زئولیت چیست؟

زئولیت چیست؟
مقالات 23 آبان 1401

زئولیت ماده ای جامد است که دارای ساختاری کریستالی و سه بعدی است. این ماده از عناصر مختلفی مانند اکسیژن، آلومینیوم و سیلیکون به همراه برخی از فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی ( مانند پتاسیم، منیزیم و سدیم ) تشکیل یافته است. نام این ماده برگرفته از واژه ای یونانی به معنی سنگ جوشان است. حدودا 240 نوع از این ماده شناخته شده است که 40 مورد آن به صورت طبیعی قابل استخراج است. این ماده معدنی از تماس مواد مذاب آتشفشانی با آب های زیر زمینی ایجاد می شود. منافذ ریز موجود در ساختار زئولیت‌ها موجب می شود تا این مواد به عنوان فیلتر عمل کنند. در بین کشورهای تولید کننده زئولیت، چین پیشرو در تولید این ماده معدنی می باشد. این مواد به ندرت در طبیعت به صورت خالص یافته می شوند و معمولا با مواد معدنی، فلزات و کوارتز آلوده می شوند که نیاز به عملیاتی جهت فرآوری و افزایش خلوص آن می باشد. در صنایع مختلف عموما از زئولیت‌های مصنوعی استفاده می شود که درجه خلوص بالایی دارد.

تاریخچه کشف و استفاده از زئولیت‌ها

فروش زئولیت

زئولیت‌ها برای اولین بار در سال 1756 به عنوان یک ماده معدنی کشف و شناسایی شدند. این کشف توسط یک معدن شناس سوئدی به نام الکس فردریک کرونتید با جمع آوری مقداری بلور از معدن مس در سوئد انجام شد. او با گرم کردن سریع این ماده متوجه شد مقدار زیادی بخار از این ماده تولید می شود. به همین دلیل او این ماده را زئولیت نامگذاری نمود که واژه ای یونانی به معنای سنگ در حال جوشیدن است. بر اساس یافته های کرونستد زئولیت‌ها به مدت 200 سال به عنوان مواد معدنی کشف شده در سنگ های آتشفشانی در نظر گرفته شده اند.

زئولیت‌های طبیعی در جایی تشکیل می شوند که سنگ های آتشفشانی با آب های زیر زمینی قلیایی واکنش می دهند. این نوع از زئولیت‌ها خالص نیستند و مقادیر متفاوتی از مواد معدنی دیگر شامل فلزات، کوارتز و غیره در آن ها مشاهده می شود. به همین دلیل زئولیت‌های طبیعی در کاربردهای تجاری زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرند و لازم است تا فرآیندهایی برای افزایش میزان خلوص آن ها انجام گیرد.

تحقیقات اولیه در مورد کاربرد زئولیت‌ها در کشاورزی در دهه 1960 در کشور ژاپن صورت پذیرفت. کشاورزان ژاپنی از زئولیت‌ها برای افزایش PH خاک های آتشفشانی و همچنین کنترل میزان رطوبت خاک استفاده می نمودند. خاصیت تبادل یونی بالای این مواد باعث استفاده گسترده آن ها در کشاورزی به عنوان حامل های مواد غذایی شد.

استفاده از زئولیت در ساخت دستگاه اکسیژن ساز

خواص زئولیت‌ها

  • توانایی بالا در جذب آب
  • خاصیت تبادل یونی بالا
  • هنگام از دست دادن آب دارای تراکم پایین و فضاهای خالی زیاد می باشند
  • ساختمان بلوری زئولیت‌ها هنگام از دست دادن آب پایدار می ماند
  • توانایی جذب بخار و گاز
  • خاصیت های کاتالیزوری
  • دارای کانال های با اندازه مولکولی یکنواخت در بلورهای بدون آب

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی زئولیت

زئولیت‌ها دارای ساختار کلی چهار ضلعی می باشند و دارای قدرت تبادل یونی بالایی هستند. این مواد با توجه به خاصیت های تبادل یونی، کاتالیزوری و جذب سطحی که دارند در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. چگالی این مواد معمولا بین 2 تا 2.3 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. این ویژگی در مورد زئولیت‌های غنی از باریم متفاوت می باشد و ممکن است چگالی آن ها بین 2.5 تا 2.8 گرم بر سانتی متر مکعب باشد. ساختمان این نوع کانی شبیه کانی های سیلیکاتی است که قابل انبساط می باشد. جذب آب در زئولیت‌ها نسبتا زیاد است. البته میزان جذب آب کاملا به نوع زئولیت و همچنین نوع کاتیون های موجود در آن بستگی دارد. ظرفیت تبادل کاتیونی زئولیت‌ها در 100 گرم از این ماده از 100 تا 300 میلی اکی والان گزارش شده است.

انواع زئولیت

انواع زئولیت

زئولیت‌های مورد استفاده در کاربردهای مختلف را می توان بر اساس ویژگی های متفاوتی دسته بندی نمود. یکی از روش های دسته بندی زئولیت‌ها، دسته بندی بر اساس روش تولید این مواد می باشد که بر این اساس می توان زئولیت‌ها را به دو دسته زئولیت‌های طبیعی و مصنوعی تقسیم بندی کرد.

زئولیت طبیعی

همانطور که قبلا اشاره کردیم زئولیت‌های طبیعی از واکنش میان سنگ های آتشفشانی با آب های زیر زمینی قلیایی به وجود می آیند. برای استخراج زئولیت طبیعی از تجهیزات معمول مورد استفاده در معادن بهره می گیرند. برای دستیابی به سنگ معدن و فرآوری آن از روش انفجار و یا از ماشین آلات مخصوص برای برش سنگ استفاده می کنند. این سنگ ها توسط دستگاه های سنگ شکن صنعتی خرد شده و آسیاب می شوند تا جهت مصارف مختلف مورد استفاده قرار گیرند. از جمله تولید کنندگان بزرگ زئولیت در جهان می توان به کشورهای کره جنوبی،چین، ژاپن، آمریکا، اردن و ترکیه اشاره نمود.

زئولیت مصنوعی

زئولیت‌های مورد استفاده در صنعت معمولا به صورت مصنوعی تولید و ساخته می شوند. روش های رایج برای تولید زئولیت مصنوعی شامل گرم کردن محلول های آبی آلومینا و سیلیس به همراه محلول سود پرک می باشد. زئولیت‌های مصنوعی مزایایی نسبت به نوع طبیعی خود دارند که از آن جمله می توان به حالت یکنواخت و فاز خالص تولید شده اشاره نمود. همچنین می توان زئولیت‌هایی با ساختار خاص تولید کرد که در طبیعت یافت نمی شوند.

کاربردهای زئولیت

کاربردهای زئولیت

زئولیت‌ها به دلیل سازگاری و تطبیق پذیری خود، در طول سالیان متمادی مورد توجه محققان و دانشمندان قرار گرفته اند. زئولیت‌ها از زمان کشف آنها در سال 1756 توسط الکس فردریک به عنوان جاذب های قوی، مبدل های یونی و غربال کننده های مولکولی شناخته شده اند. خواص غربال مولکولی زئولیت‌ها به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد.

تصفیه فاضلاب صنعتی

با توجه به  افزایش روزافزون تقاضا برای آب آشامیدنی با کیفیت بالا، تصفیه آب از منابع مختلف از جمله انواع فاضلاب های بهداشتی، صنعتی، کشاورزی و غیره امری ضروری به نظر می رسد. در نتیجه، استفاده از زئولیت‌های طبیعی به ‌عنوان عاملی در حذف آلاینده‌های فاضلاب، توجه زیادی را به خود جلب کرده است که منجر به انجام تحقیقات زیادی در این زمینه شده است.

صنعت

زئولیت‌های مصنوعی همچون سایر مواد مزوپور (مانند MCM-41) معمولاً به عنوان کاتالیزور در صنایع پتروشیمی مانند کراکینگ کاتالیزوری سیال و هیدروکراکینگ استفاده می شوند. مولکول ها در فضاهای کوچک توسط زئولیت‌ها محصور می شوند و باعث ایجاد تغییرات ساختاری و افزایش واکنش پذیری آن ها می شوند. زئولیت‌های اسیدی نیز جزو اسیدهای جامد قوی به شمار می روند که امکان تعدادی از واکنش های کاتالیز شده توسط اسید از جمله ایزومریزاسیون و آلکیلاسیون را فراهم می کنند.

دستگاه اکسیژن ساز

دستگاه های اکسیژن ساز با به کارگیری فناوری جذب نوسان فشار (PSA) عمل می کنند. در اکسیژن سازها هوای محیط جذب می شود و نیتروژن موجود در آن حذف می گردد. اکسیژن غنی شده در این دستگاه ها توسط افرادی که به سطح بیشتری از اکسیژن نیاز دارند مورد استفاده قرار می گیرد. زئولیت‌ها نقشی اساسی در دستگاه های اکسیژن ساز دارند. این مواد با جذب گاز نیتروژن موجود در هوا به نوعی سبب فیلتر گاز نیتروژن شده و در نتیجه میزان اکسیژن خروجی دستگاه افزایش می یابد. گاز نیتروژن جذب شده توسط زئولیت‌ها با کاهش فشار دوباره در هوا آزاد می شود. زئولیت‌ها به دلیل توانایی بالایی که در تمایز بین گازهای مختلف دارند به طور گسترده در سیستم های PSA استفاده می شوند.

از کاربردهای دیگر زئولیت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • زئولیت‌ها به عنوان جاذب و کاتالیزور نیز استفاده می شوند. این مواد به دلیل ساختار منافذ مشخص و اسیدیته قابل تنظیم در طیف گسترده ای از واکنش ها بسیار فعال عمل می کنند.
  • زئولیت‌ها توانایی جداسازی دقیق و مشخص گازهایی مانند دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد از جریان های گاز طبیعی با عیار پایین را دارند. گازهای نجیب، نیتروژن، اکسیژن، فریون و فرمالدئید نمونه هایی از جداسازی های دیگر توسط زئولیت‌ها هستند.
  • زئولیت‌ها با کمک نقره، در تابش نور طبیعی کشف شدند که توانایی رقابت با چراغ های فلورسنت یا LED را دارند.
  • زئولیت‌ها را می توان برای ذخیره حرارتی گرمای خورشید و همچنین برای تبرید جذبی استفاده کرد. توانایی در جذب گرمای بالای آنها و همچنین توانایی در جذب و دفع آب با حفظ یکپارچگی ساختاری باعث می شود تا در این زمینه ها مورد استفاده قرار گیرند.
  • در پمپ های خلاء انجمادی، زئولیت‌ها به عنوان غربال کننده مولکولی استفاده می شوند.
  • بازار جهانی مواد شوینده لباسشویی بزرگترین کاربرد زئولیت است.
  • زئولیت یا دیاتومیت به طور گسترده در بستر غیر کلوخه ای استفاده می شود.
  • در ساخت مخلوط گرم آسفالت از زئولیت‌های مصنوعی به عنوان افزودنی استفاده می شود. این مواد باعث کاهش دما در طول ساخت بتن آسفالتی می شوند و در نتیجه مصرف سوخت فسیلی کمتر شده و تولید دی اکسید کربن و ذرات معلق در هوا کاهش خواهد یافت. زئولیت‌های مصنوعی در مخلوط گرم آسفالت، فشرده سازی را ساده‌ تر می‌کنند و تا حدودی امکان پیاده سازی در هوای سرد و مسیرهای طولانی‌تر را فراهم می‌کنند.

قیمت زئولیت

قیمت زئولیت

قیمت ماده معدنی زئولیت به نوع آن وابسته است. برای آگاهی از قیمت انواع مختلف این مواد می توانید با کارشناسان ما در شرکت مهاب تماس بگیرید. به طور کلی انتظار می رود به دلیل افزایش تقاضا در صنعت ساخت و ساز رشد بازار جهانی این ماده پرکاربرد را شاهد باشیم. با افزایش میزان ساخت و ساز و تقاضا برای بتن سبک، تقاضا برای این ماده رو به افزایش است. این مواد اغلب در تولید بتن سبک مورد استفاده قرار می گیرد. از ویژگی های بتن سبک می توان به انبساط حرارتی کمتر، مقاومت در برابر آتش و جذب صدای عالی در مقایسه با بتن معمولی اشاره نمود.

به این مطلب امتیاز بدهید
[مجموع: 1 میانگین: 5]
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.