روش تولید سیلیکاژل

سیلیکاژل از جمله مواد شیمیایی صنعتی و مواد شیمیایی آزمایشگاهی پرکاربرد می باشد که به وفور مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده شیمیایی به صورت پودر یا گرانول می باشد.

به طور کلی در ساخت سیلیکاژل ، یک محلول سیلیکاتی با استفاده از یک اسید یا نمک یک اسید، یا گازهایی که در آب تولید اسید می‌کنند، به هیدروسل تبدیل می‌شوند. هیدروسل پس از گذشت مدت زمانی یا بلافاصله به هیدروژل تغییر حالت می‌دهد. در اغلب روش‌ها به منظور حذف الکترولیت یا نمک جانبی تولید شده، هیدروژل را شستشو می‌دهند تا عاری از الکترولیت شود.

Na2SiO3 + Mineral Acid + xH2O → Si(OH)4 + sodium salt + (x-1) H2O (1)

در نهایت هیدروژل عاری از نمک را خشک می‌کنند. نحوه و میزان خشک کردن تأثیر زیادی در ویژگی‌های شیمی فیزیکی سیلیکاژل فرآورده دارد.

برای تولید سیلیکا ژل روش های مختلفی وجود دارد که به صورت کلی محلول سیلیكات سدیم را باید اسیدی کرد تا یک رسوب ژلاتینی شکل بگیرد. و به منظور بدست آوردن سیلیکاژل بی رنگ آن رسوب را باید شست و آبگیری کرد. کلسینه کردن مرحله آخر فرایند تولید است.

• یکی از روش‌های مرسوم تولید سیلیكاژل كروی روش OIL DROP است كه راهی برای كروی كردن آن است. در ابتدا اسید سالیسیلیك رها می‌شود ( که این اسید آزاد به سرعت شروع به متراکم شدن می کند) و با حذف آب برای تشكیل دیمرها، تریمرها و در نهایت اسید سالیسیلیك پلیمری، شرایط مهیا می‌گردد. با رشد پلیمر در ابتدا ساختارهای پلیمری تشكیل می شود  و متعاقباً كره‌های پلیمر كه قطرشان به چند آنگسترم می رسد را نتیجه می‌دهد. قطر این كره‌های پلیمری به ذرات ماده سیلیكای اولیه بستگی دارد. این ذرات اولیه به رشد خود ادامه می‌دهند تا در یك قطر خاص بلورهای سیلانول سطحی آنها (بلورهای هیدروكسید متصل به اتم‌های سیلیكون سطحی) روی ذرات پلیمر اولیه مجاور با حذف آب متراكم شوند. این تراكم موجب می شود كه ذرات اولیه به هم بچسبند که این مرحله آغاز فرایند ژل شدن است. در طی این پروسه ذرات اولیه ژل سیلیكایی تشكیل میشود.

  فرایند کلسینه کردن بلورهای سیلیكاژل معمولاً در رآكتورهای بسته با سوخت گازی یا مایع انجام می‌شود و سیلیكات از واكنش اكسید سدیم و اكسید سیلیسیم در دمای لازم (جهت تامین شدت انحلال معقولانه رطوبت در حمام رآكتور) و ویسكوزیته مذاب قابل كنترل بدست می آید. شدت واكنش كوارتز و فضاهای ایجاد شده در سیلیكاژل برای جذب بهتر رطوبت است. نتایج گرفته شده از تجزیه و تحلیل‌های توموگراویمتریك می‌توان به سینتیك میان سیلیكات سدیم و اسید پی‌ برد. مواد تولید شده نسبت به رطوبت حساس بوده لذا در طراحی رآكتور مراقبتهای لازم را می بایستی پیش بینی كرد. 

• فرایند کلسینه نشده سیلیكا ژل از تركیب مستقیم سیلیسیم در فشار و درجه حرارت لازم، در اتوكلاو و راكتور تولید می شود. در این روش اسید پس از واكنش با سیلیكات سدیم در محلول تزریق می گردد و پس از مراحل شستشو به اتوكلاو منتقل می‌شود که منجر به تشکیل سیلیکا ژل می شود.