I le gaosiga ma le ola, e mafai ona faʻaaogaina le silica gel e faʻagogo ai le N2, ea, hydrogen, kesi masani [1] ma isi.E tusa ai ma le acid ma le alkali, e mafai ona vaevaeina desiccant i: acid desiccant, alkaline desiccant ma neutral desiccant [2].O le silica gel e foliga mai o se faʻamago le mautonu e foliga mai e faʻamago NH3, HCl, SO2, ma isi. ma o le pito i luga e mauoa i vaega hydroxyl (tagai Ata 1).O le mafuaʻaga e mafai ai e le silica gel ona faʻafefe vai ona o le silicon hydroxyl group i luga o le silica gel e mafai ona fausia ai sootaga hydrogen intermolecular ma mole mole vai, ina ia mafai ona faʻafefe vai ma faʻapea ona faia se sao faʻamago.O le silica gel e suia lanu o loʻo i ai ion cobalt, ma a maeʻa le vai adsorption e oʻo atu i le saturation, o le cobalt ions i totonu o le silica gel e suia lanu e avea ma ion cobalt hydrated, ina ia avea le lanu silica gel lanu piniki.A maeʻa le faʻamafanafanaina o le silica gel piniki i le 200 ℃ mo se vaitaimi, o le hydrogen sootaga i le va o le silica gel ma le vai molelaʻau male motu, ma o le silica gel lanu o le a toe liua lanumoana, ina ia mafai ai e le ata fausaga o le silicic acid ma le silica gel ona mafai. toe faʻaaogaina e pei ona faʻaalia i le Ata 1. O lea, talu ai o le pito i luga o le silica gel e mauoa i vaega hydroxyl, o le pito i luga o le silica gel e mafai foi ona fausia ai sootaga hydrogen intermolecular ma NH3 ma HCl, ma isi, ma atonu e leai se auala e galue ai. se desiccant o le NH3 ma le HCl, ma e leai se lipoti talafeagai i tusitusiga o loʻo i ai nei.O ā la iʻuga?O lenei mataupu ua faia le su'esu'ega fa'ata'ita'i nei.
ATA.1 Ata fa'atulagaina o le ortho-silicic acid ma le silica gel
2 Vaega Fa'ata'ita'i
2.1 Su'esu'ega o le lautele o le fa'aogaina o le silica gel desiccant - Ammonia Muamua, o le silica gel fa'alilolilo sa tu'u ile vai fa'amama ma vai ammonia fa'atumauina.O le silica gel ua liu piniki ile vai fa'amama;I le ammonia fa'atumauina, o le silikoni e sui lanu e muamua ona mumu ma fa'agesegese le lanu moana.E fa'aalia ai e mafai e le silica gel ona mitiia le NH3 po'o le NH3 ·H2 O i le ammonia.E pei ona fa'aalia i le Ata 2, o lo'o fa'afefiloi tutusa ma fa'avevela i totonu o se paipa su'ega.O le kasa e maua e aveese e le alkali lime ona sosoo ai lea ma le silica gel.O le lanu o le silica gel i tafatafa o le auala e ulufale atu ai e faʻamalamalamaina (o le lanu o le faʻaogaina o le faʻaogaina o le silica gel desiccant i le Ata 2 o loʻo suʻesuʻeina - ammonia 73, o le vaega lona 8 o le 2023 e tutusa lava ma le lanu o le silica gel faʻafefe. i le vai ammonia fa'atumauina), ma o le pepa su'ega pH e leai se suiga manino.O lo'o fa'ailoa mai ai o le NH3 na gaosia e le'i o'o i le pepa su'ega o le pH, ma ua uma ona fa'apipi'iina.A maeʻa se taimi, taofi le faʻavevelaina, ave i fafo se vaega itiiti o le polo silica gel, tuʻu i totonu o le vai faʻafefete, faʻaopopo le phenolphthalein i le vai, o le vaifofo e liu mumu, e faʻaalia ai o le silica gel o loʻo i ai se aafiaga malosi adsorption i luga. NH3, ina ua uma ona deattached le vai faamamaina, NH3 ulu atu i le vai faamamaina, o le fofo e alkaline.O le mea lea, talu ai ona o le silica gel o loʻo i ai se malosi malosi mo le NH3, e le mafai e le faʻamago faʻamago silicone le NH3.
ATA.2 Su'esu'ega o le lautele o le fa'aogaina o le silica gel desiccant - ammonia
2.2 Su'esu'ega o le lautele o le fa'aogaina o le silica gel desiccant - o le hydrogen chloride e mu muamua le NaCl solids i le mumu molī ava e aveese ai le vai susu i totonu o vaega malo.A mae'a ona fa'amalieina le fa'ata'ita'iga, fa'aopoopo le sulfuric acid fa'atumauina i le NaCl solids e vave maua ai le tele o pulu.O le kesi gaosia e pasi atu i totonu o se fa'agogo fa'agogo spherical o lo'o i ai le silica gel, ma tu'u se pepa su'esu'e o le pH i le pito o le fa'agogo.O le silica gel i le pito pito i luma e liu moli lanumeamata, ma o le susu susu o le pH e leai se suiga manino (tagai i le Ata 3).O loʻo faʻaalia ai o le kasa o le HCl ua faʻapipiʻiina atoa e le silica gel ma e le sola i le ea.
Ata 3 Su'esu'ega ile lautele ole fa'aogaina ole silica gel desiccant - hydrogen chloride
O le silica gel na fa'afefeteina le HCl ma fa'alili lanu meamata na tu'u i totonu o se fa'agaau su'ega.Tuu le silica gel fou i totonu o le vaisu su'esu'e, fa'aopoopo le vaila'au fa'atosina hydrochloric, o le silica gel e avea fo'i ma lanu lanumeamata malamalama, o lanu e lua e tutusa lava.O lo'o fa'aalia ai le kasa silica gel i totonu o le fa'agogo fa'agogo spherical.
2.3 Su'esu'ega o le lautele o le fa'aogaina o le silica gel desiccant - sulfur dioxide Fa'afefiloi le sulfuric acid fa'atasi ma le sodium thiosulfate solid (silasila i le Ata 4), NA2s2 O3 + H2 SO4 ==Na2 SO4 + SO2 ↑+S↓+H2 O;O le kesi gaosia e pasi atu i totonu o le fa'amago fa'agogo o lo'o i ai le silica gel fa'afefeteina, o le silica gel fa'afefeteina e avea ma moli lanumoana-lanumeamata, ma o le pepa litmus lanumoana i le pito o le pepa su'esu'e susu e le suia tele, e fa'aalia ai o le kasa SO2 ua gaosia. ua matua'i fa'afefeteina e le polo silica gel ma e le mafai ona sola.
ATA.4 Su'esu'ega o le lautele o le fa'aogaina o le silica gel desiccant - sulfur dioxide
Aveese se vaega ole polo silica gel ma tu'u ile vai fa'amama.A uma le paleni atoa, ave sina pa'u vai i luga o le pepa litmus lanumoana.O le pepa su'ega e le tele se suiga, e ta'u mai ai e le lava le vai fa'amama e fa'amuta ai le SO2 mai le silica gel.Ave se vaega itiiti o le polo silica gel ma fa'amafanafana i totonu o le paipa su'ega.Tuu le pepa litmus lanumoana susu ile gutu ole paipa su'ega.O le pepa litmus lanumoana e liu mumu, e fa'ailoa mai ai o le fa'avevela e fa'ate'aina ai le kasa SO2 mai le polo silica gel, ma fa'amumu ai le pepa litmus.O faʻataʻitaʻiga o loʻo taʻua i luga o loʻo faʻaalia ai o le silica gel o loʻo i ai foi se malosi malosi o le adsorption i le SO2 poʻo le H2 SO3, ma e le mafai ona faʻaaogaina mo le faʻagogo SO2 gas.
2.4 Su'esu'ega o le lautele o le fa'aogaina o le silica gel desiccant - Carbon dioxide
E pei ona fa'aalia i le Ata 5, o le vaifofo o le sodium bicarbonate o le phenolphthalein fa'afefeteina e foliga mai e mumu mama.O le sodium bicarbonate solid e fa'avevela ma o le paluga kasa e maua mai e pasi atu i totonu o se fa'agogo o lo'o i ai ni polo silica gel mago.O le silica gel e le suia tele ma o le sodium bicarbonate o loʻo tafe i le phenolphthalein e faʻafefe ai le HCl.O le cobalt ion i le silica gel discolored fai se vaifofo lanu meamata ma Cl- ma faasolosolo malie le lanu, e taʻu mai ai o loʻo i ai se CO2 kesi faʻalavelave i le pito o le faʻagogo faʻagogo spherical.O le silica gel moli-lanumeamata e tu'u i totonu o le vai fa'amama, ma o le silica gel ua fa'asolosolo malie ona suia i le samasama, e fa'aalia ai o le HCl o lo'o fa'apipi'iina e le silica gel ua fa'amuta i totonu o le vai.O se vaega itiiti o le vaifofo pito i luga na fa'aopoopoina i le vaifofo siliva o le nitrate ua fa'asalaina e le nitric acid e fausia ai se pa'epa'e pa'epa'e.O se vaega itiiti o vaifofo e pa'u i luga o le tele o pepa su'ega pH, ma liu mumu le pepa su'ega, e ta'u mai ai o le vaifofo e acidic.O faʻataʻitaʻiga o loʻo i luga o loʻo faʻaalia ai o le silica gel o loʻo i ai se malosi malosi i le HCl gas.O le HCl o se mole mole malosi, ma o le vaega o le hydroxyl i luga o le silica gel e malosi foi le polarity, ma e lua e mafai ona fausia ai sootaga o le hydrogen intermolecular poʻo le i ai o se fegalegaleaiga malosi dipole dipole, e mafua ai le malosi o le intermolecular malosi i le va o le silica. gel ma HCl molelaʻau, o lea o le silica gel o loʻo i ai se malosi malosi o le HCl.O le mea lea, e le mafai ona faʻaogaina le faʻamagoina o le silicone e faʻagogo ai le sola HCl, o lona uiga, o le silica gel e le adsorb CO2 pe naʻo se vaega adsorb CO2.
ATA.5 Su'esu'ega o le lautele o le fa'aogaina o le silica gel desiccant - carbon dioxide
Ina ia faʻamaonia le adsorption o le silica gel i le carbon dioxide gas, o faʻataʻitaʻiga nei e faʻaauau.O le polo silica gel i totonu o le paipa faʻagogo spherical na aveese, ma le vaega na vaevaeina i le sodium bicarbonate solution dripping phenolphthalein.O le vaifofo o le sodium bicarbonate na fa'alilolilo.O lo'o fa'aalia ai o le silica gel e fa'afefete le carbon dioxide, ma a uma ona solu i le vai, o le carbon dioxide e alu i totonu o le sodium bicarbonate solution, ma mou atu ai le vaifofo o le sodium bicarbonate.O le vaega o totoe o le polo silicone e faʻavevela i totonu o se faʻagogo suʻega matutu, ma o le kesi e maua mai e pasi i totonu o se vaifofo o le sodium bicarbonate o loʻo tafe i le phenolphthalein.E le pine ae suia le vaifofo o le sodium bicarbonate mai le mumu mumu i le leai o se lanu.O loʻo faʻaalia ai foi o loʻo i ai pea le malosi o le silica gel mo le kesi CO2.Ae ui i lea, o le malosi faʻapipiʻi o le silica gel i luga ole CO2 e laʻititi tele nai lo le HCl, NH3 ma le SO2, ma o le carbon dioxide e mafai ona faʻapipiʻiina i le taimi o le suʻega i le Ata 5. O le mafuaʻaga e mafai ai e le silica gel ona faʻapipiʻi vaega CO2 atonu o le o le silica gel ma le CO2 o lo'o fa'atupuina ai fusi hydrogen intermolecular Si - OH… O =C.Talu ai ona o le ogatotonu o le carbon atom o le CO2 o le sp hybrid, ma o le silicon atom i le silica gel o le sp3 hybrid, o le laina CO2 mole mole e le galulue lelei ma le pito i luga o le silica gel, e mafua ai le malosi o le adsorption o le silica gel i luga o le carbon dioxide. laiti.
3.Faatusatusaga i le va o le solubility o le fa kasa i le vai ma le adsorption tulaga i luga o le pito silica gel Mai i luga o le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga, e mafai ona iloa ai o le silica gel o loʻo i ai se malosi malosi adsorption mo ammonia, hydrogen chloride ma sulfur dioxide, ae. ose malosi adsorption itiiti mo carbon dioxide (silasila i le Laulau 1).E talitutusa lea ma le solubility o kasa e fa i le vai.Atonu e mafua ona o le vai mole o loʻo i ai le hydroxy-OH, ma o le pito i luga o le silica gel e mauoa foi i le hydroxyl, o le mea lea o le solubility o nei kasa e fa i totonu o le vai e talitutusa lava ma lona adsorption i luga o le silica gel.I totonu o kasa e tolu o le ammonia gas, hydrogen chloride ma le sulfur dioxide, o le sulfur dioxide e sili ona itiiti le solubility i le vai, ae a maeʻa ona faʻapipiʻiina e le silica gel, e sili ona faigata ona faʻaumatia i totonu o kasa e tolu.A maeʻa le silica gel adsorbs amonia ma hydrogen chloride, e mafai ona desorbed i vai solvent.A maeʻa ona faʻapipiʻi le kasa sulfur dioxide e le silica gel, e faigata ona faʻafefe i le vai, ma e tatau ona faʻamafanafanaina e faʻaumatia mai luga ole silica gel.O le mea lea, o le adsorption o kasa e fa i luga o le luga o le silica gel e tatau ona fuafua faʻapitoa.
4 Fa'atatauga fa'atatau o feso'ota'iga i le va o le silica gel ma le fa kasa o lo'o tu'uina atu i le quantumization ORCA software [4] i lalo o le fa'avae o le density functional theory (DFT).O le auala DFT D/B3LYP/Def2 TZVP na fa'aaogaina e fa'atatau ai le faiga o feso'ota'iga ma le malosi i le va o kasa eseese ma le silica gel.Ina ia faʻafaigofie le faʻatusatusaga, o le silica gel solids o loʻo faʻatusalia e le tetrameric orthosilicic acid molecules.O fa'ai'uga fa'atatau o lo'o fa'aalia ai o le H2 O, NH3 ma le HCl e mafai uma ona fa'amauina fa'atasiga o le hydrogen ma le vaega o le hydroxyl i luga o le silica gel (silasila i le Ata 6a ~ c).O lo'o i ai le malosi fa'apipi'i malosi i luga o le silica gel surface (silasila i le Laulau 2) ma e faigofie ona fa'asusu i luga o le silica gel surface.Talu ai o le malosi o le fusifusia o le NH3 ma le HCl e tutusa ma le H2 O, o le fufuluina o le vai e mafai ona oʻo atu ai i le faʻaleagaina o nei mole kesi e lua.Mo le mole SO2, o lona malosi fa'amau e na'o le -17.47 kJ/mol, e la'ititi tele nai lo mole mole e tolu i luga.Ae ui i lea, o le faʻataʻitaʻiga na faʻamaonia ai o le SO2 kasa e faigofie ona faʻapipiʻiina i luga o le silica gel, ma e oʻo lava i le fufuluina e le mafai ona faʻaumatia, ma naʻo le faʻamafanafana e mafai ona sola ese ai le SO2 mai luga o le silica gel.O le mea lea, na matou mateina o le SO2 atonu e tuʻufaʻatasia ma H2 O i luga o le silica gel e fausia ai ni vaega ninii H2 SO3.O le ata 6e o loʻo faʻaalia ai o le mole H2 SO3 o loʻo fausia ai ni faʻamauga e tolu faʻatasi ma le hydroxyl ma le okesene atoms i luga o le silica gel i le taimi lava e tasi, ma o le malosi o le fusifusia e maualuga e pei o le -76.63 kJ / mol, lea e faʻamatalaina ai le mafuaʻaga o SO2 adsorbed i luga. o le silica gel e faigata ona sola ese mai le vai.Non-polar CO2 e sili ona vaivai le mafai ona fusifusia i le silica gel, ma e mafai ona faʻapipiʻiina naʻo se vaega o le silica gel.E ui lava o le malosi o le fusifusia o le H2 CO3 ma le silica gel na oʻo foi i le -65.65 kJ / mol, o le fua faatatau o le liua o le CO2 i le H2 CO3 e leʻi maualuga, o lea na faʻaititia ai foi le fua faatatau o le adsorption o CO2.E mafai ona vaʻaia mai faʻamatalaga o loʻo i luga o le polarity o le mole kesi e le na o le pau lea o le faʻatonuga e faʻamasinoina pe mafai ona faʻapipiʻiina e le silica gel, ma o le hydrogen bond na fausia ma le silica gel surface o le mafuaʻaga autu lea mo lona faʻamautu mautu.
O le tuufaatasiga o le silica gel o le SiO2 · nH2 O, o le vaega tele o le silica gel ma le vaega mauoa o le hydroxyl i luga e mafai ai ona faʻaaogaina le silica gel e avea o se mea faʻagogo e le oona ma le lelei tele, ma e faʻaaogaina lautele i le gaosiga ma le olaga. .I totonu o lenei pepa, ua faʻamaonia mai vaega e lua o le faʻataʻitaʻiga ma le faʻatusatusaga faʻapitoa e mafai e le silica gel ona faʻapipiʻi le NH3, HCl, SO2, CO2 ma isi kasa e ala i fesoʻotaʻiga hydrogen intermolecular, o lea e le mafai ai ona faʻaogaina le silica gel mo le faʻamagoina o nei kasa.O le tuufaatasiga o le silica gel o le SiO2 · nH2 O, o le vaega tele o le silica gel ma le vaega mauoa o le hydroxyl i luga e mafai ai ona faʻaaogaina le silica gel e avea o se mea faʻagogo e le oona ma le lelei tele, ma e faʻaaogaina lautele i le gaosiga ma le olaga. .I totonu o lenei pepa, ua faʻamaonia mai vaega e lua o le faʻataʻitaʻiga ma le faʻatusatusaga faʻapitoa e mafai e le silica gel ona faʻapipiʻi le NH3, HCl, SO2, CO2 ma isi kasa e ala i fesoʻotaʻiga hydrogen intermolecular, o lea e le mafai ai ona faʻaogaina le silica gel mo le faʻamagoina o nei kasa.
3
ATA.6 Feso'ota'iga auala i le va o mole mole eseese ma le silica gel luga fa'atatau ile auala DFT
Taimi meli: Nov-14-2023
