سیلیکاژل چیست و چه کاربردی دارد؟
سیلیکاژل شکل ماده ای جامد است که از دی اکسید سیلیکون یا SiO 2 تشکیل شده و ظاهری متخلخل دارد. ژل سیلیکا به طور خاص تولید شده است و خاصیت تخلخل بالایی دارد و این همان چیزی است که به این ژل قابلیت جذب می دهد.
سیلیکاژل غیر قابل اشتعال است و قابلیت این را دارد که تا ۴۰ درصد وزن خود رطوبت را جذب کند. این ترکیب باعث خوردگی و خرابی مواد نمی شود، به راحتی بسته بندی می شود و در اندازه های مختلف برای مصارف متنوع موجود است.
در صورت نگهداری در محیط خشک و بدون وجود رطوبت ماندگاری نامحدودی دارد. با بازسازی یا گرم کردن نمی توان از آن مجددا استفاده کرد زیرا قابلیت جذب آن متوقف شده است.
ژل سیلیکا غیرسمی و بی بو است و ویژگی های حرارتی و شیمیایی بسیارپایداری دارد. همچنین هنگامی که رطوبت را جذب می کند از نظر ظاهری بدون تغییر باقی می ماند. در ادامه مقاله با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید تا توضیحات بیشتری در رابطه با این ترکیب پرکاربرد ارائه دهیم.
خواص شیمیایی سیلیکاژل
این ترکیب یکی از مشتقات سیلیس با چهارچوب نامنظم سه بعدی است که از اتم های سیلیکون و اکسیژن تشکیل شده است. این ساختار باعث جذب بالای رطوبت می شود.
در این ساختارهر اتم سیلیسم با دو اتم اکسیژن پیوند کوولانسی دارد. دی اکسید سیلیکون در طبیعت به شکل کوارتز، تریدیمیت و کریستوبالیت موجود است.
اشکال متفاوت سیلیس از نظر شیمیایی یکسان هستند ولی ساختار مولکولی متفاوتی دارند. به همین دلیل ترکیبات سیلیس به دو گروه تقسیم می شود:
- آمورف – ساختار مولکولی این ترکیبات از نظر الگو تصادفی است.
- کریستالی – این ترکیبات الگوهای تکراری از سیلیکون و اکسیژن دارند.
تاریخچه کشف سیلیکاژل
ژل سیلیکا از اوایل دهه ۱۶۴۰ کشف شد اما تا زمانی که در جنگ جهانی اول برای جذب بخار و گازهای موجود در کپسول ماسک مورد استفاده قرار گرفت، شناخته شده نبود. برای اولین بار ژل سیلیکا در سال ۱۹۱۸ توسط والتر پاتریک، استاد شیمی در دانشگاه جان هاپکینز تولید شد. در جنگ جهانی دوم سیلیکا ژل برای نگهداری از پنی سیلین و محافظت از تجهیزات نظامی مورد استفاده قرار گرفت.
انواع سیلیکاژل
سه نوع ژل سيليكا به صورت عمده تولید می شود که هر کدام کاربرد متفاوتی دارد. آنها عبارتند از نوع گرانول یا کروی، پرک و پودری که نوع گرانول بیشترین کاربرد را دارد.
سيليكاژل گرانولی
سيليكا ژل گرانولی به دو دسته تقسیم می شود:
جاذب رطوبت
ژل سیلیکا نوع WS که کاربرد اصلی آن در جذب رطوبت گاز طبیعی است و به دلیل قدرت جذب آب بالا، به عنوان لایه ای محافظ برای ترکیبات شیمیایی استفاده می شود.
هيدروكربنيک (نوع H)
یکی از کاربردی ترین انواع در پالایشگاه های گاز است. این ژل در بازیابی و جداسازی هیدروکربن های مایع از گاز طبیعی در پروسه فرآوری و پالایش گاز مورد استفاده قرار می گیرد.
سيليكاژل پرک
سيليكاژل پرک در يک تقسيم بندی كلی به دو دسته بی رنگ و آبی تقسیم می شود.
سیلیکا ژل بی رنگ
این ترکیب بی رنگ است و شیشه ای و شفاف به نظر می رسد و به همین دلیل فعال بودن آن پس از جذب رطوبت قابل تشخیص نیست. بنابراین باید از کارت نشانگر رطوبت استفاده شود .این نوع از سیلیکا در وسایل الکترونیک، پزشکی – دارویی، شیشه های دو جداره برای جلوگیری از بخار استفاده می شود.
سیلیکا ژل آبی
این ترکیب قبل از جذب رطوبت به رنگ آبی تیره یا بنفش است و بعد از جذب رطوبت رنگ صورتی به خود می گیرد. تغییر رنگ نشان دهنده این است که سیلیکاژل باید تعویض شود. از این نوع سیلیکا ژل برای مصارف خانگی استفاده می شود.
مهمترین نکته این است که قابل بازیابی است هرچند بعد از هر بار بازیابی قابلیت جذب آن کاهش می یابد. بنابراین بهتر است از آن در کاربردهای حساس استفاده نشود.
سیلیکا ژل نارنجی
این سیلیکا ژل دارای مقدار زیادی متیل بنفش است و یک ترکیب سمی است که به دانه های ژل برای رسیدن به حداکثر ظرفیت کمک می کند و رنگ آن از نارنجی به سبز تغییر می کند. مانند ژل آبی می توان به وسیله حرارت آن را دوباره بازیابی کرد و پس از اینکه کاملا خشک شد و به رنگ نارنجی درآمد دوباره استفاده کرد.
انواع سیلیکاژل بر اساس منافذ
سیلیکا ژل بر اساس اندازه منافذ نیز به سه دسته تقسیم می شود:
نوع A
در این نوع اندازه منافذ بین ۲.۵ تا ۲.۸ نانومتر بسیار متغیر است و ضد رطوبت و خشک است. بنابراین، به عنوان یک حامل کاتالیزور، جاذب فشار و جداکننده مواد استفاده می شود.
نوع B
در این نوع اندازه منافذ بین ۴.۵ – ۷.۰ نانومتر متغیر است و سفید شفاف است. در داخل ماشین، خشک کن، درون کاتالیزور و عطر استفاده می شود.
نوع C
این نوع ساختار دانه ای با منافذ میکرو ۸.0nm -۱۰.0nm دارد و برای تولید بستر حیوانات استفاده می شود. هنگامی که بیشتر خشک می شود، میکروپودر تولید می کند که یک جاذب خوب، خشک کننده و همچنین کاتالیزور است.
انواع سیلیکاژل براساس کاربرد
ژل سیلیکا آلومینا
رنگ این ژل زرد روشن است و از نظر شیمیایی یک ماده ناپایدار است. ولی در برابر گرما مقاوم است و پایداری حرارتی بالایی دارد. به دلیل قطبیت سطحی عملکرد بهتری نسبت به ژل سیلیکا با منافذ ریز دارد. این نوع ژل در آب نامحلول است اما در مواد قلیایی و هیدروفلوریک اسید حلالیت نسبی از خود نشان می دهد.
ژل سیلیکا تثبیت کننده
این نوع از ژل سیلیکا غیر کریستالی، غیر سمی و در برابر گرما بسیار مقاوم است. به همین علت از آن در آبجوسازی های کوچک برای بهبود طعم، شفافیت، کف بیشت ، رنگ و حذف ناخالصی های موجود در آبجو استفاده می شود.
ژل سیلیکا کروی
سیلیکاژل کروی دارای شکل ظاهری کروی است که اندازه آنها از ۲.۰ تا ۸.۰ نانومتر متغیر است. به دلیل در دسترس بودن آن در مکان مختلف، شاخص های فیزیکی مانند چگالی، حجم منافذ و مساحت سطحی متفاوتی دارد. از این نوع ژل برای خشک کردن گاز، جذب گاز، کنترل رطوبت هوا، پالایش محصولات نفتی و کاتالیزور استفاده می شود.
ژل سیلیکا ضد آب
این ذرات ظاهر کروی دارند و سطح آنها از ۳۰۰ -۴۰۰ میلی متر متغیر است. این یک ویژگی خاص است که باعث می شود در هنگام تماس با آب منفجر نشود. بنابراین بیشتر در کاتالیزورها، خشک کردن گاز و آبگیری هیدروکربن های مایع استفاده می شود.
ژل سیلیکا میکروپودر
اندازه ذرات این نوع ژل بین ۲ تا ۱۰ میکرومتر متغیر و آمورف است. قابلیت جذب چربی بین ۶۰-۳۰۰ گرم در ۱۰۰ گرم را دارد. این ژل غیر سمی است و به عنوان افزودنی در تولید مواد خوراکی، دارو و لوازم آرایشی استفاده می شود. در پزشکی دوز مصرفی ژل سیلیکا میکرو پودر نباید بیش از ۲ باشد.
ژل سیلیکا جذب انتخابی
این نوع از ژل سیلیکا فله ای شکل و ظاهری دانه دانه دارد. محدوده سطح ویژه آن ۳۰۰-۷۵۰ میلی متر است. بنابراین برای جذب، جداسازی و تصفیه هر ماده ای از آن می توان استفاده کرد. این نوع از ژل معمولا به عنوان «ژل سیلیکا جذب کروماتوگرافی» شناخته می شود.
کاربرد سیلیکاژل
این ماده کاربردهای فراوانی در صنعت به عنوان جاذب رطوبت دارد و بیشتر در صنایع زیر استفاده می شود:
- صنایع نفت گاز و پتروشیمی
- صنایع بسته بندی و حمل و نقل
- کاربرد در آثار باستانی
- کاربرد در براق سازی جواهرات
- صنایع دارو و داروسازی
- صنایع برق و مخابرات
- کاربرد در لانه حیوانات خانگی
- صنایع نظامی و هوانوردیصنعت ساختمان
- صنایع چرم سازی، کیف و کفش
از سیلیکاژل چه استفاده‌های دیگری می‌توان کرد؟
می تواند غریق نجات گوشی هوشمند شما باشد
اگر گوشی هوشمند شما از شانس بدتان دارای استانداردهای مقاومت در برابر آب و گردوغبار نیست و از روی بی‌احتیاطی درون آب افتاده است، بهتر است اول آن را خاموش کنید و تمام قسمت‌های جداشدنی آن مانند سیم کارت و محافظ صفحه گوشی را خارج کنید و سعی کنید آب را از درون آن خارج کنید.
سپس گوشی را درون کیسه حاوی بسته های سیلیکا ژل قرار دهید. این روش معمولا بهتر از تکنیک قدیمی است که در این مواقع گوشی را در کیسه برنج قرار می دادیم.
تصاویر قدیمی و اسناد مهم را از آسیب های رطوبت محافظت کنید
استفاده از دوربین‌های عکاسی و چاپ تصاویر مانند ده ها سال پیش دیگر رایج نیست اما در هر صورت ممکن است تصاویر یا اسناد مهمی داشته باشید که دوست ندارید رطوبت به آنها صدمه بزند. اگر این تصاویر و اسناد را در کشو یا محفظه خاصی نگه داری می کنید، بهتر است چند بسته سیلیکا ژل در میان آنها قرار دهید تا مطمئن شوید رطوبت به آنها آسیبی نمی زند.
عمر تیغ‌های اصلاح را با سیلیکا ژل افزایش دهید
اکسیداسیون و رطوبت دو عامل اصلی در خرابی و زنگ زدن تیغ‌های اصلاحی است که روزانه از آنها استفاده می کنیم. یک روش کاربردی این است که یک ظرف را از کیسه‌های کوچک سیلیکا ژل پر کرده و وقتی کاراصلاح را تمام کردید تیغ را درون آن بگذارید تا دیرتر از همیشه اکسید شده و زنگ بزند.
به وسیله سیلیکا ژل از وسایل نقره‌ای محافظت کنید
رطوبت می‌تواند باعث خوردگی و خرابی و اکسید شدن زیورآلات و لوازمی که از جنس نقره هستند، شود. بنابراین بهتراست در کنار این لوازم بسته های سیلیکا ژل قرار دهیم.
سیلیکا ژل می تواند از قرص‌ها و ویتامین‌ها محافظت کند
رطوبت می‌تواند باعث فاسد شدن قرص‌ها، داروها و ویتامین‌ها می شود. با استفاده از سیلیکا ژل می توان به حفظ تازگی و جلوگیری از خرابی آنها کمک کرد.
خشک کردن سریع لباس شنا
اگر درمسافرت علاقه به شنا دارید و گاهی لباس شنا به تن می کنید و به آب می زنید حتما می دانید در بازگشت وقت زیادی برای خشک کردن لباس‌های شنا وجود ندارد. برای همین بهتر است از مقدار زیادی کیسه های حاوی سیلیکا ژل در یک کیسه بزرگ تر استفاده کنید و لباس های شنای خود را درون آن قرار دهید تا به سرعت رطوبت آنها گرفته شود.
محافظت از دوربین عکاسی در برابر رطوبت و میعان
اگر یک عکاس حرفه ای هستید و هنگام انتقال دوربین از یک مکان سرد به گرم به دلیل قطرات آب دچار دردسر شده اید بهتر است در چنین شرایطی ابتدا مموری کارت، باتری و در صورت امکان لنز دوربین را جدا کرده و آنها را بسته های حاوی سیلیکا ژل قرار دهید.
خشک کردن و نگهداری گل ها
برخی علاقه دارند گل‌ها و گیاهان خاص را خشک کرده تا بتوانند آنها را در گوشه ای از خانه یا محل کار خود قرار دهند. استفاده از سیلیکا ژل در چنین شرایطی می‌تواند به خشک کردن سریع تر گل ها کمک کند.
خطرات سیلیکاژل
با اینکه ژل سیلیکا غیر سمی، غیر قابل اشتعال و پایدار است اما در واکنش با دیگر مواد می تواند خطرناک باشد.
این ماده با هیدروژن فلوراید، فلوئور، اکسیژن دی فلوئورید، کلر تری فلوئورید، اسیدهای قوی، بازهای قوی و اکسید کننده ها واکنش نشان می دهد.
ژل سیلیکا برای دستگاه تنفسی تحریک کننده است و همچنین می تواند باعث تحریک دستگاه گوارش شود. گرد و غبار حاصل از دانه های آن ممکن است باعث تحریک پوست و چشم شود بنابراین باید اقدامات احتیاطی را انجام دهیم.
گرد و غبار سیلیس کریستالی می تواند باعث سیلیکوز شود اما ژل سیلیس از نوع آمورف مصنوعی باعث سیلیکوز نمی شود.
آیا ژل سیلیکا برای محیط زیست مضر است؟
سیلیکا ژل آبی چون به کلرید کبالت آغشته است، می تواند سرطان زا باشد. بنابراین نه تنها باید در استفاده مجدد از آن اجتناب کرد، بلکه باید به صورت ضایعات خطرناک دفع شود. ژل سیلیکا در آب و خاک دچار تجزیه بیولوژیکی نمی شود.
آیا سیلیکاژل تاریخ انقضا دارد؟
لازم به ذکر است که ژل سیلیکا تاریخ انقضا ندارد و در صورت محافظت از رطوبت هوا می توانید تا مدت‌ها از آن استفاده کنید.
خرید پودر سیلیکاژل
قیمت خرید و فروش سیلیکاژل بسته به نوع و کاربرد آن متفاوت است و شما می تواند انواع آنها را به صورت حضوری یا اینترنتی از شرکت های تولید کننده مواد شیمیایی خریداری کنید.
شرایط نگهداری سیلیکاژل
برای نگهداری از سیلیکاژل آن را داخل کیسه پلاستیکی قرار داده و سپس داخل یک ظرف درب دار قرار دهید تا هیچ رطوبت و هوایی نتواند داخل ظرف شود.
