цеолит синтетический что это
Применение синтетических цеолитов и использование.
Цеолиты являются целой группой минералов, их объединяют схожие свойства и особенности строения. Существует немалый перечень цеолитов, в зависимости от состава и размеров пор они используются для улучшения характеристик жидкостей или других элементов, устранения нежелательных компонентов. Это водные алюмосиликаты, в большей мере Na и Ca из силикатов каркасного типа, а также продукты, устойчивые к воздействию кислот и термического воздействия.
Для этой группы цеолитов характерно наличие отблеска и пористая структура. Они могут впитывать и отдавать влагу, процессы проходят в зависимости от показателей температурного режима и влажности. Также важным качеством минералов является способность к ионному обмену: материалы селективно отпускают вещества и снова их впитывают, также реализуется катионный обмен.
Виды цеолитов
Помимо подразделения на камни синтетического происхождения и природные материалы, предусмотрено деление на следующие категории: изометрические, пластинчатые и волокнистые. Цеолиты долгое время считались редкими и как вариант для применения в промышленности не рассматривались. Сейчас ситуация в корне изменилась, дело не только в добыче природных минералов, сейчас появились технологии для изготовления искусственных цеолитов. Процессы производства ведутся массово, что позволяет обеспечить искусственными цеолитами все отрасли, где их присутствие необходимо.
Применение синтетических цеолитов
Созданные искусственным путем цеолиты являются ценнейшими минералами с отрицательным зарядом и каркасно-полостной структурой. Их заряд компенсирует наличие положительных нейтрализующих катионов. Сфера воздействия искусственных цеолитов заметно отличается от использования натуральных, они ориентированы на применение в промышленных процессах. Сейчас предлагается более 600 видов данной продукции, наша компания предлагает широкий ассортимент наиболее востребованных, в частности это NaX и NaА.
Использование искусственных цеолитов NaX
Это стойкий к кислотам и температурам материал с наличием внутренних пустот. Его назначение в адсорбции, помимо того есть каталитические и катионные свойства. В этом исполнении материал
отлично справляется с поглощением следующего:
Это задействует их при работах с природным газом, в процессах по переработке и добыче нефти, энергетическом направлении, криогенной, химической, металлургической сферах. Изделия актуальны при изготовлении стеклопакетов, в коммунальном хозяйстве, на предприятиях строительной категории, космонавтики, атомных электростанциях.
Материал помогает осушать газы и жидкости, рассоединять компоненты с разным строением, отделения путем ионного обмена, смягчения.
Использование искусственных цеолитов NaА
Является алюмосиликатом натрия, он актуален для обезвоживания газовых и жидких сред. В том числе используется для осушения нефтяного попутного и природного газа, технологической воздушной среды.
Варианты применения:
Также он применяется как добавка ко многим моющим композициям. В нашей компании вы можете оформить заказ на нужный тип искусственных цеолитов. Будем рады вашему обращению в компанию.
Синтетические цеолиты
Цеолиты синтетические гранулированные – это искусственные алюмосиликаты, имеющие каркасную кристаллическую структуру. Она содержит пустоты (поры), придающие данным материалам отличные адсорбционные параметры и способность к ионному обмену.
Благодаря особому строению алюмосиликаты получили название «молекулярные сита», так как они пронизаны полостями размером с молекулу и однородными каналами. Эта продукция имеет ионообменные свойства – она способна выборочно поглощать ионы солей тяжелых металлов из водных сред и заменять их на другие, нетоксичные (хлориды кальция, магния или натрия).
Синтетические цеолиты («молекулярные сита») представляют собой большую группу минералов, близких по составу и содержащих щелочноземельные, щелочные металлы в своей структуре (Na, Ca, Sr, K, Ba). Наиболее востребованными из них являются марки NaX, NaA.
Цеолит синтетический NaX
Сорбент пронизан порами с диаметром, близким к размеру адсорбируемых молекул. Он может обратимо поглощать водяной пар и прочие вещества в газообразном состоянии. Его катионы с легкостью обмениваются на любой другой положительный ион.
Препарат имеет достаточно широкое входное окно, за счет чего способен адсорбировать большинство компонентов сложных смесей:
Препарат химически, термически стабилен, характеризуется низким коэффициентом пыления. Он несовместим с органикой, щелочами, кислотами, так как взаимодействует с ними. При реакции активированного препарата с водой происходит его нагрев до температуры 80°С.
Производство
Получение синтетического цеолита NaX происходит путем смешивания природного глинистого материала, содержащего диоксид кремния и гидроксид алюминия в соотношении 2:1, с двуокисью кремния в количестве, обеспечивающем пропорцию SiO2:Аl2О3 как 3,5:1.
К полученной смеси добавляют 2-8 мас. % технического углерода, обрабатывают 3% раствором натрия хлористого до создания однородной массы и формуют в гранулы. Получившиеся зерна подвергают термической обработке с последующим охлаждением и гидротермальной кристаллизацией в щелочном растворе.
Частицы продукта обрабатывают раствором ортофосфорной кислоты с показателем pH 4-5, после чего сушат при температуре 180-200°С. Такая технология производства, без использования связующих компонентов, позволяет получить стереорегулярное строение кристаллов в грануле. Готовый реагент отличается высокой механической прочностью, сорбционной емкостью.
Цеолит синтетический NaA
Продукт имеет пористое строение, его поры обладают точно заданными параметрами. Характеризуется уникальной способностью к адсорбции, обращаемой в исходное состояние, за счет сложной структуры минерала и значительного размера внутренней поверхности.
Алюмосиликат обладает трехмерным строением, создающим заданную систему каналов. Он производится в виде гранул, соответствует молекулярным ситам 4А. По сравнению с аналогичными реагентами отличается важными преимуществами: может осушать газы с минимальным содержанием влаги, работает в условиях повышенных температур.
Сорбент способен поглощать большую часть компонентов индустриальных газов с критическим размером молекул не более 0,4 нм:
Продукт устойчив к капельной влаге, не разрушается при продолжительном контакте с водными средами. Так же, как и NaX, востребован в различных отраслях промышленности.
Цеолиты синтетические: применение
Благодаря возможности селективно адсорбировать различные вещества в зависимости от критического диаметра их молекул, алюмосиликаты используются в следующих промышленных процессах:
Реагенты также применяются в качестве катализаторов многих процессов нефтепереработки, нефтехимии, как гетерогенные катализаторы. Они востребованы в системах жизнеобеспечения космических станций для поглощения углекислоты, выделяемой при дыхании.
Выводы
Синтетические цеолиты – это материалы с уникальными характеристиками. Благодаря своей способности селективно сорбировать вещества они нашли широкое применение в различных технологических процессах.
Синтетический цеолит, искусственный цеолит и другие виды циолитов.
Способен решать самые сложные проблемы со здоровьем. Создан по уникальной технологии. Формула продукта не имеет аналогов в мире.
Синтетический цеолит: что это?
Цеолиты представляют собой большую группу минералов, которые близкие по составу и содержат в своей структуре щелочные и щелочноземельные металлы (Ca, K, Na, Sr, Ba). Цеолиты – это алюмосиликаты, которые имеют каркасную кристаллическую структуру. Эта структура имеет в своем составе пустоты (поры), которые придают цеолитам отличную адсорбционную способность, а значит и высокую возможность к ионному обмену. Натуральный минерал цеолит способен к поглощению различных веществ, например тяжелых металлов, масел, различных нефтепродуктов и радионуклидов. Этими свойствами и обладает синтетический цеолит. Именно поэтому цеолит широко используется в огромном количестве сфер человеческой жизнедеятельности.
В свою очередь, натуральные цеолиты известны человеку уже не одно тысячелетие своей эффективностью для очистки от посторонних примесей. Однако современное человечество научилось создавать и синтетический цеолит.
Искусственные и натуральные цеолиты представляют собой молекулярные сита, которые обладают способностью к адсорбции, например, водяного пара и веществ в газообразном состоянии. Адсорбционная способность цеолитов основана на явлении катионного обмена, так как этот минерал с легкостью обменивают свои катионы на любые другие положительные ионы.
Стоит отметить, что натуральные цеолиты имеют ряд преимуществ, которыми их наделила сама природа. Эти свойства и позволяют использовать их именно в медицине. Так, сегодня считается очень эффективным использование комплекса Vita Zeolite, который производит компания Alfa Vita. Этот комплекс содержит цеолит (натуральный клиноптилолит) и гуминовые вещества, а его внутренне употребление способствует очистке организма от свободных радикалов тяжелых металлов, многих токсинов и радионуклидов, что является важнейшим фактором при лечении многих заболеваний.
Виды цеолитов.
Очевидно, что синтетические цеолиты используются преимущественно в промышленности, а натуральные цеолиты больше подходят для медицины. Сегодня самыми распространенными видами синтетических цеолитов являются типы Х, Y, A. При этом разделение синтетических цеолитов основано на размере пор, а точнее их диаметре.
К группе цеолитов А относятся минералы с разными диаметрами пор. Сегодня различают следующие виды цеолитов:
Виды цеолитов группы Х имеют более широкие отверстия (поры) в своей структуре, чем цеолиты группы А. Например, искусственный цеолит данной группы NaX имеет диаметр пор размеров в 10 ангстрем.
Цеолиты группы Y имеют аналогичную структуру кристаллической решетки с группой Х, однако отличаются своим химическим строением. Искусственные минералы данной группы используют для каталитического крекинга.
Искусственный цеолит: применение
В России сегодня используются следующие вариации искусственных цеолитов: KA, NaA, CaA, CaX, NaX.
Так, искусственный цеолит NaX используется для адсорбции всех типов углеводородов, а также кислородных и азотистых соединений, например, тиофена, фурана, меркаптанов, пиридина, хинолина и диоксана, а также для очистки от галогензамещенных углеводородов и многих других вредных веществ. Именно поэтому этот искусственный цеолит активно используется в нефтяной и газовой промышленности. Широкое применение цеолит NaX нашел и в жилищно-коммунальном обслуживании, так как используется для очистки технической воды и для ее смягчения, например, в котельных.
Цеолит NaA способен к адсорбции большинства компонентов, содержащихся в промышленных газах. Например, эти вещества отлично «впитывают» сероводород, аммиак, сероуглерод, этилен и этан, а также азот, аргон, оксид углерода и многие другие газы.
Детям, беременным и кормящим перед употреблением проконсультироваться с врачом.
Цеолиты синтетические
Классификация цеолитов США и ряде других стран предусматривает указание определяющего размера цеолита (округленного значения диаметра входного окна в А 0 ). Однако совпадение классификационного номера и определяющего размера соблюдается только для цеолитов типа А.
Россия КА NаА СаА СаХ NаХ
США 3А 4А 5А 10Х 13Х
Цеолит типа NаА, например, имеет следующий состав:
От соотношения SiO2: Al2O3 в цеолите зависит кислотостойкость адсорбента, причем, она повышается с увеличением этого соотношения.
Критический диаметр определяет возможность проникания данной молекулы в полости цеолита через соединяющие их окна (см.таблицу №1)
Для молекул вытянутой формы (как, например, молекулы углеводородов нормального строения) критический диаметр соответствует диаметру поперечного сечения углеводородной цепочки.
Если критический диаметр цепочки близок к диаметру входного окна, для ее адсорбции следует увеличить кинетическую энергию молекулы за счет повышения температуры. При этом усиливается термическая пульсация решетки цеолита и облегчается проникание молекулы в полость..
Таблица №1 Критические диаметры dкр и длины L молекул различных веществ.
Характеристика цеолитов отечественного производства приведена в таблице 2.
Таблица 2 Характеристика цеолитов отечественного производства.
Вещества, адсорбирующиеся данным целиолитом
Вещества, не адсорбирующиеся данным целиолитом
Вода, диоксид углерода, сероводород, аммиак, метанол, этилен, пропилен, этак, метан
Пропан, изобутан и другие изопарафины, изоспирты, бензол и другие ароматические углеводороды; вещества с размером молекул более >0,5 нм
Ароматические углеводороды и их производные с разветвленными радикалами
1. Высокая поглотительная способность в области малых парциальных давлений паров воды.
Адсорбционная способность цеолитов при обычных температурах уже при давлении 1-2 мм рт. ст. близка к адсорбционной способности при максимальном насыщении.
Преимущество цеолитов всех типов при низких давлениях адсорбтива перед другими адсорбентами хорошо видно из данных таблицы 3.
Таблица 3. Адсорбционная способность (в г/100 г) промышленных адсорбентов по парам воды при 25 0 С.
Адсорбционная способность при разном давлении, г/100 г
2. Второй отличительной способностью адсорбции паров воды на цеолитах является то, что адсорбционная способность велика даже при повышенных температурах. При 100 0 и давлении паров воды 10 кПа для цеолитов она достигает 15-16 г/100г; даже при 200 0 она еще значительна (4г/100г). В этой области температур адсорбционная способность силикагелей и оксида алюминия практически равна нулю. Возможность проведения процесса осушки при высоких температурах особенно важна в тех промышленных установках, где технологический газ, выводимый из зоны высоких температур, должен быть возвращен снова в реакционную зону.
Замена обычных сорбентов цеолитами позволяет в ряде случаев (например, при осушке природного газа на промыслах и газоперерабатывающих заводах) избежать стадии охлаждения осушаемого газа, что приводит к значительному сокращению энергозатрат и упрощению схемы.
3. Цеолиты отличаются очень большой скоростью поглощения влаги. Высокая степень осушки поддерживается практически в течении всей стадии. Повышение влагосодержания в конце стадии наступает не постепенно, как это наблюдается при применении других твердых адсорбентов, а резко и быстро.
Благодаря высокой скорости поглощения воды адсорбция проходит в работающем слое небольшой высоты (обычно меньше 10 см). Следовательно, появляется возможность конструировать более компактные установки.
4. Цеолиты позволяют вести осушку ее при высоких скоростях газового потока и тем самым значительно ускорить процесс. Так, изменение скорости газа от 4 до 15 м/мин (что соответствует скоростям, применяемым в промышленных адсорберах) практически не приводит к снижению активности. Даже при скорости, приближающейся к 20-25 м/мин, слой сорбента высотой 60 см гарантирует осушку газа до точки росы ниже минус 65 0 С при адсорбционной способности 15г/100г.
5. Цеолиты обеспечивают самую высокую степень осушки: точка росы осушенного газа может достигать минус 80 0 С и даже ниже. Цеолиты жадно поглощают влагу, но они трудно отдают ее при регенерации.
Обобщая опыт применения цеолитов для осушки газов, можно сделать вывод, что они обладают рядом преимуществ перед другими осушителями.
В продажу цеолит поступает в форме черенков и шариков. В последнее время наибольшим спросом в США и других европейских странах стал пользоваться цеолит в форме шарика. Сопротивление трению сферических частиц меньше, чем у цилиндрических, и образование пыли у сферических меньше в 3-5 раз.
Селективность цеолитов по отношению к парам воды настолько ярко выражено, что присутствие ряда компонентов практически не влияет на характер извлечения влаги. Высшие углеводороды не проникают в мелкую структуру пор цеолитов NаА. Тем самым исключается дезактивация, которая наблюдается на обычных твердых осушителях. Поэтому срок службы цеолитов NаА значительно выше, чем у обычных адсорбентов.
В тоже время при осушке природного газа цеолитами NаХ с входными окнами более крупных размеров отмечается некоторое уменьшение поглотительной способности и скорости адсорбции паров воды вследствие предадсорбции высокомолекулярных углеводородов. В связи с этим в подавляющем большинстве случаев для осушки природных и других промышленных газов применяют цеолит NаА.
При всех своих неоспоримых достоинствах цеолиты имеют два существенных недостатка- это сложность регенерации и дороговизна. Поэтому, в каждом конкретном случае применения цеолитов для осушки или очистки газов надо тщательно просчитывать и анализировать необходимость применения данного цеолита с экономической и технологической точки зрения.
1. Кельцев Н.В. « Основы адсорбционной техники» 2 изд., М., 1984г.
2. Жданова Н.В., Халиф А.Л. «Осушка углеводородных газов», М., «Химия», 1984г.
3. Кемпбел Д.М. «Очистка и переработка М.,»Недра», 1977г.
4. Страус В. « Промышленная очистка газов», М., «Химия», природных газов», 1981г.
5. ГОСТ Р 53521-2009- Переработка природного газа. М., Стандартинорм, 2010г.
6. Кондауров С.Ю. и др. «Перспективы использования адсорбционных технологий для подготовки газа к транспорту», Ж. «Газовая промышленность», 2010г., №10.с.52
Цеолит для очистки воды: что это такое и где он применяется – характеристики минерала, свойства и сфера применения
Уделим внимание естественному и вполне эффективному сорбенту, помогающему повысить качество жидкости, употребляемой в пищевых целях. Подробно рассмотрим цеолит: что это такое, применение, характеристики, полезные свойства, особенности – пройдемся по всем важным моментам его использования, чтобы вы понимали, насколько он актуален.
Немного забегая вперед, отметим, что к сегодняшнему дню его научились синтезировать, выращивая кристаллы нужной, то есть геометрически правильной формы – со структурой в виде тетраэдра и полостями одинаковых размеров, заполненные молекулами H2O и катионами щелочноземельных металлов. Учитывая его огромную актуальность, искусственное получение стало настоящей находкой и позволило начать комплексные разработки широкой группы лекарственных препаратов и всевозможных очистительных средств.
Цеолит природный: что это такое
Это минерал, а, точнее, их группа – каркасные алюмосиликаты, происхождение которых осадочно-вулканическое. По сути, является затвердевшей минерально-лавовой смесью, кристаллизовавшейся после попадания в соленую воду, морскую или океаническую.
Если составлять его внешнее описание, то в виде агломерата он похож на очень плотную глину, но белую или бесцветную, с перламутровым или стеклянным блеском. Реже он коричневато-красный, с зелено-синими вкраплениями.
Его химический состав таков:
Именно последние, несмотря на свою малую долю и определяют тип, а значит и название минерала. Благодаря им выделяют гейландит, эрионит, филлипсит, ломонит, феррьерит и, наиболее важные для современной науки, морденит и клиноптилолит.
Отдельно скажем о синтезированном цеолите: искусственным путем сегодня можно получить около 150 его разновидностей. Разница между ними – в размере пор и компонентах. У каждого из них есть основной металл, который записывается первым, и решетка определенной структуры (наиболее актуальные – А и Х). Поэтому можно часто встретить названия вроде NaX или CaA.
Также есть высококремнеземные алюмосиликаты, считающиеся особенно ценными за счет совершенно уникальных каталитических и адсорбционных показателей. Лучший и наиболее дорогой тип – ZSM.
Как обнаружили камень
Еще в XVIII веке его открыл Аксель Кронстедт: шведский химик ставил эксперименты по нагреванию стильбита и заметил, что поверхность опытных образцов начала вздуваться и пузыриться. Заинтересовавшись, ученый эмпирическим путем нашел и другие алюмосиликаты со схожими свойствами. Их семейство и получило имя «цеолиты», составленное из двух древнегреческих слов: «кипеть» – «zeo» и «камень» – «lithos».
После чего более 150 лет находка имела исключительно теоретическую ценность, потому что исследовали не знали, как с толком использовать ее на практике. Ситуация изменилась в начале XX века, когда за счет высокой поглотительной способности камня стали удалять тяжелые металлы, масла и нитраты из нефтепродуктов. Позже сорбирующий эффект взяли на вооружение при очистке питьевых жидкостей.
Новый виток популярности обеспечило такое печальное событие, как авария на Чернобыльской АЭС. Ученые под руководством Богатова Василия Ивановича разработали простое, но действенное средство борьбы с лучевой болезнью: они смешали порошок цеолита с водой и поили этим раствором ликвидаторов. Позже на основе этой «болтушки» сделали препарат «Литовит», который отлично выводил радиоактивные стронций и цезий из организма.
Параллельно с этим сокирнит использовали в бассейне Днепра и Припяти для обеззараживания стоков, а также внедряли в растение- и овощеводство – «подкармливали» им подрастающие семена с целью улучшения их всхожести. Начались эксперименты даже в области косметологии – сорбент пригодился для вытяжки вредных веществ из кожи лица и тела, с ним принялись делать безопасные для здоровья человека маски. И, конечно, фильтрация потока, забираемого из центральной системы водоснабжения – это классика использования данных алюмосиликатов.
Чем хорош цеолит: свойства минерала
За счет уникальной каркасной структуры, рыхловатой, но прочной, и особого химического состава он обладает следующими характеристиками, полезными и важными: