Avaliação de carvões vegetais, carvões vegetais ativados, casca de arroz e fosfogesso como materiais absorvedores em processos de aquecimento por micro-ondas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Oliveira, Gabriela Gil de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43722
http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.235
Resumo: 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.
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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.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDissertação (Mestrado)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.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaAtaíde, Carlos Henriquehttp://lattes.cnpq.br/1181660568548980Pereira, Marina Seixashttp://lattes.cnpq.br/0409018782080551Silva, Danylo de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/8216573686887098Panisset, Curt Max de Ávilahttp://lattes.cnpq.br/2362787236284923Duarte, Cláudio RobertoOliveira, Gabriela Gil de2024-10-29T16:25:57Z2024-10-29T16:25:57Z2021-04-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, 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.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43722http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.235porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2024-10-30T06:18:03Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/43722Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2024-10-30T06:18:03Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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