DEFINICE ZEOLITU
V roce 1756 objevil mineralog baron Crönsted stilbit. Za podmínek rychlého zahřívání se tento minerál jevil jako vroucí v důsledku ztráty vody. Crönsted jej pojmenoval „zeolit“, z řeckého slova „zeo“, což znamená „vařit“, a „lithos“, což znamená „kámen“. Od tohoto prvního objevu se rodina zeolitů rozrostla a patří mezi nejpočetnější minerály na Zemi. V současné době je známo asi dvě stě typů zeolitů, včetně čtyřiceti, které jsou přírodní.
Po několika stovkách tisíc let se přírodní zeolity vytvořily ze sopečného popela usazeného v mořích nebo jezerech. Postupem času a vlivem alkalického prostředí se popel měnil a krystalizoval, až se stal zeolitem. Přírodní zeolity se těží v povrchových dolech. První zeolit byl syntetizován v roce 1862, ale teprve v roce 1956 byl vyroben syntetický zeolit, který by v přírodním prostředí neexistoval.
Zeolity jsou hydratované hlinitokřemičitany. Jejich struktura spočívá v trojrozměrném rámci tetraedrů AlO4 a SiO4 koordinovaných atomy kyslíku. Zeolity jsou kationtové výměníky.
Zeolity se používají v mnoha aplikacích, které lze rozdělit do čtyř hlavních oblastí:
- Adsorpce / desorpce kapalin a plynů.
- Skladování energie.
- Výměna kationtů.
- Katalýza.
Přírodní zeolit v granulích
Syntetický zeolit v. Kuličkách
Vlastnosti ZEOLITŮ
Adsorpce plynu
Zeolity mohou adsorbovat organické a minerální molekuly v plynné fázi bez jakékoliv
modifikace jejich struktury. Tato adsorpce je způsobena jejich vysokým specifickým
povrchem (40 až 800 m2/g) k některým hydrofobně-hydrofilním povrchovým efektům a k
jejich struktuře. Zeolity se používají při čištění průmyslových plynů a také v
případě obtěžování zápachem.
Molekulární síta
Póry zeolitů s konstantním průměrem propouštějí pouze nejmenší molekuly přes své vnitřní otvory. Proto umožňují selektivní separaci plynů nebo kapalných směsí: jsou to molekulová síta.
Adsorpce / desorpce vody
Některé zeolity mají vysokou afinitu k vodě, což se projevuje adsorpční kapacitou, která může dosáhnout až 30 % hmotnosti bez jakékoliv objemové úpravy. Regenerace probíhá vyloučením vody díky tlakovým a/nebo teplotním účinkům. Za jiných podmínek zpracování se adsorbovaná voda přirozeně vrací, když je prostředí příliš suché. Tato reverzibilita adsorpce vody podle hydrické rovnováhy činí ze zeolitů určité dokonalé stabilizátory vlhkosti.
Adsorpce organických kapalin a minerálů
Stejně jako u plynů a vody mohou zeolity adsorbovat organické nebo minerální molekuly ve vodném roztoku nebo ne. Tato adsorpce je specifická pro každý zeolit. Tato vlastnost umožňuje použití zeolitů při čištění odpadních vod zatížených pesticidy, organickým chlorem nebo uhlovodíky.
Kationtová výměnná kapacita
Kationt v náplni elektronické neutrality zeolitické struktury může být vyměněn. Jedná se o selektivní kationtovou výměnu podle afinity zeolitu k nahrazujícímu kationtu. Celková kationtová výměnná kapacita a selektivita jsou specifické pro každý typ zeolitu. Díky této vlastnosti jsou zeolity obzvláště užitečné a účinné jako žádné jiné pro eliminaci kationtů nebo pro dosažení kontroly jejich koncentrace v pitných a odpadních vodách, pro akvakulturu, zemědělství a mnoho dalších oblastí.
Katalýza
Ve své vnitřní struktuře mohou zeolity vykazovat místa schopná katalyzovat chemické reakce. Tato vlastnost je široce využívána v petrochemii a umožňuje mnoho redukčních, oxidačních nebo acidobazických reakcí. Pokud reakce probíhají v zeolitické struktuře, mohou vznikat pouze molekuly, které potřebují menší prostor, než jaký poskytují dutiny. Zeolity tak provádějí tvarovou selektivitu reakčních produktů.
Ukládání a vracení energie
Pokud jde o zeolity, dochází k adsorpci vody spolu s uvolňováním tepla. Cyklus adsorpce/desorpce lze donekonečna obnovovat a teplo předávat prostřednictvím kompresorů nebo chladicích kapalin. Tato vlastnost umožňuje chladit nebo ohřívat na principu tepelného čerpadla.