Силикагель

Силикагель, химическая формула: mSiO2 • nH2O, представляет собой слегка прозрачное белое твердое вещество. Относится к роду аморфных. Силикагель представляет собой высокоактивный пористый материал с большой площадью внутренней поверхности. Удельная поверхность на грамм кремнезема может достигать более 450 м2. Поэтому он обладает сильной поглощающей способностью жидкости или газа. Силикагель не растворяется в воде, не растворяется в других растворителях, кроме плавиковой кислоты и сильной щелочи.

Имеющийся в продаже твердый гель кремнезема имеет сферическую и неправильную форму двух видов. В зависимости от размера пор его можно разделить на мелкопористый силикагель (со средним размером пор менее 1,5 ~ 2,0 нм) и крупнопористый силикагель (со средним размером пор более 4,0 ~ 5,0 нм). Существует еще один вид обесцвечивающего геля кремнезема, содержащего хлорид кобальта, при этом безводный хлорид кобальта имеет синий цвет. Однако после поглощения воды гидратированный хлорид кобальта будет иметь розовый цвет, который после высыхания снова станет синим. По изменению цвета во время обезвоживания и гидратации хлорида кобальта мы можем узнать состояние влагопоглощения силикагеля. Розовый силикагель не обладает абсорбирующей способностью, но после термического обезвоживания его цвет возвращается к синему и восстанавливается абсорбирующая способность.

Силикагель может быть получен в результате реакции между жидким стеклом и серной кислоты, а затем гелеобразование, промывку, обессоление, амидирование, сушку и просеивание. Реакция протекает следующим образом:

nNa2O • mSiO2 + nH2SO4 → mSiO2 • nH2O + nNa2SO4. Общепромышленный силикагель имеет механическую прочность от 85 до 95%, содержание воды ниже 2% и скорость поглощения влаги от 25 до 30%.

Гель кремнезема в основном используется для поглощения или сушки газа, жидкости дегидратация и жидкостная хроматография, также используемые в качестве катализаторов или носителя катализатора. Текстильная промышленность использует его в качестве проклеивающего агента. Пористый силикагель в основном используется для сушки и очистки газа, обезвоживания и очистки органического продукта, а также в качестве носителя на подложке. Крупнопористый гелеобразный диоксид кремния в основном используется для обработки макромолекулярного белка, содержащегося в пиве, а также для сушки газа и жидкости и устранения запотевания, а также для осушения газа при высокой влажности, в качестве катализатора и носителя катализатора в нефтехимической промышленности. Гель для обесцвечивания в основном используется для обозначения относительной влажности воздухонепроницаемой упаковки, прецизионных инструментов и внутреннего пространства инструментов, а также используется для защиты от влаги прецизионных инструментов.

Силикагель для хроматографии
Силикагель для хроматографии представляет собой разновидность пористого материала, который может быть представлен формулой SiO2 • х Н2О. Молекула содержит сшитую структуру силоксана (-Si-O-Si), при этом на поверхности частицы много силанольных групп. Абсорбционная сила геля кремнезема зависит от содержания силанола. Силанольная группа может поглощать молекулу воды за счет образования водородной связи, поэтому сила поглощения силикагелем будет уменьшаться с увеличением поглощенной влаги. Если водопоглощающая способность превышает 17%, сила поглощения слишком мала для использования в качестве адсорбента, но его можно использовать в качестве поддерживающего агента в распределительной хроматографии. Для активации силикагеля, когда силикагель нагревается до 100 ~ 110 ℃, молекула воды, поглощенная водородной связью, на поверхности силикагеля может быть удалена. Когда температура поднимается до 500 ℃, силанолы на поверхности диоксида кремния также могут подвергаться дегидратации и конденсации, превращаясь в силоксановые связи, таким образом теряя способность поглощать воду через водородные связи, тем самым больше не обладая природой адсорбента. Даже обработка воды не может восстановить ее адсорбционную активность. Следовательно, активация силикагеля не должна происходить при более высоких температурах (как правило, при температуре выше 170 ℃ происходит небольшая потеря связанной воды).

Силикагель является кислотным адсорбентом, который подходит для хроматографии нейтральных или кислых компонентов. Между тем, силикагель также является своего рода слабокислотным катионообменником с силанольной группой на поверхности, способной высвобождать слабокислотные ионы водорода. При встрече с сильным щелочным соединением он способен поглощать щелочное соединение из-за реакции ионного обмена.

Классификация силикагеля
В зависимости от применения силикагель может можно разделить на осушающий силикагель, абсорбирующий силикагель, силикагель для анализа, упакованный силикагель для сушки, силикагель для носителя катализатора и специальный специальный силикагель.
Силикагель характеризуется химической инертностью, высокой площадь поверхности, высокая внутренняя пористость и высокая адсорбционная способность, широко используемые в качестве осушителя, осушителя, адсорбентов, наполнителей и носителя катализатора. Легко адсорбировать полярные вещества, трудно адсорбировать неполярные органические вещества.

Влага, содержащаяся в поглощенном газе силикагеля, может достигать 50% его массы при влажности воздуха в потоке 60% ; количество воды, адсорбированной на микропористом силикагеле, также может достигать 24% от массы силикагеля. Поэтому он обычно используется для осушки газа с высокой влажностью. Ниже мы представим основные категории коммерческих продуктов из силикагеля и их применение.
(1) Сферический силикагель. Сферический силикагель представляет собой сферическую частицу размером 2,0 ~ 8,0 мм. Существуют определенные различия в площади поверхности, объеме пор, объемной плотности и некоторых других показателях сферического силикагеля, производимого в разных местах, которые в основном используются для газа. осушка, газопоглощение, контроль влажности воздуха, очистка нефтепродуктов и носитель катализатора и другие аспекты.
(2) Гранулированный силикагель. Частица неправильной формы размером 6 ~ 20 мм с удельной поверхностью 700 ~ 800 м2/г. Он в основном используется для сушки природного газа, азота и рециркулированного газообразного водорода, а также для разделения углеводородов природного газа.
(3) Водостойкий силикагель. Он в основном сферический с удельной поверхностью 300~400м2/г. Характеризуется тем, что не лопается при встрече с водой. Он в основном используется для сушки газа, обезвоживания жидких насыщенных углеводородов, а также в качестве носителя катализатора.
(4) Силикагель с микропорошком. Его средний размер частиц составляет около 2 ~ 10 мкм. Он аморфен и имеет коэффициент поглощения масла 60 ~ 300 г/100 г. Он в основном используется в качестве добавок к продуктам питания, лекарствам и косметике. Нетоксичен при добавке количества пищевых продуктов, лекарственных средств не более 2%.
(5) Селективно адсорбированный силикагель. Это силикагель, изготовленный из чистовой обработки, также известный как «адсорбционный силикагель для хроматографии». Силикагель для колоночной хроматографии на внутреннем рынке относится к этой категории. Его внешний вид содержит объемную форму и форму микросферы. Он имеет зернистость от 60 до 300 меш и удельную поверхность от 300 до 750 м2/г. Он в основном используется для абсорбции, разделения и очистки различных веществ.
(6) Силикагель с синей индикацией. Это своего рода силикагель, который может окрашиваться в разные цвета при изменении относительной влажности окружающей среды. Его внешний вид может быть объемным и шаровидной формы. Он в основном используется в качестве индикатора относительной влажности для влагонепроницаемой упаковки. По степени влагопоглощения индикаторного осушителя можно судить об относительной влажности окружающей среды. Например, «Океан». синий гель-индикатор марки, соответственно проявляет светло-голубой, фиолетовый и красный цвет при относительной влажности 20%, 40% и 60%.
(7) Осушитель силикагеля для упаковки. В зависимости от различных ситуаций применения и упаковки осушитель силикагеля для упаковки включает множество типов и разновидностей, таких как категория в мешках, тип уникальной формы и специальный тип.
Категория в мешках включает бумажные мешки, хлопчатобумажные мешки, нетканые мешки, нейлоновые мешки, полиэтиленовые мешки, и это самая большая категория в типе упаковки силикагеля. Тип гетероморфы включает осушитель силикагеля в форме пластины, цилиндра, стержня, пробки. Выделенный тип представляет собой осушитель силикагеля, специально разработанный и изготовленный на основе требований пользователя и конструкции.

Ссылка:
Zhu-Hongfa, редактор ZHU-Yuxia “технология производства чистых химических продуктов” Пекин: Golden Shield Press, 2002, стр. 168.
Линь Чонгдэ, Лу Цзян, редактор Ван Дэшэн; редактор подтома Ван Дэшэн; Китайская энциклопедия образования для взрослых • Химическая &бык; Химическая промышленность.

---