Preparation and Characterization of Silicon Dioxide from Sand Rose Sample Taken from the El Oued Region, Algeria.

Abstract

The raw material sources and reducing processing costs for silica production remain among the most significant challenges facing researchers nowadays. This study aims to evaluate the feasibility of utilizing two widely available natural resources in El Oued Province, Algeria, namely sand rose and aquifer sand, as local sources for preparing amorphous silica using a sol-gel method. To achieve this, the raw materials and extracted silica were characterized using various techniques, including X-ray fluorescence (XRF), conductivity measurement, surface properties (BET), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The XRF analysis revealed the presence of silica in both samples, with an SiO₂ content of approximately 87.95% in the aquifer sand and only 1.208% in the sand rose. XRD and FT-IR results confirmed the presence of silica in the form of quartz, with the appearance of sharp, distinct peaks at 2θ = 26.65° and 1082 cm⁻¹, respectively. Following extraction, the results showed that amorphous silica was obtained from the aquifer sand, characterized by a low electrical conductivity of 2.7 μS/cm and a specific surface area of 485.2 m²/g. The XRD pattern also revealed a broad, centered band at 2θ = 22.6°, further confirming the amorphous nature of the extracted silica. These results indicate that sand rose is an unsuitable source for silica extraction due to its low silica content and limited extraction yield, while aquifer sand represents a promising and attractive local source of silica, both in its crystalline form as quartz and in its amorphous form after extraction, making it a potential feedstock for numerous industrial applications. لا تزال مصادر المواد الخام وخفض تكاليف عمليات المعالجة لإنتاج السيليكا من أبرز التحديات التي تواجه الباحثين في الوقت الراهن. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم إمكانية استغلال مصدرين طبيعيين متوفرين على نطاق واسع في ولاية الوادي، الجزائر، وهما وردة الرمال ورمال الخزان الجوفي. لذلك، تم توصيف المواد الخام والسيليكا المستخلصة باستخدام مجموعة من التقنيات، شملت الأشعة السينية (XRD)، المجهر الإلكتروني الماسح المزود بمطيافية الأشعة السينية المشتتة من حيث الطاقة (SEM-EDX)، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FT-IR). أظهرت نتائج تحليل XRF وجود السيليكا في كلتا العينتين، حيث بلغت نسبة SiO₂ حوالي 87.95% في رمال الخزان الجوفي، في حين لم تتجاوز 61.20% في وردة الرمال. كما أكدت نتائج XRD وجود السيليكا في صورة الكوارتز من خلال ظهور قمم حادة ومميزة عند 2θ = 26.65° و1082 سم⁻¹ على التوالي. بعد عملية الاستخلاص، أظهرت النتائج الحصول على سيليكا غير متبلورة من رمال الخزان الجوفي، تميزت بناقلية كهربائية منخفضة بلغت 2.7 ميكرو سيمنس/سم ومساحة سطحية نوعية قدرها 485.2 م²/غرام. كما أظهر نمط FT-IR ظهور حزمة عريضة متمركزة عند 22.6° = 2θ مما يؤكد الطبيعة غير المتبلورة للسيليكا المستخلصة. تشير هذه النتائج إلى أن وردة الرمال تعد مصدرًا غير ملائم لاستخلاص السيليكا نظرًا لانخفاض محتواها منها ومحدودية مردود الاستخلاص، في حين تمثل رمال الخزان الجوفي مصدرًا محليًا واعدًا وجذابًا للسيليكا، سواء في صورتها البلورية ككوارتز أو في صورتها غير المتبلورة بعد الاستخلاص، مما يجعلها مرشحة كمادة أولية محتملة للعديد من التطبيقات الصناعية.