常见的干燥剂及其工作原理

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  干燥剂是指能除去潮湿物质(固态、液态或气态)中水分子,从而降低环境湿度的一类物质。干燥剂根据其干燥原理可分为化学干燥剂和物理干燥剂两类。

  一. 化学干燥剂

  化学干燥剂是一些能吸收水分并常伴有化学反应的物质。常见的有:CaCl2、浓硫酸、五氧化二磷、生石灰等。

  化学干燥剂的蒸气压比水蒸气的蒸气压要小,结果空气中或潮湿物质中的水蒸气不断凝聚进入干燥剂,并生成结晶水合物或相应的酸或碱。

  碱石灰(生石灰和氢氧化钠)是另一例化学干燥剂,易吸收水份和二氧化碳,生成碳酸钠,氢氧化钙,碳酸钙,既可以用作干燥剂又可以用作二氧化碳的吸收剂。

  化学干燥剂的使用原则是,用于干燥气体的干燥剂不能与被干燥的气体发生反应。一般来说,酸性气体如二氧化碳,二氧化硫等可以用酸性或中性干燥剂干燥,但不能用碱性干燥剂干燥;碱性气体如氨气等可以用碱性或中性干燥剂干燥,但不能用酸性干燥剂干燥;中性气体如氢气、氧气等用酸性、碱性或中性干燥剂干燥都可以;具有还原性的气体如硫化氢等不能用浓硫酸等氧化性干燥剂干燥。同时,氯化钙因能与氨气发生氨合反应生成氨合物CaCl2●8NH3而不能用无水氯化钙干燥氨气。常见干燥剂与应用如下表所示。

  二. 物理干燥剂

  能吸收水分但不伴有化学反应的干燥剂称为物理干燥剂。这类干燥剂常见的是硅胶。

  硅胶又叫氧化硅胶和硅酸凝胶,化学式可用mSiO2●mH2O来表示。它是一种无色透明或乳白色颗粒,一般约含水3%~7%,吸湿量可达40%。市售商品中常含有氯化钴,称为变色硅胶。利用它在吸水和脱水中发生的颜色变化来指示硅胶吸湿程度。其过程可用下式表示:

  硅胶作为干燥剂,其干燥原理是依靠吸附作用来除去潮湿物质中的水分子,即通过固体表面的质点与各种气体、液体等中的水分子发生相互吸引力而将其吸附在固体物质表面上。这类物质大多有很多的孔隙,有着巨大的表面积。

  硅胶可用可溶性硅酸盐与盐酸反应而制得,反应的实际过程很复杂,反应方程式一般可写成硅酸沉淀的方程式即可。

  硅酸在水里的溶解度不大,但生成后并不立即沉淀,而是硅酸分子之间发生缩合形成硅酸凝胶。将硅酸凝胶充分洗涤除去可溶性盐类后,干燥脱水即成为多孔性固体物质,称为硅胶。

  具有吸附作用能作为干燥剂的物理干燥剂,除了硅胶外,还有活性炭、活性氧化铝等。

  ①酸性干燥剂:酸性干燥剂能够干燥酸性或中性气体,如:浓硫酸、硅胶等能干燥CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2 、O2、CH4等气体。不能用浓 H2SO4干燥碱性气体如NH3和还原性气体H2S等。

  ②碱性干燥剂:碱性干燥剂可以用来干燥碱性或中性的气体,如:生石灰等能干燥NH3、H2、O2等气体。

  ③中性干燥剂:可以干燥中性、酸性、碱性气体。如:无水氯化钙等能干燥O2、H2等。

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