مراحل تولید سیلیکاژل

قطعاً همه شما یکبار هم که شده بسته های کوچکی را در خریدهای خود دیده اید، این بسته ها حاوی ماده ای به نام سیلیکاژل هستند که خاصیت جذب رطوبت دارند. معمولاً در بسته بندی محصولات غذایی و دارویی، لباس و چرم و حتی لوازم الکترونیکی ساشه رطوبت گیر را قرار می دهند تا از احتمال وجود آسیب به دلیل رطوبت در طی مراحل نگهداری و حمل جلوگیری کند.

سیلیکاژل چیست؟

سیلیکا نام دیگری برای دی اکسید سیلیکون است، مولکولی متشکل از یک سیلیکون و دو اتم اکسیژن، که از فراوان ترین عناصر در پوسته زمین می باشد. ماسه عمدتاً از دی اکسید سیلیکون تشکیل شده و کوارتز شکل کریستالی رایج آن است، شیشه نیز با این ماده ساخته می شود. سیلیکاژل ها از طریق فرآیندی که در سال 1919 توسط پروفسور شیمی، والتر پاتریک، از دانشگاه جان هاپکینز آمریکا به ثبت رسیده، ساخته می شوند. سیلیکاژل دارای شکل آمورف و متخلخلیست که از یک چارچوب سه بعدی نامنظم از اتم های سیلیسیم و اکسیژن متناوب با حفره ها یا منافذ در مقیاس نانومتری تشکیل شده است. فضاهای خالی ممکن است از آب یا برخی مایعات دیگر تشکیل شده و با گاز یا خلاء پر شوند؛ در مورد دوم، این ماده بیشتر به عنوان سیلیکاژل شناخته می شود.

اگر مقداری سیلیکاژل یا بسته های آن را دارید، می توانید کاربردهای زیادی برای آنها پیدا کنید، به عنوان مثال برخی از افراد از بسته های باقی مانده برای کاهش رطوبت در اتومبیل برای جلوگیری از بخار کردن شیشه یا در داخل جعبه ابزار برای جلوگیری از زنگ زدگی لوازم فلزی استفاده می کنند. کاربردهای بسته های سیلیکاژل فراوان و متنوع اند و در صورت استفاده درست می توانند بسیار مفید واقع شوند.

نحوه کار سیلیکاژل

به طور کلی سیلیکاژل یک ماده خشک کننده است که می تواند 30 تا 40 درصد وزن خود را آب یا سایر مایعات جذب کرده و نگه دارد. تخلخل مولکول های سیلیکاژل بدین معنیست که تراکم حجمی بسیار کمی دارند، هر سیلیکاژل دارای منافذ بسیار ریز به هم پیوسته است که در نتیجه سطح بالایی دارد. منافذ ریز این ماده از طریق تراکم مویرگی به رطوبت چسبیده اند، به این معنی که حتی زمانی که با رطوبت اشباع شده باشند، دانه ها خشک به نظر می رسند. برخی از انواع سیلیکاژل حاوی مواد شیمیایی (مانند کلرید کبالت و متیل بنفش) هستند که با اشباع شدن با رطوبت تغییر رنگ می دهند؛ به این دسته سیلیکاژل های دارای نشانگر یا اندیکاتور می گویند. ژل های سیلیکا زمانی که در یک ساشه بسته قرار می گیرند بهترین عملکرد را دارند زیرا این ساشه ها قابل تنفس هستند.

اگرچه سیلیکاژل به خودی خود غیر سمی است، اما به حداقل پنج دلیل نباید خورده شوند؛ و در صورت بلعیدن آن توسط کودکان یا حیوانات خانگی باید با اورژانس تماس بگیرید.

•         اگر آن را بخورید ممکن است باعث ناراحتی اندام های داخلی شود زیرا ممکن است به صورت موضعی رطوبت بیشتری نسبت به آنچه برای شما مفید است جذب کند؛ در نتیجه موجب کم آبی و مشکلات گوارشی شود.

•         بسته یا سیلیکاژل های گرانول ممکن است جایی در داخل بدن شما گیر کند و باعث خفگی شوند.

•         قرارگیری در بینی یا مجرای ریه ممکن  است باعث آلرژی و تنگی نفس شود.

•         سیلیکاژل آبی یا نارنجی سمی هستند و نباید استنشاق شوند یا به چشم خود نزدیکشان کنید.

•         این بسته ها ممکن است هرجایی بوده باشند و ماده ای سمی را جذب کرده باشند.

مراحل تولید سیلیکاژل

سیلیکاژل مرطوب ممکن است تازه از محلول های سیلیکات قلیایی تهیه شده باشد و قوام آن از یک ژل شفاف نرم، مشابه ژلاتین تا یک جامد سخت، متفاوت باشد. گاهی اوقات از سیلیکاژل در فرآیندهای آزمایشگاهی استفاده می شود، به عنوان مثال، برای سرکوب همرفت در مایعات یا جلوگیری از ته نشین شدن ذرات معلق. اصطلاح سیلیکاژل از روش ساخت سل-ژل sol-gel برای تولید این ماده گرفته شده است؛ دو ماده خام سیلیکات سدیم و اسید معدنی، در یک فرآیند مرطوب برای ایجاد واکنش در تولید اسید سیلیسیک مونومر استفاده می شود، این مونومرها برای تولید ذرات سیلیکا اولیه پلیمریزه می شوند که به آن سل سیلیکا می گویند.

سپس این ذرات در یک حالت ژل با ضریب شکست پایین 1.46 تجمع می یابند تا ساختاری سه بعدی را تشکیل دهند، در طی این فرآیند، شرایط رشد موثر بر ذرات اولیه (اندازه‌های 30-3 نانومتر) برای اصلاح خواص فیزیکی مانند سطح، قطر منافذ و حجم منافذ کنترل می شوند. شبکه سه بعدی سطح داخلی و خارجی و تخلخل سیلیکاژل را ایجاد می کند؛ این ویژگی‌های فیزیکی را می توان با کاهش شرایط تولید تنظیم کرد و این امکان را فراهم می آورد که هر درجه تولید شده را با کاربردهای مختلف تطبیق دهد. به عنوان مثال، به عنوان یک عامل مات در سیستم های رنگ و پوشش، به عنوان یک عامل ضد بلوک در پلاستیک، به عنوان یک عامل جذب و جداسازی در کروماتوگرافی یا به عنوان یک پشتیبانی کاتالیزور.

با توجه به فرآیند تولید سیلیکاژل به طور کلی بالاترین خلوص را دارد؛ همچنین سیلیکاژل ها دارای ضریب شکست کم مشابه شیشه هستند، البته سیلیکاژل تنها سیلیسیست که تخلخل داخلی دارد. بسیاری از ویژگی های سیلیکاژل ها مختص درجه تولید محصول هستند، به عنوان مثال اندازه ذرات، جذب روغن و مساحت سطح.