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POLITECNICO DI MILANOFacoltagrave di Ingegneria dei Processi Industriali
Dipartimento di Chimica Materialie Ingegneria Chimica ldquoGiulio Nattardquo
STUDIO DELLE PROPRIETArsquo CHIMICO FISICHE E REOLOGICHE DI SOSPENSIONI
DI ALLUMINA PER DEPOSIZIONE SU CATALIZZATORI STRUTTURATI
Presentazione di MATTEO MERAZZI
Tutor prof Pio FORZATTIRelatore prof Cinzia
CRISTIANI
UTILIZZI
Abbattimento di composti organici volatili (VOC)Controllo delle emissioni inquinanti da sorgenti fisse e mobili (combustione catalitica per applicazioni di potenza Riduzione Catalitica Selettiva marmitte catalitiche)Applicazioni recenti nellrsquoindustria chimica di processo
Introduzione catalizzatori strutturati1
VANTAGGI
Basse perdite di carico anche per portate elevate
Elevata area geometrica specifica (favoriti scambi termici e materiali)
Controllo della diffusione intraporosa mediante deposizione di strati attivi molto sottili
WashcoatSupporto
Elemento attivo
La bontagrave di un catalizzatore strutturato dipende dalle caratteristiche di spessore e di adesione dello strato deposto
Ersquo importante comprendere in quale modo le variabili preparative di una sospensione influenzino la bontagrave dello strato
Introduzione catalizzatori strutturati2
Nel metodo di deposizione via dipping la viscositagrave egrave il parametro governante degli strati deposti
La deposizione avviene a partire da sospensioni acide di allumina
Le sospensioni utilizzate devono avere requisiti di stabilitagrave e di omogeneitagrave per essere deponibili
Metodo di deposizione scelto Dipping
Scopo del lavoro
Scopo di questo lavoro egrave comprendere lrsquoeffetto dei parametri preparativi che portano alla formazione di sospensioni di
allumina con viscositagrave adatte ai nostri scopi
Ersquo noto dalla letteratura che una sospensione acida di allumina egrave un sistema complesso caratterizzato dalla presenza di fasi sol gel e polvere non dispersa
Studio di un sistema-modello piugrave semplice costituito da una polvere completamente disperdibile
Ersquo necessario correlare le variabili operative alla viscositagrave finale del sistema
La polvere da noi utilizzata egrave il Disperalreg (AlOOH025H2O)
La scheda tecnica del produttore indica che la boehmite egrave disperdibile oltre il 98 per diverse ricette preparative
000 002 004 006 0080
20
40
60
80
100
120Disperdibilitagrave slurry Boehmite
Dis
pe
rdib
ilitagrave
(
)
Rapporto HNO3AlOOH (molmol)
Parte sperimentale elenco prove effettuate
Sono state effettuate prove di disperdibilitagrave per indagare il campo di lavoro
Si egrave scelto di operare nel campo di disperdibilitagrave totale per cui si hanno le sole fasi sol e gel
Boehmiteg
H2O
g
HNO3
g
DA1
9914
39656
29232DA2 33014
DA3 28414
DA4 24786
DP1
39656
29232
DP2 38975
DP3 48719
DP4 58463
Le sospensioni sono preparate immettendo la polvere in un reattore batch incamiciato contenente la soluzione acida sotto agitazione magnetica
La sospensione egrave mantenuta a temperatura costante di ~17degC sotto agitazione per 48h
Parte sperimentale preparazione e caratterizzazione
Misure di pH egrave stato misurato il pH per tutta la durata della prova
Prove di ultracentrifugazione la separazione sol-gel egrave stata ottenuta ultracentrifugando (13000 rpm ndash 60rsquo) il campione a 48h
Essiccamento e calcinazione le fasi ultracentrifugate sono state essiccate in stufa a 110degC per piugrave di 5 ore quindi calcinate a 800degC
Prove di ultrafiltrazione effettuate sulla fase sol
Misure di assorbimento atomico effettuate sul sol ultrafiltrato
Misure reologiche effettuate su tutti i campioni scaricati con un reometro rotazionale a piatti piani
Misure effettuateMisure effettuate
Polvere
+
++
+
Polvere carica Colloide Aggregazione Gel
Letteratura meccanismo proposto1
Al3+ in soluzione
+
+
+
+
Le reazioni sono acido dipendenti il consumo di acido egrave associato alle reazioni di caricamento e dissoluzione
Le reazioni di caricamento sono piugrave veloci di quelle di dissoluzione
Caricamento
equivAl-OH + H+ equivAl-OH2+
Dissoluzione
AlOOH + 3H+ Al3+ + 2H2O
Reazioni
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Lefegravevre et al Journal of Colloid and Interface Science 2004
Le moli di acido iniziali sono quelle corrispondenti alla soluzione acida
Le moli di acido finali derivano dalla misurazione del pH
Gli ioni Al3+ vengono rilevati sulla fase sol ultrafiltrata tramite assorbimento atomico e giustificano il consumo di H+ per dissoluzione
mol H+dissoluzione = 3mol Al3+
La quantitagrave di acido totale egrave ripartita tra le reazioni di caricamento dissoluzione e lrsquoacido residuo
mol H+totali = mol H+
caricamento + mol H+dissoluzione + mol H+
residue
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Baumgaten et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Fauchadour et al Studies in surface science and catalisys 2002
Per differenza possono essere stimate le moli di H+ consumate per caricamento in quanto non direttamente misurabile
Letteratura meccanismo proposto2
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
UTILIZZI
Abbattimento di composti organici volatili (VOC)Controllo delle emissioni inquinanti da sorgenti fisse e mobili (combustione catalitica per applicazioni di potenza Riduzione Catalitica Selettiva marmitte catalitiche)Applicazioni recenti nellrsquoindustria chimica di processo
Introduzione catalizzatori strutturati1
VANTAGGI
Basse perdite di carico anche per portate elevate
Elevata area geometrica specifica (favoriti scambi termici e materiali)
Controllo della diffusione intraporosa mediante deposizione di strati attivi molto sottili
WashcoatSupporto
Elemento attivo
La bontagrave di un catalizzatore strutturato dipende dalle caratteristiche di spessore e di adesione dello strato deposto
Ersquo importante comprendere in quale modo le variabili preparative di una sospensione influenzino la bontagrave dello strato
Introduzione catalizzatori strutturati2
Nel metodo di deposizione via dipping la viscositagrave egrave il parametro governante degli strati deposti
La deposizione avviene a partire da sospensioni acide di allumina
Le sospensioni utilizzate devono avere requisiti di stabilitagrave e di omogeneitagrave per essere deponibili
Metodo di deposizione scelto Dipping
Scopo del lavoro
Scopo di questo lavoro egrave comprendere lrsquoeffetto dei parametri preparativi che portano alla formazione di sospensioni di
allumina con viscositagrave adatte ai nostri scopi
Ersquo noto dalla letteratura che una sospensione acida di allumina egrave un sistema complesso caratterizzato dalla presenza di fasi sol gel e polvere non dispersa
Studio di un sistema-modello piugrave semplice costituito da una polvere completamente disperdibile
Ersquo necessario correlare le variabili operative alla viscositagrave finale del sistema
La polvere da noi utilizzata egrave il Disperalreg (AlOOH025H2O)
La scheda tecnica del produttore indica che la boehmite egrave disperdibile oltre il 98 per diverse ricette preparative
000 002 004 006 0080
20
40
60
80
100
120Disperdibilitagrave slurry Boehmite
Dis
pe
rdib
ilitagrave
(
)
Rapporto HNO3AlOOH (molmol)
Parte sperimentale elenco prove effettuate
Sono state effettuate prove di disperdibilitagrave per indagare il campo di lavoro
Si egrave scelto di operare nel campo di disperdibilitagrave totale per cui si hanno le sole fasi sol e gel
Boehmiteg
H2O
g
HNO3
g
DA1
9914
39656
29232DA2 33014
DA3 28414
DA4 24786
DP1
39656
29232
DP2 38975
DP3 48719
DP4 58463
Le sospensioni sono preparate immettendo la polvere in un reattore batch incamiciato contenente la soluzione acida sotto agitazione magnetica
La sospensione egrave mantenuta a temperatura costante di ~17degC sotto agitazione per 48h
Parte sperimentale preparazione e caratterizzazione
Misure di pH egrave stato misurato il pH per tutta la durata della prova
Prove di ultracentrifugazione la separazione sol-gel egrave stata ottenuta ultracentrifugando (13000 rpm ndash 60rsquo) il campione a 48h
Essiccamento e calcinazione le fasi ultracentrifugate sono state essiccate in stufa a 110degC per piugrave di 5 ore quindi calcinate a 800degC
Prove di ultrafiltrazione effettuate sulla fase sol
Misure di assorbimento atomico effettuate sul sol ultrafiltrato
Misure reologiche effettuate su tutti i campioni scaricati con un reometro rotazionale a piatti piani
Misure effettuateMisure effettuate
Polvere
+
++
+
Polvere carica Colloide Aggregazione Gel
Letteratura meccanismo proposto1
Al3+ in soluzione
+
+
+
+
Le reazioni sono acido dipendenti il consumo di acido egrave associato alle reazioni di caricamento e dissoluzione
Le reazioni di caricamento sono piugrave veloci di quelle di dissoluzione
Caricamento
equivAl-OH + H+ equivAl-OH2+
Dissoluzione
AlOOH + 3H+ Al3+ + 2H2O
Reazioni
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Lefegravevre et al Journal of Colloid and Interface Science 2004
Le moli di acido iniziali sono quelle corrispondenti alla soluzione acida
Le moli di acido finali derivano dalla misurazione del pH
Gli ioni Al3+ vengono rilevati sulla fase sol ultrafiltrata tramite assorbimento atomico e giustificano il consumo di H+ per dissoluzione
mol H+dissoluzione = 3mol Al3+
La quantitagrave di acido totale egrave ripartita tra le reazioni di caricamento dissoluzione e lrsquoacido residuo
mol H+totali = mol H+
caricamento + mol H+dissoluzione + mol H+
residue
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Baumgaten et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Fauchadour et al Studies in surface science and catalisys 2002
Per differenza possono essere stimate le moli di H+ consumate per caricamento in quanto non direttamente misurabile
Letteratura meccanismo proposto2
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
WashcoatSupporto
Elemento attivo
La bontagrave di un catalizzatore strutturato dipende dalle caratteristiche di spessore e di adesione dello strato deposto
Ersquo importante comprendere in quale modo le variabili preparative di una sospensione influenzino la bontagrave dello strato
Introduzione catalizzatori strutturati2
Nel metodo di deposizione via dipping la viscositagrave egrave il parametro governante degli strati deposti
La deposizione avviene a partire da sospensioni acide di allumina
Le sospensioni utilizzate devono avere requisiti di stabilitagrave e di omogeneitagrave per essere deponibili
Metodo di deposizione scelto Dipping
Scopo del lavoro
Scopo di questo lavoro egrave comprendere lrsquoeffetto dei parametri preparativi che portano alla formazione di sospensioni di
allumina con viscositagrave adatte ai nostri scopi
Ersquo noto dalla letteratura che una sospensione acida di allumina egrave un sistema complesso caratterizzato dalla presenza di fasi sol gel e polvere non dispersa
Studio di un sistema-modello piugrave semplice costituito da una polvere completamente disperdibile
Ersquo necessario correlare le variabili operative alla viscositagrave finale del sistema
La polvere da noi utilizzata egrave il Disperalreg (AlOOH025H2O)
La scheda tecnica del produttore indica che la boehmite egrave disperdibile oltre il 98 per diverse ricette preparative
000 002 004 006 0080
20
40
60
80
100
120Disperdibilitagrave slurry Boehmite
Dis
pe
rdib
ilitagrave
(
)
Rapporto HNO3AlOOH (molmol)
Parte sperimentale elenco prove effettuate
Sono state effettuate prove di disperdibilitagrave per indagare il campo di lavoro
Si egrave scelto di operare nel campo di disperdibilitagrave totale per cui si hanno le sole fasi sol e gel
Boehmiteg
H2O
g
HNO3
g
DA1
9914
39656
29232DA2 33014
DA3 28414
DA4 24786
DP1
39656
29232
DP2 38975
DP3 48719
DP4 58463
Le sospensioni sono preparate immettendo la polvere in un reattore batch incamiciato contenente la soluzione acida sotto agitazione magnetica
La sospensione egrave mantenuta a temperatura costante di ~17degC sotto agitazione per 48h
Parte sperimentale preparazione e caratterizzazione
Misure di pH egrave stato misurato il pH per tutta la durata della prova
Prove di ultracentrifugazione la separazione sol-gel egrave stata ottenuta ultracentrifugando (13000 rpm ndash 60rsquo) il campione a 48h
Essiccamento e calcinazione le fasi ultracentrifugate sono state essiccate in stufa a 110degC per piugrave di 5 ore quindi calcinate a 800degC
Prove di ultrafiltrazione effettuate sulla fase sol
Misure di assorbimento atomico effettuate sul sol ultrafiltrato
Misure reologiche effettuate su tutti i campioni scaricati con un reometro rotazionale a piatti piani
Misure effettuateMisure effettuate
Polvere
+
++
+
Polvere carica Colloide Aggregazione Gel
Letteratura meccanismo proposto1
Al3+ in soluzione
+
+
+
+
Le reazioni sono acido dipendenti il consumo di acido egrave associato alle reazioni di caricamento e dissoluzione
Le reazioni di caricamento sono piugrave veloci di quelle di dissoluzione
Caricamento
equivAl-OH + H+ equivAl-OH2+
Dissoluzione
AlOOH + 3H+ Al3+ + 2H2O
Reazioni
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Lefegravevre et al Journal of Colloid and Interface Science 2004
Le moli di acido iniziali sono quelle corrispondenti alla soluzione acida
Le moli di acido finali derivano dalla misurazione del pH
Gli ioni Al3+ vengono rilevati sulla fase sol ultrafiltrata tramite assorbimento atomico e giustificano il consumo di H+ per dissoluzione
mol H+dissoluzione = 3mol Al3+
La quantitagrave di acido totale egrave ripartita tra le reazioni di caricamento dissoluzione e lrsquoacido residuo
mol H+totali = mol H+
caricamento + mol H+dissoluzione + mol H+
residue
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Baumgaten et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Fauchadour et al Studies in surface science and catalisys 2002
Per differenza possono essere stimate le moli di H+ consumate per caricamento in quanto non direttamente misurabile
Letteratura meccanismo proposto2
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
Scopo del lavoro
Scopo di questo lavoro egrave comprendere lrsquoeffetto dei parametri preparativi che portano alla formazione di sospensioni di
allumina con viscositagrave adatte ai nostri scopi
Ersquo noto dalla letteratura che una sospensione acida di allumina egrave un sistema complesso caratterizzato dalla presenza di fasi sol gel e polvere non dispersa
Studio di un sistema-modello piugrave semplice costituito da una polvere completamente disperdibile
Ersquo necessario correlare le variabili operative alla viscositagrave finale del sistema
La polvere da noi utilizzata egrave il Disperalreg (AlOOH025H2O)
La scheda tecnica del produttore indica che la boehmite egrave disperdibile oltre il 98 per diverse ricette preparative
000 002 004 006 0080
20
40
60
80
100
120Disperdibilitagrave slurry Boehmite
Dis
pe
rdib
ilitagrave
(
)
Rapporto HNO3AlOOH (molmol)
Parte sperimentale elenco prove effettuate
Sono state effettuate prove di disperdibilitagrave per indagare il campo di lavoro
Si egrave scelto di operare nel campo di disperdibilitagrave totale per cui si hanno le sole fasi sol e gel
Boehmiteg
H2O
g
HNO3
g
DA1
9914
39656
29232DA2 33014
DA3 28414
DA4 24786
DP1
39656
29232
DP2 38975
DP3 48719
DP4 58463
Le sospensioni sono preparate immettendo la polvere in un reattore batch incamiciato contenente la soluzione acida sotto agitazione magnetica
La sospensione egrave mantenuta a temperatura costante di ~17degC sotto agitazione per 48h
Parte sperimentale preparazione e caratterizzazione
Misure di pH egrave stato misurato il pH per tutta la durata della prova
Prove di ultracentrifugazione la separazione sol-gel egrave stata ottenuta ultracentrifugando (13000 rpm ndash 60rsquo) il campione a 48h
Essiccamento e calcinazione le fasi ultracentrifugate sono state essiccate in stufa a 110degC per piugrave di 5 ore quindi calcinate a 800degC
Prove di ultrafiltrazione effettuate sulla fase sol
Misure di assorbimento atomico effettuate sul sol ultrafiltrato
Misure reologiche effettuate su tutti i campioni scaricati con un reometro rotazionale a piatti piani
Misure effettuateMisure effettuate
Polvere
+
++
+
Polvere carica Colloide Aggregazione Gel
Letteratura meccanismo proposto1
Al3+ in soluzione
+
+
+
+
Le reazioni sono acido dipendenti il consumo di acido egrave associato alle reazioni di caricamento e dissoluzione
Le reazioni di caricamento sono piugrave veloci di quelle di dissoluzione
Caricamento
equivAl-OH + H+ equivAl-OH2+
Dissoluzione
AlOOH + 3H+ Al3+ + 2H2O
Reazioni
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Lefegravevre et al Journal of Colloid and Interface Science 2004
Le moli di acido iniziali sono quelle corrispondenti alla soluzione acida
Le moli di acido finali derivano dalla misurazione del pH
Gli ioni Al3+ vengono rilevati sulla fase sol ultrafiltrata tramite assorbimento atomico e giustificano il consumo di H+ per dissoluzione
mol H+dissoluzione = 3mol Al3+
La quantitagrave di acido totale egrave ripartita tra le reazioni di caricamento dissoluzione e lrsquoacido residuo
mol H+totali = mol H+
caricamento + mol H+dissoluzione + mol H+
residue
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Baumgaten et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Fauchadour et al Studies in surface science and catalisys 2002
Per differenza possono essere stimate le moli di H+ consumate per caricamento in quanto non direttamente misurabile
Letteratura meccanismo proposto2
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
000 002 004 006 0080
20
40
60
80
100
120Disperdibilitagrave slurry Boehmite
Dis
pe
rdib
ilitagrave
(
)
Rapporto HNO3AlOOH (molmol)
Parte sperimentale elenco prove effettuate
Sono state effettuate prove di disperdibilitagrave per indagare il campo di lavoro
Si egrave scelto di operare nel campo di disperdibilitagrave totale per cui si hanno le sole fasi sol e gel
Boehmiteg
H2O
g
HNO3
g
DA1
9914
39656
29232DA2 33014
DA3 28414
DA4 24786
DP1
39656
29232
DP2 38975
DP3 48719
DP4 58463
Le sospensioni sono preparate immettendo la polvere in un reattore batch incamiciato contenente la soluzione acida sotto agitazione magnetica
La sospensione egrave mantenuta a temperatura costante di ~17degC sotto agitazione per 48h
Parte sperimentale preparazione e caratterizzazione
Misure di pH egrave stato misurato il pH per tutta la durata della prova
Prove di ultracentrifugazione la separazione sol-gel egrave stata ottenuta ultracentrifugando (13000 rpm ndash 60rsquo) il campione a 48h
Essiccamento e calcinazione le fasi ultracentrifugate sono state essiccate in stufa a 110degC per piugrave di 5 ore quindi calcinate a 800degC
Prove di ultrafiltrazione effettuate sulla fase sol
Misure di assorbimento atomico effettuate sul sol ultrafiltrato
Misure reologiche effettuate su tutti i campioni scaricati con un reometro rotazionale a piatti piani
Misure effettuateMisure effettuate
Polvere
+
++
+
Polvere carica Colloide Aggregazione Gel
Letteratura meccanismo proposto1
Al3+ in soluzione
+
+
+
+
Le reazioni sono acido dipendenti il consumo di acido egrave associato alle reazioni di caricamento e dissoluzione
Le reazioni di caricamento sono piugrave veloci di quelle di dissoluzione
Caricamento
equivAl-OH + H+ equivAl-OH2+
Dissoluzione
AlOOH + 3H+ Al3+ + 2H2O
Reazioni
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Lefegravevre et al Journal of Colloid and Interface Science 2004
Le moli di acido iniziali sono quelle corrispondenti alla soluzione acida
Le moli di acido finali derivano dalla misurazione del pH
Gli ioni Al3+ vengono rilevati sulla fase sol ultrafiltrata tramite assorbimento atomico e giustificano il consumo di H+ per dissoluzione
mol H+dissoluzione = 3mol Al3+
La quantitagrave di acido totale egrave ripartita tra le reazioni di caricamento dissoluzione e lrsquoacido residuo
mol H+totali = mol H+
caricamento + mol H+dissoluzione + mol H+
residue
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Baumgaten et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Fauchadour et al Studies in surface science and catalisys 2002
Per differenza possono essere stimate le moli di H+ consumate per caricamento in quanto non direttamente misurabile
Letteratura meccanismo proposto2
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
Le sospensioni sono preparate immettendo la polvere in un reattore batch incamiciato contenente la soluzione acida sotto agitazione magnetica
La sospensione egrave mantenuta a temperatura costante di ~17degC sotto agitazione per 48h
Parte sperimentale preparazione e caratterizzazione
Misure di pH egrave stato misurato il pH per tutta la durata della prova
Prove di ultracentrifugazione la separazione sol-gel egrave stata ottenuta ultracentrifugando (13000 rpm ndash 60rsquo) il campione a 48h
Essiccamento e calcinazione le fasi ultracentrifugate sono state essiccate in stufa a 110degC per piugrave di 5 ore quindi calcinate a 800degC
Prove di ultrafiltrazione effettuate sulla fase sol
Misure di assorbimento atomico effettuate sul sol ultrafiltrato
Misure reologiche effettuate su tutti i campioni scaricati con un reometro rotazionale a piatti piani
Misure effettuateMisure effettuate
Polvere
+
++
+
Polvere carica Colloide Aggregazione Gel
Letteratura meccanismo proposto1
Al3+ in soluzione
+
+
+
+
Le reazioni sono acido dipendenti il consumo di acido egrave associato alle reazioni di caricamento e dissoluzione
Le reazioni di caricamento sono piugrave veloci di quelle di dissoluzione
Caricamento
equivAl-OH + H+ equivAl-OH2+
Dissoluzione
AlOOH + 3H+ Al3+ + 2H2O
Reazioni
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Lefegravevre et al Journal of Colloid and Interface Science 2004
Le moli di acido iniziali sono quelle corrispondenti alla soluzione acida
Le moli di acido finali derivano dalla misurazione del pH
Gli ioni Al3+ vengono rilevati sulla fase sol ultrafiltrata tramite assorbimento atomico e giustificano il consumo di H+ per dissoluzione
mol H+dissoluzione = 3mol Al3+
La quantitagrave di acido totale egrave ripartita tra le reazioni di caricamento dissoluzione e lrsquoacido residuo
mol H+totali = mol H+
caricamento + mol H+dissoluzione + mol H+
residue
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Baumgaten et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Fauchadour et al Studies in surface science and catalisys 2002
Per differenza possono essere stimate le moli di H+ consumate per caricamento in quanto non direttamente misurabile
Letteratura meccanismo proposto2
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
Polvere
+
++
+
Polvere carica Colloide Aggregazione Gel
Letteratura meccanismo proposto1
Al3+ in soluzione
+
+
+
+
Le reazioni sono acido dipendenti il consumo di acido egrave associato alle reazioni di caricamento e dissoluzione
Le reazioni di caricamento sono piugrave veloci di quelle di dissoluzione
Caricamento
equivAl-OH + H+ equivAl-OH2+
Dissoluzione
AlOOH + 3H+ Al3+ + 2H2O
Reazioni
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Lefegravevre et al Journal of Colloid and Interface Science 2004
Le moli di acido iniziali sono quelle corrispondenti alla soluzione acida
Le moli di acido finali derivano dalla misurazione del pH
Gli ioni Al3+ vengono rilevati sulla fase sol ultrafiltrata tramite assorbimento atomico e giustificano il consumo di H+ per dissoluzione
mol H+dissoluzione = 3mol Al3+
La quantitagrave di acido totale egrave ripartita tra le reazioni di caricamento dissoluzione e lrsquoacido residuo
mol H+totali = mol H+
caricamento + mol H+dissoluzione + mol H+
residue
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Baumgaten et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Fauchadour et al Studies in surface science and catalisys 2002
Per differenza possono essere stimate le moli di H+ consumate per caricamento in quanto non direttamente misurabile
Letteratura meccanismo proposto2
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
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H+ [
mo
lm
ol p
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ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
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mo
H+ [
mo
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]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
Le moli di acido iniziali sono quelle corrispondenti alla soluzione acida
Le moli di acido finali derivano dalla misurazione del pH
Gli ioni Al3+ vengono rilevati sulla fase sol ultrafiltrata tramite assorbimento atomico e giustificano il consumo di H+ per dissoluzione
mol H+dissoluzione = 3mol Al3+
La quantitagrave di acido totale egrave ripartita tra le reazioni di caricamento dissoluzione e lrsquoacido residuo
mol H+totali = mol H+
caricamento + mol H+dissoluzione + mol H+
residue
Laiti et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Baumgaten et al Journal of Colloid and Interface Science 1995
Fauchadour et al Studies in surface science and catalisys 2002
Per differenza possono essere stimate le moli di H+ consumate per caricamento in quanto non direttamente misurabile
Letteratura meccanismo proposto2
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
Miscela reagente
pH48h
Sospensione a 48h
Gel
Gel essiccato
gt5h
110degC
Sol calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Gel calcinato800degC ndash 1degCrsquo
10h
Sol
Sol ultrafiltrato
Sol essiccato
gt5h
110degC
Parte sperimentale metodologia adottata
Assorbimento atomico
Misure reologiche
Ultracentrifugazione
pH iniziale = [H+]caricamento + 3[Al3+] + pH finale
Al3+
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
Risultati effetto dellrsquoacqua1
Andamento simile per tutte le prove
Veloce consumo di acido nei primi 10 minuti
Raggiungimento di un valore finale di pH costante e uguale per tutte le prove corrispondente al pH di 400 riportato in letteratura e considerato di ldquoequilibriordquo per sospensioni di allumina
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DA1 094 282 388
DA2 086 261 368
DA3 079 268 383
DA4 073 280 365
Fauchadour et al Journal of Colloid and Interface Science 2002
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
DA3
DA1
DA2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DA4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
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ol p
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]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
Risultati effetto dellrsquoacqua2
Il caricamento superficiale non sembra influire sulla quantitagrave di gel formato
La maggior quantitagrave di gel sembra dipendere dalla maggior concentrazione delle particelle colloidali
Caricamento molto superiore alla dissoluzione
Valori di caricamento e dissoluzione indipendenti dalla quantitagrave di acqua
20 25 30 35 40 45000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
H2Opolvere [gg]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
Quantitagrave di gel piugrave alta al diminuire della quantitagrave di acqua
Ad alti tenori di acqua il gel egrave costante pari al 35
20 25 30 35 40 450
20
40
60
80
100
Gel
g
el
H2Opolvere [gg]
Gel
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
003
004
005
006
DP3
DP1
DP2
Co
nsu
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
60
80
100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
olv
ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DA3
DA1
DA2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DA4
Viscositagrave campioni DA
H2O
Le prove a maggior quantitagrave di acqua sono caratterizzate da viscositagrave simili e basse (al limite di sensibilitagrave dello strumento)
La prova a minor contenuto di acqua presenta viscositagrave maggiori di 3 ordini di grandezza
La viscositagrave del sistema aumenta al crescere della quantitagrave di gel
Prova H2O [g] gel
DA1 39656 36
DA2 33014 34
DA3 28414 46
DA4 24785 96
Risultati effetto dellrsquoacqua3
Lrsquoincremento della viscositagrave sembra essere fortemente dipendente dalla quantitagrave di gel formato anche se non egrave da escludere un
contributo dovuto allrsquoeffetto lubrificante dellrsquoacqua
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
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DP3
DP1
DP2
Co
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mo
H+ [
mo
lm
ol p
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ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
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g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
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008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
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]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
101
102
DP3
DP1
DP2
Vis
co
sitagrave
[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
0 10 20 30 40 50 60 70000
001
002
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DP3
DP1
DP2
Co
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mo
H+ [
mo
lm
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ere
]
tempo [min]
DP4
Consumo globale H+
Risultati effetto dellrsquoacido1
Lrsquoacido viene consumato quasi interamente nei primi 10 minuti della prova
Il consumo globale di H+ cresce al crescere della quantitagrave di acido disponibile
Il pH finale dopo 48h egrave tanto piugrave basso quanto superiore egrave lrsquoacido di partenza
Prova pH soluzione pH - 1h pH - 48h
DP1 094 282 388
DP2 081 192 256
DP3 072 133 162
DP4 064 116 137
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
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g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
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Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
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H+ [
mo
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ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
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DP3
DP1
DP2
Vis
co
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[P
as
]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
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DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
La formazione di gel anche in questo caso non sembra direttamente correlabile allrsquoentitagrave del caricamento superficiale la gelazione sembra
piuttosto dipendente dalla disponibilitagrave di acido
Risultati effetto dellrsquoacido2
La quantitagrave di gel aumenta allrsquoaumentare dellrsquoacido
Le prove DP3 e DP4 mostrano una gelazione completa dopo 48h
003 004 005 0060
20
40
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100
g
el
Gel
Gel
HNO3polvere [molmol]
Consumo per dissoluzione crescente al crescere dellrsquoacido ma comunque inferiore al consumo per caricamento
Il consumo di acido per caricamento cresce fino a raggiungere un valore di plateau
003 004 005 006000
002
004
006
008
010
Dissoluzione
Caricamento
C
on
su
mo
H+ [
mo
lm
ol p
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ere
]
HNO3polvere [molmol]
Consumo H+ per caricamento - dissoluzione
1 10 10010-3
10-2
10-1
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102
DP3
DP1
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Vis
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[P
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]
Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
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103
DP4 - G
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G -
G
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Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
1 10 10010-3
10-2
10-1
100
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DP3
DP1
DP2
Vis
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Shear rate [1s]
DP4
Viscositagrave campioni DP
HNO3
Le curve di viscositagrave sono molto basse per le prove a minor contenuto di acido
Allrsquoaumentare della quantitagrave di acido la viscositagrave aumenta
Le prove DP3 e DP4 nonostante la quantitagrave di gel sia confrontabile ( 97 e 95) hanno viscositagrave molto diverse
Prova HNO3 [g] gel
DP1 29232 36
DP2 38975 47
DP3 48729 97
DP4 58463 95
Lrsquoaumento della viscositagrave in queste prove non puograve essere imputato al solo effetto della quantitagrave di gel
Quali sono gli altri parametri che possono influenzare la viscositagrave
Risultati effetto dellrsquoacido3
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
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Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
Fine della presentazione
01 1 10 100100
101
102
103
DP4 - G
DP4 - G
G -
G
[Pa
]
Stress [Pa]
Oscillatorio campione DP4
Risultati forza del gel
Ersquo noto in letteratura che egrave possibile correlare la forza del gel al modulo elastico Grsquo
Ersquo stata tentata unrsquoindagine preliminare della natura del gel utilizzando una tecnica reometrica in oscillatorio sulla sospensione
La misura di Grsquo indicano la formazione di gel fisici
Prova gel Viscositagrave SR 10sPas
G SR 10sPa
DA4 96 6874 2709
DP4 95 3309 2082
DP3 97 0056 ~3
La viscositagrave finale del sistema dipende sia dalla quantitagrave di gel
formato che dalla sua forza
Prove effettuate a partire da preparazioni diverse possono condurre a sospensioni con
viscositagrave simili
Yanez et al J am cer soc 1996
Conclusioni
Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
Piano di lavoro futuro
Si sta indagando la forza del gel come parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Sono in corso di indagine le variazioni di viscositagrave e forza dei gel nei campioni invecchiati per stabilire eventuali evoluzioni nelle reazioni
Ersquo allo studio una campagna di prove a polvere variabile
Studio di sospensioni a partire da allumine non completamente disperdibili o da altri ossidi metallici
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Effetto dellrsquoacquaPer tutte le prove raggiungimento di un pH finale corrispondente a quello di equilibrioConsumo di acido per caricamento e dissoluzione costante al variare del tenore di acquaLa quantitagrave di gel formato indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento piuttosto dipendente dalla concentrazione delle particelle colloidali in sospensioneLa viscositagrave aumenta al diminuire del tenore di acqua di pari passo con lrsquoaumento della quantitagrave di gel non si puograve escludere un effetto lubrificante dellrsquoacqua
Effetto dellrsquoacidoConsumo di acido dipendente dalla sua quantitagrave inizialeLa quantitagrave di gel formato sembra indipendente dallrsquoentitagrave del caricamento egrave comunque necessaria una quantitagrave minima di caricamento per garantire la dispersioneLa viscositagrave cresce al crescere dellrsquoacido iniziale ma non sembra direttamente correlata alla quantitagrave di gel formato indagini preliminari sembrano indicare la forza del gel come altro parametro influenzante la viscositagrave delle sospensioni
Composizioni molto diverse possono condurre a sospensioni finali con caratteristiche reologiche molto simili
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