DEFINIREA ZEOLITULUI
În 1756, mineralogistul baron Crönsted a descoperit Stilbitul. În condiții de încălzire rapidă, acest mineral părea să fiarbă din cauza pierderii de apă. Crönsted l-a numit „zeolit”, de la cuvântul grecesc „zeo”, care înseamnă „a fierbe” și „lithos” care înseamnă „piatră”. Familia zeolitelor a crescut de la această primă descoperire și se numără printre cele mai numeroase minerale de pe Pământ. În prezent, se cunosc aproximativ două sute de tipuri de zeoliți, dintre care patruzeci care sunt naturali.
După câteva sute de mii de ani, zeoliții naturali s-au format din cenușa vulcanică depusă în mări sau lacuri. Odată cu trecerea timpului și datorită mediului alcalin, cenușa s-a alterat și s-a cristalizat până a devenit zeoliți. Zeoliții naturali sunt exploatați în mine în aer liber. Primul zeolit a fost sintetizat în 1862, dar abia în 1956 a fost produs un zeolit sintetic care nu ar exista în mediul natural.
Zeoliții sunt aluminosilicați hidratați. Structura lor constă într-o schemă tridimensională de tetraedre de AlO4 și SiO4 coordonate de atomi de oxigen. Zeoliții sunt schimbători de cationi.
Zeoliții sunt utilizați într-o multitudine de aplicații care pot fi grupate în patru domenii principale:
- Adsorbția / desorbția lichidelor și gazelor.
- Stocarea energiei.
- Schimbul de cationi.
- Cataliza.
Zeolit natural în granule
Zéolithe Synthétique en Bille
Zéolithe Synthétique en Bille
Zeolit sintetic în Bile
PROPRIETĂȚI ALE ZEOLITULUI
Absorbția gazelor
Zeoliții pot adsorbi molecule organice și minerale în faza gazoasă fără nicio
modificare a structurii lor. Această adsorbție se datorează suprafeței lor specifice ridicate
suprafață (40 până la 800 m2/g) unor efecte de suprafață hidrofobă-hidrofilă și a
structurii lor. Zeoliții sunt folosiți în epurarea gazelor industriale, precum și în
cazul de combatere a mirosurilor neplăcute.
Cernere moleculare
Porii zeoliților cu diametru constant lasă să treacă prin deschiderile lor interioare doar cele mai mici molecule. Prin urmare, ele permit o separare selectivă a amestecurilor gazoase sau lichide: sunt cernere moleculare.
Absorbția / desorbția apei
Câțiva zeoliți au o mare afinitate pentru apă. acest lucru este demonstrat de o capacitate de adsorbție care poate ajunge la 30% din greutate fără nicio modificare de volum. Regenerarea are loc prin eliminarea apei datorită efectelor presiunii și/sau temperaturii. În alte condiții de prelucrare, apa adsorbită revine în mod natural atunci când mediul este prea uscat. Această reversibilitate a adsorbției apei în funcție de echilibrul hidric transformă zeoliții în niște stabilizatori de umiditate perfecți.
Absorbția lichidelor organice și a mineralelor
Ca și în cazul gazelor și al apei, zeoliții pot adsorbi sau nu molecule organice sau minerale din soluția de apă. Această adsorbție este specifică fiecărui zeolit. Această porprietate permite aplicarea zeoliților în tratarea efluenților încărcați cu pesticide, clor organic sau hidrocarburi.
Capacitatea de schimb de cationi
Cația în sarcina neutralității electronice a structurii zeolitice poate fi schimbată. Acesta este un schimb de cationi selectiv în funcție de afinitatea zeolitului pentru cationul înlocuitor. Capacitatea totală de schimb cationic și selectivitatea sunt specifice fiecărui tip de zeolit. Această proprietate face ca zeoliții să fie deosebit de utili și eficienți ca nimeni alții pentru eliminarea cationilor sau pentru a realiza controlul concentrației acestora în apele potabile și reziduale, pentru acvacultură, agricultură și multe alte domenii.
Cataliză
În structura lor internă, zeoliții pot prezenta situsuri capabile să catalizeze reacții chimice. Această proprietate este utilizată pe scară largă în petrochimie și permite numeroase reacții de reducere, oxidare sau acido-bazice. În măsura în care reacțiile au loc în structura zeolitică, se pot forma doar moleculele care au nevoie de un spațiu mai mic decât cel oferit de cavități. Zeoliții realizează astfel o selectivitate de formă asupra produșilor de reacție.
Înmagazinarea și returnarea energiei
În ceea ce privește zeoliții, adsorbția apei are loc împreună cu o eliberare de căldură. Ciclul de adsorbție/desorbție poate fi reînnoit la nesfârșit, iar căldura poate fi transferată prin intermediul compresoarelor sau al lichidelor de răcire. Această proprietate permite răcirea sau încălzirea în conformitate cu principiul pompei de căldură.