变色硅胶的干燥原理及回收方法

背景及概述^[1]

变色硅胶是实验室常用的一种干燥吸湿剂，吸湿后经烘干可反复使用。通常使用的变色硅胶，是将硅酸凝胶用CoCl₂溶液浸泡，然后经干燥活化后制得的。因为无水CoCl₂为蓝色，水合CoCl₂·6H2O显红色。所以根据变色硅胶的颜色变化，可以判断硅胶吸附的程度。变色硅胶常作为干燥剂和吸附剂使用。硅胶是一种高活性、多孔性物质，其内部表面积很大，每g硅胶内表面积可达450m²以上。因此，对液体或气体有很强的吸附性能。硅胶不溶于水，也不溶于除氢氟酸和强碱外的其他溶剂。市售的固体硅胶有球形和不规则形两种。若按孔径大小可分为细孔硅胶(平均孔径小于1.5～2.0nm)和粗孔硅胶(平均孔径大于4.0～5.0nm)。

干燥方法

将已吸湿（呈粉红色）的变色硅胶，倒到较大的、无盖的耐热玻璃或陶瓷的器皿（如1000ml烧杯，大口径的坩锅等）里，然后放入家用微波炉（2450MHz, 800W），开启档的微波火力，干燥时间长短，随放置的硅胶量多少而定，通常以观察硅胶都已由粉红色转呈蓝色 ,同时未见水蒸汽散发，即可停止并取出。 如每次放置的硅胶量恒定，操作一两次后 ,就知道在微波炉“定时档”设置的时间该是多少，那么到时便可获得干燥好的蓝色硅胶。

硅胶主要用于气体干燥或吸收，液体脱水和色谱分析，也用作催化剂或催化剂载体，纺织工业用作浆纱剂。细孔硅胶主要用于气体的干燥及净化，有机产品的脱水和精制，也可用作催化剂的载体。粗孔硅胶主要用于处理啤酒中的高分子蛋白，以及气体和液体的干燥，高湿度下气体的除雾、除湿，石油化工中作催化剂或催化剂载体。

变色硅胶是以具有高活性吸附材料细孔硅胶为基础原料经过深加工制成的具有高附加值和较高技术含量的指示型吸附剂，主要用于指示密闭包装物、精密仪器、仪表内空间的相对湿度，以及用于精密仪器仪表的防潮维护等。其中包含硅胶(部分水合的二氧化硅) 和吸湿变色剂(氯化亚钴) 。变色硅胶含水率小于5%，吸水性为5% ～ 30%。干燥的变色硅胶其外观为蓝色或浅蓝色玻璃状颗粒或小球状(规格2 ～ 3 mm)，极易吸水而逐渐变成粉红色。依据其具有良好的吸湿特性并产生相应的颜色改变，因此可以根据变色硅胶的颜色改变情况来间接指示二甲苯或无水乙醇中相对湿度的变化。

变色硅胶具有一定优势：

( 1)可视，基于无水乙醇和二甲苯均是无色透明液体，在这两个试剂中放入蓝色的变色硅胶，不需要仪器设备，肉眼即可观察试剂内含水状态。

( 2) 工作效率快，吸水率较高。当无水乙醇或二甲苯中出现较多水分的情况下，投入变色硅胶后，即可看见蓝色的变色硅胶周围有一圈透明带，并能听见其爆裂的声音。当环境温度下降至0 ℃以下，吸水率才会相应减慢。在实际工作中发现当蓝色的变色硅胶变成粉红色后，可继续使用10 天左右，才会达到其吸水的饱和状态。

( 3) 安全稳定，不影响切片染色质量。变色硅胶不溶于水和任何试剂，无味，化学性质稳定。其呈圆形小颗粒沉于缸底，在手工或机器操作染色架时，不会飘浮到试剂中央，即不会摩擦切片上的组织。从2016 年5 月投入使用至今未发现切片颜色改变或脱色现象。至于组织切片长时间的保存是否会导致切片颜色改变还有待检测。

( 4) 价格低廉，使用面广。一瓶500 g 变色硅胶售价仅为10 元。在病理技术工作中凡需用到无水乙醇或二甲苯的工序如常规染色、冷冻切片染色、免疫组化、特染、细胞学检测、分子病理学检测中均可使用变色硅胶来保证组织切片的无水透明状态。其还可做为一种指示剂用来检测购买的无水乙醇和二甲苯的纯度。

此外，通常使用的变色硅胶，是将硅酸凝胶用CoCl₂溶液浸泡，然后经干燥活化后制得的。因为无水CoCl₂为蓝色，水合CoCl₂·6H₂O显红色。所以根据变色硅胶的颜色变化，可以判断硅胶吸附的程度。变色硅胶常作为干燥剂和吸附剂使用。可将变色硅胶用于冰箱和家居的除臭剂及干燥剂。变色硅胶在水不饱和时为一种颜色，在水吸附过程中，由水吸附不饱 和态变为水吸附饱和态时，慢慢变成其它的颜色。

变色硅胶可以用加热的方法再生，使变色硅胶由吸附饱和态变为吸附不饱 和态，其颜色也发生相应变化，回复到原来的颜色。其中，可以用微波炉加热的方法再生。加热的温度不高于110℃。由于采用十分灵敏的湿敏变色有机化合物，所以再生时烘干温度不宜过高，以105℃为宜。应用于冰箱和家居环境的除臭剂的变色硅胶，具有吸附能力强、除臭去湿、可反复使用等优点，且无毒无放射，加热再生的方法简单易行。

回收方法^[4]

变色硅胶回收再利用方法：将变色硅胶和生石灰分隔后同时放置在密封的容器中，在室温下吸收硅胶水分，直到硅胶变为蓝色。在所述的处理中，生石灰与变色硅胶的重量比为0.5～1∶1，变色硅胶装入透气袋与生石灰分隔。常规处理时，生石灰与硅胶重量比为0.5～1∶1，而当需要快速处理时，可加大生石灰用量，生石灰与硅胶的比例为2∶1，或采用多层硅胶和多层石灰相间放置。变色硅胶在密封容器中置于生石灰之上，处理时间为6～12天，密封容器的盖口边缘在处理时用凡士林涂匀封闭。

但为了提高硅胶干燥速度，生石灰可分上、下二层或多层，硅胶置于上、下两层生石灰之间。此法简单易行，成本低，见效快。用常规的干燥箱至少要投资几千元购买设备，而且需要有专门设备摆放地点，要用一定的电能。本法所需要的干燥容器每个只需要投资100多元，生石灰价格仅0.5元/kg，而且处理的时间才10 天左右，1kg生石灰可处理1～2kg硅胶。生石灰可以重复利用，节能、环保。未吸水的块状生石灰还可继续用来吸湿，起到干燥的作用。吸水后的生石灰变成粉状，可以用于粉墙，施于酸性红壤中可提高PH值，起到调节土壤酸碱度的作用。盛装硅胶的透气袋采用棉质布袋，它具有良好的通气作用，且成本低，可将生石灰与硅胶隔离，使石灰粉不易掺到硅胶里，同时，也利于硅胶内的水分散出而被生石灰吸附。本项技术不产生高温，硅胶的回收使用寿命较长。

主要参考资料

[1] 中国成人教育百科全书·化学·化工

[2] 顾维娜. 变色硅胶在常规染色中检测二甲苯和无水乙醇含水情况的应用[J]. 临床与实验病理学杂志, 2018, 6: 030.

[3] CN200610030566.4 变色硅胶在冰箱和家居环境中除臭、干燥上的应用

[4] CN200910094422.9 变色硅胶回收再利用方法