Что будет если силикагель залить водой

Силикагель

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

Применяется как твёрдый гидрофильный сорбент.

Содержание

Получение

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

Обезвоживанием концентрированных золей коллоидного кремнезёма:

Гидролизом соединений кремния, например, тетрахлорида кремния или разложением сложных эфиров ортокремниевой кислоты.

Цветовые индикаторы влажности

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. Имеются сведения, что и метилвиолет может являться канцерогеном, но он менее вреден и допускается для применения даже в медицине.

Адсорбционные свойства

Силикагель имеет огромную площадь поверхности (до 1000 м²/1 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, 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

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.

• 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).

Силикагель индикатор ГОСТ 8984-75

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).

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.

Изменение цвета силикагель индикатор

Изменение цвета силикагель индикатор (импортный)

Применение

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.

Нормы закладки «контейнерных осушителей» при перевозке товара, чувствительного к влажности, устанавливают примерно из расчета 1 кг на 1 м³ объема транспортной тары. При перевозке и хранении продукции, изделий в тропическом влажном климате нормы закладки силикагеля в осушителях 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 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.

Источник

Что произойдет, если проглотить содержимое пакетика с силикагелем?

Пожалуй, каждый из нас видел бумажный пакетик с надписью silica gel (силикагель, или силикатный ангидрит кремниевой кислоты), который можно найти в обувной коробке, в коробке с капсулами или таблетками, в упаковках различных спортивных товаров. На нем обычно есть надпись «не глотать“ или на английском языке do not eat, что означает «не есть».

Но запретительная надпись сама по себе никого не защищает, поэтому нередки ситуации, когда, например, ребенок проглотил силикагель от обуви или чего-то еще. Родители в панике, но стоит ли хвататься за корвалол и вызывать не в меру любопытному чаду скорую? Чтобы разобраться, что будет, если проглотить силикагель, надо, прежде всего, понять, что это за вещество.

Что такое вообще этот силикагель?

Транспортировка и доставка различных предметов, лекарств и товаров требует времени. К тому же не всегда для них создаются подходящие условия, что может плохо повлиять на перевозимый товар. Погодные условия, температура и влажность способны повредить его и сделать не пригодным для дальнейшего потребления или использования.

На помощь приходит абсорбирующий силикагель, который находится внутри упаковки. Он представляет собой нетоксичный диоксид кремния – то же вещество, которое содержится в кварце. Форма, в которой сделан гель, содержит миллионы микроскопических пор. По сути материал напоминает пористый песок. Он конденсирует влагу и обладает способностью удерживать ее внутри себя, быстро охлаждает и таким образом защищает перевозимый товар от повреждения или ухудшения его качества по причине конденсации и избыточной влаги.

Силикагель может поглощать около 40 процентов своего веса влаги, а также «забирать» около 40 процентов относительной влажности из закрытого пространства, в котором он находится. К слову, после того, как гель насыщается влагой, его можно высушить и повторно использовать, если нагреть до 150 градусов по Цельсию.

Силикагель опасен? Что будет, если его съесть?

Содержимое пакетика с силикагелем считается практически безвредным для пищевых продуктов, лекарств и товаров, в упаковке которых он находится. Но если вы проглотите все содержимое пакетика, оно поглотит влагу из вашей полости рта, включая щеки, язык, десны. Возникнет внезапная сухость во рту, что довольно неприятно.

Попав внутрь тела, силикагель может вызвать:

• сухость в глазах;
• раздражение горла;
• сухость в носу;
• дискомфорт в желудке или кишечнике.

Какое количество силикагеля опасно глотать?

Давайте используем для примера 100-килограммового человека. Как известно, в нашем организме содержится около 70% воды. Для человека, который весит 100 кг, это означает, что примерно 66 кг его веса составляет вода.

Мы также знаем, что силикагель поглощает около 40 процентов своего веса во влаге. Итак, необходимо проглотить около 5 кг силикагеля, чтобы он превратил 4 кг жидкостей вашего тела в гель.

Если вы весите 100 кг, вы должны проглотить 166 кг силикагеля, чтобы он угрожал вашей жизни, превращая все жидкости в ваш организм в гель и приводя к смерти.

Таким образом, небольшое количество силикагелевых горошин не создает серьезной угрозы, но, тем не менее, по соображениям безопасности на его упаковке написано „Не глотать“. И, хотя если вы проглотите силикагель, ничего страшного не будет, все же лучше соблюдать этот запрет в любом случае. Особенно это касается маленьких детей, которые все тащат в рот, могут засунуть горошины себе в нос и т.п. Потому что никогда не знаешь, не спровоцируешь ли тяжелую аллергическую реакцию, которая вызовет другие осложнения.

Источник

Силикагель

Наиболее распространённым твердым поглотителем для производственных осушающих установок является силикагель. Силикагель представляет собой обезвоженный гидрогель кремниевой кислоты. По химической природе силикагель — это диоксид кремния разной степени обводнения SiO₂*nH₂O.

Вода входит в структуру силикагеля в виде гидроксильных групп, химически связанных с атомами кремния на поверхности. Силикагель обладает пористой структурой: суммарная поверхность пор от 100 до 700 м 3 /г.

Инертное химическое соединение – силикагель может быть использован для адсорбции многих веществ. Благодаря своим высоким гидрофильным свойствам, силикагель- ценный адсорбент при адсорбции водяных паров. Адсорбированная вода удерживается на силикагеле за счет водородных связей ОН-группы поверхности решетки. При нагревании силикагель легко возвращает поглощенные вещества, восстанавливая при этом свои адсорбционные свойства. Однако при температуре выше 200 0 С ( особенно при нагревании в вакууме) снижается степень покрытия поверхности гидроксилами и соответственно уменьшается в дальнейшем адсорбция воды, метанола, аминов и других адсорбтивов в области мономолекулярного заполнения.

Силикагели по ГОСТ 3956-76 представляют собой твердые стекловидные прозрачные или матовые зерна насыпной плотностью в пределах 0.4-0,8 г/см 3 . В зависимости от характера пористой структуры кусковые и гранулированные силикагели делятся на крупно- и мелкопористые. Первые из них характеризуются средним радиусом пор 5 нм, а вторые-1-1,5 нм. Промежуточную структуру составляют среднепористые силикагели.

В зависимости от гранулометрического состава, формы частиц и характера пористости силикагели обозначают четырьмя буквами: первая буква характеризует размер гранул, вторая- (всегдаС)- силикагель, третья- размер пор, последняя форму частиц. Так, крупный силикагель мелкопористый гранулированный обозначают КСМГ, мелкий силикагель мелкопористый кусковой- МСМК. Средние фракции силикагеля называют «шихтой» и обозначают: ШСМК, ШСКГ, ШСМГ. Индикаторный силикагель (ГОСТ 8984-58) –силикагель, пропитанный солями кобальта. В зависимости от влажности среды он изменяет цвет от светло-голубого до розового.

Выпускается силикагель в виде шариков или кусочков неправильной формы с зернами размером в пределах 0,1-7,0 мм. В зависимости от аппаратурного оформления рекомендуют следующий гранулометрический состав силикагеля: 0,1-0,25 мм- для процессов с кипящим слоем адсорбентов; 0,5-2,0 мм – для жидкофазных процессов и процессов с движущимся слоем адсорбента; 2,0 – 7,0 мм – для процессов в газовой фазе со стационарным слоем адсорбента.

Косвенной характеристикой структуры является насыпная плотность. Силикагель мелкопористый имеет плотность около 700 г/л, а крупнопористый — от 400 до 500 г/л. Механическая прочность как от истирания так и от раздавливания также различна: у мелкопористого она более высокая.

Промышленный силикагель содержит некоторое количество примесей — оксидов алюминия, железа, кальция и других металлов. Некоторые из них активные катализаторы и они способствуют протеканию крекинга при регенерации; в результате на поверхности силикагеля образуется кокс, снижающий активность поглотителя. Учитывая это, для осушки газов, в которых присутствуют высококипящие углеводороды, используют более чистые силикагели с наибольшим содержанием диоксида кремния.

Для осушки газа на промышленных установках наиболее эффективно применение мелкопористого силикагеля. Однако, следует учитывать, что мелкопористый силикагель быстро измельчается при наличии в газе капельной влаги, которая вызывает значительные напряжения в структуре гранулы как во время адсорбции, так и при регенерации. Более устойчив к пересыщенным влагой газам крупнопористый силикагель.

Не рекомендуется применять силикагель как осушитель, если в состав газа входят ненасыщенные углеводороды, так как при регенерации они полимеризуются. Насыщенные углеводороды, начиная с бутанов, сорбируются силикагелем, но их частично заменяет вода. Легкие углеводороды ( до бутанов) полностью выделяются при регенерации силикагеля и не влияют на адсорбционную способность силикагеля в последующих циклах. Тяжелые углеводороды С₅ и выше более прочно удерживаются силикагелем и при регенерации удаляются не полностью.

Масла, гликоли и амины легко сорбируются силикагелем и при регенерации в зависимости от температуры остаются на поверхности или разлагаются, образуя смолистые соединения, которые закупоривают поры адсорбента и снижают его адсорбционную способность. Амины разлагаются с образованием аммиака, который разрушает структуру силикагеля, увеличивает размер пор и уменьшает его поверхность.

Сероводород и диоксид углерода сорбируются на силикагеле подобно бутану и как бутан большей частью вытесняются парами воды при адсорбции и целиком удаляются при регенерации.

Динамическая адсорбционная способность силикагеля по влаге зависит: 1-.от размера зерна; 2.-скорости потока; 3.-содержания влаги в газе. ( см. рис. 1,2).

Рис.1. Динамическая адсорбционная способность слоя мелкопористого силикагеля (h=0,3 м) при разном размере зерна и скорости потока (w, м/с). Осушка до точки росы -60 0 С.

Рис.2 Динамическая адсорбционная способность слоя силикагелей (h=1 м) при разной скорости потока:

а) осушка для «проскоковой» концентрации, соответствующей точки росы t_р=-40 0 С;

1- крупнопористый силикагель; 2-среднепористый; 3-мелкопористый.

Кроме того, динамическая, адсорбционная способность силикагеля по влаге зависит от полноты регенерации, в свою очередь зависящей от температуры. Максимальная температура при регенерации 200-250 0 С, так как при более высокой температуре поверхность силикагеля разрушается. Ниже приводятся результаты исследования действия температуры регенерации на динамическую адсорбционную способность мелкопористого силикагеля (мг/см 3 ) при осушки до точки росы минус 40 0 С:

Источник