Estudos de filtros cerâmicos de dupla camada para filtração de aerosóis em altas temperaturas.

O presente trabalho teve como objetivos a preparação e caracterização de filtros cerâmicos dupla camada para a filtração de aerossóis em temperaturas elevadas como também avaliar a eficiência de coleta com medidas in-situ, por meio de um contador de partículas. O filtro desenvolvido neste trabalho foi composto pela combinação de duas camadas, sendo a primeira formada por um suporte reticulado de elevada porosidade e diâmetro de poro controlado que tem a função de dar estabilidade mecânica para a segunda camada depositada sobre uma das faces. Esta segunda camada é formada por uma película fina filtrante ou membrana granular. A camada suporte foi desenvolvida a partir da técnica de replicação cerâmica de uma espuma poliuretânica com diferentes tamanhos de poros (45 e 75 poros por polegada linear, ppi). A membrana filtrante foi preparada a partir de uma mistura de 75%, em massa, de alumina eletrofundida, passante na peneira de 70 e retida na de 80mesh, com 25% de argila passante na peneira de 200mesh. Para caracterizá-los quanto aos parâmetros inerentes à filtração de gases, foram realizados testes de permeabilidade numa ampla faixa de velocidade superficial (1,5 a 22,5 cm/s) e de temperatura (20 a 700oC). Por meio dos testes de filtração, condicionamento e limpeza por pulso reverso em três níveis de temperatura (ambiente, 300C e 700C) numa velocidade superficial de 10cm/s, foi possível avaliar parâmetros tais como regeneração e eficiência de coleta. Uma suspensão aérea de concentrado fosfático com diâmetro mediano de 4,6m foi o material utilizado como aerossol de teste. As membranas foram caracterizadas por meio de análise de imagens, obtidas no microscópio eletrônico de varredura (MEV) e microscópio óptico e pôde-se visualizar a complexidade da camada filtrante. Verificou-se que tal camada é bastante complexa, sendo difícil a identificação de um elemento estrutural modelável. Os resultados mostraram que as eficiências de coleta globais obtidos foram altas, superiores a 96,5% em todos os testes, com queda de pressão aceitável. Pode-se constatar que a eficiência de coleta fracionária diminui com o aumento da temperatura e aumenta com o decorrer do tempo. A correlação proposta para a eficiência de coleta fracionária representou bem o comportamento experimental para os filtros cerâmicos estudados, respondendo de forma satisfatória às mudanças nas condições experimentais, em particular a temperatura.The present work had as objectives the preparation and characterization of the double-layer ceramic filters for aerosol filtration at high temperatures as well as to study the collection efficiency. The filter was composed by the combination of two layers, being the first formed by a highly porous reticulate support with controlled pore diameter that has the function of giving mechanical resistance for the second layer deposited on one of the faces. A thin filtering film or granular ceramic membrane forms this second layer. The layer support was developed using the technique of ceramic replication of polyurethane foam with different pore sizes (45 and 75 pores per inch, ppi). The membrane was prepared from a mixture of 75%, (w/w) of alumina and 25% (w/w) of clay. The characterization of the filters was made in terms of the following tests: permeability tests with superficial velocity (1,5 to 22,5 cm/s) and temperatures (20 to 700oC), filtration tests, conditioning and reverse pulse cleaning at three temperatures (ambient, 300C and 700C) at a gas velocity of 10cm/s, where filter regeneration and collection efficiency were measured. An airborne suspension of phosphatic rock with medium diameter of 4,6m was used as test aerosol. The membranes were characterized by image analysis obtained in a scanning electronic microscope (SEM) and optical microscope and the complexity of the filtering membrane could be visualized. It was revealed that this is very complex and difficult to model. The results showed that the obtained global collection efficiencies were high, above 96,5% for all the tests, with acceptable pressure gradients. It can be verified that the efficiency collection decreases with the increase of the temperature and it increases with filtration time. The equation proposed for the efficiency collection represented the well the experimental behavior and was sensitive to the changes in the experimental conditions, especially the temperature