Publicação: Avaliação de carvões vegetais, carvões vegetais ativados, casca de arroz e fosfogesso como materiais absorvedores em processos de aquecimento por micro-ondas
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Ataíde, Carlos Henrique
Resumo
O aquecimento por micro-ondas apresenta vantagens como rapidez, seletividade e
facilidade de controle operacional. Porém, para a efetividade do aquecimento, é
necessário que haja interação apropriada entre o material de interesse e as micro-ondas.
Isso se deve ao fato de existirem diferentes formas de atuação das ondas eletromagnéticas
sobre os materiais, podendo elas ser refletidas, absorvidas ou não sofrerem nenhuma
atenuação ao incidirem sobre a matéria. Diante disto, surge a necessidade da investigação
e uso dos chamados materiais absorvedores, que são capazes de absorver a energia das
micro-ondas dissipando-a sob a forma de calor. O presente trabalho teve como objetivo
avaliar como carvões vegetais ativados e não ativados, casca de arroz e fosfogesso afetam
a eficiência do processo de aquecimento por micro-ondas e investigar seu potencial como
materiais absorvedores. Os carvões são provenientes da carbonização de madeira
Eucalyptus urograndis, endocarpo do fruto de palmeira macaúba e lignina. Testes de
aquecimentos foram realizados misturando-se cada um dos materiais com areia, que é um
material transparente à radiação micro-ondas. Foram realizados Planejamentos Fatoriais
3k cujas variáveis independentes foram a potência do forno micro-ondas e a concentração
mássica dos materiais analisados em mistura com areia. A variável dependente analisada
foi a taxa de aquecimento. Ambas as variáveis independentes exerceram influência
significativa e positiva sobre a taxa de aquecimento dos carvões vegetais não ativados e
ativados e da casca de arroz. Para o fosfogesso, houve efeito significativo apenas da
potência da radiação. O processo de ativação do carvão também provocou aumento no
seu potencial de absorção e de aquecimento, devido à maior área superficial gerada. Os
maiores valores de taxa de aquecimento foram obtidos nos testes com carvão ativado de
madeira eucalipto. As propriedades dielétricas foram medidas pelo método de sonda
coaxial, obtendo-se valores característicos de materiais absorvedores tanto para os
carvões vegetais não ativados e ativados quanto para a casca de arroz. Os resultados
alcançados para o fosfogesso indicaram inabilidade de absorção de micro-ondas.
Abstract
Microwave heating has advantages such as speed, selectivity and simple operational
control. However, for an effective heating, an appropriate interaction between the
material of interest and the microwave is necessary. This is due to the fact that there are
different forms of electromagnetic waves acting on materials, which can be reflected,
absorbed or not suffer any attenuation when it contacts the matter. In view of this, there
is a demand for research and use of the so-called absorber materials, which are able to
absorb microwave energy and dissipate it in the form of heat. The present work aimed to
evaluate how activated and non-activated carbon, rice husk and phosphogypsum, affect
the efficiency of microwave heating process and investigate their behavior as absorbent
materials. The charcoals are derived from Eucalyptus urograndis wood, endocarp from
the fruit of macauba and lignin. Heating tests were performed by mixing each material
with sand, which is a material transparent to microwave radiation. A 3k Factorial Design
of Experiments (DOE) was performed, in which the studied factors were the microwave
power and the mass concentration of materials in a mixture with sand. The dependent
variable analyzed was the heating rate. Both factors had a significant and positive
influence on the heating rate of non-activated and activated carbon and rice husk. For
phosphogypsum, the heating rate was affected only by the microwave power. Besides
that, carbon activation process increased the absorption and heating potential, due to the
greater surface area generated by the process. The highest values of heating rate were
obtained in the tests carried out with eucalyptus wood activated carbon. Dielectric
properties were measured by coaxial probe method, obtaining characteristic values of
absorbent materials for non-activated and activated carbons and for rice husk. Results
achieved for phosphogypsum indicate inability of microwave absorption.
Palavras-chave
absorção de radiação, aquecimento dielétrico, propriedades dielétricas, materiais carbonáceos, resíduos agroindustriais, radiation absorption, dielectric heating, dielectric properties, carbonaceous materials, agroindutrial waste
Citação
OLIVEIRA, Gabriela Gil de. Avaliação de carvões vegetais, carvões vegetais ativados, casca de arroz e fosfogesso como materiais absorvedores em processos de aquecimento por micro-ondas. 2024. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.235.
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