Silikonový gel

Silicagel ( anglicky silikagel ) je vysušený gel tvořený z přesycených roztoků kyselin křemičitých ( n SiO 2 m H 2 O) při pH> 5-6.

Používá se jako pevný hydrofilní sorbent .

Získání

Získává se okyselením vodných roztoků křemičitanů alkalických kovů , následným promytím ze soli alkalického kovu a vysušením výsledného gelu, například:

{\mathsf {Na_{2}SiO_{3}+2HCl\rightarrow 2NaCl+H_{2}SiO_{3}\downarrow ))

Dehydratace koncentrovaných solů koloidního oxidu křemičitého:

{\mathsf {H_{2}SiO_{3}\rightarrow SiO_{2}+H_{2}O))

Hydrolýza sloučenin křemíku, jako je chlorid křemičitý nebo rozklad esterů kyseliny orthokřemičité .

Barevné indikátory vlhkosti

Při výrobě některých značek silikagelu se do něj v malém množství přidávají barevné indikátory vlhkosti, - látky, které mění barvu při změně stupně hydratace . Obvykle se jako takové látky používají soli dvojmocného kobaltu, například chlorid kobaltnatý . V dehydrovaném stavu má tato sůl tmavě modrou barvu, při hydrataci mění barvu na světle růžovou.

Jako barevný indikátor vlhkosti se používá také organické barvivo - methyl violet , která při změně vlhkosti mění barvu ze zelené na oranžovou nebo bezbarvou.

Jako indikátor vlhkosti se zrnka indikátorového silikagelu přidávají v malých množstvích ke zrnům normálního, nezbarveného silikagelu.

Barevné indikátory nejsou bezpečné, například chlorid kobaltnatý je toxický a karcinogenní [1] . Existují důkazy, že methyl violeť může být také karcinogen [2] , ale je méně škodlivá a je povoleno ji používat i v lékařství.

Adsorpční vlastnosti

Silikagel má obrovský povrch (750-800 m²/g) sestávající z -SiOH skupin vzdálených od sebe 0,5 nm. Tyto skupiny jsou aktivními centry a aktivita konkrétní značky silikagelu závisí na počtu a aktivitě takových center. V aktivním adsorbentu , tj. takovém, ze kterého byla odstraněna voda adsorbovaná na jeho povrchu , bude aktivních mnoho center. K takové aktivaci dochází při zahřátí gelu na 150–200 °C.

Při zahřátí na vyšší teplotu v rozmezí 200–400°C dochází ke ztrátě adsorpční aktivity v důsledku tvorby vazeb Si-O-Si, ke kterému dochází při eliminaci vody. Tento proces je reverzibilní. Při zahřátí nad 400 °C se plocha sorpčního povrchu silikagelu nevratně zmenšuje.

Aktivní centra interagují s polárními soluty hlavně prostřednictvím tvorby vodíkových vazeb .

Klasifikace a třídy silikagelu

Podle GOST 3956-76 jsou silikagely klasifikovány podle:

tvar zrn (zrnitý nebo hrudkovitý);
velikosti zrn (velké a malé);
velikosti pórů (velké póry a malé póry).

Čtyřpísmenné označení značky silikagelu bylo přijato podle GOST 3956-76 [3] .

1. písmeno charakterizuje velikost granulí (K - velké, M - jemné, A - aktivované, W - náboj);
2. písmeno je vždy C (silikagel);
3. písmeno velikost pórů (K - velkopórové, M - jemné póry);
4. písmeno je tvar částic (G - zrnitý, K - hrudkovitý).

Komerční silikagel se obvykle vyrábí ve formě zrn nebo kulovitých granulí o velikosti 5–7 až 10–2 mm. Různé druhy silikagelu mají průměrný efektivní průměr pórů 20–150 Å a specifický povrch 100–1000 m2/g.

Existují také hydrogely (akvagely), ve kterých jsou póry vyplněny vodou, alkogely (alkoholové gely), xerogely, ve kterých jsou z gelu odstraněny případné kapaliny, aerogely (sušené v autoklávu při zahřátí nad kritický bod).

Existují silikagely pro speciální účely, například silikagelové indikátory vlhkosti (impregnované solemi kobaltu , protože vlhkost se absorbuje a aktivita se snižuje, granule mění barvu z modré na růžovou), silikagely pro chromatografii, silikagely pro domácí chladničky a řada dalších značek.

Aplikace

Silikagely se používají především k sušení různých plynů - vzduchu , oxidu uhličitého , vodíku , kyslíku , dusíku , chlóru a dalších průmyslových plynů (například v sušičkách stlačeného vzduchu ).

Typicky se silikagel plní do nějakého druhu pro plyn propustného nebo perforovaného pláště, například plastových sáčků - vysoušedel. Odvlhčovače jsou skladovány v uzavřených nádobách, dokud nejsou použity, aby se zabránilo absorbování vlhkosti ze vzduchu. Odvlhčovače začnou fungovat, jakmile jsou vyjmuty z ochranného obalu odolného proti vlhkosti, takže by měly zůstat v uzavřené nádobě co nejdéle.

Pro zvýšení účinnosti odvlhčovačů je nejlepší je volně zavěsit pokud možno v horní části obalu s výrobkem. Je žádoucí, aby byl obal produktu nebo produktu zapečetěný . Vyrábějí se také "kontejnerové sušičky" - sušičky s velkým množstvím silikagelu, vzhledem k velké hmotě vzhledem k povrchu sušičky působí pomaleji, čímž se zvyšuje životnost sušičky, dokud není nasycena vlhkostí a ztrácí svou sušící vlastnosti.

Hutní průmysl

Schopnost silikagelu absorbovat značné množství vody se využívá k sušení různých kapalin, zvláště když je voda v dehydratované kapalině špatně rozpustná (například sušení halogenovaných organických kapalin, jako jsou freony ).

Silikagely také slouží jako vysoušedla při konzervaci zařízení k ochraně před korozí .

Chemický průmysl

Silikagely spolu s vodou dobře absorbují páry mnoha organických látek . Tato vlastnost se využívá k zachycení (regeneraci) par benzínu, benzenu , éteru, acetonu atd. ze vzduchu, benzenu , z plynových koksárenských pecí a benzínu ze zemních plynů.

Schopnost silikagelu absorbovat mnoho látek z kapalné fáze se využívá při průmyslové rafinaci různých olejů, odstraňování síry z produktů destilace ropy a odstraňování vysoce polymerních pryskyřičných látek z ropy.

Silikagel se také používá jako adsorbent pro plnění chromatografických kolon v chromatografii , jako absorbér vody (sušička) pro organická rozpouštědla, adsorpční čištění nepolárních kapalin; pro separaci alkoholů , aminokyselin , vitamínů , antibiotik atd.). Jako nosiče katalyzátorů se používají hrubě porézní silikagely .

Medicína a zemědělství

Silikagel dobře adsorbuje atomy radonu a jeho izotopy.

Doma

V domácnostech se silikagel široce používá k výrobě podestýlky pro domácí mazlíčky .

Silikagel dělá svou práci perfektně díky své jedinečné atomové struktuře, která mu umožňuje vázat velké množství kapaliny a také pomáhá neutralizovat případné pachy a zároveň je biologicky odbouratelný.

Silicogel je bezpečný, i když ho zvíře požije nebo vdechne. Konvenční hrudkující jílové plniva mohou být nebezpečnější při požití kvůli složení sodnobentonitového jílu , který je potenciálně nebezpečný při požití nebo vdechnutí. Dosud nebyla nalezena žádná souvislost mezi křemičitým prachem a respiračním onemocněním koček [4] .

Bezpečnostní opatření

Silikagel je ohnivzdorný a nevýbušný, podle stupně dopadu na tělo patří k látkám 3. třídy nebezpečnosti . Silikagelový prach obsahuje 10 až 70 % volného oxidu křemičitého , při chronickém vdechování takového prachu může dojít k onemocnění plic - silikóze . Proto se při pravidelné práci se silikagelem doporučuje používat individuální ochranu dýchacích cest proti prachu.

Silikagel s indikátorem barevné vlhkosti může obsahovat chlorid kobaltnatý , který je toxický a karcinogenní [5] .

Literatura

Koltsov S. I., Aleskovskiy V. B. Silikagel, jeho struktura a chemické vlastnosti. - L. , 1963.
Berkman S., Morell D., Egloff G. Katalýza v anorganické a organické chemii, kniha druhá. — M .: Gostoptekhizdat, 1949.
Silikagely // Gazprom neftekhim Salavat: encyklopedie / kap. vyd. D. R. Yagtman. - Ufa: Baškirská encyklopedie, 2012. - S. 353-354. — 472 str.: ill., mapa. - 2000 výtisků. - ISBN 978-5-88185-079-1 ; UDC 338 G13; BBK 65.304.13 (2Ros. Bash.) Ya2.

Poznámky

↑ Klasifikace - CL inventář . Získáno 28. června 2018. Archivováno z originálu 5. ledna 2016. (neurčitý)
↑ Bezpečnostní list Methyl Violet . labchem . Získáno 28. června 2018. Archivováno z originálu 6. února 2018. (neurčitý)
↑ GOST 3956-76. Technický silikagel. Specifikace. . Získáno 28. června 2018. Archivováno z originálu dne 28. června 2018. (neurčitý)
↑ Hallie Roddy. Je podestýlka se silikagelem bezpečná pro kočky? Časté otázky a fakta ? . Hepper (6. července 2021). Staženo: 7. září 2022. (neurčitý)
↑ Balíčky silikagelu (nedostupný odkaz) . Získáno 25. září 2011. Archivováno z originálu 7. dubna 2012. (neurčitý)