SCI
SCIE
SCOPUS
A novel structured nanosized CaO on nanosilica surface as an alternative solid reducing agent for hydrogen fluoride removal from industrial waste water
저자
Sadhasivam, T. ; Lim, Min-Hwa ; Jung, Do-Sung ; Lim, Hankwon ; Ryi, Shin-Kun ; Jung, Ho-Young
발행기관
학술지명
권호사항
-
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
1076-1081(6쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>In the semiconductor industry, perfluorinated compound removal is a major concern owing to the formation of highly toxic and hazardous hydrogen fluoride (HF) as a by-product. Calcium oxide (CaO) can be considered a promising material for HF sorption reaction process. However, the easier reaction between CaO and H<SUB>2</SUB>O results in the formation of Ca(OH)<SUB>2</SUB>, which ultimately limits the usefulness of CaO. The objective of the research work is preparation of CaO nanoparticles on hydrophobic silica (SiO<SUB>2</SUB>) to use as a alternative solid reducing catalyst for efficient HF removal process. High-resolution transmission electron microscopy micrographs confirmed that the as-prepared CaO particles are <5 nm in size and the smaller sized CaO nanoparticles are homogeneously anchored on the entire surface of ∼100 nm spherical SiO<SUB>2</SUB> nanoparticles. The reaction-enhanced regenerative catalytic system (RE-RCS) was used to measure the HF removal efficiency. HF is removed more efficiently using CaO on SiO<SUB>2</SUB> than using CaO alone. At the outlet of the RE-RCS, the obtained HF concentrations are 2811.4 and 2166.1 ppm after a 3 h reaction using CaO and CaO on SiO<SUB>2</SUB> as the sorbent, respectively. The lower concentration of HF at the outlet of the system using CaO on SiO<SUB>2</SUB> indicates that HF sorption is remarkably enhanced using CaO on SiO<SUB>2</SUB> inside the RE-RCS. In addition, the presence of a hydrophobic region in the catalyst sorbent prevents the reaction between CaO and water, which leads to avoiding the formation of Ca(OH)<SUB>2</SUB>. These phenomena significantly enhance the HF removal efficiency and CaF<SUB>2</SUB> formation process.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> CaO (<5 nm in size) homogeneously anchored on the entire surface of ∼100 nm SiO<SUB>2</SUB>. </LI> <LI> CaO on hydrophobic SiO<SUB>2</SUB> used as a solid reducing catalyst for HF removal process. </LI> <LI> Hydrophobic region in the catalyst sorbent prevents the formation of Ca(OH)<SUB>2</SUB>. </LI> <LI> The HF removal efficiency is increased by the addition of SiO<SUB>2</SUB> to the CaO sorbent. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>The as-prepared new sorbent material consisting of CaO nanoparticles on hydrophobic SiO<SUB>2</SUB> nanoparticles can be considered an efficient solid reducing agent for highly hazardous HF removal. In addition, the by-product CaF<SUB>2</SUB> can be considered for use in ceramics, building materials, and biomedical components.</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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