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硅胶原理
点击: 838  添加时间: 2016-06-14

硅胶(Silica gel; Silica)别名:硅橡胶是一种高活性吸附材料,属非晶态物质,其化学分子式为mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构,决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点:吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。 硅胶根据其孔径的大小分为:大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。
一般来说,硅胶按其性质及组分可分为有机硅胶无机硅胶两大类。

 

  无机硅胶是一种高活性吸附材料,通常是用硅酸钠硫酸反应,并经老化、酸泡等一系列后处理过程而

硅胶结构图

制得。硅胶属非晶态物质,其化学分子式为mSiO2 .nH2O。不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构,决定了它具有许多其它同类材料难以取代的特点:吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。

 

  有机硅胶是一种有机硅化合物,是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物,习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中,以硅氧键(-Si-O-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷,是有机硅化合物中为数最多,研究最深、应用最广的一类,约占总用量的90%以上。

 

编辑本段无机硅胶

无机硅胶简介

  名称:硅胶

 

  别名:硅橡胶;氧化硅胶或硅酸凝胶

 

  英文名称:Silica gel; Silica

 

  分子式:xSio 2·yH2O

 

  分子量:60.08

 

  CAS 登录号:CAS# 112926-00-8

 

  EINECS 登录号:231-545-4

 

  词语解释:化学式xSio 2·yH2O。透明或乳白色粒状固体。具有开放的多孔结构,吸附性强,能吸附多种物质。在水玻璃的水溶液中加入稀硫酸(或盐酸)并静置,便成为含水硅酸凝胶而固态化。以水洗清除溶解在其中的电解质Na+和SO4 2-( Cl-)离子,干燥后就可得硅胶。如吸收水分,吸湿量约达40%。用于气体干燥,气体吸收,液体脱水,色层分析等,也用做催化剂。如加入氯化钴,干燥时呈蓝色,吸水后呈红色。可再生反复使用。

安全性能

  硅胶主要成分是二氧化硅,化学性质稳定,不燃烧。硅胶是一种非晶态二氧化硅,应控制车间粉尘含量不大于10毫克/立方米,需加强排风,操作时戴口罩。

 

  硅胶有很强的吸附能力,对人的皮肤能产生干燥作用,因此,操作时应穿戴好工作服。若硅胶进入眼中,需用大量的水冲洗,并尽快找医生治疗。

 

  蓝色硅胶由于含有少量的氯化钴,有毒,应避免和食品接触和吸入口中,如发生中毒事件应立即找医生治疗。

 

  硅胶在使用过程中因吸附了介质中的水蒸汽或其他有机物质,吸附能力下降,可通过再生后重复使用。

硅胶吸附水蒸汽后的再生

  硅胶吸附水份后,可通过热脱附方式将水份除去,加热的方式有多种,如电热炉、烟道余热加热及热风干燥等。脱附加热的温度控制在120--180℃为宜,对于蓝胶指示剂、变色硅胶、DL型蓝色硅胶则控制在100--120℃为宜。各种工业硅胶再生时的最高温度不应超过以下限度:

 

  粗孔硅胶不得高于600℃;

 

  细孔硅胶不得高于200℃;

 

  蓝胶指标剂(或变色硅胶)不得高于120℃;

 

  硅铝胶不得高于350℃。

 

  再生后的硅胶,其水份一般控制在2%以下即可重新投入使用。

硅胶吸附有机杂质后的再生

  ⒈焙烧法 对于粗孔硅胶,可放在焙烧炉内逐渐升温至500--600℃,约经6—8小时至

 

  

 

  

硅胶

胶粒呈白色或黄褐色即可。对细孔硅胶,焙烧温度不能超过200℃。

 

  ⒉漂洗法 将硅胶在饱和水蒸汽中吸附达到饱和后放热水中浸泡漂洗,并可结合使用洗涤剂以除去废油或其它有机杂质,再经净水洗涤后烘干脱水。

 

  

 

  ⒊溶剂冲洗法 根据硅胶吸附有机物种类,选用适当的溶剂将吸附在硅胶内的有机物溶出,然后将硅胶加热以脱除溶剂。

 

  

硅胶再生应注意的问题

  ⒈烘干再生时应注意掌握逐渐提高温度,以免剧烈干燥引起胶粒炸裂,降低回收率。

 

  ⒉对硅胶焙烧再生时,温度过高会引起硅胶孔结构的变化而明显降低其吸附效果,影响使用价值。对于蓝胶指示剂或变色硅胶,脱附再生的温度应不超过120℃,否则会因显色剂逐步氧化而失去显色作用。

 

  ⒊经再生后的硅胶一般应过筛除去微细颗粒,以使颗粒均匀。

贮存与包装

  硅胶具有强的吸湿能力,因此应贮存在干燥地方,包装物与地面之间要有搁架。包装物有钢桶、纸桶、纸箱、塑料瓶、聚乙烯塑料复合袋、柔性集装袋等。运输过程中应避免雨淋、受潮和曝晒。

无机硅胶的用途

  大孔硅胶一般用作催化剂载体、消光剂、牙膏磨料等。因此应根据不同的用途选择不同的品种。

 

  硅胶可以用来作干燥剂,而且可以重复使用。硅胶是由硅酸凝胶mSiO2·nH2O适当脱水而成的颗粒大小不同的多孔物质。具有开放的多孔结构,比表面(单位质量的表面积)很大,能吸附许多物质,是一种很好的干燥剂、吸附剂和催化剂载体。硅胶的吸附作用主要是物理吸附,可以再生和反复使用。 在碱金属硅酸盐(如硅酸钠)溶液中加酸,使之酸化,再加入一定量的电解质进行搅拌,即生成硅酸凝胶;或者在较浓的硅酸钠溶液中加酸或铵盐也能生成硅酸凝胶。将硅酸凝胶静置几小时使之老化,然后用热水洗去可溶性盐类,在60~70℃下烘干并在约300℃时活化,即可得硅胶。 将硅酸凝胶用氯化钴溶液浸泡后再烘干和活化,可得变色硅胶。用它作干燥剂时,吸水前是蓝色,吸水后变红色,从颜色的变化可以看出吸水程度,以及是否需要再生处理。硅胶还广泛用于蒸气的回收、石油的精炼和催化剂的制备等方面

 

  无机硅胶作为干燥剂来使用,可具体到以下几个方面

 

  1.主要用于仪器、仪表、设备等在密闭条件下的吸潮防锈。

 

  2.与普通硅胶干燥剂配合使用,指示干燥剂的吸潮程度和判断环境的相对湿度。作为包装用硅胶干燥剂,广泛用于精密仪器、皮革、服装、食品、药品和家用电器等。

 

  3.硅胶因为其食品级用途可以用来做婴儿奶嘴等与人体直接接触的用品,另外,硅胶也可用来生产避孕套

相关专业术语

  比表面:是指每克硅胶所具有的表面积,包括内部微孔表面积和外表面积之和。——单位:平方米/克

 

  孔容:每克硅胶内部孔隙的总体积。——单位:毫升/克(ml/g)

 

  孔径:是指硅胶内部微孔的直径。——单位:埃(A 0 )或纳米(nm) 1nm=10A 0

 

  吸附量:硅胶在一定相对湿度下吸附水蒸气达到饱和,此时吸附水蒸气的量称吸附量。——单位:%

 

  堆积密度:硅胶的质量与其所堆积空间体积之比。——单位:克/升 (g/l)

 

  PH值:硅胶PH值是指经过一定条件处理,含有一定比例的硅胶水溶液的PH值。

 

  比电阻:是表示硅胶纯度的一个指标。比电阻本身定义是溶液在1cm距离的电阻。硅胶的比电阻是指经过一定条件处理后,硅胶中水溶性电解质的溶出,用电导测定溶液的比电阻。比电阻愈高则反映硅胶所含水溶性电解质量愈低。——单位:欧姆.厘米(Ω.cm)

 

  磨耗率:是硅胶耐磨强度的一个指标。是指在一定条件下硅胶磨耗的损失量。——单位:%

 

  遇水不炸裂率:是指耐水硅胶耐水度的一个指标。——单位:%

 

编辑本段无机硅胶分类

  硅胶根据其孔径的大小分为:大孔硅胶粗孔硅胶B型硅胶细孔硅胶。由于孔隙结构的不同,因此它们的吸附性能 各有特点。粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸附量,细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸咐量高于粗孔硅胶,而B型硅胶由于孔结构介于粗、细孔之间,其吸附量也介于粗、细孔之间。 

 

  无机硅胶根据其用途 ,还可以分为啤酒硅胶变压吸附硅胶医用硅胶、变色硅胶、硅胶干燥剂、硅胶开口剂、牙膏用硅胶等。

细孔硅胶

  细孔硅胶为无色或微黄色透明状玻璃体,它的基本质量参数如下:平均孔距 2.0-3.0MM ,比表面 650-800

细孔硅胶

㎡ /g,孔容0.35-0.4ml/g,比热0.92KJ/kg.℃,导热系数0.63KJ/m. hr .℃.

 

  用途:适用于干燥,防潮,防锈。可防止仪器,仪表,武器弹药,电器设备,药品,食品,纺织品及其他各种包装物品受潮,也可用做催化剂载体以及有机化合物的脱水精制。因其具有堆积密度高和低湿度下吸湿效果明显的特点,可以用作空气净化剂以控制空气温度。在海运途中也有广泛的应用,因为货物在运输过程中常因温度大而受潮变质,用该产品可有效的去湿防潮,使货物的质量得到保障。细孔硅胶还常用于两层平行密封窗板之间的除湿,可保持两层玻璃的通明度。

B型硅胶

  性状:B型硅胶为乳白色透明或半透明球状或块状颗粒。B型胶孔结构介于粗孔硅胶、细孔硅胶之间。

B型硅胶

基本质量参数:孔容为0.60—0.85ml/g,平均孔径为4.5—7.0nm,比表面为450—650m2/g。

 

  用途:主要用作空气湿度调节剂、催化剂及载体、宠物垫料,以及用作层析硅胶等精细化工产品的原料。

粗孔硅胶

  粗孔硅胶又叫C型硅胶,是硅胶的一种,是一种高活性吸附材料,属

粗孔硅胶

非晶态物质,其化学分子式为mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。粗孔硅胶的化学组份和物理结构,决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点:吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。

 

  粗孔硅胶外观呈白色,有块状、球状和微球形三类产品。粗孔球形硅胶主要用于气体净化剂、干燥剂及绝缘油的除酸剂等;粗孔块状硅胶主要用于催化剂载体、干燥剂、气体和液体净化剂等。

 

编辑本段有机硅胶

有机硅性能

  有机硅胶产品的基本结构单元是由硅-氧链节构成的,侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此,在有机硅产品的结构中既含有"有机基团",又含有"无机结构",这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。与其他高分子材料相比,有机硅产品的

 

  

硅胶

最突出性能是:

 

  1.耐温特性

 

  有机硅产品是以硅-氧(Si-O)键为主链结构的,C-C键的键能为82.6千卡/克分子,Si-O键的键能在有机硅中为121千卡/克分子,所以有机硅产品的热稳定性高,高温下(或辐射照射)分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温,而且也耐低温,可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能,随温度的变化都很小。

 

  2.耐候性

 

  有机硅产品的主链为-Si-O-,无双键存在,因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。

 

  3.电气绝缘性能

 

  有机硅产品都具有良好的电绝缘性能,其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅,而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此,它们是一种稳定的电绝缘材料,被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的耐热性外,还具有优异的拒水性,这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。

 

  4.生理惰性

 

  聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化,与动物体无排异反应,并具有较好的抗凝血性能。

 

  5.低表面张力和低表面能

 

  有机硅的主链十分柔顺,其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多,因此,比同分子量的碳氢化合物粘度低,表面张力弱,表面能小,成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因:疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。

有机硅的用途

  由于有机硅具有上述这些优异的性能,因此它的应用范围非常广泛。它

 

  

硅胶

不仅作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用,而且也用于国民经济各部门,其应用范围已扩到:建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等。

有机硅的分类

  有机硅主要分为硅橡胶、硅树脂、硅油三大类。

硅橡胶分类

  硅橡胶主要分为室温硫化硅橡胶,高温硫化硅橡胶

 

编辑本段简单分类

  一般来说,硅胶按其性质及组分可分为有机硅胶和无机硅胶两大类。

 

  无机硅胶是一种高活性吸附材料,通常是用硅酸钠和硫酸反应,并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。硅胶属非晶态物质,其化学分子式为mSiO2.nH2O。不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造

 

  方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构,决定了它具有许多其它同类材料难以取代的特点:吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。

 

  硅胶根据其孔径的大小分为:大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细

硅胶

孔硅胶。由于孔隙结构的不同,因此它们的吸附性能各有特点。粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸附量,细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸咐量高于粗孔硅胶,而B型硅胶由于孔结构介于粗、细孔之间,其吸附量也介于粗、细孔之间。大孔硅胶一般用作催化剂载体、消光剂、牙膏磨料等。因此应根据不同的用途选择不同的品种。

 
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