§ 7. Макропористые кремнеземы

К носителям этого типа откосятся си лика гели, снлохромы и макропористые стекла. К достоинствам кремнеземных носи­телей следует отнести механическую прочность, химическую инертность ко многим растворителям, наличие жесткого скелета с заданным размером пор, устойчивость к воздействию микро­организмов.

Силикагель — аморфное вещество с обшей химической фор­мулой jtSiOi-(/H₂O. Получают его в процессе «старения> (гтолн-конденсации) ортокремниевой кислоты (S1O2-2H2O). Схемати­чески процесс поликондеисации выглядит следующим образом:

I I

ОН —О— Si—О—Si—О— „.

I I [

HO-S t—ОН *- О О

I I I

Поверхность частиц силикагеля и Других кремнеземов покры­та гидрофильными гндрокснльными группами, обладающими сла-бо выраженным и кислотными свойствами. В щелочной среде сн-лика гель постепенно разрушается:

^^ + НаО ** ^SiOH + НО—Si

Недостатки кремнеземных носителей связаны с использова­нием их в ограниченном диапазоне рН, с некоторой неспецифиче­ской сорбцией «а их поверхности. Последнюю можно устранить путем модификации поверхности кремнеземов. Модификацию обычно проводят одним из двух способов. Для снижения раст­воримости и повышения стабильности носителей их покрывают различными материалами, например пленкой оксида металла (алюминия, циркония, титана), полимеров (полнэтиленимина), или обрабатывают солями переходных металлов.

Можно химически модифицировать кремнеземы путем введения различных реакционноспособных групп (—CN; —NO*, —NH₂ и др.) или гидрофобнзовать поверхность, например хлорашидри-дами замещенных бензойных кислот или стен рои л хлоридом.

Среди методов химической модификации кремнеземов на ибо-

42

лее распространенным является обработка носители кремний* органическими веществами. Так, взаимодействие с у-амино-пропилтриэтоксисиланом приводит к появлению на поверхности носителя аминогрупп

I

ч 4_Sj_

что позволяет использовать такие носители для иммобилизации. а также модифицировать аминопропилкремнеземы различными реакционноспособными производными кислот (хлорангидридами, ангидридами, азидами и т. д.). Другие силанольные производные, применяемые для модификации кремнеземов, приведены ниже:

(СНзО) ₃Si (CH_S) *OCHsCH CH_B

у-иканопрстилтрнмето

ксисилен

f -xeptf «iriti л рол кл tpH ttertnu аса пли

Широко распространен метод обработки кремнеземов гало-геналкилсиланами, например хлорметилтриэтоксиснланом, при­водящий к образованию реакционноспособных галогеналкнльных групп:

^Si^O—Si—СН₂С1 / \

К другим модификаторам, позволяющим получать .активи­рованные производные кремнеземов, относятся сложные эфиры силилкарбоновых кислот, Сложноэфирные производные кремне­земов легко могут быть переведены в реакционноспособную гидразидную или азидную формы:

i—ОН (C^OiSbi^co^iCH^^sj--О—Si—RCO₂Si(CH₃)₃ ^v

^SiOSi—R—CONH—NH₂ ^^-^Si—O—Si—R—CON₃ / ^HC1 / |

Таким образом, применение различных модифицирующих штов дает возможность целенаправленного изменения свойств поверхности кремнеземных носителей. Однако стоимость кремне­земных носителей относительно высока, а модификация еще выше поднимает их цену, что является существенным ограни­чением во внедрение кремнеземов в промышленности.