زئولیت چیست و چه کاربردهایی دارد ؟

زئولیت یک نام مشترک برای بیش از ۲۴۰ ساختار منحصر به فرد است که ۴۰ نوع آنها در طبیعت یافت می شود. زئولیت یک ماده معدنی پیچیده است که از تماس گدازه های آتشفشانی و آب تشکیل می شود و این روند می تواند هزاران یا حتی میلیون ها سال طول بکشد. دانشمندان تخمین می زنند که اولین ماده معدنی زئولیت بیش از ۳۰۰ میلیون سال پیش تشکیل شده است.

زئولیت ماده ای جامد با ساختار کریستالی سه بعدی نسبتا باز است که از عناصری مانند آلومینیوم، اکسیژن و سیلیکون، همراه با فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی (مانند سدیم، پتاسیم و منیزیم) تشکیل شده که مولکول‌های آب بین فواصل آنها به دام افتاده است.

آلومینیوم و سیلیکون اساس این ساختار را تشکیل می دهند، اما اغلب شامل عناصر دیگری مانند اکسیژن، قلع، روی و تیتانیوم نیز می شود. بار منفی سطحی زئولیت به دلیل اتصال ضعیف مینرال‌هایی مانند سدیم، پتاسیم و کلسیم است که می توان آنها را با یونهای بزرگتر و فلزات سنگین جایگزین کرد.

منافذ کوچک موجود در ساختار این ترکیبات باعث می شود که آنها براساس قطر منافذ به عنوان فیلتر مورد استفاده قرار بگیرند.
درحال حاضر معدنچیان سالیانه حدود ۳ میلیون تن زئولیت تولید می کنند که چین پیشرو تولید این ماده در دنیاست و بعد از آن کره جنوبی، ژاپن و اردن قرار دارند. زئولیت های طبیعی فراوان هستند اما اغلب با سایر مواد معدنی، کوارتز، فلزات آلوده می شوند و صنایع بیشتر متکی به زئولیت سنتتیک خالص است که ساختار یکنواختی دارد و در طبیعت یافت نمی شود.

کاربردهای زئولیت

کاربردهای خانکی ترکیبات زئولیت در درجه اول به ویژگی جذب بو و مایعات آنها بستگی دارد. این ماده طیف وسیعی از گازها از جمله فرمالدئید و سولفید هیدروژن را جذب می کند و به بهبود هوای محیط داخل خانه یا دفاتر کمک می کند.

زئولیت به طور معمول به فیلترهای کوچک هوا اضافه می شود تا چنین گازهایی را جذب کند و مشکلات آلرژی را کاهش دهد. همچنین می توان از این ماده برای خشک کردن کفش ورزشی و کاهش رطوبت در کمدهای لباس استفاده کرد. زئولیت برای جذب بوی سیگار نیز استفاده می شود و ماده بسیار مفیدی برای تمیز کردن فرش هاست.

زئولیت طبیعی یک فیلتر طبیعی بسیار خوب برای تصفیه آب است که عملکرد بهتری نسبت به فیلترهای ماسه ای و کربنی دارد و می تواند آبی خالص تر با سرعت تصفیه بالاتر ارائه دهد درحالیکه به روش های نگهداری خاصی هم نیاز ندارد.

فواید زئولیت برای سم زدایی بدن

زئولیت به عنوان یک ماده سم زدا برای دفع فلزات سنگین و دیگر سموم از بدن استفاده می شود وهمه این اعمال را در روده ها انجام می دهد بدون اینکه جذب شود، بنابراین به جزء چند مورد استثناء برای انسان ایمن شناخته می شود.

با اینحال آزمایشات انسانی و حیوانی نشان می دهد كه استنشاق این ماده می تواند باعث التهاب و آسیب ریوی شود. توجه داشته باشید که فقط انواع خاصی از زئولیت طبیعی برای مصارف انسانی مناسب هستند و برخی دیگر، مانند اریونیت، حتی ممکن است سرطان زا باشند. شایان ذکر است که زئولیت ممکن است pH روده (اسیدیته) را تغییر داده و در نتیجه با داروهای مختلف به ویژه داروهایی که دوز کنترل شده دارند، تداخل کند.

در یک کارآزمایی بالینی روی ۳۳ داوطلب مشخص شد که این ماده به حذف آلومینیوم، آرسنیک، سرب، جیوه و سایر فلزات سنگین از بدن کمک می کند. افرادی که زئولیت مایع مصرف کردند (۳۰ قطره در روز) سطح قابل توجهی از این فلزات را از طریق ادرار دفع می کردند.

سلولهای مغز به خصوص نسبت به مسمومیت با فلزات سنگین حساس هستند. فلزات سنگین می توانند به سلولهای عصبی آسیب رسانده و باعث اضطراب، افسردگی، عصبانیت و مشکلات تمرکز شوند . با توانایی زئولیت برای سم زدایی سرب، جیوه، آلومینیوم و سایر فلزات سنگین، تولید مکمل آن می تواند یک رویکرد امیدوارکننده برای بهبود اختلالات خلقی فوق باشد.

یکی دیگر از کاربردهای مهم این ترکیبات می تواند دفع و بی اثر کردن سموم آفلاتوکسین ها باشد. آفلاتوکسین می تواند مواد غذایی را آلوده کند و سلامت انسان، به ویژه کبد را به خطر بیندازند. اضافه کردن زئولیت به خوراک گاوها می تواند یک راه ساده برای حذف آفلاتوکسین از شیر و زنجیره غذایی باشد.

زئولیت کشاورزی

کشاورزان از سنگ زئولیت در طول سال‌ها برای کنترل رطوبت و افزایش pH خاک‌های آتشفشانی اسیدی استفاده کرده‌اند. خواص تبادل یونی زئولیت ها به دلیل تخلخل بالا می تواند در کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد. آنها می توانند هم به عنوان حامل مواد مغذی و هم به عنوان مواد مغذی متوسط تا آزاد استفاده شوند.

زئولیت ها مواد مهمی هستند که کاربردهای بسیار وسیعی در کشاورزی و مهندسی محیط زیست دارند. ادغام زئولیت در خاک برای افزایش عملکرد محصول و ارتقای کارایی استفاده از مواد مغذی مشخص شد. کاربردهای احتمالی دیگری که در حال بررسی هستند عبارتند از کاربرد به عنوان حامل کودهای آهسته رهش، حشره کش ها، قارچ کش ها و علف کش ها و به عنوان تله برای فلزات سنگین در خاک.

زئولیت خوراکی

کاربردهای غذایی اصلی زئولیت ها به خواص خوب آنها به عنوان مواد جاذب مربوط می شود و این خواص را می توان با تبادل یونی، اصلاح ارگانو سطحی برای کاربرد طراحی شده تغییر داد و تنظیم کرد. زئولیت ها برای کاربردهای غذایی عمدتاً به عنوان مواد ضد میکروبی، متمرکز کننده آنالیت های هدف و حسگرهای مواد غذایی مورد بررسی قرار گرفته اند.

زئولیت در ماشین ظرفشویی

زئولیت برای اولین بار در سال ۲۰۰۸ در ماشین‌های ظرفشویی ترمادور گران‌ قیمت استفاده شد، اما اکنون این فناوری در ماشین‌های ظرفشویی سری ۸۰۰ و Benchmark با نام تجاری بوش نیز استفاده می شود. از آنجایی که این فناوری در حال تبدیل شدن به جریان اصلی است، زمان خوبی است که دقیقاً بررسی کنیم که چرا این ماده معدنی در ماشین های ظرفشویی بیشتری استفاده می شود و چرا ممکن است کلید خشک کن بهتری باشد.

مردم از ظروف خیس متنفرند. خشک کردن ظروف انرژی زیادی نیاز دارد. زئولیت با کسری از این انرژی ظروف را خشک می کند. ماشین های ظرفشویی از لحاظ تاریخی دو ترفند برای اطمینان از خشکی ظروف داشته اند: میله گرمکن و آب بسیار داغ. در حالی که این تکنیک‌ها ممکن است روی ظروف شیشه ‌ای و سرامیک کار کنند، ظروف پلاستیکی گرما را به خوبی حفظ نمی‌ کنند و با استفاده از این روش‌ها به سختی خشک می‌ شوند. همچنین این عارضه جانبی وجود دارد که ظروف شما را بیش از حد داغ می کنند که نمی توانید فورا از آنها استفاده کنید. زئولیت تمام این مشکلات را حل می کند.

بهتر است زئولیت را به عنوان باتری ای در نظر بگیرید که می تواند گرما یا آب را ذخیره کند. هنگامی که گرما را ذخیره می کند، می تواند آن گرما را برای جذب آب آزاد کند. اگر آب را ذخیره می کند، می تواند بخار را آزاد کند و دوباره شروع به ذخیره گرما کند.

از این ویژگی‌ها برای استخراج رطوبت در طول فرآیند خشک کردن استفاده کرده است و گرما را آزاد می‌کند و سپس روی ظروف دمیده می‌ شود تا به خشک شدن بیشتر کمک کند. در ابتدای چرخه شستشوی بعدی، ماشین ظرفشویی گرانول های زئولیت را گرم می کند، آب ذخیره شده را تخلیه می کند و زئولیت را برای جذب آب بیشتر در چرخه خشک بعدی آماده می کند.

زئولیت در آکواریم

زئولیت ها کانی های متخلخل بسیار جاذبی هستند که عمدتاً از سیلیس و آلومینیوم تشکیل شده اند. آنها به دلیل توانایی در گرفتن و نگهداری انواع مواد نامطلوب مفید هستند، دقیقا مانند اسفنج که آب را جذب می کند.

با این حال، همه زئولیت ها یکسان ایجاد نمی شوند. نحوه تشکیل زئولیت بر آرایش آن و در نتیجه کاربردهایی که برای آنها مناسب تر است، تأثیر می گذارد. کلینوپتیلولیت، یا کلینو، شکل طبیعی زئولیت است که میل ترکیبی بالایی به آمونیاک دارد و آن را به یک ماده مطلوب برای آکواریوم تبدیل می کند.

هنگام انتخاب زئولیت برای آکواریوم خود، یکی را انتخاب کنید که به طور خاص برای استفاده در آکواریوم برچسب گذاری شده است. زئولیت به طور خاص برای آکواریوم های آب شیرین و همچنین برای آکواریوم های آب شیرین و آب شور ساخته شده است. هر کدام از این فرمول ها برای آکواریوم های آب شیرین مناسب است. همچنین فرمول‌ هایی وجود دارد که کربن فعال و زئولیت را با هم ترکیب می‌کنند، ترکیبی که برای آکواریوم‌هایی که به تازگی راه‌اندازی شده‌ اند و دارای آمونیاک شدید هستند، مناسب است.

زئولیت فرموله شده برای استفاده در آکواریوم آب شیرین به آسانی آمونیاک را جذب می کند. در مواردی که سطح آمونیاک بسیار بالا باشد، زئولیت ممکن است در عرض دو هفته یا کمتر از بین برود. هنگامی که سطح آمونیاک بالا می رود، همیشه به طور مکرر آزمایش کنید و در صورت نیاز، زئولیت را جایگزین کنید تا به نتایج دلخواه برسید. هنگامی که آمونیاک از بین رفت، زئولیت را حذف کنید.

زئولیت فرموله شده برای آب شیرین هرگز نباید در مخازن آب شور یا شور استفاده شود. اثر بر روی شیمی آب می تواند برای مرجان های موجود در آکواریوم های آب شور کشنده باشد. همچنین نباید نمک به آکواریوم آب شیرین اضافه شود، زمانی که از محیط زئولیت استفاده می شود. افزودن نمک می تواند باعث شود زئولیت آمونیاک جذب شده را آزاد کند و باعث افزایش ناگهانی و بالقوه خطرناک آمونیاک شود.

زئولیت دستگاه اکسیژن ساز

دستگاه های اکسیژن ساز با استفاده از فناوری جذب نوسان فشار (PSA) کار می کنند، که در آن هوا جذب می شود، نیتروژن حذف می شود و گاز غنی شده با اکسیژن برای استفاده توسط افرادی که به دلیل سطوح پایین در خون به اکسیژن پزشکی نیاز دارند، آزاد می شود.

زئولیت ها در قلب یک تغلیظ کننده اکسیژن قرار دارند. یک متمرکز کننده اکسیژن از غربال های مولکولی تشکیل شده توسط زئولیت ها برای جذب نیتروژن اتمسفر و سپس تخلیه نیتروژن استفاده می کند. بنابراین این نوع سیستم جذب از نظر عملکردی یک اسکرابر نیتروژنی است که گازهای دیگر اتمسفر را برای عبور از خود رها می کند.

این عمل باعث می شود که اکسیژن به عنوان گاز اولیه باقی بماند. در فشار بالا، زئولیت متخلخل مقادیر زیادی نیتروژن را به دلیل مساحت سطح زیاد و ویژگی شیمیایی خود جذب می کند. پس از آن، اکسیژن و سایر اجزای آزاد جمع آوری می شوند ئ افت فشار اجازه می دهد نیتروژن دفع شود. زئولیت ها به روشی آسان به عنوان فیلتری برای مولکول های نیتروژن عمل می کنند.

زئولیت ها به دلیل توانایی آنها در تمایز بین گازهای مختلف و سطح ویژه بزرگ آنها به طور گسترده برای سیستم های PSA استفاده می شوند. همچنین تخلخل آنها نقش کلیدی در فرآیند جذب دارد. آرایه منظم روزنه ها و حفره ها (ریزتخلخل) ناشی از مونتاژ ساختارهای چهار وجهی SiO4 و AlO4 باعث می شود که برخی از مولکول ها به طور انتخابی در میکروتخلخل جذب شوند.