همه چیز در مورد سیلیکاژل

در زندگی روزمره سیلیکاژل (Silica gel) به صورت مهره های ریز در بسته بندی های کاغذی در بعضی از داروها، بسته بندی مواد غذایی خشک و حتی کفش ها دیده می شوند. سیلیکاژل به عنوان یک رطوبت گیر و خشک کننده، رطوبت موضعی را کنترل و از فساد وخرابی کالا ها جلوگیری می کند. این ماده که جزء اصلی آن دی اکسید سیلیکون است، با جذب و مسدودسازی رطوبت نتایج مخرب ناشی از آن را کاهش می دهد و از کالا ها حفاظت می کند. شکل تجاری آن به صورت پودری، دانه های درشت یا دانه هایی با قطر چند میلی متر به صورت بسته بندی یا فله است، که برخی از آنها ممکن است حاوی ماده شاخص باشند.

سیلیکاژل چیست؟ 

شکل متخلخل، آمورف و غیر کریستالی سیلیس که به منظور حذف رطوبت از مایعات و گازها و غلیظ کردن مایعات مورد استفاده قرار می گیرد، سیلیکاژل نام دارد. این ماده با فرمول شیمیایی SiO2 میل عجیبی به ترکیب شدن با آب دارد و به عنوان یک رطوبت گیر به طور گسترده استفاده می شود. سخت و شفاف است اما به شکل قابل توجهی نرم تر از شیشه یا کوارتز است؛ البته زمانی که با آب اشباع می شود، سفت می شود.

(انواع سیلیکاژل)

ساختار آن به صورت چهارچوب سه بعدی نامنظم از اتم های سیلسیم و اکسیژن متناوب است که با حفره ها و منافذ در مقیاس نانومتری تشکیل شده است. به طور کلی این ماده ساختار اسفنجی و شبکه های مولکولی دارد که فضاهای خالی آن با آب، برخی از مایعات، گاز یا خلاء پر می شود.

در اوایل سال 1640، سیلیکاژل رطوت گیر به دلیل خواص جاذب در ماسک های گاز در جنگ جهانی اول شناخته شده بود. این ماده در واقع شکل بسیار متخلخل و غیر کریستالی از سیلیس است که برای از بین بردن رطوبت و ایجاد سطح کدر در رنگ ها و فیلم های مصنوعی استفاده می شود. همچنین این ماده اغلب در صنایع دارویی، محصولات آرایشی، غذا ها و نوشیدنی ها مورد استفاده قرار می گیرد. مهمترین و شناخته شده ترین کاربرد سیلیکاژل استفاده از آن در بسته بندی ها برای حفاظت از محتویات درون آن در برابر رطوبت است.

منبع: سیلیکاژل مبتکران شیمی

انواع سیلیکاژل:

انواع مختلف این ماده را برحسب کاربرد، اندازه، رنگ، سطح و چگالی آن در نظر می گیرند که در ادامه آنها را بررسی خواهیم کرد.

دسته بندی بر اساس کاربرد:

سیلیکاژل خوراکی:

این نوع در گرید خوراکی تولید شده و برای استفاده در محصولات غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال محصولی که در نمک های خوراکی استفاده می شود از این نوع است.

سیلیکاژل صنعتی:

گرید صنعتی این ماده است و عموما در کاربردهای غیرخوراکی و غیر دارویی استفاده می شود. حساسیت کمتری در مورد عوارض آن برای سلامتی انسان وجود دارد و قیمت کمتری در مقایسه با گرید خوراکی دارد.

انواع بر اساس رنگ:

سه رنگ رایج و متداول این ماده شامل سفید، آبی و نارنجی است. این رنگ ها ناشی از حضور ماده ای به عنوان شناساگر است که با تغییر رنگ در زمان خشک و مرطوب بودن سیلیکاژل، زمان بازسازی آن را اعلام می کند.

 سیلیکاژل آبی:

این نوع از ژل سیلیکا دارای کلرید کبالت است که به ماده اجازه می دهد تا زمانی که به حداکثر ظرفیت جذب خود رسید، به رنگ صورتی تغییر رنگ دهد. زمانی که اشباع شد می توان با گرما رطوبت آن را خشک کرد و مجدد مورد استفاده قرار داد.

سیلیکاژل نارنجی:

این نوع پس از دریافت اب به رنگ سبر در می آید.

انواع بر حسب اندازه و کاربرد:

بر حسب اندازه و کاربرد می توان آن را به انواع زیر تقسیم کرد.

نوع A:

گلوله های شفافی با قطر تقریبی 2.5 نانومتر است. این نوع خواص خشک کنندگی و ضد رطوبت دارد و می تواند به عنوان حامل کاتالیزور، جداکننده و جاذب با فشار متغییر مورد استفاده قرار گیرد.

نوع B:

گلوله های سفید رنگ شفافی با قطر منافذ 4.5 الی 7 عضو این گروه هستند. این ماده به عنوان جاذب مایع، خشک کن، حامل عطر و حامل کاتالیزور مورد استفاده قرار می گیرد.

نوع C:

ساختار نیمه شفاف و منافذ ریزی دارد و به عنوان خشک کن، جاذب و حامل کاتالیزور مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع برحسب چگالی:

بر اساس چگالی آن را به سه نوع معمولی، متوسط و کم چگالی تقسیم می کنند. این ماده با چگالی معمولی در یک محیط اسیدی تهیه می شود و سطح بالایی دارد (750 متر مربع در 1 گرم). چگالی متوسط و کم دارای سطح کمتری است (300-350، 200-100 متر مربع در 1 گرم)

روش تهیه:

برای تهیه این ماده محلول آبی سیلیکات سدیم را اسیدی می کنند تا رسوب ژلاتینی تولید و شسته شود. در ادامه آن را آبگیری می کنند تا سیلیکاژل بی رنگ تولید شود. در صورتی که در زمان جذب رطوبت به نشانه ای قابل مشاهده نیاز داشته باشیم، از شاخص هایی مانند کلرید کبالت یا تتراکلوروکوبالتات آمونیوم استفاده می کنیم. این شاخص ها به تغییر رنگ این ماده در زمان هیدراته و دهیدراته کمک می کند.

البته استفاده از کلرید کبالت به دلیل اینکه ماده ای سرطان زا به حساب می آید، در اروپا ممنوع است. به همین دلیل از شاخص جایگزین به نام متیل ویولت برای آن استفاده می کنند. این شاخص در زمان دهیدراته نارنجی و در زمان هیدراته سبز رنگ است.

کاربردهای سیلیکاژل:

این ماده در طیف گسترده ای از صنایع کاربرد دارد که در ادامه آنها را بررسی خواهیم کرد.

رطوبت گیر:

رطوبت اغلب اوقات باعث بروز کپک و فساد مواد غذایی و محصولات می شود. این ماده با جذب رطوبت می تواند فساد و خرابی محصولات را به تعویق بیاندازد. همچنین از آن برای خشک کردن هوا، در سیستم های هوای فشرده صنعتی نیز استفاده می کنند. بدین صورت که هوای خروجی کمپرسور در بستری از دانه های سیلیکاژل جریان می یابد. رطوبت هوا توسط این ماده جذب و از آسیب به مناطقی که هوای فشرده را مصرف می کنند، جلوگیری می کند.

از این سیستم برای خشک کردن هوای فشرده لوکوموتیو های راه آهن نیز استفاده می کنند. در لوکوموتیوها رطوبت و تراکم می تواند به لوله های هوای ترمز آسیب وارد کند و باعث خرابی آنها شود. این ماده به عنوان کنترل کننده رطوبت نسبی در نمایشگاه ها، موزه ها و کتابخانه ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

سیلیکاژل برای گل ها:

این ماده برای حفظ رنگ طبیعی و زیبایی گل ها نیز کاربرد دارد. این گل های خشک را می توان برای جواهرات، تاج گل، صنایع دستی، رزین و غیره به کار برد. برای اینکار اول ساقه گل ها را کوتاه کنید. در یک ظرف دربسته مقداری ژل سیلیکا بریزید و سپس گل ها روی آن قرار دهید.

(کاربرد سیلیکاژل در خشک کردن گل ها)

در ادامه با کریستال های بیشتر داخل و اطراف گلبرگ ها را بپوشانید. البته آنها را به طور کامل دفن نکنید. گل ها با توجه به ضخامت و عمری که دارند، بین 2 الی 7 روز خشک می شوند. در نهایت گل ها را از ظرف خارج و سیلیس اضافی را با یک برس نرم پاک کنید.

افزودنی مواد غذایی:

این ماده که به آن دی اکسید سیلیکون یا سیلیس آمورف مصنوعی نیز می گویند، توسط سازمان غذا و دارو ترکیبی ایمن شناخته شده است. در واقع می توان آن را بدون نیاز به تایید، به عنوان افزودنی مواد غذایی مورد استفاده قرار داد. بر طبق تحقیقی که در سال 2018 انجام شد، هیچ سمیتی برای این ماده حتی در بالاترین سطح هم مشاهده نشد.

تصفیه آب:

با توجه به خاصیت جذب این ماده، از آن در فیلترهای آب خانگی نیز بهره می برند. ساختار سطحی این ماده امکان جذب برخی از مواد معدنی که در آب حل می شوند را می دهد.

سایر کاربردها:

این ماده به عنوان عامل ضد انعقاد، ضد کف، تثبیت کننده، جاذب، حالت دهنده، ضد سرما، کمک فیلتر، امولسیون کننده، کنترل ویسکوزیته و ضد ته نشینی کاربرد دارد. در مواد غذایی مانند محصولات پخته شده، ادویه ها، محصولات لبنی، کاکائو و غیره یافت می شود.

سایر کاربردهای آن به عنوان خشک کننده در نوارهای تست تشخیص، دستگاه های استنشاقی، سرنگ ها، کیت های تست دارو و کیت های بهداشت بیمارستانی است.

بازار خرید و فروش سیلیکاژل:

با توجه به گسترش صنعت بسته بندی در بخش های غذایی، دارویی، الکترونیکی و غیره تولید کنندگان بیش از پیش به تضمین ایمنی محصولات خود توجه می کنند. آنها به منظور افزایش حفاظت محصولات خود در برابر رطوبت از سیلیکاژل به عنوان خشک کننده استفاده می کنند. تعداد شرکت های الکترونیکی در آسیا به ویژه کشور های چین، هند و ژاپن در حال افزایش است، پس تقاضا برای این ماده در بسته بندی وسایل الکترونیکی نیز افزایش خواهد یافت. همین امر به گسترش بازار جهانی این ماده کمک می کند. پیش بینی می شود بازار جهانی این ماده در یک دوره ی ده ساله از سال 2020 تا 2023 رشد 3.5 درصدی داشته باشد.

سیلیکاژل از کجا بخریم:

در حال حاضر شرکت های زیادی این محصول را به صورت خرده و عمده به فروش می رسانند. موسسه مبتکران شیمی یکی از شرکت های با سلبقه و فعال در زمینه فروش مواد شیمیایی به صورت عمده است. برای خرید سیلیکاژل خوراکی و صنعتی اینجا کلیک کنید. 

عوامل تاثیر گذار بر قیمت و بازار جهانی:

رشد بیوتکنولوژی باعث افزایش تقاضا برای سیلیکاژل می شود؛ در واقع افزایش تقاضا برای دارو در اقتصادی های نو ظهور هند و چین بازار این ماده رشد می دهد. از نظر حجم تولید، انتظار می رود آمریکای شمالی دومین بازار در حال رشد برای این ماده باشد. همچنین آسیا و اقیانوسیه به دلیل گسترش صنعت بسته بندی در صنایع کوچک و بزرگ، سودآور ترین بازار این محصول باقی خواهند ماند. از سوی دیگر بخش الکترونیک زمینه ی دیگری است که می تواند به رشد بازار جهانی این ماده کمک کند. اما حضور جایگزین هایی مانند آلومینا فعال، زغال چوب فعال، خاک رس فعال و غربال مولکولی احتمالا رشد بازار را در این زمینه مهار کند.

همه گیری ویروس کرونا تنها تاثیر اندک و ملایمی بر بازار این ماده قرار داد؛ زیرا صنایع بسیاری مانند داروسازی و غذایی از این ماده به عنوان جاذب رطوبت بهره می برند. در نتیجه می توان گفت بازار این ماده به اندازه بخش های دیگر طول پاندمی کرونا آسیب ندید.

MSDS و خطرات:

سیلیکاژل ترکیبی غیر سمی، غیر قابل اشتعال و تقریبا پایدار است. این ماده با هیدروژن فلوراید، دی فلوراید اکسیژن، تری فلوراید کلر، اسید های قوی، بازهای قوی و اکسید کننده های قوی واکنش می دهد. پس بهتر است آن را از این ترکیبات دور نگه داشت. اگرچه این ماده ترکیبی ایمن و بی خطر است، اما می تواند برای دستگاه تنفسی و گوارشی تحریک کننده باشد. از سوی دیگر گرد و غبار دانه های آن می تواند باعث تحریک پوست و چشم ها شود. به همین دلیل توصیه می شود در زمان کار با آن از دستکش و ماسک مناسب استفاده کنید.

با توجه به شکل ظاهری که دارد می تواند برای کودکان و حیوانات خانگی خطرناک باشد. از این رو آن را دور از دسترس آنها نگهداری کنید.

https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/silica-gel

جمع بندی:

• سیلیکاژل یک شکل آمورف و متخلخل از سیلیس است که به عنوان جاذب رطوبت در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد.
• این ماده انواع گوناگونی را برحسب اندازه، چگالی، رنگ و کاربرد شامل می شود.
• رنگ های متنوع این ماده به دلیل حضور شاخص های رنگی است که زمان هیدراته یا دهیدراته بودن محصول مورد نظر را اعلام کنند.
• مهمترین کاربرد این ماده استفاده به عنوان رطوبت گیر است.