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

Получение

Получается при подкислении растворов силикатов щелочных металлов с последующей промывкой и высушиванием образовавшегося геля:

Свойства

Силикагель имеет огромную площадь поверхности (800 м²/1 г), состоящую из групп —SiOH, расположенных на расстоянии 0,5 нм друг от друга. Эти группы являются активными центрами, причём активность конкретной партии 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 активность теряется в результате образования связей Si-O, происходящего с отщеплением воды. Эта стадия, однако, обратима. При нагревании выше 400 °C размер поверхности силикагеля необратимо уменьшается.

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

Классификация силикагелей

Согласно ГОСТ 3956—76 силикагели различают:

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

Существует четырёхбуквенное обозначение вида силикагеля согласно ГОСТ 3956—76.

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

Также 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.

Применение

Товарный силикагель 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 102—103 м²/г.

Основное применение силикагели находят при осушке воздуха, углекислого газа, водорода, кислорода, азота, хлора и других промышленных газов.

Способность силикагеля поглощать значительное количество воды используется для осушки различных жидкостей, в особенности в том случае когда обезвоживаемая жидкость плохо растворяет воду (сушка галогенированных жидкостей типа фреон). Силикагели служат также осушителями при консервации оборудования для предохранения его от коррозии.

Наряду с водой силикагели хорошо сорбируют 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, при обессеривании нефтяных погонов и удаления из нефти высокополимерных смолистых веществ.

Также силикагель используют как адсорбент в хроматографии, как поглотитель водяных паров (осушитель) и органических растворителей (например, в осушителях сжатого воздуха, адсорбционной очистки неполярных жидкостей; для разделения спиртов, аминокислот, витаминов, антибиотиков и др.). Крупнопористые силикагели применяются как носители катализаторов. Также силикагель хорошо адсорбирует ядра радона-222 (и его изотопов). Силикагель широко используется для производства наполнителей для кошачьих туалетов Осушители начинают действовать сразу же, как только их вынимают из защитной упаковки, так что до самого последнего момента они должны оставаться закрытыми. Для повышения эффективности осушителей их целесообразнее всего, по возможности, свободно подвешивать в верхней части упаковки. Желательно, чтобы упаковка была герметична. «Контейнерные осушители» большего объёма, в результате большой массы относительно поверхности действуют медленнее, что увеличивает срок службы данного продукта. Нормы закладки «контейнерных осушителей» при перевозке товара, чувствительного к влажности ,устанавливают из расчета 1 кг/м3. При перевозке и хранении продукции, изделий в тропическом влажном климате нормы закладок силикагеля должны быть соответственно увеличены в 3,5 раза.

Техника безопасности

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 работе с силикагелем рекомендуют использовать средства защиты органов дыхания. Силикагель-индикатор влажности может содержать хлорид кобальта(II), который токсичен и является канцерогеном^[1]

Примечания