ZEOLIT DEFINÍCIÓ
1756-ban Crönsted báró mineralógus felfedezte a Stilbitet. Gyors hevítési körülmények között ez az ásvány a vízveszteség miatt forrni látszott. Crönsted “zeolit”-nak nevezte el, a görög “zeo”, azaz “forrni” és a “lithos”, azaz “kő” szóból. A zeolitok családja az első felfedezés óta folyamatosan bővült, és a Földön található ásványok között a legnagyobb számban fordul elő. Jelenleg mintegy kétszáz zeolitfajtát ismerünk, köztük negyven természetes zeolitot.
A természetes zeolitok több százezer év után a tengerekben vagy tavakban lerakódott vulkáni hamuból alakultak ki. Az idő múlásával és az alkáli környezet hatására a hamu megváltozott és kristályosodott, míg végül zeolitokká vált. A természetes zeolitokat külszíni bányákban termelik ki. Az első zeolitot 1862-ben szintetizálták, de csak 1956-ban állítottak elő olyan szintetikus zeolitot, amely természetes környezetben nem létezne.
A zeolitok hidratált alumínium-szilikátok. Szerkezetük az AlO4 és SiO4 tetraéderek háromdimenziós, oxigénatomok által koordinált vázából áll. A zeolitok kationcserélők.
A zeolitokat számos alkalmazásban használják, amelyek négy fő területre csoportosíthatók:
- Folyadékok és gázok adszorpciója/ deszorpciója.
- Energiatárolás.
- Kationcsere.
- Katalízis.
természetes zeolit szemcsékben
Zéolithe Synthétique en Bille
Szintetikus zeolit szemcsékben
Szintetikus zeolit. Golyó
ZEOLITOK TULAJDONSÁGAI
Gázadszorpció
A zeolitok képesek szerves és ásványi molekulák adszorpciójára a gázfázisban, szerkezetük
módosítása nélkül. Ez az adszorpció nagy fajlagos
felületüknek (40-800 m2/g), bizonyos hidrofób-hidrofil felületi hatásoknak és
szerkezetüknek köszönhető. A zeolitokat az ipari gázok kezelésében, valamint
szagterhelés esetén használják.
Molekuláris sziták
A zeolitok állandó átmérőjű pórusai csak a legkisebb molekulákat engedik át belső nyílásukon. Ezért lehetővé teszik a gázok vagy folyadékkeverékek szelektív elválasztását: ezek molekulasziták.
Vízadszorpció / deszorpció
Egyes zeolitok nagy affinitással rendelkeznek a víz iránt.Ezt mutatja az adszorpciós kapacitás, amely térfogatmódosítás nélkül elérheti a 30 tömegszázalékot. A regenerálás a víz eltávolításával történik a nyomás és/vagy a hőmérséklet hatásának köszönhetően. Más feldolgozási körülmények között az adszorbeált víz természetes módon visszatér, ha a környezet túl száraz. A vízadszorpciónak ez a vízháztartási egyensúlynak megfelelő reverzibilitása a zeolitokat néhány tökéletes nedvességstabilizátorrá teszi.
Szerves folyadékok és ásványi anyagok adszorpciója
A gázokhoz és a vízhez hasonlóan a zeolitok is képesek szerves vagy ásványi molekulákat adszorbeálni a vízoldatban vagy anélkül. Ez az adszorpció az egyes zeolitokra jellemző. Ez a pórustulajdonság lehetővé teszi a zeolitok alkalmazását a peszticidekkel, szerves klórral vagy szénhidrogénekkel terhelt szennyvizek kezelésében.
Kationcserélő kapacitás
A zeolitszerkezet elektronikus semlegességgel terhelt kationja cserélhető. Ez egy szelektív kationcsere a zeolitnak a kicserélő kation iránti affinitása szerint. A teljes kationcsere-kapacitás és a szelektivitás az egyes zeolit-típusokra jellemző. Ez a tulajdonság teszi a zeolitokat különösen hasznossá és hatékonnyá, mint semmi mást a kationok eliminálására vagy azok koncentrációjának szabályozására az ivó- és szennyvizekben, az akvakultúrában, a mezőgazdaságban és sok más területen.
Katalízis
A zeolitok belső szerkezetükben kémiai reakciók katalizálására alkalmas helyeket mutathatnak ki. Ezt a tulajdonságot széles körben használják a petrolkémia területén, és számos redukciós, oxidációs vagy sav-bázis reakciót tesz lehetővé. Amennyiben a reakciók a zeolitszerkezetben zajlanak, csak olyan molekulák képződhetnek, amelyeknek az üregek által biztosítottnál kisebb térre van szükségük. A zeolitok így alakszelektivitást végeznek a reakciótermékek tekintetében.
Energiatárolás és -visszanyerés
A zeolitok esetében a vízadszorpció hőfelszabadulással együtt történik. Az adszorpciós/deszorpciós ciklus a végtelenségig megújítható, és a hő kompresszorokon vagy hűtőfolyadékokon keresztül továbbítható. Ez a tulajdonság lehetővé teszi a hőszivattyú elve szerinti hűtést vagy fűtést.