DEFINIÇÃO DE ZEOLITE
Em 1756, o mineralogista Barão Crönsted descobriu a Stilbite. Em condições de aquecimento rápido, este mineral parecia estar a ferver devido à sua perda de água. Crönsted chamou-o “zeólito”, da palavra grega “zeo”, que significa “ferver” e “lithos” que significa “pedra”. A família zeólita cresceu desde aquela primeira descoberta e está entre os minerais mais numerosos da Terra. Atualmente são conhecidos cerca de duzentos tipos de zeólitos, incluindo quarenta que são naturais.
Após várias centenas de milhares de anos, os zeólitos naturais formaram-se a partir de cinzas vulcânicas depositadas em mares ou lagos. Com o passar do tempo e devido ao ambiente alcalino, as cinzas se alteraram e cristalizaram até se tornarem zeólitos. Os zeólitos naturais são explorados em minas a céu aberto. O primeiro zeólito foi sintetizado em 1862 mas somente em 1956 foi produzido um zeólito sintético que não existiria num ambiente natural.
Zeólitos são aluminosilicatos hidratados. Sua estrutura consiste em uma estrutura tridimensional de AlO4 e SiO4 tetrahedrae coordenada por átomos de oxigênio. Os zeólitos são permutadores catiónicos.
Zeólitos são utilizados em múltiplas aplicações que podem ser agrupadas em quatro áreas principais:
- Adsorção/dessorção de líquidos e gases.
- Armazenamento energético.
- Câmbio catiónico.
- Catálise.
Zéolithe natural em grânulos
Zéolithe sintético em Esfera
PROPRIEDADES ZEOLITES
Adsorção de gás
Zeólitos podem adsorver moléculas orgânicas e minerais na fase gasosa sem qualquer
modificação da sua estrutura. Esta adsorção é devido à sua alta especificidade
superfície (40 a 800 m2/g) a alguns efeitos de superfície hidrofóbico-hidrofílica e a
a sua estrutura. Os zeólitos são usados no tratamento de gases industriais, bem como em
casa de incômodo de odor.
Peneiras moleculares
Poros de zeólitos com diâmetro constante só permitem que as menores moléculas passem suas aberturas internas. Assim eles permitem uma separação seletiva do olhar ou misturas líquidas: eles são peneiras moleculares.
Adsorção/dessorção de água
Alguns zeólitos têm uma alta afinidade com a água, o que é demonstrado por uma capacidade de adsorção que pode chegar a 30% em peso, sem qualquer modificação de volume. A regeneração ocorre pela eliminação da água graças aos efeitos da pressão e/ou temperatura. Em outras condições de processamento, a água adsorvida retorna naturalmente quando o ambiente está muito seco. Esta reversibilidade da adsorção da água em função do equilíbrio hídrico, transforma os zeólitos em alguns estabilizadores de humidade perfeita.
Adsorção de líquidos e minerais orgânicos
As para gases e água, os zeólitos podem ou não adsorver moléculas orgânicas ou minerais na solução de água. Esta adsorção é específica para cada zeólito. Esta adsorção permite a aplicação de zeólitos no tratamento de pesticidas, cloro orgânico ou efluentes carregados de hidrocarbonetos.
Capacidade de troca catiónica
O catião responsável pela neutralidade electrónica da estrutura zeolítica pode ser trocado. Esta é uma troca selectiva de catiões de acordo com a afinidade zeólita para o catião de substituição. A capacidade total de troca catiônica e a seletividade são específicas para cada tipo de zeólito. Esta propriedade torna os zeólitos especialmente úteis e eficientes como nenhum outro para a eliminação de cátions ou para conseguir controle de sua concentração em água potável e águas residuais, para a aquicultura, agricultura e muitos outros campos.
Catálise
Na sua estrutura interna os zeólitos podem exibir locais capazes de catalisar reações químicas. Esta propriedade é amplamente utilizada na petroquímica e permite muitas reações de redução, oxidação ou ácido-base. Na medida em que as reações ocorrem na estrutura zeolítica, apenas as moléculas que necessitam de um espaço menor do que o fornecido pelas cavidades podem ser formadas. Os zeólitos realizam assim uma selectividade de forma nos produtos de reacção.
Armazenamento e retorno de energia
No que diz respeito aos zeólitos, a adsorção de água acontece em conjunto com uma libertação de calor. O ciclo de adsorção/dessorção pode ser infinitamente renovado e o calor transferido através de compressores ou líquidos refrigerantes. Esta propriedade permite arrefecer ou aquecer de acordo com o princípio da bomba de calor.