Caracterização do negro de fumo produzido a partir da pirólise do gás natural em um plasma em disco

Páginas: 14 (3444 palavras) Publicado: 22 de agosto de 2012
Universidade Federal do Espírito Santo Programa Institucional de Iniciação Científica

Caracterização do negro de fumo produzido a partir da pirólise do gás natural em um plasma em disco
Identificação:
Grande área do CNPq.: Ciências Exatas e da Terra Área do CNPq: Física Jornada de Iniciação Científica 2011/2012 Título do Projeto: Materiais Carbonosos e Cerâmicos: Propriedades e AplicaçõesTecnológicas 2011 Professor Orientador: Francisco Guilherme Emmerich Estudante PIBIC/PIVIC: Irineu Riguete de Souza Tulli

Resumo: Este trabalho visa caracterizar os negros de fumo produzidos pela pirólise do gás natural veicular via um plasma em disco. Este plasma permite que somente seja usado o gás natural, não sendo necessário usar outro gás para gerar o plasma. As amostras foramcaracterizadas por técnicas como difração de raios-X e medidas de área superficial pelo método BET. Isto permite determinar as características da estrutura morfológica e cristalina das amostras. Como o negro de fumo é um resíduo da produção de hidrogênio a partir do gás natural, sem a emissão de CO2, é fundamental que se caracterize bem esse material para destiná-lo a fins mais nobres, para que a técnica depirólise se torne viável. Palavras chave: Negro de Fumo, Carbon Black, Plasma em Disco, GNV. 1 – Introdução O Grupo de Materiais Carbonosos e Cerâmicos Avançados vem estudando os processos de pirólise de gás natural veicular (GNV) com diversas fontes de plasmas desde 2006 (1). Já foram usados plasmas de argônio, nitrogênio e hidrogênio, sendo este último o estudado atualmente. Nestes processos háuma grande produção de negro de fumo. Dependendo do processo, o negro de fumo pode apresentar características diferentes que podem levar o seu uso para diferentes finalidades, começando como aditivo de pneus, lonas plásticas, tintas e até tinta para impressora. No nosso caso, o negro de fumo é um subproduto da produção de hidrogênio a partir do gás natural sem a produção de CO2. A identificação decaracterísticas do negro de fumo que lhe agreguem valor pode permitir que o processo de pirólise a plasma se torne economicamente viável. A configuração do nosso sistema até o momento utiliza dois gases: o primeiro é o gás de trabalho, para formar o plasma; e o segundo é o gás a ser pirolisado. No plasma em disco pretende-se usar somente o gás natural na geração do plasma, bem como no gás a serpirolisado. Assim, não haverá a diluição do gás pirolisado pelo gás de trabalho. Dessa forma o projeto de pesquisa pretende estudar os negros de fumo resultantes da pirólise do GNV em um plasma em disco.

1.1 – Modelos estruturais

1.1.1 – Estrutura cristalina Um sólido cristalino é constituído pela repetição infinita de unidades estruturais idênticas no espaço. Nos cristais mais simples, aunidade estrutural é um único átomo, como no cobre, prata, ouro,

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ferro, alumínio e os metais alcalinos. Entretanto a menor unidade estrutural pode compreender muitos átomos ou moléculas. A estrutura dos cristais pode ser descrita em termos de uma rede, com um grupo de átomos ligados a cada ponto da rede. Ogrupo de átomos é chamado de plano ou base. Quando esse grupo se repete no espaço, é formada a estrutura cristalina. Como exemplo, apresentamos na figura 1 a estrutura do grafite, o qual é formado a partir do empilhamento de camadas de arranjos hexagonais dos átomos de carbono, sendo este arranjo constituído de anéis hexagonais condensados em uma estrutura plana chamada grafeno.

Figura 1 -Estrutura cristalina do grafite. 1.1.2 – Estrutura Turbostrática Alguns materiais carbonosos apresentam estrutura que contem falhas ou defeitos no arranjo dos átomos e planos, o que leva à formação de uma estrutura desorganizada, onde os planos basais além de não orientados, apresentam uma série de defeitos intrínsecos. Esta é a estrutura denominada turbostrática, a qual apresenta imperfeições e é...
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