Porosimetria de intrusión de mercurio aplicada a la caracterización de madera de eucalipto, pulpa y papel

1. O p e r a c i o n e s U n i t a r i a s I I
El uso de porosimetría de intrusión de mercurio
para la caracterización de madera, pulpa y
papel de eucalipto.
César Octavio Enríquez Cota
Jueves 18 de abril de 2013

2. THE USE OF MERCURY INTRUSION POROSIMETRY
TO THE CHARACTERIZATION OF EUCALYPTUS
WOOD, PULP AND PAPER.
• M.J. Moura, Instituto Superior de Ingeniería de
Coimbra. Instituto Politécnico de Coimbra, Portugal.
• P.J. Ferreira, M.M. Figueiredo, Departamento de
Ingeniería Química. Universidad de
Coimbra, Portugal.

3. ÍNDICE
• INTRODUCCIÓN.
• Intrusión de mercurio.
• FUNDAMENTOS.
• Porosimetría:
• Intrusión de mercurio.
• Picnometría de gas.
• Materiales.
• RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
• Distribución de poros:
• Madera.
• Pulpa.
• Papel.
• CONCLUSIONES.

4. ABSTRACTO
• La intrusión de mercurio es usada para la
caracterización de materiales porosos.
• La porosidad de la madera es importante en el
área de tecnología de papel y pulpa.
• Con respecto a la pulpa y el papel, los datos de
porosidad también contribuyen a estudiar la
estructura de las fibras.

5. INTRODUCCIÓN

6. Consiste en:
• Preparar la muestra.
• Rodearla con mercurio.
• Aplicar presión para forzar al mercurio a entrar a los
poros.
• Se monitorea la cantidad de mercurio introducido.
INTRUSIÓN DE MERCURIO

7. • La intrusión de mercurio es usada en aplicaciones
donde es crítico conocer la porosidad.
• Nos provee datos como el área
superficial, porosidad, distribución de tamaño de
poros, densidad.
• Se realizaron experimentos adicionales por
picnometría de gas a presión máxima de
30,000 psia.

8. FUNDAMENTOS

9. POROSIMETRÍA DE INTRUSIÓN DE
MERCURIO.
• El mercurio no “moja” a la mayoría de las
sustancias.
• No hay penetración por acción capilar a menos
que sea forzado a hacerlo.
• Alta tensión superficial (γ).
• Alto ángulo de contacto (θ).

10. • El llegar a los poros requiere la aplicación de
presión (P) inversamente proporcional a el
diámetro de poro (D) de acuerdo con:
• Para este estudio el ángulo de contacto es 130° y
la tensión superficial es de 520 dina/cm.
• Donde: D=(µm) y P=(psia).
Nota: se suponen poros de geometría cilíndrica.

11. PICNOMETRÍA DE GAS
• Está basada en la ley de Boyle. “La presión ejercida
por un gas disminuye cuando aumenta su volumen
a temperatura constante.”
• Consiste en determinar el volumen de los poros de
una muestra midiendo los cambios de presión de
un gas (regularmente Helio) cuyo volumen inicial se
conoce.

12. MATERIALES
• El experimento fue realizado en el Poresizer 9320 de
Micromeritics.
• Madera: bloques de 1.2 cm^3 recolectados a
diferentes posiciones (radiales y axiales) a lo largo
de un árbol de 7 años de edad.
• Pulpa y papel: pequeñas muestras cuadradas con
un peso total de 0.5 g. Se obtuvieron cociendo
hojuelas a 160°C en un digestor batch de 6 L
usando un líquido con una carga alcalina de 16%
de Na2O y sulfurosidad del 30%.
• Picnometría de gas: se usó un picnómetro Accupyc
1330 de Micromeritics.

13. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

14. DISTRIBUCIÓN DE POROS: MADERA
Figura 1. Distribución de tamaño de poros relativa y
acumulativa de la madera de eucalipto usando la técnica
de intrusión de mercurio.
Valor de
porosidad
promedio:
54%.

15. DISTRIBUCIÓN DE POROS: PULPA
Figura 2. Distribución de tamaño de poro relativa de
las láminas de pulpa antes y después del tratamiento.
Valor de
porosidad
promedio:
79.1% y
47.6%
respectivam
ente.

16. COMPARACIÓN ENTRE ABEDUL Y
EUCALIPTO.
Figura 3. Datos de intrusión para pulpas de abedul y
eucalipto.

17. Tabla 1. Porosidad total, superficial e interna de
pulpas de abedul y eucalipto por intrusión de
mercurio.
Sirve para anticipar (o confirmar) propiedades
como:
• Drenabilidad.
• Permeabilidad del aire.
• Rugosidad.
• Imprimibilidad.

18. DISTRIBUCIÓN DE POROS: PAPEL
Figura 4. Distribución de tamaño de poros relativa en
papel comercial (P&W) y papel decorativo.

19. CONCLUSIONES

20. Tabla 2. Densidades absoluta, esquelética y aparente
determinadas por distintos métodos.
RESUMEN

21. CONCLUSIONES
Este trabajo ha demostrado la capacidad de la
porosimetría de mercurio para la caracterización de
estructuras porosas de materiales como
madera, pulpa y papel.
No sólo provee información sobre la porosidad, sino
también distribución de tamaños de poros y
densidad.
Información valiosa para anticipar el desempeño del
papel, clasificar en términos de rugosidad
superficial, imprimibilidad y la distribución de
recubrimientos.

22. ¿ P R E G U N T A S ?
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN.