زئولیت (Zeolite) | کاربرد زئولیت ها | خرید زئولیت | شرکت توسعه معادن و مواد معدنی آسیا Your SEO optimized title page contents

زئولیت Zeolite

زئولیت Zeolite

در سال 1756 یکی از کانی شناسان سوئدی baron a.f cronstedt زئولیت ها را به عنوان گروه جدیدی از کانی ها شناسایی کرد. او کانی ها را از زئولیت، از کلمات یونانی zein و lithos به معنی سنگ های جوشان نامید، چون کانی ها وقتی به وسیله فوتک دمیده شدند، کف کردند. تا قبل از کشف شابازیت، زئولیت ها مورد توجه قرار نگرفته بودند. زئولیت ها، آلومینوسیلیکات های بلوری و هیدراته فلزات قلیایی و قلیایی خاکی به ویژه سدیم، کلسیم، منیزیم، استرانسیم و باریم هستند. شبکه بلوری زئولیت ها براساس شبکه سه بعدی چهاروجهی SiO4 استوار است که تمام چهار اکسیژن به وسیله چهاروجهی های مجاور به اشتراک گذاشته می شوند. کاتیون های قلیایی و قلیایی خاکی، در درون این ساختار به طور ضعیفی نگه داشته شده و با کاتیون های دیگر یا آب مولکولی می توانند تبادل شوند. اکثر زئولیت ها بدون تغییری در حجم می توانند آبدار یا آبزدا شوند.

زمین شناسی زئولیت طبیعی

زئولیت ها در انواعی از محیط های زمین شناختی عمدتا به صورت کانی های دگرسانی یا درجا زاد، کانی های دمای پایین- فشار پایین در سامانه های دگرگونی، کانی های ثانویه در زون های هوازده یا در رگه ها به وقوع می پیوندند. در حال حاضر تولید زئولیت تجاری به انباشت های درجا زاد و دگرسانی در سنگ های رسوبی بلورین دانه ریز محدود می شود.
معمولا 9 زئولیت درسنگهای رسوبی به وقوع می پیوندند :
آنالیسم، شابازیت، کلینوپتیلولیت، اریونیت، فریریت، هیولاندیت، لومونتیت، موردنیت، فیلیپسیت. آنها عموما قلیایی هستند و سیلیسی تر از رقبایشان در سنگهای آذرین مافیک می باشند.

خواص زئولیت ها

زئولیت ها دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی هستند که در بسیاری از کاربردهای تجاری مهم مورد بهره برداری قرار می گیرند. خواص مهم فیزیکی و شیمیایی زئولیت ها به قرار زیر می باشند:
- درجه بالایی از آبدار شدن
- وقتی که آبدار شوند، چگالی پایین و حجم فضای خالی بزرگی دارند.
- ساختار بلوری بسیاری از زئولیت ها وقتی که آبزدا شوند، پایدار می گردند.
- خواص تبادل یونی
- کانال های با اندازه مولکولی یکنواخت در بلورهای آبزدا شده
- توانایی جذب گاز و بخار
- خواص کاتالیزوری
سرندهای مولکولی، موادی هستند که می توانند به طور انتخابی مولکولها را براساس اندازه، شکل یا بارالکتریکی جذب کنند. کاربردهای تجاری زئولیت ها، براساس خواص زیر استوار می باشند: سرندکاری مولکولی، تبادل یونی، جذب و کاتالیزوری.

کاربردهای زئولیت

صدها کاربرد تجاری برای زئولیت ها وجود دارد. در حال حاضر مصارف اصلی عبارتند از:
- حذف یون آمونیوم از پساب های فاضلاب و صنعتی، آکواریوم ها و مزارع پرورش ماهی تجاری
- کنترل بو در جاذب های حیوانی، محصولات تمیزکننده کف، فرش و جاذب ها در محوطه ی کف ساختمان های صنعتی
- حذف یون های فلزی سنگین از پساب های هسته ای، معدنی و صنعتی
- کاربردهای کشاورزی به عنوان آماده سازهای خاک و مکمل خوراک حیوانات
- خشک کننده هایی که برای جذب بخار آب در ظروف محصور شده و بسته بندی، مورد استفاده قرار می گیرند.
- حاملان برای باکتری ها و آنزیم ها
- جداسازی گاز
- کاتالیزوری
در سال 2003، حدود 3.5 میلیون تن از زئولیت های طبیعی در سرتاسر دنیا تولید و به مصرف رسیدند. کاربردهای ساختمان سازی و کشاورزی، اکثر محصول را به مصرف رسانده است.

زئولیت در کشاورزی و باغبانی

زئولیت ها درآماده سازی خاک و حجم افزاهای کود شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. زئولیت ها ظرفیت تبادل یونی، را افزایش می دهند، نگهداری رطوبت را بهبود می بخشند و به علت ph بالایی که دارند از خاک های اسیدی حفاظت می کنند. زئولیت ها به عنوان محیط های آزادسازی برای آمونیاک و تا حد کم تری برای پتاسیم، کند عمل می کنند. امروز آماده سازهای خاک زئولیتی که با نیتروژن پیش بارگذاری شده اند موجود می باشند. ساختار بلور زئولیت، یون آمونیم را از مصرف سریع به وسیله ی باکتری های نیتراتی کننده محافظت می کند و کاهش مقدار نیتروژن کودهای شیمیایی اعمال شده به خاک را، ممکن می سازند. شابازیت و کلینوپتیلولیت به علت تبادل یونی بالا و ظرفیت های جذب، حاملان موثر علف کش ها، آفت کش ها، قارچ کش ها، آنزیم ها و باکتری ها می باشند.

زئولیت در غذای حیوانات

افزودن کلینوپتیلولیت به غذاهای حیوانات در مقادیر کنترل شده مصرف خوراک را افزایش وتنش آمونیاک در سامانه های هضم کننده حیوان را کاهش می دهد. تغذیه کنترل شده کلینوپتیلولیت به جوجه ها، بوقلمون ها و خوک ها، میزان رشد را افزایش داده، بازدهی بهبود یافته ی خوراک را به دنبال داشت، وقوع اسهال و مشکلات سلامت مربوط را کاهش داده و مدفوع خشک تر و با بوی کمتر تولید نمود . همچنین بحث مدفوع و فاضلاب تصفیه شده با زئولیت، کودهای شیمیایی موثرتری هستند چون خواص آزادسازی آهسته ی آنها از شناختن گیاهان توسط کود شیمیایی، ممانعت می کند. کود فرآورده شده زئولیتی خشک تر وکم بوتر از کود کمپوست شده می باشد.
تغذیه ی کلینوپتیلولیت و تا حدود کمتری موردنیت به حیوانات در بسیاری از کشورها عمل پذیرفته شده ای می باشد. تغذیه کلینوپتیلولیت به جوجه های گوشتی به مقادیر 1-3% کل ماده غذایی بازدهی تغذیه را افزایش می دهد و زمان لازم را برای رسیدن به اندازه ی قابل فروش کاهش می دهد. جوجه های تخم گذاری که با مکمل زئولیتی تغذیه شوند، زودتر زمان تخم گذاری را شروع کردند و تعداد تخم ها افزایش داشتند و بهبود کلی در سلامت، از طریق کاهش باکتری های فضولات را تجزیه کردند.

زئولیت در استخر پرورش ماهی

زئولیت ها در آکواریوم ها، استخرهای پرورش ماهی و محل های تخم گذاری ماهی جهت پرهیز از انباشت آمونیاک به سطح سمی، نیز بکار می روند. محل های تخم گذاری ماهی جهت پرهیز از سامانه های خود اتکایی که آب را جهت کاهش آلودگی از پساب هایشان باز می گردانند استفاده می کنند. کلینوپتیلولیت در حذف آمونیاک از سامانه های پرورش ماهی بازگردانی، بسیار موثر هستند. درمحیط هایی که اکسیژن کم است، غلظت های کمتر از 1ppm آمونیاک، می تواند به بافت های گوشت ماهی آسیب برساند، وقوع بیماری گوشت ماهی را افزایش داده، آهنگ رشد را کاهش دهد و مرگ ومیر را افزایش دهد. جعبه های کمکی حذف آمونیاک حاوی کلینوپتیلولیت دانه ای، به عنوان محیطهای تبادل یونی برای مصرف آکواریوم خانگی، به فروش می رسند.

زئولیت در صنعت نفت و پتروشیمی

زئولیت ها با اندازه های کانالی بزرگ دارای مساحت های سطح درونی زیادی هستند و انواع مختلفی از واکنش ها را کاتالیز می کنند. گرچه زئولیت های طبیعی در کاربردهای جذب در صنایع نفت و پتروشیمی مورد استفاده قرار گرفته اند ولی زئولیت های مصنوعی عموما به علت اندازه های کانالی بزرگ ترشان، ظرفیت های جذب بزرگتر و یکنواختی به کار می روند. شابازیت برای حذف آب، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن از هیدروکربن های گازی، برای حذف HCl ازجریان های گازی و برای خشک کردن هیدروژن و کلر مورد استفاده قرار می گیرد.
شابازیت برای جداکردن دی اکسیدکربن، سولفیدهیدروژن وگازهای دیگر، ازمتان تولید شده ازگازطبیعی و چاه های نفت مورد استفاده قرار گرفته است. منابع دیگر متان که از زئولیت های مصنوعی یا طبیعی برای حذف گازهای اشتعال ناپذیر و آلوده کننده استفاده می کنند شامل واحدهای تصفیه فاضلاب شهری، آکندهای زمین بهداشتی و تجهیزات تصفیه زباله های حیوانی، می شود.

زئولیت راهکار تصفیه آب های سنگین

توانایی تبادل کاتیونی، یکی از مهمترین خواص زئولیت می باشد. شابازیت و کلینوپتیلولیت برای تصفیه آب و فاضلاب های متالوژیکی مورد استفاده قرار می گیرند. چون شابازیت خاصیت انتخابی بیشتری برای تالیم نسبت به زئولیت های طبیعی دیگر یا رزین، تبادل یونی دارد در نتیجه برای جداکردن تالیم از آب مورد استفاده قرار می گیرد. کلینوپتیلولیت و شابازیت، آمونیاک وبعضی از فلزات سنگین را از فاضلاب و دیگر جریان های خروجی جدا می کنند. آمونیاک جدا شده می تواند به جو تخلیه شود، به صورت گاز محصول فرعی بازیافت شود یا به کود شیمیایی سولفات آمونیم تبدیل گردد. با اضافه کردن زئولیت، در تصفیه فاضلاب مرحله ی سوم، محیط مطلوب تری حاصل شده است. یون های آمونیاک چون سمی هستند برای ماهی ها و حیات آبزیان دیگر مضر بوده وباید حذف شوند. یون های امونیاک باعث رشد سریع جلبک ها و مغذی شدن رودخانه ها و دریاچه ها می گردند.

زئولیت در صنایع پزشکی و بهداشتی

محصولات زئولیت برای بند آوردن خون ریزی بر اثر زخم ها، مورد استفاده قرار می گیرند. کلینوپتیلولیت به طور موفقیت آمیزی به عنوان عامل صیقل دهنده در خمیردندان حاوی فلوئورید، که سطح بالایی از فلوئورید را برای باقی ماندن در شکل آنیونی فراهم می کند، به کار می رود. کلینوپتیلولیت درتوپی ها برای کنترل بو و کاهش وقوع جذب باکتری ها محصور می شود. کلینوپتیلولیت به علت توانایی جذب یون های آمونیاک از هوا وآب، در محصولاتی از قبیل پودربچه و پر کننده در پوشاک یک بار مصرف بچه و به عنوان محصول کنترل آمونیاک در سطل های پوشاک مورد استفاده قرارگرفته است.

زئولیت در صنعت دفن زباله هسته ای

شابازیت و کلینوپتیلولیت درتصفیه، حمل و نگهداری در ساختارهای مهندسی برای ذخیره سازی باطله های هسته ای مورد استفاده قرار می گیرند. زئولیت های طبیعی توانایی منحصربه فردی برای حذف ایزوتوپ های خطرناک از محلول های حاوی غلظت های بالای یون های رقیب دارند. زئولیت های طبیعی ارزان تر از رزین های تبادل یونی آلی بوده و در برابر فشار از تشعشع بسیار مقاوم تر می باشند. زئولیت ها در دمای پایین به شیشه های سیلیکاتی پایدار، که حجم باطله ی پرتوزا را بسیار کاهش می دهد، ذوب می شوند. با محصور کردن شیشه ی پرتوزا در بتن، کاتیون های پرتوزا به طور سالمی درمحل دفع مطمئن ذخیره می شوند.
فرآیند تبادل یونی که از کلینوپتیلولیت استفاده می کند، برای تصفیه ی باطله ی هسته ای در بسیاری از کشورها به کار می رود. تناژهای بالایی از کلینوپتیلولیت به طور مستقیم برای خاک های آلوده در نیروگاه برق چرنوبیل، به منظور حفاظت از نشت آلوده کننده ها پرتوزا در حین حادثه به کار رفت. مخلوط کلینوپتیلولیت و موردنیت، برای حذف Cs137 درژاپن مورد استفاده قرارگرفته است. کلینوپتیلولیت از مجارستان برای محصور کردن Sr90 و Cs137 ازجریان های باطله ی خروجی به کار رفته است. در کانادا، کلینوپتیلولیت برای بازیافت 90Sr وCs137 از محلول های باطله، در محل های دفن زیر زمینی مورد استفاده قرار گرفته است. کانی های زئولیت بارگذاری شده با سزیم واسترانیم پرتوزا در محل های دفن زیرزمینی مطمئن ذخیره می شوند.

استفاده از زئولیت در کاهش بو در فضولات و بستر حیوانات

زئولیت های طبیعی، مخصوصا کلینوپتیلولیت، یون های آمونیاک را جذب می کنند. این فرآیند، بوها را از فضولات و ادرار ازبین می برد. زئولیت های آب دار، بخار آمونیاک را وقتی که گاز وارد حفره های زئولیت می شود جذب می کند، آن به آب تبلورمتصل می شود یا آن را جایگزین می کند. زئولیت های خرد و دانه بندی شده، اساسا کلینوپتیلولیت، در کنترل کردن بوی تعفن بخارهای آمونیاک تولید شده وقتی که مدفوع حیوان خشک می شود موثر واقع می گردند. کلینوپتیلولیت دانه ای مستقیما کف مرغداری ها و طویله ها و درسینی های فضولات برای گربه ها و حیوانات خانگی کوچک اعمال می شود. افزودن کلینوپتیلولیت به غذاهای حیوانات، به عنوان غذای مکمل دارای منابع تغذیه ای است.
زئولیت های طبیعی به طور قابل توجه کلینوپتیلولیت، شابازیت وفیلیپسیت برای کنترل بو درمحصولات مشخص نیز بکار می روند. تمیزکننده های هوای اطاق با فیلترهای زئولیتی در ساختمان های مسکونی وبرای حذف بوهای ادرار با آمونیاک بالا در پرورشگاه ها و امکانات مشابه نیز به کار رفته اند. کلینوپتیلولیت آسیا شده به عنوان تمیز کننده ی خشک فرش، مخصوصا برای حذف بوهای حیوانات خانگی موثر می باشد.

زئولیت در صنعت کاغذ

زئولیت های طبیعی در بعضی محصولات کاغذ مخصوص به عنوان پرکننده ها به کار رفته اند. کلینوپتیلولیت و کوارتز بلورین که به عنوان ناخالص در توف های زئولیتی به وقوع می پیوندند، ساینده هستند. علاوه بر این، کلینوپتیلولیت روشنایی پایین ورنگ ضعیفی دارد. کلینوپتیلولیت با کائولن و کربنات کلسیم برای پوشش یا پرکننده ی اکثر محصولات کاغذ به رقابت می پردازد.