Силикагель своими руками

Обновлено: 07.07.2024

Для многих применений необходимо иметь зерненую, или гранулированную, форму силикагеля. Вместо обычного про­цесса гранулирования или непрерывного формования измель­ченного в порошок геля вместе со связующим для придания кермнезему^ формы сферических гранул в процессе гелеобра­зования можно применить следующие способы:

А) формирование небольших капелек золя в процессе сушки распылением;

Б) впрыскивание капелек в несмешивающуюся жидкость и последующее их застудневание путем химического воздействия или нагревания. В другом способе для приготовления сфери­ческих гранул размером всего лишь несколько микрон пред­усматривается коацервация, посредством котороой частично полимеризованный или коллоидный кремнезем связывается с водорастворимым органическим соединением с образованием жидкого смешанного вещества, выпадающего из раствора в виде капелек с последующим их затвердеванием. Чешуйки геля могут формироваться посредством замораживания вод­ного золя или гидрогеля. Когда образуются кристаллы льда, между ними концентрируется и спрессовывается кремнезем. Получающаяся при этом форма гранул силикагеля зависит от

Размера и формы кристаллов льда. При высушивании тонких слоев силикагель может получаться в виде ленточек. Многие из первоначально предложенных способов формования были описаны Вейлем [199], но в последнее время были разрабо­таны новые способы.

Метод сушки при распылении раствора кремневой кислоты, который приготовлялся из силиката натрия ионообменным способом в водородной форме, был запатентован Бейли [241]. По другому методу [242] золь приготовляется посредством частичной нейтрализации раствора силиката натрия при рН 9,6—10,9 с последующим подкислением золя перед его сушкой распылением. Такой способ, вероятно, впервые позволил полу­чить коллоидные частицы размером около 3—4 нм при высо­ком значении рН, причем выделяемая затем дополнительно кремневая кислота с низкой молекулярной массой при низком значении рН воздействует в качестве связующего для прида­ния прочности структуре силикагеля и сохранения высоких значений удельной поверхности (965 м2/г) и объема цор (0,75 см3/г). По этому способу сохраняется относительно открытая упаковка гранул, так что кремнезем занимает всего лишь 38 % всего объема силикагеля.

По патенту Бергна и Симко [243] деионизованный золь коллоидного кремнезема сушится распылением, что дает воз­можность получать сферические гранулы силикагеля микрон­ного размера. Удельная поверхность такого кремнезема опре­деляется размером частиц исходного золя.

Эмульсионная полимеризация, или диспергирование капелек золя в несмешивающейся жидкости перед процессом формиро­вания геля, представляет направление, которое, как это было рассмотрено в обзоре Вейла [244], было закреплено многочис­ленными патентами. В типичном способе капельки подкислен­ного раствора силиката натрия, формируемые механически, по мере того как они затвердевают, пропускаются через масло, откуда попадают в нижерасположенный слой воды с целью вымывания солей. Ле Пейж, Бью и Дюшен [245] сохраняли небольшое количество щелочи в сформированных по этому способу сферических гранулах кремнезема, поскольку при вы­сушивании щелочь оказывает промотирующее воздействие на рост и коалесценцию первичных частиц. После прокаливания такого кремнезема в течение 1 ч при 600°С сохранялся объем пор, равный 0,9 см3/г при значении удельной поверхности 310 м2/г.

Силикагели с различающимися по размерам сферическими гранулами могут быть получены путем изменения размеров капелек золя кремневой кислоты, попадающих в несмешиваю - щуюся жидкость перед их застудневанием. Для получения небольших сферических гранул золь кремневой кислоты, при­готовленный из кислоты и силиката натрия, может быть отре­гулирован по величине рН с тем, чтобы он превращался в гель в течение заранее выбранного временного интервала. Золь эмульгируют в масле с добавлением эмульгатора до тех пор, пока капельки не затвердеют. При другом варианте поликрем­невая кислота при низком значении рН с добавлением соли может быть экстрагирована в органическую жидкость, способ­ную образовывать водородные связи, как это описывалось в гл. 4. Такое жидкое сложное соединение может затем быть эмульгировано обратно в водную фазу до тех пор, пока ка­пельки не начнут застудневать. Этот процесс может быть ускорен повышением значения рН до 5.

Дрексель [246] эмульгировал раствор кремневой кислоты, приготовленный ионным обменом, в м-бутиловом спирте, пред­варительно насыщенном водой. При этом добавлялся аммиак, чтобы повысить рН до значения, достаточного для превраще­ния в гель капелек водного золя. Такую суспензию затем на­гревали, чтобы упрочнить полученный гель.

Гринг [247] впрыскивал раствор силиката натрия в масло, насыщенное сернистым ангидридом, который застудневал в виде капелек. Риттер [248] приготовлял эмульсию из сили­ката натрия в тетрахлорэтилене и добавлял H2SO4, чтобы под­нять значение рН до 6 и сформировать гель в виде мелких шариков. Шварц [249] смешивал растворы силиката натрия и ацетата аммония в носике емкости, по которому капельки застудневающей смеси направлялись в масло, с целью их отвердения. Моул [250а] получал раствор кремневой кислоты, из которого затем капельки вводились в горячее масло с ам­миаком, добавленным, чтобы вызвать процесс гелеобразования.

Сферические гранулы могут приготовляться из сложных кремневых эфиров. По методу Кольшуттера и Мима [251] следует частично гидролизовать этил - или метилсиликат в спирте с количеством воды, немного меньшим, чем рассчи­танное теоретически значение, и с использованием соляной кислоты в качестве катализатора. Полиэтоксисилоксан пред­ставляет собой масло, образующее эмульсию в водно-спирто­вой смеси и затвердевающее с получением шариков геля 20* диаметром 0,2—0,5 мм и диаметром пор 20 А. Унгер и Шарф [252] исследовали влияние .варьирования молекулярных масс полиэтоксисилоксана от 700 до 2000 с использованием основ­ного катализатора для завершения гидролиза и застудневания эмульсионных капелек. В последующем добавляли жидкий углеводород, чтобы разбавить капельки и достичь более низкой плотности геля [253]. По этому методу получаются сфериче­ские гранулы размером от 1 мкм до 1 мм с объемом пор в интервале 0,3—4,2 см3/г и диаметром пор 20—800 А.

В несколько похожем процессе этилсиликат эмульгировали в воде с добавлением сильной кислоты в качестве катализа­тора, а затем нагревали до 90°С. После этого добавляли соль, вследствие чего происходило формирование сферических гранул [254а]. В другом варианте подобного способа Томас [2546] приготовлял частично гидролизованный этилсиликат, дисперги­ровал его в воде и гексане и добавлял триэтиламин, чтобы вызвать застудневание капелек. Шарики диаметром 50— 500 мкм имели удельную поверхность 500—700 м2/г.

Образование сферических частиц геля посредством коацер - вации в присутствии соединений, способных образовывать водородные связи, было рассмотрено в гл. 4. В зависимости от размеров частиц кремнезема, которые меняются в области 10—20 А для частиц поликремневой кислоты и вплоть до 200 нм для частиц коллоидного кремнезема, могут быть при­готовлены силикагели почти со всеми возможными сочета­ниями величин удельной поверхности, объема пор и диаметра пор. В методе Куммерле [255] предусматривается добавление к перемешиваемому разбавленному (1,8 % Si02) раствору силиката натрия примерно 10 % к-гексилового эфира диэтилен - ГЛИКОЛЯ С последующим подкислением H2SO4, чтобы понизить рН до 6,7. После 20 мин перемешивания получались сфериче­ские гранулы плотного силикагеля диаметром 10 мкм. Такой полиэфир является реагентом, способным образовывать водо­родные связи, поэтому он сильно адсорбируется кремнеземом при низких значениях рН.

В работе [265] показано, что можно получать конечный продукт с меньшим содержанием воды, если осажденный из воды гель после образования уплотняют посредством замора­живания до формирования гранул, воду выжимают и кремне­зем отфильтровывают. Путем измерения изотерм адсорбции были изучены изменения свойств гидрогелей после их замора­живания [266]. Согласно данным Хальберштадта и др. [267], электронно-микроскопические исследования показывают, что структура геля после замораживания совершенно отлична от структуры, которая была до замораживания. Волькин, Поно­марев и Золтавин [268] рассмотрели общие вопросы замора­живания и оттаивания коллоидных систем.








Все материалы добавляются пользователями. При копировании необходимо указывать ссылку на источник.

Как сделать осушитель воздуха своими руками?

Изменение процента влажности в помещении или за его пределами может создать не очень комфортные условия для жизни в квартире или доме. Наиболее разумный выход из такой ситуации – установка специального прибора, который бы контролировал эти перепады. Таким прибором может послужить осушитель воздуха, и в этой статье речь пойдёт о том, как сделать его своими руками.

Использование кондиционера вместо осушителя

Прежде чем приступать к раздумью об устройстве нового аппарата, стоит обратить внимание на следующий факт. Практически любой современный кондиционер способен в некоторой степени стать осушителем воздуха. Настроить его таким образом можно двумя способами.



В использовании кондиционера вместо осушителя есть большой плюс: не нужно тратиться на два отдельных прибора, так как все функции умещаются в одном. Для многих людей это означает минимальное количество шума и максимальное по размеру свободное пространство.



Как сделать из бутылок?

Итак, самый простой самодельный вариант осушителя воздуха для дома или квартиры – это система из бутылок. Такой осушитель будет являться адсорбционным. Ниже представлены два схожих друг с другом метода создания осушителя. Стоит отметить, что каждый из них хорош при необходимых для этого условиях.

С солью

Для того чтобы сделать адсорбционный осушитель воздуха при помощи бутылок и соли потребуются следующие составляющие:

  • соль, лучше взять каменную;
  • две пластиковые бутылки, их объём должен быть 2-3 л;
  • маленький вентилятор, роль данной детали может сыграть, например, компьютерный кулер, который охлаждает все составляющие блока.




После подготовки можно переходить к процессу создания. Для этого стоит воспользоваться инструкцией.

  1. Берём первую бутылку и проделываем в её дне небольшие отверстия. Сделать это можно с помощью гвоздя, но лучше всего использовать раскалённую спицу.
  2. Тем же методом нужно проделать отверстия в крышке.
  3. Разрезаем бутылку на две равные части и помещаем верхнюю половину в нижнюю горлышком вниз. Важно, чтобы крышка с проделанными в ней отверстиями была закрыта.
  4. В получившийся сосуд следует поместить так называемый абсорбент. В данном случае используется соль.
  5. У второй бутылки необходимо отрезать дно. После чего на расстоянии около 10 см от получившегося отверстия нужно прикрепить подготовленный кулер или вентилятор.
  6. По завершении всех вышеперечисленных действий следует вставить бутылку с отрезанным дном в бутылку с солью крышкой вниз, а кулером вверх.
  7. Все стыки и соединения должны быть плотно обмотаны изолентой или скотчем.
  8. Получившийся самодельный прибор начнёт работать после подключения вентилятора к сети. Особенность такого осушителя в том, что он не требует много затрат как денежных, так и временных.




С силикагелем и вентилятором

Предыдущий самодельный осушитель можно улучшить, заменив абсорбент с соли на силикагель. Принцип работы от этого не поменяется, однако вполне может измениться эффективность. Всё дело в том, что силикагель обладает более высоким коэффициентом впитываемости влаги. Но стоит заметить: за такое вещество придётся заплатить больше, чем за обычную соль.

Процесс создания данного осушителя будет такой же, как и вышеописанный метод. Единственное отличие – на 4 этапе вместо соли в бутылку помещается силикагель. В среднем требуется около 250 г этого вещества.

Установку вентилятора обязательно стоит не забыть. Это важная деталь сможет в разы улучшить эффективность прибора.




Изготовление своими руками из холодильника

Адсорбирующий осушитель по-своему хорош, однако существует и другой тип – конденсирующий. Похожим способом работает и кондиционер в состоянии осушения воздуха. Сделать такой прибор можно дома своими руками. Для этого будет использоваться старый, но работающий холодильник.

По возможности лучше использовать морозильную камеру, так как она в конечном счёте будет занимать гораздо меньше места.





Вот некоторый анализ данного агрегата.

Плюсы:

  • низкая цена;
  • несложная сборка;
  • легко доставаемые составляющие.

Минусы:

  • громоздкость;
  • невысокая эффективность.

Так что делать такой агрегат или нет – индивидуальный выбор каждого.

Делаем осушитель на элементах Пельтье

При умении обращаться с электроникой можно самому сделать бытовой осушитель на элементах Пельтье. Главная составляющая в таком осушителе, очевидно, сам элемент Пельтье. Выглядит такая деталь очень просто – по сути, это небольшая металлическая пластина, соединённая с проводами. Если подключить такой прибор к сети, то одна из сторон пластины начнёт нагреваться, а другая – охлаждаться. За счёт того что элемент Пельтье может одной из своих сторон иметь температуру близкую к нулю, и работает представленный ниже осушитель.



Итак, для создания помимо самого элемента понадобятся следующие детали:

  • небольшой радиатор;
  • кулер (вместо него можно использовать любой другой небольшой вентилятор);
  • термопаста;
  • блок питания 12В;
  • саморезы, шурупы и шуруповёрт с дрелью.




Суть в следующем. Так как нам очень важно создать максимально возможную низкую температуру на одной из сторон элемента, то нам необходимо эффективно отводить тёплый воздух от другой стороны. Делать эту работу будет кулер, самое простое – взять компьютерный вариант. Также понадобится металлический радиатор, который будет находиться между элементом и кулером. Стоит заметить, что элемент крепится к воздухоотводящей конструкции с помощью термопасты.

Очень удобным является тот факт, что элемент Пельтье и вентилятор работают от напряжения в 12В. Так, можно обойтись без специальных переходников-преобразователей и присоединить эти две детали напрямую к блоку питания.

После обустройства горячей стороны нужно подумать и о холодной. Хороший отвод воздуха от горячей стороны остудит обратную сторону до очень низкой температуры. Скорее всего, элемент покроется небольшим слоем льда. Поэтому для работоспособности прибора нужно использовать ещё один радиатор с большим количеством металлических рёбер. В таком случае охлаждение будет передаваться от элемента к этим рёбрам, которые смогут конденсировать воду.



По сути, сделав эти простые действия, можно получить работающий осушитель воздуха. Однако остаётся последний штрих – ёмкость для влаги. Делать её или не делать каждый решит сам, но нужно понимать, что очень важно не допустить нового испарения уже сконденсированной воды.

Осушитель из элементов Пельтье является универсальным прибором. Помимо применения в доме его можно использовать для осушения воздуха, например, в гараже. Очень важно чтобы в этом месте влажность была не очень большая, в противном случае множество металлических деталей будет ржаветь. Также такой осушитель отлично подойдёт для погреба, так как повышенная влажность негативно сказывается на таком помещении.

Осушитель воздуха – очень удобный и полезный прибор, установка которого во многих домах не помешала бы. Но не всегда есть возможность или желание покупать такие агрегаты в магазине. Тогда на помощь приходит смекалка.

Какой бы способ создания осушителя своими руками вы ни выбрали, итог всё равно сможет порадовать вас.

Читайте также: