硅胶干燥剂应用范围的研究

在生产和生活中，硅胶可用于干燥氮气、空气、氢气、天然气[1]等。根据酸碱性质，干燥剂可分为酸性干燥剂、碱性干燥剂和中性干燥剂[2]。硅胶看似是一种中性干燥剂，可以干燥氨气、盐酸、二氧化硫等气体。然而，从原理上讲，硅胶是由原硅酸分子通过三维分子间脱水作用构成的，其主体成分为二氧化硅（SiO₂），表面富含羟基（见图1）。硅胶能够吸水的原因是其表面的硅羟基可以与水分子形成分子间氢键，从而吸附水分，发挥干燥作用。这种变色硅胶含有钴离子，当吸附水达到饱和后，变色硅胶中的钴离子会转化为水合钴离子，从而使蓝色硅胶变为粉红色。将粉红色硅胶在200℃下加热一段时间后，硅胶与水分子之间的氢键断裂，变色的硅胶会再次变为蓝色，因此硅酸和硅胶的结构图可以如图1所示重复使用。由于硅胶表面富含羟基，其表面也可能与NH₃和HCl等形成分子间氢键，因此可能无法作为NH₃和HCl的干燥剂，现有文献中也没有相关报道。那么结果如何呢？本课题进行了以下实验研究。