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硅胶

硅胶又名硅酸凝胶或氧化硅胶，化学式mSiO2·nH2O，白色稍透明的固体物质。属无定形态。硅胶是一种高活性、多孔性物质，其内部表面积很大，每g硅胶内表面积可达450m2以上。因此，对液体或气体有很强的吸附性能。硅胶不溶于水，也不溶于除氢氟酸和强碱外的其他溶剂。市售的固体硅胶有球形和不规则形两种。若按孔径大小可分为细孔硅胶(平均孔径小于1.5～2.0nm)和粗孔硅胶(平均孔径大于4.0～5.0nm)。另有一种变色硅胶，含有氯化钴，无水时氯化钴呈蓝色，吸水后水合氯化钴呈粉红色，烘干后仍为蓝色。根据氯化钴吸水、脱水时颜色的变化，可指示硅胶的吸湿情况。粉红色硅胶不再有吸湿能力，但经加热脱水后，可使颜色重新变蓝并恢复吸湿能力。
硅胶可由水玻璃与硫酸作用，并经胶凝、洗涤、脱盐、氨化、干燥和筛选而制得。其反应式如下：
nNa2O·mSiO2+nH2SO4→ mSiO2·nH2O+nNa2SO4。一般工业用硅胶，机械强度85～95%，含水量低于2%，吸湿率为25～30%。
硅胶主要用于气体干燥或吸收，液体脱水和色谱分析，也用作催化剂或催化剂载体，纺织工业用作浆纱剂。细孔硅胶主要用于气体的干燥及净化，有机产品的脱水和精制，也可用作催化剂的载体。粗孔硅胶主要用于处理啤酒中的高分子蛋白，以及气体和液体的干燥，高湿度下气体的除雾、除湿，石油化工中作催化剂或催化剂载体。变色硅胶主要用于指示密闭包装物、精密仪器、仪表内空间的相对湿度，以及用于精密仪器仪表的防潮维护等。
层析用硅胶
层析用硅胶为一多孔性物质，可用通式SiO2· xH2O来表示。分子中具有硅氧烷(—Si—O—Si)的交链结构，同时在颗粒表面又有很多硅醇基。硅胶吸附作用的强弱与硅醇基的含量多少有关。硅醇基能够通过氢键的形成而吸附水分，因此硅胶的吸附力随吸着的水分增加而降低。若吸水量超过17%，吸附力极弱不能用作吸附剂，但可作为分配层析中的支持剂。对硅胶的活化，当硅胶加热至100～110℃时，硅胶表面因氢键所吸附的水分即能被除去。当温度升高至500℃时，硅胶表面的硅醇基也能脱水缩合转变为硅氧烷键，从而丧失了因氢键吸附水分的活性，就不再有吸附剂的性质，虽用水处理也不能恢复其吸附活性，所以硅胶的活化不宜在较高温度进行 (一般在170℃以上即有少量结合水失去)。
硅胶是一种酸性吸附剂，适用于中性或酸性成分的层析。同时硅胶又是一种弱酸性阳离子交换剂，其表面上的硅醇基能释放弱酸性的氢离子，当遇到较强的碱性化合物，则可因离子交换反应而吸附碱性化合物。
硅胶分类
按用途分类，硅胶可分为干燥剂硅胶、吸附剂硅胶、分析用硅胶、包装干燥用硅胶、催化剂载体用硅胶及特种专用硅胶等。
硅胶具有化学惰性、比表面积大、内部孔隙率高、吸附能力强等特点，广泛用作脱湿干燥剂、脱水剂、吸附剂、填充剂及催化剂载体等。它易于吸附极性物质，难吸附非极性有机物质。硅胶吸附气体中的水分可达其自身质量的50%，而在湿度为60%的空气流中，微孔硅胶吸附水分的量也可达到硅胶质量的24%。所以，常用于高湿量气体的干燥。下面简单介绍市售主要硅胶产品及其用途。
(1)球形硅胶。球形硅胶是粒度为2.0～8.0mm的球形颗粒，各地生产的球形硅胶的比表面积、孔容及堆积密度等物性指标有一定的差别，它们主要用于气体干燥、气体吸附、空气湿度调节、石油产品精制以及催化剂载体等方面。
(2)颗粒状硅胶。大小为6～20mm的无规则颗粒，比表面积为700～800m2/g。主要用于天然气干燥、氮干燥、再循环氢干燥以及天然气的烃分离等方面。
(3)耐水硅胶。大多为球形，比表面积为300～400m2/g，其特点是遇水不炸裂。主要用于各种气体干燥、液态饱和烃脱水及催化剂载体等。
(4)微粉硅胶。平均粒度2～10μm，呈无定形，吸油值60 ～300g/100g，主要用作食品、药品及化妆品的添加剂。无毒性，在食品、药品中的添加量不超过2%。
(5)选择吸附硅胶。是一种精加工制造的硅胶产品，又称为“色谱吸附硅胶”。国内市场上的“柱层层析硅胶”即属于此类硅胶。外形有块状及微球状，粒度60～300 目，比表面积为 300～750m2/g。主要用于物质的吸附分离和提纯。
(6)蓝色指示型硅胶。一种随使用环境相对湿度变化而显示出不同颜色的硅胶，外形有块状及球状。主要用作防潮包装的相对湿度指示剂及空气干燥装置指示剂。指示干燥剂的吸湿程度能判别环境的相对湿度。如“海洋牌”蓝胶指示剂，在相对湿度20%、40%及60%时分别显浅蓝色、紫色及红色。
(7)包装用硅胶干燥剂。根据用途及包装情况不同，包装用硅胶干燥剂有许多类型及品种，如袋装类、异形类及专用型类等。
袋装类有纸袋装、棉布袋装、无纺布袋装、尼龙袋装、聚乙烯袋装等，是硅胶包装中最多的一类。异形类包括板状、柱状、条块状、塞子状等硅胶干燥剂。专用型则是根据用户的要求而专门设计制造的硅胶干燥剂。
参考资料：朱洪法,朱玉霞编著.精细化工产品制造技术.北京：金盾出版社.2002.第168页。
林崇德,姜璐,王德胜主编;王德胜分卷主编.中国成人教育百科全书·化学·化工。

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