16137

16137

بهينه‌سازي توليد نانوذرات كلوئيدي سيليكا از پرليت و پودرشيشه

كارشناسي ارشد

صنايع شيميايي معدني

آبان ماه 1394

آبان ماه 1394

دكتر رضا نوروزبيگي

شيمي

چكيده با افزايش كاربردهاي نانوذرات كلوئيدي سيليكا، به كارگرفتن فرايند توليدي با هزينه¬ي كمتر، ضروري به نظر مي¬رسد. پرليت يكي از كاني¬هاي معدني در دسترس، ارزان و فراوان است كه غني از سيليكا مي¬باشد. پودر شيشه نيز از پسماندهاي جامدي است كه استفاده¬ي دوباره از آن، نه تنها صرفه¬ي اقتصادي دارد، بلكه از نظر زيست محيطي نيز داراي اهميت است. اين دو منبع، حاوي درصد بالايي سيليكا به منظور توليد نانوذرات كلوئيدي سيليكا هستند. بنابراين در اين پژوهش از پرليت و پودرشيشه به عنوان پيش¬ماده استفاده شده است. فرايند توليد نانوذرات كلوئيدي سيليكا به دو بخش اصلي خالص¬سازي و لخته¬زدايي ژل تقسيم مي¬شود. در بخش خالص¬سازي پيش¬ماده ابتدا با اسيد و سپس با باز واكنش مي¬دهد. محلول سيليكات سديم حاصل از مرحله¬ي بازي، قطره قطره با اسيدسولفوريك مخلوط مي¬شود تا ژل سيليكا توليد شود. عوامل موثر بررسي شده در اين بخش عبارتند از: غلظت اسيد، نوع اسيد، غلظت باز، دماي مرحله¬ي بازي و pH تشكيل ژل. در مرحله¬ي لخته¬زدايي، ابتدا ژل در محلول رقيق سديم هيدروكسيد هم زده مي¬شود. سپس براي حرارت¬دهي مخلوط درون اوتوكلاو قرار داده مي¬شود. حرارت¬دهي شامل دو مرحله بوده است. عوامل بررسي شده در اين بخش، دماي مرحله¬ي اول و دوم و همچنين، زمان مرحله¬ي دوم مي¬باشد. براي بررسي مشخصات نانوذرات كلوئيدي توليدشده از روش تفرق نور پويا، اشعه ايكس فلوئوروسانس، طيف¬سنجي تبديل فوريه مادون قرمز، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني، ميكروسكوپ الكتروني عبوري و جذب و دفع نيتروژن، استفاده شده است. نتايج نشان مي¬دهد با انتخاب سطوح بهينه مي¬توان كلوئيد پايدار نانوذرات- سيليكا را توليد كرد. توزيع اندازه¬ي ذرات سيليكا براي نمونه¬ي حاصل از پودرشيشه، 27-15 نانومتر و براي نمونه¬ي حاصل از پرليت، 74-8 نانومتر بوده است. واژه‌هاي كليدي: نانوذرات كلوئيد سيليكا، لخته¬زدايي، پودرشيشه، پرليت

1395/09/24

Abstract: Growing applications of colloidal silica demands a procees with lower producting cost. Perlit is amineral ore wich is available, abundent an​d rich of silica. Glasspowderis a valuable reused material which using it as a precursor not only have commercial benefits, but also is beneficial in enviromental aspects. So perlit an​d glasspowder has been used as precursors in this project. Process of synthetising colloidal nano silica consists of two parts: purification an​d peptization of gel. In purification, precursor reacts with acid an​d alakine. Sodium siliccate solution which is produced from alkaline reaction has been mixed with solfuric acid so that silica gel has been produced. Factors which have been investigated in this section are: concentration of acid an​d alkalin, Temprature of alkaline an​d pH of gel production. In peptization part, silica gel has been mixed with aqueous solotion of sodium hydroxid an​d then has been put in an autoclave for hydrothermal peptization. The Tempratures of two hydrothermal steps of peptization an​d time of second step have been investigated. For characterization of synthetised nano colloidal silica, Dynamic Laser Scattering (DLS), X-ray flourocense (XRF), Field Emission Scanning Microscopy Electron (FESEM), Transmission Electron Microscope (TEM), Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) an​d adsorption an​d desorption of nitrogen, have been used. Whith choosing the optimum levels of factors colloidal nano silica can be produced in range of 15-27nm from glasspowder an​d 8-74nm from perlit. Keywords: colloidal nano silica, peptization, glasspowder, perlit