Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6372.pdf: 2892737 bytes, checksum: c834e3f0b0f95cc366e04f733975bb73 (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / Fibrous filters are highly efficient in removing micrometric particles, but when is related on the removal of particles in the nanometer range, their performance is still poorly understood. During filtration, as the particles are deposited on the filter medium, the pressure drops as much as the collection efficiency tends to increase. Thus, this study aimed to determine the deposition of particles in fibrous filter media and their performance, when clean, during this deposition. A cellulose fiber filter (HEPA) and a polyester one were used in the removal of nanometric particles of NaCl. The deposition was assessed by the pressure drop curves as a function of the accumulated mass. The filter performance was avaliated by counting the particles before and after the filter medium and the pressure was monitored to obtain the filtration curves. The filtration rate was maintained at 6 cm.s-1 and the concentration of the generated solution at 0.0042 L min-1 in a commercial inhaler was 5 g L-1. The results showed that the deposition of these particles ocurred first in the interior of the filters media and then in the surface of both filters. The HEPA filter showed lower permeability, higher specific strength of the cake filtration and lower point of clogging. The efficiencies for the cleaned filters ranged from 99.8 to 100% for the HEPA filter and from 15 to 100% for the polyester filter, for the range of particles avaliated. The theoretical efficiencies fitted to the experimental data in the filter of heterogeneous fibers. For the filter of homogeneous fibers, the data also did fit satisfactorily. Both filters showed, problably in the transition region between the mechanisms of collection, a randomness of experimental data. During deposition, the efficiency of the filter medium increased with the deposition of particles, reaching 100% of efficiency at the end of filtration. / Os filtros fibrosos são altamente eficientes na remoção de partículas micrométricas, mas na remoção de partículas na faixa nanométrica seu desempenho é ainda pouco conhecido. Durante a filtração, à medida que as partículas são depositadas no meio filtrante, tanto a queda de pressão quanto a eficiência de coleta tendem a aumentar. Diante disso, este trabalho objetivou verificar a deposição das partículas em meios filtrantes fibrosos e o desempenho deles limpos e durante esta deposição. Foi utilizado filtro de fibras de celulose (HEPA) e Poliéster na remoção de partículas nanométricas de NaCl. A deposição foi avaliada através das curvas de queda de pressão em função da massa acumulada. O desempenho do filtro foi avaliado pela contagem de partículas antes e após o meio filtrante e a queda de pressão foi monitorada a fim de obter as curvas de filtração. A velocidade de filtração foi mantida em 6 cm.s-1 e a concentração da solução gerada a uma vazão de 0,0042 L/min em um inalador comercial foi de 5 g.L-1. Os resultados mostraram que a deposição das partículas nestes filtros ocorreu primeira no interior dos meios filtrantes e em seguida na superfície em ambos os filtros. O filtro HEPA apresentou menor permeabilidade, maior resistência específica da torta e menor ponto de colmatação. As eficiências experimentais para os filtros limpos variaram de 99,8 a 100% para o filtro HEPA e de 15 a 100% para o filtro de poliéster para a faixa de partículas avaliadas. As eficiências teóricas se ajustaram satisfatoriamente aos dados experimentais no filtro de fibras heterogêneas, para o filtro de fibras homogêneas, o ajuste não foi tão satisfatório. Ambos os filtros apresentaram uma aleatoriedade de dados experimentais, o que provavelmente ocorreu na região de transição entre mecanismos de coleta. Durante a deposição, a eficiência dos meios filtrantes aumentou com a deposição das partículas, chegando a 100% de eficiência ao final da filtração.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMVR.pdf: 2984636 bytes, checksum: 7a4e26302aeada36a4e2b3594d857fdc (MD5) Previous issue date: 2005-05-06 / Universidade Federal de Sao Carlos / It has been shown that the presence of electrostatic charges in particles affects significantly the performance of a filter, both increasing collection efficiency and reducing pressure drop. The aim of the present work is to verify the influence of the charge level on collection efficiency during the first stages of filtration. A charge classifier was used to measure the charge level of the aerosol as a function of particle diameter. The filtration unit was made of polypropylene with 600 g/m2 weighing, and had a diameter of 0.047 m and a thickness of 0.0026 m. The solid used was a phosphate rock (density 2940 kg/m3 and average Stokes diameter of 3.40 mm). The aerosol was dispersed by a TSI Venturi type generator, model SSPD 3433. The particle charging was achieved by a corona. In all the tests a linear relation between the particles acquired charge and their diameter was observed. A gradual increase of the charge level was observed with an increase of the tension in the corona charger (0, -3, -6 kV). The filtration results indicated that the global collection efficiency of the filter was very sensitive to the variation of the charge level of the particles. Both efficiency and pressure drop increased when the charge level increased. During the tests, the small increase in pressure drop was evidence that the cake had not yet been formed. / A presença de cargas eletrostáticas em partículas a serem removidas tem se mostrado um fator que contribui sensivelmente para o desempenho do meio filtrante, tanto no aumento da eficiência de coleta quanto na diminuição de perda de carga do filtro. O presente trabalho tem como objetivo verificar a influência do nível de cargas eletrostáticas das partículas na eficiência de coleta do filtro durante os estágios iniciais da filtração. Para a medição do nível de cargas, foi utilizado o classificador de cargas eletrostáticas, equipamento capaz de medir o nível de cargas elétricas de um aerossol em função do diâmetro da partícula. A unidade de filtração utilizada apresentava 0,047 m de diâmetro. Como meio filtrante, foi utilizado tecido de polipropileno de 0,0026 m de espessura e gramatura 600 g/m2. O sólido utilizado foi um concentrado fosfático (densidade: 2940 Kg/m3 e diâmetro de Stokes médio de 3,40 mm). O aerossol foi disperso por um gerador tipo venturi marca TSI modelo SSPD 3433, e a eletrização das partículas feita através de um carregamento tipo corona. Em todos os testes de determinação do nível de carga das partículas foi observado comportamento linear entre o nível de carga adquirida pela partícula e o diâmetro. Houve aumento gradativo do nível de carregamento das partículas com o aumento da tensão no carregador tipo corona (0, -3, -6 kV). Os resultados de filtração indicaram que a eficiência global de coleta do filtro apresentou-se muito sensível à variação do nível de cargas das partículas. Houve um aumento da eficiência e um decréscimo da queda de pressão mediante a eletrização das partículas. Durante a realização dos testes houve um aumento muito pequeno da queda de pressão evidenciando a não formação de torta de filtração.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRLSM.pdf: 989402 bytes, checksum: e395689272b987229996f5143b06b63d (MD5) Previous issue date: 2007-05-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / Previous works have shown that the presence of electrostatic forces in particles significantly affect the performance of a filter, both increasing collection efficiency and reducing pressure drop. Recently, in the Environmental Control research group of the Chemical Engineering Department of UFSCar, Rodrigues (2005) have studied the filtration of electric charged phosphate rock particles in polypropylene filter, observing the influence of the charge acquired by the particles in collection efficiency and pressure drop. The aim of the present work is to analyze the particle trajectory during filtration and the contribution level of each collect mechanism present in the process, in order to theoretically detail the results obtained by Rodrigues (2005) and propose a model for the electrophoretic mechanism of collection that better fit in experimental data. / Trabalhos anteriores evidenciaram que a presença de cargas eletrostáticas em partículas a serem removidas tem se mostrado um fator que contribui sensivelmente para o desempenho do meio filtrante, tanto no aumento da eficiência de coleta quanto na diminuição de perda de carga do filtro. Mais recentemente, no grupo de pesquisa de controle ambiental do Departamento de Engenharia Química da UFSCar, Rodrigues (2005) realizou estudos experimentais envolvendo a filtração, em feltro de polipropileno, de um aerosol contendo partículas de rocha fosfática eletricamente carregadas e verificou a influência deste carregamento na eficiência de coleta e na queda de pressão do processo. Este trabalho tem como objetivo aprofundar o estudo teórico sobre os experimentos desenvolvidos por Rodrigues (2005). Foi analisada a trajetória das partículas durante a filtração, verificando-se o grau de contribuição de cada mecanismo de coleta atuante no processo. Foi proposto um modelo matemático para o cálculo da eficiência de coleta do mecanismo eletroforético que melhor se ajustou aos valores experimentais de penetração da partícula no filtro em função de seu tamanho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2373.pdf: 7764902 bytes, checksum: 711e8da93c1f36cc76df511c9897a671 (MD5) Previous issue date: 2009-03-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / The interest of studies on the development of techniques for removal of particles in the nanosized scale was promoted by concern about air quality and human health, in addition to restrictions on the control of ultrafine particles, wich are more intransigent by environmental laws. Additionally, the increasing application of nanoparticles in various areas of science and technology has stimulated the development of studies on the subject. Amongst the several equipments capable to operate with efficiency on the particle removal, the fibrous filters are distinguished. Such filters are, in principle, capable to act in sub-micrometer scale, but there is little information about its performance in the nano-sized scale. In this work the performance of a polyester filter, of a HEPA cellulose filter, of a quartz microfiber filter and also of cylindrical filtering membrane, provided by Pam-Membranas Seletivas Ltda, were evaluated. The experimental system was able to simulate a contamination of nanometric particles in a stream of ultrapure air, with the aim of investigating the efficiency of filter media in the removal of nanoparticles. The test aerosol was constituted by NaCl polydisperse nanoparticles, ranging from 6.15 to 245.1 nm. The performance of the filter was evaluated through the analysis of the efficiency of removal of nanoparticles, for the counting of particles before and after to cross the filtering media, using the electric mobility technique. This procedure was performed using the TSI Scannig Mobility Particle Sizer (SMPS), model 3936, which provides the particles concentration, in size range. The results, in general, have showed that the filter media loses efficiency with the increasing filtration velocity and increasing particle size, in the ranged studied, indicating the typical behavior of difusional mechanism. The filtering membranes have showed better performance in the removal of particles unlike the others filters analysed there was no tendency to increase the penetration of particles with increasing the velocity of filtration or particle diameter. / O interesse de estudos acerca do desenvolvimento de técnicas de remoção de materiais particulados na escala nanométrica foi impulsionado pela preocupação com a qualidade do ar e da saúde humana, somada às restrições do controle de particulados ultrafinos, cada vez mais intolerantes pelas leis ambientais. Adicionalmente, a crescente aplicação de partículas nanométricas em diversas áreas da ciência e tecnologia estimulou o aprofundamento de estudos sobre o assunto. Dentre os vários equipamentos capazes de operar com eficiência na remoção de partículas ultrafinas, destacam-se os filtros fibrosos. Tais filtros são, em princípio, capazes de atuar em escala submicrométrica, mas as informações referentes ao seu desempenho em escala nanométrica ainda são pouco conhecidas. No presente trabalho avaliou-se o desempenho de filtros de poliéster, de celulose HEPA, de microfibras de quartzo e, também, de membranas filtrantes cilíndricas, fornecidas pela empresa Pam-Membranas Seletivas Ltda. O sistema experimental disponível era capaz de simular uma contaminação de partículas nanométricas em uma corrente de ar ultrapuro, a fim de que, posteriormente, fosse possível investigar a eficiência dos meios filtrantes na operação de remoção das mesmas. O aerossol de teste era constituído por nanopartículas polidispersas de NaCl, produzidas na faixa de diâmetros de 6,15 a 245,1 nm. O desempenho do filtro foi avaliado através da análise da eficiência de remoção das partículas nanométricas, pela contagem das partículas antes e após a passagem pelo meio filtrante, utilizando a técnica de mobilidade elétrica. Tal procedimento foi realizado por meio de um equipamento da TSI, o Scannig Mobility Particle Sizer (SMPS), modelo 3936, que fornece o número de partículas por faixa de tamanho. Os resultados, em geral, mostraram que a eficiência dos meios filtrantes diminui com o aumento da velocidade de filtração e com aumento do diâmetro, na faixa em estudo, indicando o comportamento típico do mecanismo difusional. As membranas apresentaram um melhor desempenho na remoção das partículas, visto que, diferentemente dos demais meios filtrantes analisados, não se observou tendência para o aumento da penetração de partículas, com o aumento da velocidade de filtração ou diâmetros das partículas, sendo que, em relação à faixa de tamanho, a penetração ocorreu de forma aleatória.