Sujamento por partículas em suspensão aquosa: interacções superficiais

Abstract

A primeira parte deste trabalho pretende dar uma visão global do fen6meno de sujamento (''fouling”), pelo que se faz uma análise muito genérica do mesmo, referindo-se os diferentes tipos, as implicações a nível económico e os mecanismos que conduzem a sua formação. Em seguida, centra-se o estudo sabre o fenómeno de adesão, com particular destaque para a teoria DLVO, analisando-se cada um dos parâmetros nela envolvidos. A terceira parte consiste na descrição das instalações experimentais e dos métodos e técnicas utilizados. Segue-se a apresentação e discussão dos resultados obtidos nos ensaios destinados a estudar o efeito do pH e da força iónica na deposição de partículas de caulino e de magnetite em suspensão aquosa sobre superfícies de cobre. Estes ensaios foram realizados numa gama de pH entre 7-11, tendo-se efectuado, para cada valor de pH e para cada uma das espécies de partículas, dois tipos distintos de ensaios: num caso o controlo do meio foi feito com NaOH, no outro com Na2CO3. Verificou-se que a quantidade de depósito diminuía com o aumento de pH, mas para iguais valores de pH era superior quando o controlo se processava com Na2CO3. A interpretação destes resultados foi feita recorrendo a associação da teoria DLVO com a ação das forças de repulsão de Born e admitindo a influência das forças hidrodinâmicas como agentes de remoção. Assim, foi necessária deduzir as expressões que permitem o cálculo das repulsões de Born, tendo em conta as geometrias dos corpos que interactuam. Traçaram-se curvas de energia potencial total de interação, pelo que foi necessária determinar valores de potencial zeta e de energias livres de adesão para os sistemas em causa. No cálculo da energia de interação devida a dupla camada elétrica consideraram-se varias hip6teses para a variação do potencial elétrico ao longo da camada difusa. A melhor justificação para as observações experimentais e conseguida admitindo que a interação entre partículas e superfície se processa a potencial constante. Finalmente, apresentam-se os resultados obtidos no permutador anular. Onde se estudou o efeito da velocidade na deposição de suspensões mistas de caulino e de magnetite, como indicador dos mecanismos de deposição. Comparou-se, também, as espessuras dos depósitos para duas concentrações distintas, o que deixou patente que, a variação da concentração das duas espécies de partículas, dentro das gamas utilizadas, não introduz grande alteração na espessura dos depósitos. Traçaram-se "curvas de sujamento" (Rf vs t), através das quais foi possível verificar o crescimento assimptótico dos depósitos, pelo que foi necessária realizar ensaios em "branco" com vista a determinação dos coeficientes globais e convectivos de transferência de calor com a superfície limpa. Referem-se, ainda, os resultados obtidos na célula de remoção, com amostras retiradas dos tubos usados nos ensaios de deposição, quer com um único tipo de partículas quer com a mistura caulino-magnetite. Estes ensaios confirmaram, a existência, no depósito, de camadas com diferente coesão, tendo-se sugerido uma possível interpretação deste fenómeno com base nas curvas de energia potencial de interação e na ação das forças de hidratação.