| تبليغات | X |
 |
سایت تخصصی بهداشت محیطارائه مطالب آب. فاضلاب.کلیات بهداشت محیط.آلودگی هوا.مدیریت پسماندها |
 |
آرشیو مطالب |
 |
تماس با مدیریت وبلاگ |
|
صفحه نخست |
 |
 این وبلاگ به منظور دسترسی جامعه بهداشت محیط ایران به مطالب تخصصی راه اندازی شده است امید است مثمر ثمر باشد.
RSS طراح قالب |
زئوليت ها ، آلومينو سيليکات هاي بلوري و هيدراته فلزات قليايي و قليايي خاکي بويژه سديم ؛ کلسيم ، منيزيم ، استرانسيم و باريم هستند که شبکه ها ي سه بعدي متشکل از چهار وجهي هاي [SiO4]4- و[AlO4]4- دارند. اين مواد براي نخستين بار در سال 1756 توسط يک معدن شناس سوئدي به نام فرديک کرونستد شناسايي شده اند و زئوليت نام گرفته اند.
واژه زئوليت به معني سنگ جوشان از ريشه يونايي "زين " به معناي جوشيدن و "ليتوس" به معناي سنگ است . اين نام مبتني بر اين واقعيت است که در هنگام حرارت دادن زئوليت ، مقدار زيادي آب، به صورت بخار خارج مي شود .
از نظر شيميدان ها زئوليت ساختماني است از پليمر هاي معدني که داراي اندامي چهار وجهي است ، ساختمان کلي اين چهار وجهي به صورت TO4 است که در آنها ممکن است T يک عنصر سه ظرفيتي مانند Al وB وGa و يا چهار وجهي نظير Ge و Si و يا پنج ظرفيتي مثل P باشد و کليه اين چهار وجهي ها از طريق اکسيژن مشترک به يکديگر متصل مي شوند .
بعضي از کاربردهاي مهم زئوليت ها به شرح زير مي باشد:
الف- خالص سازي
- خشک کردن (LNG ؛ گازهاي حاصل از کراکينگ ، سردکننده ها )
- حذف CO2(گازطبيعي ، جداسازي هوا به وسيله ي سرد سازي )
- حذف گوگرد ( شيرين سازي گاز طبيعي وLPG)
- و...
از زئوليت هاي طبيعي نيز در بعضي از کاربردها مي توان استفاده کرد که عبارتند از :
الف- کاربردها در مقياس بزرگ
- به عنوان پرکننده در کاغذ
- در سيمان ها و بتن ها
- مکمل غذاي حيوانات
- کاربردهاي غربال مولکولي
- جداسازي اکسيژن و نيتروژن از هوا
- جاذب هاي مقاوم به اسيد و خشک کردن و خالص سازي
- تبادلگر يوني در فرايند هاي کاهش آلودگي
فرمول سلول واحد زئوليت ها معمولا به صورت زير است:
Mx/nn+ [(AlO2-)x (SiO2)y ] .wH2O
M: کاتيوني با ظرفيت n
w: تعداد مولکول هاي آب بر واحد ساختماني x و y: تعداد کل چهار وجهي ها بر سلول واحد
(x+y): مجموع چهار وجهي ها در سلول واحد y/x : مقادير 5-1 را به خود اختصاص مي دهند وليکن زئوليت هايي نيز قابل تهيه هستند که اين نسبت در آنها مي تواند به 100 يا بيشتر برسد.
قسمتي از فرمول که در کروشه قرار گرفته است ترکيب اصلي شبکه را نشان مي دهد.
کاتيون هاي فلزي که بار آنيوني اضافي در شبکه آلومينو سيليکاتي را خنثي مي سازند ، معمولا از فلزات قليايي و قليايي خاکي هستند و بعضي از آنها مي توانند به طور برگشت پذيري تعويض گردند . باقيمانده ي فضاي خالي موجود در زئوليت را ، مولکول هاي آب پر مي کنند.
در ساختار زئوليت ها چهار وجهي ها به گونه اي در کنار هم قرار مي گيرند که يک ساختار شبکه اي باز با منافذ و سطوح بسيار زياد پديد مي آورند ، شبکه ي سه بعدي به وجود آمده شامل کانال ها و حفره ها يا قفس هاي به هم پيوسته اندکه کاتيون ها و مولکول هاي آب فضاهاي بين حفره ها را اشغال مي نمايند .معمولا آب موجود در شبکه بلورين زئوليت مي تواند با عمليات حرارتي به صورت برگشت پذير برطرف گردد.  1- زئوليت هاي طبيعي : اين مواد در ابتدا به صورت يک جزء فرعي اما به صورت گسترده در حفره هاي بازالتي شناسايي شدند و استفاده از آنها به اين صورت ، در مقياس هاي صنعتي عملي سخت و طاقت فرسا بوده است. تشکيل زئوليت ها تنها به ماتريس بازالتي محدود نشده است .بلکه رسوبات متنوعي در چند دهه گذشته شناسايي شده اند ، زئوليت هاي طبيعي فراوان بوده و بعضي از رسوبات حاوي زئوليت داراي يک فاز زئوليتي خاص با خلوص 90% مي باشد .
از نظر صنعتي زئوليت هاي طبيعي داراي کاربردهاي کمي مي باشند که دليل اصلي آن يکنواخت نبودن خواص آنها است .همچنين ساختمان بلورين اين زئوليت ها از نظر اندازه ي حفره ها براي بسياري از کاربردهاي صنعتي مناسب نمي باشند.
در مورد شرايط و علل تشکيل زئوليت ها در طبيعت ، نظريه هاي گوناگوني ارائه شده است که یک نمونه از آنها به شرح زير است :
الف – زئوليت ها اغلب در لايه هاي رسوبي ، بعد از تشکيل و دفن رسوبات در اثر واکنش آلومينيم سيليکات با آب حفره ها ، در درزها و شکستگي ها تشکيل شده اند .
الف – زئوليت ها اغلب در لايه هاي رسوبي ، بعد از تشکيل و دفن رسوبات در اثر واکنش آلومينيم سيليکات با آب حفره ها ، در درزها و شکستگي ها تشکيل شده اند .
ب- شيشه هاي آتشفشاني سيليسي را مي توان مواد اوليه ( آلومينيم سيليکات ) مورد نياز براي تشکيل زئوليت ها در طبيعت دانست.
ج- تمام کاني هاي گروه زئوليت که تا به حال در حدود 60 نوع آن شناسايي شده اند ، کاني هاي ثانوي بوده و از تخريب يا دگرساني کاني هاي اوليه اي نظير فلدسپات و فلدسپاتوئيد ها ،رس ها و در نهايت از ژلهاي سيليکاته ي طبيعي به وجود مي آيند.
ايران پتاسيل بسيار بالايي در اين زمينه دارا مي باشد . کانسارهاي زئوليت ايران در نواحي دماوند ، سمنان ، کرمان ، گردنه نعل شکن ( جاده ي قم – تهران ) کوه هاي جنوبي تهران ( کوه مره ) و اطراف حوض سلطان شناسايي شده اند . مساعد ترين نواحي ، جنوب دماوند ، اطراف ورامين ، سمنان در جنوب کوه هاي طلحه و همچين سر کوير رشم سمنان مي باشد.
1- زئوليت هاي مصنوعي
زئوليت هاي مصنوعي مواد شيميايي ويژه اي با خلوص بالا هستند که دامنه ي کاربرد وسيعي دارند. محققين پيش از سال 1950 جهت توليد زئوليت ها در صدد تشکيل طبيعي و ژئوشيميايي کاني هاي شناخته شده بودند و تصور مي کردند که تشکيل زئوليت ها مستلزم ايجاد درجه حرارتي در حدود 200 تا 400 درجه سانتيگراد و دهها اتمسفر فشار مي باشد .اما در سال 1957 شيميدان ها موفق شدند زئوليت هايي در دماي پايين(C 0 100 >) و در مقياس صنعتي تهيه نمايند.
توليد زئوليت ها
توليد زئوليت ها تحت شرايط گرمآبي انجام مي گيرد. اصطلاح گرمابي در اينجا به معني تبلور زئوليت ها از محلول آب دار حاوي اجزاي شيميايي لازم است. پليمرهاي آلومينا سيليس آبدار با وزن مولکولي کم يعني Si(OH)4 و Al(OH)3 مونومر هايي هستند که در اثر ترکيب با هم واحدهاي ساختاري ثانوي را در فاز محلول به وجود مي آورند واحدهاي ثانوي يا به طور مستقيم به روي هسته يا وجهي از بلور در حال رشد مي نشينند و يا قبل از اتصال به صورت چند وجهي بزرگتر شکل مي گيرند ، بسياري از واحدهاي ساختاري از اين قبيل ممکن است در محلول شکل بگيرند ، لکن فقط تعداد معدودي از آن ها هستند که با موفقيت به بلور در حال رشد متصل مي شوند .نوع زئوليت به دست آمده توسط شرايط توليد تعيين مي شود .از جمله ي اين شرايط مي توان به غلظت مواد واکنشگر ،pH ، دما و غلظت مواد افزودني اشاره نمود.فاکتور هاي موثر بر فرايند توليد عبارتند از :
1- طبيعت مواد شرکت کننده در واکنش و فرايند آماده سازي آن ها
2- روشي که از طريق آن، مخلوط واکنش آماده مي شود و ترکيب کلي اجزاي مخلوط پس از آماده شدن
3- همگن بودن يا غير همگن بودن
4- pH مخلوط
5- زمان ماند در دماي پايين براي ژل ها
6- نطفه بندي ( هسته زايي )
7- اضافه کردن افزودني هاي خاص
8- دما و فشار
سه فاکتور اول نشانگر اين هستند که نطفه بندي به وسيله ي متغير هاي ترموديناميکي اي چون ترکيب ، دما يا فشار کنترل نمي شود .بلکه با فاکتورهاي حساس محيطي کنترل مي گردد. به طور کي واکنشگر ها عبارتند از : سديم آلومينات ، سديم سيليکات ؛ سيليسيک اسيد ، سديم هيدروکسيد که براي تنظيم pH اضافه مي شود .
|
