การวิจัยขอบเขตการประยุกต์ใช้สารดูดความชื้นซิลิกาเจล

ในการผลิตและการใช้งาน ซิลิกาเจลสามารถนำมาใช้ในการทำให้ไนโตรเจน (N2), อากาศ, ไฮโดรเจน, ก๊าซธรรมชาติ [1] และอื่นๆ แห้งได้ สารดูดความชื้นสามารถแบ่งได้เป็นกรดและด่าง ได้แก่ สารดูดความชื้นกรด, สารดูดความชื้นด่าง และสารดูดความชื้นที่เป็นกลาง [2] ซิลิกาเจลดูเหมือนจะเป็นสารทำให้แห้งที่เป็นกลาง ซึ่งดูเหมือนจะทำให้ NH3, HCl, SO2 และอื่นๆ แห้งได้ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองหลัก ซิลิกาเจลประกอบด้วยการคายน้ำระหว่างโมเลกุลแบบสามมิติของโมเลกุลกรดออร์โธซิลิกิก โดยมี SiO2 เป็นองค์ประกอบหลัก และพื้นผิวอุดมไปด้วยหมู่ไฮดรอกซิล (ดูรูปที่ 1) เหตุผลที่ซิลิกาเจลสามารถดูดซับน้ำได้ก็คือหมู่ซิลิคอนไฮดรอกซิลบนพื้นผิวของซิลิกาเจลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลกับโมเลกุลของน้ำได้ จึงสามารถดูดซับน้ำและทำหน้าที่ในการทำให้แห้งได้ ซิลิกาเจลเปลี่ยนสีประกอบด้วยไอออนโคบอลต์ และหลังจากน้ำดูดซับถึงจุดอิ่มตัว ไอออนโคบอลต์ในซิลิกาเจลเปลี่ยนสีจะกลายเป็นไอออนโคบอลต์ที่ถูกไฮเดรต ทำให้ซิลิกาเจลสีน้ำเงินเปลี่ยนเป็นสีชมพู หลังจากให้ความร้อนซิลิกาเจลสีชมพูที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลาหนึ่ง พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของซิลิกาเจลและน้ำจะแตกตัว และซิลิกาเจลที่เปลี่ยนสีจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินอีกครั้ง ทำให้สามารถนำแผนภาพโครงสร้างของกรดซิลิซิกและซิลิกาเจลกลับมาใช้ใหม่ได้ดังแสดงในรูปที่ 1 ดังนั้น เนื่องจากพื้นผิวของซิลิกาเจลอุดมไปด้วยหมู่ไฮดรอกซิล พื้นผิวของซิลิกาเจลจึงอาจเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลกับ NH3 และ HCl เป็นต้น และอาจไม่สามารถทำหน้าที่เป็นสารดูดความชื้นของ NH3 และ HCl ได้ และไม่มีรายงานที่เกี่ยวข้องในเอกสารที่มีอยู่ ผลการวิจัยเป็นอย่างไร? หัวข้อวิจัยนี้ได้ทำการวิจัยเชิงทดลองดังต่อไปนี้