സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റിൻ്റെ പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വ്യാപ്തിയെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം

ഉൽപ്പാദനത്തിലും ജീവിതത്തിലും, സിലിക്ക ജെൽ N2, വായു, ഹൈഡ്രജൻ, പ്രകൃതി വാതകം [1] തുടങ്ങിയവ ഉണക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. ആസിഡും ക്ഷാരവും അനുസരിച്ച്, ഡെസിക്കൻ്റിനെ ഇങ്ങനെ തിരിക്കാം: ആസിഡ് ഡെസിക്കൻ്റ്, ആൽക്കലൈൻ ഡെസിക്കൻ്റ്, ന്യൂട്രൽ ഡെസിക്കൻ്റ് [2]. NH3, HCl, SO2 മുതലായവ വരണ്ടതാക്കുന്ന ഒരു ന്യൂട്രൽ ഡ്രയറായിട്ടാണ് സിലിക്ക ജെൽ കാണപ്പെടുന്നത്. എന്നിരുന്നാലും, തത്വത്തിൽ, ഓർത്തോസിലിക് ആസിഡ് തന്മാത്രകളുടെ ത്രിമാന ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ നിർജ്ജലീകരണം കൊണ്ട് സിലിക്ക ജെൽ നിർമ്മിതമാണ്, പ്രധാന ബോഡി SiO2 ആണ്. കൂടാതെ ഉപരിതലം ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളാൽ സമ്പന്നമാണ് (ചിത്രം 1 കാണുക). സിലിക്ക ജെല്ലിന് വെള്ളം ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയുന്നതിൻ്റെ കാരണം, സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള സിലിക്കൺ ഹൈഡ്രോക്‌സൈൽ ഗ്രൂപ്പിന് ജല തന്മാത്രകളുമായി ഇൻ്റർമോളിക്യുലർ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിയും, അതിനാൽ ഇതിന് ജലത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യാനും അതുവഴി ഉണക്കൽ പങ്ക് വഹിക്കാനും കഴിയും. നിറം മാറുന്ന സിലിക്ക ജെല്ലിൽ കോബാൾട്ട് അയോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അഡോർപ്ഷൻ വെള്ളം സാച്ചുറേഷനിൽ എത്തിയ ശേഷം, നിറം മാറുന്ന സിലിക്ക ജെല്ലിലെ കോബാൾട്ട് അയോണുകൾ ജലാംശം ഉള്ള കോബാൾട്ട് അയോണുകളായി മാറുന്നു, അങ്ങനെ നീല സിലിക്ക ജെൽ പിങ്ക് നിറമാകും. പിങ്ക് സിലിക്ക ജെൽ 200 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ചൂടാക്കിയ ശേഷം, സിലിക്ക ജെല്ലും ജല തന്മാത്രകളും തമ്മിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് തകരുകയും നിറം മാറിയ സിലിക്ക ജെൽ വീണ്ടും നീലയായി മാറുകയും ചെയ്യും, അങ്ങനെ സിലിക് ആസിഡിൻ്റെയും സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെയും ഘടനാരേഖയ്ക്ക് കഴിയും. ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കാം. അതിനാൽ, സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലം ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളാൽ സമ്പുഷ്ടമായതിനാൽ, സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലം NH3, HCl മുതലായവയുമായി ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കിയേക്കാം, കൂടാതെ പ്രവർത്തിക്കാൻ ഒരു മാർഗവുമില്ല NH3, HCl എന്നിവയുടെ ഡെസിക്കൻ്റ്, നിലവിലുള്ള സാഹിത്യത്തിൽ പ്രസക്തമായ റിപ്പോർട്ടുകളൊന്നുമില്ല. അപ്പോൾ ഫലങ്ങൾ എന്തായിരുന്നു? ഈ വിഷയം ഇനിപ്പറയുന്ന പരീക്ഷണാത്മക ഗവേഷണം നടത്തി.

അത്തിപ്പഴം. 1 ഓർത്തോ-സിലിസിക് ആസിഡിൻ്റെയും സിലിക്ക ജെലിൻ്റെയും ഘടനാരേഖ

2 പരീക്ഷണ ഭാഗം
2.1 സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റിൻ്റെ പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വ്യാപ്തിയുടെ പര്യവേക്ഷണം - അമോണിയ ആദ്യം, നിറം മാറിയ സിലിക്ക ജെൽ യഥാക്രമം വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിലും സാന്ദ്രീകൃത അമോണിയ വെള്ളത്തിലും സ്ഥാപിച്ചു. നിറം മാറിയ സിലിക്ക ജെൽ വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ പിങ്ക് നിറമാകും; സാന്ദ്രീകൃത അമോണിയയിൽ, നിറം മാറുന്ന സിലിക്കൺ ആദ്യം ചുവപ്പായി മാറുകയും പതുക്കെ ഇളം നീലയായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു. അമോണിയയിലെ NH3 അല്ലെങ്കിൽ NH3 ·H2 O ആഗിരണം ചെയ്യാൻ സിലിക്ക ജെല്ലിന് കഴിയുമെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു. ചിത്രം 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സോളിഡ് കാൽസ്യം ഹൈഡ്രോക്സൈഡും അമോണിയം ക്ലോറൈഡും തുല്യമായി കലർത്തി ഒരു ടെസ്റ്റ് ട്യൂബിൽ ചൂടാക്കുന്നു. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വാതകം ആൽക്കലി നാരങ്ങയും പിന്നീട് സിലിക്ക ജെലും ഉപയോഗിച്ച് നീക്കംചെയ്യുന്നു. പ്രവേശന ദിശയ്ക്ക് സമീപമുള്ള സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ നിറം കനംകുറഞ്ഞതായി മാറുന്നു (ചിത്രം 2 ലെ സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റിൻ്റെ ആപ്ലിക്കേഷൻ സ്കോപ്പിൻ്റെ നിറം പര്യവേക്ഷണം ചെയ്തു - അമോണിയ 73, 2023 ലെ എട്ടാം ഘട്ടം അടിസ്ഥാനപരമായി സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ നിറത്തിന് സമാനമാണ്. സാന്ദ്രീകൃത അമോണിയ വെള്ളത്തിൽ), കൂടാതെ pH ടെസ്റ്റ് പേപ്പറിന് വ്യക്തമായ മാറ്റമില്ല. ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന NH3 pH ടെസ്റ്റ് പേപ്പറിൽ എത്തിയിട്ടില്ലെന്നും അത് പൂർണ്ണമായും ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെട്ടുവെന്നും ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കുറച്ച് സമയത്തിന് ശേഷം, ചൂടാക്കൽ നിർത്തി, സിലിക്ക ജെൽ ബോളിൻ്റെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം പുറത്തെടുത്ത്, വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ ഇട്ടു, വെള്ളത്തിലേക്ക് ഫിനോൾഫ്താലിൻ ചേർക്കുക, ലായനി ചുവപ്പായി മാറുന്നു, ഇത് സിലിക്ക ജെല്ലിന് ശക്തമായ അഡോർപ്ഷൻ പ്രഭാവം ഉണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. NH3, വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളം ഡിറ്റാച്ച് ചെയ്ത ശേഷം, NH3 വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു, പരിഹാരം ക്ഷാരമാണ്. അതിനാൽ, സിലിക്ക ജെല്ലിന് NH3-നുള്ള ശക്തമായ അഡോർപ്ഷൻ ഉള്ളതിനാൽ, സിലിക്കൺ ഡ്രൈയിംഗ് ഏജൻ്റിന് NH3 ഉണക്കാൻ കഴിയില്ല.

അത്തിപ്പഴം. 2 സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റ് - അമോണിയ പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വ്യാപ്തിയുടെ പര്യവേക്ഷണം

2.2 സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റിൻ്റെ പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വ്യാപ്തിയുടെ പര്യവേക്ഷണം - ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡ് ആദ്യം NaCl സോളിഡുകളെ ആൽക്കഹോൾ ലാമ്പ് ജ്വാല ഉപയോഗിച്ച് കത്തിച്ച് ഖര ഘടകങ്ങളിലെ നനഞ്ഞ വെള്ളം നീക്കം ചെയ്യുന്നു. സാമ്പിൾ തണുപ്പിച്ച ശേഷം, ഒരു വലിയ കുമിളകൾ ഉടനടി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന്, NaCl ഖരപദാർഥങ്ങളിൽ സാന്ദ്രീകൃത സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് ചേർക്കുന്നു. ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന വാതകം സിലിക്ക ജെൽ അടങ്ങിയ ഒരു ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഡ്രൈയിംഗ് ട്യൂബിലേക്ക് കടത്തിവിടുന്നു, കൂടാതെ ഡ്രൈയിംഗ് ട്യൂബിൻ്റെ അറ്റത്ത് ഒരു ആർദ്ര pH ടെസ്റ്റ് പേപ്പർ സ്ഥാപിക്കുന്നു. മുൻവശത്തെ സിലിക്ക ജെൽ ഇളം പച്ചയായി മാറുന്നു, നനഞ്ഞ pH ടെസ്റ്റ് പേപ്പറിന് വ്യക്തമായ മാറ്റമില്ല (ചിത്രം 3 കാണുക). ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന HCl വാതകം പൂർണ്ണമായും സിലിക്ക ജെൽ മുഖേന ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നുവെന്നും അത് വായുവിലേക്ക് രക്ഷപ്പെടുന്നില്ലെന്നും ഇത് കാണിക്കുന്നു.

ചിത്രം 3 സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റ് - ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡിൻ്റെ പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വ്യാപ്തിയെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം

സിലിക്ക ജെൽ എച്ച്സിഎൽ ആഗിരണം ചെയ്ത് ഇളം പച്ചയായി മാറിയത് ഒരു ടെസ്റ്റ് ട്യൂബിൽ സ്ഥാപിച്ചു. പുതിയ നീല സിലിക്ക ജെൽ ടെസ്റ്റ് ട്യൂബിൽ ഇടുക, സാന്ദ്രീകൃത ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് ചേർക്കുക, സിലിക്ക ജെല്ലും ഇളം പച്ച നിറമാകും, രണ്ട് നിറങ്ങളും അടിസ്ഥാനപരമായി സമാനമാണ്. ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഡ്രൈയിംഗ് ട്യൂബിലെ സിലിക്ക ജെൽ വാതകത്തെ ഇത് കാണിക്കുന്നു.

2.3 സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റിൻ്റെ ആപ്ലിക്കേഷൻ സ്കോപ്പിൻ്റെ പര്യവേക്ഷണം - സൾഫർ ഡയോക്സൈഡ് സോഡിയം തയോസൾഫേറ്റ് സോളിഡുള്ള മിക്സഡ് സാന്ദ്രീകൃത സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് (ചിത്രം 4 കാണുക), NA2s2 O3 +H2 SO4 ==Na2 SO4 +SO2 ↑+S↓+H2 O; നിറവ്യത്യാസമുള്ള സിലിക്ക ജെൽ അടങ്ങിയ ഡ്രൈയിംഗ് ട്യൂബിലൂടെ ജനറേറ്റഡ് വാതകം കടത്തിവിടുന്നു, നിറം മാറിയ സിലിക്ക ജെൽ ഇളം നീല-പച്ചയായി മാറുന്നു, നനഞ്ഞ ടെസ്റ്റ് പേപ്പറിൻ്റെ അറ്റത്തുള്ള നീല ലിറ്റ്മസ് പേപ്പറിന് കാര്യമായ മാറ്റമില്ല, ഇത് സൃഷ്ടിച്ച SO2 വാതകം ഉണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സിലിക്ക ജെൽ ബോൾ ഉപയോഗിച്ച് പൂർണ്ണമായും ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെട്ടതിനാൽ രക്ഷപ്പെടാൻ കഴിയില്ല.

അത്തിപ്പഴം. 4 സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റ് - സൾഫർ ഡയോക്സൈഡിൻ്റെ പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വ്യാപ്തിയുടെ പര്യവേക്ഷണം

സിലിക്ക ജെൽ ബോളിൻ്റെ ഒരു ഭാഗം എടുത്ത് വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ ഇടുക. പൂർണ്ണ ബാലൻസ് കഴിഞ്ഞ്, നീല ലിറ്റ്മസ് പേപ്പറിൽ ചെറിയ അളവിൽ വെള്ളം എടുക്കുക. ടെസ്റ്റ് പേപ്പറിൽ കാര്യമായ മാറ്റമില്ല, സിലിക്ക ജെല്ലിൽ നിന്നുള്ള SO2 കളയാൻ വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളം മതിയാകില്ലെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സിലിക്ക ജെൽ ബോളിൻ്റെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം എടുത്ത് ടെസ്റ്റ് ട്യൂബിൽ ചൂടാക്കുക. ടെസ്റ്റ് ട്യൂബിൻ്റെ വായിൽ നനഞ്ഞ നീല ലിറ്റ്മസ് പേപ്പർ ഇടുക. നീല ലിറ്റ്മസ് പേപ്പർ ചുവപ്പായി മാറുന്നു, ചൂടാക്കൽ സിലിക്ക ജെൽ ബോളിൽ നിന്ന് SO2 വാതകത്തെ ഇല്ലാതാക്കുന്നു, അങ്ങനെ ലിറ്റ്മസ് പേപ്പർ ചുവപ്പായി മാറുന്നു. മുകളിൽ പറഞ്ഞ പരീക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് സിലിക്ക ജെല്ലിന് SO2 അല്ലെങ്കിൽ H2 SO3 എന്നിവയിൽ ശക്തമായ അഡോർപ്ഷൻ പ്രഭാവം ഉണ്ടെന്നും SO2 വാതകം ഉണങ്ങാൻ ഉപയോഗിക്കാനാവില്ലെന്നും.
2.4 സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റ് - കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെ പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വ്യാപ്തിയുടെ പര്യവേക്ഷണം
ചിത്രം 5-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ് ലായനി തുള്ളിക്കളിക്കുന്ന ഫിനോൾഫ്താലിൻ ഇളം ചുവപ്പ് നിറത്തിൽ കാണപ്പെടുന്നു. സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ് സോളിഡ് ചൂടാക്കുകയും തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വാതക മിശ്രിതം ഉണങ്ങിയ സിലിക്ക ജെൽ ഗോളങ്ങൾ അടങ്ങിയ ഡ്രൈയിംഗ് ട്യൂബിലൂടെ കടത്തിവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. സിലിക്ക ജെല്ലിന് കാര്യമായ മാറ്റമൊന്നും സംഭവിക്കുന്നില്ല, കൂടാതെ ഫിനോൾഫ്താലിൻ അടങ്ങിയ സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ് HCl യെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. നിറം മാറിയ സിലിക്ക ജെല്ലിലെ കോബാൾട്ട് അയോൺ Cl- മായി ഒരു പച്ച ലായനി ഉണ്ടാക്കുകയും ക്രമേണ നിറമില്ലാത്തതായിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഡ്രൈയിംഗ് ട്യൂബിൻ്റെ അറ്റത്ത് CO2 വാതക സമുച്ചയം ഉണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഇളം-പച്ച സിലിക്ക ജെൽ വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ വയ്ക്കുന്നു, നിറവ്യത്യാസമുള്ള സിലിക്ക ജെൽ ക്രമേണ മഞ്ഞയായി മാറുന്നു, ഇത് സിലിക്ക ജെൽ ആഗിരണം ചെയ്ത HCl വെള്ളത്തിൽ ലയിച്ചുവെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. നൈട്രിക് ആസിഡ് അമ്ലമാക്കിയ സിൽവർ നൈട്രേറ്റ് ലായനിയിൽ ചെറിയ അളവിൽ മുകളിലെ ജലീയ ലായനി ചേർത്തു വെളുത്ത അവശിഷ്ടം രൂപപ്പെട്ടു. പിഎച്ച് ടെസ്റ്റ് പേപ്പറിൻ്റെ വിശാലമായ ശ്രേണിയിൽ ചെറിയ അളവിൽ ജലീയ ലായനി ഇടുന്നു, കൂടാതെ ടെസ്റ്റ് പേപ്പർ ചുവപ്പായി മാറുന്നു, ഇത് ലായനി അമ്ലമാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. മേൽപ്പറഞ്ഞ പരീക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് സിലിക്ക ജെല്ലിന് എച്ച്സിഎൽ വാതകത്തിലേക്ക് ശക്തമായ ആഗിരണം ഉണ്ടെന്നാണ്. HCl ശക്തമായ ഒരു ധ്രുവ തന്മാത്രയാണ്, കൂടാതെ സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പിനും ശക്തമായ ധ്രുവതയുണ്ട്, ഇവ രണ്ടിനും ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാകാം അല്ലെങ്കിൽ താരതമ്യേന ശക്തമായ ദ്വിധ്രുവ ദ്വിധ്രുവ പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉണ്ടാകാം, അതിൻ്റെ ഫലമായി സിലിക്കയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ താരതമ്യേന ശക്തമായ ഇൻ്റർമോളിക്യുലർ ഫോഴ്‌സ് ഉണ്ടാകുന്നു. ജെൽ, എച്ച്സിഎൽ തന്മാത്രകൾ, അതിനാൽ സിലിക്ക ജെല്ലിന് എച്ച്സിഎൽ ശക്തമായ ആഗിരണം ഉണ്ട്. അതിനാൽ, HCl എസ്കേപ്പ് ഉണക്കാൻ സിലിക്കൺ ഡ്രൈയിംഗ് ഏജൻ്റ് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല, അതായത്, സിലിക്ക ജെൽ CO2 ആഗിരണം ചെയ്യുന്നില്ല അല്ലെങ്കിൽ CO2 ഭാഗികമായി ആഗിരണം ചെയ്യുന്നില്ല.

അത്തിപ്പഴം. 5 സിലിക്ക ജെൽ ഡെസിക്കൻ്റ് - കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെ പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വ്യാപ്തിയുടെ പര്യവേക്ഷണം

സിലിക്ക ജെൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് വാതകത്തിലേക്ക് ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നുവെന്ന് തെളിയിക്കാൻ, ഇനിപ്പറയുന്ന പരീക്ഷണങ്ങൾ തുടരുന്നു. സ്ഫെറിക്കൽ ഡ്രൈയിംഗ് ട്യൂബിലെ സിലിക്ക ജെൽ ബോൾ നീക്കം ചെയ്തു, ഭാഗം സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ് ലായനി ഡ്രിപ്പിംഗ് ഫിനോൾഫ്താലിൻ ആയി വിഭജിച്ചു. സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ് ലായനി കളർ ചെയ്തു. സിലിക്ക ജെൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നുവെന്നും വെള്ളത്തിൽ ലയിച്ചതിന് ശേഷം കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ് ലായനിയിലേക്ക് വിസർജ്ജിക്കുകയും സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ് ലായനി മങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. സിലിക്കൺ ബോളിൻ്റെ ശേഷിക്കുന്ന ഭാഗം ഒരു ഡ്രൈ ടെസ്റ്റ് ട്യൂബിൽ ചൂടാക്കി, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വാതകം സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റിൻ്റെ ഒരു ലായനിയിൽ ഫിനോൾഫ്താലിൻ ഉപയോഗിച്ച് ഒഴുകുന്നു. താമസിയാതെ, സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ് ലായനി ഇളം ചുവപ്പിൽ നിന്ന് നിറമില്ലാത്തതിലേക്ക് മാറുന്നു. സിലിക്ക ജെല്ലിന് ഇപ്പോഴും CO2 വാതകത്തിൻ്റെ ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള ശേഷിയുണ്ടെന്നും ഇത് കാണിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, CO2-ലെ സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ഫോഴ്‌സ് HCl, NH3, SO2 എന്നിവയേക്കാൾ വളരെ ചെറുതാണ്, കൂടാതെ ചിത്രം 5 ലെ പരീക്ഷണത്തിൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്‌സൈഡ് ഭാഗികമായി മാത്രമേ ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയൂ. സിലിക്ക ജെല്ലും CO2 ഉം ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു - OH... O =C. CO2 ൻ്റെ സെൻട്രൽ കാർബൺ ആറ്റം sp ഹൈബ്രിഡ് ആയതിനാൽ, സിലിക്ക ജെല്ലിലെ സിലിക്കൺ ആറ്റം sp3 ഹൈബ്രിഡ് ആയതിനാൽ, ലീനിയർ CO2 തന്മാത്ര സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലവുമായി നന്നായി സഹകരിക്കുന്നില്ല, തൽഫലമായി കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിലെ സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ആഗിരണം ശക്തി താരതമ്യേനയാണ്. ചെറിയ.

3.ജലത്തിലെ നാല് വാതകങ്ങളുടെ ലയിക്കുന്നതും സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിലെ അഡ്‌സോർപ്‌ഷൻ നിലയും തമ്മിലുള്ള താരതമ്യം മുകളിലെ പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന്, അമോണിയ, ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡ്, സൾഫർ ഡയോക്‌സൈഡ് എന്നിവയ്‌ക്കായി സിലിക്ക ജെല്ലിന് ശക്തമായ ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള ശേഷിയുണ്ടെന്ന് കാണാൻ കഴിയും. കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനുള്ള ഒരു ചെറിയ അഡോർപ്ഷൻ ഫോഴ്സ് (പട്ടിക 1 കാണുക). ഇത് ജലത്തിലെ നാല് വാതകങ്ങളുടെ ലയിക്കുന്നതിന് സമാനമാണ്. ജല തന്മാത്രകളിൽ ഹൈഡ്രോക്‌സി-OH അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതിനാലും സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ സമ്പുഷ്ടമായതിനാലും ഈ നാല് വാതകങ്ങളുടെ ജലത്തിൽ ലയിക്കുന്നതും സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനോട് വളരെ സാമ്യമുള്ളതുമാണ് ഇതിന് കാരണം. അമോണിയ വാതകം, ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡ്, സൾഫർ ഡയോക്സൈഡ് എന്നീ മൂന്ന് വാതകങ്ങളിൽ, സൾഫർ ഡയോക്സൈഡിന് വെള്ളത്തിൽ ഏറ്റവും ചെറിയ ലായകതയുണ്ട്, എന്നാൽ സിലിക്ക ജെൽ ആഗിരണം ചെയ്ത ശേഷം, മൂന്ന് വാതകങ്ങളിൽ നിന്ന് ശോഷിക്കുന്നത് ഏറ്റവും ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. സിലിക്ക ജെൽ അമോണിയയും ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡും ആഗിരണം ചെയ്ത ശേഷം, അത് ലായക ജലം ഉപയോഗിച്ച് നിർജ്ജലമാക്കാം. സൾഫർ ഡയോക്സൈഡ് വാതകം സിലിക്ക ജെൽ ആഗിരണം ചെയ്ത ശേഷം, വെള്ളം ഉപയോഗിച്ച് നിർജ്ജലീകരണം ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, കൂടാതെ സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ഡിസോർപ്ഷൻ വരെ ചൂടാക്കുകയും വേണം. അതിനാൽ, സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നാല് വാതകങ്ങളുടെ ആഗിരണം സൈദ്ധാന്തികമായി കണക്കാക്കണം.

4 സിലിക്ക ജെല്ലും നാല് വാതകങ്ങളും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സൈദ്ധാന്തിക കണക്കുകൂട്ടൽ, സാന്ദ്രത ഫങ്ഷണൽ തിയറിയുടെ (DFT) ചട്ടക്കൂടിന് കീഴിലുള്ള ക്വാണ്ടമൈസേഷൻ ORCA സോഫ്റ്റ്വെയറിൽ [4] അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. DFT D/B3LYP/Def2 TZVP രീതി വ്യത്യസ്ത വാതകങ്ങളും സിലിക്ക ജെല്ലും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തന മോഡുകളും ഊർജ്ജവും കണക്കാക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു. കണക്കുകൂട്ടൽ ലളിതമാക്കാൻ, സിലിക്ക ജെൽ സോളിഡുകളെ ടെട്രാമെറിക് ഓർത്തോസിലിക് ആസിഡ് തന്മാത്രകൾ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. H2 O, NH3, HCl എന്നിവയ്‌ക്കെല്ലാം സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുമായി ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് കണക്കുകൂട്ടൽ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു (ചിത്രം 6a ~ c കാണുക). അവയ്ക്ക് സിലിക്ക ജെൽ ഉപരിതലത്തിൽ താരതമ്യേന ശക്തമായ ബൈൻഡിംഗ് എനർജി ഉണ്ട് (പട്ടിക 2 കാണുക) കൂടാതെ സിലിക്ക ജെൽ ഉപരിതലത്തിൽ എളുപ്പത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. NH3, HCl എന്നിവയുടെ ബൈൻഡിംഗ് എനർജി H2 O യുടേതിന് സമാനമായതിനാൽ, വെള്ളം കഴുകുന്നത് ഈ രണ്ട് വാതക തന്മാത്രകളുടെ ശോഷണത്തിന് കാരണമാകും. SO2 തന്മാത്രയ്ക്ക്, അതിൻ്റെ ബൈൻഡിംഗ് എനർജി -17.47 kJ/mol മാത്രമാണ്, ഇത് മുകളിൽ പറഞ്ഞ മൂന്ന് തന്മാത്രകളേക്കാൾ വളരെ ചെറുതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, സിലിക്ക ജെല്ലിൽ SO2 വാതകം എളുപ്പത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുമെന്ന് പരീക്ഷണം സ്ഥിരീകരിച്ചു, മാത്രമല്ല കഴുകിയാൽ പോലും അതിനെ നിർജ്ജലീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല, മാത്രമല്ല ചൂടാക്കിയാൽ മാത്രമേ SO2 സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാൻ കഴിയൂ. അതിനാൽ, SO2 സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ H2 O യുമായി കൂടിച്ചേർന്ന് H2 SO3 ഭിന്നസംഖ്യകൾ രൂപപ്പെടാൻ സാധ്യതയുണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ ഊഹിച്ചു. ചിത്രം 6e കാണിക്കുന്നത്, H2 SO3 തന്മാത്ര ഒരേ സമയം സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ, ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളുമായി മൂന്ന് ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ബൈൻഡിംഗ് എനർജി -76.63 kJ/mol വരെ ഉയർന്നതാണ്, ഇത് SO2 ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് വിശദീകരിക്കുന്നു. സിലിക്ക ജെൽ വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് ഒഴിഞ്ഞുമാറാൻ പ്രയാസമാണ്. നോൺ-പോളാർ CO2 ന് സിലിക്ക ജെല്ലുമായി ഏറ്റവും ദുർബലമായ ബൈൻഡിംഗ് കഴിവുണ്ട്, സിലിക്ക ജെല്ലിന് ഭാഗികമായി മാത്രമേ ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയൂ. H2 CO3, സിലിക്ക ജെൽ എന്നിവയുടെ ബൈൻഡിംഗ് എനർജി -65.65 kJ/mol-ൽ എത്തിയെങ്കിലും, CO2 ൻ്റെ H2 CO3 ലേക്ക് പരിവർത്തന നിരക്ക് ഉയർന്നിരുന്നില്ല, അതിനാൽ CO2 ൻ്റെ ആഗിരണം നിരക്കും കുറഞ്ഞു. വാതക തന്മാത്രയുടെ ധ്രുവത സിലിക്ക ജെൽ കൊണ്ട് ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുമോ എന്ന് തീരുമാനിക്കാനുള്ള ഏക മാനദണ്ഡമല്ലെന്നും സിലിക്ക ജെൽ ഉപരിതലത്തിൽ രൂപം കൊള്ളുന്ന ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടാണ് അതിൻ്റെ സ്ഥിരതയുള്ള ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള പ്രധാന കാരണം എന്നും മുകളിലുള്ള ഡാറ്റയിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും.

സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഘടന SiO2 ·nH2 O ആണ്, സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും ഉപരിതലത്തിലെ സമ്പന്നമായ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പും സിലിക്ക ജെൽ മികച്ച പ്രകടനത്തോടെ വിഷരഹിത ഡ്രയറായി ഉപയോഗിക്കാം, ഇത് ഉൽപാദനത്തിലും ജീവിതത്തിലും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. . ഈ പേപ്പറിൽ, സിലിക്ക ജെല്ലിന് ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ വഴി NH3, HCl, SO2, CO2 എന്നിവയും മറ്റ് വാതകങ്ങളും ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് പരീക്ഷണത്തിൻ്റെയും സൈദ്ധാന്തിക കണക്കുകൂട്ടലിൻ്റെയും രണ്ട് വശങ്ങളിൽ നിന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്, അതിനാൽ ഈ വാതകങ്ങളെ ഉണക്കുന്നതിന് സിലിക്ക ജെൽ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല. സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ ഘടന SiO2 ·nH2 O ആണ്, സിലിക്ക ജെല്ലിൻ്റെ വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും ഉപരിതലത്തിലെ സമ്പന്നമായ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പും സിലിക്ക ജെൽ മികച്ച പ്രകടനത്തോടെ വിഷരഹിത ഡ്രയറായി ഉപയോഗിക്കാം, ഇത് ഉൽപാദനത്തിലും ജീവിതത്തിലും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. . ഈ പേപ്പറിൽ, സിലിക്ക ജെല്ലിന് ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ വഴി NH3, HCl, SO2, CO2 എന്നിവയും മറ്റ് വാതകങ്ങളും ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് പരീക്ഷണത്തിൻ്റെയും സൈദ്ധാന്തിക കണക്കുകൂട്ടലിൻ്റെയും രണ്ട് വശങ്ങളിൽ നിന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്, അതിനാൽ ഈ വാതകങ്ങളെ ഉണക്കുന്നതിന് സിലിക്ക ജെൽ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല.

3
അത്തിപ്പഴം. 6 വ്യത്യസ്ത തന്മാത്രകളും സിലിക്ക ജെൽ ഉപരിതലവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തന മോഡുകൾ DFT രീതി ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കുന്നു