تاریخچه سیلیکاژل

سیلیکاژل یک ماده بسیار متخلخل و غیر بلوری است که برای حذف رطوبت گازها و مایعات و برای اهداف فراوان دیگری استفاده می شود. برخلاف نامش سیلیکاژل یک ماده جامد تولید شده به صورت مصنوعی از سیلیکات سدیم می باشد که آب را به راحتی جذب می کند و به عنوان یک ماده خشک کننده که رطوبت محیط را کنترل می کند بسیار مفید است. سیلیکاژل بیشتر در زندگی روزمره به شکل گلوله های کوچک (گرانول) بسته بندی شده در یک بسته نفوذ ناپذیر یا نیمه نفوذپذیر به نام ساشه رطوبت گیر دیده می شود. با توجه به اینکه ژل سیلیکا رطوبت را به شدت جذب می کند، ممکن است به دلیل قرار گرفتن در کنار برخی مواد (مانند قارچ کش ها یا آفت کش ها) یا داشتن نشانگرهای اشباع رطوبت سمی شود.

سیلیکاژل

به طور کلی سیلیکاژل با اسیدی شدن محلول سیلیکات تهیه می شود، اسید سیلیسیک حاصله یا یک توده سفت و یا یک رسوب ژلاتینی تشکیل می دهد که مواد محلول با شستشو با آب از آن خارج می شوند، آب در نهایت با حرارت از بین می رود و جامد شیشه ای به اشکال مختلف باقی می ماند. چگالی واقعی سیلیس 2.2 گرم در میلی لیتر (137 پوند در فوت مکعب) است، اما تخلخل سیلیکاژل ها تراکم حجمی بسیار کمتری به آنها می دهد. یک شکل تجاری رایج سیلیکاژل دارای چگالی ظاهری در حدود 0.7 گرم در میلی لیتر و مساحتی در حدود 750 متر مربع در گرم است.

سیلیکاژل به خودی خود غیر سمی، غیرقابل اشتعال و از نظر شیمیایی غیرفعال است؛ با این حال برخی از انواع این ژل ها ممکن است با نشانگر رطوبت، مانند کلرید کبالت، سمی و سرطان زا شود. سیلیکاژل های حاوی کلرید کبالت در حالت خشک (بدون آب) به رنگ آبی و در صورت جذب رطوبت به مرور به رنگ صورتی در خواهد آمد. این از دلایلیست که اکثر بسته های ژل سیلیکا به صورت خطرناک یا سمی برچسب گذاری می شوند. گرد و غبار سیلیکاژل کریستالی می تواند باعث سیلیکوز شود، اما سیلیس بی شکل مصنوعی، که همان سیلیس ژل است، باعث سیلیکوز نمی شود.

کاربردهای سیلیکاژل

انواع سیلیکاژل به عنوان ماده خشک کننده برای جلوگیری از فساد مواد غذایی، محافظت از اجزای الکترونیکی در برابر رطوبت و خشک کردن هوا در سیستم های هوای فشرده استفاده می شود. شیمیدانان نیز از آن در تکنیکی موسوم به کروماتوگرافی برای جداسازی مواد شیمیایی مختلف استفاده می کنند. در بسیاری از موارد، از لوازم چرم گرفته تا مواد غذایی، رطوبت باعث فساد می شود، تراکم همچنین ممکن است به موارد دیگر مانند وسایل الکترونیکی آسیب برساند و تجزیه مواد شیمیایی مانند قرص های ویتامین را تسریع کند؛ با افزودن بسته های ژل سیلیکا، می توان این موارد را برای مدت بیشتری حفظ کرد. گاهی اوقات از ژل سیلیکا به عنوان ابزاری برای کنترل رطوبت نسبی در نمایشگاه ها و انبارهای موزه و کتابخانه استفاده می شود.

همچنین می توان از سیلیکا ژل برای حفظ رطوبت نسبی داخل یک موجبر رادیویی یا ماهواره ای با فرکانس بالا تا حد ممکن پایین استفاده کرد. تجمع بیش از حد رطوبت در یک موجبر می تواند باعث ایجاد قوس در داخل آن شود و به تقویت کننده تغذیه کننده آن آسیب برساند. همچنین دانه های آب که در داخل موجبر شکل می گیرند و متراکم می شوند، امپدانس و فرکانس مشخصه را تغییر داده و مانع سیگنال می شوند. معمول است که از یک سیستم هوای فشرده کوچک (مشابه یک پمپ آکواریوم خانگی کوچک) برای گردش هوا در داخل موجبر روی یک شیشه ژل سیلیکا استفاده شود. سیلیکاژل همچنین برای خشک کردن هوا در سیستم های هوای فشرده صنعتی استفاده می شود؛ هوا از تخلیه کمپرسور در بستری از دانه های سیلیس ژل جریان می یابد، این ژل ها رطوبت هوا را جذب می کند و از آسیب ناشی از تراکم یا رطوبت به سیستم جلوگیری می کند. برای خشک کردن هوای فشرده برای سیستم های ترمز در لوکوموتیوهای راه آهن، جایی که تراکم و یخ در لوله های هوای ترمز می تواند منجر به خرابی ترمز شود، از یک سیستم مشابه استفاده می شود.

سیلیکاژل چگونه کار می کند؟

سیلیکاژل یک ماده بسیار متخلخل است که می تواند تا 40 درصد از وزن خود را رطوبت جذب کند، به همین دلیل است که امروزه به عنوان بالاترین ظرفیت جاذب موجود شناخته می شود. سیلیکا ژل متشکل از شبکه داخلی متصل کننده منافذ میکروسکوپی، رطوبت را با جذب و تراکم مویرگی جذب و حفظ می کند، مولکولهای آب توسط این ریز مویرگها جذب یا دفع می شوند تا زمانی که تعادل فشار بخار با رطوبت نسبی هوای اطراف حاصل شود. سطح بالای سیلیکاژل (حدود 800 متر مربع در گرم) به آن اجازه می دهد تا آب را به راحتی جذب کند و به عنوان یک خشک کننده مفید کاربردهای فراوان داشته باشد. پس از اشباع شدن رطوبت، با حرارت 150 درجه سانتی گراد (300 درجه فارنهایت) به مدت 1.5 ساعت برای هر لیتر می توان باعث احیاء کردن سیلیکاژل شد و سپس از آن مجدداً استفاده کرد.

تاریخچه سیلیکاژل

ژل سیلیکا اولین بار در دهه 1600 کشف شد، اما تا زمانی که خواص جاذب آن برای فیلتر کردن های در ماسک های گاز خطرناک در طول جنگ جهانی اول مفید واقع نشد، همچنان ناشناخته بود. سرانجام سیلیکاژل توسط پروفسور شیمی والتر ا. پاتریک از دانشگاه جان هاپکینز در ایالات متحده در سال 1919 برای استفاده در جذب بخارات و گازها در قوطی های ماسک گاز در طول جنگ جهانی اول ثبت شد. در طول جنگ جهانی دوم، معمولاً از ژل سیلیس به عنوان یک عامل خشک کننده برای محافظت از ارتش و خشک نگه داشتن پنی سیلین استفاده می شد. سایر کاربردهای سیلیکاژل در آن زمان شامل محافظت از تجهیزات نظامی در برابر آسیب رطوبت، به عنوان یک کاتالیزور ترک سیال برای تولید بنزین با اکتان بالا، مواد اولیه برای برنامه لاستیک مصنوعی و به عنوان پشتیبانی کاتالیزور برای تولید بوتادین از اتانول بوده است. در سال 1959 ژل سیلیس ابتدا برای استفاده در برنامه های موزه به عنوان عامل میانگین گیر برای کنترل رطوبت نسبی (RH) در بسته های مهر و موم شده توصیه شد.