Properties Of Amorphous Silica Research Articles

Bisurfactant‐assisted preparation of amorphous silica from fly ash

AbstractAmorphous silica (white carbon black) has been prepared via a one‐step hydrochloride acidification of fly ash with the assistance of cetyl‐trimethylammonium bromide (CTAB) and polyethylene glycol (PEG). The effects of surfactant types and their concentration on the properties of amorphous silica have been investigated by X‐ray diffraction (XRD), particle size analysis and dibutyl phthalate (DBP) absorption value measurement. The results show that both the dispersity and hydrophobicity of the prepared silica modified by the mixed surfactants of CTAB and PEG are better than those modified by either CTAB or PEG individually. The particle size and DBP absorption value of the silica products are 3.2 µm and 3.11 cm3 · g−1 at the optimized CTAB concentration of 9 × 10−4 mol · L−1 and PEG dosage of 0.5 wt%, respectively. Consequently, the filtration time for the obtained silica is shortened as little as 3 min. It is worth mentioning that the purity of the products has been improved with the aid of the mixed surfactants. Copyright © 2016 Curtin University of Technology and John Wiley & Sons, Ltd.

Impurity paramagnetic Fe(III) and Mn(II) centers in samples of amorphous silica of different origin

Some important magnetic and local structural properties of amorphous silica separated from biogenic (fruit shell of rice and oats, larch and Korean spruce needles, horsetail pedicels, and diatomic algae) and mineral raw were determined by the method of electron paramagnetic resonance. The data obtained can be useful when selecting raw materials and for development of processing scheme of its treatment to separate silicon(IV) oxide with required characteristics.

Modification of the surface of nanodisperse amorphous silica prepared by fluoride technology

The physicochemical properties of amorphous silica prepared by the fluoride technology are studied; the surface of silica is modified by direct fluorination with F2-gas or c-C4F8 radio-frequency plasma. The modification of the surface physical chemical properties after fluorination are compared with the initial silica and analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy, IR spectroscopy, and transmission electron microscopy.

PREPARATION OF AMORPHOUS SILICA FROM OIL SHALE RESIDUE AND SURFACE MODIFICATION BY SILANE COUPLING AGENT

Two kinds of modified amorphous silica, grafted vinyl trimethoxysilane (AH-171) and N-(n-butyl)-3-aminopropyl trimethoxysilane (DYNASYLAN 1189), were obtained from oil shale residue by the technical process of calcination and activation, alkaline dissolution, homogeneous sedimentation with ethylacetate and modification with silane coupling agents. The number of surface hydroxyl groups, modification degree, the structure and other properties of amorphous silica were investigated by chemical method, infrared analysis, nuclear magnetic resonance analysis, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results show that amorphous silica treated with coupling agents AH-171 and DYNASYLAN 1189 is characterized by modification degrees of surface hydroxyl groups 93.7% and 71.2% and hydrophobic degrees 98% and 94%, respectively, as well as also by improved dispersion in organic solutions. This work gives a valid method to prepare surface modified amorphous silica from the oil shale residue.

Structure and Properties of Amorphous Silica and Its Related Materials: Recent Developments and Future Directions

Amorphous silica and related silica-based materials have been widely developed in optoelectronics and optical telecommunications technology. Despite comprehensive research for over the decades, the subject of amorphous silica continues to excite the interest of researchers in the field of chemistry, physics, and geology. This paper reviews some of the recent experimental and theoretical developments in the field, including medium-range order, structural changes under pressures, vibrational and thermodynamic anomalies, and photoluminescence properties.

Properties of amorphous silica as modified by adsorbed silane coupling agents and organic dyes

Two types of amorphous silica namely, the precipitated silica and the pyrogenic silica, were studied. The surfaces of such silica were modified with silane coupling agents such as 3‐aminopropyltriethoxysilane, N‐2‐(aminoethyl)‐3‐aminopropyltrimethoxysilane and 3‐ureidopropyltrimethoxysilane. Pigments were obtained by the adsorption of organic dyes, C.I. Reactive Blue 19 and C.I. Acid Green 16, onto the modified silica surface. Structural properties of the modified silica and the pigments obtained were evaluated using scanning electron microscopy, zeta potential analysis and particle size measurement techniques. Moreover, colour of the pigments obtained was evaluated using the CIE L *a*b* colour space system. The specific surface area of the pigment obtained was estimated using the BET method.

Surface characterization of amorphous silica—a review of work from the former USSR

A survey is presented of the research results obtained by the author on the properties of amorphous silica. It covers the following topics: physically adsorbed water; dehydration of the surface and the temperature boundary of this process; dehydroxylation of the surface; concentration of hydroxyl groups on the silica surface, depending on the conditions of activation of silica; the energetic non-uniformity of the surface; chemisorption of water (rehydroxylation of the surface); the difference between the hydroxyl groups on the silica surface and structurally bound water inside the silica particles. For each of these processes a probable mechanism is suggested.

Studies on the Properties of Amorphous Silica Having Some Connection with the Volcanic Action and its Industrial Application. XXIV---XXVI XXV. On the Water Soluble Silica of Silicious Rocks

火山作用と関係あるケイ酸質岩石, すなわち無定形ケイ酸を主成分とする岩石の水に対する溶解性を知るため, この種岩石数種類の原石および 100°～1200℃ の各温度に加熱した粉末試料の 5g を 100cc の蒸留水中でかきまぜ, 溶出してくるケイ酸を比色法により定量した。その結果, 溶出ケイ酸は 0.02～0.05mg SiO2/ccで, 加熱による溶出ケイ酸の変化はほとんど認められなかった。

Studies on the Properties of Amorphous Silica Having Some Connection with the Volcanic Action and its Industrial Application. XXIV-XXVI. XXVI. Chemical Aspects on the Alternation of “Kusatsu Silicious Rock” by SO2 Gas

草津産ケイ石はミョウバン石を約 1/2, クリストバライト, トリジマイト, 無定形ケイ酸等のケイ酸質物質を約 1/2 ふくみ, 無定形ケイ酸への変質過程にあるものである。この粉末試料の一定量を 80°～200℃ に 1～5 時間亜硫酸ガスの存在で水熱処理を行ない, その変質におよぼす影響について考察した。処理時間が長くなるにつれて, また処理温度の上昇とともに (Al2O3+Fe2O3)/(SiO2), 比重および加熱減量は減少し, ミョウバン石のX線回折強度は弱くなることが認められるが, 水熱硫酸処理に比較してその変化は微弱である。すなわち, 草津産ケイ石の変質におよぼす亜硫酸ガスの影響はあまり大きくない。

Studies on the Properties of Amorphous Silica Having Some Connection with the Volcanic Action and its Industrial Application. XXI-XXII. XXII. Heat Transformation of SHIRASU

火山作用と関係ある無定形ケイ酸を主成分とする岩石のうち, 火山噴出物である例として南九州一帯に広く分布しているシラスを軽石部分と砂質部分にわけてその物理的, 化学的性質の熱変化過程について検討した。軽石部分も砂質部分もその性質はたがいに類似しており, 酸およびアルカリの溶解率は 700°～800℃ で最大値を示し, 熱分析や比璽, 酸およびアルカリの溶解率の加熱変化から粘土質物質の混在が予想された。また, 熱膨張収縮率, 吸水率, 気孔率等の測定によりシラスは 750℃ 付近よりとけ始めるようである。

Studies on the Properties of Amorphous Silica Having Some Connection with the Volcanic Action and its Industrial Application. XXIV---XXVI. XXIV. Effect of Hydrothermal Acid Treatment on the Transformation of Silica Gel

シリカゲルを水熱処理または硫酸,塩酸,硝酸およびリン酸の 5～30% 溶液に浸漬し, 120°～200℃ に 3～8 時間水熱酸処理を行ない, さらにその水熱および水熱酸処理を行なったものを 800°～1200℃ に加熱して, シリカゲルの結晶化におよぼす水熱および水熱酸処理の影響について考察した。シリカゲルは水熱処理により結晶化が早められ, また水熱処理を行なったものを加熱すると未処理のシリカゲルに比較して結晶化が早いことを認めた。また, 水熱酸処理では酸素酸でない塩酸のときは結晶化が早められるが, 酸素酸の硫酸,硝酸およびリン酸ではおそくなり, 処理時間の長いほど, 処理温度の高いほどシリカゲルの結晶化はおくれる。

Studies on the Properties of Amorphous Silica Having Some Connection with the Volcanic Action and its Industrial Application. XXI-XXII. XXI. Some Properties of Silicious Rocks from Yuzawa and Onikoobe

火山岩質の岩石が温泉作用をうけてケイ酸質岩石に変化した例として湯沢, 鬼首および別府白土について, その物理的, 化学的, 熱的性質をしらべ, X線, 岩石顕微鏡, 電子顕微鏡および赤外吸収による観察を行なった。さらに, 各試料を100° から1200℃ まで100℃ おきに焼成した試料について, 2N 水酸化ナトリウム溶液による溶解率, 真比重および粉末試料を蒸留水に懸濁させt際の溶液の pH を測定して加熱による変化を検討した。いずれの試料も無定形ケイ酸を主成分としており, 別府白土はクリストバライト, 鬼首白土は石英および少童のクリストパライト, イオウ等を含むが, 湯沢白土はほとんどコロイダルシリカからなり, その含水量は 45% におよんでいる。いずれの試料もアルカリによく湾解し, とくに湯沢および別府白土は 95% 以上の溶解率を示妬工業的価値あるものである。

Studies on the Properties of Amorphous Silica Having Some Connection with the Volcanic Action and its Industrial Application. XVII. Some Properties of Silicious Rocks from Zawoo and Matsuo

火山岩質の岩石が硫気作用をうけてケイ酸質岩石に変化した例として東北地方の蔵王および松尾産ケイ石について,その物理的,化学的,熱的性質をしらべ,X線,顕微鏡および赤外吸収による観察を行なった。両ケイ石は温泉作用をうけて生成した別府白土や温泉沈殿物である牧園ケィ華と異なり,その主要鉱物は玉ずい質石英で,これにクリストバライト,無定形ケイ酸および石英などをともなっている。また,これらの岩石に含まれるイオウが無定形であることから沼尻産ケイ石より高温の硫気作用で生じたことが熱分析の結果等から想像された。主要鉱物が玉ずい質石英であるため,そのアルカリ可溶性,可溶成分および含有水分の量は少ないが比重は比較的大きい。

Studies on the Properties of Amorphous Silica Having Some Connection with the Volcanic Action and its Industrial Application. XX. Some Properties of Geyserite from Akinomiya.

秋ノ宮ケイ華の性質を牧園ケイ華と比較して検討した結果,熱膨脹,熱分析,X線回折,比重およびアルカリ溶解性の結果からは石英の性質を示すが,加熱減量,赤外吸収,雷子顕微鏡特に岩石顕微鏡による観察から均質な石英粒の集合体は玉ずい質石英であることがわかった。それに対して,牧園ケイ華は無定形ケイ酸およびクリストバライトを主成分とするタンパク石様物質からなっているので,牧園ケイ華は秋ノ宮ケイ華より新しい温泉沈殿物であることが想像された。

Studies on the Properties of Amorphous Silica which has Some Connection with the Volcanic Action and its Industrial Application. XVI. Chemical Aspects on the Alternation of " Kusatsu Silicious Rock " by Sulfuric Acid Treatment

前報において草津産ケイ石は無定形ケイ酸への変質過程の中間にあることを報告したが,さらにこれに常圧,30°～60°Cおよびオートクレープ中120°～180°Cで5～40%の硫酸を作用させ,その硫酸処理物について化学分析,X線試験,熱分析,加熱減量および比重の測定を行ない,草津産ケイ石の硫酸処理による影響について考察を行なった。硫酸の濃度の増大,処理温度の上昇とともに(Al203+Fe2O3)/SiO2,真比重,加熱減量は減少し,ミョウバン石のX線回折強度が弱くなることが認められ,常圧処理の場合はその変化は微弱であるが,オートクレープ水熱処理ではいちじるしい。また,常圧硫酸処理の場合は硫酸の濃度の増加とともにミョウバン石のX線回折強度と同様にクリストバライト,トリジマイトの回折強度も減少したが,オートクレープ水熱硫酸処理ではミョウバン石のX線回折強度は減少するが,クリストバライトおよびトリジマイトの回折強度は逆に増大した。