زئولیت به نام سنگ جوشان نیز شناخته می‌شود، زیرا آب موجود در آن پس از قرار گرفتن در برابر فوتوکاتالیست معدنی، به بخار تبدیل می‌شود. زئولیت،که در خانوادهٔ آلومینوسیلیکات‌ها قرار دارد، به صورت طبیعی و یا به صورت مصنوعی تولید می‌شود.
انواع کاربردهای زئولیت در صنایع مختلف
در دهه‌های اخیر، زئولیت‌ها در زمینه‌های مختلفی مانند جذب، کاتالیز، صنعت ساختمان، کشاورزی، اصلاح خاک و انرژی کاربردهای گسترده‌ای پیدا کرده‌اند.
لازم به ذکر است که زئولیت‌ها به صورت گسترده به عنوان کاتالیزور و جاذب استفاده می‌شوند. ساختار منافذ مشخص و اسیدیته قابل تنظیم آنها را در واکنش‌های مختلف بسیار فعال می‌سازد. در شیمی، زئولیت‌ها برای جداسازی مولکول‌ها (تنها مولکول‌ها) استفاده می‌شوند.
زئولیت در تصفیه آب
یکی از مشکلات بزرگی که در صنعت تصفیه آب آشامیدنی به چشم می خورد، وجود یون های فلزات سنگینی همچون کلسیم، منیزیم، روی و آلومینیوم در آب می باشد. که موجب بالا رفتن درجه سختی آب می شود.
این مواد به دستگاه گوارشی آسیب وارد کرده. و همچنین بدن را در تولید سنگ مثانه و کلیه مستعد می کند. به همین علت است که لازم است با روش های مختلف درجه سختی آب کاهش پیدا کند.در این میان یکی از روش های بسیار پر کاربرد در این زمینه،مصرف زئولیت تصفیه آب می باشد.
نحوه عملکرد زئولیت در آب
زمانی که زئولیت را در آب قرار می‌دهیم، این ماده قادر است آمونیاک را از آب جدا کرده و در ساختار متخلخل خود آن را نگه دارد. آمونیاک یک ماده بسیار سمی برای آبزیان است و زئولیت باعث کاهش آن در آب می‌شود.
یون‌های سدیم موجود در ساختار زئولیت با یون‌های کلسیم و منیزیم در آب واکنش می‌دهند و با یکدیگر تبادل یونی می‌کنند. این واکنش باعث رسوب کلسیم و منیزیم و در نهایت کاهش سختی آب می‌شود.
در تبادل یونی زئولیت، یون سدیم خود را مبادله می‌کند. به همین دلیل این ماده به عنوان زئولیت سدیمی نیز شناخته می‌شود.
یون‌های سدیم موجود در این ماده، جایگزین کلسیم و منیزیم حل شده در آب می‌شوند و بر روی سایر آنیون‌های آب از جمله سولفات، کلراید و سیلیکات تأثیرگذار هستند. این ترکیبات بدون هیچ تغییری در آب باقی می‌مانند.
کاربرد زئولیت در تصفیه آب های سنگین
یکی از ویژگی‌های برجسته زئولیت‌ها، توانایی تبادل کاتیونی آنها است. از شابازیت و کلینوپتیلولیت به منظور تصفیه آب و فاضلاب‌های متالوژیکی استفاده می‌شود.
در حالی که زئولیت‌ها به دلیل توانایی تبادل کاتیونی خود در تصفیه آب و فاضلاب نقشی کلیدی ایفا می‌کنند، امروزه هوش مصنوعی (AI) به عنوان ابزاری قدرتمند در کنار این مواد طبیعی ظهور کرده و انقلابی در صنعت تصفیه آب ایجاد کرده است. کاربرد هوش مصنوعی در تصفیه آب یک از ابزار های برای تشخیص سمی بودن یون‌های آمونیاک برای ماهیان و سایر موجودات آبزی، این ماده به‌عنوان یک عامل آلودگی محسوب می‌شود و باید از محیط حذف شود. یون‌های آمونیاک سبب رشد سریع جلبک‌ها و غنی‌شدن رودخانه‌ها و دریاچه‌ها می‌شوند.
مزایای استفاده از زئولیت در تصفیه آب
با در نظر گرفتن قدرت بالایی که زئولیت ها در تبادل یونی و حذف یون های فلزات سنگین دارند. زئولیت ها قادرند تا منجر به افزایش کیفیت آب و حذف رنگ و بو و کدورت آن شوند.
نکته: باید این نکته را درنظر بگیریم که قدرت این مواد در حذف آلاینده های موجود در آب به نوع آلاینده ها و مقدار آن ها و همچنین ph و مقدار آمونیاک و دمای آب هم بستگی دارد.
کاربرد زئولیت در تصفیه فاضلاب
یکی دیگر از کاربردهای بسیار مهم زئولیت‌ها، تصفیه فاضلاب بهداشتی و صنعتی است. وجود مواد آلاینده مضر مانند نیتروژن، فسفر و سایر مواد آلی در فاضلاب بهداشتی یا صنعتی بسیار نگران‌کننده است.
باید تلاش کنیم با استفاده از روش‌های مختلف، از ورود این مواد به محیط طبیعی جلوگیری کنیم. با استفاده از زئولیت و انجام تبادل یونی، می‌توان این مواد را از فاضلاب حذف کرد.
بهتر است بدانید که برای افزایش قدرت زئولیت به منظور استفاده در تصفیه فاضلاب، با روش های متفاوتی همچون اسیدشویی و سورفکتانت به اصلاح این مواد نیز می پردازند.
همچنین زئولیت اصلاح شده دارای قدرت بالایی در حذف مواد سمی و آرسنیک و ذرات رادیواکتیو موجود در فاضلاب های صنعتی نیز می باشد. همان طور که بدان اشاره شد، زئولیت ها دارای قدرت جذب بسیار بالایی می باشند. که می توان از آن به منظور جذب گازهایی از قبیل فرمالدئید و مونواکسید کربن موجود در فاضلاب های صنعتی استفاده کرد.
زئولیت ها قادر به حذف کلینوپتیلولیت و شابازیت ها از فاضلاب های صنعتی می باشند. علی رغم قدرت بسیار بالای Zeolite در تصفیه فاضلاب و حذف مواد آلاینده موجود در آن ها، از سایر روش های شیمیایی و تصفیه بیولوژیکی در فرایند تصفیه استفاده می شود. تا کیفیت پساب های خروجی تا حد زیادی افزایش پیدا کنند.
مزایای زئولیت تصفیه آب
از مهم ترین کاربردهایزئولیت در تصفیه آب و فاضلاب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- توانایی در حذف گازهای سمی در تصفیه فاضلاب صنعتی
- حذف کدورت، رنگ و بو آب
- توانایی آبگیری بالا
- دارای قدرت جذب بالا
- قدرت بسیار بالایی در کاهش سختی آب و حذف فلزات سنگین از قبیل روی، مس، آهن، منیزیم و آهن موجود در آب دارند.
- حذف آمونیاک در لجن و آب های موجود در استخر (آمونیاک به شدت برای رشد ماهی ها مضر می باشد).
- نسبت به رزین قیمت ارزان تری دارد.
استفاده از زئولیت ها براي حذف فلزات سنگين
زئولیت‌ها در تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی که شامل عناصر مضر و سمی مانند فسفات، آمونیوم، کادمیم، جیوه، سرب، کروم و آمونیوم هستند، استفاده می‌شوند.
در سال ۱۹۹۵، دو محقق به نام‌های میسسلاید و گودلیساس در رومانی، از توف‌های دارای کلینوپتیلولیت برای تصفیه آب استفاده کردند. این توف‌ها به‌عنوان فیلترها به منظور حذف ذرات کلوئیدی و آلودگی‌های دیگر و همچنین میکروارگانیسم‌های موجود در آب فعال شدند.
میزان هزینه‌های تصفیه آب آشامیدنی با استفاده از توف‌های کلینوپتیلولیت در مقایسه با فیلترهای شن و کوارتزی، تا ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش یافت.
جذب راديونوكلئيدهای مضر توسط زئولیت ها از پساب های راديواكتيو صنايع هسته ای
دو عنصر (Cs-137) سزيم و استرانسيم (Sr-90) از خطرناكترين ايزوتوپ های موجود در پسمان های هسته ای هستند.
گفتنی است که اين راديونوكلئيدها را مي توان به وسيله زئوليت های سنتزی مثلX,Y و A و يا زئوليت های طبيعی همچون موردنيت و كلينوپتيلوليت جذب كرد.
مصرف جهانی زئولیت
- پژوهشگران در اوكراين از كلينوپتيلوليت اصلاح شده،همراه مقدار زيادی اكسيد منگنز جهت حذف آهن و منگنز زدائی كامل آب چاه هاي آرتزين در مدت طولانی استفاده كرده اند.
- در كشور تركيه برای حذف كرم از فاضلاب های صنعتی از كلينوپتيلوليت استفاده می کنند.
- در اسلواكی نيز از توف های كلينوپتيلوليتی به منظور تصفيه
فاضلاب های ناشی از فعاليت های معدن كاری استفاده می شود.
