ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບຂອບເຂດຂອງການນໍາໃຊ້ສານດູດຊຶມ silica gel

ໃນການຜະລິດແລະຊີວິດ, silica gel ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອແຫ້ງ N2, ອາກາດ, hydrogen, ອາຍແກັສທໍາມະຊາດ [1] ແລະອື່ນໆ. ອີງຕາມອາຊິດແລະເປັນດ່າງ, desiccant ສາມາດແບ່ງອອກເປັນ: desiccant ອາຊິດ, desiccant alkaline ແລະ desiccant ເປັນກາງ [2]. Silica gel ເບິ່ງຄືວ່າເປັນເຄື່ອງອົບແຫ້ງທີ່ເປັນກາງທີ່ເບິ່ງຄືວ່າແຫ້ງ NH3, HCl, SO2, ແລະອື່ນໆ, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຈາກທັດສະນະຫຼັກການ, silica gel ແມ່ນປະກອບດ້ວຍສາມມິຕິລະດັບ intermolecular dehydration ຂອງໂມເລກຸນອາຊິດ orthosilicic, ຮ່າງກາຍຕົ້ນຕໍແມ່ນ SiO2, ແລະພື້ນຜິວແມ່ນອຸດົມສົມບູນໃນກຸ່ມ hydroxyl (ເບິ່ງຮູບ 1). ເຫດຜົນທີ່ຊິລິກາເຈນສາມາດດູດຊຶມນ້ໍາໄດ້ແມ່ນວ່າກຸ່ມຊິລິໂຄນ hydroxyl ຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງ silica gel ສາມາດສ້າງພັນທະບັດ hydrogen intermolecular ກັບໂມເລກຸນນ້ໍາ, ສະນັ້ນມັນສາມາດດູດຊຶມນ້ໍາແລະເຮັດຫນ້າທີ່ເຮັດໃຫ້ແຫ້ງ. ຊິລິກາເຈນທີ່ປ່ຽນສີປະກອບດ້ວຍໄອອອນ cobalt, ແລະຫຼັງຈາກນ້ໍາ adsorption ຮອດຄວາມອີ່ມຕົວ, cobalt ions ໃນ silica gel ປ່ຽນສີກາຍເປັນ hydrated cobalt ion, ດັ່ງນັ້ນຊິລິກາເຈນສີຟ້າກາຍເປັນສີບົວ. ຫຼັງຈາກການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຂອງຊິລິກາເຈນສີບົວຢູ່ທີ່ 200 ℃ເປັນໄລຍະເວລາ, ຄວາມຜູກພັນຂອງໄຮໂດເຈນລະຫວ່າງຊິລິກາເຈນແລະໂມເລກຸນນ້ໍາແຕກ, ແລະຊິລິກາເຈນທີ່ປ່ຽນເປັນສີຟ້າອີກເທື່ອຫນຶ່ງ, ດັ່ງນັ້ນແຜນວາດໂຄງສ້າງຂອງອາຊິດຊິລິກາແລະຊິລິກາເຈນສາມາດ. ຖືກນໍາໃຊ້ຄືນໃຫມ່ຕາມຮູບທີ່ 1. ດັ່ງນັ້ນ, ເນື່ອງຈາກຫນ້າດິນຂອງ silica gel ແມ່ນອຸດົມສົມບູນໃນກຸ່ມ hydroxyl, ດ້ານຂອງ silica gel ອາດຈະປະກອບເປັນພັນທະບັດ hydrogen intertermolecular ກັບ NH3 ແລະ HCl, ແລະອື່ນໆ, ແລະອາດຈະບໍ່ມີວິທີການປະຕິບັດເປັນ. ເປັນ desiccant ຂອງ NH3 ແລະ HCl, ແລະບໍ່ມີບົດລາຍງານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໃນວັນນະຄະດີທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ. ດັ່ງນັ້ນຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນຫຍັງ? ວິຊານີ້ໄດ້ເຮັດການຄົ້ນຄວ້າທົດລອງດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້.

ຮູບ. 1 ແຜນວາດໂຄງສ້າງຂອງອາຊິດ ortho-silicic ແລະ silica gel

2 ພາກສ່ວນທົດລອງ
2.1 ການສຳຫຼວດຂອບເຂດການນຳໃຊ້ສານດູດຊືມຊິລິກາເຈວ — ແອມໂມເນຍ ທຳອິດ, ຊິລິກາເຈນທີ່ປ່ຽນສີຖືກວາງໄວ້ໃນນ້ຳກັ່ນ ແລະ ນ້ຳແອມໂມເນຍທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນຕາມລຳດັບ. ຊິລິກາເຈວປ່ຽນສີປ່ຽນເປັນສີບົວໃນນໍ້າກັ່ນ; ໃນແອມໂມເນຍທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນ, ຊິລິໂຄນປ່ຽນສີທໍາອິດປ່ຽນເປັນສີແດງແລະຄ່ອຍໆປ່ຽນເປັນສີຟ້າອ່ອນ. ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຊິລິກາເຈນສາມາດດູດຊຶມ NH3 ຫຼື NH3 · H2 O ໃນແອມໂມເນຍ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2, ທາດການຊຽມ hydroxide ແຂງ ແລະ ammonium chloride ແມ່ນປະສົມຢ່າງເທົ່າທຽມກັນ ແລະໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໃນທໍ່ທົດລອງ. ອາຍແກັສທີ່ເປັນຜົນໄດ້ຖືກໂຍກຍ້າຍອອກໂດຍປູນຂາວໃສ່ alkali ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນໂດຍ silica gel. ສີຂອງ silica gel ຢູ່ໃກ້ກັບທິດທາງເຂົ້າຈະກາຍເປັນສີອ່ອນກວ່າ (ສີຂອງຂອບເຂດການນໍາໃຊ້ຂອງສານດູດຊຶມຊິລິກາເຈນໃນຮູບ 2 ໄດ້ຖືກສໍາຫຼວດ - ammonia 73, ໄລຍະທີ 8 ຂອງປີ 2023 ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວແມ່ນຄືກັນກັບສີຂອງຊິລິກາເຈນທີ່ແຊ່ນ້ໍາ. ໃນນ້ໍາ ammonia ເຂັ້ມຂຸ້ນ), ແລະເຈ້ຍການທົດສອບ pH ບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຈະແຈ້ງ. ນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ NH3 ທີ່ຜະລິດບໍ່ໄດ້ເຖິງເຈ້ຍທົດສອບ pH, ແລະມັນຖືກດູດຊຶມຢ່າງສົມບູນ. ຫຼັງຈາກໄລຍະເວລາຫນຶ່ງ, ຢຸດການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ, ເອົາສ່ວນນ້ອຍໆຂອງລູກ silica gel ອອກ, ເອົາໃສ່ໃນນ້ໍາກັ່ນ, ເພີ່ມ phenolphthalein ເຂົ້າໄປໃນນ້ໍາ, ການແກ້ໄຂກາຍເປັນສີແດງ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຊິລິກາເຈນມີຜົນກະທົບການດູດຊຶມທີ່ເຂັ້ມແຂງ. NH3, ຫຼັງຈາກນ້ໍາກັ່ນຖືກ deattated, NH3 ເຂົ້າໄປໃນນ້ໍາກັ່ນ, ການແກ້ໄຂແມ່ນເປັນດ່າງ. ດັ່ງນັ້ນ, ເນື່ອງຈາກວ່າ silica gel ມີ adsorption ທີ່ເຂັ້ມແຂງສໍາລັບ NH3, ຕົວແທນເຮັດໃຫ້ແຫ້ງຊິລິໂຄນບໍ່ສາມາດແຫ້ງ NH3.

ຮູບ. 2 ການ​ສໍາ​ຫຼວດ​ຂອບ​ເຂດ​ຂອງ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ຂອງ silica gel desiccant — ammonia​

2.2 ການ​ສຳ​ຫຼວດ​ຂອບ​ເຂດ​ຂອງ​ການ​ນຳ​ໃຊ້​ສານ​ດູດ​ຊຶມ​ຊິ​ລິ​ກາ​ເຈນ — hydrogen chloride ທຳ​ອິດ​ເຜົາ​ທາດ NaCl ດ້ວຍ​ໄຟ​ໂຄມ​ເຫຼົ້າ​ເພື່ອ​ເອົາ​ນ້ຳ​ປຽກ​ໃນ​ສ່ວນ​ປະ​ກອບ​ແຂງ. ຫຼັງຈາກຕົວຢ່າງຖືກເຮັດໃຫ້ເຢັນ, ອາຊິດຊູນຟູຣິກທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນຈະຖືກເພີ່ມໃສ່ຂອງແຂງ NaCl ເພື່ອຜະລິດຟອງຈໍານວນຫລາຍ. ອາຍແກັສທີ່ຜະລິດໄດ້ຖືກຖ່າຍທອດເຂົ້າໄປໃນທໍ່ອົບແຫ້ງທີ່ມີຮູບຊົງກົມທີ່ມີຊິລິກາເຈນ, ແລະເຈ້ຍທົດສອບ pH ປຽກຖືກວາງໄວ້ໃນຕອນທ້າຍຂອງທໍ່ອົບແຫ້ງ. ຊິລິກາເຈນທີ່ຢູ່ດ້ານໜ້າປ່ຽນເປັນສີຂຽວອ່ອນ, ແລະເຈ້ຍທົດສອບ pH ປຽກບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຈະແຈ້ງ (ເບິ່ງຮູບ 3). ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອາຍແກັສ HCl ທີ່ຜະລິດໄດ້ຖືກດູດຊຶມຢ່າງສົມບູນໂດຍ silica gel ແລະບໍ່ຫນີເຂົ້າໄປໃນອາກາດ.

ຮູບທີ 3 ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບຂອບເຂດການນຳໃຊ້ສານດູດຊຶມຊິລິກາເຈນ — ໄຮໂດຣເຈນຄລໍຣີດ

ຊິລິກາເຈນດູດຊຶມ HCl ແລະປ່ຽນເປັນສີຂຽວອ່ອນຖືກວາງໄວ້ໃນທໍ່ທົດລອງ. ເອົາ silica gel ສີຟ້າໃຫມ່ໃສ່ໃນທໍ່ທົດລອງ, ເພີ່ມອາຊິດ hydrochloric ເຂັ້ມຂຸ້ນ, silica gel ຍັງກາຍເປັນສີຂຽວອ່ອນ, ສອງສີແມ່ນພື້ນຖານດຽວກັນ. ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນອາຍແກັສ silica gel ໃນທໍ່ອົບແຫ້ງ spherical.

2.3 ການສຳຫຼວດຂອບເຂດການນຳໃຊ້ຂອງສານດູດຊຶມຊິລິກາເຈນ — ຊູນຟູຣິກ ໄດອອກໄຊ ປະສົມອາຊິດຊູນຟູຣິກເຂັ້ມຂຸ້ນກັບໂຊດຽມ thiosulfate ແຂງ (ເບິ່ງຮູບ 4), NA2s2 O3 +H2 SO4 ==Na2 SO4 +SO2 ↑+S↓+H2 O; ອາຍແກັສທີ່ຜະລິດໄດ້ຖືກສົ່ງຜ່ານທໍ່ອົບແຫ້ງທີ່ບັນຈຸຊິລິກາເຈນທີ່ປ່ຽນສີ, ຊິລິກາເຈນທີ່ປ່ຽນເປັນສີຂຽວອ່ອນໆ, ແລະເຈ້ຍ litmus ສີຟ້າຢູ່ໃນຕອນທ້າຍຂອງເຈ້ຍທົດສອບປຽກບໍ່ປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອາຍແກັສ SO2 ທີ່ຜະລິດມີ. ໄດ້ຖືກດູດຊຶມຢ່າງສົມບູນໂດຍບານ silica gel ແລະບໍ່ສາມາດຫນີໄດ້.

ຮູບ. 4 ການ​ສໍາ​ຫຼວດ​ຂອບ​ເຂດ​ຂອງ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ຂອງ desiccant silica gel — sulfur dioxide​

ເອົາສ່ວນໜຶ່ງຂອງໝາກບານຊິລິກາເຈນອອກແລ້ວເອົາໃສ່ໃນນ້ຳກັ່ນ. ຫຼັງຈາກການດຸ່ນດ່ຽງຢ່າງເຕັມທີ່, ເອົານ້ໍາລົງເລັກນ້ອຍໃສ່ເຈ້ຍ litmus ສີຟ້າ. ເຈ້ຍການທົດສອບບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່ານ້ໍາກັ່ນບໍ່ພຽງພໍທີ່ຈະ desorbed SO2 ຈາກຊິລິກາເຈນ. ເອົາສ່ວນນ້ອຍໆຂອງລູກບານ silica gel ແລະໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໃນທໍ່ທົດລອງ. ເອົາເຈ້ຍ litmus ສີຟ້າປຽກໃສ່ປາກທໍ່ທົດລອງ. ເຈ້ຍ litmus ສີຟ້າປ່ຽນເປັນສີແດງ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເຮັດໃຫ້ອາຍແກັສ SO2 ຖືກດູດຊຶມອອກຈາກບານ silica gel, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ກະດາດ litmus ປ່ຽນເປັນສີແດງ. ການທົດລອງຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ silica gel ຍັງມີຜົນກະທົບ adsorption ທີ່ເຂັ້ມແຂງກ່ຽວກັບ SO2 ຫຼື H2 SO3, ແລະບໍ່ສາມາດນໍາໃຊ້ສໍາລັບການແຫ້ງອາຍແກັສ SO2.
2.4 ການ​ສຳ​ຫຼວດ​ຂອບ​ເຂດ​ການ​ນຳ​ໃຊ້​ສານ​ດູດ​ຊຶມ​ຊິ​ລິ​ກາ​ເຈນ — ຄາ​ບອນ​ໄດ​ອອກ​ໄຊ
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5, ການແກ້ໄຂ sodium bicarbonate dripping phenolphthalein ປາກົດເປັນສີແດງອ່ອນ. ທາດ sodium bicarbonate ແຂງແມ່ນໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແລະປະສົມອາຍແກັສຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນຜ່ານທໍ່ອົບແຫ້ງທີ່ມີ silica gel spheres ແຫ້ງ. ຊິລິກາເຈນບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະ sodium bicarbonate dripping ກັບ phenolphthalein adsorbs HCl. ທາດໄອອອນ cobalt ໃນ silica gel discolored ປະກອບເປັນການແກ້ໄຂສີຂຽວກັບ Cl- ແລະຄ່ອຍໆກາຍເປັນສີ, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າມີອາຍແກັສ CO2 ສະລັບສັບຊ້ອນໃນຕອນທ້າຍຂອງທໍ່ອົບແຫ້ງ spherical. ຊິລິກາເຈນສີຂຽວອ່ອນຖືກວາງໄວ້ໃນນ້ໍາກັ່ນ, ແລະຊິລິກາເຈນທີ່ປ່ຽນສີຄ່ອຍໆປ່ຽນເປັນສີເຫຼືອງ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ HCl ທີ່ຖືກດູດຊຶມໂດຍຊິລິກາເຈນໄດ້ຖືກ desorbed ເຂົ້າໄປໃນນ້ໍາ. ຈໍານວນເລັກນ້ອຍຂອງການແກ້ໄຂນ້ໍາເທິງໄດ້ຖືກເພີ່ມໃສ່ການແກ້ໄຂ silver nitrate acidified ໂດຍອາຊິດ nitric ເພື່ອສ້າງເປັນ precipitate ສີຂາວ. ປະລິມານນໍ້າໜ້ອຍໜຶ່ງຖືກຖິ້ມໃສ່ເຈ້ຍທົດສອບ pH ຂະໜາດກວ້າງ, ແລະເຈ້ຍທົດສອບປ່ຽນເປັນສີແດງ, ຊີ້ບອກວ່າການແກ້ໄຂເປັນກົດ. ການທົດລອງຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ silica gel ມີການດູດຊຶມທີ່ເຂັ້ມແຂງກັບອາຍແກັສ HCl. HCl ແມ່ນໂມເລກຸນຂົ້ວໂລກທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ແລະກຸ່ມ hydroxyl ຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງ silica gel ຍັງມີຂົ້ວທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ແລະທັງສອງອາດຈະສ້າງເປັນພັນທະບັດ hydrogen intermolecular ຫຼືມີປະຕິສໍາພັນ dipole dipole ຂ້ອນຂ້າງເຂັ້ມແຂງ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຜົນບັງຄັບໃຊ້ intermolecular ຂ້ອນຂ້າງເຂັ້ມແຂງລະຫວ່າງຫນ້າດິນຂອງຊິລິກາ. gel ແລະໂມເລກຸນ HCl, ສະນັ້ນ silica gel ມີການດູດຊຶມທີ່ເຂັ້ມແຂງຂອງ HCl. ດັ່ງນັ້ນ, ຕົວແທນເຮັດໃຫ້ແຫ້ງຊິລິໂຄນບໍ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອແຫ້ງຫນີ HCl, ນັ້ນແມ່ນ, ຊິລິກາເຈນບໍ່ດູດຊຶມ CO2 ຫຼືພຽງແຕ່ບາງສ່ວນ adsorb CO2.

ຮູບ. 5 ການສຳຫຼວດຂອບເຂດການນຳໃຊ້ສານດູດຊຶມຊິລິກາເຈນ — ຄາບອນໄດອອກໄຊ

ເພື່ອພິສູດການດູດຊຶມຂອງຊິລິກາເຈນກັບອາຍແກັສຄາບອນໄດອອກໄຊ, ການທົດລອງຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນສືບຕໍ່. ບານ silica gel ໃນທໍ່ອົບແຫ້ງ spherical ໄດ້ຖືກໂຍກຍ້າຍອອກ, ແລະພາກສ່ວນໄດ້ຖືກແບ່ງອອກເປັນການແກ້ໄຂ sodium bicarbonate dripping phenolphthalein. ການແກ້ໄຂ sodium bicarbonate ໄດ້ຖືກປ່ຽນສີ. ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ silica gel adsorbs carbon dioxide, ແລະຫຼັງຈາກ soluble ໃນນ້ໍາ, carbon dioxide desorbs ເຂົ້າໄປໃນການແກ້ໄຂ sodium bicarbonate, ເຮັດໃຫ້ການແກ້ໄຂ sodium bicarbonate ຈືດໆ. ສ່ວນທີ່ຍັງເຫຼືອຂອງບານຊິລິໂຄນແມ່ນໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໃນທໍ່ທົດລອງແຫ້ງ, ແລະອາຍແກັສທີ່ເປັນຜົນມາຈາກການແກ້ໄຂຂອງ sodium bicarbonate dripping ກັບ phenolphthalein. ໃນໄວໆນີ້, ການແກ້ໄຂ sodium bicarbonate ປ່ຽນຈາກສີແດງອ່ອນເປັນບໍ່ມີສີ. ນີ້ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ silica gel ຍັງມີຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມຂອງອາຍແກັສ CO2. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ແຮງດູດຊຶມຂອງ silica gel ໃນ CO2 ແມ່ນນ້ອຍກວ່າ HCl, NH3 ແລະ SO2 ຫຼາຍ, ແລະຄາບອນໄດອອກໄຊສາມາດດູດຊຶມໄດ້ບາງສ່ວນໃນລະຫວ່າງການທົດລອງໃນຮູບທີ 5. ເຫດຜົນທີ່ວ່າຊິລິກາເຈນສາມາດດູດຊຶມ CO2 ບາງສ່ວນແມ່ນເປັນໄປໄດ້. ວ່າຊິລິກາເຈນ ແລະ CO2 ປະກອບເປັນພັນທະບັດໄຮໂດເຈນລະຫວ່າງໂມເລກຸນ Si — OH… O = C. ເນື່ອງຈາກວ່າອະຕອມຄາບອນກາງຂອງ CO2 ແມ່ນປະສົມ sp, ແລະອະຕອມຂອງຊິລິໂຄນໃນຊິລິກາເຈນແມ່ນປະສົມ sp3, ໂມເລກຸນ CO2 ເສັ້ນບໍ່ຮ່ວມມືດີກັບພື້ນຜິວຂອງຊິລິກາເຈນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ແຮງດູດຊຶມຂອງຊິລິກາເຈນໃນຄາບອນໄດອອກໄຊແມ່ນຂ້ອນຂ້າງ. ຂະຫນາດນ້ອຍ.

3. ການສົມທຽບລະຫວ່າງການລະລາຍຂອງທາດອາຍແກັສ 4 ຊະນິດໃນນ້ຳ ແລະ ສະຖານະຂອງການດູດຊຶມຢູ່ດ້ານຂອງຊິລິກາເຈນ ຈາກຜົນການທົດລອງຂ້າງເທິງ, ເຫັນໄດ້ວ່າຊິລິກາເຈມີຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມຂອງອາໂມເນຍ, ໄຮໂດຣເຈນຄລໍຣີດ ແລະ ຊູນຟູຣິກໄດອອກໄຊ, ແຕ່. ແຮງດູດຊຶມຂະໜາດນ້ອຍສຳລັບຄາບອນໄດອອກໄຊ (ເບິ່ງຕາຕະລາງ 1). ນີ້ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບການລະລາຍຂອງທາດອາຍແກັສສີ່ໃນນ້ໍາ. ນີ້ອາດຈະເປັນຍ້ອນວ່າໂມເລກຸນນ້ໍາປະກອບດ້ວຍ hydroxy-OH, ແລະຫນ້າດິນຂອງ silica gel ຍັງອຸດົມສົມບູນໃນ hydroxyl, ສະນັ້ນການລະລາຍຂອງທາດອາຍຜິດສີ່ເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນນ້ໍາແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບການດູດຊຶມຂອງມັນຢູ່ໃນຫນ້າດິນຂອງຊິລິກາເຈນ. ໃນບັນດາທາດອາຍແກັສແອມໂມເນຍ, ອາຍແກັສ hydrogen chloride ແລະ sulfur dioxide, sulfur dioxide ມີການລະລາຍນ້ອຍທີ່ສຸດໃນນ້ໍາ, ແຕ່ຫຼັງຈາກຖືກດູດຊຶມໂດຍ silica gel, ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະ desorption ໃນສາມທາດອາຍຜິດ. ຫຼັງຈາກ silica gel adsorbs ammonia ແລະ hydrogen chloride, ມັນສາມາດ desorbed ດ້ວຍນ້ໍາ solvent. ຫຼັງຈາກອາຍແກັສ sulfur dioxide ຖືກ adsorbed ໂດຍ silica gel, ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະ desorption ກັບນ້ໍາ, ແລະຕ້ອງໄດ້ຮັບການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເພື່ອ desorption ຈາກຫນ້າດິນຂອງ silica gel ໄດ້. ດັ່ງນັ້ນ, ການດູດຊຶມຂອງທາດອາຍແກັສສີ່ຢ່າງຢູ່ດ້ານຂອງ silica gel ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີ.

4 ການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີຂອງປະຕິສໍາພັນລະຫວ່າງ silica gel ແລະສີ່ອາຍແກັສແມ່ນນໍາສະເຫນີຢູ່ໃນຊອບແວ quantumization ORCA [4] ພາຍໃຕ້ກອບຂອງທິດສະດີການທໍາງານຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນ (DFT). ວິທີການ DFT D/B3LYP/Def2 TZVP ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄິດໄລ່ຮູບແບບການໂຕ້ຕອບແລະພະລັງງານລະຫວ່າງທາດອາຍຜິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະຊິລິກາເຈນ. ເພື່ອ​ເຮັດ​ໃຫ້​ການ​ຄິດ​ໄລ່​ງ່າຍ, ທາດ​ແຂງ silica gel ແມ່ນ​ເປັນ​ຕົວ​ແທນ​ໂດຍ​ໂມ​ເລ​ກຸນ​ອາ​ຊິດ tetrameric orthosilicic. ຜົນໄດ້ຮັບການຄິດໄລ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ H2 O, NH3 ແລະ HCl ທັງຫມົດສາມາດສ້າງພັນທະບັດ hydrogen ກັບກຸ່ມ hydroxyl ເທິງຫນ້າດິນຂອງ silica gel (ເບິ່ງຮູບ 6a ~ c). ພວກມັນມີພະລັງງານຜູກມັດຂ້ອນຂ້າງແຂງແຮງຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ silica gel (ເບິ່ງຕາຕະລາງ 2) ແລະຖືກດູດຊຶມໄດ້ງ່າຍຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ silica gel. ເນື່ອງຈາກພະລັງງານຜູກມັດຂອງ NH3 ແລະ HCl ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ H2 O, ການລ້າງນ້ໍາສາມາດນໍາໄປສູ່ການ desorption ຂອງສອງໂມເລກຸນອາຍແກັສເຫຼົ່ານີ້. ສໍາລັບໂມເລກຸນ SO2, ພະລັງງານຜູກມັດຂອງມັນແມ່ນພຽງແຕ່ -17.47 kJ / mol, ເຊິ່ງນ້ອຍກວ່າສາມໂມເລກຸນຂ້າງເທິງ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການທົດລອງໄດ້ຢືນຢັນວ່າກ໊າຊ SO2 ຖືກດູດຊຶມໄດ້ງ່າຍໃນຊິລິກາເຈນ, ແລະແມ້ກະທັ້ງການຊັກກໍ່ບໍ່ສາມາດທໍາລາຍມັນໄດ້, ແລະການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເທົ່ານັ້ນສາມາດເຮັດໃຫ້ SO2 ຫນີອອກຈາກຫນ້າດິນຂອງຊິລິກາເຈນ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຄາດເດົາວ່າ SO2 ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະສົມທົບກັບ H2 O ຢູ່ດ້ານຂອງ silica gel ເພື່ອສ້າງເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງ H2 SO3. ຮູບທີ່ 6e ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໂມເລກຸນ H2 SO3 ສ້າງເປັນພັນທະບັດ hydrogen 3 ອັນກັບອະຕອມ hydroxyl ແລະອົກຊີເຈນທີ່ຫນ້າດິນຂອງ silica gel ໃນເວລາດຽວກັນ, ແລະພະລັງງານການຜູກມັດແມ່ນສູງເຖິງ -76.63 kJ / mol, ເຊິ່ງອະທິບາຍວ່າເປັນຫຍັງ SO2 ດູດຊຶມຢູ່. silica gel ແມ່ນຍາກທີ່ຈະ elude ກັບນ້ໍາ. CO2 ທີ່ບໍ່ມີຂົ້ວໂລກມີຄວາມສາມາດຜູກມັດທີ່ອ່ອນແອທີ່ສຸດກັບ silica gel, ແລະພຽງແຕ່ສາມາດຖືກດູດຊຶມບາງສ່ວນໂດຍ silica gel. ເຖິງແມ່ນວ່າພະລັງງານຜູກມັດຂອງ H2 CO3 ແລະ silica gel ຍັງບັນລຸ -65.65 kJ / mol, ອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງ CO2 ເປັນ H2 CO3 ແມ່ນບໍ່ສູງ, ດັ່ງນັ້ນອັດຕາການດູດຊຶມຂອງ CO2 ຍັງຫຼຸດລົງ. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຂໍ້ມູນຂ້າງເທິງວ່າ polarity ຂອງໂມເລກຸນອາຍແກັສບໍ່ແມ່ນເງື່ອນໄຂດຽວທີ່ຈະຕັດສິນວ່າມັນສາມາດຖືກດູດຊຶມໂດຍ silica gel, ແລະພັນທະບັດ hydrogen ທີ່ສ້າງຂຶ້ນກັບຫນ້າດິນ silica gel ແມ່ນເຫດຜົນຕົ້ນຕໍສໍາລັບການດູດຊຶມທີ່ຫມັ້ນຄົງຂອງມັນ.

ອົງປະກອບຂອງ silica gel ແມ່ນ SiO2 ·nH2 O, ພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ silica gel ແລະກຸ່ມ hydroxyl ອຸດົມສົມບູນໃນຫນ້າດິນເຮັດໃຫ້ silica gel ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນເຄື່ອງເປົ່າທີ່ບໍ່ມີສານພິດທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ດີເລີດ, ແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການຜະລິດແລະຊີວິດ. . ໃນເອກະສານນີ້, ມັນໄດ້ຖືກຢືນຢັນຈາກສອງດ້ານຂອງການທົດລອງແລະການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີວ່າ silica gel ສາມາດ adsorb NH3, HCl, SO2, CO2 ແລະທາດອາຍຜິດອື່ນໆໂດຍຜ່ານພັນທະບັດ hydrogen intertermolecular, ດັ່ງນັ້ນ silica gel ບໍ່ສາມາດໃຊ້ສໍາລັບການແຫ້ງທາດອາຍຜິດເຫຼົ່ານີ້. ອົງປະກອບຂອງ silica gel ແມ່ນ SiO2 ·nH2 O, ພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ silica gel ແລະກຸ່ມ hydroxyl ອຸດົມສົມບູນໃນຫນ້າດິນເຮັດໃຫ້ silica gel ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນເຄື່ອງເປົ່າທີ່ບໍ່ມີສານພິດທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ດີເລີດ, ແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການຜະລິດແລະຊີວິດ. . ໃນເອກະສານນີ້, ມັນໄດ້ຖືກຢືນຢັນຈາກສອງດ້ານຂອງການທົດລອງແລະການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີວ່າ silica gel ສາມາດ adsorb NH3, HCl, SO2, CO2 ແລະທາດອາຍຜິດອື່ນໆໂດຍຜ່ານພັນທະບັດ hydrogen intertermolecular, ດັ່ງນັ້ນ silica gel ບໍ່ສາມາດໃຊ້ສໍາລັບການແຫ້ງທາດອາຍຜິດເຫຼົ່ານີ້.

3
ຮູບ. 6 ຮູບແບບການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງໂມເລກຸນທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະພື້ນຜິວ silica gel ຄິດໄລ່ໂດຍວິທີການ DFT