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Previous issue date: 2006-06-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / The particle retention inside a filter medium, after cleaning, significantly improves the
initial pressure drop during the subsequent cycle, that is, the residual pressure drop.
However, the way as these particles accommodate inside the filter isn t still very clear,
as well as, its impact on filtering performance. This work aims to verify the spatial
disposal of different particles inside filtration media with different properties, in order to
study the penetration depth, after cleaning, as well as the particle size variations from
the cake-filter interface to the filtration bulk. Moreover, the objective of this research
was to verify the relation between particle penetration behavior and other filtration
characteristics for each fabric tested, like the development of residual pressure drop,
retained and removed mass after cleaning, and removal efficiency. Three different kinds
of powder materials were used for the experiments, varying particle size, granulometric
distribution and particle shape: fine phosphoric rock dust, with an average Stokes
diameter of 3.71 µm, irregular shape and wide granulometric distribution, coarse
phosphoric rock dust, with an average Stokes diameter of 14.67 µm, irregular shape and
wide granulometric distribution and tapioca flour, with average Stokes diameter of 8.67
µm, almost spherical shaped, and narrow granulometric distribution. It was observed,
despite of the filter media heterogeneity, a particle accumulation in the upward layers of
the fabric, decreasing as a function of depth. However, the penetration depth, amount of
particles and particle diameter didn t vary according to the number of cycles. It was
verified that, the polypropylene fabric, which has low values of permeability and
porosity, presented lower particle retention values after cleaning, higher residual
pressure drop and shorter filtration cycles, what could be associated with a superficial
penetration, according to the microscopy tests carried out. The comparison made
between treated and untreated polyester needle felts showed a greater retained mass in
the untreated fabric, what resulted in a longer filtration cycle during the beginning of the
process, making no difference when fine rock or tapioca flour were used. However, the
filtration performance was significantly prejudiced during the following cycles, with
higher residual pressure drop and lower particle efficiency removal, what turned the
fabric less suitable than the other ones. The results showed that the material presenting
narrower granulometric distribution and almost spherical shaped had more
xiv
homogeneous and long filtration cycles, despite of the greater values of retained mass
and depth of penetration, what suggests the better accommodation of particles in the
filter cake. The increase in the coarse rock particle diameter resulted in a deeper
penetration and a greater retained mass, but similar residual pressure drop, with longer
filtration cycles, what meant that the cake formed by greater particles offered better
filtration conditions and less specific cake resistance. However, the penetration was
deeper for the coarse rock, being the penetration intensity similar for the two rock
diameters tested. The increase of maximum pressure drop resulted in a greater retained
mass and a greater residual pressure drop. However, nothing could be assured about the
total amount of particles collected from each analyzed layer, because the average values
in each layer were comparable in magnitude. For a higher maximum pressure drop, the
penetration was deeper, as well as the specific resistance of the filter cake, resulted from
a greater filtration pressure. / A presença de partículas no interior do meio filtrante, após a limpeza, colabora
significativamente para o aumento da perda de carga do ciclo subseqüente. A forma
como estas partículas se acomodam, no entanto, não é ainda claramente conhecida,
assim como seu impacto no desempenho dos meios filtrantes. Desta forma, este trabalho
se propõe a verificar a disposição de diferentes partículas em meios filtrantes com
diferentes propriedades, a fim de estudar a profundidade de penetração no interior dos
filtros, após a limpeza, bem como a variação granulométrica ao longo do interior dos
mesmos. Além disso, faz parte do escopo deste trabalho verificar a relação deste
comportamento com as demais características da filtração de cada tecido, como o
desenvolvimento da perda de carga residual, massa removida e retida no filtro após a
limpeza, e eficiência de remoção. Para os experimentos empregou-se três diferentes
materiais pulverulentos, com diferentes tamanhos e diferentes distribuições
granulométricas e formas diferentes: a rocha fosfática fina, com diâmetro médio de
Stokes de 3,71 µm e ampla distribuição, a rocha fosfática grossa, com diâmetro médio
de Stokes de 14,67 µm e ampla distribuição e o polvilho doce, com diâmetro médio de
Stokes de 8,67 µm, forma quase esférica e distribuição estreita. Observou-se, apesar da
heterogeneidade do meio filtrante, que houve um acúmulo de partículas nas camadas
superiores do tecido, que diminuía com a profundidade. No entanto, não houve
tendência da profundidade de penetração nem do número e diâmetro das partículas
variarem com o número de ciclos. Verificou-se que, para o tecido de polipropileno, com
menor permeabilidade e porosidade, houve menor retenção de partículas após a
limpeza, mas perda de carga residual superior e ciclos de filtração mais curtos, o que
pôde ser associado a uma menor profundidade de penetração, através das microscopias
realizadas. A comparação dos tecidos de poliéster tratado e não tratado evidenciaram a
maior massa retida no tecido sem tratamento, resultando em um maior ciclo de filtração
nos ciclos iniciais, tanto para a rocha fina quanto para o polvilho. No entanto, o
desempenho foi significativamente prejudicado nos ciclos seguintes, de modo a tornar o
tecido menos indicado que os demais, com perdas de carga residuais superiores e
menores eficiências de remoção de partículas. Notou-se que o material com distribuição
granulométrica mais estreita e com formato quase esférico apresentou ciclos de filtração
mais homogêneos e longos, apesar dos maiores valores de massa retida, e maior
profundidade de penetração, o que sugere que a torta formada possuída melhor
acomodação de partículas. O aumento do diâmetro de partículas da rocha grossa
resultou em maior profundidade de penetração e maior massa retida, mas em perda de
carga residual semelhante, sendo que o período de filtração foi mais longo, o que
significou que a torta constituída por partículas maiores ofereceu melhores condições de
filtração e menor resistência específica. No entanto, a profundidade de penetração foi
maior para a rocha grossa, sendo a intensidade desta penetração semelhando para os
dois diâmetros. O aumento da perda de carga máxima admitida resultou em uma maior
massa retida e maior perda de carga residual. No entanto, nada se pode afirmar a
respeito do número total de partículas coletado por camada analisada, sendo que o valor
médio em cada camada foi bastante próximo. Para a maior perda de carga máxima a
profundidade de penetração também foi maior, assim como a resistência específica da
torta, resultado da maior pressão de filtração.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/3843 |
| Date | 19 June 2006 |
| Creators | Rodrigues, Karina Bassan |
| Contributors | Aguiar, Mônica Lopes |
| 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/doctoralThesis |
| 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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