به وب سایت گروه مهندسی اوژن اطلس سپهر خوش آمدید.

سیلیس

دی اکسید سیلیکون، که به نام سیلیس یا سیلیکا نیز شناخته می شود، یک اکسید سیلسیم با فرمول شیمیایی SiO2 است که بیشتر در طبیعت به عنوان کوارتز یافت می شود. در بسیاری از نقاط جهان، سیلیس ماده اصلی تشکیل دهنده ماسه است. سیلیس یکی از پیچیده ترین و فراوان ترین خانواده مواد است که به عنوان ترکیبی از چندین ماده معدنی و به عنوان یک محصول مصنوعی موجود است.
نمونه های قابل توجه شامل کوارتز ذوب شده، سیلیس فوم، سیلیکا ژل و آئروژل ها است. از این ماده در مصالح ساختاری، میکرو الکترونیک (به عنوان عایق الکتریکی) و به عنوان مؤلفه های صنایع غذایی و دارویی استفاده می شود. استنشاق سیلیس ریز شده سمی و بسیار خطرناک است و می تواند منجر به التهاب شدید بافت ریه، سیلیکوز، برونشیت، سرطان ریه و بیماری های خود ایمنی سیستمیک مانند لوپوس و آرتریت روماتوئید شود. استنشاق دی اکسید سیلیکون آمورف، در دوز های زیاد، منجر به التهاب کوتاه مدت غیر دائمی می شود و در نهایت همه اثرات آن بهبود می یابد.
در اکثر سیلیکات ها، اتم سیلیکون شکل چهار ضلعی دارد که با چهار اتم اکسیژن در اطراف اتم مرکزی این شکل ایجاد می شود. SiO2 علاوه بر اشکال آمورف، تعدادی شکل کریستالی مجزا (پلی مورف) نیز دارد. به استثناء stishovite و silica fibrous، تمام اشکال کریستالی شامل واحدهای چهار ضلعی SiO4 هستند که با راس های مشترک به هم وصل شده اند.
طول پیوند سیلیکون- اکسیژن بین اشکال مختلف کریستالی متفاوت است. تنها شکل پایدار سیلیس در شرایط عادی α- کوارتز است که معمولاً در آن دی اکسید سیلیکونی بلوری دیده می شود. در طبیعت ناخالصی های موجود در کریستال α- کوارتز می توانند ایجاد رنگ کنند. تبدیل از α-کوارتز به بتا کوارتز به طور ناگهانی در دمای ۵۷۳ درجه سانتی گراد انجام می شود. از آنجا که این تغییر با تغییر قابل توجهی در حجم همراه است، می تواند به راحتی شکستگی سرامیک یا سنگ هایی که از این حد دما عبور می کنند را ایجاد کنند.

سیلیس فوجازیت شکل دیگری از سیلیس کریستالی است. این ماده با تجمع زئولیت Y با سدیم کم و با ثبات بسیار کم با اسید ترکیبی و عملیات حرارتی حاصل می شود. محصول حاصل حاوی بیش از ۹۹٪ سیلیکا است و دارای سطح بلوری و مساحت سطح بالایی (بیش از ۸۰۰ متر مربع در گرم) است. فوجازیت – سیلیس از پایداری حرارتی و اسیدی بسیار بالایی برخوردار است. سیلیس مذاب چندین ویژگی فیزیکی عجیب و غریب دارد که شبیه به مواردی است که در آب مایع مشاهده می شود از جمله: انبساط دمای منفی، حداکثر چگالی در دمای ۵۰۰۰ درجه سانتیگراد و ظرفیت گرمایی. چگالی آن از ۲.۰۸ گرم در سانتی متر در دمای ۱۹۵۰ درجه سانتیگراد به ۲.۰۳ گرم در سانتی متر مکعب در ۲۲۰۰ درجه سانتیگراد کاهش می یابد. سیلیس دیمریک،با واکنش O2 با ماتریکس جدا شده مونوکسید سیلیکونی دیمریک، (Si2O2) تهیه شده است.

زمین شناسی

سیلیس با فرمول شیمیایی SiO2 بیشتر در طبیعت به عنوان کوارتز یافت می شود که بیش از ۱۰ درصد از آن با پوسته زمین تشکیل می شود. کوارتز تنها پلی مورف سیلیس است که در سطح زمین پایدار است. اشکال درجه حرارت بالا تریدیمیت و کریستوبالیت از سنگ های آتشفشانی غنی از سیلیس شناخته شده اند. در بسیاری از نقاط جهان، سیلیس ماده اصلی تشکیل دهنده ماسه است. اشکال مختلف سیلیس با گرم کردن و تغییر فشار می تواند از یک شکل به فرم دیگر تبدیل شود.

 

زیست شناسی

در بسیاری از گیاهان ساخت سیلیس به طور طبیعی رخ می دهد. دی اکسید سیلیکون باعث تسریع در سایش دندان های حیواناتی که این گیاهان را می خورند، می شود و مقادیر زیاد سیلیس در گیاهانی که اغلب توسط گیاه خواران خورده می شوند ممکن است به عنوان یک مکانیسم دفاعی در مقابل شکار این حیوانات عمل کند. سیلیس همچنین جزء اصلی خاکستر پوسته برنج است که به عنوان مثال در تصفیه و ساخت سیمان مورد استفاده قرار می گیرد. مواد معدنی کریستالی سیلیس تشکیل شده در محیط فیزیولوژیکی معمولاً خصوصیات ساختاری استثنایی (به عنوان مثال استحکام، سختی، مقاومت در برابر شکستگی) را نشان می دهد و تمایل به تشکیل ساختار های سلسله ای و پلیمری را دارند که بر اساس طیف وسیعی از مقیاس ها ترتیب ریزساختاری را نشان می دهند.

این مواد معدنی از محیطی که از نظر سیلیکون اشباع نشده و تحت شرایط pH خنثی و دمای پایین (۰-۴۰ درجه سانتیگراد) اشباع نشده متبلور می شوند. تشکیل ماده معدنی سیلیس ممکن است در دیواره سلولی یک میکروارگانیسم (مانند فیتولیت ها) یا در خارج از دیواره سلولی اتفاق بیفتد. واکنش های بیوشیمیایی خاص برای تشکیل سیلیس وجود دارد. چنین واکنش هایی شامل لیپید ها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها است. هنوز مشخص نیست که سیلیس در تغذیه حیوانات از چه طریق اهمیت دارد. این زمینه از تحقیقات چالش برانگیز است زیرا سیلیس همه جا وجود دارد و در بیشتر شرایط فقط در مقادیر کمیاب حل می شود. به طور مشابه، مطمئناً در بدن موجودات زنده نیز وجود دارد. این امر باعث می شود اطمینان حاصل شود که سیلیس موجود چه تأثیرات مفیدی بر عملکرد دارد و چه موقع بودن آن بی اثر و یا حتی مضر است. سیلیس مطمئناً در رشد بافت های سخت مانند استخوان و دندان وجود دارد.

 

موارد استفاده از سیلیس

 

حدود ۹۵٪ سیلیس مورد استفاده تجاری از دی اکسید سیلیکون (ماسه) در صنعت ساختمان مورد مصرف قرار می گیرد. به عنوان مثال، برای تولید بتن (بتن سیمانی پرتلند).

دی اکسید سیلیکون، به شکل ماسه به عنوان ماده اصلی در ریخته گری برای تولید قطعات فلزی در مهندسی و سایر کاربرد ها مورد استفاده قرار می گیرد. نقطه ذوب بالای سیلیس باعث می شود تا در چنین کاربرد هایی مورد استفاده قرار گیرد.

سیلیس به عنوان یک ماده فیلتراسیون برای ساخت فیلتر های تصفیه آب، حلال ها و دیگر مایعات مورد استفاده قرار می گیرد و در صنعت تصفیه آب و فیلتراسیون از محبوب ترین جاذب هاست. حفرات سیلیس در صنعت تصفیه آب این ماده را به جاذب مناسبی تبدیل کرده است.

 

سیلیس
سیلیسکا

پیش ساز شیشه و سیلیکون

سیلیس ماده اصلی در تولید اکثر شیشه ها است. دمای تولید شیشه SiO2 خالص در حدود ۱۴۷۵کلوین است.  هنگامی که دی اکسید سیلیکون مذاب SiO2 به سرعت خنک می شود، تبلور نمی یابد بلکه به عنوان یک ساختار آمورف فقط جامد می شود. به همین دلیل بیشتر لعاب های سرامیکی از سیلیس به عنوان ماده اصلی استفاده می کنند. هندسه ساختاری سیلیکون و اکسیژن موجود در شیشه مشابه کوارتز و اکثر اشکال بلوری سیلیکون و اکسیژن با سیلیکون است که توسط چهار اتم اکسیژن احاطه شده است. تفاوت بین فرم های شیشه ای و کریستالی از اتصال واحدهای چهار ضلعی ناشی می شود.

 

سیلیس فوم

 سیلیس فوم همچنین به عنوان سیلیس پیروژنیک نیز شناخته می شود یک ذره ی کلوئیدی بسیار مناسب از دی اکسید سیلیکون است. این ماده با سوختن SiCl4 در شعله هیدروژن غنی از اکسیژن تهیه می شود تا “دود” SiO2 ایجاد شود. بیشتر الیاف و فیبر های نوری برای ارتباطات از راه دور نیز از سیلیس ساخته شده اند. این ماده اولیه برای بسیاری از سرامیک ها از جمله ظروف سفالی، سنگ فرش و چینی مناسب است. دی اکسید سیلیکون یا همان سیلیس برای تولید سیلیکون عنصری استفاده می شود. این فرایند شامل کاهش کاربوترمیک در کوره قوس الکتریکی است.

 

کاربرد های غذایی و دارویی

 

سیلیس یک ماده افزودنی رایج در تولید مواد غذایی است. برای تصفیه ذرات معلق موجود در آب و مایعات دیگر استفاده قرار می گیرد. از این ماده به عنوان یک ماده ضد پخت و پز در غذاهای پودری مانند ادویه جات ترشی جات و خامه قهوه غیر لبنی استفاده می شود. این ماده اصلی زمین دیاتومه است. سیلیس کلوئیدی همچنین به عنوان یک عامل آبکاری و تصفیه آب استفاده می شود و در محصولات دارویی پودر سیلیس هنگام تشکیل قرص ها کمک می کند.

 

استفاده در نیمه رسانا ها

دی اکسید سیلیکون یا همان دی اکسید سیلیکون می تواند در نیمه هادی ها مورد استفاده قرار گیرد. فیلم های SiO2 ویژگی های الکتریکی اتصالات p-n را حفظ می کنند و از خراب شدن این تجهیزات الکتریکی توسط محیط گازی محیط جلوگیری می کنند. لایه های اکسید سیلیکون می تواند برای تثبیت الکتریکی سطوح سیلیکون مورد استفاده قرار گیرد. فرآیند غیرفعال کردن سطح روشی مهم از ساخت دستگاه نیمه هادی است که شامل پوشش ویفر سیلیکون با یک لایه عایق اکسید سیلیکون است به طوری که برق می تواند با اطمینان به داخل سیلیکون هدایت شود. این ماده معمولاً برای ساخت ترانزیستور های تأثیر میدان نیمه هادی فلزی – اکسید (MOSFETs) و تراشه های مدار مجتمع سیلیکون (با فرآیند مسطح) مورد استفاده قرار می گیرد.

 

کاربرد های دیگر

 

سیلیس آبگریز به عنوان یک ماده دفع کننده آب استفاده می شود. به عنوان یک ماده نسوز، از فیبر به عنوان یک پارچه محافظ حرارتی با دمای بالا استفاده می شود و به دلیل توانایی اتصال به اسیدهای نوکلئیک ها در استخراج DNA و RNA مورد استفاده قرار می گیرد و در فضاپیمای Stardust برای جمع آوری ذرات فرازمینی استفاده شد.

سیلیس خالص (دی اکسید سیلیکون)، هنگامی که کوارتز ذوب شده را درون یک ظرف مخصوص خنک کرد، می تواند به عنوان یک فیبر شیشه ای برای فایبرگلاس استفاده شود.

 

دی اکسید سیلیکون - سیلیس
دی اکسید سیلیکون

تولید

دی اکسید سیلیکون بیشتر با استخراج از ماسه و تصفیه کوارتز حاصل می شود. کوارتز برای بسیاری از اهداف مناسب است، در حالی که پردازش شیمیایی برای تولید محصولی خالص تر یا مناسب تر برای مصارف خاص مورد نیاز است.

 

دود دی اکسید سیلیکون

دود دی اکسید سیلیکون به عنوان محصول حاصل از فرآیندهای گرمایی مانند تولید فروسلیسون بدست می آید. نسبت به سیلیس فوم درصد خلوص ککمتری دارد و نباید با آن محصول اشتباه گرفته شود. فرآیند تولید، خصوصیات ذرات و زمینه های استفاده از سیلیس دود دار با ذرات دود سیلیس متفاوت است.

 

سیلیس rainy

سیلیس rainy  آمورف (حفره دار می شود) توسط اسیدی شدن محلول های سیلیکات سدیم تولید می شود. سیلیکا ژل، ابتدا شستشو داده می شود. تقریباً یک میلیارد کیلوگرم سیلیس rainy در سال ۱۹۸۹تولید می شد که عمدتا برای استفاده برای کامپوزیت های پلیمری – لاستیک و کف کفش مورد استفاده قرار می گرفت.

 

روی میکروچیپ ها

فیلم های نازک سیلیس بطور خود به خود بر روی ویفر های سیلیکون از طریق اکسیداسیون حرارتی رشد می کنند و لایه ای بسیار کم عمق در حدود ۱ نانومتر یا ۱۰ Å به اصطلاح اکسید بومی تولید می کنند. برای افزایش لایه های کنترل شده از دی اکسید سیلیکون روی سیلیکون، از درجه حرارت بالاتر و محیط های جایگزین استفاده می شود.

 

لایه اکسید بومی در میکرو الکترونیک مفید است، جایی که به عنوان عایق الکتریکی با پایداری شیمیایی بالا عمل می کند. این می تواند از سیلیکون، بار ذخیره و جریان بلوک محافظت کند و حتی به عنوان یک مسیر کنترل شده برای محدود کردن جریان کار کند.

 

انحلال پذیری در آب

حلالیت دی اکسید سیلیکون یا همان سیلیس در آب به شدت به فرم بلوری آن بستگی دارد و برای سیلیکا سه تا چهار برابر بیشتر از کوارتز است. به عنوان تابعی از دما، در حدود ۳۴۰ درجه سانتی گراد می رسد. این خاصیت برای رشد بلور های منفرد کوارتز در یک فرایند هیدرو ترمال استفاده می شود که در آن کوارتز طبیعی در آب گرم شده در یک ظرف تحت فشار که در بالا سردتر است، حل می شود. کریستال های ۵/۰ تا ۱ کیلوگرم را می توان در مدت زمانی ۱-۲ ماه رشد داد. این بلورها منبعی از کوارتز بسیار خالص برای استفاده در کاربردهای الکترونیکی هستند. سیلیس مورد استفاده برای تصفیه آب، سیلیس خوراکی است و برای همین در صورت حل شدن مقدار کمی از آن در آب، سلامتی افراد به خطر نمی افتد.

 

اثرات سیلیس بر سلامتی

شن کوارتز (سیلیس) به عنوان ماده اولیه اصلی برای تولید شیشه های تجاری مورد استفاده قرار می گیرد. سیلیس خوراکی در واقع غیر سمی است، با LD50، ۵۰۰۰ میلی گرم، در کیلوگرم (۵ گرم در کیلوگرم). یک مطالعه در سال ۲۰۰۸ که به مدت ۱۵ سال انجام شد، نشان داد که غلظت بالاتر سیلیس در آب خطر زوال عقل را کاهش می دهد. افزایش ۱۰ میلی گرم سیلیس در آب آشامیدنی در هر روز، با کاهش خطر زوال عقل ۱۱ درصد همراه بود. استنشاق گرد و غبار سیلیس ریز تقسیم شده ( ماننده ماده اولیه سیلیکا ژل) می تواند منجر به سیلیکوز، برونشیت یا سرطان ریه شود، زیرا گرد و غبار در ریه ها قرار می گیرد و به طور مداوم باعث تحریک بافت و کاهش ظرفیت های ریه می شود. هنگامی که ذرات سیلیکا ریز به مقدار کافی (به واسطه در معرض قرار گرفتن به خاطر مشاغل خاص) استنشاق می شوند، خطر ابتلا به بیماری های خود ایمنی سیستمیک مانند لوپوس و آرتریت روماتوئید را در مقایسه با میزان مورد انتظار در جمعیت عمومی افزایش می دهد.

 

خطر شغلی

سیلیس برای افرادی که ماسه بازی را انجام می دهند یا با محصولاتی که حاوی پودر سیلیس کریستالی هستند، کار می کنندممکن است مشکلاتی ایجاد کند. سیلیس آمورف مانند سیلیکا فوم ممکن است در بعضی موارد آسیب جبران ناپذیری به ریه ایجاد کند اما با پیشرفت سیلیکوز همراه نیست. کودکان آسمی در هر سن، افراد مبتلا به آلرژی، و افراد مسن (که همه آن ها از کاهش ظرفیت ریه رنج می برند) می توانند در مدت زمان کمتری مبتلا شوند و در اثر سیلیس مشکلات جدی تری پیدا کنند.

سیلیس کریستالی برای کسانی که با میز های سنگ کار می کنند یک خطر شغلی است، زیرا روند برش و نصب کانترها مقادیر زیادی سیلیکا موجود در هوا را ایجاد می کند و مورد استفاده در شکستگی هیدرولیک خطرات سلامتی برای کارگران دارد.

 

پاتوفیزیولوژی

در بدن، ذرات سیلیس کریستالی در طی دوره های بالینی مرتبط حل نمی شوند. کریستال های سیلیس داخل ریه ها می توانند التهاب NLRP3 را در داخل ماکروفاژها و سلولهای دندریتیک فعال کنند و از این طریق منجر به تولید اینترلوکین، یک سیتوکین بسیار ضد التهابی در سیستم ایمنی بدن شوند.

 

مقررات

 

مقررات محدود کننده قرار گرفتن در معرض سیلیس با توجه به خطر سیلیکوز، تصریح می کند که آن ها فقط به سیلیکا مربوط می شوند که هم ساختار بلوری و هم ساختار آمورف و پودری ان را شامل می شود. در سال ۲۰۱۳، ایالات متحده آمریکا، اداره ایمنی و بهداشت شغلی میزان قرار گرفتن در معرض سیلیس را به ۵۰ میکروگرم بر متر مکعب هوا کاهش داد. قبل از سال ۲۰۱۳، این میزان ۱۰۰ میکروگرم بر متر مکعب و برای کارگران ساختمانی حتی ۲۵۰ میکروگرم بر متر مکعب مجاز بود. در سال ۲۰۱۳، OSHA همچنین نیاز به “اتمام سبز” چاه های شکسته شده را داشت تا قرار گرفتن در معرض سیلیس را محدود کند.

 

چرا از ماسه سیلیس به عنوان رسانه فیلتر بر روی تصفیه آب استفاده می شود و چگونه کار می کند؟

 

شن و ماسه سیلیس مدت زیادی است که برای تمیز کردن و همچنین تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد. ۴ درجه از ماسه سیلیکا عمدتاً برای تصفیه آب در سراسر جهان استفاده می شود. اولین نوع ثبت شده از ماسه های سیلیکا در سال ۱۸۰۴ کشف شده است که مردی با نام جان گیب، قادر به طراحی و نصب فیلتر آزمایشگاهی که از سیلیکا برای تصفیه استفاده می کند، بود. این روش منحصر به فرد تصفیه در طی سال های بعد بهینه شد و با نصب اولین سیستم آب رسانی عمومی جهانی توسط جیمز سیمپسون برای شرکت چلسی واترچرز در سال ۱۸۲۹ به اوج خود رسید. پس از این پزشک جان اسنو، عملیات تصفیه آب را آغاز کرد.

امروزه تأمین آب قابل خوردن با کیفیت خوب در بسیاری از کشور های توسعه یافته تصویب شده است. بنابراین از فیلتر سیلیسی برای تصفیه آب کمک گرفته می شود. نحوه کار فیلتر سیلیسی بدین صورت است که شن و ماسه سیلیس طبیعی دارای زاویه ای به شکل گرد است که باعث می شود آن ها به عنوان یک ماده تصفیه کننده ایده آل برای جذب و حذف مواد جامد معلق در آب استفاده شوند.

فیلتر های سیلیسی، درجه بندی دارند و این درجه بندی میزان تصفیه و خاص سازی را بیان می کند. برای مثال این نمرات شامل ۱۶/۳۰ ، ۸/۱۶ ، ۶/۱۴ و ۱۴/۲۵ ، ۲۰ / ۴۰،۱۸ / ۸ ، ۲ / ۴،۳ / ۶ ، ۶/۱۳ ، ۱۳/۱۹ و ۱۴/۲۵ می باشد. شن و ماسه سیلیس می تواند در بالای لایه پشتی شن در محفظه فیلتراسیون قرار گیرد. آب ورودی وارد فیلتر می شود و در میان ماسه های سیلیس حرکت می کند، از این رو هرگونه مواد زاید جامد، ذرات جامد معلق و …. با موفقیت از آب خارج می شود و درون حفرات سیلیکا به دام می افتند. به دلیل خاصیت منحصر به فرد از لحاظ خاصیت سیلیس، معمولاً از شن و ماسه سیلیس برای تصفیه آب در طیف گسترده ای از کاربرد هایی استفاده می شود مانند استخر های شنا، پردازش کاغذ، تولید برق، فرآوری شیمیایی، تصفیه فاضلاب و … .

در بازار انواع مختلفی از فیلتر سیلیس وجود دارد که در دسترس است. فیلتر های فشار دو تا پنج بار امکان انجام عملیا ت تصفیه دارند و معمولاً در برنامه های تصفیه آب استخر های شنا مورد استفاده قرار می گیرند. آب وارد فیلتر سیلیکا می شود و از بستر ماسه سیلیس عبور می کند. بیشتر مواد جامد و ذرات معلق معمولاً در بستر فیلتر گرفتار می شوند و این نوع فیلتر حتی قادر به حذف ذرات خیلی کوچک است. به دام افتادن مواد جامد و ذرات معلق باعث افت فشار در بستر و کاهش جریان عبور آب می شود. هنگامی که این افت فشار یا سرعت جریان آب قابل قبول نیست، بستر شسته می شود تا بتواند ذرات انباشته شده را از بین ببرد.

 

فیلتر های گرانشی سریع

فیلتر های گرانشی سریع برای تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرند. این فیلتر بیشتر در کار های تصفیه آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می گیرد. فیلتر های گرانشی سریع، به فضای کمتری برای نصب شدن نسبت به فیلترهای شنی آهسته احتیاج دارند و از شن و ماسه سیلیس و سایر جاذب ها دانه ای استفاده می کنند تا ذرات و همچنین ناخالصی ها را از بین ببرند.

 

شرکت مهندسی اوژن اطلس سپهر، به عنوان یکی از خدمات خود، سیلیکا را در انواع مختف به فروش می رساند. برای اطلاع از انواع سیلیس موجود در شرکت و خرید آن، با مسئولان شرکت مهندسی اوژن اطلس سپهر تماس حاصل فرمایید.

نقد و بررسی‌ها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “سیلیس”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *