Что такое осушитель силикагель
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Силикагель представляет собой аморфную и пористую форму диоксида кремния (кремнезема), состоящую из нерегулярной трехмерной структуры чередующихся атомов кремния и кислорода с пустотами и порами нанометрового масштаба. Пустоты могут содержать воду или другие жидкости или могут быть заполнены газом или вакуумом . В последнем случае материал правильно называют ксерогелем кремнезема .
Ксерогель кремнезема со средним размером пор 2,4 нанометра имеет сильное сродство к молекулам воды и широко используется в качестве осушителя . Оно твердое и полупрозрачное , но значительно мягче массивного кварцевого стекла или кварца ; и остается твердым при насыщении водой.
СОДЕРЖАНИЕ
История
Силикагель существовал еще в 1640-х годах как научное любопытство. Он использовался во время Первой мировой войны для адсорбции паров и газов в канистрах противогаза . Синтетический способ получения силикагеля был запатентован в 1918 году Уолтером А. Патриком, профессором химии Университета Джона Хопкинса .
Во время Второй мировой войны силикагель был незаменим в военных действиях для сохранения пенициллина в сухом состоянии, защиты военной техники от повреждения влагой, в качестве жидкого катализатора крекинга для производства высокооктанового бензина , получения сероуглерода и в качестве катализатора для производства. из бутадиена из этанола (сырье для производства синтетического каучука производства).
- Тип А - прозрачные гранулы, приблизительный диаметр пор: 2,5 нм, высыхающие и влагонепроницаемые свойства, могут использоваться в качестве носителей катализатора, адсорбентов, сепараторов и адсорбентов переменного давления.
- Тип B - полупрозрачные гранулы белого цвета с диаметром пор 4,5–7,0 нм, жидкие адсорбенты, осушители и носители отдушек, также могут использоваться в качестве носителей катализаторов, наполнителей для кошачьих туалетов.
- Тип С - полупрозрачная, микропористая структура, сырье для изготовления силикагелевых наполнителей для кошачьих туалетов. Дополнительно высушенный и просеянный, он образует макропористый силикагель, который используется в качестве осушителя, адсорбента и носителя катализатора.
Гель кремнеземно-глиноземного цвета - светло-желтый, химически устойчивый, огнестойкий, нерастворимый, за исключением щелочи или плавиковой кислоты. Поверхностная полярность, термическая стабильность, производительность выше, чем у мелкопористого силикагеля.
Стабилизирующий силикагель - некристаллический микропористый твердый порошок, нетоксичный, огнестойкий, используемый в пивоварении из зерен для пива для улучшения вкуса, прозрачности, цвета и пены, а также для удаления примесей, не являющихся микроорганизмами.
Характеристики
Регенерация
Подготовка
Водный раствор силиката натрия подкисляют с образованием гелеобразного осадка, который промывают, затем обезвоживают, чтобы получить бесцветный силикагель. Когда требуется видимая индикация содержания влаги в силикагеле, добавляют тетрахлорокобальтат (II) (NH 4 ) 2 [CoCl 4 ] аммония или хлорид кобальта (II) CoCl 2 . Это приведет к тому, что гель станет синим при высыхании и розовым при увлажнении. Из-за связи между раком и хлоридом кобальта он был запрещен в Европе для использования в силикагеле. Альтернативным индикатором является метиловый фиолетовый, который становится оранжевым в сухом состоянии и зеленым при гидратации.
Использует
Осушитель
Во многих вещах влага способствует росту плесени и порче. Конденсат также может повредить другие предметы, например, электронику, и ускорить разложение химических веществ, например, содержащихся в витаминных таблетках. Благодаря пакетам с силикагелем эти предметы можно хранить дольше. Это может способствовать высыханию электронного оборудования во время попыток восстановления предметов, случайно подвергшихся воздействию влаги.
Силикагель также может использоваться для поддержания относительной влажности внутри волновода высокочастотной радио- или спутниковой системы передачи на как можно более низком уровне (см. Также буферизацию влажности ). Чрезмерное накопление влаги в волноводе может вызвать искрение внутри самого волновода, повредив питающий его усилитель мощности. Кроме того, капли воды, которые образуются и конденсируются внутри волновода, изменяют характеристический импеданс и частоту, ухудшая сигнал. Небольшая система сжатого воздуха (похожая на небольшой домашний аквариумный насос) обычно используется для циркуляции воздуха внутри волновода по банке с силикагелем.
Силикагель также используется для осушения воздуха в промышленных системах сжатого воздуха. Воздух из выпускного отверстия компрессора проходит через слой шариков силикагеля. Силикагель адсорбирует влагу из воздуха, предотвращая повреждение в месте использования сжатого воздуха из-за конденсации или влаги. Та же система используется для осушения сжатого воздуха на железнодорожных локомотивах, где конденсат и лед в трубопроводах тормозного воздуха могут привести к отказу тормозов.
До повсеместного использования кондиционеров в США продавались солонки с колпачками, содержащими шарики силикагеля, чтобы соль оставалась достаточно сухой, чтобы предотвратить комкование, заменив практику добавления нескольких зерен риса в солонки для обеспечения такой же сушки. .
Силикагель иногда используется в качестве средства консервации для контроля относительной влажности в музейных и библиотечных выставках и хранилищах.
Другие области применения включают диагностические тест-полоски, ингаляционные устройства, шприцы , наборы для тестирования на наркотики и санитарно-гигиенические наборы.
Химия
В химии силикагель используется в хроматографии как стационарная фаза . В колоночной хроматографии неподвижная фаза чаще всего состоит из частиц силикагеля размером 40–63 мкм. Для разных видов колоночной хроматографии используются частицы разного размера, поскольку размер частиц зависит от площади поверхности. Различия в размере частиц определяют, следует ли использовать силикагель для флэш-хроматографии или гравитационной хроматографии. В этом случае из-за полярности силикагеля неполярные компоненты имеют тенденцию элюироваться раньше, чем более полярные, отсюда и название нормально-фазовая хроматография . Однако, когда к силикагелю присоединены гидрофобные группы (такие как группы C 18 ), сначала элюируются полярные компоненты, и этот метод называется хроматографией с обращенной фазой . Силикагель также наносится на алюминиевые , стеклянные или пластиковые листы для тонкослойной хроматографии .
Гидрокси (ОН) группы на поверхности диоксида кремния могут быть функционализированы с получением специальных силикагелей, которые демонстрируют уникальные параметры стационарной фазы. Эти так называемые функционализированные силикагели также используются в органическом синтезе и очистке в качестве нерастворимых реагентов и поглотителей .
Хелатирующие группы также ковалентно связаны с силикагелем. Эти материалы обладают способностью избирательно удалять ионы металлов из водных растворов. Хелатирующие группы могут быть ковалентно связаны с полиаминами, которые были привиты на поверхность силикагеля, создавая материал с большей механической целостностью. Силикагель также сочетается с щелочными металлами с образованием восстановителя M-SG . (См. Химию SiGNa )
Ожидается, что силикагель не разлагается ни в воде, ни в почве.
Кошачьи отходы
Силикагель также используется в качестве наполнителя для кошачьих туалетов , сам по себе или в сочетании с более традиционными материалами, такими как глины, включая бентонит . Он не отслеживает и практически не имеет запаха.
Пищевая добавка
Силикагель, также называемый аэрогелем кремнезема или гидратированным кремнеземом, внесен в список FDA в США как общепризнанный безопасный (GRAS), то есть его можно добавлять в пищевые продукты без необходимости получения разрешения. В США разрешено добавлять диоксид кремния в пищу в количестве до 2%, как это разрешено в соответствии с 21 CFR 172.480. В ЕС он может иметь концентрацию до 5%.
Перечисленные области применения включают: агент, предотвращающий слеживание, пеногаситель, стабилизатор, адсорбент, носитель, кондиционирующий агент, охлаждающий агент, фильтрующий агент, эмульгирующий агент, агент для регулирования вязкости и агент, препятствующий осаждению.
Фильтрация воды
Индикатор влажности (силикагель, меняющий цвет)
В силикагель можно добавить индикатор влажности, который постепенно меняет свой цвет при переходе из безводного (сухого) состояния в гидратированное (влажное) состояние. Общие индикаторы - хлорид кобальта (II) и метиловый фиолетовый . Хлорид кобальта (II) имеет темно-синий цвет в сухом состоянии и розовый во влажном состоянии, но он токсичен и канцероген и был реклассифицирован Европейским союзом в июле 2000 года как токсичный материал. Метилвиолет может изменяться от оранжевого до зеленого или от оранжевого до бесцветного. Он также токсичен и потенциально канцероген, но достаточно безопасен для использования в медицинских целях. Более экологически чистый индикаторный раствор - сульфат железа и аммония, который приводит к изменению цвета с темно-оранжевого / янтарного в сухом состоянии до бесцветного / белого в насыщенном.
Опасности
Силикагель нетоксичен, не воспламеняется, не реагирует и стабилен при обычном использовании. Он будет реагировать с фтористым водородом , фтором , дифторидом кислорода , трифторидом хлора , сильными кислотами, сильными основаниями и окислителями. Силикагель раздражает дыхательные пути и может вызвать раздражение пищеварительного тракта. Пыль от бусинок может вызвать раздражение кожи и глаз, поэтому следует соблюдать меры предосторожности. Кристаллическая пыль кремнезема может вызвать силикоз , но синтетический аморфный силикагель затвердевает, поэтому силикоз не вызывает. Дополнительные опасности могут возникнуть при добавлении индикатора влажности .
Читайте также: