Artificial Society
4.2 Artificial Intelligence
A varia¸c˜ao dos conte´udos de alguns compostos com a temperatura e com a adi¸c˜ao de sais inorgˆanicos foi analisada atrav´es dos resultados de porcentagem de ´area de pico croma-
togr´afico (valores proporcionais ao conte´udo) dos respectivos compostos. Considerando os cromatogramas gerados (400, 500, 600, 700oC e suas r´eplicas), os valores m´edios das
porcentagens de ´area de pico referentes a determinados compostos foram calculados, al´em dos valores de desvio padr˜ao. Foram analisadas as porcentagens de ´area de ´acido ac´etico, furfural, nicotina, compostos fen´olicos, limoneno e 4-penten-1-ol; al´em disso foram cal- culadas as somas das ´areas dos picos referentes aos compostos oxigenados, `as cetonas e alde´ıdos, aos ´acidos carbox´ılicos e ao hexadecano.
Para os compostos individuais como ´acido ac´etico e furfural foram considerados os valores de porcentagem de ´area (valores identificados nos cromatogramas). Para os grupos de compostos, como fen´olicos e oxigenados, os produtos da rea¸c˜ao pirol´ıtica foram classificados e foi realizada a soma das porcentagens de ´area de picos cromatogr´aficos dos compostos referentes a cada grupo.
Resultados e Discuss˜oes
◆
este cap´ıtulo s˜ao abordados os resultados obtidos no presente estudo; referentes`a caracteriza¸c˜ao, `as an´alises termogravim´etricas e `a pir´olise anal´ıtica do res´ıduo de tabaco.4.1
Caracteriza¸c˜ao do material
A seguir est˜ao os resultados de caracteriza¸c˜ao do res´ıduo de tabaco relativos `a distribui¸c˜ao granulom´etrica; `as medidas de imagem das part´ıculas; `as densidades bulk, aparente e real; e ao poder calor´ıfico superior. Al´em disso, s˜ao apresentados resultados de an´alises elementar, imediata e de composi¸c˜ao qu´ımica.
4.1.1
Distribui¸c˜ao granulom´etrica
Os resultados de distribui¸c˜ao acumulativa obtidos nos 9 peneiramentos realizados para o res´ıduo de tabaco s˜ao mostrados na Figura 4.1. A Tabela 4.1 apresenta os valores de diˆametros m´edios de Sauter calculados para cada peneiramento.
Figura 4.1: Distribui¸c˜oes acumulativas obtidas por peneiramento para o res´ıduo de tabaco.
Tabela 4.1: Diˆametros m´edios de Sauter calculados para os 9 peneiramentos realizados com res´ıduo de tabaco.
Massa [g] 100 150 200 Amplitude de Diˆametro m´edio vibra¸c˜ao [mm] de Sauter [mm]
0,2 0,63 0,37 0,68
1,0 0,23 0,22 0,21
1,8 0,21 0,21 0,22
peneiras pode alterar os resultados de granulometria. As maiores varia¸c˜oes ocorreram na vibra¸c˜ao de 0,2mm; podem ser observados deslocamentos das curvas referentes a essa vibra¸c˜ao em rela¸c˜ao as curvas das vibra¸c˜oes 1,0 e 1,8mm.
A Tabela 4.1 mostra que os valores de diˆametro de Sauter calculados para a vi- bra¸c˜ao de 0,2mm s˜ao mais elevados que os calculados para as outras vibra¸c˜oes. Os maiores valores de diˆametro m´edio de Sauter foram identificados para a vibra¸c˜ao de 0,2mm e mas- sas de 100 e 200g. Os valores calculados para as vibra¸c˜oes de 1,0 e 1,8mm apresentaram pequenas varia¸c˜oes.
Assim, para os valores de vibra¸c˜ao e massa de 1,8mm e 100g; 1,0mm e 150g; 1,8mm e 150g; 1,0mm e 200g; e 1,8mm e 200g os resultados de peneiramento foram pr´oximos e pode-se considerar a reprodu¸c˜ao. Para o ajuste de modelos granulom´etricos foi escolhido o peneiramento com valores de vibra¸c˜ao de peneira 1,0mm e massa 150g; j´a que diante das condi¸c˜oes empregadas, esses foram os valores m´ınimos de vibra¸c˜ao e massa que geraram uma curva dentro do intervalo considerado reprodut´ıvel.
Os resultados de histograma e distribui¸c˜ao acumulativa s˜ao mostrados na Figura 4.2(a). Os resultados de granulometria por difra¸c˜ao a laser (Mastersizer 2000) para o
res´ıduo de tabaco s˜ao apresentados na Figura 4.2(b).
Figura 4.2: Distribui¸c˜ao acumulativa e histograma para as part´ıculas de res´ıduo de tabaco: (a) peneiramento, (b) difra¸c˜ao de raio laser.
Na Figura 4.2(a) percebe-se no histograma que a maior fra¸c˜ao de part´ıculas possui diˆametro pr´oximo de 0,60mm. A distribui¸c˜ao acumulativa mostra que o d50 (50% das
part´ıculas possuem diˆametro menor que d50) do material analisado est´a entre 0,2 e 0,3mm.
A Tabela 4.2 apresenta os coeficientes de determina¸c˜ao e os parˆametros calculados para os modelos de distribui¸c˜ao granulom´etrica analisados, considerando o peneiramento com vibra¸c˜ao de 1mm e 150g de massa.
Tabela 4.2: Resultados dos modelos de distribui¸c˜ao granulom´etrica para o peneiramento com 1mm de vibra¸c˜ao e 150g de massa de res´ıduo de tabaco.
Modelos Parˆametros calculados R2
RRB D′ = 0, 35 w = 1, 84 1,00
GGS D′ = 0, 70 w = 0, 79 0,92
Sigmoidal D′ = 0, 27 w = 2, 80 0,99
Os dados experimentais de peneiramento se adaptaram melhor ao modelo RRB, que apresentou o maior valor de R2, o valor de d
50 determinado por esse modelo foi
0,28mm. O valor de d50 ´e encontrado diretamente no modelo Sigmoidal; 0,27mm.
Na Figura 4.2(b) a distribui¸c˜ao acumulativa para a an´alise de difra¸c˜ao de raio laser mostra que o d50 do material est´a entre 0,3 e 0,4mm. O histograma evidencia que a maior
fra¸c˜ao de part´ıculas possui diˆametro de 0,50mm. A Tabela 4.3 apresenta os coeficientes de determina¸c˜ao e os parˆametros calculados para os modelos de distribui¸c˜ao granulom´etrica segundo os resultados apresentados pela an´alise de difra¸c˜ao de raio laser.
Tabela 4.3: Resultados para os modelos de distribui¸c˜ao granulom´etrica analisados para a an´alise de difra¸c˜ao de raio laser.
Modelos Parˆametros calculados R2
RRB D′ = 0, 49 w = 1, 44 1,00
GGS D′ = 1, 35 w = 0, 67 0,93
Sigmoidal D′ = 0, 35 w = 2, 07 1,00
dal, j´a que esses apresentaram os mais elevados valores de R2. O valor de d
50 determinado
pelo modelo RRB foi 0,38mm e o valor encontrado diretamente no modelo Sigmoidal 0,35mm.
Os valores de diˆametro m´edio de Sauter identificados foram 0,22mm para o penei- ramento e 0,27mm para a an´alise de difra¸c˜ao de raio laser.
As diferen¸cas observadas nos ajustes aos modelos de distribui¸c˜ao granulom´etrica para o peneiramento e para a difra¸c˜ao de raio laser podem ser atribu´ıdas `a forma irregular do material, caracter´ıstica das part´ıculas que ´e mais evidenciada na difra¸c˜ao de raios laser que no peneiramento. A Figura 4.3 mostra as diferentes formas das part´ıculas de res´ıduo de tabaco. As imagens foram obtidas em microsc´opio digital (Eclipse E200, marca Nikon).
Figura 4.3: Part´ıculas de res´ıduo de tabaco: (a) -20 +45 mesh, (b) -100 mesh. No peneiramento, part´ıculas em forma de fibra apresentam comportamento impre- vis´ıvel. Pode haver dificuldades para tais part´ıculas transporem a abertura da peneira, uma vez que s˜ao longas e finas e podem manter contato com a peneira somente em sua maior dimens˜ao, n˜ao passando pelo diˆametro da peneira; outra possibilidade ´e com a vibra¸c˜ao do peneirador a part´ıcula entrar em contato com a abertura da peneira atrav´es de sua menor dimens˜ao e transpor a abertura. Usando a difra¸c˜ao de raios laser, todas as dimens˜oes das part´ıculas s˜ao analisadas e um valor m´edio do tamanho das part´ıculas ´e estimado pelo equipamento. Contudo, as estimativas realizadas com os modelos de distri- bui¸c˜ao granulom´etrica foram compat´ıveis para o peneiramento e para a difra¸c˜ao de raio laser.
tes; 0,22mm para o peneiramento e 0,27mm para a difra¸c˜ao de raio laser. Esse fato tamb´em ´e justificado pela forma irregular das part´ıculas. O peneiramento analisa o diˆametro volum´etrico da part´ıcula como se essa possu´ısse todas as dimens˜oes iguais a abertura da peneira que ela transpˆos. Como observado na Figura 4.3, as part´ıculas s˜ao irregulares; assim, em termos de volume e/ou massa, haver´a part´ıculas maiores que seus respectivos diˆametros equivalentes de peneira. A difra¸c˜ao de raio laser analisa o diˆametro volum´etrico da part´ıcula, considerando sua forma, j´a que realiza v´arias medidas para a mesma part´ıcula. Portanto o diˆametro volum´etrico estimado pela difra¸c˜ao de raio laser tende a ser maior que o estimado pelo peneiramento, na propor¸c˜ao em que as part´ıculas analisadas s˜ao irregulares na forma.
4.1.2
An´alise de imagem
Nas an´alises de imagem digital, as medi¸c˜oes foram realizadas em duplicata para cada amostra visando garantir a reprodutibilidade. As an´alises de r´eplicas s˜ao indicadas com (r) e pequenos desvios s˜ao devidos `a amostragem. Na discuss˜ao dos resultados ´e mostrado o valor m´edio de cada propriedade analisada, o valor m´edio ´e avaliado considerando a porcentagem de volume (50%).
A Figura 4.4(a) mostra a distribui¸c˜ao de diˆametros de part´ıculas de res´ıduo de tabaco, para as trˆes amostras analisadas e a Figura 4.4(b) apresenta a distribui¸c˜ao de comprimentos de part´ıculas.
Figura 4.4: Distribui¸c˜ao de (a) diˆametros e (b) comprimentos de part´ıculas para as amos- tras de res´ıduo de tabaco: 1 (-20 +45 mesh), 2 (-60 +80 mesh) e 3 (-100 mesh).
A Figura 4.4(a) mostra que a amostra 3 apresenta diˆametros menores, tal como era esperado. O d50para as amostras 1, 2 e 3 s˜ao de aproximadamente 400, 120 e 100µm,
respectivamente. ´E not´avel na Figura 4.4(b) que os maiores comprimentos s˜ao referentes a amostra 1. O comprimento m´edio para as amostras 1, 2 e 3 s˜ao aproximadamente 2200, 1600 e 1200µm, respectivamente. Resultados de diˆametro e comprimento mostram a irregularidade da forma das part´ıculas.
A Figura 4.5(a) apresenta as percentagens de volume da raz˜ao de forma das trˆes amostras e a Figura 4.5(b) apresenta a varia¸c˜ao de esfericidade das part´ıculas.
Figura 4.5: Distribui¸c˜ao de (a) raz˜ao de forma e (b) esfericidade de part´ıculas para as amostras de res´ıduo de tabaco: 1 (-20 +45 mesh), 2 (-60 +80 mesh) e 3 (-100 mesh).
A Figura 4.5(a) mostra que os valores mais elevados de raz˜ao de forma ocorrem para a amostra 3 em compara¸c˜ao com as amostras 1 e 2. A rela¸c˜ao de raz˜ao de forma para a amostra 1 e amostra 2 ´e de cerca de 0,40; para a amostra 3 ´e de aproximadamente 0,50. Considerando a RF , as amostras 1 e 2 s˜ao semelhantes. O tamanho de part´ıcula (comprimento e diˆametro) para a amostra 3 ´e menor e as fibras apresentam maior raz˜ao de forma. Isso ´e compreens´ıvel, uma vez que o valor de RF ´e a raz˜ao entre o menor e o maior tamanho da part´ıcula, e sabe-se que as part´ıculas menores provavelmente ir˜ao apresentar uma forma mais esf´erica. A raz˜ao entre os tamanhos menores e maiores de uma esfera perfeita ´e t˜ao alta quanto poss´ıvel, ou seja, 1,0; assim, cada part´ıcula diferente de uma esfera perfeita ir´a apresentar um valor menor de raz˜ao de forma.
A Figura 4.5(b) mostra que as esfericidades para as trˆes amostras s˜ao diferentes. A esfericidade m´edia para as amostras 1, 2 e 3 s˜ao em torno de 0,42, 0,56 e 0,68; respec- tivamente. As part´ıculas da amostra 3 s˜ao as mais esf´ericas/compactas e as part´ıculas da amostra 1 s˜ao as mais irregulares, o que concorda com os resultados de RF .
A Figura 4.6(a) mostra a distribui¸c˜ao da simetria das part´ıculas para as amostras analisadas e a Figura 4.6(b) apresenta a varia¸c˜ao de convexidade das part´ıculas.
Figura 4.6: Distribui¸c˜ao de (a) simetria e (b) convexidade de part´ıculas para as amostras de res´ıduo de tabaco: 1 (-20 +45 mesh), 2 (-60 +80 mesh) e 3 (-100 mesh).
Na Figura 4.6(a) observa-se que a simetria das amostras tamb´em ´e diferente. Os valores m´edios de simetria para as amostras 1, 2 e 3 s˜ao cerca de 0,75, 0,80 e 0,84; respectivamente. As part´ıculas da amostra 3 s˜ao as mais sim´etricas e as part´ıculas da amostra 1 s˜ao as mais assim´etricas. Tal resultado era esperado uma vez que a amostra 3 apresentou a maior RF . A Figura 4.6(b) mostra que as amostras 2 e 3 s˜ao semelhantes em rela¸c˜ao `a convexidade e as part´ıculas da amostra 1 s˜ao menos convexas. As convexidades m´edias para as amostras 1, 2 e 3 s˜ao pr´oximas de 0,90, 0,94 e 0,96; respectivamente.