|

|
Zeoliet
is een mineraal dat al eeuwen gebruikt wordt in streken
waar vulkanen voorkomen.
Zeoliet
heeft als eigenschap dat het diverse stoffen in de holle
ruimten kan opnemen.
De
site wil iets over de oorsprong en de toepassingen van
zeoliet vertellen.
|
Als
we over zeoliet spreken dan bedoelen we een mineraal uit de groep
zeolieten. Zeolieten zijn stoffen die ontstaan zijn door
vulkanische activiteit van de aarde. Vulkanische aswolken sloegen
honderdduizenden jaren geleden neer en vormden op de bodem van de meren een
soort kleilaag. Onder invloed van heet water, dat door de thermische activiteit van de aarde ontstond,
veranderde de gevormde kleilaag in een zacht gesteente. Tijdens die verandering
werd amorf materiaal door het hete water weggespoeld. Er bleef een ruimtelijk
rooster van aluminium- en siliciumoxiden over. Het poreuze gesteente heeft ten
gevolge van zijn unieke structuur een hoge negatieve elektrische lading. De
Zweedse mineraloog Cronstedt gaf in de
18e eeuw het gesteente een naam, hij noemde het zeoliet. Het woord
zeoliet is van Griekse oorsprong, het betekent kokende stenen. Die naam refereert aan het water vasthouden door zeoliet. Als zeoliet verhit wordt, dan staat
het het vastgehouden water als waterdamp af. Zeolieten bestaan uit microscopisch
kleine, onderling verbonden kristallen, met een duidelijk omschreven structuur.
In het algemeen bevat zeoliet silicium, aluminium en zuurstof in zijn structuur
en kationen, water en/of andere moleculen in zijn poriën. Velen soorten
zeoliet komen in de natuur voor als mineraal gesteente en ze worden op
uitgebreide schaal gedolven op vele plaatsen van de wereld. Er bestaan ook synthetisch
soorten, die worden op commerciële basis vervaardigd voor speciale doeleinden.
Ook worden zeolieten geproduceerd in laboratoria waar wetenschappers zich bezig
houden met de speciale chemie van zeolieten. Vanwege de unieke poreuze eigenschappen heeft
zeoliet een grote hoeveelheid toepassingen. Globaal worden er per
jaar een aantal miljoenen ton verbruikt. De westerse wereld gebruikt zeolieten
voornamelijk bij het kraken in de petrochemische industrie, bij
ionenuitwisseling (waterzuivering en waterverzachting) en bij het verwijderen
van gassen en opgeloste stoffen. Verder worden zeolieten gebruikt in de landbouw,
veehouderijen en bouwnijverheid.
|
|
Een kenmerkende eigenschap van zeolieten is hun rooster, dat gebaseerd is op een op
een netwerk van atomen. De atomen zijn onderling op 4 punten verbonden.
Men kan denken
aan een regelmatig viervlak, de tetraëder. Een tetraëder heeft vier hoekpunten
op onderling gelijke afstand. Het siliciumatoom kan zich met vier zuurstof-atomen
verbinden waarbij het silicium in het midden van de tetraëder gesitueerd is en
de zuurstofatomen op de hoekpunten. De tetra- ëders kunnen gekoppeld worden via de
zuurstofatomen op hun hoekpunten. Ze kunnen zo een rijke diversiteit aan
prachtige structuren vormen. Het rooster bevat verbonden “kooien”, “grotten” en
gangen, die de juiste afmetingen hebben om kleine moleculen te bevatten. De kleinste porieafmetingen hebben
een diameter in de orde van grootte van 300 t/m 1000 pm. Er zijn 130 verschillende roosterstructuren bekend, waarvan
er ongeveer 40 in de natuur voorkomen. Als aanvulling op silicium of aluminium
als tetraëder atoom, worden ook synthetische samenstellingen daarvoor gebruikt
waaronder de steeds groter worden groep van aluminiumfosfaten, de zogenaamde
ALPO’s.
Een materiaal zoals zeoliet kan door zijn chemische en
fysieke structuur ruimte bieden aan ionen. In het geval van clinoptilotiet heeft
de structuur een lichte negatieve lading waardoor kleine positieve ionen
aangetrokken worden. In zijn natuurlijke vorm huisvest het Na+ , K+
en Ca+ ionen. Omdat het rooster van zeoliet een zeer groot inwendig
oppervlak heeft, tot 145 m2/g, kunnen zeolieten tot wel 70% van hun
gewicht aan vloeistof absorberen.
|
|
Zeolieten kunnen gebruikt worden als katalysator bij chemische
reacties die in hun inwendige ruimten plaats vinden. Een belangrijke groep
reacties vindt plaats in waterstofuitwisselende zeolieten, wiens roostergebonden
protonen een hoge zuurgraad veroorzaken. Dit wordt gebruikt bij vele organische
reacties zoals het kraken van ruwe olie, isomerisatie, en het
brandstofsyntheses. Zeolieten kunnen ook
toegepast worden als katalysator bij oxidaties en reducties, meestal als er aan
het rooster een metaal is toegevoegd. Als voorbeeld geven we het gebruik van
titanium ZSM-5 bij de productie van caprolactum en koperzeolieten bij NOx
ontledingen. Al deze reactie maken gebruik van de unieke microscopische
structuur van zeolieten. De vorm en de afmeting van een porie van
invloed is op de reactie, ze regelen de toegang van reactanten en producten. Er wordt vaak gezegd dat zeolieten vormgevoelige katalysatoren zijn. In
toenemende mate is de aandacht gericht op de fijnafstemming van de eigenschappen
van zeoliet om daardoor zeer specifieke synthese van hoogwaardige chemicaliën
mogelijk te maken voor de farmaceutische en cosmetische industrie.
|
De vormgevoelige eigenscheppen van zeolieten vormen de basis
voor hun gebruik bij moleculaire adsorptie. Omdat ze in staat zijn uit een
omgeving uitsluitend bepaalde moleculen te adsorberen, is een breed gebied van
toepassingen als moleculaire zeef. Soms is het slechts een kwestie van vorm en
afmeting van de poriën waardoor toegang tot het zeoliet geregeld wordt. In
andere gevallen dringen er meerdere soorten moleculen in het zeoliet door,
maar dringen sommige moleculen sneller dieper in het zeoliet door,
waardoor anderen achterblijven zoals bij de zuivering van paraxyleen met
silicaliet. Kationen bevattende zeolieten worden uitgebreid gebruikt als
droogmiddel vanwege hun aantrekkende werking op water en ook vinden ze
toepassing in het scheiden van gassen waarbij de gasmoleculen gescheiden worden
op basis van de elektrostatische interactie met de metaalionen. Omgekeerd geven
de waterzuchtige zeolieten voorkeur aan het absorberen van organische
oplosmiddelen. Zeolieten kunnen dus moleculen scheiden op basis van hun
verschil in afmetingen , vorm en polariteit.
|
|
De zwakke binding, van de
aan het rooster gebonden metaalionen,
(zoals in zeoliet NAa) heeft als gevolg, dat die ionen, in een waterige oplossing,
eenvoudig vervangen kunnen worden
door andere metalenionen. Dit wordt toegepast bij een
belangrijke methode van water- zuivering. De alkalische metalen zoals natrium
en kalium verlaten het zeoliet en hun plaats wordt ingenomen door calcium-
en magnesiumionen uit het water. Vele was- poeders bevatten substantiële hoeveelheden zeoliet. Bedrijfsafvalwater dat
zware metalen en afvalwater met nucleaire isotopen kan ook gezuiverd worden door
het gebruik van zulke zeolieten. Clinoptilotiet, een van de meer bruikbare natuurlijke
zeolieten wordt algemeen gebruikt om ammonia, NH4+ ionen
aan te trekken, die betrekkelijk klein en positief geladen zijn. De Romeinen gebruikte
Clinoptilotiet al voor waterzuivering. Ook bij hedendaagse waterzuivering wordt
water door zeoliet geleid om de ammonia te verwijderen.
|
|
Zeolieten dragen op
een groot aantal manieren bij bij tot een schoner en veiliger milieu. In feite is iedere toepassing van zeoliet tot
stand gekomen door milieuoverwegingen of speelt zeoliet een belangrijke rol bij
het reduceren van afvalgiffen en energieverbruik. In wasmiddelpoeders vervangt zeoliet fosfaten, die op vele
plaatsen van de wereld verboden zijn vanwege hun water- vervuilende eigenschappen.
Katalysatoren maken per definitie een chemisch proces efficiënter, ze sparen
energie en reduceren indirect vervuiling. Bovendien kunnen processen in minder
stappen uitgevoerd worden, hetgeen onnodig afval en bijproducten voorkomt. Als vast zuur reduceert zeoliet de behoefte aan corrosieve
vloeibare zuren. Als redox katalysator en absorbeerder kunnen ze atmosferische
verontreinigingen zoals uitlaatgassen en CFK’s verwijderen. Zeolieten kunnen ook
gebruikt worden om schadelijke organische
stoffen van water te scheiden en om zware metaalionen te verwijderen.
|
|
- De Romeinen gebruikten het zeoliet Clinoptilotiet al voor
waterzuivering. Ook bij hedendaagse waterzuivering wordt water door zeoliet
geleidt om de ammonia te verwijderen.
- Omdat de urine van dieren veel NH4+
bevat, kan de lucht, die daarvan afkomstig is, van NH4+
gezuiverd worden door de lucht door een zeolietfilter heen te voeren.
Het water van aquaria en vijvers kan ook door zeoliet van
NH4+ worden ontdaan.
- Zeoliet, toegevoegd aan een kattenbak zal de hinderlijke
ammonialucht wegnemen.
- Het water van aquaria en vijvers kan ook door zeoliet van
NH4+ worden ontdaan.
- Na gebruik in een aquarium/vijver is het zeoliet geschikt om
door compost te mengen. In de landbouw kan zeoliet aan de bodem worden
toegevoegd om voedingsstoffen vast te houden, daartoe laat men eerst de voeding
door het zeoliet adsorberen.
- Zeoliet, toegevoegd aan veevoer voorkomt maagproblemen ten
gevolge van ammoniavergiftiging.
- Bij potplanten kan zeoliet op de aarde worden aangebracht als
siermiddel en om door absorptie, water vast te houden Zeoliet kan ook aan de
potgrond toegevoegd worden om voedsel vast te houden.
- Zeoliet kan ethyleen absorberen en kan daardoor het rijpen
van sommige fruitsoorten en het in bloei komen van snijbloemen vertragen.
- Het stinkende zwavelwaterstofgas wordt door zeoliet
geabsorbeerd.
- Zeoliet kan door zijn absorberend vermogen olie en andere
stoffen opnemen.
- Zeoliet kan ook gebruikt worden om sportschoenen te drogen,
het vochtgehalte in garderobes terug te brengen en rooklucht weg te nemen.
- Nieuwe technologieën openen steeds nieuwe toepassingen voor
zeoliet, zoals bijvoorbeeld de zuivering van rookgassen.
|
|
|
|
|
Help
mee aan de uitbreiding van de Zeolietsite
|
|

|
- Heeft u informatie
over Zeoliet?
- Heeft u een
idee over de uitbreiding van deze site?
- Heeft u een
idee over een nieuwe toepassing van zeoliet?
- Heeft u interesse
in een link op deze site?
|

|
|
|
Stuur een e-mail naar
info@zeoliet.nl
|
|
|
|
|