moagens e dos respectivos sobrenadantes, após sete dias, foram realizadas no Mastersizer 2000E, MALVERN. Após sete dias, foram realizadas análises granulométricas dos sobrenadantes das suspensões submetidas à moagem. A Figura 3 ilustra as distribuições granulométricas dos mesmos. Resultados e discussão Através das medidas de potencial zeta, podemos observar em quais valores de pH, uma suspensão apresenta estabilidade; quanto maior o módulo do potencial zeta, maior é a estabilidade da mesma. Como os pHs das suspensões estavam em torno de 6,5 e observando a Figura 1, pode-se afirmar que as mesmas apresentavam certa estabilidade Figura 3 – Percentual de partículas versus tamanho de partículas. Conclusões A utilização de poliacrilato de sódio, como agente dispersante, na moagem ultrafina de alumina proporcionou bons resultados concernentes à estabilização das suspensões e à diminuição dos tamanhos das partículas. Onde no sobrenadante da suspensão que continha 4% de PAS, 10% das partículas apresentaram diâmetros inferiores a 0,136 µm. Agradecimentos Figura 1 – Potencial zeta versus pH. De acordo com a Figura 2, observa-se a influência positiva do poliacrilato de sódio (PAS) na moagem ultrafina da alumina . Ao CNPq, à Alcoa Alumínio S. A., ao Labest e à Petrobrás. Referências [1] Hasegawa, M. et al., 2001, Technology, v. 114, pp. 145-151. Powder [2] Knieke, C.; Sommer, M.; Peukert, W., 2009, Powder Technology, v. 195, pp. 25-30. [3] He, Mingzhao; Wang, Yanmin; Forssberg, Eric, 2006, Powder Technology, v. 161, pp. 10-21. Figura 2 – Percentual de partículas versus tamanho de partículas. Painel PEMM 2010 – 29 e 30 de novembro de 2010