Цеолит
О цеолите
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
Описание
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; |
Пищевая промышленность |
|
животноводство |
пищевые добавки |
|
птицеводство |
консервирование |
|
рыбоводство |
очистка пищевых жидкостей |
|
растениеводство |
Атомная промышленность: |
|
мелиорация |
фильтрация и адсорбция |
|
производство органоминеральных удобрений |
улавливание и удержание радионуклидов |
|
Экология: |
Строительство и стройматериалы: |
|
улавливание газов |
краски, лаки |
|
устранение запахов |
керамический кирпич |
|
очистка сточных вод |
теплозвукоизоляция |
|
очистка водных бассейнов |
легкие перегородки |
|
оздоровление и восстановление почв |
упрочнители цемента |
|
ликвидация ущерба от транспортных объектов. |
огнеупорные перегородки |
|
Товары народного потребления: |
компонент вяжущих смесей |
|
сухие духи |
предотвращение слеживания стройматериалов |
|
дезодоранты |
Медицина: |
|
ароматизаторы; |
очистка инсулина |
|
осушители обуви |
очистка крови |
|
поглотители запахов |
стоматология |
|
чистящие, моющие средства, СМС |
лечение кожных заболеваний |
|
средства борьбы с бытовыми насекомыми |
желудочные препараты |
|
наполнители для кошачьих и собачьих туалетов |
Водоснабжение: |
|
фильтры для аквариумов |
очистка питьевой воды |
|
Нефтехимия: |
очистка оборотных вод |
|
обессоливание и обезвоживание нефти |
Химическая и газовая промышленность: |
|
катализаторы |
химреактивы; |
|
Целлюлозно-бумажная промышленность, пленочные материалы |
фильтры; производство бумаги, картона |
|
Энергетика: |
хроматография |
|
очистка и регенерация энергетических масел; |
осушка газов; |
|
подготовка воды для котлов и бойлеров |
пролонгатор действия химреактивов |
Химический состав цеолита
Цеолит - это материал с большим содержанием различных минералов и микроэлементов.
|
Компоненти |
SiO² |
Al²O |
Fe²O³ |
Ti O² |
Ca O |
Mn O |
K²O+ Na²O |
F |
As |
Pb |
Cu |
P²O5 |
|
% |
71,5 |
13,1 |
0,9 |
0,2 |
2,1 |
1.07 |
5,03 |
0,025 |
0,0015 |
0,002 |
0,002 |
0,033 |
|
Содержимое микроэлементов |
Mn |
zr |
ba |
rb |
ce |
zn |
y |
nb |
ga |
th |
|
|
242 |
235 |
232 |
110 |
52 |
45 |
22 |
22 |
20 |
12 |
|
Суммарная удельная активность естественных радионуклидов – 144,5 Бк/кг |
|
МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ при сжатии до 150 кг/кв.см по стиранию – не больше 4% |
|
ВЛАЖНОСТЬ – ДО 7% |
|
|
|
|
|
|
Зерновой состав цеолитовой продукции и области его применения
|
Фракция |
Сфера применения |
|
0-0,08мм 0-0,14 мм |
|
|
0-1,0 |
|
|
1-4 мм 1-5 мм |
|
|
3 – 10 мм 3 – 8 мм |
|
Основные катионы, которые поглощаются из жидкостей: Cs+. Pb+. K+. NH4+. Ag+. Cd2+. Pb2+. Zn2+. C2+. Hg2+. Ba2+. Sr2+. Ca2+. Mg2+. Co3+. Al3+. Cr3+. Fe3+.
Основные газы, которые поглощаются:
Co. Co2. So2. Nh3. N2. HCHO. Ar. O2. He. Kr. Xe. CH3OH. Фреон. Формальдегид. Меркаптани.
Cation exchange capacity – составляет109 [meq/100g].
Сорбционные характеристики цеолита и активированного угля.
Проведены лабораторные исследования сорбционных характеристик цеолита и активированного угля.
|
Наименование веществ загрязнителей |
Степень очистки в %% в фильтрах |
|
|
уголь |
цеолит |
|
|
Аммиак |
32,0 |
73,0 |
|
Бензол |
90,0 |
нет данных |
|
Бор |
72,0 |
71,0 |
|
Железо |
70,0 |
99,9 |
|
Кадмий |
нет данных |
95,0 |
|
Кальций |
нет данных |
75,0 |
|
Медь |
78,0 |
85,0 |
|
Марганец |
72,0 |
нет данных |
|
Магний |
нет данных |
73,0 |
|
Мышьяк |
93,0 |
нет данных |
|
Нитриты |
39,0 |
нет данных |
|
Нитраты |
13,0 |
нет данных |
|
Свинец |
90,0 |
99,9 |
|
Стронций стабильный |
нет данных |
90,0 |
|
Стронций радиоактивный |
нет данных |
92,0 |
|
Ртуть |
нет данных |
99,9 |
|
Фосфаты |
71,0 |
66,0 |
|
Фенол |
90,0 |
нет данных |
|
Хлор |
92,0 |
нет данных |
|
Хлорорганика |
90,0 |
нет данных |
|
Цинк |
нет данных |
95,0 |
|
Цезий 137 |
нет данных |
92,0 |
