シリカゲル乾燥剤の適用範囲に関する研究

生産と生活の分野では、シリカゲルはN2、空気、水素、天然ガス[1]などの乾燥に使われます。酸とアルカリによって、乾燥剤は酸性乾燥剤、アルカリ性乾燥剤、中性乾燥剤に分けられます[2]。シリカゲルは一見、NH3、HCl、SO2などを乾燥させる中性乾燥剤のように見えますが、原理的には、シリカゲルはオルトケイ酸分子の三次元分子間脱水反応で構成され、主体はSiO2で、表面にはヒドロキシル基が豊富にあります（図1参照）。シリカゲルが水分を吸収できるのは、シリカゲル表面のシリコンヒドロキシル基が水分子と分子間水素結合を形成できるため、水分を吸着して乾燥の役割を果たすためです。変色シリカゲルにはコバルトイオンが含まれており、吸着水が飽和状態に達すると、変色シリカゲル中のコバルトイオンが水和コバルトイオンとなり、青色のシリカゲルがピンク色に変わります。ピンク色のシリカゲルを200℃で一定時間加熱すると、シリカゲルと水分子間の水素結合が切断され、変色したシリカゲルは再び青色に戻り、図1に示すように、ケイ酸とシリカゲルの構造図を再利用できます。そのため、シリカゲルの表面は水酸基に富んでいるため、シリカゲルの表面もNH3やHClなどと分子間水素結合を形成し、NH3やHClの乾燥剤として作用することができない可能性があり、既存の文献にも関連する報告はありません。では、結果はどうだったのでしょうか？本研究では、以下の実験研究を行いました。