21878

21878

توليد سيليكا آئروژل از سرباره سيليكو منگنز

كارشناسي ارشد

صنايع شيميايي معدني

1399/2/3

دكتر علي اله وردي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

آئروژل‌هاي اكسيد معدني به‌خصوص آئروژل سيليس داراي خواص منحصربه‌فرد حرارتي، نوري، الكتريكي، شيميايي هستند كه پتانسيل بالايي براي كاربردهاي متعدد در زمينه‌هاي مختلف ايجاد ميكند. بااين‌حال تهيه آن‌ها معمولاً بر اساس روش خشك‌كردن در شرايط فوق بحراني انجام مي‌شود، كه كاربردهاي واقعي آئروژل‌ها و تجاري‌سازي آن‌ها را بسيار محدود مي‌كند. در اين كار يك روش كلي براي خشك‌كردن ژل‌ مرطوب سيليس براي تشكيل آئروژل سيليس از سرباره سيليكومنگنز به‌عنوان منبع ارزان و در دسترس سيليس، بر اساس استفاده از حلال آلي ترت بوتانول، براي اولين بار بدون اصلاح سطح و يا استفاده از ماده فعال سطحي، در فشار محيط در آون معمولي انجام شد. براي اين كار حلال‌هاي آلي مختلفي كه داراي تنش سطحي پايين بودند و در حين خشك‌كردن به‌راحتي تبخير مي‌شدند، مورد آزمايش قرار گرفتند؛ و درنهايت حلال ترت بوتانول به‌عنوان حلال آلي مناسب براي تهيه آئروژل سيليس انتخاب شد. اين فرآيند مقرون‌به‌صرفه ميباشد و تهيه آئروژل سيليس را تسهيل مي‌كند. آئروژل به‌دست‌آمده از اين روش توسط آناليزهاي پراش پرتوايكس (XRD)، طيف‌نگاري فلورسانس پرتو ايكس (XRF)، توزين حرارتي و حرارتي افتراقي (TGA-DSC)، طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون‌قرمز (FTIR)، اندازه‌گيري تخلخل سنجي جذب و واجذب (BET)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FESEM)، طيف‌سنجي پراش انرژي پرتوايكس (EDS)، پراكندگي نور ديناميكي (DLS)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بدستآمده نشان ميدهد، آئروژل سيليس توليدشده از ويژگيهاي مناسبي نظير چگالي پايين ( g/cm308/0)، مساحت سطح بالا (m2/g 510) و حجم منافذ بزرگ (cm3/g 97/0)، و ساختار مزومتخلخل (قطر منافذ nm 8) برخوردار ميباشد.

1399/02/17

Fabrication of silica aerogel from silicomanganese slag

4/23/2021 12:00:00 AM

Monolithic silica aerogels were successfully synthesized from silicomanganese slag by the sol-gel method under ambient pressure drying. The silica source was extracted from the silicomanganese slag by a facile hydrometallurgy-based process as an economical method that replaces expensive and costly precursors with a cheap secondary resource. The extracted silica was converted to silica aerogel through gelation, three-step solvent extraction, aging and ambient pressure drying. The solvent extraction steps were carried out using different volume ratios of tert-butano and /EtOH. No surface modifier was used. The crystalline structure, chemical composition, chemical bonding, microstructure, thermal stability, and porosity were investigated by X-ray diffractometry, X-ray fluorescence, Fourier transform infrared spectroscopy, field emission electron microscopy and transmission electron microscopy, thermogravimetric and differential thermal analysis (TGA-DTA), and nitrogen sorptometry techniques, respectively. The characterization results revealed that the obtained silica aerogel had an amorphous structure having a very low density (~ 0.08 g/cm3), high specific surface area (~ 481 m2/g), large pore volume (~ 0.97 cm3/g), and average pore diameter (~ 7.5 nm). This study proposes a promising and novel method to prepare monolithic silica aerogel from a cheap silica resource under ambient pressure drying without surface modification.