Elaboração de membranas cerâmicas a partir do aproveitamento da casca de ovo como aditivo

Orientador: André Bellin MarianoCoorientador: Rafael Bruno VieiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências dos Materiais. Defesa : Curitiba, 11/12/2018Inclui referências: p. 71-75Resumo: As membranas cerâmicas possuem características vantajosas e por isso são aplicadas em diversas atividades industriais, porem as membranas cerâmicas apresenta um custo maior quando são fabricadas com matérias-primas que são geralmente sintéticas (zircônia, alumina e titânia). Este trabalho teve como objetivo de desenvolver membranas planas e tubulares (porosas) obtidas a partir de matériasprimas naturais, tais como argilas, amido catiônico de mandioca e casca de ovo. Para tanto, a argila em sua forma natural (ANioo°C) passou por um tratamento térmico em três temperaturas (300, 500 e 600°C ) com o objetivo de analisar a influência de cada argila tratada termicamente nas características das membranas. As membranas planas foram fabricadas utilizando argila natural e as argilas tratadas termicamente (ANioo°c, A T 3oo°c, ATsocrc e AT6oo°c) em combinação com os agentes geradores de poros (amido e casca de ovo) nas concentrações de 5 , 1 0 e 15%. Essas membranas foram confeccionadas pelo método de prensagem e sinterizadas em duas temperaturas (950°C e 1 100°C). As argilas, casca de ovo e as membranas cerâmicas planas foram caracterizadas por distribuição granulométrica, porosidade aparente, resistência mecânica, FRX, FTIR, DRX, TG A, MEV e EDS. Os resultados mostram que as membranas fabricadas com as argilas tratadas termicamente apresentaram maiores valores de porosidade em comparação com as membranas fabricadas com argila natural, independente do aditivo gerador de poros e da temperatura de sinterização. As membranas que foram fabricadas com a adição da casca de ovo e sinterizadas a 1 100°C apresentaram maiores valores de resistência mecânica e no ensaio de DRX o resultado mostrou a formação da anortita. Tendo isso em vista, foram confeccionadas membranas tubulares pelo método de extrusão nas mesmas composições das membranas planas. As membranas cerâmicas tubulares foram caracterizadas por porosidade aparente, resistência mecânica e MEV. Os resultados apresentaram maiores valores de porosidade aparente e resistência mecânica em comparação com as membranas planas. As membranas produzidas por extrusão podem ser utilizadas em processos de fluxo tangencial, possibilitando a sua aplicação em processos de microfiltração. No geral, estes resultados demonstram uma potencial aplicação de argilas tratadas termicamente no desenvolvimento de membranas cerâmicas porosas. Palavras-chave: Argila tratada termicamente. Resistência mecânica. Porosidade aparente.Abstract: Ceramic membranes have advantageous characteristics and are therefore applied in many industrial activities, however ceramic membranes present a higher cost when manufactured with raw materials that are generally synthetic (zirconia, alumina and titania). The aim of this work was to develop flat and tubular (porous) membranes obtained from natural raw materials, such as clays, cationic cassava starch and eggshell. Furthermore, the clay in its natural form (NCioo°c) underwent a thermal treatment at three temperatures (300, 500 and 600 °C) in order to analyze the influence of each thermally treated clay on the characteristics of the membranes. The flat membranes were fabricated using natural clay and the thermally treated clay ( N C ioo°c ,T C 3 oo°c , TCsoo-cand TCeoo°c) in combination with the pore-generating agents (starch and egg shell) in the concentrations of 5,10 and 15 %. These membranes were made by pressing method and sintered at two temperatures (950 °C and 1100 °C). The clays, eggshell and flat ceramic membranes were characterized by granulometric distribution, apparent porosity, mechanical strength, XRF, FTIR, XRD, TGA, SEM and EDS. The results show that the membranes manufactured with the thermally treated clays had higher values of porosity in comparison to the membranes made with natural clay, independent of the fireproofing additive and the sintering temperature. The membranes that were fabricated with the addition of the eggshell and sintered at 1100 °C showed higher values of mechanical resistance and in the XRD assay the result showed the formation of the anorthite. Subsequently, tubular membranes were made by the extrusion method in the same compositions of the fiat membranes. Tubular ceramic membranes were characterized by apparent porosity, mechanical strength and MEV. The results presented higher porosity values and mechanical resistance compared to flat membranes. The membranes produced by extrusion can be used in flow-through processes, allowing their application in microfiltration processes. In general, these results demonstrate a potential application of thermally treated clay in the development of porous ceramic membranes. Key-words: Thermally treated clays. Mechanical strength. Apparent porosity