Zeolites, sind aluminosilicate als kommerzieller adsorbents allgemein verwendete Minerale mikroporös. Der Begriff zeolite wurde 1756 vom schwedischen Mineralogen Axel Fredrik Cronstedt ursprünglich ins Leben gerufen, der bemerkt hat, dass nach der schnellen Heizung des Materials stilbite er große Beträge des Dampfs von Wasser erzeugt hat, das durch das Material adsorbiert worden war. Gestützt darauf hat er das Material zeolite, vom Griechen (zéō) genannt, vorhabend, "" und (líthos) zu kochen, "Stein" vorhabend.

Bezüglich des Novembers 2010 ist 194 einzigartiges zeolite Fachwerk identifiziert worden, und das mehr als 40 natürlich Auftreten zeolite Fachwerk ist bekannt.

Zeolites werden in der Industrie für die Wasserreinigung als Katalysatoren für die Vorbereitung von fortgeschrittenen Materialien und in der Kernwiederaufbereitung weit verwendet. Ihr größter Gebrauch ist in der Produktion von Wäscherei-Reinigungsmitteln. Sie werden auch in der Medizin und in der Landwirtschaft verwendet.

Eigenschaften

Zeolites haben eine poröse Struktur, die ein großes Angebot an cations, wie Na, K, Kalifornien, Mg und anderen anpassen kann. Diese positiven Ionen werden eher lose gehalten und können gegen andere in einer Kontakt-Lösung sogleich ausgetauscht werden. Etwas vom allgemeineren Mineral zeolites ist analcime, chabazite, clinoptilolite, heulandite, natrolite, phillipsite, und stilbite. Eine Beispiel-Mineralformel ist: NaAlSiO · 2HO, die Formel für natrolite.

Natürliche zeolites formen sich, wo vulkanische Felsen und Asche-Schichten mit alkalischem Grundwasser reagieren. Zeolites kristallisieren auch in post-depositional Umgebungen im Laufe Perioden im Intervall von Tausenden zu Millionen von Jahren in seichten Seewaschschüsseln. Natürlich das Auftreten zeolites ist selten rein und wird zu unterschiedlichen Graden durch andere Minerale, Metalle, Quarz oder anderen zeolites verseucht. Deshalb natürlich wird das Auftreten zeolites von vielen wichtigen kommerziellen Anwendungen ausgeschlossen, wo Gleichförmigkeit und Reinheit notwendig sind.

Zeolites sind die aluminosilicate Mitglieder der Familie von mikroporösen als "molekulare Siebe bekannten Festkörpern." Der Begriff molekulares Sieb bezieht sich auf ein besonderes Eigentum dieser Materialien, d. h., die Fähigkeit, Moleküle gestützt in erster Linie auf einem Größe-Ausschluss-Prozess auswählend zu sortieren. Das ist wegen einer sehr regelmäßigen Porenstruktur von molekularen Dimensionen. Die maximale Größe der molekularen oder ionischen Arten, die in die Poren eines zeolite eingehen können, wird von den Dimensionen der Kanäle kontrolliert. Diese werden durch die Ringgröße der Öffnung herkömmlich definiert, wo, zum Beispiel, sich der Begriff "8-Ringe-" auf einen geschlossenen Regelkreis bezieht, der von 8 vierflächig koordiniertem Silikon (oder Aluminium) Atome und 8 Sauerstoff-Atome gebaut wird. Diese Ringe sind wegen einer Vielfalt von Effekten einschließlich der Beanspruchung nicht immer vollkommen symmetrisch, die durch das Abbinden zwischen Einheiten veranlasst ist, die erforderlich sind, um die gesamte Struktur oder Koordination von einigen der Sauerstoff-Atome der Ringe zu cations innerhalb der Struktur zu erzeugen. Deshalb sind die Poren in vielen zeolites nicht zylindrisch.

Quellen

Herkömmliche Tagebau-Bergwerkstechniken werden verwendet, um natürlichen zeolites zu verminen. Das Überbürden wird entfernt, um Zugang zum Erz zu erlauben. Das Erz kann gesprengt oder abgezogen werden, um durch das Verwenden von Traktoren in einer Prozession zu gehen, die mit Frauenmörder-Klingen und Vorderende-Ladern ausgestattet sind. In der Verarbeitung wird das Erz zerquetscht, ausgetrocknet und gemahlen. Das gemahlene Erz kann betreffs der Partikel-Größe luftklassifiziert und in Taschen oder Hauptteil verladen werden. Das zerquetschte Produkt kann geschirmt werden, um feines Material zu entfernen, wenn ein granuliertes Produkt erforderlich ist, und einige pelletized Produkte vom feinen Material erzeugt werden.

Zurzeit ist die jährliche Produktion in der Welt von natürlichem zeolite ungefähr 3 Millionen Tonnen. Die Haupterzeuger 2010 waren China (2 Millionen Tonnen), Südkorea (210,000 t), Japan (150,000 t), der Jordan (140,000 t), die Türkei (100,000 t) die Slowakei (85,000 t) und die Vereinigten Staaten (59,000 t). Die bereite Verfügbarkeit von

zeolite-reicher Felsen an niedrigen Kosten und der Knappheit an konkurrierenden Mineralen und Felsen sind wahrscheinlich die wichtigsten Faktoren für seinen groß angelegten Gebrauch. Gemäß dem Geologischen USA-Überblick ist es wahrscheinlich, dass ein bedeutender Prozentsatz des Materials verkauft als zeolites in einigen Ländern Boden oder gesägter vulkanischer Tuff ist, der nur einen kleinen Betrag von zeolites enthält. Einige Beispiele solchen Gebrauchs sind Dimensionsstein (als ein veränderter vulkanischer Tuff), Leichtgewichtsanhäufung, pozzolanic Zement und Boden-Klimaanlagen.

Es gibt mehrere Typen von synthetischen zeolites, die sich durch einen Prozess der langsamen Kristallisierung eines Gels der Kieselerde-Tonerde in Gegenwart von Alkalien und organischen Schablonen formen. Einer der wichtigen Prozesse, die verwendet sind, um zeolite Synthese auszuführen, ist Verarbeitung des Sol-Gels. Die Produkteigenschaften hängen von Reaktionsmischungszusammensetzung, pH des Systems, der Betriebstemperatur, Vorreaktions-'Säen'-Zeit, Reaktionszeit sowie die verwendeten Schablonen ab. Im Prozess des Sol-Gels können andere Elemente (Metalle, Metalloxyde) leicht vereinigt werden. Das silicalite durch die Hydrothermalmethode gebildete Sol ist sehr stabil. Auch die Bequemlichkeit, diesen Prozess hoch zu schrauben, macht es einen Lieblingsweg für die zeolite Synthese.

Synthetische zeolites halten einige Schlüsselvorteile gegenüber ihren natürlichen Analoga. Die Kunststoffe können natürlich in einem gleichförmigen, mit der Phase reinen Staat verfertigt werden. Es ist auch möglich, wünschenswerte zeolite Strukturen zu verfertigen, die in der Natur nicht erscheinen. Zeolite A ist ein wohl bekanntes Beispiel. Da die Hauptrohstoffe, die verwendet sind, um zeolites zu verfertigen, Kieselerde und Tonerde sind, die unter den reichlichsten Mineralbestandteilen auf der Erde sind, ist das Potenzial, um zeolites zu liefern, eigentlich unbegrenzt. Schließlich, zeolite vom Mann konstruierte Fertigungsverfahren verlangen bedeutsam weniger Zeit als die 50 bis 50,000 durch die Natur vorgeschriebenen Jahre. Nachteile schließen die Unfähigkeit ein, Kristalle mit Dimensionen einer vergleichbaren Größe zu ihren natürlichen Kollegen zu schaffen.

Gebrauch

Kommerziell und häuslich

Zeolites werden als mit dem Ionaustauschbetten in der häuslichen und kommerziellen Wasserreinigung, der Erweichung und den anderen Anwendungen weit verwendet. In der Chemie werden zeolites verwendet, um Moleküle zu trennen (nur Moleküle bestimmter Größen und Gestalten können durchgehen), und als Fallen für Moleküle, so können sie analysiert werden.

Zeolites haben das Potenzial, genaue und spezifische Trennung von Benzin einschließlich der Eliminierung von HO, CO und SO von minderwertigen Erdgas-Strömen zur Verfügung zu stellen. Andere Trennungen schließen edles Benzin, N, O, freon und formaldehyde ein. Jedoch, zurzeit, bleibt das wahre Potenzial, um das Berühren solchen Benzins auf diese Weise zu verbessern, unbekannt.

Gebrauch von On-Board Oxygen Generating Systems (OBOGS) zeolites, um Stickstoff von Druckluft zu entfernen, um Sauerstoff für Besatzungen an hohen Höhen zu liefern.

Petrochemische Industrie

Synthetische zeolites werden als Katalysatoren in der petrochemischen Industrie, zum Beispiel im flüssigen katalytischen Knacken und Hydroknacken weit verwendet. Zeolites beschränken Moleküle in kleinen Räumen, der Änderungen in ihrer Struktur und Reaktionsfähigkeit verursacht. Die Wasserstoffform von zeolites (bereit durch den Ion-Austausch) ist starke Halbleitersäuren, und kann einen Gastgeber von Säure-katalysierten Reaktionen, wie isomerisation, Alkylierung und das Knacken erleichtern. Die spezifische Aktivierungsmodalität von den meisten zeolitic in petrochemischen Anwendungen verwendeten Katalysatoren schließt mit dem Quant chemische Säure-Seite-Reaktionen von Lewis ein.

Katalytischer krachender Gebrauch-Reaktor und ein Wiedergenerator. Futter wird auf den heißen, fluidized Katalysator eingespritzt, wo große Gasöl-Moleküle in kleinere Benzinmoleküle und olefins gebrochen werden. Die mit dem Dampf phasigen Produkte werden vom Katalysator getrennt und in verschiedene Produkte destilliert. Der Katalysator wird zu einem Wiedergenerator in Umlauf gesetzt, wo Luft verwendet wird, um Cola von der Oberfläche des Katalysators zu verbrennen, der als ein Nebenprodukt im krachenden Prozess gebildet wurde. Der heiße regenerierte Katalysator wird dann zurück zum Reaktor in Umlauf gesetzt, um seinen Zyklus zu vollenden.

Kernindustrie

Zeolites haben Nutzen in fortgeschrittenen Wiederaufbereitungsmethoden, wo ihre mikroporöse Fähigkeit, einige Ionen zu gewinnen, während sie anderen erlauben, frei zu gehen, vielen Spaltungsprodukten erlaubend, vom radioaktiven Abfall effizient entfernt und dauerhaft gefangen zu werden. Ebenso wichtig sind die Mineraleigenschaften von zeolites. Ihr Alumino-Silikat-Aufbau ist äußerst haltbar und gegen die Radiation sogar in der porösen Form widerstandsfähig. Zusätzlich, sobald sie mit gefangenen Spaltungsprodukten geladen werden, kann die zeolite-überflüssige Kombination gedrückt in eine äußerst haltbare keramische Form sein heiß, die Poren schließend und die Verschwendung in einem festen Steinblock fangend. Das ist ein überflüssiger Form-Faktor, der außerordentlich seine Gefahr im Vergleich zu herkömmlichen Wiederaufbereitungssystemen reduziert. Zeolites werden auch im Management von Leckstellen von radioaktiven Materialien verwendet. Zum Beispiel, nach Fukushima Daiichi Kernkatastrophe, waren Sandsäcke von zeolite ins Meerwasser in der Nähe vom Kraftwerk fallen gelassen, um radioaktives Cäsium zu adsorbieren, das in hohen Niveaus da gewesen ist.

Die Heizung und Kühlung

Zeolites kann als Sonnenthermalsammler und für die Adsorptionskühlung verwendet werden. In diesen Anwendungen, ihrer hohen Adsorptionswärme und Fähigkeit, zu hydratisieren und zu dehydrieren, während man Strukturstabilität aufrechterhält, wird ausgenutzt. Dieses hygroskopische Eigentum, das mit einem innewohnenden exothermic (Hitzeproduzieren) Reaktion verbunden ist, wenn es von einem gedörrten bis eine wasserhaltige Form wechselt, macht natürlich zeolites nützlich in der erntenden überflüssigen Hitze und Sonnenhitzeenergie.

Reinigungsmittel

Der größte einzelne Gebrauch für zeolite ist der globale reinigende Wäscherei-Markt. Das hat sich auf 1.44 Millionen Metertonnen pro Jahr wasserfreien zeolite 1992 belaufen.

Aufbau

Synthetischer zeolite wird auch als ein Zusatz im Produktionsprozess des warmen Mischungsasphaltbetons verwendet. Die Entwicklung dieser Anwendung hat in Deutschland in den 1990er Jahren angefangen. Es hilft durch das Verringern des Temperaturniveaus während der Fertigung und das Legen vom Asphaltbeton, auf niedrigeren Verbrauch von fossilen Brennstoffen hinauslaufend, so weniger Kohlendioxyd, Aerosole und Dämpfe veröffentlichend. Anders als das führt der Gebrauch von synthetischem zeolite in heißem Mischasphalt zu leichterem compaction und erlaubt bis zu einem gewissen Grad das kalte Wetterpflastern und längere Ziehen.

Wenn hinzugefügt, zu Zement von Portland als ein pozzolan kann es Chlorid-Durchdringbarkeit reduzieren und Brauchbarkeit verbessern. Es reduziert Gewicht und hilft, Wasserinhalt zu mäßigen, während es langsameren Trockner berücksichtigt, der Brechungskraft verbessert.

Edelsteine

Thomsonites, eines der selteneren zeolite Minerale, sind als Edelsteine von einer Reihe von Lava-Flüssen entlang dem See gesammelt worden, der in Minnesota und zu einem kleineren Grad in Michigan, den Vereinigten Staaten höher ist. Knötchen von Thomsonite von diesen Gebieten haben von Basalt-Lava-Flüssen weggefressen und werden an Stränden und von Sporttauchern im Höheren See gesammelt.

Diese thomsonite Knötchen haben konzentrische Ringe in Kombinationen von Farben: schwarz, weiß, orange, rosa, rot, und viele Schatten des Grüns. Einige Knötchen haben Kupfereinschließungen und werden selten mit Kupfer"Augen" gefunden. Wenn poliert, durch einen Edelsteinschneider zeigen die thomsonites manchmal chatoyancy.

Medizinisch

Forschung in und Entwicklung der vielen biochemischen und biomedizinischen Anwendungen von zeolites, besonders die natürlich vorkommenden Arten heulandite, clinoptilolite und chabazite sind andauernd gewesen.

Mit Sitz in Zeolite Sauerstoff concentrator Systeme wird weit verwendet, um Sauerstoff des medizinischen Ranges zu erzeugen. Der zeolite wird als ein molekulares Sieb verwendet, um gereinigten Sauerstoff von Luft mit seiner Fähigkeit zu schaffen, Unreinheiten in einem Prozess zu fangen, der mit der Adsorption des Stickstoffs verbunden ist, hoch gereinigten Sauerstoff und bis zu 5 % Argon verlassend.

QuikClot brandmarken hemostatic Agenten, der verwendet wird, um strenge Blutung aufzuhören, enthält eine Kalzium-geladene Form von zeolite.

Landwirtschaft

In der Landwirtschaft, clinoptilolite (ein natürlich Auftreten zeolite) wird als eine Boden-Behandlung verwendet. Es stellt eine Quelle des langsam veröffentlichten Kaliums zur Verfügung. Wenn vorher geladen, mit Ammonium kann der zeolite einer ähnlichen Funktion in der langsamen Ausgabe des Stickstoffs dienen. Zeolites kann auch als Wasservorsitzende handeln, in denen sie bis zu 55 % ihres Gewichts in Wasser absorbieren und ihn langsam unter der Nachfrage des Werks veröffentlichen werden. Dieses Eigentum kann Wurzelfäule verhindern und Wassermangel-Zyklen mäßigen.

Innenlieblingssorge

Das Aquarium-Halten

Zeolites werden von Zoohandlungen für den Gebrauch als ein Filterzusatz in Aquarien auf den Markt gebracht. In Aquarien kann zeolites verwendet werden, um Ammoniak und andere stickstoffhaltige Zusammensetzungen zu adsorbieren. Jedoch, wegen der hohen Sympathie von einem zeolites für Kalzium, können sie in hartem Wasser weniger wirksam sein und können Kalzium entleeren. Filtrieren von Zeolite wird in einigen Seeaquarien verwendet, um Nährkonzentrationen niedrig zu Gunsten an nährentleertes Wasser angepasster Korallen zu halten.

Wo und wie der zeolite gebildet wurde, ist eine wichtige Rücksicht für Aquarien. Natürliche zeolites der am meisten Nordhemisphäre wurden gebildet, als geschmolzene Lava mit Seewasser in Berührung gekommen ist, dadurch den zeolite mit Na (Natrium) Opferionen 'ladend'. Diese Natriumsionen werden speciate mit anderen Ionen in der Lösung, so der takeup des Stickstoffs in Ammoniak mit der Ausgabe des Natriums. Eine Ablagerung im südlichen Idaho in der Nähe vom Bärenfluss ist eine Süßwasser-Vielfalt (Na<.05%) In der südlichen Halbkugel zeolites, solcher, wie gefunden, in Australien, die mit Süßwasser, so das Kalzium-Auffassungsvermögen auf der Bildung gebildet wurden.

Zeolite ist ein wirksamer Ammoniak-Filter, aber muss mit etwas Sorge besonders mit feinen tropischen Korallen verwendet werden, die zur Wasserchemie und Temperatur empfindlich sind.

Katzenstreu

Das Nichttrampeln der Katzenstreu wird häufig aus zeolite oder diatomite gemacht.

Mineralarten von Zeolite

Die zeolite Familie schließt ein

• Amicite
• Analcime
• Barrerite
• Bellbergite
• Bikitaite
• Boggsite
• Brewsterite
• Chabazite
• Clinoptilolite
• Cowlesite
• Dachiardite
• Edingtonite
• Epistilbite
• Erionite
• Faujasite
• Ferrierite
• Garronite
• Gismondine
• Gmelinite
• Gobbinsite
• Gonnardite
• Goosecreekite
• Harmotome
• Herschelite
• Heulandite
• Laumontite
• Levyne
• Maricopaite
• Mazzite
• Merlinoite
• Mesolite
• Montesommaite
• Mordenite
• Natrolite
• Offretite
• Paranatrolite
• Paulingite
• Pentasil (auch bekannt als ZSM-5)
• Perlialite
• Phillipsite
• Pollucite
• Scolecite
• Natrium Dachiardite
• Stellerite
• Stilbite
• Tetranatrolite
• Thomsonite
• Tschernichite
• Wairakite
• Wellsite
• Willhendersonite
• Yugawaralite

Siehe auch

• Liste von Mineralen
• Hypothetischer zeolite
• Adsorption

Weiterführende Literatur

• Zeolites in Sedimentgesteinen. Ch. in USA-Bodenschätzen, Berufspapier 820, 1973.
• Natürlicher und Synthetischer Zeolites. Amerikanisches Büro vom Gruben-Informationsrundschreiben 9140, 1987.
• "Zeolite-Wasser schließt Zyklus Sonnenkühlung; numerische Optimierung und praktischer Versuch", Jean-Baptiste Monnier; Dupont, M. Proc. Annu. Sich treffen. - Sind. Sekte. Int Sol. Energie Soc.; Vol/Issue: 6 Seiten 181-185; amerikanische Sonnenenergiegesellschaftssitzung; am 1. Juni 1983; Minneapolis, Minnesota, die USA

Links

• Internationale Zeolite Vereinigung
• Datenbank von IZA von Zeolite Strukturen
• Die Synthese-Kommission der internationalen Zeolite Vereinigung
• Britische Zeolite Vereinigung