Що таке цеоліти?

Що таке цеоліти?

Цеоліти – це досить значний перелік мінералів зі схожим складом і властивостями. По суті, кожен з них є водним алюмосилікатом Ca або Na з підкласу каркасних силікатів, кожному характерний склоподібний/перламутровий відблиск.

Це дивовижний матеріал, описаний вченими ще більше двох сотень років тому. У перекладі з грецької його назва виглядає як «киплячий камінь». В якому сенсі, киплячий? – Запитаєте ви. У цьому, власне, і полягає головна особливість продукту. Якщо його опустити в воду, на поверхні з’являться бульбашки повітря. Це можна спостерігати, у зв’язку зі здатністю мінералу віддавати і неодноразово поглинати воду, залежно від температурного і вологісного режимів.

Ще одна дуже важлива властивість – це схильність до іонного обміну. Вони вибірково виділяють і знову вбирають різного роду речовини. Крім того, можуть обмінюватися катіонами. Але давайте про все по порядку.

Властивості цеолітів

Що таке цеоліт? Правильно! Мінерал з адсорбуючими властивостями, внутрішня структура якого складається з сильно рухливих пустот/порожнин/пор, у зв’язку з чим реалізується іонний обмін. Саме наявністю цих порожнин і визначається основоположна властивість цеолітів – адсорбція.

Кристали цеолітів – це діючі початки молекулярних сит, тобто пористих неорганічних твердих тіл, сформованих великою кількістю кубічних мікрокристалів. Молекулярні сита користуються надзвичайним попитом через свої специфічні властивості: здатність до оборотної абсорбції водяної пари і всіляких газів, а також можливість цеолітових катіонів без будь-яких ускладнень обмінюватися на будь-який інший позитивний іон. Порожнини і пори, а точніше мережа, ними утворювана – передумова формування розвиненого внутрішнього простору дивовижної величини. Розмір внутрішніх поверхонь може становити десятки і сотні тисяч значень зовнішнього розміру. Це мега важливо під час сушіння і селекційного поділу.

За своєю хімічною структурою ці продукти є гідратованими алюмосилікатами лужних/лужноземельних елементів. Якщо висловитися точніше, то в їх порах перебувають активні катіони (Mg, Ca, K, Na або ін.), у зв’язку з чим відзначаються такі властивості:

- адсорбція;

- катіонний обмін (катіонування);

- каталіз (каталітична дія).

Слід знати, що цеолітам характерна термічна стабільність і стійкість до впливу кислот, завдяки чому сфера їх застосування як у промисловості, так і в побуті – дуже і дуже широка.

Використання цеолітів: коротко про головне

Всіх сфер, в яких цеоліти знайшли застосування, так відразу і не перелічити. Спробуймо згадати хоча б основні з них.

Отже, ці мінерали використовують в приладах для очищення води як адсорбенти, іонообмінники та молекулярні сита. Нерідко вони служать донорами і акцепторами електронів. Задіюються у вакуумних сорбційних насосах. Служать гетерогенними каталізаторами в різних нафтохімічних і нафтопереробних процесах. Не обходиться без них як без цеоліт-модифікованих електродів хімічний аналіз. Крім того, аналітична хімія використовує цеоліти для реалізації хімічних методів, що передбачають поділ і концентрування.

Акваріумістика. Тут цінні адсорбційні й іонообмінні властивості. Цеоліт може бути задіяний як додатковий засіб до активованого вугілля і в якості наповнювача для котячого туалету.

Ось ще деякі ролі цеолітів, про які корисно знати:

- кормова добавка для с/г тварин і птиці;

- замінник фосфатів у побутовій хімії;

- сировина для виготовлення безалкогольних напоїв, спеціальних харчових продуктів і біодобавок до їжі;

- поглинач запахів у холодильних установках;

- ефективний помічник у боротьбі з радіацією і т.д.

Цеоліти природні та синтетичні

Розглядаючи цеоліти, чи не головне, що потрібно врахувати, це можливість їх природного і синтетичного походження. На сьогодні відомо сорок природних цеолітів і більше півтори сотні (за іншими даними – близько шестисот) синтетичних. З найпоширеніших груп: натроліт, ломонтит, хабазит, гейландит, стильбіт, морденіт і томсоніт.

Що собою являють природні представники цих мінералів? Продукти, сформовані при компонуванні вулканічної лави з гірськими породами, що розсипалися на дрібні частки під паро-газовим впливом з подальшою природною «обробкою» солоними океанічними водами. Виглядають ці природні творіння, як світлі естетичні мінерали в величезному спектрі матових і перламутрових відтінків. А в їх складі – значна кількість хімічних елементів з періодичної системи Менделєєва.

Як різноманітний цей матеріал сам по собі, так і його популярність спостерігається у всіх куточках світу. Ще не так давно цей камінь був тільки в колекціях поціновувачів. Сьогодні ж його з налагодженням виробничих процесів використовують в різних промислових напрямках.

Згідно з походженням, виділяють гідротермальні, екзогенні, а також метаморфічні цеоліти. Останні бувають найрідше. Мигдалини вулканічних порід, пісковики, зокрема аркозові й граувакові, тріщини і порожнечі гнейсів, а також кристалічних сланців – ось основні місця, де є велика ймовірність побачити цей мінерал.

Видобуток цеоліту здійснюється в багатьох країнах. Його природних родовищ хоч і невеликих за обсягом існує не менше тисячі по всій земній кулі. Найбільші з них – в Японії, Америці, Східній Африці і, увага, в Україні!

Добувати мінерали нескладно, оскільки їх поклади розташовуються неглибоко. Труднощі полягають в іншому: у відділенні необхідних кристалів від гірської породи. Це вимагає порівняно багато сил і часу. Ще один нюанс: загальний видобуток різних видів цеолітів, які в початковій сукупності не можуть застосовуватися там, де потрібно. Тобто виникає потреба в поділі.

Цінні властивості цього продукту були виявлені тільки в середині ХХ століття. Після цього американські вчені приступили до роботи над створенням синтетичного мінералу. І так, у них все вийшло. Виробничий процес виглядав таким чином: спочатку готували затравку з бутиловим спиртом, далі пульпу, що містила кремній, алюміній, воду, луг і органічні компоненти. Після цього відбувалася гідротермальна кристалізація при t 150-180 °С і, власне, вироблявся цеоліт. Сьогодні ж отримання описаним способом не обмежується: синтетичний мінерал створюють різними шляхами, відштовхуючись від того, які завдання йому належить виконувати в майбутньому.

Нинішні виробники замість катіонів лужних і лужноземельних металів беруть іони алкіламонію. І створюють навіть такі варіанти, які не мають природних аналогів.

До слова, синтетичні цеоліти у наш час користуються більшою популярністю, порівняно з натуральними. Найчастіше саме вони можуть справитися з тим, з чим необхідно в різних напрямках. А найбільш цінними вважаються цеоліти з підвищеним відсотком активної речовини – кліноптилоліту. Розгляньмо основні з них – NaА і NaX.

Цеоліт синтетичний NaA

Цеоліт NaA – речовина, що випускається промисловістю в досить великих обсягах. По суті – алюмосилікат натрію. На вигляд це тверда гранульована маса, частинкам якої характерна кругла або овальна форма при діаметрі 5-8 мм. Забарвлення може варіюватися від бежевого до ненасичено-помаранчевого. Хім. формула виглядає так: Na2O•Al2O3•2SiO2•H2O.

NaA глибоко осушує і тонко очищає газоподібні й рідкі середовища. Він здатний абсорбувати більшість складників промислових газів, за умови, що розмір їх молекул – не більше 0,4 нм. Під такі характеристики підпадає досить великий перелік продуктів: дигідросульфід, вуглецю (IV) сульфід, вуглекислий газ, нітрид водню, нижчі алкіни і алкадієни, етан, етен, пропен, орган. сполуки з 1-ю метильною групою в молекулі, а також CH4, Ne, Ar, Kr, Xe, О2, N2 і CO. Зверніть увагу: речовини, які перераховані останніми, можуть бути поглинені цеолітом тільки при невеликих температурних показниках. До того ж, якщо розглядати пропан і органічні сполуки, кількість вуглецевих атомів у молекулах яких більше 3, адсорбція NaA не спостерігається. Тобто сушіння і очищення таким чином не приводить до їх поглинання.

З інших напрямків застосування цієї речовини варто зазначити такі:

- енергетика (осушення «сирих» трансформаторних олив, пом’якшення потоків рідини при водопідготовчих заходах на енергоустановках, видалення з їх відходів радіонуклідів);

- очищення води для пиття на водозабірних станціях і в окремих водостоках;

- поділ молекул у хімічній галузі (оскільки крізь цеоліт здатні проникати молекули тільки конкретних форм і розмірів) і їх виловлювання для подальшого аналізу синтезованих сполук;

- очищення гальваностоків у машинобудуванні;

- виробництво мийних засобів (наприклад, порошків для прання) з метою підвищення їх мийних характеристик. Ця речовина реагує з іонами Mg і Ca, присутніми у водогінній воді, і не просто реагує, а зв’язує їх. Додатковий плюс такого впливу – не осідання на деталях техніки і одязі. Завдяки NaA можна майже повною мірою відмовитися від залучення фосфатів у пральних порошках та інших чистяче-мийних композиціях.

Цеоліт синтетичний NaX

Цеоліт NaX, або іншими словами екструдат – це продукт загального призначення, який формується разом зі зв’язкою. Випускається у вигляді кристалічної порошкоподібної маси або екструдата. Колір може варіюватися від білого до рожевого.

Його можна охарактеризувати, як мінерал-сорбент з властивостями радіопротектора. Каркасна кристалічна структура – запорука значної адсорбції.

Основні застосування NaX:

- пром. зневоднення і очищення газів та рідин;

- повітро- й азотоочищення від вуглеводнів, оксидів і олій;

- вилучення води, сірчистих компонентів та тіолів з природного газу;

- видалення сполук сірки, тіолів і вуглекислоти з нафтового попутного газу;

- розподіл сукупностей аренів;

- видалення радіоактивних нуклідів з рідких відходів ядерних енергоустановок;

- дополімеризаційне вилучення окислювальних речовин при олефіноочищенні.

Якщо говорити про сорбуючі властивості NaX, загалом, то вони ефективні стосовно величезного переліку матеріалів. Це, передусім, вода, нітрид і сульфід водню, діоксид вуглецю, метан, етантіол і метантіол, етиленоксид, аміноетан та диборан. Це також ізопарафіни і алкени, одно- й багатоядерні найпростіші, складні циклоалкани і арени, а також їх похідні. Не можна не згадати тут і про меркаптани, тіофен, оксол-2,4-дієн, піридин і бензопіридин, метилтрихлорид, тетрахлорметан, фреони, пента- і декаборан.

Як бачите, застосування не обмежується очищенням і осушенням пром. газів. Чимале значення ця речовина має для молекулярного поділу різних сукупностей, для роз’єднання повітря в кріоустановках та ін.

На замітку! Щоб активувати цеоліт, попередньо потрібно виконати його терморегенерацію при t 450-550 °С.

Цеоліти природні

І NaX з NaА, та й інші штучні цеоліти, головним чином, знаходять застосування в різних промислових напрямках. Якщо говорити про медицину, аграрний комплекс або, приміром, про очищення зовнішнього середовища, то тут великою популярністю користуються саме природні цеоліти. Розмір їх пор – строго заданий, у зв’язку з чим вони є чудовими сорбентами для матеріалів і органічної, і неорганічної етимології.

Відтак, природні цеоліти застосовуються, в основному, в таких царинах:

- водоочищення (зокрема очищення басейної води, боротьба з вірусами і бактеріями в рибних господарствах);

- виготовлення с/г добрив (основна мета використання – підвищення міцності гранул МД, сприяння входженню до складу більшого числа важливих мікроелементів);

- рільництво, а саме мінімізація обсягу нітратів у плодах, а також загальне збільшення врожайності ґрунту;

- птахівництво і тваринництво (завдання цеолітів полягає в інтенсифікації приросту маси і благотворному впливі на плодючість дорослих особин, плюс у підвищенні імунітету поголів’я на клітинному рівні, в результаті чого недуги трапляються рідше, а якщо щось, проходять в рази легше й оперативніше).

Знову ж синтетичні мінерали не можуть вводитися до складу тих продуктів, які призначені для внутрішнього вживання. Тільки натуральні, завдяки своєму природному походженню, здатні позитивно впливати на людський організм. Хоча і у випадку з ними, якщо мова йде про вживання дітьми, вагітними жінками й матерями, які годують груддю, є потреба в отриманні попередньої консультації лікаря.

Компанія займається реалізацією хімічних реактивів та сировини, лабораторного та хімічного посуду, лабораторного обладнання, меблів та іншої продукції більше 20 років

Замовлення дзвінка
Дякуємо за Ваше звернення. Наші менеджери зв'яжуться з Вами найближчим часом
Сталась помилка при надсиланні листа. Зв'яжіться будь ласка з менеджером.