การผลิตและการศึกษาสมบัติของซิลิกาเจลจากชานอ้อยที่ผ่านการแช่กรดไฮโดรคลอริก
Article Sidebar
Published:
Mar 31, 2019
Keywords:
sugarcane bagasse silica gel chemical composition pore size specific surface area
Main Article Content
Abstract
Abstract
The objectives of this research were to study the production of silica gel from HCl treated and untreated sugarcane bagasse and characterization of silica gel from sugarcane bagasse including percent yield, moisture content, pore size, specific surface area, pore volume and chemical composition of silica gel. Experimental results revealed that silica gel from HCl treated sugarcane bagasse had properties better than silica gel from untreated sugarcane bagasse because of higher values of silica content, percent yield, pore size, specific surface area and pore volume. Whereas, sulfur content as contaminant was lower. The values of percent yield, silica content, sulfur content, pore size, specific surface area and pore volume of silica gel from HCl treated sugarcane bagasse were 35.05 %, 76.17 %, 23.83 %, 9.70 nm, 117.59 m2/g and 0.285 cm3/g, respectively. While, the values of percent yield, silica content, sulfur content, pore size, specific surface area and pore volume of silica gel from sugarcane bagasse untreated with HCl were 8.24 %, 57.80 %, 42.20 %, 7.51 nm, 104.17 m2/g and 0.196 cm3/g, respectively. In addition, results of statistical analysis with paired sample t-test method also indicated that silica gel produced from both conditions of sugarcane bagasse had significantly different properties.
Keywords: sugarcane bagasse; silica gel; chemical composition; pore size; specific surface area
Article Details
Section
Physical Sciences
References
[1] เชาวน์ ศรีเพชรดี, 2553, การศึกษาการใช้ซิลิกาเจลขนาดนาโนชนิดมีรูพรุน ที่สังเคราะห์จากเถ้าแกลบเพื่อเสริมแรงในยางธรรมชาติ โดยกระบวนการโซลเจล, วิทยานิพนธ์ปริญญาโท, มหาวิทยาลัยศิลปากร, นครปฐม, 245 น.
[2] ธนาชัย จงสุวรรณไพศาล, 2553, ผนังดูดซับความชื้นด้วยซิลิกาที่สกัดจากแกลบ, ว.วิจัยและสาระสถาปัตยกรรม/การผังเมือง 6: 47-63.
[3] พัชรินทร์ วรธนกุล, 2553, Sol-Gel เทคโนโลยีสังเคราะห์ซิลิกาจากชานอ้อย, ส่งเสริมเทคโนโลยี 36: 39-41.
[4] ปิยนุช คะเณมา, 2554, ชานอ้อยและเปลือกข้าวโพด แหล่งซิลิกาผลิตสารดูดความชื้น, สารวิจัยเพื่อชุมชน มหาวิทยาลัยมหาสารคาม, มหาสารคาม, 5 น.
[5] ศิริชัย ก้านกิ่ง, ศิรินทร ทองแสง, ณรงค์ฤทธิ์ สมบัติสมภพ, ชาคริต สิริสิงห และเอกชัย วิมลมาลา, 2554, อิทธิพลของแหล่งชานอ้อยและปริมาณของซิลิกาในผงเถ้าชานอ้อยที่มีต่อสมบัติการบ่มสุกและเชิงกลของวัสดุเชิงประกอบของยางธรรมชาติ, การประชุมทางวิชาการ ครั้งที่ 49 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, กรุงเทพฯ.
[6] ไกรกมล วงศ์เทพ, 2555, การหดตัวของซีเมนต์เพสต์และมอร์ตาร์ที่ผสมด้วยอนุภาคนาโนซิลิกา, วิทยานิพนธ์ปริญญาโท, สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง, กรุงเทพฯ, 61 น.
[7] โฉมศรี ศิริวงศ์, 2558, การใช้งานและความเป็นพิษของสารตัวเติมเสริมแรงในอุตสาหกรรมยาง, ว.วิทยาศาสตร์ มข. 43: 579-594.
[8] Nayak, J.P. and Bera, J., 2011, Preparation of an efficient humidity indicating silica gel from rice husk ash, Bull. Mater. Sci. 34: 1683-1687.
[9] เกศินี สวัสดิ์แพทย์, 2558, ศึกษาผลของการกระตุ้นนาโนซิลิกาและแคลเซียมคาร์บอเนตด้วยคลื่นไมโครเวฟต่อสมบัติของไดแคลเซียมซิลิเกต, วิทยานิพนธ์ปริญญาโท, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี, กรุงเทพฯ, 103 น.
[10] Okoronkwo, E.A., Imoisili, P.E. and Olusunle, S.O.O., 2013, Extraction and characterization of amorphous silica from corn cob ash by sol-gel method, Chem. Mater. Res. 3: 68-72.
[11] Patil, R., Dongre, R. and Meshram, J., 2014, Preparation of silica powder from rice husk, International Conference on Advance in Engineering & Technology 2014, Sigapore.
[12] Ghorbani, F., Sanati, A.M. and Maleki, 2015, Production of silica nanoparticles from rice husk as agricultural waste by environmentally friendly technique, Environ. Stud. Persian Gulf 2: 56-65.
[13] Mokhtar, H. and Tajuddin, R.M., 2016, The effect of nanosilica extracted from sugarcane bagasse on formulation of flat sheet nanofiltration membrane, Int. J. Chem. Eng. Appl. 7: 323-326.
[14] กลุ่มวิชาการและสารสนเทศอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาลทราย, สำนักนโยบายอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาลทราย และสำนักงานคณะกรรมการอ้อยและน้ำตาลทราย, 2559, รายงานพื้นที่ปลูกอ้อยปีการผลิต 2558/59, สำนักงานคณะกรรมการอ้อยและน้ำตาลทราย (สอน.), กระทรวงอุตสาหกรรม, กรุงเทพฯ, 124 น.
[15] Hariharan, V. and Sivakumar, G., 2013, Studies on synthesized nanosilica obtained from bagasse ash, Int. J. Chem Tech. Res. 5: 1263-1266.
[16] Sultana, M.S. and Rahman, M.A., 2013, Characterization of calcined sugarcane bagasse ash and sugarcane waste ash for industrial use, International Conference on Mechanical, Industrial and Materials Engineering 2013, RUET, Rajshahi, Bangladesk.
[17] Norsuraya, S., Fazlena, H. and Norhasyimi, R., 2016, Sugarcane bagasse as a renewable source of silica to synthesize Santa Barbara Amorphous-15 (SBA-15), Proc. Eng. 2016: 839-846.
[18] สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม, 2547, มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ซิลิคอนไดออกไซด์สำหรับอุตสาหกรรมยาง, มอก. 1070-2547, กรุงเทพฯ.
[19] สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม, 2547, มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ซิลิคอนไดออกไซด์สำหรับอุตสาหกรรมยาปราบศัตรูพืช, มอก. 1071-2547, กรุงเทพฯ.
[20] สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม, 2547, มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ซิลิคอนไดออกไซด์สำหรับอุตสาหกรรมสี, มอก. 1072-2547, กรุงเทพฯ.
[21] Kumar, R.S., Vinjamur, M. and Mukhopadhyay, M., 2013, A simple process to prepare silica aerogel microparticles from rice husk ash, Int. J. Chem. Eng. Appl. 4: 321-325.
[22] Muljani, S., Setyawan, H., Wibawa, G. and Altway, A., 2014, A facile method for the production of high-surface-area mesoporous silica gels from geothermal sludge, Advan. Powder Technol. 25: 1593-1599.
[23] Pijarn, N., Seng, H., Khanaruksombut, S., Phonprasert, P. and Vorapracha, P., 2015, Effect of synthesis conditions on % yield of silica gel from microwave process, Int. J. Chem. Environ. Biol. Sci. 3: 312-316.
[24] Harish, P.R., Arumugam, A. and Ponnusami, V., 2015, Recovery of silica from various low-cost precursors for the synthesis of silica gel, Pharm. Lett. 6: 208-213.
[25] Vaibhav, V., Vijayalakshmi, U. and Roopan, S.M., 2015, Agricultural waste as source for the production of silica nanoparticles, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc. 139: 515-520.
[26] Zulfiqar, U., Subhani, T. and Husain, S.W., 2016, Synthesis and characterization of silica nanoparticles from clay, J. Asian Ceram. Soc. 4: 91-96.
[27] AOAC, 1990, Official Method of Analysis, 15th Ed., Association of Analytical Chemists, Washington, D.C.
[28] Selvakumar, K.V., Umesh, A., Ezhilkumar, P., Gayatri, S., Vinith, P. and Vignesh, V., 2014, Extraction of silica from burnt paddy hask, Int. J. Chem Tech. Res. 6: 4455-4459.
[29] Haq, I.U., Akhtar, K. and Malik, A., 2014, Effect of experimental variables on the extraction of silica from the rice husk ash, J. Chem. Soc. Pak. 36: 382-387.
[30] James Cook University, Element-to-stoichiometric oxide conversion factors, Available Source: https://www.jcu.edu.au/advanced-analytical-centre/services-and-resources/resources-and-extras/element-to-stoichiometric-oxide-conversion-factors, March 5, 2018.
[31] Rezende, C.A., Lima, M.A., Maziero, P., Azevedo, E.R., Garcia, W. and Polikarpov, I., 2011, Chemical and morphological characterization of sugarcane bagasse submitted to a delignification process for enhanced enzymatic digestibility, Biotechnol. Biofuels 4: 1-18.
[32] Pereira, P.H.F., Voorwald, H.C.J., Cioffi, M.O.H., Mulinari, D.R., Da Luz, S.M. and Da Silva, M.L.C.P., 2011, Sugarcane bagasse pulping and bleaching: Thermal and chemical characterization, BioResources 6: 2471-2482.
[33] Guilherme, A.A., Dantas, P.V.F., Santos, E.S., Fernandes, F.A.N. and Macedo, G.R., 2015, Evaluation of composition, characterization and enzymatic hydrolysis of pretreated sugar cane bagasse, Braz. J. Chem. Eng. 32: 23-33.
[34] Embong, R., Shafiq, N. and Kusbiantoro, A., 2016, Silica extraction and incineration process of sugarcane bagasse ash (SCBA) as pozzolanic materials: A review, ARPN J. Eng. Appl. Sci. 11: 7304-7308.
[35] Rodríguez-Machín, L., Arteaga-Pérez, L.E., Pérez-Bermúdez, R.A., Casas-Ledón, Y., Prins, W. and Ronsse, F., 2018, Effect of citric acid leaching on the demineraliza tion and thermal gegradation behavior of sugarcane trash and bagasse, Biomass Bioenergy 108: 371-380.
[36] Das, P., Ganesh, A. and Wangikar, P., 2004, Influence of pretreatment for deashing of sugarcane bagasse on pyrolysis products, Biomass Bioenergy 27: 445-457.
[37] Ali, K., Amin, N.U. and Shah, M.T., 2009, Physicochemical study of bagasse and bagasse ash from the sugar industries of NWFP, Pakistan and its recycling in cement manufacturing, J. Chem. Soc. Pak. 3: 375-378.
[38] Amin, N.U., Khattak, S., Noor, S. and Ferroze, I., 2016. Synthesis and characterization of silica from botoom ash of sugar industry, J. Cleaner Prod. 117: 207-211.
[39] อรอนงค์ จุลพันธ์, ธงไทย วิฑูรย์ และเมตตา เจริญพานิช, 2554, การผลิตวัสดุดูดซับชนิดซิลิกาเมโซพอร์จากกากของเสียจากธรรมชาติ, วิศวกรรมสาร มก. 75: 103-120.
[40] Affandi, S., Setyawan, H., Winardi, S., Purwanto, A. and Balgis, R., 2009, A facile method for production of high-purity silica xerogels from bagasse ash, Advanced Powder Technol. 20: 468-472.
[41] Filipović, R., Lazić, D., Perušić, M. and Stijepović, I., 2010, Oil absorption in mesoporous silica particles, Proc. Appl. Ceram. 4: 265-269.
[2] ธนาชัย จงสุวรรณไพศาล, 2553, ผนังดูดซับความชื้นด้วยซิลิกาที่สกัดจากแกลบ, ว.วิจัยและสาระสถาปัตยกรรม/การผังเมือง 6: 47-63.
[3] พัชรินทร์ วรธนกุล, 2553, Sol-Gel เทคโนโลยีสังเคราะห์ซิลิกาจากชานอ้อย, ส่งเสริมเทคโนโลยี 36: 39-41.
[4] ปิยนุช คะเณมา, 2554, ชานอ้อยและเปลือกข้าวโพด แหล่งซิลิกาผลิตสารดูดความชื้น, สารวิจัยเพื่อชุมชน มหาวิทยาลัยมหาสารคาม, มหาสารคาม, 5 น.
[5] ศิริชัย ก้านกิ่ง, ศิรินทร ทองแสง, ณรงค์ฤทธิ์ สมบัติสมภพ, ชาคริต สิริสิงห และเอกชัย วิมลมาลา, 2554, อิทธิพลของแหล่งชานอ้อยและปริมาณของซิลิกาในผงเถ้าชานอ้อยที่มีต่อสมบัติการบ่มสุกและเชิงกลของวัสดุเชิงประกอบของยางธรรมชาติ, การประชุมทางวิชาการ ครั้งที่ 49 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, กรุงเทพฯ.
[6] ไกรกมล วงศ์เทพ, 2555, การหดตัวของซีเมนต์เพสต์และมอร์ตาร์ที่ผสมด้วยอนุภาคนาโนซิลิกา, วิทยานิพนธ์ปริญญาโท, สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง, กรุงเทพฯ, 61 น.
[7] โฉมศรี ศิริวงศ์, 2558, การใช้งานและความเป็นพิษของสารตัวเติมเสริมแรงในอุตสาหกรรมยาง, ว.วิทยาศาสตร์ มข. 43: 579-594.
[8] Nayak, J.P. and Bera, J., 2011, Preparation of an efficient humidity indicating silica gel from rice husk ash, Bull. Mater. Sci. 34: 1683-1687.
[9] เกศินี สวัสดิ์แพทย์, 2558, ศึกษาผลของการกระตุ้นนาโนซิลิกาและแคลเซียมคาร์บอเนตด้วยคลื่นไมโครเวฟต่อสมบัติของไดแคลเซียมซิลิเกต, วิทยานิพนธ์ปริญญาโท, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี, กรุงเทพฯ, 103 น.
[10] Okoronkwo, E.A., Imoisili, P.E. and Olusunle, S.O.O., 2013, Extraction and characterization of amorphous silica from corn cob ash by sol-gel method, Chem. Mater. Res. 3: 68-72.
[11] Patil, R., Dongre, R. and Meshram, J., 2014, Preparation of silica powder from rice husk, International Conference on Advance in Engineering & Technology 2014, Sigapore.
[12] Ghorbani, F., Sanati, A.M. and Maleki, 2015, Production of silica nanoparticles from rice husk as agricultural waste by environmentally friendly technique, Environ. Stud. Persian Gulf 2: 56-65.
[13] Mokhtar, H. and Tajuddin, R.M., 2016, The effect of nanosilica extracted from sugarcane bagasse on formulation of flat sheet nanofiltration membrane, Int. J. Chem. Eng. Appl. 7: 323-326.
[14] กลุ่มวิชาการและสารสนเทศอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาลทราย, สำนักนโยบายอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาลทราย และสำนักงานคณะกรรมการอ้อยและน้ำตาลทราย, 2559, รายงานพื้นที่ปลูกอ้อยปีการผลิต 2558/59, สำนักงานคณะกรรมการอ้อยและน้ำตาลทราย (สอน.), กระทรวงอุตสาหกรรม, กรุงเทพฯ, 124 น.
[15] Hariharan, V. and Sivakumar, G., 2013, Studies on synthesized nanosilica obtained from bagasse ash, Int. J. Chem Tech. Res. 5: 1263-1266.
[16] Sultana, M.S. and Rahman, M.A., 2013, Characterization of calcined sugarcane bagasse ash and sugarcane waste ash for industrial use, International Conference on Mechanical, Industrial and Materials Engineering 2013, RUET, Rajshahi, Bangladesk.
[17] Norsuraya, S., Fazlena, H. and Norhasyimi, R., 2016, Sugarcane bagasse as a renewable source of silica to synthesize Santa Barbara Amorphous-15 (SBA-15), Proc. Eng. 2016: 839-846.
[18] สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม, 2547, มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ซิลิคอนไดออกไซด์สำหรับอุตสาหกรรมยาง, มอก. 1070-2547, กรุงเทพฯ.
[19] สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม, 2547, มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ซิลิคอนไดออกไซด์สำหรับอุตสาหกรรมยาปราบศัตรูพืช, มอก. 1071-2547, กรุงเทพฯ.
[20] สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม, 2547, มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ซิลิคอนไดออกไซด์สำหรับอุตสาหกรรมสี, มอก. 1072-2547, กรุงเทพฯ.
[21] Kumar, R.S., Vinjamur, M. and Mukhopadhyay, M., 2013, A simple process to prepare silica aerogel microparticles from rice husk ash, Int. J. Chem. Eng. Appl. 4: 321-325.
[22] Muljani, S., Setyawan, H., Wibawa, G. and Altway, A., 2014, A facile method for the production of high-surface-area mesoporous silica gels from geothermal sludge, Advan. Powder Technol. 25: 1593-1599.
[23] Pijarn, N., Seng, H., Khanaruksombut, S., Phonprasert, P. and Vorapracha, P., 2015, Effect of synthesis conditions on % yield of silica gel from microwave process, Int. J. Chem. Environ. Biol. Sci. 3: 312-316.
[24] Harish, P.R., Arumugam, A. and Ponnusami, V., 2015, Recovery of silica from various low-cost precursors for the synthesis of silica gel, Pharm. Lett. 6: 208-213.
[25] Vaibhav, V., Vijayalakshmi, U. and Roopan, S.M., 2015, Agricultural waste as source for the production of silica nanoparticles, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc. 139: 515-520.
[26] Zulfiqar, U., Subhani, T. and Husain, S.W., 2016, Synthesis and characterization of silica nanoparticles from clay, J. Asian Ceram. Soc. 4: 91-96.
[27] AOAC, 1990, Official Method of Analysis, 15th Ed., Association of Analytical Chemists, Washington, D.C.
[28] Selvakumar, K.V., Umesh, A., Ezhilkumar, P., Gayatri, S., Vinith, P. and Vignesh, V., 2014, Extraction of silica from burnt paddy hask, Int. J. Chem Tech. Res. 6: 4455-4459.
[29] Haq, I.U., Akhtar, K. and Malik, A., 2014, Effect of experimental variables on the extraction of silica from the rice husk ash, J. Chem. Soc. Pak. 36: 382-387.
[30] James Cook University, Element-to-stoichiometric oxide conversion factors, Available Source: https://www.jcu.edu.au/advanced-analytical-centre/services-and-resources/resources-and-extras/element-to-stoichiometric-oxide-conversion-factors, March 5, 2018.
[31] Rezende, C.A., Lima, M.A., Maziero, P., Azevedo, E.R., Garcia, W. and Polikarpov, I., 2011, Chemical and morphological characterization of sugarcane bagasse submitted to a delignification process for enhanced enzymatic digestibility, Biotechnol. Biofuels 4: 1-18.
[32] Pereira, P.H.F., Voorwald, H.C.J., Cioffi, M.O.H., Mulinari, D.R., Da Luz, S.M. and Da Silva, M.L.C.P., 2011, Sugarcane bagasse pulping and bleaching: Thermal and chemical characterization, BioResources 6: 2471-2482.
[33] Guilherme, A.A., Dantas, P.V.F., Santos, E.S., Fernandes, F.A.N. and Macedo, G.R., 2015, Evaluation of composition, characterization and enzymatic hydrolysis of pretreated sugar cane bagasse, Braz. J. Chem. Eng. 32: 23-33.
[34] Embong, R., Shafiq, N. and Kusbiantoro, A., 2016, Silica extraction and incineration process of sugarcane bagasse ash (SCBA) as pozzolanic materials: A review, ARPN J. Eng. Appl. Sci. 11: 7304-7308.
[35] Rodríguez-Machín, L., Arteaga-Pérez, L.E., Pérez-Bermúdez, R.A., Casas-Ledón, Y., Prins, W. and Ronsse, F., 2018, Effect of citric acid leaching on the demineraliza tion and thermal gegradation behavior of sugarcane trash and bagasse, Biomass Bioenergy 108: 371-380.
[36] Das, P., Ganesh, A. and Wangikar, P., 2004, Influence of pretreatment for deashing of sugarcane bagasse on pyrolysis products, Biomass Bioenergy 27: 445-457.
[37] Ali, K., Amin, N.U. and Shah, M.T., 2009, Physicochemical study of bagasse and bagasse ash from the sugar industries of NWFP, Pakistan and its recycling in cement manufacturing, J. Chem. Soc. Pak. 3: 375-378.
[38] Amin, N.U., Khattak, S., Noor, S. and Ferroze, I., 2016. Synthesis and characterization of silica from botoom ash of sugar industry, J. Cleaner Prod. 117: 207-211.
[39] อรอนงค์ จุลพันธ์, ธงไทย วิฑูรย์ และเมตตา เจริญพานิช, 2554, การผลิตวัสดุดูดซับชนิดซิลิกาเมโซพอร์จากกากของเสียจากธรรมชาติ, วิศวกรรมสาร มก. 75: 103-120.
[40] Affandi, S., Setyawan, H., Winardi, S., Purwanto, A. and Balgis, R., 2009, A facile method for production of high-purity silica xerogels from bagasse ash, Advanced Powder Technol. 20: 468-472.
[41] Filipović, R., Lazić, D., Perušić, M. and Stijepović, I., 2010, Oil absorption in mesoporous silica particles, Proc. Appl. Ceram. 4: 265-269.