از این جسم در صنایع کاغذ، تولید آب میوه، تصفیه آب به عنوان فلوکولانت استفاده می گردد.
پالیش کردن ویفر های سیلیکونی:
برای فرایندهای میکرو پولیشینگ در صنایع الکترونیک از این جسم استفاده می گردد.
متفرقه:
استفاده های دیگری نظیر کروماتوگرافی، تشدیدکننده بخار، کاتالیست، ساپورت کاتالیست و عکاسی از کاربردهای این جسم است [۵۲].
معایب روش مرطوب
گرچه این روش در جایگاه خود از ارزش و اعتبار جهت تولید سل سیلیکا برخوردار است اما جهت بسیاری از کاربردهای صنعتی استفاده از روش های تف زاد دارای مزیت می باشد.
روش های تف زاد [۱۰۵]
روش های تف زاد مبتنی بر فرایندهای احتراق و اکسیداسیون می باشند. قدیمی ترین فرایند تولید دوده سیلیکا به عنوان محصول فرعی در فرایند تولید سیلیسیوم می باشد. در کوره های ذوب سیلیسیوم مقادیری از سیلیسیوم با اکسیژن هوا ترکیب شده و تولید سیلیکا می نماید. این دوده را امروزه جمع آوری می کننده و به عنوان دوده سیلیکا به بازار عرضه می نمایند.
سیلیکای سنتزی آمورف (SAS) عمدتا در نیمه دوم قرن بیستم مد نظر قرار گرفت. ایده اولیه آن از شمال امریکا و آلمان با طبقه بندی انواع سیلیکا نشات گرفت. اولین بار سیلیکای قوس الکتریکی[۱۰۶] در سال ۱۸۸۷ معرفی و تشریح گردید [۵۳]. سپس جزییات آن توسط پاتر[۱۰۷] در سال ۱۹۰۷ بیان شد [۵۴]. استفاده صنعتی از این روش مستلزم صرف انرژی الکتریکی زیادی است. روش تولید آن پس از اصلاحات زیاد توسط کمپانی بی اف گودریچ[۱۰۸] مورد استفاده قرار گرفت [۵۶، ۵۵] و تولید آن توسط شرکت دگوسا از سال ۱۹۷۲ تا ۱۹۹۵ انجام شد [۵۸، ۵۷]. دوده سیلیکا یا سیلیکای تف زاد اولین بار با فرایند هیدرولیز شعله ای[۱۰۹] در سال ۱۹۴۲ انجام شد [۵۹]. جزییات این فرایند در سال ۱۹۵۹ منتشر گردید [۶۱، ۶۰].
در سال ۱۹۵۵ فلمرت [۱۱۰]با موفقیت SiCl4 را با SiF4 در پروسه ائروزیل جایگزین نمود [۶۲].
دوده سیلیکا مطابق با معادله واکنش زیر از واکنش هیدرژن، اکسیژن (هوا) و سیلیکون تترا کلرید به عنوان مواد اولیه بدست می آید.
(۱۲)
SiCl4 + ۲H2+ O2 → SiO2 + ۴HCl
محصول فرعی این فرایند HCl می باشد که جمع آوری شده و جهت واکنش با فلز سیلیسیوم برای تولید سیلیکون تترا کاراید و گاز هیدرژن مورد استفاده قرار می گیرد.
(۱۳)
Si + 4HCl → SiCl4 + ۲H2
به عنوان یک ماده اولیه جایگزین می توان از تری کلروسیلان و متیل تری کلروسیلان نیز استفاده نمود [۶۳]. علاوه بر این ترکیبات سیلیسیوم دار عاری از کلر مانند هگزا متیل دی سیلوکسان[۱۱۱] را نیز می توان استفاده کرد. شماتیک این فرایند در شکل (۲-۱۳) نمایش داده شده است.
هیدروژن، هوا و SiCl4 وارد مشعل می گردند و تشکیل شعله ای می دهند که منجر به تولید کلرید هیدرژن و سیلیکا می گردد. فرآورده های واکنش در یک مبدل حرارتی خنک می گردد و سپس توسط سیکلون و فیلتر کیسه ای سیلیکا از سایر فرآورده های احتراق جدا می گردد.
مقداری از کلرید هیدروژن روی سیلیکا جذب می گردد که در فرایندی مجزا در یک کوره چرخان یا در یک راکتور با بستر سیال این کلرید هیدرژن جذب شده جدا می گردد. دوده سیلیکای جدا شده در سیلو ذخیره می گردد و پس از بسته بندی به بازار حمل می گردد. خواص سیلیکای تولیدی با تنظیم میزان خوراک ورودی و نسبت سیلیکون تتراکلراید به هوا و هیدروژن تغییر می کند و سطح فعال سیلیکا توسط دمای شعله تنظیم می شود.
شکل (۲-۱۳). شماتیک تولید صنعتی سیلیکا به روش تف زاد [۶۳].
خواص منحصر به فرد سیلیکا
سیلیکون دی اکسید به خاطر میل پایین شرکت در واکنش های شیمیایی، مساحت سطحی زیاد، قدرت جذب بالا، سختی بالا ، تاثیر فراوانی در محصولات تولید شده نهایی که سیلیکا در آن استفاده گردیده است می گذارد.
سیلیسیوم دومین عنصر از نظر فراوانی پس از اکسیژن در پوسته زمین می باشد. این عنصر را می توان در هر مکانی از کره زمین یافت و از این رو یک منبع ارزان و تمام نشدنی است. سهولت ساخت سیلیکا باعث شده است روز به روز مصرف آن در صنایع مختلف فزونی یابد به گونه ای که تولید آن از سال ۱۹۹۰ میلادی تا اکنون که سال ۲۰۱۲ میلادی است بیش از ۴ برابر شده است.
SASبه دلیل خواص منحصر به فرد امروزه کاربردهای فراوانی در صنعت پیدا کرده است که برخی از آن ها به شرح زیر است:
کاربردهای سیلیکا
شکل (۲-۱۴) به طور شماتیک کاربردهای سیلیکا را نشان می دهد.
شکل (۲-۱۴). کاربردهای SAS در حوزه های گوناگون [۶۴].
بهبود خواص مکانیکی
مهم ترین و قدیمی ترین کاربرد SAS کنترل خواص مکانیکی لاستیک ها می باشد و افزودنی مهمی در لاستیک طبیعی و استیرن بوتادین می باشد و باعث افزایش مقاومت کششی[۱۱۲] لاستیک ها می باشد. بعلاوه در سایر فرآورده های پلیمری مانند ترموپلاستیک ها، چسب ها و نیز در فرآورده هایی مانند رنگ های تزیینی، خمیر دندان و پودرهای چسبنده استفاده می گردد [۶۶- ۶۵]. شکل (۲-۱۵) افزایش مقاومت کششی در دمای اطاق برای فیلرهای مختلف در لاستیک سیلیکون نشان می دهد.
شکل (۲-۱۵). افزایش مقاومت کششی در دمای اطاق برای فیلرهای مختلف در لاستیک سیلیکون [۶۵].
افزودنی جهت جریان پذیری[۱۱۳]
این جسم در بسیاری از سیستم های مایع، خمیری شکل، چسبنده، ترموپلاستیک ها و نیز جامدات به میزان ۱ تا ۲ درصد به عنوان سیال کننده به کار می رود که عمده کاربرد آن در موادی نظیر چسب، رنگ، مرکب چاپ، رزین های ریختنی، خمیر دندان، قهوه، شیر خشک، خاموش کننده های آتش نشانی، پودر میوه و سبزیجات، کودهای شیمیایی، املاح آلی، سیستم های بستر سیال، ویتامین ها، آمینو اسیدها و پودرهای جاذب رطوبت می باشد. در جدول (۲-۲) زمینه های کاربردی SAS را به عنوان ماده رئولوژیک آورده شده است.
جدول (۲-۲). زمینه های کاربردی SAS را بعنوان ماده رئولوژیک [۶۶].
کاربردهای آن به عنوان حمل کننده[۱۱۴]
جهت تولید کلرید کلرین[۱۱۵] به میزان تا ۷۵ درصد استفاده می گردد. به عنوان آفت کش[۱۱۶] در کنترل بیماری های گیاهان استفاده می شود . بعلاوه به عنوان حامل مواد ساینده و خرد کننده جهت جریان بهتر آن ها و جهت حمل بهتر سموم پودری و جهت تولید داروهای به فرم قرص از این جسم استفاده می گردد [۶۷].
کاربرد به دلیل تاثیرات سطحی[۱۱۷]
