سیلیکاژل

سیلیکاژل چیست؟

سیلیکاژل شکل آمورف و متخلخل دی اکسید سیلیکون (سیلیکا) است که از یک چارچوب سه بعدی نامنظم از اتم های سیلیسیم و اکسیژن متناوب با حفره ها و منافذ در مقیاس نانومتری تشکیل شده است. فضاهای خالی ممکن است حاوی آب یا برخی مایعات دیگر باشند یا ممکن است با گاز یا خلاء پر شوند. در مورد آخر، این ماده به درستی ژل سیلیس نامیده می شود.

سیلیکازیروژل، با اندازه منافذ متوسط 2.4 نانومتر میل ترکیبی قوی با مولکول های آب دارد و به عنوان یک خشک کننده به طور گسترده ای استفاده می شود. سخت و شفاف است، اما به طور قابل توجهی نرمتر از شیشه سیلیکا یا کوارتز عظیم است. و در صورت اشباع شدن با آب سفت می ماند.

سیلیکازیروژل معمولاً به صورت دانه های درشت یا دانه هایی با قطر چند میلی متر تجاری می شود. برخی از دانه ها ممکن است حاوی مقادیر کمی از ماده شاخص باشند که با جذب مقداری آب تغییر رنگ می دهد. پاکت‌های کاغذی کوچک حاوی گلوله‌های زیروژل سیلیکا، معمولاً با هشدار «نخورید»، اغلب در بسته‌های غذای خشک گنجانده می‌شوند تا رطوبتی که ممکن است باعث فساد غذا شود را جذب کنند.

سیلیکاژل مرطوب، همانطور که ممکن است به تازگی از محلول های سیلیکات قلیایی تهیه شده باشد، ممکن است از نظر قوام از یک ژل شفاف نرم، شبیه ژلاتین یا آگار، تا یک جامد سخت، یعنی یک زیروژل غرق در آب، متفاوت باشد. گاهی اوقات در فرآیندهای آزمایشگاهی، به عنوان مثال برای سرکوب همرفت در مایعات یا جلوگیری از ته نشین شدن ذرات معلق استفاده می شود.

تاریخچه سیلیکاژل

ژل سیلیکا در اوایل دهه 1640 به عنوان یک کنجکاوی علمی وجود داشت. در جنگ جهانی اول برای جذب بخارات و گازها در کپسول های ماسک گاز استفاده شد. مسیر مصنوعی برای تولید ژل سیلیکا در سال 1918 توسط والتر پاتریک، استاد شیمی در دانشگاه جان هاپکینز ثبت شد.

در جنگ جهانی دوم، سیلیکاژل در تلاش های جنگی برای خشک نگه داشتن پنی سیلین، محافظت از تجهیزات نظامی در برابر آسیب رطوبت، به عنوان یک کاتالیزور ترک مایع برای تولید بنزین با اکتان بالا، ساخت دی سولفید کربن و به عنوان یک کاتالیزور ضروری بود. پشتیبانی از ساخت بوتادین از اتانول (مواد اولیه برای تولید لاستیک مصنوعی).

انواع سیلیکاژل

• نوع اول: این دسته از نظر شکل ظاهری به صورت گلوله شفاف با قطر تقریبی منافذ 2.5 نانومتر می باشند. همچنین به دلیل خواص خشک شدن و ضد رطوبتی خوبی که دارند، می توانند به عنوان حامل کاتالیزور، جاذب، جداکننده و جاذب فشار متغیر، استفاده شوند.
• نوع دوم: این دسته از نظر شکل ظاهری به صورت گلوله های سفید شفاف با قطر منافذ 4.5 ای 7.0 نانومتر هستند. این ترکیبات جاذب مایع، خشک کن و حامل عطرمی باشند و همچنین ممکن است به عنوان حامل کاتالیزور و برای خاک گربه نیز استفاده شوند.
• نوع سوم: ساختار این دسته نیمه شفاف و ریز منافذ است. عمده کاربرد این سیلیکاژل، به عنوان ماده اولیه برای تهیه خاک گربه می باشد. علاوه بر این، سیلیکاژل ماکرو منفذی را تشکیل می دهد که به عنوان خشک کن، جاذب و حامل کاتالیزور استفاده می شود

ژل آلومینا سیلیکا چیست؟

این نوع سیلیکاژل به رنگ زرد روشن می باشد و از نظر شیمیایی پایدار است. همچنین در برابر شعله مقاوم است و به جز در اسید قلیایی یا هیدروفلوئوریک، در سایر ترکیبات نامحلول است. از جمله مزایای این ژل می توان به قطبیت سطحی، پایداری حرارتی، عملکرد بیشتر از ژل سیلیکا با منافذ ریز، اشاره کرد.

سیلیکاژل تثبیت کننده چیست؟

این سیلیکاژل از نظر شکل ظاهری به صورت پودر جامد ریز متخلخل غیر کریستالی می باشد که غیر سمی است و در برابر شعله مقاوم است. در دلسترسازی غلات، برای برای بهبود طعم، شفافیت، رنگ و کف و حذف ناخالصی های غیر میکروارگانیسمی استفاده می شود.

تولید سیلیکاژل

ابتدا محلول آبی سیلیکات سدیم اسیدی می شود تا رسوب ژلاتینی تولید شود و شسته می شود، سپس آبگیری می شود تا سیلیکاژل بی رنگ تولید شود. هنگامی که یک نشانه قابل مشاهده از میزان رطوبت سیلیکاژل مورد نیاز است، تتراکلوروکوبالتات آمونیوم (II)با فرمول  (NH₄)₂[CoCl₄] یا کلرید کبالت(II) با فرمول  CoCl₂ اضافه می شود. این باعث می شود ژل در صورت خشک شدن آبی و در صورت هیدراته شدن صورتی باشد. به دلیل ارتباط بین کلرید کبالت و سرطان، استفاده از آن در ژل سیلیکا در اروپا ممنوع شده است. یک شاخص جایگزین متیل ویولت است که وقتی خشک می شود نارنجی و وقتی هیدراته می شود سبز است.

خواص سیلیکاژل

سطح ویژه بالای سیلیکا ژل حدود 750-800 مترمربع بر گرم، به آن اجازه می دهد به راحتی آب را جذب کند و به عنوان یک ماده خشک کننده (عامل خشک کننده) مفید باشد. سیلیکاژل اغلب به عنوان جاذب رطوبت توصیف می شود، که ممکن است زمانی مناسب باشد که ساختار میکروسکوپی ژل نادیده گرفته شود، مانند بسته های سیلیکاژل یا سایر محصولات. با این حال، ماده سیلیکاژل، رطوبت را با جذب روی سطح منافذ متعدد خود به جای جذب در قسمت عمده ژل، از بین می برد.

سیلیکاژل قادر است تا 37 درصد وزن خود را در محیط های با رطوبت بالا جذب کند. این رطوبت را می توان با حرارت دادن در دمای 120 درجه سانتی گراد برای مدت زمان طولانی آزاد کرد. این باعث می شود چندین بار قابل استفاده مجدد باشد و در صورت وجود، کارایی بسیار کمی از دست برود.

بازسازی سیلیکاژل

هنگامی که با آب اشباع شد، ژل ممکن است با حرارت دادن آن به 120 درجه سانتیگراد (248 درجه فارنهایت) به مدت 1 تا 2 ساعت بازسازی شود. برخی از انواع سیلیکاژل زمانی که در معرض آب کافی قرار می گیرند “ترک” می کنند. این به دلیل شکستن کره های سیلیس در هنگام تماس با آب است.

کاربرد سیلیکاژل به عنوان خشک کننده ها

سیلیکاژل کاربردهای گسترده ای دارد. یکی از عمده ترین کاربردهای سیلیکاژل به عنوان خشک کننده می باشد. سیلیکاژل، به عنوان دانه های بسته بندی شده در یک کیسه قابل نفوذ، یک خشک کننده معمولی است. در بسیاری از موارد، رطوبت باعث رشد کپک و فساد می شود. تراکم همچنین ممکن است به سایر اقلام مانند الکترونیک آسیب برساند و تجزیه مواد شیمیایی مانند قرص های ویتامین را تسریع کند. از طریق گنجاندن بسته های سیلیکاژل، می توان این موارد را برای مدت طولانی تری حفظ کرد. ممکن است به خشک شدن تجهیزات الکترونیکی در طول تلاش برای بازیابی مواردی که به طور تصادفی در معرض رطوبت قرار گرفته اند کمک کند.

سیلیکاژل همچنین ممکن است برای پایین نگه داشتن رطوبت نسبی در یک رادیو فرکانس بالا یا موجبر سیستم انتقال ماهواره ای تا حد امکان استفاده شود. تجمع بیش از حد رطوبت در یک موجبر می تواند باعث ایجاد قوس در داخل موجبر شود و به تقویت کننده برق تغذیه کننده آن آسیب برساند. همچنین، دانه های آبی که در داخل موجبر تشکیل می شوند و متراکم می شوند، امپدانس و فرکانس مشخصه را تغییر می دهند و سیگنال را تخریب می کنند. معمول است که از یک سیستم هوای فشرده کوچک (شبیه به یک پمپ آکواریوم کوچک خانگی) برای گردش هوای داخل موجبر روی یک شیشه سیلیکاژل استفاده شود.

سیلیکاژل می تواند حدود 40 درصد وزن خود را در رطوبت جذب کند و رطوبت نسبی را در ظرف دربسته تا حدود 40 درصد کاهش دهد. هنگامی که اشباع شد، می توانید با حرارت دادن آن در دمای بالای 150 درجه سانتیگراد، رطوبت را از بین ببرید و از سیلیکاژل مجدد استفاده کنید.

سیلیکاژل همچنین برای خشک کردن هوا در سیستم های هوای فشرده صنعتی استفاده می شود. هوای خروجی کمپرسور در بستری از دانه های سیلیکاژل جریان می یابد. سیلیکاژل رطوبت هوا را جذب می کند و از آسیب در نقطه استفاده از هوای فشرده به دلیل تراکم یا رطوبت جلوگیری می کند. از همین سیستم برای خشک کردن هوای فشرده در لوکوموتیوهای راه آهن استفاده می شود، جایی که تراکم و یخ در لوله های هوای ترمز می تواند منجر به خرابی ترمز شود.

سیلیکاژل گاهی اوقات به عنوان یک ابزار نگهداری برای کنترل رطوبت نسبی در نمایشگاه ها و انبارهای موزه و کتابخانه استفاده می شود.

کاربردهای دیگر شامل نوارهای تست تشخیصی، دستگاه‌های استنشاقی، سرنگ‌ها، کیت‌های تست دارو و کیت‌های بهداشت بیمارستانی است.

کاربرد سیلیکاژل در علم شیمی

در شیمی، سیلیکاژل در ستون کروماتوگرافی به عنوان یک فاز ثابت استفاده می شود. در کروماتوگرافی ستونی، فاز ساکن اغلب از ذرات ژل سیلیکا 40 تا 63 میکرومتر تشکیل شده است. اندازه ذرات مختلف برای انواع مختلف کروماتوگرافی ستونی استفاده می شود، زیرا اندازه ذرات به سطح سطح مربوط می شود. تفاوت در اندازه ذرات تعیین می کند که آیا سیلیکاژل باید برای کروماتوگرافی فلاش یا گرانشی استفاده شود. در این کاربرد، به دلیل قطبیت سیلیکاژل، اجزای غیر قطبی تمایل دارند قبل از اجزای قطبی تر شسته شوند، از این رو کروماتوگرافی فاز معمولی نامیده می شود. با این حال، هنگامی که گروه های آبگریز مانند گروه های C18 به سیلیکاژل متصل می شوند، ابتدا اجزای قطبی شستشو داده می شوند و این روش به عنوان کروماتوگرافی فاز معکوس نامیده می شود. ژل سیلیکا همچنین برای کروماتوگرافی لایه نازک روی ورق های آلومینیومی، شیشه ای یا پلاستیکی اعمال می شود.

گروه‌های هیدروکسی (OH) روی سطح سیلیکا را می‌توان برای تهیه ژل‌های سیلیکا خاص که پارامترهای فاز ثابت منحصربه‌فردی را نشان می‌دهند، عامل‌دار کرد. این به اصطلاح ژل سیلیکا عامل دار نیز در سنتز و خالص سازی آلی به عنوان معرف های نامحلول و جاذب کننده ها استفاده می شود.

گروه های کیلیت نیز به صورت کووالانسی به سیلیکاژل متصل شده اند. این مواد توانایی حذف یون های فلزی را به صورت انتخابی از محلول های آبی دارند. گروه های کیلیت را می توان به صورت کووالانسی به پلی آمین هایی که بر روی سطح سیلیکا ژل پیوند زده شده اند و ماده ای با یکپارچگی مکانیکی بیشتری تولید می کنند، متصل کرد. سیلیکاژل نیز با فلزات قلیایی ترکیب می شود تا یک عامل کاهنده M-SG را تشکیل دهد.

کاربرد سیلیکاژل خوراکی در افزودنی مواد غذایی

سیلیکاژل که به آن دی اکسید سیلیکون یا سیلیس آمورف مصنوعی (SAS) نیز گفته می شود، توسط FDA در ایالات متحده به عنوان عموماً ایمن (GRAS) شناخته شده است، به این معنی که می توان آن را بدون نیاز به تایید به محصولات غذایی اضافه کرد.

از این نوع سیلیکاژل به عنوان عامل ضد جوش، عامل ضد کف، تثبیت کننده، جاذب، حامل، عامل حالت دهنده، عامل ضد سرما، کمک فیلتر، عامل امولسیون کننده، عامل کنترل ویسکوزیته، و عامل ضد ته نشینی، استفاده می شود. سیلیس را می توان به طور معمول در غذاها از جمله محصولات پخته شده، ادویه ها و گیاهان، محصولات لبنی، محصولات کاکائو و غیره یافت.

کاربرد سیلیکاژل در تصفیه آب

با توجه به خاصیت جذب آب سیلیکاژل، از آن در فیلترهای آب خانگی استفاده می شود. ساختار سطحی سیلیکاژل اجازه می دهد تا برخی از مواد معدنی که در آب حل می شوند، یا «تبادل یونی» که در بازار عرضه می شود، جذب شوند.

نشانگر رطوبت، تغییر رنگ سیلیکاژل است. سیلیکاژل ممکن است با یک نشانگر رطوبت دوپ شود که وقتی از حالت بی آب (خشک) به حالت هیدراته (تر) تبدیل می شود، به تدریج رنگ خود را تغییر می دهد. شاخص های رایج عبارتند از کلرید کبالت (II) و متیل ویولت. کلرید کبالت (II) زمانی که خشک می شود آبی تیره و زمانی که مرطوب می شود صورتی است، اما سمی و سرطان زا است و توسط اتحادیه اروپا در جولای 2000 به عنوان یک ماده سمی طبقه بندی شد. متیل بنفش ممکن است برای تغییر از نارنجی به سبز یا نارنجی به بی رنگ فرموله شود. همچنین سمی و به طور بالقوه سرطان زا است،  اما به اندازه کافی بی خطر است که مصارف دارویی داشته باشد. نمک‌های آهن و خود آهن که گاهی با مقادیر کمی هیدروکسید سدیم ترکیب می‌شوند، جایگزین بهتری هستند. به ویژه، سولفات آهن و نمک های مضاعف مانند سولفات آهن (III) آمونیوم (آلوم آهن)، سولفات آهن آمونیوم (II) و سولفات آهن (III) پتاسیم همگی باعث تغییر رنگ از کهربایی/زرد در حالت خشک به بی رنگ/سفید می شوند. البته وقتی اشباع شد.

انواع سیلیکاژل تولیدی پتروشیمی دانشمند در دو نوع سیلیکاژل آبی و سیلیکاژل سفید می باشد. به منظور خرید سیلیکاژل از تولید کننده سیلیکاژل با پتروشیمی دانشمند تماس بگیرید.

لیست قیمت سیلیکاژل