Estudio de las variables de reacción en la síntesis de sílica gel adsorbente

Reaction parameter study for the chemical synthesis of adsorbent silica gel

En este artículo se presentan las condiciones de síntesis (temperatura de reacción, concentración de ácido sulfúrico y silicato de sodio) más adecuadas para la obtención de sílica gel adsorbente SGA, haciendo uso de materias primas elaboradas en Colombia. La obtención de este producto se lleva a cabo principalmente por una neutralización de ácido sulfúrico con silicato de sodio, variando la concentración de los reactivos y la temperatura de reacción; se determinó el efecto que tiene la interacción de estas variables sobre la capacidad de adsorción de humedad, encontrando que esta se favorece al combinar concentraciones de silicato bajas y temperaturas altas, o concentraciones de ácido altas y temperaturas altas, dentro de los intervalos estudiados. Por otro lado, se realizó una comparación detallada del producto obtenido frente a una sílica de referencia comercial (Gel de sílice granular con indicatore - Grupo Montedison. Lote 1684G100. Código 453301) a través de curvas de adsorción, área B.E.T., difracción de rayos X, espectrometría de masa e infrarroja, así como resistencia mecánica; encontrándose que la SGA sintetizada en este trabajo posee mayor área superficial específica y menor resistencia mecánica que la comercial, además se vislumbró que las muestras evaluadas exponen bajo grado de ordenamiento molecular y la estructura química característica de la sílica gel.

Introducción

La sílica gel adsorbente es una forma porosa del óxido de silicio, amorfa, traslúcida, granular, químicamente estable y no tóxica. Posee una excelente capacidad para la deshumidificación debido a su amplia área superficial y estructura hidrofílica. La SGA puede reutilizarse ya que se regenera, liberando la humedad adsorbida al calentarla a condiciones específicas (Ullmann, S., 1993).

El hombre ha planteado su interés por la sílica desde hace más de un siglo, estudiando condiciones, metodologías, materias primas, fenómenos, entre otros factores influyentes; sin embargo, países como Colombia han sido ajenos a este tipo de desarrollos y satisface su demanda interna con importaciones que en el año 2002 ascendieron a 667 toneladas, correspondientes a US$ 1,36 millones (Proexport, DANE).

El país produce ácido sulfúrico y silicato de sodio,  materias primas aptas para la producción de sílica gel, por tanto surge la inquietud de avanzar hacia un desarrollo tecnológico que permita la producción de SGA cuyo fin sea suplir la demanda interna con producto nacional y generar excedentes de exportación.

Esta investigación se enfocó a estudiar la influencia que tienen la concentración  de  los  reactivos  (ácido  sulfúrico y silicato de sodio) y la temperatura de reacción, sobre la capacidad de adsorción del producto final. El producto obtenido se caracterizó a través de curvas de adsorción, área B.E.T., difracción de rayos X, espectrometría de masas e infrarroja, así como resistencia mecánica, comparándolo con una sílica de referencia comercial.