Resumo Cerâmicas porosas de boa qualidade apresentam elevados preços no mercado mundial, o que têm limitado seus usos nos países em desenvolvimento. Este é o motivo deste trabalho se dedicar a preparar cerâmicas de baixo custo e boa qualidade usando caulim (tipo DD2) e calcita (CaCO3) disponíveis em abundância na Argélia. Com base em resultados anteriores, foi selecionada a cerâmica com 28% em massa de CaCO3. A presença de CaCO3 favorece obter amostras porosas caracterizadas por uma alta porcentagem de porosidade, devido à liberação de CO2 e formação de CaO durante sua calcinação em cerca de 700 °C. A escolha destas matérias-primas é baseada nas suas abundâncias naturais (baixo preço). Foi observado que as amostras apresentaram características interessantes: tamanho médio de poro entre 2,87 e 6,50 µm e porosidade entre 53 e 57%. Também foi observado que suportes de membrana manufaturadas são constituídas principalmente de fases guelenita e anortita. Além disso, a distribuição de tamanho de poro foi monomodal. As morfologias da superfície e seção transversal observadas em microscópio eletrônico de varredura também foram homogêneas e não apresentaram nenhum defeito macroscópico (trincas, etc.).

Abstract Porous ceramics of good quality cost a lot in the world market, which has limited their use in developing countries. This is why this work was mainly devoted to prepare low-cost and good quality ceramics, using kaolin (DD2 type) and calcite (CaCO3) available in abundance in Algeria. Based on previous results, 28 wt% CaCO3 ceramic was selected. The presence of CaCO3 favors to achieve porous samples characterized by a high percentage of porosity due to the CO2 release and CaO formation during its calcination at about 700 °C. The choice of these raw materials is based on their natural abundance (low price). It has been found that the samples had interesting characteristics: average pore size between 2.87 and 6.50 μm and porosity between 53 and 57%. It has also been found that the manufactured membrane supports are mainly constituted of gehlenite and anorthite phases. Moreover, the pore size distribution was mono-modal type. The surface and cross-section morphologies observed through a scanning electron microscope were also homogeneous and do not present any possible macro-defects (cracks, etc.).

Resumo O objetivo deste trabalho foi preparar um suporte cerâmico com membrana. Suportes cerâmicos tubulares preparados com caulim (DD3) e carbonato de cálcio com 6 e 10 mm de diâmetros interno e externo, respectivamente, foram extrudados e sinterizados a 1200 °C. Foi observado que os suportes sinterizados apresentaram características interessantes: tamanho médio de poro de cerca de 5 µm, porosidade de cerca de 50% e distribuição de tamanho de poro monomodal. Este suporte foi usado como substrato para uma camada de membrana de microfiltração. Esta camada de membrana foi elaborada com óxido de zinco, usando a técnica de colagem. Na sequência, as amostras foram sinterizadas a 1000 °C. A microestrutura e porosidade, assim como a permeabilidade, foram também investigadas. Observou-se que o tamanho médio de poro foi cerca de 1,2 µm, a espessura da camada foi de ~33 µm e a permeabilidade à água medida foi de cerca de 880 L.h-1.m-2.bar-1.

Abstract The objective of the present paper was to prepare a ceramic support with membrane. Tubular ceramic supports prepared from kaolin (DD3) and calcium carbonate with 6 and 10 mm inner and outer diameters, respectively, were extruded and sintered at 1200 °C. It has been found that sintered supports had interesting characteristics: average pore size of about 5µm, porosity of about 50%, and monomodal pore size distribution. This support was used to be substrate for a membrane layer of microfiltration. This membrane layer was elaborated from zinc oxide, using slip casting technique. The specimens were subsequently sintered at 1000 °C. The microstructure and porosity as well as the permeability have also been studied. It has been found that the average pore size was about 1.2µm, the layer thickness was ~33µm, and the water permeability measured was about 880 L.h-1.m-2.bar-1.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de uma membrana cerâmica isolante ou de microfiltração eventualmente de baixo custo para matérias-primas de areia de quartzo Eloued (EQS) e fosfato de cálcio (CP) usando o método de compactação uniaxial a seco. As amostras preparadas foram sinterizadas em diferentes temperaturas entre 1200 e 1550 ºC. Subseqüentemente, foram investigados o efeito da temperatura de sinterização e a quantidade de CP nas propriedades das amostras. Análise de difração de raios X confirmou que EQS foi transformada nas fases cristobalita e tridimita quando a temperatura de sinterização e o tempo de patamar foram aumentados. Essa transformação é favorecida com aumento da quantidade de CP, sendo observada também a formação de CaSiO3 and Ca(Fe)(Al)PO4. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) das amostras sinterizadas em diferentes temperaturas mostram que os grãos de silica, grãos CP, contendo fases intragranular de (Si, Ca, P e O) e uma considerável porosidade aberta dependem da temperatura de sinterização. A razão da porosidade varia entre 37% e 34% conforme a temperatura de sinterização e o teor CP; este valores estão de acordo com as imagens de MEV. O comportamento da expansão térmica mostra uma fraca expansão entre 600 e 1000 ºC, a qual está entre 1,27% e 1,33% (variando de 0,05% em 400 ºC).

This work addresses the development of an eventual low cost ceramic insulating or microfiltration membrane supports from inexpensive raw materials such Eloued quartz sand (EQS) and calcium phosphate (CP) using uniaxially dry compaction method. The prepared samples were sintered at different temperatures ranging between 1200 and 1550 ºC. Subsequently, the effects of sintering temperature and amount of CP on samples proprieties were investigated. It is observed that X-ray diffracion measurements confirmed that EQS was transformed into cristobalite and tridymite phases when both sintering temperature and holding time were increased. This transformation is favored with increasing amount of CP, it is observed also formation of CaSiO3 and Ca(Fe)(Al)PO4. The SEM images of the samples sintered at different temperatures illustrate that silica grains, CP grains, intergranular phase contents (Si, Ca, P, and O) and an important open porosity depend on the sintering temperature. The porosity ratio changes in the range between 37% and 34% according to sintering temperature and to CP content; these values are in good agreement with SEM images. The thermal expansion behavior shows a weak expansion in the range of temperature between 600 and 1000 ºC which is situated between 1.27% and 1.33% (variation of 0.05% at 400 ºC).