1 Girma Gonfa, 1,2 Sintayehu Mekuria Hailegiorgis



tải về 1.86 Mb.
Chế độ xem pdf
trang2/27
Chuyển đổi dữ liệu10.06.2024
Kích1.86 Mb.
#57900
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   27
1 An Overview of Current and Prognostic Trends on Synthesis of biobased silica - Copy

1. Introduction
Silica is a well-known material that is the most useful in-
organic chemical compound for diferent industrial appli-
cations, such as environmental, biomedical, agriculture, and
even in chemical processing. Commonly, it is found on the
earth’s crust and arises naturally as fint, sand, or quartz
[1, 2]. Based on its structural characterization, silica gel has
been found to be either amorphous or crystalline in ap-
pearance, which is observed as an infexible 3-dimensional
network of colloidal [3]. According to Kalapathy et al. [4],
the structural character of the silica gel depends on its
preparation method. Accordingly, it can also be categorized
in aqua gel form, where the openings are occupied with
water molecules in the xerogel aqueous phase, the openings
are detached due to evaporation; besides, in the aerogel
form, the solvent portion is detached by supercritical carbon
dioxide. Biomass can be a potential source for the extraction
of synthetic silica components such as silica gel. In such
a way, biomass resources ash of rice husk [5], sorghum
bagasse [6], tef straw [7], maize leaves [8], rice straw [9],
wheat straw [10], sugarcane bagasse [11], sugarcane leaf [12],
bamboo leaf [13] corn cob [14], and palm [1] are found to be
potential feedstock. Sodium silicate is used in general to
extract the silica from the residual ash of the feedstock [15].
Further, the produced silica is treated with diferent types of
acid such as sulphuric acid [16], hydrochloric acid [17],
nitric acid [18], and acetic acid [19] to turn it into gel. Several
investigations have proven that the silica particles have
numerous industrial applications, such as the synthesis of
shear thickening fuid, as adsorbents, and inert material,
even as potential catalyst [20–22]. Bageru and Srivastava [7]
Hindawi
Advances in Materials Science and Engineering
Volume 2023, Article ID 4865273, 23 pages
https://doi.org/10.1155/2023/4865273


and Mizer [5] have documented that the silica gel materials
have a strong adsorption capacity due to its high surface area
(700–800 m
2
/g) with appreciable other physical properties.
In specifc, it exits excellent adsorption capacity on diferent
organic compounds [23, 24]. Te soluble forms of silicates
derived from silica have remarkable industrial applications,
especially, in pharmaceuticals and construction areas. Te
most common applications of liquid silicates are found in
the development of ceramics [25, 26], concrete materials
[27], glasses manufacturing [28], cement [29], delivery of
biologically active ions [30], supercapacitors manufacturing
[31], batteries [32], pharmaceuticals and cosmetics [33],
detergents and adhesive agents [3, 4, 34]. Solid-state silica is
used for various applications in the manufacturing of
petroleum-derived products [35], fne-chemicals [36], bio-
fuels [37], oil recovery [38], pollution abatement technol-
ogies and optical materials [4, 39], catalyst support [40],
microflters [41], thermal superinsulation [42], controlled
release of drugs [23], and drug delivery systems for anti-
biotics [34, 43].
Silica particles have also been demonstrated for their
outstanding performance in infuencing plant metabolic ac-
tivities [44]; it helps as a fertilizer to improve seedling growth
rate, root development, and increase water retention [45] in
plants. Moreover, silica gel exhibits several applications as
adsorbent in chromatographic separation and removal of
organic pollutants in water purifcation systems [46].
Commercially, silica can be produced from alkyl ortho-
silicates ore using the appropriate catalysts, such as poly-
ethlydiorthosilicate, tetraethyl ortothosilicate, and tetramethyl
orthosilicate [7]. Silica gel is prepared by acid precipitation
method using sodium silicate solution, quartz, and soda ash at
the elevated temperature. So far, the conventional methods,
namely, precipitation [47], electrocoagulation [48], alkaline
fusion [49], chemical vapor deposition [50], sol-gel [3, 51],
fuidized bed technology [52], and hydrothermal methods [3]
are employed traditionally for the production of silica gel.
However, high-temperature calcination that reaches up to
1710
°
C is found to be one of the major drawbacks for silica gel
production in the traditional existing methods [3, 49]. High-
temperature reaction leads to energy-intensive process that
has an adverse efect on developing an economically sus-
tainable process for silica gel production and its marketing as
well [10]. Te conventional methods of producing silica gel
limit its use in situations where product purity is not com-
promised because they contain contaminants such as heavy
metals [6]. In addition, large-scale production of crystalline
silica nanoparticles may release toxic matters into the working
environment that may create unsafe working condition which
causes occupational diseases, such as lung cancer and pul-
monary tuberculosis [53].
Silica gel can be produced from renewable sources of
selected biomass such as palm tree [1], wheat straw [10], maize
leaves [8], tef straw [7], sugarcane bagasse [11], rice husk and
rice straw [5, 9], sugarcane leaf [12], oat husk [54], bamboo
leaf [13], and corn cob [14]. At present, agricultural residues
receive signifcant attention as feedstock to produce silica gel
due to sustainability, economic and environmental concern.
However, developing a process for silica gel production with
low energy and cost requirements using agricultural biomass
material is still challenging [5, 7]. So far, diferent approaches
for preparing silica gel from agricultural residues have been
carried out, such as hydrothermal technique, chemical vapor
deposition,
combustion
synthesis,
sol-gel
processing
[7, 55, 56], and precipitation methods [39]. Upon the potential
importance of silica and silica gel, this comprehensive review
has been narrated to provide the diferent techniques used for
the synthesis and characterization of biobased silica and its
current and prognostic applications.

tải về 1.86 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   27




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương