تهیه آئروژل سیلیکا با ظرفیت جذب آلاینده‌های آلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه یزد

2 دانشگاه یزد، گروه مهندسی شیمی و پلیمر

10.22034/ijche.2023.402619.1326

چکیده

از آئروژلهای سیلیکا به دلیل ریزساختار متخلخل و خواص برجسته مانند چگالی کم، تخلخل زیاد به عنوان جاذب برای حذف آلاینده‌های آلی استفاده می‌شود. با این حال، کاربرد آنها به دلیل هزینه بالای تولید محدود شده است. بنابراین، استفاده از پیش ماده ارزان قیمت آب شیشه و فرآیند کم هزینه خشک کردن در فشار محیط پیشنهاد می‌شود. در این مطالعه آئروژل سیلیکا مزومتخلخل آبگریز با استفاده از دو پیش ماده آب شیشه و متیل تری اتوکسی سیلان در نسبت مولی 1.5= MTES/WG با روش خشک کردن در فشار محیط تهیه شده و به عنوان جاذب استفاده می‌شود. نتایج نشان داد که شرایط بهینه 5/8 = pH، پیرسازی دو مرحله ای، شستشوی یون سدیم و از همه مهمتر استفاده از عامل فعال سطحی CTAB منجر به تهیه آئروژل‌ با خواص برجسته مانند دانسیته کم 102/0 گرم بر سانتی‌متر مکعب، زاویه تماس زیاد ◦140، تخلخل زیاد95٪، مساحت ویژه زیاد 1588متر مربع بر گرم و متوسط اندازه حفرات به طور متوسط 5.7 نانومتر شد. ظرفیت جذب آئروژل ها در 5 حلال مختلف بنزین، روغن، هگزان، تولوئن و اتانول اندازه گیری شد. با مقایسه میزان جذب آئروژل تهیه شده با داده جذب در کربن فعال مشاهده شد که آئروژل مورد نظر نفت را حدود 20 برابر، بنزین حدود 5.9 برابر، تولوئن حدود 4.4 برابر و هگزان را حدود 2.7 برابر بیشتر از کربن فعال جذب کرده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Preparation of silica aerogel with the adsorption of organic pollutants capacity

نویسنده [English]

  • Davod yaballoie 2
1
2 Yazd University, Department of Chemical and Polymer Engineering
چکیده [English]

Silica aerogels can be used as adsorbents to remove organic pollutants due to their porous microstructure and outstanding properties such as low density and high porosity. However, their application is limited due to the high cost of production. Therefore, it is recommended to use the inexpensive precursor of glass water and the low-cost ambient pressure drying. In this study, the hydrophobic mesoporous silica aerogel was prepared by water glass (WG) and methyltriethoxysilane (MTES) co-precursor with molar ratio of MTES / WG = 1.5 through the sol-gel method followed by pressure drying which used as an adsorbent. The results showed that the optimal conditions of pH = 8.5, two-stage aging, sodium ion washing, and most importantly, the use of cetyltrimethylammonium bromide as a surfactant led to the preparation of an aerogel with outstanding properties such as a low density (0.102 g/cm3), high contact angle (140◦), porosity (95%), high specific area (1588 m2/g) , and the average pore size of 5.7 nm. The absorption capacities of aerogels was measured in 5 different solvents: gasoline, oil, hexane, toluene and ethanol. By comparing the absorption rate of the prepared aerogel with an activated carbon, it was observed that the desired aerogel absorbed oil about 20 times, gasoline about 5.9 times, toluene about 4.4 times, and hexane about 2.7 times more than activated carbon

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silica aerogel
  • Adsorption
  • Organic pollutant
  • Water glass
  • Ambient pressure drying