Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 1

как необходимостью учитывать физико-химическую природу аморфной фазы, характеризующейся высокой удельной поверхностью и развитой системой микро- и мезопор, так и ее повышенной химической и физической активностью. Получаемый из минерального сырья диоксид кремния часто обладает низким значением такого показателя, как белизна, что обусловлено содержанием в его высокопористой структуре различных окрашивающих примесей [Reiche, Chalmin, 2013; Dutchaneephet et al., 2018; Sensitization..., 2024]. Например, ионы железа, марганца, титана, различных органических гуминовых веществ, в случае их присутствия в местах добычи исходного сырья, не просто адсорбируются на поверхности, но и прочно хелатируются силанольными группами и внедряются в структуру каркаса кремнезема [Recent..., 2024]. Также они могут образовывать труднорастворимые соединения непосредственно в порах SiO 2 . Высокая дисперсность материала также способствует сильному светорассеянию, которое может маскировать истинный цвет, вместе с тем любая остаточная окраска, сосредоточенная в огромном объеме внутренней поверхности, становится особенно заметной и устойчивой к удалению. Основная сложность осветления заключается в необходимости поиска компромисса между агрессивностью очистки и сохранением структуры носителя. Жесткие методы, эффективные для кварца, например высокотемпературное прокаливание или обработка плавиковой кислотой, не применимы для аморфной фазы, так как ведут к спеканию, резкому снижению удельной поверхности, рекристаллизации или полному растворению кремнеземного каркаса. Поэтому стратегия очистки строится на многоступенчатых мягких процессах, сочетающих кислотное выщелачивание для удаления свободных оксидов металлов, окислительную обработку, например, перекисью водорода [Comprehensive..., 2026] для деструкции органики и перевод железа в более растворимую форму, а также комплексообразование с лимонной, щавелевой кислотами или другими хелатантами для селективного извлечения катионов из пор без разрушения силоксановых связей =Si-Si=. При этом каждый этап должен сопровождаться тщательной отмывкой, поскольку остатки реагентов в порах могут вызвать вторичное загрязнение. Одним из классических способов очистки аморфного кремнезема является обработка его смесью концентрированной серной кислоты и перекиси водорода обычно в соотношении 3:1 или 4:1 по объему. Этот метод значительно агрессивнее простого кипячения в перекиси. Образующаяся в реакции пероксомоносерная кислота является мощным окислителем, эффективно разрушающим даже самые устойчивые органические соединения, включая полимерные пленки и пиролизированные остатки. Одновременно серная кислота способствует дегидратации и упрочнению поверхностного слоя кремнезема, а также растворяет многие оксиды металлов. Из-за высокой экзотермичности и коррозионной опасности работа с этим реагентом требует крайней осторожности. Другим распространенным окислительным агентом выступает насыщенный раствор бихромата калия в концентрированной серной кислоте. Ионы Cr(VI) являются очень сильными окислителями, что позволяет эффективно очищать поверхность SiO 2 от органики, однако метод теряет популярность из-за высокой токсичности и экологической опасности соединений Cr(VI), требующих сложной утилизации. Более современными и экологичными альтернативами считаются методы с использованием озона (Оэ) и УФ-облучения. Обработка озоном может проводиться как в газовой фазе, так и в виде предварительно озонированной воды. При этом О 3 разлагается с образованием атомарного кислорода и радикалов, которые окисляют загрязнения. Процесс часто совмещают с ультрафиолетовым облучением для фотокаталитической генерации активных частиц. Эти методы особенно хороши для удаления следовых количеств органики без риска внесения новых ионных примесей. Для удаления специфических металлорганических комплексов иногда применяют обработку растворами комплексонов, например ЭДТА или лимонной кислотой, в сочетании с окислителями, что позволяет не только окислить органический примесный лиганд, но и перевести в раствор ионы металлов в виде хелатных комплексов. Одним из наиболее эффективных и экологически сравнительно безопасных методов удаления органических и части неорганических примесей является кипячение в концентрированной (3 0 -3 5 %) перекиси водорода. Данный процесс представляет собой мощное окислительное удаление загрязнений непосредственно в порах материала. Механизм осветления при этом комплексный. На первом этапе перекись водорода, вероятно, разлагается с образованием активных радикалов, которые неселективно и полностью окисляют любые органические, в том числе окрашенные, макромолекулы (гуминовые кислоты, остатки биоты, углеводороды) до углекислого газа и воды. На втором этапе происходит Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2026. Т. 17, № 1. С. 12-22. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2026. Vol. 17, No. 1. P. 12-22. © Беляев Ю. О., Майоров Д. Б., 2026 13