ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Силикагели с ионообменными поверхностями

Чистая поверхность кремнезема представляется настолько слабокислотной, что в нейтральном растворе наблюдается только лишь слабая степень обмена однозарядных катионов на
ионы водорода поверхностных групп SiOH. К тому же ионный обмен, затрагивающий многозарядные ионы металлов, услож­няется вследствие образования ковалентных связей между ато­мами металла и атомами кислорода поверхностных групп SiOH, так что обратимый обмен затрудняется или даже оказывается невозможным, в том случае, когда адсорбируются такие ионы, как Си2+ или Со2+.

Поверхность кремнезема переходит в гораздо более сильное кислотное состояние с возрастанием катионообменной способ­ности, составляющей примерно один катионный заряд в рас­чете на 1 нм2, посредством обработки силикагеля или кремне­земного порошка в растворе NaA102 при значении рН 9—10. В этом случае происходит формирование алюмосиликатных цен­тров, в которых атом алюминия координирован с четырьмя ато­мами кислорода, как и атом кремния, с образованием на поверх­ности отрицательного заряда:

Ионообменные и каталитические свойства алюмосиликатных центров в Н+-форме рассматриваются ниже в гл. 6. Так назы­ваемые «синтетические цеолиты», т. е. гели, приготовляемые пу­тем реакции между силикатом и алюминатом натрия, сохраняю­щие натриевую форму, были использованы для воды, но оказа­лись нестабильными при низких значениях рН и, в общем, не пригодными для катионного обмена.

Более стабильные ионообменники, образуемые на кремнезем­ном носителе, подразделяются на два класса: модификации с не­органической поверхностью и кремнийорганические модифика­ции, когда поверхность покрывается органическими ионообмен­ными группами, удерживаемыми на поверхности благодаря воз­никновению связей углерод—кремний.