Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Masoud Panepour
مهدی احمدیان (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Kayvan Kayvansarmadi
کیوان سرمدی آقائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Study of High Purity Nano-Silica Production from Sodium Silicate
Silica as one of the most abundant minerals in the earth's crust that has many applications in various industries. With the expansion of various industries, the use of silica derivatives has grown tremendously. One of the most important derivatives of silica is amorphous and crystalline Nano silica which is used in various industries including paint, rubber, pharmaceutical, cosmetic and food industries. Various processes are used to produce Nano silica and much research has been done on the development of these processes. One of the most available and cheapest Nano silica production processes is the co-precipitation process using silicate precursors. Therefore, in this study, the process of producing Nano silica from sodium silicate by co-precipitation method was investigated. In this study, using the CCD response surface method, the experiment was designed and the effect of temperature, sulphuric acid concentration, water to sodium silicate ratio and final pH of the solution on the physical and chemical properties of amorphous Nano silica were investigated. The accuracy of the obtained results was analysed by ANOVA statistical method. Then, the effect of temperature and time of calcination process on the phase structure and crystal size of crystalline Nano silica was investigated. The results of BET analysis show that increasing the temperature and decreasing the ratio of water to silicate increases the average diameter of the pores. On the other hand, with increasing temperature, decreasing water to silicate ratio and increasing pH, the total volume of pores increases. Also, increasing the temperature reduces the specific surface area and increases the ratio of water to sodium silicate, leading to increasing the specific surface area of ??amorphous Nano silica particles. On the other hand, according to the TEM images of nanoparticles, the average particle size was estimated to be 20 to 25 nm. Examination of X-ray diffraction pattern of crystalline Nano silica shows that in certain temperature and time conditions, it is possible to produce crystalline Nano silica with Tridymite, Cristobalite structure or a combination of these two phases. key words Amorphous Nano silica, Co-Precipitation method, ANOVA statistical analysis, Calcination, Specific surface area, Phase structure
سیلیس به‌عنوان یکی از فراوان‌ترین مواد معدنی در پوسته زمین کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد. با گسترش صنایع مختلف، استفاده‌از مشتقات سیلیس رشد بسیار زیادی داشته‌است. یکی از مهم‌ترین مشتقات سیلیس، نانوسیلیکا آمورف و کریستالی است که درصنایع مختلف ازجمله صنایع رنگ‌سازی، لاستیک‌سازی، داروسازی، آرایشی وبهداشتی و غذایی مورداستفاده قرارمی‌گیرد. فرآیندهای مختلف جهت تولید نانوسیلیکا مورداستفاده قرارمی‌گیرد و تحقیقات زیادی بر توسعه این فرآیندها انجام شده‌است. یکی از دردسترس‌ترین و ارزان‌ترین فرآیندهای تولید نانوسیلیکا، فرآیند هم‌رسوبی با استفاده از پیش‌ماده‌های سیلیکاتی است. از این رو، در این پژوهش به بررسی فرآیند تولید نانوسیلیکا از سیلیکات سدیم به روش هم‌رسوبی پرداخته شد. در این پژوهش با استفاده از روش سطح پاسخ CCD طراحی آزمایش فرآیند انجام شده و تاثیر پارامترهای دما، غلظت سولفوریک اسید ورودی به محلول، نسبت آب به سیلیکات‌سدیم و pH نهایی محلول بر خواص فیزیکی و شیمیایی نانوسیلیکای آمورف موردبررسی قرارگرفت. صحت نتایج به‌دست آمده با روش آماری ANOVA موردبررسی و تحلیل قرارگرفت. سپس تاثیر دما و زمان فرآیند کلسیناسیون بر ساختار فازی و اندازه کریستالی نانوسیلیکای کریستالی موردبررسی قرارگرفت. نتایج حاصل از آنالیز BET نشان می‌دهد که افزایش دما و کاهش نسبت آب به سیلیکات موجب افزایش میانگین قطر حفرات می‌گردد. ازطرفی با افزایش دما، کاهش نسبت آب به سیلیکات و افزایش pH، حجم کل حفرات افزایش می‌یابد. همچنین افزایش دما سبب کاهش مساحت‌سطح‌ویژه و افزایش نسبت آب به سیلیکات‌سدیم منجر به افزایش مساحت سطح‌ویژه ذرات نانوسیلیکای آمورف می‌شود. ازطرفی با توجه به تصاویر TEM نانوذرات، میانگین اندازه ذرات 20تا25 نانومتر برآوردشد. بررسی الگوی پراش پرتوایکس نانوسیلیکای کریستالی نشان می‌دهد که در شرایط دمایی و زمانی مشخص امکان تولید نانوسیلیکای کریستالی با ساختار تریدیمیت، کریستوبالیت و یا ترکیبی از این دوفاز وجود دارد. کلمات کلیدی نانوسیلیکای آمورف، روش هم‌رسوبی، تحلیل آماری ANOVA، کلسیناسیون، مساحت سطح ویژه، ساختار فازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی