احتمالا همه شما قرص جوشان را دیده اید که به محض رها شدن در آب به جوش و خروش می آید! در طبیعت نیز سنگی  یافت می شود که شبیه قرص جوشان عمل می کند.  زئولیت یا سنگ جوشان (Zeolite) واژه ای یونانی می باشد که به دلیل قدرت جذب سطحی بسیار بالا و تبادل یونی در کشاورزی، تصفیه آب و فاضلاب و همچنین تولید مواد غذایی برای دام و طیور مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار این گروه از کانی ها متخلخل بوده و با رنگ های زرد، سفید و قهوه ای مایل به قرمز و گاها بی رنگ در طبیعت پیدا میشوند.

در ادامه پایروس نیوز به نقل از گروه صنعتی هفت به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی، کاربرد سنگ زئولیت در تصفیه آب و فاضلاب و همچنین نحوه خرید زئولیت آن می پردازد.

سنگ زئولیت چیست؟

زئولیت Zeolite یکی از کانی ها با قدرت جذب بالا در طبیعت می باشد که برای اولین بار در سال ۱۷۵۶ توسط اکسل فردریک کرونستد که از کانی شناسان روس بود شناسایی و معرفی شد. این کانی به سنگ جوشان نیز معروف می باشد، چون آب موجود در آن پس از قرار گرفتن در برابر فوتک کانی شناسی بخار می گردد. زئولیت که در خانواده آلومینوسیلیکات ها قرار دارد، به روش های طبیعی و مصنوعی تولید میشود.

خاک هایی که خاصیت قلیایی بسیار بالا دارند و همچنین رسوبات ایجاد شده در اعماق دریاها و دریاچه های نمکی از جمله محیط هایی هستند که به صورت طبیعی زئولیت تولید نموده و نمونه هایی از زئولیت های رشته ای را در طبیعت ایران می توان استخراج نمود. علاوه براین، در آزمایشگاه نیز می توان این کانی را تولید نمود که برای انجام این کار به سه مولکول آب و یک مولکول آلومینیوم اکسید نیاز می باشد. این ترکیب را در محلول سدیم هیدروکسید با درجه حرارتی بالا ترکیب نموده و در نهایت با سیلیکات سدیم مخلوط میشود. در نهایت برای تشکیل بلور های زئولیت، محلول بدست آمده به بلوئرهای مخصوص با دمای ۹۷ درجه سانتی گراد انتقال پیدا می کنند.

به نقل از britannica

زئولیت‌ها اعضای خانواده‌ای از کانی‌های آلومینوسیلیکات هیدراته هستند که حاوی فلزات قلیایی و قلیایی خاکی می‌باشند. زئولیت‌ به دلیل قابلیت تبادل یونی و آب‌زدایی برگشت‌پذیر خود شناخته می‌شود. ساختار آنها دارای چارچوبی است که حفره‌های متصل به هم را در بر می‌گیرد که با کاتیون‌های فلزی بزرگ (یون‌های مثبت) و مولکول‌های آب اشغال شده است.

انواع سنگ زئولیت

زئولیت های مورد استفاده در صنایع مختلف را می توان بر اساس ویژگی های مختلفی تقسیم بندی نمود که از جمله آنها روش تولید این کانی می باشد. بر این اساس می توان به زئولیت های تولید شده به روش طبیعی، مصنوعی و همچنین استفاده از روش آلتراسیون کائولین اشاره نمود. علاوه براین، بر اساس ساختار و شکل کلی می توان آنها را به انواع زئولیت رشته ای و ستونی تقسیم بندی کرد.

با توجه به اینکه در زئولیت آلومینیوم و سیلیسیم موجود می باشد، در یک تقسیم بندی دیگر می توان آنها را بر اساس نسبت این دو عنصر گروه بندی کرد. توجه داشته باشید که هر چه نسبت این دو عنصر بیشتر باشد، زئولیت خاصیت اسیدی خواهد داشت و به عنوان مثال، ۰.۸ به معنای اسیدی بودن این کانی می باشد.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی زیولیت

ساختار کلی سنگ زئولیت ها چهار ضلعی می باشد و سطح آنها سرشار از بار بوده و به همین دلیل تبادل یونی در آنها با سرعت بالا صورت میگیرد. علاوه براین، خاصیت کاتالیزوری و جذب سطحی و تبادل یونی آن باعث میشود تا کاربردهای زیادی داشته باشد. به عنوان مثال، این کانی در بسیاری از واکنش های شیمیایی به عنوان کاتالیزور و شتاب دهنده عمل می کند. علاوه براین، متخلخل بودن سطح آن باعث میشود تا قدرت جذب بالایی داشته و به همین دلیل مواد آلی فرار در هوا را به آسانی جذب می کنند.

از مهم ترین ویژگی های این کانی می توان به قدرت تبادل یونی بالای آن اشاره نمود که به دلیل وجود کاتیون های هیدراته بر روی سطح متخلخل آن، به آسانی آلومینیوم خود را از دست داده و با سایر فلزات سنگین را با آن جایگزین می کند.

کاربرد زئولیت در تصفیه آب

با توجه به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی و مشخصاتی که از این کانی بیان شد، از آن در صنایع مختلفی استفاده میشود که از مهم ترین آنها تصفیه آب است. وجود یون های فلزات سنگین از قبیل منیزیم و کلسیم و همچنین آلومینیوم یکی از مشکلات و چالش های موجود در تصفیه آب می باشد که منجر به افزایش سختی می شوند. با توجه به قدرت تبادل یونی بالای زئولیت می توان از این کانی در فیلترهای شنی استفاده نمود تا یون های فلزات را جذب نموده و منجر به کاهش درجه سختی آب شود.

کاربرد زئولیت در تصفیه فاضلاب

در پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی و شهری توجه ویژه ای به حذف مواد آلاینده از قبیل نیتروژن و فسفر از فاضلاب قبل از ورود آن ها به طبیعت میشود. یکی از کاربردهای زئولیت، کمک به حذف این مواد آلاینده با تبادل یونی می باشد که البته در کنار استفاده از زئولیت، از اسید شویی نیز به منظور افزایش قدرت آن استفاده میشود.

در پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی نیز تجهیزات و روش های مختلفی برای حذف مواد سمی و همچنین آرسنیک و ذرات رادیواکتیو پیاده سازی میشود. برای حذف این مواد آلاینده می توان از زئولیت استفاده نمود که به دلیل قدرت جذب بالا، گازهایی مانند فرمالدئید و همچنین مونواکسید کربن را جذب نموده و همچنین کلینوپتیلولیت و شابازیت ها را نیز جذب و در نهایت از پساب ها حذف خواهد نمود.