Zeolit prirodni

 PRIRODNI ZEOLIT  Otkriće prvog prirodnog zeolita vezano je za švedskog mineraloga Axel Fredrik Cronstedt koji je 1756 godine otkrio stibilit. Nazvao ga je zeolit što potiče od grčke reči: “zeo i lithos“ sa značenjem “ kamen koji kipi“ zbog vizulnog efekta primećenog pri zagrevanju zeolita. Zeoliti čine više od 90% mnogih sedimentnih stena vulkanskog porekla i rasprostranjeni su po celom svetu. Poznato je oko 50 vrsta prirodnih zeolita. U znatnim količinama se nalaze: habazit, klinoptilolit, mordenit, erionit, hojlandit, filipsit.  Klinoptilolit je najrasprostranjeniji prirodni zeolit. Klinoptilolitom bogate stene  sadrže 60-90 % klinoptilolita uz felspade, gline i kvarc kao mineralne nečistoće.Glavna nalazišta klinoptilolitom bogatih stena rasprostranjna su po celom svetu: Kuba, SAD, Australija, Rusija, Indonezija, Kina, Ukrajina, u Evropi Bugarska, Grčka, Mađarska, Rumunija, Slovacka, Turska.U Srbiji istražena nalazišta prirodnog zeolita se nalaze: Zlatokop u okolini Vranjske Banje, Igroš kod Brusa, Jablanica kod Kruševca, na Fruškoj Gori, Slanci okolina Beograda.  
    
                           Nalazište prirodnog zeolita-klinoptilolita, Igroš kod Brusa

Broj molekula vode varira u zeolitu. Zagrevanjem do 350 0C najveći deo molekula vode napušta rešetku pri čemu se može reverzibilno i vratiti. Struktura zeolita ostaje nepromenjena pri zagrevanju do 700 0C. Zeoliti su u pridodi neaktivni, nalaze se kao rude koje se potom tehnički obrađuju. Postoje nekoliko načina i procesa aktivacije zeolita: mehanička, termička, kiselinska, hemijska. Ono što zeolit čini posebnim jeste velika mogućnost njegove modifikacije kojom se vrši poboljšanje njegovog kvaliteta.

Postoje dva načina modifikacije, katjonska i površinska i na taj način se dobijaju proizvodi ciljnih karakteristika. Zeoliti su hidratisani prirodni kristali sa čvrsto definisanim strukturama koje sadrže AlO4 i SiO4 tetradre povezane atomima kiseonika. Prirodni zeolit-klinoptilolit ima čvrstu mrežastu strukturu kroz koju prolaze dugi kanali, u čijoj  unutrašnjosti  se nalaze molekuli vode. 

Proizvodnja, eksploatacija i primena prirodnih zeolita počinje 60 godina prošlog veka.  Svetska prizvodnja pre 30 godina  iznosila je manje od 500.000 tona ,danas dostiže i preko 5.000.000 tona. 

 

Strukturu zeolita čini prostorna mreža TO4 tetraedra, gde je T silicijum ili aluminijum. Tetraedri su medjusobno povezani atomima kiseonika, čineći strukturu zeolita bogatu kanalima i šupljinama.

Ne postoje prirodni zeoliti koji imaju više aluminijuma u odnosu na silicijum, pa je kod zeolita odnos silicijuma prema aluminijumu uvek >1:1. Usled izostrukturne zamene četvorovalentnog Si  trovalentnim Al, alumosilikatna mreža zeolita je negativno naelektrisana  pa je ovaj višak   negativnog naelektrisanja kompenzovan jednovalentnim i/ili dvovalentnim katjonima (Na+, K+, Ca2+, Mg2+).

 Kristali zeolita formiraju čitav lavirint kanala i pora različitog profila od čega zavisi vrsta zeolita. S obzirom na morfološku građu javljaju se u tri osnovna oblika: kristalni, vlaknasti i lisnati. Kristalni klinoptilolit je najpoznatiji i najzastupljeniji medju prirodnim zeolitima. Osnovno svojstvo zeolita je kapacitet katjonske izmene. Zeoliti imaju sposobnost da svojom poroznom strukturom privlače, upijaju i razmenjuju katjone i anjone.

Zeolitski tufovi u svom sastavu mogu sadržati različite prateće minerale od kojih su najčešće prisutni: felspad, kvarc, liskun i karbonat. Broj molekula vode varira u zeolitu. Zagrevanjem do 350 0C najveći deo molekula vode napušta rešetku pri čemu se može reverzibilno i vratiti. Struktura zeolita ostaje nepromenjena pri zagrevanju do 700 0C.

Zeoliti su u prirodi neaktivni, nalaze se kao rude koje se potom tehnički obrađuju. Postoje nekoliko načina i procesa aktivacije zeolita: mehanička, termička, kiselinska, hemijska. Ono što zeolit čini posebnim jeste velika mogućnost njegove modifikacije kojom se vrši poboljšanje njegovog kvaliteta. Postoje dva načina modifikacije, katjonska i površinska i na taj način se dobijaju proizvodi ciljnih karakteristika.

Zeoliti su hidratisani prirodni kristali sa čvrsto definisanim strukturama koje sadrže AlO4 i SiO4 tetradre povezane atomima kiseonika. Prirodni zeolit-klinoptilolit ima čvrstu mrežastu strukturu kroz koju prolaze dugi kanali, u čijoj  unutrašnjosti  se nalaze molekuli vode i zemno-alkalijski joni koji ne zauzimaju čvrste položaje pa je moguće njihovo pomeranje unutar rešetke. U jonskom obliku  mogu biti lako otpušteni i zamenjeni a da se pri tome ne menja karakter kristalne rešetke, što zeolitu klinoptilolitu omogućava  snažnu jonsku izmenu.

 Selektivno adsorbuju vodu i razmenjuju neke od svojih konstitucionih katjona. Imaju veoma raznovrsnu primenu, kao adsorbenti, jonski iznenjivači, katalizatori, punioci deterdženata,  u građevinskoj industriji, poljoprivredi, veterini, medicini, zdravstvu, ekologiji. Prirodni zeoliti su stenski mikroporozni silikatni minerali, po sastavu alumosilikati, koji pretežno sadrže jednovalentn i dvovalentne katjone: (Na+, K+, Ca2+, Mg2+ ). Nastali su kondenzacijom gasova i para nakon vulkanskih erupcija.

 SVOJSTVA PRIRODNIH ZEOLITA

  • Visok stepen hidratacije i lake dehidratacije,
  •  Stabilna stuktura nakon dehidratacije,
  • Katjon-izmenjivačka svojstva,
  • Jednolika veličina kanala,
  • Sposobnost selektivne sorpcije gasova, tečnosti i para,
  • Katalitička svojstva,
  • Specijalna električna svojstva,
  • Molekularna sita,

PRIMENA PRIRODNIH ZEOLITA

  • Veterina: dodatak životinjskoj ishrani, životinjska higijena
  • Dijetetski suplement,
  • Građevinski materijali, cement,
  • Poljoprivreda: melioracija, rekultivacija, asanacija zemljišta,
  • Farmaceutski dodaci,
  • Nosači za katalizu,
  • Sorbensi mirisa i gasova,
  • Kao membrane i filteri za prečišćavanje gradskih i industrijskih otpadnih voda,
  • Za uklanjanje radionukida iz voda nuklearnih postrojenja.

Prednosti prirodnih zeolit

  • Široka rasprostranjenost u prirodi,
  • Ekonomska isplativost eksploatacije,
  • Visoka efikasnost uklanjanja zagađivača iz voda procesima jonske izmene i/ili adsorpcije,
  • Visoka efikasnost uklanjanja jona metala iz otpadnih voda i vodnih sastava,
  • Izmenljivi katjoni (Na, K, Ca, Mg) nisu toksični,
  • Jednostavno zbrinjavanje zeolita zasićenog teškim metalima nakon jonske izmene (dodatak cementnim kompozitima, betonima, u izgradnji puteva …),
  • Efikasni su kod uklanjanja štetnih anjona ( arsenati, kromati … ) nakon modifikacije površine  prirodnog zeolita.

ZAKLJUČAK:

  • Zeoliti su hidratisani alumosilikati, jedinstvene trodimenzionalne strukture sastavljene od SiO4 i  AlO4  tetraedara spojenih atomima kiseonika.
  • Specifične su mrežaste strukture sa šupljinama i medjusobno povezanim kanalima odredjenog  oblika i dimenzija.
  • Šupljine i kanali kod zeolita sadrže vodu koja cini do 25% mase.  Zeolitska voda se može ukloniti zegrevanjem zeolita. Procenat uklonjene vode je prva mera odredjivanja kapaciteta sorpcije zeolita, pošto će slobodni prostor nakon izlaska molekula vode iz rešetke, biti dostupan za sorpciju drugih molekula dovoljno malih da mogu prodreti u kanale.

                                                             Autor:  Vlastimir Voštić dipl ing

Privredno Društvo “ZEO INVEST” d.o.o..Tel.:  064 254 7523; 063 7495 134

www.zeolit.rs ;     e-mail:zeoinvest@gmail.com