زئولیت چیست؟
مقداری آب را حرارت دهید، پس از مدتی بخار از سطح آب برخاسته می‌شود زیرا آب به نقطه ی جوش نزدیک شده است. قطعا چنین اتفاقی برای تکه ای سنگ رخ نخواهد داد مگر اینکه آن تکه سنگ از نوعی ماده بنام زئولیت باشد که آبرا درون خود نگاه می‌دارد.
تاریخچه زئولیت :
در سال 1756 میلادی، زمین شناس سوئدی با نام ” اکسل فردریک کرونستد ” به انگلسی ” Axel Fredrik Cronstedt ” [که بیشتر بعنوان کاشف فلز نیکل شناخته می شود] نام زئولیت را برای این نوع خاص سنگ پیشنهاد داد زیرا از لحاظ ادبی ” زئولیت ” به معنای {سنگ جوشان} است . امروزه این واژه به بیش از 200 ماده ی معدنی اشاره میکند که همگی موارد استفاده جالب توجهی دارند.
کاربرد زئولیت:
کاربرد زئولیت را میتوان در بسیاری از صنایع مانند موارد زیر یافت :
- مواد نرم کننده مایع
- غذای حیوانات
- مواد صنعتی
اما در واقع زئولیت چیست و طرز کار آن چگونه است؟
باید نگاه دقیق تری به این موضوع بیندازیم، زئولیت مواد معدنی متشکل از آلومینیوم و سیلیکات است که از پیوند مولکولی میان این دو عنصر تشکیل شده است. به عبارت ساده تر، زئولیت ها مواد جامدی هستند که از ساختار کریستالی سه بعدی تشکیل شده اند،خصوصا از عناصری همچون آلومینیوم-اکسیژن و سیلیکون، زئولیت در پاره ای موارد از فلزاتی همچون سدیم، پتاسیم و منیزیم به اضافه ی مقداری آب که میان فضاهای خالی موجود در سنگ ذخیره شده است تشکیل می شود .
زئولیت ها با بسیاری از ساختارهای کریستال مانند که حفره های توخالی درون خود دارند ترکیب می‌شوند، درحدود 40 نوع مختلف زئولیت طبیعی یافت شده است که بر طبق بررسی ها و کاوشهای سازمان زمین شناسی آمریکا، بیشتر در نواحی آتشفشانی و سنگ های رسوبی یافت می‌گردند. متداولترین نوع زئولیت های استخراج شده میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
- چابازیت (Chabazite)
- کلپتوتیلولیت (Clinoptilolite)و موردنیت (Mordenite)
ده ها نمونه زئولیت مصنوعی ساخته شده در آزمایشگاه برای کاربردهای ویژه طراحی و ساخته شده اند که معروفترین نمونه زئولیت مصنوعی با نام ” زئولیت A ” شناخته می‌شود که بیشتر در ” پودر ماشین های لباسشویی ” مورد استفاده قرار میگیرد.
خصوصیات ویژه زئولیت :
زئولیت ها، مواد جامد پایداری هستند که دربرابر همه نوع شرایط محیطی مقاومت می‌کنند، درجه حرارت زیاد، آسیبی به آن وارد نمیکند زیرا زئولیت ها نقطه جوش بالایی در حدود 1000 درجه سانتیگراد دارند. زئولیت هیچگاه نمی‌سوزد و در آب حل نمی‌شود، فشار زیادی را تحمل میکند و در حلال های غیر آلی حل نمی‌شود. زئولیت ها در مجاورت هوا اکسیده نمی‌شوند (نمی‌پوسند) و از طریق تماس با پوست و یا حتی استنشاق خطری را متوجه انسان نمی‌کنند. بدین دلیل که واکنش زا نیستند و هیچ خطری برای محیط زیست ندارند.
ویژگی زئولیت :
ذات و طبیعت بادوام زئولیت، آنها را تبدیل به موادی دارای کاربردهای گوناگون ساخته است، مهمترین و جالبترین نکته در خصوص زئولیت ها ساختار باز و قفس مانند آنها است که باعث می شود مولکول های آب و یا مواد دیگری را در شبکه های قفس مانند خود محبوس سازند. پس به همین علت است که مولکول های آب و یا یون های فلزاتی قلیایی تبدیل به جزئی از ساختار کریستال مانند زئولیت ها می شوند.
بخاطر همین ویژگی ها است که گاهی اوقات زئولیت ها با نام ” غربال های مولکولی ” شناخته می شوند. برخلاف زئولیت طبیعی که به شکل های گوناگون و اندازه های متفاوت در طبیعت پیدا می شود، زئولیت مصنوعی در اندازه‌های مشخص و سفارشی، ساخته می شوند. برخی زئولیت های طبیعی، مقدار آلومینیوم بیشتر و برخی دیگر مقدار سیلیکون بیشتری را در ساختمان خود دارند.
موارد استفاده زئولیت :
ساختار قفس ماند زئولیت ها باعث گردیده که کاربردهای متنوعی داشته باشند، یکی از پرکاربردترین موارد استفاده از زئولیت ها، نرم کننده های آب و فیلترهای آب می باشد. در نرم کننده های آب دارای ویژگی تبادل یونی، آب سخت (که مملو از کلسیم و منیزیم می‌باشد) به درون محفظه ای عمومی و ستون مانند که حاوی زئولیت است پمپ می شود. زئولیت ها به سرعت، یونهای کلسیم و منیزیم را از آب سخت جدا کرده و بدین ترتیب آب سخت به آب نرم تبدیل می شود، اما مقدار سدیم موجود در آب نرم مقداری افزایش می یابد (بعلت تبادل یونها).
بسیاری از پودرهای مورد استفاده در ماشین های لباسشویی و ظرفشویی حاوی زئولیت هستند تا بتوانند کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت را جدا کرده و باعث شود که عملکرد آب افزایش قابل چشمگیری داشته باشد .
نقش زئولیت در پاکسازی رادیواکتیو
همچنین، زئولیت در جدا کردن ذرات بسیار خطرناک “رادیواکتیو” از زباله های هسته ای بسیاری موثر بوده و زمین های آغشته به مواد رادیواکتیو را پاکسازی می کند. (پس از فاجعه هسته ای در رآکتورهای فوکوشیمای ژاپن در سال 2011 میلادی، کشاورزان و برنج کاران بمنظور پاکسازی زمینها از مواد رادیواکتیو، مقادیر زیادی زئولیت بر روی زمینهای زیر کشت پخش کردند).
موارد دیگر استفاده از زئولیت ها را میتوان در صنایع تولید سیمان و تهیه ی غذای حیوانات نام برد.
مهمترین کاربرد زئولیت :
یکی دیگر کاربردهای مهم زئولیت ها، استفاده ی آنها به شکل کریستال در صنایع داروسازی و صنایع پتروشیمی می باشد. در صنایع داروسازی و پتروشیمی، زئولیت ها به شکل کریستال در جهت شکستن مولکولهای هیدروکربن مورد استفاده قرار می‌گیرند تا در تهیه موادی همچون گازوئیل، کروزین، واکس و انواع دیگر محصولات جانبی پتروشیمی مورد استفاده واقع شوند.
همانند کاتالیزورهای دیگر، زئولیت نیز به دفعات متعدد قابل استفاده است، ساختار متخلخل زئولیت، این ماده را به یکی از پرکاربردترین مواد تبدیل کرده است. حفره های بیشمار در ساختمان زئولیت همانند میلیونها سوراخ ریز عمل می‌کنند تا واکنش های شیمیایی مواد دیگر را به درون خود کشانده و تبادل یونی بسرعت انجام پذیرد. در حال حاظر کشورهایی مانند ایالات متحده آمریکا، ژاپن و آلمان در استفاده از زئولیت در صنایع خود پیشگام هستند.
بدون دیدگاه