Silicagel wird häufig zum Trocknen von feuchten chemischen Verbindungen verwendet. In den 1930er Jahren gab es Versuche bei Zeppelin, Silicagel zum Auftriebsausgleich zu nutzen, wobei die aufgenommene Feuchtigkeit den Gewichtsverlust des verbrauchten Kraftstoffs ausgleichen sollte. Heute findet man mit Silicagel gefüllte kleine Papiertütchen oder Kissen (Antikondensationsbeutel) in vielen feuchtigkeitsempfindlichen Warensendungen, wie z. B. bei elektronischen Geräten, Lederwaren und Nori-Algen für die japanische Küche. Diese Beutel halten den Inhalt beim Versand trocken und verhindern die Bildung von Kondensationsfeuchtigkeit, wenn die Ware von warmen in kalte Umgebungen transportiert wird. Auch in feuchtigkeitsempfindlichen elektronischen Gerätschaften kommen sie oft zum Einsatz; beispielsweise werden in der Unterwasserfotografie Silicagel-Tütchen verwendet, um das Innere der Kamera trocken zu halten. Während Silicagele selbst gesundheitlich unbedenklich sind, wird Blaugel (blaues Silicagel) aufgrund seines Gehalts an Kobaltchlorid seit dem Jahr 2000 als krebserzeugend Kategorie 2 eingestuft, da bei Tierversuchen eine krebserzeugende Wirkung bei relativ hohen Dosen festgestellt wurde. Daher muss es mit dem R-Satz 49 (kann Krebs erzeugen beim Einatmen) und dem Symbol „giftig“ gekennzeichnet werden. Gefährlich sind jedoch nur die Stäube, die z. B. beim Umfüllen entstehen können. Als Alternative zu Blaugel wird Orangegel eingesetzt, bei dem ein anderer Indikator statt Kobaltchlorid verwendet wird. Die maximale Wasseraufnahme von „normalem“ Silicagel beträgt etwa ein Drittel seines eigenen Gewichts. Es gibt auch großporiges Silicagel, das bis zu zwei Drittel Wasser adsorbieren kann. Dabei besteht stets ein Gleichgewicht zwischen adsorbiertem Wasser und der Luftfeuchtigkeit. Das bedeutet, dass die maximale Wasseraufnahme nur bei wasserdampfgesättigter Luft erreicht wird. Bei normaler Luftfeuchtigkeit (ca. 40 – 60 % rF) wird diese Kapazität nicht erreicht. Bei sehr niedriger Luftfeuchtigkeit gibt das Silicagel das Wasser auch wieder ab, z. B. in der Hitze (siehe unten „Regenerierung“). Silicagel von SICCO ist mit einem Farbindikator versehen, der den Sättigungsgrad des Trocknungsmittels anzeigt. Orange bedeutet getrocknet und aufnahmefähig, dunkelbraun bis schwarz bedeutet gesättigt. Zur Regeneration stellen Sie das Silicagel von SICCO mit der gelieferten Schale 90 Minuten lang bei 90°-110°C in den Ofen. Die Mikrowelle ist hierfür nicht geeignet. Pro Zentimeter Schütthöhe müssen Sie 90 Minuten zur Regeneration einplanen. Das Silicagel kann auch großflächig auf einem Ofenboden verteilt werden. Überhitztes Trocknungsmittel ist zerstört und kann nicht mehr regeneriert werden. Nicht benötigtes Silicagel bewahren Sie bitte in einem luftdicht verschlossenen Gefäß auf.
Grundlagen zur Regeneration von Silicagel
Aufbau und Funktion von Silicagel
Silicagele besitzen eine amorphe, ungeordnete Mikrostruktur und dadurch eine breite Porenradienverteilung. Aufgrund ihrer Polarität gehören Silicagele zu den hydrophilen Adsorbenzien, was sich in der Affinität zu Dipolmolekülen, wie z.B. Wasser, ausdrückt. Da es sich bei der Adsorption durch Silicagel um eine Physisorption handelt, wird das Wasser durch die nicht sehr starken van der Waalsschen Kräfte an der Oberfläche gebunden. Das adsorbierte Wasser bleibt dabei chemisch unverändert und kann leicht wieder gelöst werden.
Regeneration-des-Silicagels
Farbwechsel von Silicagelen
Als Indikatoren werden pH-Indikatoren verwendet, welche zu den organischen Farbstoffen gehören. Diese besitzen den Charakter schwacher Säuren oder Basen. Dabei hat die Säure eine andere Farbe, als die korrespondierende Base. Für Silicagele bedeutet dies, dass sich mit steigendem Wassergehalt der pH-Wert erhöht und die Farbe von orange nach dunkelbraun bis schwarz verändert. Dieser Vorgang ist reversibel, somit kann die ursprüngliche Farbe durch Veränderung des pH-Wertes wieder eingestellt werden.
Alterung durch Regeneration
Wird engporiges, farbloses Silicagel testweise mit einer Temperatur von 150°C regeneriert, verringert sich die Gleichgewichtsbeladung nach 100 Zyklen um ca. 20% und der Halbwertsdiffusionskoeffizient um 32%, während das Trockengewicht um ca. 2% zunimmt.
Interessant ist, dass bei etwa 100 Zyklen bei der Abnahme der Gleichgewichtsbeladung und des scheinbaren Diffusionskoeffizienten ein Grenzwert erreicht wird, der bis 500 Zyklen nicht mehr wesentlich unterschritten wird. Dies bedeutet, dass sich nach dem hundertsten Zyklus die Porenstruktur durch die thermische Behandlung nicht mehr wesentlich verändert.
Trocknungsmittel richtig eingesetzt
Das SICCO Trocknungsmittel entzieht der Luft im Exsikkator am schnell-sten die Feuchtigkeit, wenn Sie es auf eine möglichst große Oberfläche verteilen. Am besten eignet sich die mitgelieferte Trocknungsmittel-Schale. Achten Sie darauf, dass Sie das Trocknungsmittel nicht höher als einen Zentimeter aufschütten. Wenn Sie für Ihre Anwendung die Trocknungsmittelmenge erhöhen müssen, verwenden Sie bitte eine weitere Schale.
500 g SICCO Trocknungsmittel kann bis zu 16 g Luftfeuchtigkeit in 24 Stunden aufnehmen.
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