Цеолит природного происхождения. Описание и сфера применения.
Цеолит как полезные ископаемые имеет необычайно широкую сферу использования в промышленности и сельском хозяйстве. Он применяется в строительстве, нефтехимии, как осушитель газов и сред, для очистки воды, медицине.
Что такое цеолит?
Цеолиты – группа минералов вулканическо-осадочного происхождения, каркасные алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов. В настоящее время известно более 40 структурных видов природных цеолитов, наиболее распространенными из которых являются клиноптилолит, гейландит, филлипсит, ломонит, морденит, эрионит, шабазит, феррьерит, анальцим.
Достаточная техническая прочность клиноптилолита, устойчивость к действию высоких температур, агрессивных сред и ионизирующих излучений, селективность к крупным катионам щелочных, щелочноземельных, редких, рассеянных и некоторых тяжелых металлов, поглощающая способность и ситовый эффект – все это обуславливает широкое использование минерала.
Цеолит как полезные ископаемые имеет необычайно широкую сферу использования в промышленности и сельском хозяйстве. Они применяются в строительстве, нефтехимии, как осушитель газов и сред, для очистки питьевых и технических вод, на элеваторах при осушке зерна, в подготовке грунтов для теплиц, комнатных растений, на дачах, приусадебных участках, на больших с/х площадях (особенно в засушливых районах) и так далее. При строительстве стадионов, гольфовых полей, спортивных площадок и просто лужаек цеолит используется, как дренаж. Он будет удерживать воду и помогать усвоение удобрений. Животноводы используют цеолит для устранения запаха аммиака в помещениях, а комбикормовые заводы успешно применяют в кормах как отличный сорбент.
Общим для всех минералов из группы цеолитов является наличие трехмерного алюмокремнекислородного каркаса, образующего системы полостей и каналов, в которых расположены щелочные, щелочноземельные катионы и молекулы воды. Катионы и молекулы воды слабо связаны с каркасом и могут быть частично или полностью замещены (удалены) путем ионного обмена и дегидрации, причем обратимо, без разрушения каркаса цеолита. Лишенный воды цеолит представляет собой микропористую кристаллическую «губку», объем пор, в которой составляет до 50% объема каркаса цеолита. Такая «губка», имеющая диаметр входных отверстий от 0,3 до 1 нм (в зависимости от вида цеолита) является высокоактивным адсорбентом.
Диаметр входных отверстий «губки» имеет строго определенные размеры. В связи с этим происходит так называемый молекулярно-ситовый отбор при сорбции молекул из газа в жидкости.
Свойства цеолитов позволяют разделять молекулярные смеси даже в тех случаях, когда разница в размерах молекул составляет 10-20 пм.
Ионообменные свойства цеолитов определяются особенностями химического сродства ионов с кристаллической структурой цеолита. При этом, также, как и при адсорбции молекул, необходимо соответствие размеров входных отверстий в цеолитовый каркас и замещающих ионов.
Ионным обменом на цеолитах удается выделять ионы, извлечение которых другим методом часто представляет большую сложность.
Ионоситовый эффект позволяет адсорбировать из газовых и жидких систем пары азота, CO2, SO2, H2S, Cl2, NH3. Установлена способность цеолитов адсорбировать радиоактивные ионы цезия из растворов, удалять NH4+ из сточных вод и водоемов, извлекать ионы Cu, Pb, Zn, Cd, Ba, Co, Ag и других металлов из промышленных сточных вод, очищать природные газы. Емкость поглощения цеолитов в 30 раз выше, чем у ионообменных смол.
Было обнаружено вспучивание (увеличение объема образца, сопровождающееся выделением воды) при нагревании. Цеолит (в переводе с греческого "кипящий камень") Природный цеолит относится к устойчивым алюмосиликатам с каркасным строением кристаллической решетки, имеющим слоистую структуру.
Применение цеолита
Цеолит широко применяется в различных отраслях народного хозяйства.
Сельское хозяйство:
- Животноводство
- Птицеводство
- Рыбоводство
- Растениеводство
- Мелиорация
- производство органоминеральных удобрений
Пищевая промышленность:
- пищевые добавки
- консервирование
- очистка пищевых жидкостей
Экология:
- улавливание газов
- устранение запахов
- очистка сточных вод
- очистка водных бассейнов
- оздоровление и восстановление почв
- ликвидация ущерба от транспортных объектов.
Атомная промышленность:
- фильтрация и адсорбция
- улавливание и удержание радионуклидов
Строительство и стройматериалы:
- краски, лаки
- керамический кирпич
- теплозвукоизоляция
- легкие перегородки
- упрочнители цемента
- огнеупорные перегородки
- компонент вяжущих смесей
- предотвращение слеживания стройматериалов
Товары народного потребления:
- сухие духи
- дезодоранты
- ароматизаторы;
- осушители обуви
- поглотители запахов
- чистящие, моющие средства
- средства борьбы с бытовыми насекомыми
- наполнители для кошачьих и собачьих туалетов
- фильтры для аквариумов
Медицина:
- очистка инсулина
- очистка крови
- стоматология
- лечение кожных заболеваний
- желудочные препараты
Водоснабжение:
- очистка питьевой воды
- очистка оборотных вод
Химическая и газовая промышленность:
- химреактивы;
- фильтры;
Целлюлозно-бумажная промышленность, пленочные материалы:
- производство бумаги, картона
Энергетика:
- очистка и регенерация энергетических масел;
- подготовка воды для котлов и бойлеров
- хроматография
- осушка газов;
- пролонгатор действия химреактивов