Силикагель

Силикагель — наиболее распространённый поглотитель влаги, по сути представляет собой особым образом обработанный обычный песок. Прежде чем стать буквально незаменимым в промышленности, более ста лет силикагель оставался не более чем лабораторной диковинкой.


Каждая крупинка силикагеля пронизана миллионами пор, настолько мелких, что они представляют, по сути, межмолекулярные пространства этого вещества. Площадь этих пор в одном килограмме силикагеля — 450 гектаров.


Именно порам, действующим как капиллярные трубки, силикагель обязан своими свойствами. Он впитывает воду, спирт, масло и почти любые другие жидкости, поглощает пары и газы. Десять тонн силикагеля могут впитать четыре тонны воды — при этом гранулы останутся совершенно сухими и даже не увеличатся в объёме.

Такое свойство вещества называется адсорбцией (не путать с абсорбцией, когда поглощаемое вещество задерживается на поверхности поглотителя, не вступая с ним в химическую связь).

Впервые силикагель был получен в 1850 году англичанином Томасом Грэхэмом.

Начало Первой Мировой войны заставило учёных стран, в неё вступивших, активно заниматься прикладной, по отношению к войне, химией. Одной из проблем, которую необходимо было решить, стало массовое производство противогазов. Нужно было произвести достаточное количество поглотителей, изготовлявшихся из активированного угля, причём он должен был быть плотным — для этого проводились кампании по сбору абрикосовых и персиковых косточек, получение активированного угля лучшего качество шло именно из них.

В один из дней доктор Уолтер Патрик, профессор физический химии университета Джона Гопкинса вспомнил о своих довоенных работах с силикагелем. Фильтрующая коробка противогаза, наполненная силикагелем, работала прекрасно, следовательно, оставалось решить проблему с производством этого вещества — ведь его получали только в лабораторных условиях путём сложного процесса титрации, а армии требовались десятки тонн.

Получение силикагеля

После нескольких экспериментов доктору Патрику удалось разработать способ производства силикагеля в любых количествах и по умеренной цене.

Новый метод получения силикагеля включал в себя нагревание чистого песка (диоксида кремния) со щёлочью — гидроксидом натрия, с последующим добавлением к полученному жидкому стеклу (силикату натрия) серной кислоты или соляной кислоты. Полученная желеобразная масса разбивалась, высушивалась и превращалась в прозрачные гранулы, очень похожие на обычный мытый песок.

Новое применение

Однако, к тому моменту, как этот метод получения силикагеля был освоен в производстве, война окончилась, и противогазы с силикагелем в большом количестве не производились.

Тем не менее, силикагелю тут же нашлось коммерческое применение. Железнодорожные рефрижераторы, полные мороженой рыбы, совершали десятидневные путешествия по самым жарким местам. И в этих вагонах не было ни кусочка льда — их холодильники работали на силикагеле.

Адсорбционные холодильники на таком же принципе уже в 1920-х годах попали на рынок — домашние бытовые, охладители для автоматов с газированной водой, для ларей с мороженым и т. п.

Такие холодильники с силикагелем устроены очень просто. Вот, например, принцип работы адсорбционного холодильника вагона-рефрижератора.

Рефрижиратор с адсорбционным холодильником на силикагеле

Хладагент, жидкий диоксид серы, поступает из баллона в контейнер с содержимым, которое нужно охладить. Быстрое испарение летучего вещества понижает температуру в контейнере, а пары немедленно абсорбируются силикагелем, которым наполнены стальные трубки поглотителя. Время от времени насыщенный силикагель подогревается, диоксид серы покидает поры силикагеля и поступает в конденсатор, откуда возвращается в контейнер — и цикл повторяется снова.

И это лишь одна из бесчисленных областей, где, благодаря своим уникальным свойствам, применяется силикагель.