The Calcium and Magnesium Ion-Exchange Properties of Snythetic δ-Na₂Si₂O₅ from Water Glass

Water Glass로부터 합성한 δ-Na₂Si₂O₅의 Ca²⁺, Mg²⁺ 이온교환성

The ion-exchange properties of $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$ ions have been studied in ${\delta}-Na_2Si_2O_5$ synthesized from water glass. Results show that optimum temperature for synthesis of ${\delta}-Na_2Si_2O_5$ was $725^{\circ}C$. Ion-exchange isotherms for $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$ exchange for $Na^+$ in the synthetic ${\delta}-Na_2Si_2O_5$ show that the ion-exchange capacity of magnesium is better than that of calcium, and the ion-exchange of magnesium is less sensitive for temperature than that of calcium. When initial pH of solution is increased between 2 and 6, the ion-exchange capacities of magnesium and calcium decrease a little. However, they are almost constant above pH 6 because of alkali buffer effect of ${\delta}-Na_2Si_2O_5$. In the thermodynamic studies, it was found that Gibbs free energies of reaction of calcium ion-exchange are larger than those of magnesium ion-exchange with inverse order of selectivity. The standard enthalpy and entropy of reaction of calcium ion-exchange are larger than those of magnesium ion-exchange.

Water glass로부터 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$를 합성하여, 이의 칼슘과 마그네슘의 이온교환성, 이온교환에 대한 열역학적 특성치를 조사하였다. Water glass로부터 합성한 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$의 최적 합성온도가 $725^{\circ}C$ 근처임을 알았다. 이온교환반응에 있어서 마그네슘 이온교환능이 칼슘 이온교환능보다 우수하였고, 마그네슘의 이온교환능은 온도에 민감하지 않은 반면에, 칼슘의 이온교환능은 온도에 민감하여 온도증가에 따라 이온교환능의 증가폭이 큼을 알 수 있었다. 초기 수용액 pH 변화에 따른 칼슘과 마그네슘의 이온교환능은 초기 수용액 pH가 2~6 사이에서 약간 감소하였으나, 6 이상에서는 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$의 알카리 완충효과 때문에 각각 일정하게 나타났다. 이온교환 Gibbs 자유에너지는 이온교환 선택성의 역순으로 칼습 이온 교환반응이 마그네슘 이온교환반응보다 높게 나타났으며, 엔탈피와 엔트로피값도 칼슘 이온교환반응이 마그네슘 이온교환 반응보다 높게 나타났다.