งานวิจัยเกี่ยวกับขอบเขตการประยุกต์ใช้สารดูดความชื้นซิลิกาเจล

ในการผลิตและชีวิต ซิลิกาเจลสามารถใช้ในการทำให้ N2, อากาศ, ไฮโดรเจน, ก๊าซธรรมชาติ [1] และอื่นๆ แห้งได้ ตามกรดและด่าง สารดูดความชื้นสามารถแบ่งได้เป็น: สารดูดความชื้นกรด สารดูดความชื้นด่าง และสารดูดความชื้นที่เป็นกลาง [2] ซิลิกาเจลดูเหมือนจะเป็นเครื่องอบแห้งที่เป็นกลางซึ่งดูเหมือนจะทำให้ NH3, HCl, SO2 และอื่นๆ แห้งได้ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองหลักการ ซิลิกาเจลประกอบด้วยการคายน้ำระหว่างโมเลกุลสามมิติของโมเลกุลกรดออร์โธซิลิกิก ส่วนประกอบหลักคือ SiO2 และพื้นผิวอุดมไปด้วยกลุ่มไฮดรอกซิล (ดูรูปที่ 1) เหตุผลที่ซิลิกาเจลสามารถดูดซับน้ำได้ก็คือ กลุ่มซิลิกอนไฮดรอกซิลบนพื้นผิวของซิลิกาเจลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลกับโมเลกุลน้ำได้ จึงสามารถดูดซับน้ำได้และจึงมีบทบาทในการทำให้แห้ง ซิลิกาเจลเปลี่ยนสีมีไอออนโคบอลต์ และหลังจากที่น้ำดูดซับถึงจุดอิ่มตัว ไอออนโคบอลต์ในซิลิกาเจลเปลี่ยนสีจะกลายเป็นไอออนโคบอลต์ที่เติมความชื้น ทำให้ซิลิกาเจลสีน้ำเงินกลายเป็นสีชมพู หลังจากให้ความร้อนซิลิกาเจลสีชมพูที่ 200℃ เป็นระยะเวลาหนึ่ง พันธะไฮโดรเจนระหว่างซิลิกาเจลและโมเลกุลน้ำจะแตกออก และซิลิกาเจลที่เปลี่ยนสีจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินอีกครั้ง ทำให้สามารถนำแผนภาพโครงสร้างของกรดซิลิกิกและซิลิกาเจลกลับมาใช้ใหม่ได้ ดังที่แสดงในรูปที่ 1 ดังนั้น เนื่องจากพื้นผิวของซิลิกาเจลอุดมไปด้วยกลุ่มไฮดรอกซิล พื้นผิวของซิลิกาเจลจึงอาจสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลกับ NH3 และ HCl เป็นต้น และอาจไม่มีทางที่จะทำหน้าที่เป็นสารดูดความชื้นของ NH3 และ HCl และไม่มีรายงานที่เกี่ยวข้องในเอกสารที่มีอยู่ ดังนั้นผลลัพธ์ที่ได้คืออะไร? วิชานี้ได้ทำการวิจัยเชิงทดลองดังต่อไปนี้