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Previous issue date: 2010-02-22 / Universidade Federal de Sao Carlos / Particles of nanometric dimensions are subjected, in recent years, to extensive research all over the world, not only for the possible risks that they cause when inhaled, but also for the wide range of applications and improvements obtained with their employment. An interesting and economical form of generating these particles in the nanometric scale is through the atomization of a salt solution. With the atomization of the solution, a cloud of drops is generated, which is subsequently evaporated by heat exchange with the surrounding gas. The salt nanoparticles are then incorporate in the flowing gas, forming an aerosol. In this method, the size of the particles can be controlled by changing the concentration of the atomized solution. The present work had as objective the study of this generation mechanism. This study was made through the investigation of the size distributions of drops and particles at different salt concentrations. The nanoparticles were generated through the atomization of solutions of sodium chloride that were characterized regarding their density, viscosity and surface tension. In the atomization process two different atomizers were utilized. They were made of different material and geometry, but both were twin-fluid (gas-liquid) atomizers. One of the atomizers was built in the at DEQ-UFSCar and the other was a commercial inhalator named NS. The measurements of drop size distribution were made using the equipment Malvern Spraytec. The distribution of sizes and concentration of the particles were obtained through the electrical mobility particle analyzer SMPS, from TSI, where the sampling was made directly from the aerosol. The results showed that the increase in the concentration of the saline solution resulted in an increase of the particles median diameter. Also, an increment in the number of particles was observed with the increase in the saline solution concentration. The drop size distribution was associated to the physical properties of each solution and they did not show considerable variations as the solution of NaCl became more concentrated. These results discard the possibility that the number of particles increases due to an increment in the number of drops with salt concentration, since their size was virtually the same in all tests performed. The increase in the total number of nanoparticles is probably due to the drying mechanism of the drops. It was evidenced that a single drop generates more than a particle and that tendency increases with the concentration of the saline solution, tending asymptotically to a constant value. An empiric expression correlating the number of particles generated to the saline concentration of the atomized solution it is proposed and it represents well the experimental data. / Partículas de dimensões nanométricas estão, desde alguns anos, sendo alvo de pesquisa em todo o mundo, não apenas pelos possíveis riscos que oferecem quando inaladas, mas também pela ampla gama de aplicações e aperfeiçoamentos obtidos com o seu emprego. Uma forma interessante e econômica de gerar estas partículas de escala nanométrica é através da atomização de uma solução contendo sal. Com a atomização da solução, gera-se uma nuvem de gotas que são evaporadas pela troca de calor com o ambiente. As nanopartículas de sal são então incorporadas na corrente de ar seco, formando um aerossol. Neste método, o tamanho das partículas pode ser controlado pela concentração da solução atomizada. O presente trabalho teve como objetivo estudar o esse mecanismo de geração de nanopartículas. Este estudo foi feito através da investigação das distribuições de tamanho de gotas e partículas para diferentes concentrações de sal. As nanopartículas foram geradas através da atomização de soluções de cloreto de sódio de diferentes concentrações, sendo que tais soluções foram caracterizadas quanto à densidade, viscosidade e tensão superficial. No processo de atomização trabalhou-se com dois atomizadores distintos quanto ao material e geometria, mas ambos eram do tipo duplo-fluido (gás-líquido). Um dos atomizadores foi construído nas dependências do DEQ-UFSCar e o outro era um inalador comercial da marca NS. As medidas de distribuição de tamanhos das gotas foram feitas utilizando o equipamento Malvern Spraytec. A distribuição de tamanhos e a concentração das partículas foram determinadas por meio de um Analisador de Partículas por Mobilidade Elétrica (SMPS), da TSI, sendo a amostragem feita diretamente no aerossol. Os resultados referentes às nanopartículas mostraram que à medida que se aumentou a concentração da solução salina, observou-se um aumento do diâmetro médio das partículas, assim como um incremento no número das mesmas. Os dados de distribuição de tamanho de gotas foram associados às propriedades físicas de cada solução e não mostraram variações consideráveis à medida que a solução de NaCl tornava-se mais concentrada. Os resultados descartam a possibilidade de que o número de partículas aumente devido a um incremento no número de gotas, já que o diâmetro das mesmas foi virtualmente o mesmo em todos os testes realizados. O aumento do número total de nanopartículas é provavelmente devido ao mecanismo de secagem das gotas. Ficou evidenciado que uma gota gera mais que uma partícula e que essa tendência aumenta com a concentração da solução salina, tendendo assintoticamente a um valor constante. Uma expressão empírica correlacionando o número de partículas geradas à concentração salina da solução atomizada é proposta e representa com fidelidade os dados experimentais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/4032 |
| Date | 22 February 2010 |
| Creators | Amaral, Clarice Dias do |
| Contributors | Coury, José Renato |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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