Силикагель как пишется правильно
Силикагель
Силикаге́ль представляет собой высушенный гель, образующийся из перенасыщенных растворов кремниевых кислот (nSiO2·mH2O) при pH > 5—6. Твёрдый гидрофильный сорбент.
Содержание
Получение
Получается при подкислении растворов силикатов щелочных металлов с последующей промывкой и высушиванием образовавшегося геля:
Свойства
Силикагель имеет огромную площадь поверхности (800 м²/1 г), состоящую из групп —SiOH, расположенных на расстоянии 0,5 нм друг от друга. Эти группы являются активными центрами, причём активность конкретной партии силикагеля зависит от числа и активности таких центров. В активном адсорбенте, то есть таком, из которого удалена адсорбированная на его поверхности вода, многие центры будут активны. Такая активация происходит при нагревании геля до 150—200 °C.
При нагревании до более высокой температуры в интервале 200—400 °C активность теряется в результате образования связей Si-O, происходящего с отщеплением воды. Эта стадия, однако, обратима. При нагревании выше 400 °C размер поверхности силикагеля необратимо уменьшается.
Активные центры взаимодействуют с полярными растворёнными веществами главным образом за счёт образования водородных связей.
Классификация силикагелей
Согласно ГОСТ 3956—76 силикагели различают:
Существует четырёхбуквенное обозначение вида силикагеля согласно ГОСТ 3956—76.
Также существуют силикагели специального назначения, например, силикагель-индикатор влажности (пропитанный солями кобальта, по мере впитывания влаги и снижения активности, гранулы изменяют окраску с голубой на розовую), силикагели для хроматографии, силикагели для бытовых холодильников и ряд других.
Применение
Товарный силикагель выпускают в виде зёрен или шаровидных гранул размером от 5—7 до 10 −2 мм. Различные марки силикагелей имеют средний эффективный диаметр пор 20—150Å и удельную поверхность 102—103 м²/г.
Основное применение силикагели находят при осушке воздуха, углекислого газа, водорода, кислорода, азота, хлора и других промышленных газов.
Способность силикагеля поглощать значительное количество воды используется для осушки различных жидкостей, в особенности в том случае когда обезвоживаемая жидкость плохо растворяет воду (сушка галогенированных жидкостей типа фреон). Силикагели служат также осушителями при консервации оборудования для предохранения его от коррозии.
Наряду с водой силикагели хорошо сорбируют пары многих органических веществ. Этим его свойством пользуются для улавливания (рекуперации) паров бензина, бензола, эфира, ацетона и т. п. из воздуха, бензола, из газовых коксовых печей и бензина из природных газов.
Свойство силикагеля поглощать многие вещества из жидкой фазы используют в промышленной очистке различных масел, при обессеривании нефтяных погонов и удаления из нефти высокополимерных смолистых веществ.
Техника безопасности
Силикагель пожаро- и взрывобезопасен, по степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности. Пыль силикагеля содержит от 10 до 70 % свободного диоксида кремния. При работе с силикагелем рекомендуют использовать средства защиты органов дыхания. Силикагель-индикатор влажности может содержать хлорид кобальта(II), который токсичен и является канцерогеном [1]
Как работает силикагель и что это такое?
Это высушенный гель кремниевой кислоты, представляющий собой серые, белые или бесцветные, прозрачные или матовые гранулы неправильной, сферической или овальной формы. Является твердым гидрофильным сорбентом.
Гранулы материала имеют пористую структуру и сильно развитую внутреннюю поверхность, благодаря чему обладают способностью сорбировать воду и другие жидкости, а также пары органических веществ (бензина, толуола, ацетона, бензола, эфира и др.) и газы из жидких и газовых сред.
Силика гель работает следующим образом: его обширная поверхность состоит из активных центров, расположенных на расстоянии 0,5 нм друг от друга. Поглощающая способность сорбента зависит именно от количества и активности таких центров. При впитывании посторонних веществ активность падает, но у некоторых разновидностей может регенерироваться при 150-200°С. С растворенными веществами активные центры взаимодействуют из-за образования водородных связей.
Существуют силикагели особого назначения, например, индикаторный (пропитанный кобальтовыми солями, по мере поглощения влаги меняет окрас гранул с голубого на розовый), для бытовых холодильников, хроматографии, стеклопакетов и др.
Как использовать силикагель?
Silikagel получил широкое применение как в промышленности, так и в быту. Благодаря впитывающей способности его используют для защиты при долгом хранении от губительного воздействия влаги и образования коррозии различного оборудования, оптических приборов, кожаных изделий, сухозаряженных аккумуляторных батарей, продуктов питания. Кроме того, материал применяется в качестве катализатора в органическом синтезе и для выделения и концентрирования антибиотиков, разделения витаминов, аминокислот и спиртов в фармацевтике.
Silica gel закладывается между стеклопакетами, чтобы предохранить стекла от запотевания, обезвоживает фреон в холодильном оборудовании, используется для обессеривания нефтяных погонов и извлечения смолистых веществ из нефти. Он отлично поглощает газообразные вещества, поэтому применяется для осушки водорода, воздуха, кислорода, углекислого газа, хлора, азота и др.
Также сорбент может быть очень полезен в быту: он является главным составляющим наполнителей для кошачьих туалетов. Такие наполнители дороже, чем древесные или глиняные, но расходуются гораздо экономичнее, эффективнее поглощают запахи и обладают гораздо меньшим весом.
Кроме того, silicagel можно использовать в качестве осушителя для электронной техники, не прошедшей проверку на водостойкость. Для этого принявший водные процедуры аппарат (например, мобильный телефон, планшет, плеер) помещают в коробку с гранулами сорбента на 8-10 часов. Избавиться от запотевания фотоаппарата также можно, положив в сумку с ним несколько пакетиков силикагеля.
Эти же пакетики помогут устранить неприятный запах сырости в спортивных сумках, предохранить столовое серебро от потемнения, а семена на зиму – от увлажнения. С их помощью можно быстро и безопасно высушить обувь, защитить лезвия бритвы от затупления, предотвратить образование конденсата в автомобиле. Силикагель используется и для хранения фотографий – благодаря ему они будут защищены от выцветания. А залив гранулы сорбента эфирными маслами, можно получить отличный освежитель воздуха.
Таким образом, этот влагопоглотитель является не только незаменимым материалом в промышленности, но и может существенно облегчить жизнь при применении в быту.
Где приобрести?
Мы реализуем химпродукцию по самым доступным ценам. Для заказа просто нажмите на кнопку выше и введите ваши контакты.
СОДЕРЖАНИЕ
История
Характеристики
Высокая удельная поверхность силикагеля (около 750-800 м 2 / г) позволяет ему легко адсорбировать воду, что делает его полезным в качестве влагопоглотителя (осушителя). Силикагель часто описывается как «впитывающий» влагу, что может быть уместным, если игнорировать микроскопическую структуру геля, как в упаковках силикагеля или других продуктах. Однако материал силикагель удаляет влагу путем адсорбции на поверхности своих многочисленных пор, а не путем поглощения основной массой геля.
Регенерация
После насыщения водой гель можно регенерировать, нагревая его до 120 ° C (250 ° F) в течение 1-2 часов. Некоторые типы силикагеля «лопаются» при воздействии достаточного количества воды. Это вызвано разрушением сфер кремнезема при контакте с водой.
Подготовка
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.
Силикагель иногда используется в качестве средства консервации для контроля относительной влажности в музейных и библиотечных выставках и хранилищах.
Химия
Ожидается, что силикагель не разлагается ни в воде, ни в почве.
Кошачьи отходы
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
Учитывая водные адсорбционные свойства силикагеля, он используется в бытовых фильтрах для воды. Структура поверхности силикагеля позволяет адсорбировать некоторые минералы, растворенные в воде, или осуществлять «ионный обмен», как это продается на рынке. Из-за отсутствия нормативных требований к продуктам для фильтрации воды в домашних условиях нет исследований, подтверждающих утверждения производителя об эффективности системы фильтрации.
Индикатор влажности (силикагель, меняющий цвет)
Опасности
Силикагель
Содержание
История [ править ]
Типы [ править ]
Свойства [ править ]
Высокая удельная поверхность силикагеля (около 750-800 м 2 / г) [7] позволяет ему легко адсорбировать воду, что делает его полезным в качестве осушителя (осушающего агента). Силикагель часто описывается как «впитывающий» влагу, что может быть уместным, когда игнорируется микроскопическая структура геля, как в упаковках силикагеля или других продуктах. Однако материал силикагель удаляет влагу путем адсорбции на поверхности своих многочисленных пор, а не путем поглощения основной массой геля.
Регенерация [ править ]
После насыщения водой гель можно регенерировать, нагревая его до 120 ° C (250 ° F) в течение 1-2 часов. [ требуется дополнительная ссылка (и) ] Некоторые типы силикагеля «лопаются» при воздействии достаточного количества воды. Это вызвано разрушением сфер кремнезема при контакте с водой. [8]
Подготовка [ править ]
Использует [ редактировать ]
Десикант [ править ]
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 из силикагеля эти предметы можно хранить дольше.
Силикагель также можно использовать для поддержания относительной влажности внутри высокочастотного радио- или спутникового волновода на как можно более низком уровне (см. Также буферизацию влажности ). Чрезмерное накопление влаги внутри волновода 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 гранул 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.
Силикагель иногда используется в качестве средства консервации для контроля относительной влажности на музейных и библиотечных выставках и хранении.
Химия [ править ]
Ожидается, что силикагель не разлагается ни в воде, ни в почве. [10]
Наполнитель для кошачьего туалета [ править ]
Пищевая добавка [ править ]
Силикагель, также называемый аэрогелем кремнезема или гидратированным кремнеземом, внесен в список FDA в Соединенных Штатах как общепризнанный безопасный (GRAS), что означает, что 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%. [12]
Перечисленные 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. [13]
Фильтрация воды [ править ]
Учитывая водные адсорбционные свойства силикагеля, он используется в бытовых фильтрах для воды. [14] Поверхностная структура силикагеля позволяет адсорбировать некоторые минералы, растворенные в воде, [15] или «ионный обмен», как он продается. Из-за отсутствия нормативных требований к продуктам для фильтрации воды в домашних условиях нет исследований, подтверждающих утверждения производителя относительно эффективности системы фильтрации.
Индикатор влажности (синий / оранжевый силикагель) [ править ]
Опасности [ править ]
Силикагель
Вода входит в структуру силикагеля в виде гидроксильных групп, химически связанных с атомами кремния на поверхности. Силикагель обладает пористой структурой: суммарная поверхность пор от 100 до 700 м 3 /г.
Инертное химическое соединение – силикагель может быть использован для адсорбции многих веществ. Благодаря своим высоким гидрофильным свойствам, силикагель- ценный адсорбент при адсорбции водяных паров. Адсорбированная вода удерживается на силикагеле за счет водородных связей ОН-группы поверхности решетки. При нагревании силикагель легко возвращает поглощенные вещества, восстанавливая при этом свои адсорбционные свойства. Однако при температуре выше 200 0 С ( особенно при нагревании в вакууме) снижается степень покрытия поверхности гидроксилами и соответственно уменьшается в дальнейшем адсорбция воды, метанола, аминов и других адсорбтивов в области мономолекулярного заполнения.
В зависимости от гранулометрического состава, формы частиц и характера пористости силикагели обозначают четырьмя буквами: первая буква характеризует размер гранул, вторая- (всегдаС)- силикагель, третья- размер пор, последняя форму частиц. Так, крупный силикагель мелкопористый гранулированный обозначают КСМГ, мелкий силикагель мелкопористый кусковой- МСМК. Средние фракции силикагеля называют «шихтой» и обозначают: ШСМК, ШСКГ, ШСМГ. Индикаторный силикагель (ГОСТ 8984-58) –силикагель, пропитанный солями кобальта. В зависимости от влажности среды он изменяет цвет от светло-голубого до розового.
Выпускается силикагель в виде шариков или кусочков неправильной формы с зернами размером в пределах 0,1-7,0 мм. В зависимости от аппаратурного оформления рекомендуют следующий гранулометрический состав силикагеля: 0,1-0,25 мм- для процессов с кипящим слоем адсорбентов; 0,5-2,0 мм – для жидкофазных процессов и процессов с движущимся слоем адсорбента; 2,0 – 7,0 мм – для процессов в газовой фазе со стационарным слоем адсорбента.
Для осушки газа на промышленных установках наиболее эффективно применение мелкопористого силикагеля. Однако, следует учитывать, что мелкопористый силикагель быстро измельчается при наличии в газе капельной влаги, которая вызывает значительные напряжения в структуре гранулы как во время адсорбции, так и при регенерации. Более устойчив к пересыщенным влагой газам крупнопористый силикагель.
Не рекомендуется применять силикагель как осушитель, если в состав газа входят ненасыщенные углеводороды, так как при регенерации они полимеризуются. Насыщенные углеводороды, начиная с бутанов, сорбируются силикагелем, но их частично заменяет вода. Легкие углеводороды ( до бутанов) полностью выделяются при регенерации силикагеля и не влияют на адсорбционную способность силикагеля в последующих циклах. Тяжелые углеводороды С5 и выше более прочно удерживаются силикагелем и при регенерации удаляются не полностью.
Масла, гликоли и амины легко сорбируются силикагелем и при регенерации в зависимости от температуры остаются на поверхности или разлагаются, образуя смолистые соединения, которые закупоривают поры адсорбента и снижают его адсорбционную способность. Амины разлагаются с образованием аммиака, который разрушает структуру силикагеля, увеличивает размер пор и уменьшает его поверхность.
Сероводород и диоксид углерода сорбируются на силикагеле подобно бутану и как бутан большей частью вытесняются парами воды при адсорбции и целиком удаляются при регенерации.
Динамическая адсорбционная способность силикагеля по влаге зависит: 1-.от размера зерна; 2.-скорости потока; 3.-содержания влаги в газе. ( см. рис. 1,2).
Рис.2 Динамическая адсорбционная способность слоя силикагелей (h=1 м) при разной скорости потока:
а) осушка для «проскоковой» концентрации, соответствующей точки росы tр=-40 0 С;
1- крупнопористый силикагель; 2-среднепористый; 3-мелкопористый.
Кроме того, динамическая, адсорбционная способность силикагеля по влаге зависит от полноты регенерации, в свою очередь зависящей от температуры. Максимальная температура при регенерации 200-250 0 С, так как при более высокой температуре поверхность силикагеля разрушается. Ниже приводятся результаты исследования действия температуры регенерации на динамическую адсорбционную способность мелкопористого силикагеля (мг/см 3 ) при осушки до точки росы минус 40 0 С: