زئولیت

توضیحات

زئولیت ها (Zeolite)‏ مواد معدنی هستند که عمدتاً از آلومینوسیلیکات تشکیل شده و کاربرد تجاری عمده آن در صنایع به عنوان جاذب سطحی است. واژه زئولیت در اصل در سال 1756 توسط کانی شناس سوئدی اکسل فردریک کرونستد ابداع شد. نام زئولیت از ترکیب دو واژه یونانی (ζέω (zéo، به معنی “جوش” و (λίθος (lithos، به معنای “سنگ” تشکیل شده است.

از بین زئولیت‌های طبیعی فقط 9 نوع به مقدار زیاد در طبیعت یافت می‌شوند. خواص فیزیکی و شیمیایی زئولیت‌های طبیعی متفاوت بوده و در بین نمونه‌های مختلف یک نوع خاص از زئولیت نیز، تفاوت‌هایی در خواص فیزیکی (اندازه منفذ، اندازه بلور، ظرفیت تبادل یونی و ظرفیت جذبی) و ترکیب شیمیایی وجود دارد. موارد استفاده زئولیت‌های مصنوعی و طبیعی، از خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها منشا می‌گیرد که خود آن هم به نوبه خود تابعی از ساختمان بلوری و ترکیب شیمیایی زئولیت‌ها است. تعدادی از زئولیت‌های طبیعی عبارتند از: – Analcime – Chabazite – Clinoptilolite – Erionite – Faujasite – Ferrierite – Laumontite – Mordenite – Pillipsite – Heulandite .

به طور خلاصه زئولیتها با فرمول تجربی عمومی A_2/n.OAL₂O.XSiO₂.yH₂O (که در آن A یک کاتیون قلیایی، n ظرفیت کاتیون و میزان X از 2 تا 10 و y از 2 تا 7 تغییر می کند) از دسته کانی‌های رسی هستند که همچون سایر کانی‌های رسی از پایة هیدروسیلیکاتهای آلومینیوم همراه با برخی کاتیونها و اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی تشکیل شده‌اند. ساختمان کریستالی آنها بر پایة یک شبکة سه بعدی از تتراسیلیکاتهای چهار وجهی که تمام اکسیژن‌های آنها با چهار وجهی‌های مجاور مشترک می‌باشند، قرار دارد.

این کمپلکس کریستالی سیلیکاته زنجیره‌های گسترده و پیوسته‌ای را به وجود می‌آورد که با توجه به نحوه اتصال و قرارگیری آنها در کنار یکدیگر، شبکه‌ای  از فضاهای خالی و حفره‌های قفسه مانندی را تشکیل می دهند، که قطر آنها بین 3-10 انگستروم می‌رسد. وجود پرشمار این قفسه‌های کوچک خالی به همراه حضور برخی کاتیونهای فلزی قلیایی و قلیایی خاکی با اتصال ضعیف، ویژگی‌های منحصر به فرد جذب، تعویض کاتیونی و غربال مولکولی و خواص کاتالیستی را به وجود می‌آورد که نه‌تنها زئولیت‌ها را از دیگر انواع رسها متمایز می‌کند، بلکه به دلیل تنوع کاربردی این ویژگی‌ها در صنایع، دانشمندان را به کشف و دسته‌بندی انواع زئولیتهای طبیعی ترغیب نموده و ساخت انواع مصنوعی آن را نیز موجب شده است[32].

همة زئولیتها به اندازه 10 تا 20 درصد آب در ترکیب خود دارند که همه یا بخشی از آن در 350 درجه سانتیگراد از آنها بیرون می‌رود؛ بدون آنکه ساختمان شبکه فرو بریزد و این عمل به صورت برگشت پذیر است. از کاربردهای زئولیت می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• به عنوان مواد خام پزولانی در سیمان و سنگهای ساختمانی سبک
• به علت مقاومت سایشی بالا و شفافیت در ایتالیا و ژاپن، به‌عنوان مواد پرکننده و عامل سفید کننده در صنعت کاغذ سازی به کار برده می‌شوند.
• کلینوپتیلولیت که کانی اصلی ژئولیت است می‌تواند در جداسازی Sr⁹⁰ و CS³⁷ از تفاله‌های اتمی به کار روند
• جذب فلزات سنگین در محیط زیست
• به عنوان جذب کننده آلودگی‌های نفتی
• جداسازی گاز
• حذف آمونیاک موجود در لجن
• مواد افزودنی خوراک دام