گلوله های کوچک اما پر سر و صدا!

سیلیکاژل چیست؟

سیلیکاژل یا ژل سیلیس یک فرم آمورف و متخلخل از دی اکسید سیلیکون (SiO₂) است. در این ماده اتم های سیلیکون و اکسیژن در یک چارچوب سه بعدی نامنظم، در بستری از حفره ها و منافذ قرار دارند. از آنجایی که این چارچوب به شکل متناوب تکرار می شود، ژل سیلیس یک نوع پلیمر یا بسپار است.

نکتۀ جالبی که در مورد این ماده وجود دارد، نانومقیاس بودن حفرات درونی آن است. بنابراین می توان گفت که یک مادۀ نانومتخلخل است. این حفرات ممکن است توسط آب یا دیگر مایعات پر شوند. البته انواع گازها هم در دام این حفرات می افتند! در واقع دلیل خاصیت جذب رطوبت و بوی بد محیط، همین ساختار متخلخل است.

ساختار پلیمری ژل سیلیس

از لحاظ ساختاری هر اتم سیلیکون با چهار اتم اکسیژن احاطه شده است. این پیوند در سه بعد، شکل فضایی چهار وجهی را تشکیل می ‌دهد. در سطح این ماده ، ظرفیت‌ آزاد اکسیژن ممکن است به گروه های عاملی مختلفی متصل شود. شایع ترین گروه های عاملی برای اتصال به این ظرفیت ها، هیدروکسیدها (OH) و هیدروژن (H) هستند.

مشخصات ساختاری سیلیکاژل

روش تولید سیلیکاژل

قبل از اینکه این محصول به بازارهای فروش ژل سیلیکا برسد، فرایندهای متنوعی برای تولید آن صورت می گیرد. ابتدا محلول آبی سدیم سیلیکات تهیه می شود. سپس این محلول اسیدی می شود. برای اسیدی کردن این محلول می توان از اسید سولفوریک استفاده کرد. پس از این مرحله یک فاز ژلاتینی در محلول رسوب می کند.

با شستن این فاز ژلاتینی و سپس دی­ هیدراته کردن آن، سیلیکاژل بی رنگ تولید می شود. در این مرحله لازم است از میزان رطوبت سیلیکاژل اطمینان حاصل کرد. به این منظور مادۀ (ammonium tetrachlorocobaltate(II) به آن اضافه می شود (البته می توان از کلرید کبالت نیز استفاده کرد).

اضافه کردن این مواد به سیلیکاژل اولیه سبب می شود که رنگ آن آبی شود و پس از شست و شو و هیدراته شدن، به رنگ صورتی در بیاید. به دلیل این که مادۀ کبالت کلرید سرطان زاست، استفاده از آن برای تولید سیلیکا ژل در اروپا ممنوع است و اخیرا از متیل بنفش به عنوان جایگزین استفاده می شود.

انواع سیلیکاژل های رنگی موجود در بازار

سیلیکاژل بی رنگ

بخش اعظمی از ژل سیلیکای موجود در بازار بی رنگ است. از آن جا که این نوع فاقد رنگ است؛ تشخیص فعال بودن آن پس از جذب رطوبت کار آسانی نیست که البته برای این منظور می توان از کارت «نشانگر رطوبت» استفاده کرد

سیلیکاژل آبی

 این رنگ از ترکیب سیلیکاژل با نمک کبالت حاصل می شود. سیلیکاژل آبی در حالت فعال و در حالت غیرفعال (اشباع) به رنگ صورتی در می آید. اگر نسبت به رطوبت هوا حساسیت بالایی وجود داشته باشد، از سیلیکاژل آبی استفاده می شود. چرا که غیرفعال شدن آن به وضوح قابل تشخیص است. به دلیل وجود کبالت، استفاده از این محصول در صنایع غذایی و دارویی توصیه نمی گردد.

سیلیکاژل نارنجی

بهترین نوع سیلیکاژل است. معمولا در مراکز فروش ژل سیلیکا، رنگ نارنجی به تازگی جایگزین آبی شده است. چرا که از ایجاد آلودگی و سمیّت در محیط زیست جلوگیری می کند. رنگ نارنجی این محصول بعد از اشباع، به رنگ نارنجی کمرنگ و یا سبز تیره در می آید. برای احیا و استفاده مجدد از آن می توان از حرارت دمای 110 درجه سانتیگراد استفاده کرد. از این رنگ ژل سیلیکا در صنایعی که ارتباط مستقیم با محصولات مصرفی انسان دارد، با خیال راحت می توان استفاده کرد.

انواع گریدهای سیلیکا ژل

سیلیکاژل نوع A

قطر تقریبی منافذ این گلوله های شفاف، 2.5 نانومتر است. از این نوع سیلیکاژل در خشک کردن انواع محیط ها، بسته های حامل کاتالیزور، فیلتراسیون و جاذب فشار متغیر استفاده می شود.

سیلیکاژل نوع B

این گلوله ها سفید و شفاف هستند. قطر منافذ سیلیکاژل نوع B بین 4.5 تا 7.0 نانومتر متغیر است. این نوع، در جاذب های مایعات، حامل های خشک، بسته های عطر و بستر گربه ها استفاده می شوند.

سیلیکاژل نوع C

این نوع سیلیکاژل دارای حفراتی در اندازۀ میکرومتر است. از ان به عنوان حامل خشک کننده، جاذب رطوبت و کاتالیزور استفاده می شود.

کاربردهای ژل سیلیس

جاذب رطوبت

یکی از نکات مهمی که هنگام خرید و فروش سیلیکاژل باید به آن توجه داشته باشید، میزان جذب رطوبت آن است. چرا که رطوبت سبب واکنش های ناخواسته، فساد مواد غذایی و شکل گیری بوی بد در محیط می شود. برای مثال بارها دیده شده است که تراکم رطوبت به وسائل الکترونیکی آسیب رسانده است یا اینکه تجزیۀ مواد شیمیایی مانند قرص های ویتامین را تسریع کرده است. با استفاده از بسته های ژل سیلیکا، می توان رطوبت محیط را تا میزان چشمگیری کاهش داد.

افزودنی غذایی

در صنایع غذایی به سیلیکاژل، «سیلیکا ایروژل» یا «سیلیس هیدراته» نیز گفته می شود. این محصول دارای تاییدیه FDA ایالات متحده است و معمولاً ایمن شناخته می شود. بنابراین با توجه به کاربرد مورد نظر می توان آن را به محصولات غذایی اضافه کرد.

در ایالات متحده ژل سیلیکا را می توان تا 2 درصد و در اروپا می توان تا 5 درصد غلظت به مواد غذایی اضافه کرد. کاربردهای سیلیکاژل در مواد غذایی عبارتند از: تثبیت شکل، ضدعفونی کننده، جاذب، بسته بندی، تهویه مطبوع، ماده ضد سرمازدگی، کمک فیلتر، عامل امولسیون کننده، عامل کنترل ویسکوزیته و ماده ضد حلالیت.

تصفیۀ آب

با توجه به خاصیت جذب آب ژل سیلیس، از آن در فیلترهای تصفیۀ آب خانگی استفاده می شود. ساختار سطحی ژل سیلیکا باعث جذب برخی مواد معدنی محلول در آب می شود.

شاخص رطوبت برای ژل سیلیس آبی و نارنجی

سیلیکاژل در هنگام استفاده از حالت بدون آب (خشک) به حالت هیدراته (مرطوب) تغییر می کند. این تغییر حالت سبب تغییر رنگ این ماده می شود. برای تشخیص میزان رطوبت محیط می توان از شدت تغییر رنگ سیلیکاژل آبی و نارنجی استفاده کرد.

کمپرسور های صنعتی

از ژل سیلیکا برای خشک کردن هوا در سیستم های هوای فشرده صنعتی استفاده می شود. هوا برای تخلیه شدن در کمپرسور، در بستری از دانه های سیلیکاژل جریان می یابد. ژل سیلیس رطوبت موجود در این هوا را جذب می کند. این جذب کردن از آسیب رساندن رطوبت به مجاری هوا جلوگیری می کند. از همین سیستم برای خشک کردن هوای فشرده شده روی لوکوموتیوهای راه آهن نیز استفاده می شود.

تجهیزات پزشکی

ژل سیلیکا در نوارهای تشخیصی، دستگاه های استنشاق، انواع سرنگ، کیت آزمایش دارو و کیت های بهداشتی بیمارستانی کاربرد دارد.

راهنمای استفاده و خرید سیلیکاژل

خطرات سیلیکاژل

سیلیکا ژل ماده ای غیر سمی، غیرقابل اشتعال، غیر واکنش پذیر و پایدار است. البته در کارایی های معمولی! این ماده خطراتی هم دارد که گاهی شرکت های فروش این محصول به آن اشاره نمی کنند. فراموش نکنید سیلیکاژل با هیدروژن فلوئورید، فلوئور، اکسیژن دی فلوئورید، تری فلورید کلر، اسیدها و بازهای قوی و اکسنده‌ها واکنش نشان می ‌دهد و ممکن است خطرناک باشد. سیلیکا ژل باعث تحریک دستگاه تنفسی و التهاب دستگاه گوارش می‌ شود. گرد و غبار دانه‌ های سیلیکا ژل ممکن است موجب سوزش پوست و چشم شود.

قابلیت احیا

ژل سیلیس قابلیت استفاده مجدد دارد. سیلیکاژل در صورت اشباع شدگی می تواند در دمای 100 الی 200 درجه سانتیگراد و یا تابش شدید و مستقیم نور خورشید مجددا خشک شود و مورد استفاده قرار بگیرد. البته باید به این نکته توجه کنید که کارایی و بازدۀه این محصول در هر بار استفاده در حدود 5 الی 10 درصد کاهش می یابد.

خرید سیلیکاژل

سیلیکاژل در رنگ بندی ها و سایز های مختلفی عرضه می شود. اگر قصد خرید سیلیکاژل را دارید، لازم است با توجه به مطالب مذکور در این مقاله و کاربرد مورد نظرتان، یکی از انواع این محصول را انتخاب کنید.

برخی از شرکت های عرضه کننده، این امکان را ایجاد می کنند که نمونه ها را ابتدا در بسته بندی های کوچکتر تهیه کنید. پس از رضایت از محصول، می توانید خرید را در مقادیر بالاتر انجام دهید. همچنین بهتر است در ابتدا با فروشنده توافق کنید که در صورت عدم کیفیت محصول و ارائه برگۀ آنالیز، هزینۀ شما را برگرداند.