Zeolitok avagy a Forró Kövek
2000/03/03 00:00
4278 megtekintés
A cikk lejárt! Valószínű, hogy már nem aktuális információkat tartalmaz!
A zeolitok különleges tulajdonságaiknak köszönhetően az ipar különböző ágazataiban, a mezőgazdaságban és a környezetvédelemben is felhasználhatóak. Olyan ásványok, amelyeknek hevítés hatására felfúvódnak, eközben vizet veszítenek, és könnyű, porózus anyagokká válnak.

Egyes ásványokat a viselkedésük alapján neveztek el. A kő görög nevére, a lithosz szóra utal számos kő és ásvány nevének végződése, a "lit" és az "it'. A zeolitok például olyan ásványok, amelyeknek hevítés hatására felfúvódnak. Eközben vizet is veszítenek, és könnyű, porózus anyagokká válnak. Nevüket 1756-ban adta A.F. Cronstedt, egy svéd ásványtudós, aki megfigyelte, hogy sztilbit nevü ásvány erős hevítés hatására habzásnak, gőzölésnek indul. A zeolit "forrásban lévő kő'-ként fordítható (a görög zeo ige jelentése: forrni).

A természetben általában bázikus kiömlési kőzetek (bazaltok) hólyagüregeiben, hasadékaiban keletkeznek, de megjelenhetnek a hidrotermás érctelérek kísérő ásványaiként is. Előfordulnak a földtörténeti óidő (paleozoikum) óta keletkezett szinte minden tavi vagy tengeri eredetű agyagos kőzetben is. Ezekben a zeolitásványok szabad szemmel nem látható (mikrokristályos) alakban fordulnak elő. Az agyagos (pelites) kőzetekben található zeolitok mennyisége olyan nagy, hogy a Föld legnagyobb mennyiségben előforduló ásványai közé tartoznak, gazdasági jelentősége is éppen ezért jelentős. Egyes zeolitok előfordulnak az átalakult (metamorf) kőzetekben is. Különleges jelentősége van ezek közül a laumontit nevű ásványnak, mely adott kémiai paraméterek között a kőzetek átkristályosodásának (metamorfózisának) legalsó határát jelzi, tehát ha a kőzetben megjelenik a laumontit, akkor az már metamorfnak tekintendő. A zeolitok sajátságos tulajdonságait (hevítéssel eltávolítható, majd később újra fölvehető víztartalom, ioncserélő képesség, nagy fajlagos felület) széles körben fölhasználják:

Az iparban molekulaszűrőként, vízlágyításra, ioncserélő gyantaként, de különböző szagelszívó anyagok gyártásakor is fölhasználják. A század harmicas éveitől foglalkoznak a zeolitok mesterséges előállításával, ezeknek is a kedvező tulajdonságait használják ki az iparban (víztelenítés, paraffinek szétválasztása, katalizátorként, szintetikus benzin gyártása, mosószergyártás).

A mezőgazdaságban tápszer adalékként használják, melyek a bevitt ritkaelemek révén a hiánybetegségek létrejöttét akadályozzák. Takarmánykiegészítőknek nevezzük a takarmánykeverékeket és/vagy az állatok napi adagját kiegészítő, illetve azok hiányzó anyagait pótló speciális szerves vagy szervetlen anyagokat. A hiánypótláson kívül alkalmazásukkal növelhetjük a gazdasági állatok termelését, ellenálló képességüket és bizonyos mértékig a végtermék minőségét. Az emésztés során keletkező káros anyagok megkötésére, a bélcsatornából történő eltávolítására szintén alkalmas a zeolit, nagy aktív felületének köszönhetően. Ezáltal a bélflóra állapota optimizálható és stabilizálható, ezzel a kórokozó (patogén) baktériumok száma csökkenthető. A bendőben zajló fermentációs folyamatok kedvező lefolyásának egyik feltétele a megfelelő kémhatás biztosítása. Ennek beállításához is alkalmazható a zeolit. Műtrágyaként a talaj pH-ját, ritkaelem-háztartását befolyásolják kedvezően.

A megfelelően őrölt klinoptiolit készítmény zeolittartalma megköti a vízben vagy más folyadékban levő radioaktív és/vagy nehézfém-ionokat, meggátolva így azok toxikus hatását. A nevezett ásvány jól keverhető a már alkalmazott víztisztítási eljárásoknál használt anyagokkal.

A síkosság elleni küzdelemben is érdemes alternatív megoldásokkal próbálkozni: Az utak pályatestére szórt zeolit akár több fokig, majdnem a sónak a tűréshatáráig képes a fagyos talajt megolvasztani. (Ezt használták a Taszáron állomásozó SFOR-alakulatok is.)

Joseph V. Smith, a Chicagói Egyetem geofizikusa azzal a feltételezéssel állt elő, hogy ásványok, mégpedig zeolitok felületén mehetett végbe az egyszerű szerves molekulák koncentrálódása, és ezeknek a zeolitoknak a katalitikus hatása segítette elő azok egyesülési reakcióját, a biológiai makromolekulák létrejöttét.

A Tokaj-hegyalján készített, ásványosan kezelt, nyomelemes szőlőital (Kőcsepp) szintén a zeolit kedvező tulajdonságait hasznosítja. A helyi kőzetekben a ma ismert valamennyi fontosabb bio-nyomelem megtalálható, és megy át ízt, zamatot, gyógyerőt formálva a szőlőfürtbe és onnan az italba. A kőzettől a szőlőfürtig azonban a bio-nyomelemek mennyisége egyre csökken. A palackba helyezett zeolit ásvány további elemeket visz be és egyben szorbeálja az ital nem kívánatos komponenseit.

A zeolitok túlnyomórészt Na-Ca alumoszilikátok. Jellemző tulajdonságuk, hogy tágas, üreges (Si,Al)O rácsvázukhoz molekuláris víz csatlakozik. A víz legnagyobb része úgynevezett zeolitos víz, mely a rácsépítmény üregeiben és csatornáiban adszorpciósan kötötten helyezkedik el. A víz hevítéssel fokozatosan eltávolítható úgy, hogy közben a rácsépítmény nem omlik össze. A víztelen zeolit vizes környezetben az elvesztett vízmennyiséget újra képes fölvenni, és nem csak vizet, hanem más folyadékot is, különösen illékony anyagokat, pl. alkoholokat is meg tud kötni. A zeolit víztartalmának fönnmaradó része pedig a kristályba beépült kristályvíz, melynek távozásával (igen magas hőmérséklet kell hozzá) a kristályrács is megsemmisül. A rácsváz hézagaiban koordinált kationok, vagy legalább egy részük kivonhatók. Ez jellegzetes ioncserélő képesség, mivel meghatározott közegben, pl. bázisokban az adott kation más fémionra cserélődik ki.

Rácsszerkezetileg a fölépítés vázát minden esetben SiO tetraéderek hálózata alkotja. A Si-t Al is helyettesítheti változó arányban. A tetraéderek előbb négyes gyűrűkké, majd láncokká egyesülnek. A négyes gyűrűből kettő szemben levő tetraédert fölfelé, átellenesen hajlított tetraéderekkel újabb tetraédert alkossanak. Ezzel aztán a gyűrűk láncokat alkotnak. A kevés számú oldalkapcsolódás miatt könnyen hasadnak a láncokkal párhuzamosan. Színtelenek vagy enyhén színezettek. Keménységük nem túl nagy (3-5), sűrűségük alacsony (2,1-2,2), lángban könnyen megolvadnak, sósavban kocsonyásan oldódnak. A zeolitokat 3 alcsoportba oszthatjuk be a külső megjelenés és a szerkezeti fölépítés alapján: rostos-, leveles-, és kockás zeolitok.

Magyarországon a Tokaji-hegyvidék (Rátka, Mád, Bodrogkeresztúr: 100 ezer MTonna) savanyú tufáiban fordul elő leggyakrabban. Kis területi elterjedése ellenére a hazai zeolitvagyon gazdagnak tekinthető.

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
All you need is code Minden a kódolás tanulásához
eBiztonság Minősítés Minősítési rendszer oktatási intézményeknek