Amin'ny famokarana sy ny fiainana, ny gel silica dia azo ampiasaina amin'ny fanamainana ny N2, ny rivotra, ny hydrogène, ny entona voajanahary [1] sy ny sisa. Araka ny asidra sy ny alkali, ny desiccant dia azo zaraina ho: asidra desiccant, alkaline desiccant ary neutre desiccant [2]. Ny gel silica dia toa fanamainana tsy miandany izay toa maina NH3, HCl, SO2, sns. Na izany aza, avy amin'ny fomba fijery fototra, ny gel silica dia ahitana ny tsy fahampian-dranon'ny intermolecular telo-dimensional amin'ny molekiola asidra orthosilicic, ny vatana dia SiO2, ary manankarena vondrona hydroxyl ny ety ivelany (jereo ny sary 1). Ny antony mahatonga ny gel silica dia afaka mitroka rano dia ny vondrona hydroxyl silisiôma eo ambonin'ny gel silica dia afaka mamorona fatoran'ny hydrogène intermolecular miaraka amin'ny molekiola rano, noho izany dia afaka manondraka rano izy ary manana anjara asa fanamainana. Ny gel silica miovaova loko dia misy ion kobalta, ary rehefa tonga sataration ny rano adsorption dia lasa mavokely ny ion kobalta ao amin'ny gel silica miova loko, ka lasa mavokely ny gel silica manga. Rehefa avy nafanaina ny gel silica mavokely amin'ny 200 ℃ mandritra ny fe-potoana iray, dia tapaka ny fifamatoran'ny hidrôzenina eo amin'ny molekiolan'ny silika sy ny molekiola rano, ary ny gel silica mivadika ho manga indray, mba hahafahan'ny sarin'ny rafitry ny asidra silika sy ny gel silika. averina ampiasaina araka ny asehon'ny sary 1. Noho izany, satria ny eran'ny silica gel dia manankarena vondrona hydroxyl, ny eran'ny silica gel dia mety hamorona fifamatoran'ny hydrogène intermolecular miaraka amin'ny NH3 sy HCl, sns., ary mety tsy hisy fomba hanaovana izany. desiccant amin'ny NH3 sy HCl, ary tsy misy tatitra mifandraika amin'ny literatiora efa misy. Inona àry no vokany? Nanao fikarohana andrana manaraka ity lohahevitra ity.
AVIAVY. 1 Diagrama firafitry ny ortho-silicic acid sy silica gel
2 Fizarana andrana
2.1 Fikarohana ny sahan'ny fampiharana ny silica gel desiccant - Ammonia Voalohany, ny gel silica niova loko dia napetraka tao anaty rano voadio sy rano amoniaka. Mivadika mavokely amin'ny rano voadio; Ao amin'ny amoniaka mivondrona, ny silikônina miova loko voalohany dia mivadika mena ary mivadika manga manga. Izany dia mampiseho fa ny gel silica dia afaka mitroka NH3 na NH3 ·H2 O amin'ny amoniaka. Araka ny aseho ao amin'ny sary 2, ny hydroxide kalsioma mafy sy ny klôro ammonium dia mifangaro tsara ary mafana ao anaty fantsona. Ny entona vokarina dia esorina amin'ny sokay alkali ary avy eo amin'ny gel silica. Ny lokon'ny gel silica eo akaikin'ny lalana fidirana dia mihamazava kokoa (ny lokon'ny fampiasa amin'ny desiccant gel silica amin'ny sary 2 dia nodinihina - ny amoniaka 73, ny dingana faha-8 amin'ny 2023 dia mitovy amin'ny lokon'ny gel silica nalona. amin'ny rano amoniaka voafantina), ary ny taratasy fitsapana pH dia tsy misy fiovana mazava. Izany dia manondro fa ny NH3 novokarina dia tsy tonga amin'ny taratasy fitsapana pH, ary efa adsorbed tanteraka. Rehefa afaka kelikely, atsaharo ny hafanana, esory ny ampahany kely amin'ny baolina silica gel, apetraho ao anaty rano voadio, ampio phenolphthalein amin'ny rano, mivadika mena ny vahaolana, manondro fa ny silica gel dia manana fiantraikany adsorption mahery amin'ny NH3, rehefa avy nesorina ny rano voadio, NH3 miditra ao amin'ny rano distilled, ny vahaolana dia alkaline. Noho izany, satria ny silica gel manana adsorption mahery ho an'ny NH3, ny silicone fanamainana mpandraharaha tsy afaka maina NH3.
AVIAVY. 2 Fikarohana ny sehatry ny fampiharana ny silica gel desiccant - amoniaka
2.2 Fikarohana ny sahan'ny fampiharana ny silica gel desiccant - ny hydrogène klôro dia mandoro voalohany ny solida NaCl amin'ny lelafo jiro alkaola mba hanesorana ny rano mando ao anatin'ireo singa matanjaka. Aorian'ny fampangatsiahana ny santionany dia ampiana asidra solifara mivondrona amin'ny vazivazy NaCl mba hamokarana bubbles betsaka avy hatrany. Ny entona vokarina dia arotsaka ao anaty fantsona fanamainana boribory misy gel silica, ary apetraka eo amin'ny faran'ny fantsona fanamainana ny taratasy fitsapana pH mando. Ny gel silica eo amin'ny farany anoloana dia lasa maitso maitso, ary ny taratasy fitsapana pH mando dia tsy misy fiovana miharihary (jereo ny sary 3). Izany dia mampiseho fa ny entona HCl vokarina dia voasoroka tanteraka amin'ny gel silica ary tsy miala amin'ny rivotra.
Figure 3 Fikarohana momba ny sehatry ny fampiharana ny silica gel desiccant - hydrogène chloride
Ny gel silica dia misoroka ny HCl ary lasa maitso mavana dia napetraka tao anaty fantsona fitsapana. Apetraho ao anaty fantsona fitsapana ny gel silica manga vaovao, ampio asidra hydrochloric mifantoka, ny gel silica koa dia lasa loko maitso maitso, ny loko roa dia mitovy. Izany dia mampiseho ny entona gel silica ao amin'ny fantsona fanamainana boribory.
2.3 Fikarohana ny sahan'ny fampiharana ny silica gel desiccant - solifara dioksida Mixed sulfuric asidra amin'ny sodium thiosulfate solid (jereo ny sary 4), NA2s2 O3 + H2 SO4 ==Na2 SO4 + SO2 ↑+S↓+H2 O; Ny entona vokarina dia mandalo amin'ny fantsona fanamainana misy ny gel silica discolored, ny gel silica discolored lasa manga-maitso maitso, ary ny taratasy litmus manga amin'ny faran'ny taratasy fitsapana mando dia tsy miova be, izay manondro fa ny entona SO2 vokarina dia manana. voasoroka tanteraka ny baolina silica gel ka tsy afa-miala.
AVIAVY. 4 Fikarohana ny sehatry ny fampiharana ny desiccant gel silica - gazy solifara
Esory ny ampahany amin'ny baolina silica gel ary apetraho ao anaty rano voadio. Aorian'ny fifandanjana feno dia makà rano kely amin'ny taratasy litmus manga. Ny taratasy fitsapana dia tsy miova be, manondro fa ny rano distilled dia tsy ampy ny desorbed SO2 avy amin'ny silica gel. Makà ampahany kely amin'ny baolina silica gel ary hafanaina ao anaty fantsona fitsapana. Asio taratasy litmus manga mando eo am-bavan'ny fantsona. Ny taratasy litmus manga dia mivadika mena, izay manondro fa ny hafanana dia mahatonga ny entona SO2 ho voadio amin'ny baolina silica gel, ka mahatonga ny taratasy litmus ho mena. Ireo fanandramana etsy ambony dia mampiseho fa ny gel silica dia manana fiantraikany adsorption mahery amin'ny SO2 na H2 SO3, ary tsy azo ampiasaina amin'ny fanamainana entona SO2.
2.4 Fikarohana ny sahan'ny fampiharana ny silica gel desiccant - gazy karbonika
Araka ny aseho amin'ny sary 5, ny vahaolana sodium bikarbonate mitete ny phenolphthalein dia miseho mena mena. Hafanaina ny solida bikarbonate sodium ary alefa amin'ny fantsona fanamainana misy spheres gel silica maina ny fangaro entona vokarina. Ny gel silica dia tsy miova be ary ny sodium bikarbonate mitete amin'ny phenolphthalein dia mitroka ny HCl. Ny ion kobalta ao amin'ny gel silica mivadika dia mamorona vahaolana maitso miaraka amin'ny Cl- ary lasa tsy misy loko tsikelikely, izay manondro fa misy gazy CO2 ao amin'ny faran'ny fantsona fanamainana boribory. Apetraka ao anaty rano nodiovina ilay gel silica maitso mavana, ary miova tsikelikely ho mavo ny gel silica mivadika ho mavo, izay manondro fa ny HCl voasoroka amin'ny gel silica dia nesorina tao anaty rano. Ny ampahany kely amin'ny vahaolana aqueous ambony dia nampiana ny vahaolana nitrate volafotsy nasiana asidra amine mba hamoronana entona fotsy. Vahaolana kely misy rano dia alatsaka amin'ny taratasy fitsapana pH isan-karazany, ary mivadika mena ny taratasy fitsapana, izay manondro fa asidra ny vahaolana. Ireo fanandramana etsy ambony dia mampiseho fa ny gel silica dia manana adsorption mahery amin'ny gazy HCl. Ny HCl dia molekiolan'ny polar mahery, ary ny vondrona hydroxyl amin'ny endriky ny gel silica koa dia manana polarity matanjaka, ary ny roa dia mety mamorona fifamatorana hidrôzenina intermolecular na manana fifandraisana dipole dipole matanjaka, izay miteraka hery intermolecular matanjaka eo amin'ny tampon'ny silica. gel sy HCl molekiola, ka silica gel manana adsorption mahery ny HCl. Noho izany, silicone fanamainana mpandraharaha tsy azo ampiasaina ho maina HCl afa-mandositra, izany hoe, ny silica gel tsy adsorb CO2 na ampahany ihany no adsorb CO2.
AVIAVY. 5 Fikarohana ny sehatry ny fampiharana ny silica gel desiccant - gazy karbonika
Mba hanaporofoana ny adsorption ny gel silica amin'ny gazy karbonika dia tohizina ireto andrana manaraka ireto. Ny baolina silica gel ao amin'ny fantsona fanamainana boribory dia nesorina, ary ny ampahany dia nizara ho vahaolana bikarbonate sodium mitete phenolphthalein. Ny vahaolana sodium bikarbonate dia nodiovina. Izany dia mampiseho fa ny silica gel adsorbs gazy karbonika, ary rehefa levona anaty rano, gazy karbonika desorbs ho ny sodium bikarbonate vahaolana, ny sodium bikarbonate vahaolana levona. Ny ampahany sisa amin'ny baolina silikônina dia nafanaina tao anaty fantsom-panadinana maina, ary ny entona vokatr'izany dia arotsaka ao anaty vahaolana ny sodium bikarbonate mitete amin'ny phenolphthalein. Vetivety dia miova avy amin'ny mena maivana ho tsy misy loko ny vahaolana bikarbonate sodium. Izany koa dia mampiseho fa ny silica gel mbola manana adsorption ny entona CO2. Na izany aza, ny herin'ny adsorption ny silica gel amin'ny CO2 dia kely kokoa noho ny an'ny HCl, NH3 ary SO2, ary ny gazy karbonika dia tsy azo atao afa-tsy amin'ny ampahany mandritra ny fanandramana amin'ny sary 5. Ny antony mahatonga ny gel silica dia afaka misoroka ny CO2 amin'ny ampahany. fa ny gel silica sy CO2 dia mamorona fifamatorana hidrozenina intermolecular Si - OH… O =C. Satria ny atôma karbônina afovoan'ny CO2 dia sp hybrid, ary ny atôma silisiôma ao amin'ny gel silica dia sp3 hybrid, ny molekiola CO2 linear dia tsy miara-miasa tsara amin'ny eny ambonin'ny gel silica, ka mahatonga ny hery adsorption ny gel silica amin'ny gazy karbonika dia somary. kely.
3. Fampitahana eo amin'ny solubility ny entona efatra ao anaty rano sy ny adsorption sata eo amin'ny ambonin'ny silica gel Avy amin'ny valin'ny fanandramana etsy ambony, dia hita fa silica gel manana adsorption mahery fahaiza-manao ho an'ny amoniaka, hydrogène klôro sy solifara gazy, fa hery kely adsorption ho an'ny gazy karbonika (jereo ny tabilao 1). Izany dia mitovy amin'ny fahapotehan'ireo gaza efatra ao anaty rano. Mety ho satria misy hydroxy-OH ny molekiolan'ny rano, ary manan-karena amin'ny hydroxyl koa ny eran'ny gel silica, noho izany ny fahatapahan'ireo entona efatra ireo ao anaty rano dia mitovy amin'ny adsorption azy eo amin'ny tontolon'ny gel silica. Amin'ireo entona telo amin'ny entona amoniaka, klôro hidrôzenina ary gazy solifara, ny gazy solifara dia manana ny solubility kely indrindra amin'ny rano, fa rehefa avy nalaina tamin'ny gel silica, dia sarotra indrindra ny desorption amin'ireo gaza telo. Rehefa avy ny silica gel adsorbs amoniaka sy hydrogène klôro, dia azo desorbed amin'ny solvent rano. Taorian'ny entona gazy solifara adsorbed amin'ny silica gel, dia sarotra ny desorption amin'ny rano, ary tsy maintsy ho mafana ny desorption avy amin'ny ambonin'ny silica gel. Noho izany, ny adsorption ny entona efatra eo ambonin'ny silica gel dia tsy maintsy kajy ara-teorika.
4 Ny kajy ara-teorika momba ny fifandraisana misy eo amin'ny gel silica sy ny gazy efatra dia aseho ao amin'ny rindrambaiko ORCA quantumization [4] eo ambanin'ny rafitry ny theory functional density (DFT). Ny fomba DFT D / B3LYP / Def2 TZVP dia nampiasaina mba hanombanana ny fomba fifandraisana sy ny angovo eo amin'ny gazy samihafa sy ny gel silica. Mba hanatsorana ny kajy, ny solids gel silica dia aseho amin'ny molekiola asidra orthosilicic tetrameric. Ny valin'ny kajy dia mampiseho fa ny H2 O, NH3 ary HCl dia afaka mamorona fifamatorana hidrozenina miaraka amin'ny vondrona hydroxyl eo ambonin'ny gel silica (jereo ny sary 6a ~ c). Manana angovo mamatotra matanjaka izy ireo eo amin'ny tontolon'ny gel silica (jereo ny tabilao 2) ary mora mipetaka amin'ny tontolon'ny gel silica. Koa satria ny angovo mamatotra ny NH3 sy ny HCl dia mitovy amin'ny an'ny H2 O, ny fanasan-drano dia mety hitarika amin'ny famongorana ireo molekiola entona roa ireo. Ho an'ny molekiola SO2, ny angovo mamatotra azy dia -17,47 kJ/mol, izay kely kokoa noho ireo molekiola telo etsy ambony. Na izany aza, ny fanandramana nanamafy fa ny entona SO2 dia mora adsorbed amin'ny silica gel, ary na dia ny fanasana dia tsy afaka desorbed, ary fanafanana ihany no afaka manao SO2 afa-mandositra avy amin'ny ambonin'ny silica gel. Noho izany, noheverinay fa ny SO2 dia mety hitambatra amin'ny H2 O eo ambonin'ny gel silica mba hamorona ampahany H2 SO3. Ny sary 6e dia mampiseho fa ny molekiola H2 SO3 dia mamorona fatorana hidrôzenina telo miaraka amin'ny atoma hydroxyl sy oksizenina eo ambonin'ny gel silica amin'ny fotoana iray ihany, ary ny angovo mamatotra dia avo -76.63 kJ / mol, izay manazava ny antony mahatonga ny SO2 adsorbed amin'ny Ny gel silica dia sarotra ny miala amin'ny rano. Ny CO2 tsy misy polar dia manana ny fahaiza-mamatotra malemy indrindra amin'ny gel silica, ary ny ampahany amin'ny gel silica ihany no azo atambatra. Na dia nahatratra -65,65 kJ / mol aza ny angovo mamatotra ny H2 CO3 sy ny gel silica, dia tsy avo lenta ny tahan'ny fiovam-po amin'ny CO2 amin'ny H2 CO3, noho izany dia nihena ihany koa ny tahan'ny adsorption ny CO2. Hita avy amin'ny angon-drakitra etsy ambony fa tsy ny polarity ny molekiola entona ihany no fepetra hitsarana raha azo amboarina amin'ny gel silica izy io, ary ny fifamatoran'ny hydrogène miforona miaraka amin'ny surface silica gel no tena antony mahatonga ny adsorption maharitra.
Ny firafitry ny silica gel dia SiO2 · nH2 O, ny faritra lehibe ambonin'ny silica gel sy ny manankarena vondrona hydroxyl ambonin'ny ambonin'ny manao silica gel azo ampiasaina ho toy ny tsy misy poizina fanamainana amin'ny fampisehoana tsara, ary be mpampiasa amin'ny famokarana sy ny fiainana. . Amin'ity taratasy ity, dia voamarina avy amin'ny lafiny roa amin'ny fanandramana sy ny kajikajy teorika fa ny gel silica dia afaka manondraka NH3, HCl, SO2, CO2 ary entona hafa amin'ny alàlan'ny fifamatorana hidrozenina intermolecular, ka tsy azo ampiasaina amin'ny fanamainana ireo entona ireo ny gel silica. Ny firafitry ny silica gel dia SiO2 · nH2 O, ny faritra lehibe ambonin'ny silica gel sy ny manankarena vondrona hydroxyl ambonin'ny ambonin'ny manao silica gel azo ampiasaina ho toy ny tsy misy poizina fanamainana amin'ny fampisehoana tsara, ary be mpampiasa amin'ny famokarana sy ny fiainana. . Amin'ity taratasy ity, dia voamarina avy amin'ny lafiny roa amin'ny fanandramana sy ny kajikajy teorika fa ny gel silica dia afaka manondraka NH3, HCl, SO2, CO2 ary entona hafa amin'ny alàlan'ny fifamatorana hidrozenina intermolecular, ka tsy azo ampiasaina amin'ny fanamainana ireo entona ireo ny gel silica.
3
AVIAVY. 6 fomba fifandraisana eo amin'ny samy hafa molekiola sy silica gel ambonin'ny kajy amin'ny fomba DFT
Fotoana fandefasana: Nov-14-2023
