Povrchová úprava zeolitu sa detailne a veľmi intenzívne študuje aj preto, že povrchovo modifikovaný zeolit je vysoko adsorpčne účinný pri odstraňovaní rôznych špecifických chemických nečistôt v procese úprave vody. Cieľom takýchto technologických postupov je zlepšiť adsorpčnú kapacitu a stabilitu adsorpčných zeolitových substrátov pri filtrácii a úprave vody. Jedným z alternatívnych výrobných postupov je proces, kedy nanesená prítomnosť silanolových skupín na povrchu zeolitu je využívaná na vytvorenie hydrofóbne adsorpčného prostredia.
Čo sú to tie organosilany?
Veľmi jednoducho povedané, sú to chemické zlúčeniny využívané tam, kde je potreba navzájom chemicky spojiť anorganické materiály a organické zlúčeniny. Táto látka má jedinečné schopnosti vytvárať kovalentné väzby medzi anorganickými a organickými zlúčeninami. V našom prípade je to medzi adsorpčným povrchom zeolitu a organickými molekulami pri úprave vody. Vďaka svojej vysokej stabilite a pružnosti vzniknutej siloxanovej väzby môžu byť tieto látky použité v širokom spektre využitia. Aj pri technológii prípravy adsorbentov potrebných pri úprave kontaminovanej vody. Látka, ktorá obsahuje aspoň jednu dvojitú väzbu C-Si je známa ak organosilan. Táto väzba je veľmi stabilná a nepolárna. Organosilany sa vďaka svojim skvelým vlastnostiam využívajú napríklad pre zvýšenie priľnavosti náterových hmôt, lepidiel, tmelov či farieb.
Ako sa modifikuje povrch zeolitu?
Modifikácia povrchov adsorbentov vplyvom organosilanov sa všeobecne vykonáva zavedením reakčného činidla do nádoby obsahujúcej suchý zeolit. Prírodný zeolit je ponorený v organickom rozpúšťadle a jeho reakcia s povrchom zeolitu sa deje pod kontrolovanou teplotou a atmosférou. Zmes sa varí pod spätným chladičom a za miešania po dobu najmenej 24 hodín. Modifikovaný zeolit sa odfiltruje, premyje organickým rozpúšťadlom, suší vo vákuu a na vzduchu. Konečné produkty organosilanovej úpravy zahŕňajú rôzne obchodné adsorpčné materiály. A organosilanom modifikovaný prírodný zeolit je vhodný adsorbent aj pri úprave vody.
Silanolové skupiny na štruktúrnom povrchu horniny zeolit
Takouto chemickou úpravou zeolitu sa na jeho povrchu uchytia tri dôležité typy silanolových skupín. Medzi nimi sú situované voľné SiOH skupiny, ktoré sú veľmi reaktívne a môžu poskytovať priestor pre fyzikálnu a chemickú adsorpciu. S vhodnými silanových väzobnými činidlami je možné meniť nielen povrchové vlastnosti zeolitu od hydrofilných k hydrofóbnym, ale tiež zvýšiť zeolitovú afinitu na rôznych matriciach rozpúšťadiel, ktoré boli použité pre generovanie modifikovaných zeolitov. Takto upravený zeolit je schopný adsorbovať aj také zlúčeniny ako je xylén, naftalín , toluén či dokonca niektoré herbicídy. Čo má pri úprave vody zásadný význam. Takýto typ modifikovaného zeolitu je schopný absorbovať široké spektrum látok, vrátane chrómanov, dusičnanov, chloristanov, fenolov a organických farbív. Takýto materiál môže byť použitý v priepustných reaktívnych bariérových štruktúrach pre imobilizáciu iónov z kontaminovanej vody. Tento typ modifikovaného zeolitu má nielen kapacitu iónovej výmeny, ale je ekologicky nezávadný a pomerne lacný. Záverom možno povedať, že jednoduché a nízke náklady na povrchovú úpravu prírodného zeolitu môžu zvýšiť jeho užitočnosť pri úprave vody.