سیلیکا ژل : انواع، خواص، روش تولید و کاربردها

 

سیلیکا ژل نوعی سیلیس بسیار متخلخل و غیر بلوری است که برای از بین بردن رطوبت گازها و مایعات، غلیظ شدن مایعات، انتقال سطح مات به رنگ ها، فیلم های مصنوعی و سایر اهداف استفاده می شود.

 

ژل سیلیکا از اوایل سال ۱۶۴۰ شناخته شده بود، اما تا زمانی که خواص جاذب آن در ماسک های گازی در طول جنگ جهانی اول مفید واقع شد، به عنوان یک ترکیب جدید معرفی نشده بود. اسید سیلیسیک حاصل، یک توده سفت و سخت یا یک رسوب ژلاتینی تشکیل می دهد که مواد محلول با شستشو با آب از آن خارج می شود.

 

سرانجام آب با گرم شدن خارج می شود و جامد دانه ای و شیشه ای شکل باقی می ماند. چگالی واقعی سیلیس ۲.۲ گرم در میلی لیتر است، اما تخلخل ژل های سیلیکا چگالی نهایی بسیار کمتری به آنها می دهد. یک فرم تجاری معمول دارای تراکمی در حدود ۰.۷ گرم در میلی لیتر است.

 

انواع سیلیکا ژل

 

انواع سیلیکا ژل

 

این ماده با داشتن فرمول شیمیایی SiO۲، وزن مولکولی (g/mol) 60.08 و شماره CAS آن، ۸-۰۰-۱۱۲۹۲۶ دارای فرم های مختلفی می باشد:

 

نوع A : گلوله های شفاف، قطر تقریبی منافذ: ۲.۵ نانومتر، خاصیت خشک کردن و ضد رطوبت، می تواند به عنوان حامل کاتالیزور، جاذب ، جدا کننده و جاذب فشار متغیر استفاده شود.

 

نوع B : گلوله های سفید شفاف، قطر منافذ: ۴.۵ ⁠ -۷.۰ نانومتر، جاذب های مایع، حامل های خشک کننده و معطر، همچنین ممکن است به عنوان حامل کاتالیزور،استفاده شود.

 

نوع C : ساختار نیمه شفاف، ریز متخلخل، خشک و غربال شده، ژل سیلیس منافذی تشکیل می دهد که به عنوان حامل خشک کننده، جاذب و کاتالیزور استفاده می شود.

 

ژل آلومینای سیلیکا : زرد روشن، از نظر شیمیایی پایدار، مقاوم در برابر شعله، غیر قابل حل به جز در اسید قلیایی یا هیدروفلوریک می باشد. قطبیت سطحی، پایداری حرارتی، و عملکرد بیشتری نسبت به سیلیکا ژل با منافذ ریز دارد.

 

ژل سیلیکا تثبیت کننده : پودر جامد غیر متبلور، غیر سمی، مقاوم در برابر شعله، کاربرد در دانه های آبجو برای بهبود طعم، شفافیت، رنگ و کف، و حذف ناخالصی های غیر میکروارگانیسم ها استفاده می شود.

 

خواص ژل سیلیکا

 

خواص ژل سیلیکا

 

سطح ویژه زیاد ژل سیلیکا (حدود ۷۵۰-۸۰۰ مترمربع در گرم)، به آن اجازه می دهد آب را به راحتی جذب کند، و آن را به عنوان ماده خشک کننده معرفی کند.

 

سیلیکا ژل اغلب به عنوان “جذب کننده” زطوبت توصیف می شود، که ممکن است هنگام نادیده گرفتن ساختار میکروسکوپی ژل، مانند بسته های ژل سیلیکا یا سایر محصولات، مناسب باشد. با این حال، ژل سیلیس به جای جذب در قسمت عمده ژل، با جذب سطح منافذ متعدد خود، رطوبت را از بین می برد.

 

هنگامی که ژل با آب اشباع شد، می توان آن را با حرارت دادن در ۱۲۰ درجه سانتیگراد به مدت ۱-۲ ساعت بازسازی کرد. برخی از انواع ژل سیلیکا در صورت قرار گرفتن در معرض آب کافی “پاپ” می شود. این امر در اثر شکستن کره های سیلیس هنگام تماس با آب ایجاد می شود.

 

روش تولید

 

یک محلول آبی سیلیکات سدیم اسیدی شده و رسوبی ژلاتینی تولید می کند که شسته می شود، سپس برای تولید ژل سیلیکا بی رنگ آبگیری می شود.

 

هنگامی که نشانه ای قابل مشاهده از میزان رطوبت ژل سیلیکا مورد نیاز باشد، آمونیوم تتراکلروکوبالتات (II) یا کلرید کبالت CoCl۲ اضافه می شود. این روند باعث می شود که ژل در هنگام خشک شدن به رنگ آبی و در هنگام هیدراته شدن صورتی رنگ شود

 

به دلیل ارتباط بین سرطان و کلرید کبالت، استفاده از آن در اروپا بر روی ژل سیلیکا ممنوع شده است. یک شاخص جایگزین متیل بنفش است که در هنگام خشک شدن نارنجی و در هنگام هیدراته شدن سبز است.

 

کاربردهای سیلیکا ژل

 

کاربردهای سیلیکا ژل

 

به عنوان ماده خشک کن:

 

ژل سیلیکا ماده خشک کننده ای است که معمولاً به عنوان مهره های بسته بندی شده در یک کیسه نفوذ پذیر استفاده می شود. در بسیاری از موارد، رطوبت باعث رشد کپک و فساد می شود، و تجمع آن ممکن است به موارد دیگر مانند وسایل الکترونیکی آسیب برساند و تجزیه مواد شیمیایی مانند قرص های ویتامین را تسریع کند. از طریق استفاده از بسته های ژل سیلیکا، می توان این موارد را برای مدت طولانی تری حفظ کرد.

 

از ژل سیلیکا همچنین ممکن است برای پایین نگه داشتن رطوبت نسبی داخل یک موجبر رادیو فرکانس یا سیستم انتقال ماهواره ای با فرکانس بالا استفاده شود. تجمع بیش از حد رطوبت در داخل یک موجبر می تواند باعث قوس زدن در داخل خود موجبر شود و به تقویت کننده تغذیه آن آسیب برساند.

 

همچنین، دانه های آبی که در داخل موجبر تشکیل شده، متراکم می شوند، امپدانس و فرکانس مشخصه را تغییر داده و سیگنال را تخریب می کنند. معمولاً استفاده از سیستم هوای فشرده کوچک (شبیه پمپ آکواریوم خانگی کوچک) برای گردش هوا در داخل موجبر روی شیشه ژل سیلیکا صورت می گیرد.

 

در صنعت:

 

از ژل سیلیکا برای خشک کردن هوا در سیستم های هوای فشرده صنعتی نیز استفاده می شود. هوای حاصل از تخلیه کمپرسور از بستر دانه های سیلیکاژل عبور می کند. این ماده رطوبت هوا را جذب می کند، و از صدمه در محل استفاده از هوای فشرده در اثر تراکم یا رطوبت جلوگیری می کند.

 

همین سیستم برای خشک کردن هوای فشرده شده روی لوکوموتیوهای راه آهن استفاده می شود، جایی که میعان و یخ در لوله های هوای ترمز می تواند منجر به خرابی ترمز شود. همچنین از سیلیکا ژل گاهی به عنوان ابزاری برای کنترل رطوبت نسبی در نمایشگاه ها و انبارهای موزه و کتابخانه استفاده می شود.

 

سایر کاربردها شامل نوارهای تست تشخیصی، دستگاه های استنشاق، سرنگ، کیت های آزمایش دارو و کیت های بهداشتی بیمارستان است.

 

کاربرد در علم شیمی:

 

کاربرد در علم شیمی:

 

در شیمی، از سیلیس ژل در کروماتوگرافی به عنوان یک مرحله ثابت استفاده می شود. در کروماتوگرافی ستونی، فاز ساکن اغلب از ذرات ژل سیلیس ۴۰-۶۳ میکرومتر تشکیل شده است.

 

اندازه های مختلف ذرات برای انواع مختلف کروماتوگرافی ستونی استفاده می شود زیرا اندازه ذرات مربوط به سطح است. تفاوت در اندازه ذرات حکایت از این دارد که آیا از ژل سیلیکا برای کروماتوگرافی فلش یا جاذبه استفاده شود.

 

گروه های هیدروکسی (OH) موجود در سطح سیلیس را می توان برای تهیه ژل های سیلیس ویژه که پارامترهای منحصر به فرد فاز ساکن را دارند، تهیه کرد. این ژل های سیلیس به اصطلاح عاملدار شده، همچنین در سنتز و خالص سازی آلی به عنوان معرف ها و مواد پاک کننده نامحلول استفاده می شوند.

 

گروه های کیلیت نیز به طور کووالانسی به ژل سیلیکا پیوند خورده اند. این مواد توانایی حذف یون های فلزی را به طور انتخابی از محلول های آبی دارند. می توان گروه های کیلیت را به صورت کووالانسی به پلی آمین هایی که بر روی یک سطح ژل سیلیکا پیوند زده شده اند متصل کرد و ماده ای با یکپارچگی مکانیکی بیشتر تولید می کند. ژل سیلیکا همچنین با فلزات قلیایی ترکیب شده و یک عامل کاهنده M-SG است.

 

افزودنی غذایی:

 

ژل سیلیکا، همچنین ب عنوان های سیلیس آئروژل یا سیلیس هیدراته نامیده می شود، توسط FDA در ایالات متحده، به عنوان ماده بی خطر (GRAS) شناخته می شود، به این معنی که می تواند بدون نیاز به تأیید به محصولات غذایی اضافه شود. در ایالات متحده مجاز است تا ۲٪ از سیلیکا ژل به مواد غذایی اضافه شود و در اتحادیه اروپا می تواند تا ۵ درصد غلظت داشته باشد.

 

موارد استفاده شده در صنعت مواد غذایی به عنوان ماده ضد انعقاد، ماده ضد کف سازی، تثبیت کننده، جاذب، حامل، عامل تهویه، ماده امولسیون کننده، عامل کنترل ویسکوزیته و عامل ضد ته نشینی می باشد.

 

فیلتراسیون آب توسط سیلیکا ژل:

 

فیلتراسیون آب توسط سیلیکا ژل

 

با توجه به خاصیت جذب آب ژل سیلیکا، از آن در فیلترهای آب خانگی استفاده می شود. ساختار سطح آن اجازه جذب برخی از مواد معدنی را می دهد که در آب حل می شوند، یا “تبادل یونی” انجام می دهد، همانطور که به بازار عرضه می شود.

 

به دلیل عدم وجود مقررات مربوط به محصولات تصفیه آب خانگی، هیچ مطالعه ای ادعاهای سازنده در مورد اثربخشی سیستم فیلتراسیون را تأیید نمی کند.

 

آیا ژل سیلیکا خطرناک است؟

 

سیلیکا ژل غیر سمی، غیر قابل اشتعال، غیر واکنشی و پایدار با استفاده معمول است. این ماده با هیدروژن فلوراید، فلوئور ، اکسیژن دی فلوئورید، کلر تری فلوئوراید، اسیدهای قوی، بازهای قوی و اکسید کننده ها واکنش نشان خواهد داد.

 

ژل سیلیکا برای دستگاه تنفسی تحریک کننده است و ممکن است باعث تحریک دستگاه گوارش شود و گرد و غبار دانه ها ممکن است باعث تحریک پوست و چشم شود، بنابراین لازم است اقدامات احتیاطی انجام شود.

 

گرد و غبار سیلیس کریستالی می تواند باعث سیلیکوز شود، اما سیلیکا ژل آمورف مصنوعی غوطه ور است بنابراین باعث سیلیکوز نمی شود. سایر خطرات ممکن است در صورت دوپ شدن آن با نشانگر رطوبت ایجاد شود.

 

 

جهت جستجوی محصولات شیمیایی اینجا جستجو کنید.

خرید مواد شیمیایی از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.