No Image

Сколько влаги может впитать силикагель

СОДЕРЖАНИЕ
188 просмотров
10 марта 2020

Силикаге́ль — высушенный гель, образующийся из перенасыщенных растворов кремниевых кислот (nSiO2·mH2O) при pH > 5—6.

Содержание

Получение [ править | править код ]

Получается при подкислении водных растворов силикатов щелочных металлов с последующей промывкой от соли щелочного металла и высушиванием образовавшегося геля, например:

N a 2 S i O 3 + 2 H C l → 2 N a C l + H 2 S i O 3 ↓ <displaystyle <mathsf <2>SiO_<3>+2HCl
ightarrow 2NaCl+H_<2>SiO_<3>downarrow >>>

Обезвоживанием концентрированных золей коллоидного кремнезёма:

H 2 S i O 3 → S i O 2 + H 2 O <displaystyle <mathsf <2>SiO_<3>
ightarrow SiO_<2>+H_<2>O>>>

Цветовые индикаторы влажности [ править | править код ]

При изготовлении некоторых марок силикагеля в него добавляют в небольшом количестве цветовые индикаторы влажности, — вещества, изменяющие свой цвет при изменении степени гидратации. Обычно в качестве такого вещества используют соли двухвалентного кобальта, например, хлорид кобальта. В обезвоженном состоянии эта соль имеет темно-синий цвет, при гидратации изменяет цвет на светло-розовый.

Также в качестве цветового индикатора влажности используют органический краситель — метилвиолет, который при изменении влажности изменяет цвет от зелёного до оранжевого или бесцветного.

В качестве индикатора влажности, зёрна индикаторного силикагеля добавляют в небольшом количестве к зёрнам обычного, неокрашенного силикагеля.

Цветовые индикаторы небезопасны, так, хлорид кобальта токсичен и является канцерогеном [1] . Имеются сведения, что и метилвиолет может являться канцерогеном [2] , но он менее вреден и допускается для применения даже в медицине.

Адсорбционные свойства [ править | править код ]

Силикагель имеет огромную площадь поверхности (750-800 м²/г), состоящую из групп —SiOH, расположенных на расстоянии 0,5 нм друг от друга. Эти группы являются активными центрами, причём активность конкретной марки 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 адсорбционная активность теряется в результате образования связей Si-O-Si, происходящего с отщеплением воды. Этот процесс обратим. При нагревании выше 400 °C площадь сорбирующей поверхности силикагеля необратимо уменьшается.

Активные центры взаимодействуют с полярными растворёнными веществами главным образом за счёт образования водородных связей.

Классификация и марки силикагелей [ править | править код ]

Согласно ГОСТ 3956—76 силикагели классифицируются по:

  • форме зёрен (гранулированные или кусковые);
  • размерам зёрен (крупные и мелкие);
  • размерам пор (крупнопористые и мелкопористые).

Принято четырёхбуквенное обозначение марки силикагеля согласно ГОСТ 3956—76 [3] .

  • 1-я буква характеризует размер гранул (К — крупный, М — мелкий, А — активированный, Ш — шихтовый);
  • 2-я буква всегда С (силикагель);
  • 3-я буква размер пор (К — крупнопористый, М — мелкопористый);
  • 4-я буква форма частиц (Г — гранулированный, К — кусковой).

Товарный силикагель обычно 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 100—1000 м²/г.

Также существуют гидрогели (аквагели), в которых поры заполнены водой, алкогели (спиртовые гели), ксерогели, в которых из геля удалены любые жидкости, аэрогели (высушенные в автоклаве при нагревании выше критической точки).

Читайте также:  Кролика вырвало

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 марок.

Применение [ править | править код ]

Основное применение силикагели находят при осушке различных газов — воздуха, углекислого газа, водорода, кислорода, азота, хлора и других промышленных газов (например, в осушителях сжатого воздуха).

Способность силикагеля поглощать значительное количество воды используется для осушки различных жидкостей, в особенности, в том случае, когда в обезвоживаемой жидкости плохо растворяется вода (например, сушка галогенированных органических жидкостей типа фреонов).

Силикагели служат также осушителями при консервации оборудования для предохранения его от коррозии.

Наряду с водой силикагели хорошо поглощают 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, удаления серы из продуктов дистилляции нефти и для удаления из нефти высокополимерных смолистых веществ.

Также силикагель используют как адсорбент для наполнения хроматографических колонок в хроматографии, как поглотитель воды (осушитель) органических растворителей, адсорбционной очистки неполярных жидкостей; для разделения спиртов, аминокислот, витаминов, антибиотиков и др.). Крупнопористые силикагели применяются как носители катализаторов.

Также силикагель хорошо адсорбирует атомы радона и его изотопов.

В быту силикагель широко используется для производства наполнителей для кошачьих туалетов.

Обычно силикагелем наполняют какую-либо газопроницаемую или перфорированную оболочку, например, пластиковые пакетики — осушители. Осушители до их использования хранят в герметичной таре для предотвращения поглощения ими влаги из воздуха. Осушители начинают действовать сразу же, как только их вынимают из влагонепроницаемой защитной упаковки, поэтому они должны оставаться в герметичной таре как можно дольше.

Для повышения эффективности осушителей их целесообразнее всего, по возможности, свободно подвешивать в верхней части упаковки с изделием. Желательно, чтобы упаковка изделия или товара была герметична. Также выпускаются «контейнерные осушители» — осушители с большим количествам силикагеля из-за большой массы относительно поверхности осушителя оно действуют медленнее, что увеличивает срок службы осушителя до насыщения влагой и потери им осушающих свойств.

Техника безопасности [ править | править код ]

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 хроническом вдыхании такой пыли возможно развитие болезни лёгких — силикоза. Поэтому при регулярной работе с силикагелем рекомендуют использовать индивидуальные средства защиты органов дыхания от пыли.

Силикагель с цветовым индикатором влажности может содержать хлорид кобальта(II), который токсичен и является канцерогеном [4] .

Читайте также:  Как растет мейн кун по месяцам фото

Поглотительная способность – силикагель

Поглотительная способность силикагеля восстанавливается прокаливанием его при температуре выше 200 С или продуванием сухого воздуха, нагретого до 2004 – 220 С. [2]

Поглотительная способность силикагеля меняется в зависимости от парциального давления паров в осушаемом воздухе, его температуры и скорости движения. Из приведенных выше таблиц, взятых из ГОСТ 3956 – 54, видно, что повышением влажности воздуха поглотительная способность силикагеля в статических условиях при нормальной температуре повышается. Поэтому при глубокой осушке воздуха, когда остаточное парциальное давление паров должно быть низким, поглотительную способность считают при низких парциальных давлениях. [3]

Поглотительная способность силикагеля в сильной степени зависит от его структуры и температуры. [4]

Исследование поглотительной способности силикагеля по воде и тяжелым углеводородам в промысловых условиях, которые проводились при температуре адсорбции 15 – 17 С, скорости газа 0 07 – 0 1 м / с, температуре десорбции на входе 210 – 230 С и на выходе 180 – 185 С, позволили установить, что динамическая емкость, определенная при проскоковой влажности газа, соответствующей температуре точки росы по воде – 30 С, составляет по воде 15 3 – 20 1 вес. [5]

При движении газа поглотительная способность силикагеля несколько меняется. [6]

Влажность значительно понижает поглотительную способность силикагеля в отношении летучих растворителей, что не наблюдается в случае применения активированного угля. Возможность применения влажного активированного угля снижает пожарную опасность рекуперационной установки и упрощает эксплуатацию ее. Количество поглощенных паров бензина зависит от концентрации воздушно-бензиловой смеси. [7]

Принимая во внимание большую поглотительную способность силикагеля , при работе с ним необходимо соблюдать чистоту. Так, для очистки шаровой мельницы и сит небольшую порцию силикагеля предварительно измельчают в мельнице, просеивают через сита, и затем эту порцию отбрасывают. Рекомендуется просеивать силикагель в вытяжном шкафу, где в это время, естественно, не должны стоять склянки с кислотами, аммиаком или летучими веществами. [8]

В то же время поглотительная способность силикагеля и боксита уже при 38 С резко снижается. [10]

В табл. 44 приведена поглотительная способность силикагеля в зависимости от температуры. [11]

В то же время поглотительная способность силикагеля и боксита уже при температуре 311 К снижается в несколько раз, а при температуре 373 К практически равна нулю. [12]

В то же время поглотительная способность силикагеля и боксита уже при температуре 38 С снижается в несколько раз, а при температуре 100 С практически равна нулю. [13]

Из рисунка видно, что чем ниже температура воздуха, тем выше поглотительная способность силикагеля . [15]

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Сухой филамент всегда лучше влажного. В комментариях к моей статье в комментариях возник вопрос о резонности использования силикагеля при осушении воздуха для филамента. Я купил 4кг этого вещества (минимальная фасовка была) и задумался: может корпорации используют сми, чтобы продвигать свой продукт. Хотя у каждого на кухне есть то, что может достойно справиться с этой задачей?

Читайте также:  Почему у египетских богов головы животных

Задача: проверить способность силикагеля, риса и соли впитывать влагу из воздуха и осушать его.

Цель: найти оптимальную субстанцию по цена/впитываемость

Размышлял, как лучше его провести, стоит ли нагревать, изолировать в какой-то емкости с водой испытуемых и остановился на простом варианте. 3 Субстанции оставляются на кухне и измеряется масса веществ в начале и через некоторый промежуток времени. Тем самым достигаются абсолютно одинаковые условия (влажность одна и та же). Масса измерялась кухонными весами с точностью +/- 1 грамм. Если даже они врут, то для всех кандидатов одинаково и дельта будет истинна. Время измерения сутки, с промежуточными остановками. Во время пауз на взвешивание, субстанции размешивались (чтобы толщина слоя минимально влияла на впитываемость). Соль и рис провели в духовке полтора часа.

Силикагель 3-5мм, соль мелкая, рис мелкий самый дешевый. Начальные данные, масса с тарелками:

Силикагель +3г влаги, рис чуток (возможно погрешность измерения), соль +0. Явно показываются плюсы индикаторного силикагеля (меняется цвет)

Тут весам явно не понравилась поверхность и у всех показания ниже. Если отталкиваться от соли, которая явно ‘околонулевая’, то силикагель +5г, рис +2г от начала тестирования.

Прошло 12 часов:

Силикагель +13г, соль +0, рис +5г влаги из воздуха.

Силикагель +21г, соль +1г, рис +8г

Масса нетто веществ после теста:

  • Силикагель – 222г
  • Соль – 250г
  • Рис – 247г

Получается за сутки:

  • силикагель впитал в себя 10% влаги (21/(222-21)),
  • рис впитал 3% влаги
  • соль сошла с дистанции (результат в пределах погрешности)

Вычисляем экономически выгодную субстанцию

Простой силикагель 222г стоит 19р при покупке 2кг упаковки. Рис 247г около 16р. Силикагель впитывает в 3 раза больше при сопоставимой цене.

Если вы не профессионально занимаетесь печатью и нет 20-50 катушек пластика в кладовке, то силикагель покупать смысла я не вижу. Можно его вообще не покупать, если разорвать пакетики, которые идут с пластиков, и закинуть в духовку на пару часов. Производитель говорил, что силикагель можно 500+ раз осушать в печке (100-150С). Если б/у силикагеля нет, то можно вполне сыпать рис. А когда накопиться с пустых катушек силикагель, то сделать вкусный плов.

Силикагель можно использовать для просушки обуви и чего угодно, т.е. свои килограммы буду сыпать в тапки в том числе)

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Комментировать
188 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Животные
0 комментариев
No Image Животные
0 комментариев
No Image Животные
0 комментариев