Цеолит природный адсорбент

На протяжении развития нашей планеты появлялись цеолиты. Они представляют собой горную породу, имеющую исключительные физические свойства. Они определены благодаря особенностям кристаллической структуры минерала. Цеолит – фильтр, который способен прекрасно очищать воду и различные газы, являясь природным адсорбентом. Минерал активно используется в различных сферах деятельности человека.

Природный фильтр-адсорбент цеолит

Образуется цеолит в результате воздействия высоких температур и значительного давления. Процесс формирования очень длинный – несколько миллионов лет. Осажденный слой вулканического пепла подвергался физическим и химическим изменениям.

Цеолит характеризуется уникальной структурой. Она имеет вид трехмерной решетки. В состав входят кремнекислые тетраэдры (SiO4)4-, взаимно соединенные атомы кислорода. При этом на месте некоторых атомов кремния находятся атомы алюминия (AlO4)5-. Благодаря этому формируется особая пространственная конструкция, имеющая значительное количество пор. При соединении друг с другом они создают небольшие поры, где располагаются катионы металлов или молекулы H2O. Данные поры занимают около 24-32% от общего объема минерала. В таблице 1 указан общий химический состав цеолитов.

Таблица 1. Общий химический состав цеолитов

Химический элемент

Процент в составе минерала

Химический элемент

Процент в составе минерала

SiO

69.0-74.0%

CaO

1.7-3.3%

TiO

0.08-0.16%

MgO

0.4-1.7%

Al2O3

11.4-14.0%

K2O

4.0-5.5%

Fe2O3

0.6-1.8%

Na2O

0.4-0.9%

MnO

0.02-0.05%

H2O

<10%



Природные цеолиты встречаются в зеленом или светло-сером цвете. Они представляют собой плотную мелкозернистую крошку, фракция которой составляет 0,5-100,0 мм.

Свойства цеолитов

Минерал отличается своими адсорбирующими свойствами. Его внутренняя структура имеет сильно подвижные пустоты, полости или поры, благодаря чему происходит ионный обмен. Сорбент цеолит обладает следующими свойствами:

  • Адсорбционный – он способен поглощать и возвращать разные вещества.

  • Ионнообменный – он может обменивать катионы.

  • Каталитический – минерал способен ускорить химические реакции.

Цеолиты отличаются определенным размером пор, а потому могут поглощать и пропускать молекулы иных веществ избирательно. Данное явление называется молекулярно-ситовый эффект.

Согласно данным ВНИИгеолнеруд и ВостСибНИИГТиМНА эти минералы включены в первую группу природных материалов согласно термо- и кислотоустойчивости. Другими словами, цеолит является высокоустойчивой горной породой к высоким температурам и различным кислотам. Они имеют хорошие регенерационные способности. Способны выдержать температуру до 600℃. Не боятся агрессивных сред. После их воздействия не остаются видимые следы разрушения. Цеолиты являются нетоксичным минералом, без мутагенного действия. Применение не ограничено в различных областях хозяйственной деятельности.

Как использовать цеолит для детокса

Для очищения организма уже давно используют вещества на основе цеолита. В отличие от обычного активированного угля, минерал не выводит полезные микроэлементы. Он входит в реакцию только с токсинами.

Отличительная черта цеолита для очищения организма – это его двойная польза. Он обогащает организм ионами минералов с отрицательным зарядом. При этом, происходит всасывание вредных веществ, а через 6-8 часов они выходят из организмов без следа. Цеолит не является лекарством, а потому вылечить заболевания не может. Однако, при наличии слабости, лихорадки, тошноты, диареи и т.д., он может улучшить самочувствие.

В зависимости от биологической добавки, минерал выпускается в порошке или капсулах. В первом случае нужно принимать половину чайной ложки за полчаса до приема пищи. Капсулы также принимать дважды в день за 40 минут до приема еды, запивая стаканом. За раз выпить можно 1-2 капсулы. Курс приема составляет 1 месяц.

Применение цеолита в водоочистке и водоподготовке

Цеолиты могут отдавать или впитывать воду, другие вещества, проводить обмен катионов. Благодаря структуре горной породы с порами от 2-х до 15 ангстрем, отсутствует обмен с нужными элементами – аминокислотами, витаминами, белками, полинасыщенными жирными кислотами. Он выполняется лишь с малым количеством элементов микро- и макроуровня, включая сероводород, метан, тяжелые металлы и радионуклиды. Благодаря этому цеолит также имеет название «камень жизни».

Минерал является механическим фильтром. При этом, в качестве ионнообменника имеет достаточно большую емкость и характерен обширной областью воздействия на тяжелые металлы, радиоактивные вещества. Он способен сорбировать бактерии и вирусы, значительно уменьшая их микробное количества. В некоторых случаях процент извлечения клеток бактерий составляет порядка 96%.

Цеолит извлекает огромное количество вредных элементов. Он снижает ионы хлорида и фторида, убирает различные жесткие соли. Способен улучшить водный баланс. Он насыщает жидкость кальцием, калием, магнием. Они благотворно влияют на сердечно-сосудистую систему. Способен укреплять стенки сосудов.

Известно, контактируя с водой происходит ощелачивание. Благодаря этому снижается жесткость жидкости, обеспечивая ее мягкостью. Она становится более приятной к употреблению. Одновременно с этим не образуется накипь.

Согласно разработке СПБ НИИ КХ, можно использовать более глубокое очищение воды с помощью природного цеолита. При этом, задействована постоянное движение осадка в системах первичного очищения жидкости. Очистка природным цеолитом позволяет эффективно удалять различные соединения органического происхождения. Таким образом:

  1. Остаточный алюминий в составе уменьшается до 44%.
  2. Хлоорганические соединения снижаются на до 64%.
  3. Фенол уменьшается на до 83%.

Дополнительно существенно снижаются ионы тяжелых металлов. Например, свинец уменьшается на 94%, медь до 80%, цинк до 27%, железо до 85%, хром до 76%, а кадмий до 40%.

Природный цеолит используется АО «Мосводоканалом» в Москве для фильтрации питьевой воды. Объем жидкости для очистки увеличивается в 1,5-2 раза в сравнении с песком, если использовать цеолит. При этом, грязеемкость фильтра также увеличивается до 50%. Качество очищения воды увеличивается на 30%. Фильтрация по скорости и продолжительности возрастает в среднем на 30-50%.

Очищение сточных вод

Цеолит является современным решением при очищении сточных вод от различных токсичных веществ. Он может удалять в стоках масло, амины, продукты нефтепереработки и иные соединения органического происхождения. Очистка сточных вод цеолитом особенно популярна в Японии. Здесь, чтобы сохранить рыбные угодья, расходуется до 4800 т цеолита. Его разбрасывают в прибрежной зоне во время нереста рыбы.

Цеолит позволяет избавиться от аммонийного азота, который при превышении своей концентрации является крайне токсичным. Он оказывает губительное влияние на природу. Он может уничтожить рыбу и все живое. Поэтому использование горной породы в Японии полностью оправдано.

Применение цеолита для работы с промышленными газами

Цеолит в очистке промышленных газов широко применяется. Он выступает как качественный адсорбент для водяных паров. Сравнивая с другими подомными материалами, например, силикагеля, горная порода способна при стандартной температуре и давлении всего в 200 Па давать уникальные адсорбционные свойства. Благодаря быстрой скорости осушения влажности, их можно задействовать в динамическом процессе. За счет этого сфера применения цеолитов крайне разнообразна: осушение воздуха, газов и нефтепромышленности или в качестве катализатора в химических реакциях.

Осушка в газопромышленности

На газовых предприятиях за счет использования холода, стандартного или высокого уровня, в производственном процессе можно извлечь легкие элементы углеводорода более эффективным способом. Также позволяет не допускать сжижения природного газа, разделить остатки гелия, которые не были сконденсированными. При сжижении газов выполняется охлаждение -160℃, на гелиевых предприятиях применяется температура -170℃. Данную технологию смогли использовать за счет цеолитов. С их помощью обеспечивается продолжительная непрерывная эксплуатация оборудования для разделения в данных условиях.

При добыче природного газа, он, выходя из скважины, насыщается парами воды. Зимой во время задействования скважины и перевоза газопродуктов до конечного пункта, происходит выпадение гидратов. Чтобы этого избежать, выполняется осушение природного газа путем адсорбции. В качестве адсорбента выступает цеолит, так как он более эффективен.

Очистка от паров летучих веществ

Чтобы очистить газы от паров токсичных веществ, применяется активный уголь и цеолит. Параметр выбора зависит от адсорбируемых примесей. Благодаря высокой избирательности можно проводить эффективную очистку от сероводорода, аммиака и других соединений.

Цеолит способен селективно извлечь сероводород и диоксид углерода. Во время этого процесса полностью удаляются оба элемента из газа. После этого диоксид углерода в фазе адсорбции вытесняется сероводородом. В результате, его содержание в выводящем из адсорбента газовом потоке резко увеличивается. При этом, его количество может превосходить содержание диоксида углерода в первоначальном газе. Одновременно с этим происходит активное поглощение сероводорода до момента проскока.