مقدمه..................................................................................................... 3

كاني هاي گروه زئوليت:.............................................................................. 4

كاني هاي مهم زئوليتي................................................................................ 5

نحوه تشكيل زئوليتها به روش طبيعي............................................................... 6

درياچه هاي قليايي ونمكي............................................................................ 6

آلتراسيون................................................................................................ 6

مناطق با سيستم هاي آبهاي زيرزميني باز......................................................... 7

خاكهاي محيط هاي قليايي............................................................................. 7

رسوبات عميق سطح دريا............................................................................. 7

اهميت در كشاورزي:................................................................................. 9

كاربرد زئوليت طبيعي (كلينوپتيلوليت) در كشاورزي :........................................ 10

مزيت هاي مصرف :............................................................................... 10

بررسي تحقيقات انجام شده:......................................................................... 13

ساير موارد مصرف زئوليتها^:...................................................................... 19

فيلتر مولكولي........................................................................................ 19

كنترل آلودگي......................................................................................... 20

توليد اكسيژن......................................................................................... 21

تصفيه گاز............................................................................................ 21

انرژي خورشيدي.................................................................................... 21

حذف مواد سمي از غذاي دامي.................................................................... 21

تصفيه آب............................................................................................. 21

استفاده در داروسازي وتحقيقات.................................................................... 22

منابع زئوليت در ايران.............................................................................. 22

نتيجه گيري........................................................................................... 22

 

مقدمه

امروزه با گسترش صنعت و پيشرفت صنايع، خطر آلودگي فلزات سنگين در طبيعت، بيش از پيش به وجود آمده است.بسياري از اين فلزات سنگين كه در محيط زيست وارد مي شوند،سبب آلودگي خاك وآب مي‌شوند.(1).فلزاتي مثل سرب، آهن وكروم به طور معمول تمايل به تجمع در موجودات زنده را دارند واز اين طريق باعث ايجاد بيماري ها و اختلالات زيادي مي شوند (2) در مناطق صنعتي و تاسيسات جنگي و كارخانه‌هاي ذوب فلزات و مناطق اسخراج معادن، آبهاي زيرزميني آلودگي زيادي را با اين فلزات سنگين دارند.

روشهاي مختلفي براي حذف اين فلزات سنگين از محيط زيست وجود دارد. روشهايي مثل تبادل يوني، تشكيل رسوب، حذف و اصلاح بوسيله گياه، فيلتر كردن بوسيله اشعه ماوراء بنفش و اسمز معكوس به منظور حذف اين فلزات ارائه شده است(5) از ميان اين روشها، تبادل يوني اثر بيشتري را در حذف اين عناصر دارد. به ويژه اگر تبادل كننده هاي ارزان قيمتي مثل زئوليت استفاده شوند. (6)

علاوه بر زئوليت جاذب هاي ديگري نيز وجود دارند كه به دليل قيمت ارزان، قابليت دسترسي بيشتر وكارآيي جذب بالاتر زئوليت ها مورد توجه قرار گرفته اند(7،8) جاذب هايي نظير كربن فعال شده از نظر پتانسيل جذب شبيه زئوليت ها هستند و حتي به طور موثرتري فلزات را در مقادير كم جذب مي كنند. ولي به دليل قيمت بالاي آن در توليد و احياء كربن مصرف شده، براي استفاده در كشورهاي در حال توسعه مناسب نيستند (8). در تبادل يوني يك ماده جامد طبيعي يا سنتز شده كه توانايي ويژه اي در تبادل كاتيون هاي خود با فلزات ديگر از جمله عناصر سنگين دارد ، مورد استفاده قرار مي گيرد. كاتيون هايي كه جاذب با آنها اشباع شده است، اغلب سديم، پتاسيم ، وكلسيم هستند. (8)

در بخش كشاورزي هم با توجه به اينكه كود شيميايي يكي از پرمصرف ترين محصولات شيميايي در اختيار كشاورزان و باغداران است، نبايد غافل بود كه محصولات طبيعي اي وجود دارد كه راندمان به مراتب بيشتري از كودهاي شيميايي داشته و قدرت حاصلخيزي خاك را چندين برابر مي نمايد. از مهم ترين و كارآمد ترين اين مواد، زئوليت است. زئوليت ماده اي است كه با فراگير شدن مصرف آن، صنعت كشاورزي كشور رونق تازه اي خواهد گرفت. .يكي از بارزترين خصوصيات زئوليت عدم رقابت آن با كودهاي شيميايي و دامي است، چون يك ماده شيميايي نيست و همچنين در اثر اختلاط با خاك هيچگونه خطر سوختگي براي گياه بوجود نمي آورد.

حال به بررسي زئوليت و ماهيت آن مي پردازيم و سپس در بخش هاي مختلف صنعت و كشاورزي كاربرد هاي آن را نيز بيان مي كنيم.

 

كاني هاي گروه زئوليت:

زئوليت ها يك گروه مشهور از كاني ها براي كلكسيونرها و وبه منظور اهداف صنعتي وديگر هدفها است.اين كاني ها تركيبات نادر، زيبا و منحصر به فردي هستند .زئوليت ها نتيجه دگرگوني ضعيف هستند. تعدادي از اشكال زئوليت ها در دما و فشار پايين كه به سختي مي‌توانآن را دگرگوني ناميد، تشكيل مي‌شوند. در حالي كه تعدادي ديگر ار آنها در شرايط دگرگوني قابل مشاهده اي بوجود مي آيند.كريستالهاي زئوليت به دليل ساختار و خصوصيات نادرشان مورد تحقيق وبررسي قرار مي گيرند.

زئوليت ها داراي ساختار كريستالي متشكل از تتراهدرون هاي به هم متصل شدهAlo4 ,Sio4هستند. يون آلومينيوم، به دليل كوچك بودن در مركز تترا هدرون با 4 اتم اكسيژن قرار مي گيرد وجايگزيني همشكلي يون si⁺⁴با يونAl⁺³، باعث ايجاد بار منفي در شبكه مي شود. ساختار سيليكاتهاي آلومينيومي، داراي بار‌منفي مي باشد و كاتيون هاي با بار مثبت را بر روي سايتهاي با بار منفي جذب مي كند. بار خالص منفي با كاتيون هاي تبادلي مثل سديم، پتاسيم و كلسيم خنثي مي شود واين كاتيون ها نيز با كاتيون هايي مثل zn⁺²,cd⁺², pb⁺²,Mn⁺² قابل تبادل هستند.(9،10).

برخلاف تكتو سيليكاتهاي ديگر، زئوليت‌ها فضاهاي خالي يا محفظه هايي در ساختار خود دارند كه به كاتيون‌هاي بزرگ ماند سديم، پتاسيم،باريم و كلسيم و هر مولكول بزرگي و همچنين يونهاي هيدراته مانند آمونيوم، يونهاي بيكربنات و يونهاي نيترات اجازه عبور مي دهند. گروه ديگري از زئوليت ها داراي فضاهاي بهم مرتبط و كانال هاي عريض با اندازه هاي متفاوت هستند كه كاربرد بيشتري در مصارف گوناگون دارند.

ويژگي مهم زئوليت ها، توانايي در جذب و از دست دادن آب بدون صدمه زدن به ساختار كريستالي است. كانال هاي بزرگ موجود در اين كاني ها باعث مي شوند كه اين كاني ها وزن مخصوص پاييني داشته باشند.

زئوليت ها كاربردهاي مفيد زيادي دازند. اين كاني ها به منظور فيلتر كردن مواد ، حذف بو ازمحيط و تصفيه‌كننده هاي شيميايي و حذف گاز از محيط استفاده مي شوند.

خصوصيات مرفولوژي اين كاني، نشان مي دهدكه يك ساختار شبكه اي باكانال هاي باز 8تا10 حلقه اي، زئوليت را تشكيل داده است.(11) تحقبقات قابل توجهي ، ‌برروي خصوصيات شيميايي و خصوصيات تبادل يوني و خصوصيات سطح كاني clinoptilolite انجام شده است.

زئوليتها از نوع سيليكاتهاي آبدار نوع داربستي شمرده مي شوند. قابليت تعويض يوني زيادي دارند و در دماي پايين آب خود را از دست مي دهند. كانيهاي مهم اين خانواده در جدول زير گزارش شده است.

كاني هاي مهم زئوليتي

 

نام	فرمول
آناليسم	NaAlSi2O6
ناتروليت	Na2Al2Si3O10.2H2O
اسكولسيت	CaAl2Si3O10.3H2O
تامسونيت	NaCa2Al5Si3O20.6H2O
هيولانديت	Ca2 Al4 Si14 O 36.12 H2O
فيليپسيت	K2, Na2,Ca)( Al2 Si6) O16.6H2O)
موردنيت	Na2, K2,Ca) Al2 Si10 O24.7H2O)
هارموتوم	K2,Ba(Al2 Si6) O16,6 H2O
استيلبيت	Na2, Ca)( Al2 Si7 O18).7 H2O)
شابازيت	Ca, Na2)( Al2 Si4 O12). 6 H2O)
لامونتيت	Ca ( Al2 Si4 O12). 4H2O
كلينوپتاليت	Na6{(Al O2)6(SiO2)3O}.24 H2O

نحوه تشكيل زئوليتها به روش طبيعي

زئوليت ها در طبيعت به صورت هاي زير تشكيل مي شوند:

• در درياچه هاي قليايي ونمكي
• در سيستم باز آبهاي زيرزميني
• رسوبات عميق دريا
• ازآلتراسيون توفها
• درخاكهاي محيط قليايي

 

درياچه هاي قليايي ونمكي

در درياچه هاي قليايي و نمكي واقع در مناطق گرم و خشك مواد زيرمي توانند به زئوليت تبديل شوند: شيشه هاي طبيعي، توفها، كائولينيت، مونتموريونيت، وپلاژيوكلاز.

زئوليتهايي كه در اين محيط تشكيل مي شوند عبارتند از فيليپسيت، كلنوپتاليت، اريونيت و به مقدار كمتر موردنيت وشابازيت.علاوه بر زئوليتها ، سديم فلدسپات ، پتاسيم فلدسپات وكاني هاي داراي بر نيز تشكيل مي شود.

آلتراسيون

زئوليتها در شرايط مناسب از تاثير محلولهاي گرمابي تشكيل مي شوند. معمولاً كلينوپتاليت و موردنيت در اعماق كمتر (دماي كمتر) و آناليست ، هيولانديت، لامونتيت، و واراكيت در اعماق بيشتر ( دماي بيشتر) تشكيل مي شوند.

مناطق با سيستم هاي آبهاي زيرزميني باز

در اين مناطق خاكستر و ديگر مواد پيرو پلاستيكي تحت تاثير آبهاي زير زميني و سطحي قرار گرفته و تغييراتي از سطح به عمق در آنها ايجاد مي شود. در سطح، كاني هاي رسي بويژه اسمكتيت تشكيل مي شود. و با حمل مواد به اعماق بيشتر ضمن افزايش pH شرايط براي تبديل شيشه به زئوليتها فراهم مي شود.

خاكستر ومواد پيرو كلاستيكي كه در محيط خشكي تشكيل شده اند تا اعماق 20 تا 500 متر حاوي كانيهاي رسي بوده و بعد از آن در صورت مناسب بودنpH آبهاي زير زميني، زئوليتها تشكيل مي شوند.

خاكهاي محيط هاي قليايي

در محيط هاي خشك ونيمه خشك به دليل تبخير زياد، كربناتها و بيكربناتها ي سديم در افق سطحي خاك افزايش يافته وبا افزايش pH محيط براي تشكيل زئوليتها مناسب مي شود. محدوده تشكيل زئوليتها از سطح آبهاي زير زميني به طرف سطح زمين است.

رسوبات عميق سطح دريا

توفها ورسوبات عميق دريايي تحت تاثير چرخه هاي آب گرم قرار مي گيرند و اگر شرايط مناسب باشد به زئوليت تبديل مي شوند.

موارد كاربرد زئوليت:

زئوليت ها به طور كلي شامل دو دسته طبيعي و مصنوعي بوده كه اكثر گونه هاي طبيعي بفرم مصنوعي نيز تهيه شده اند.خصوصيت تعويض يوني زئوليت ها اولين بار بوسيله ايچورن (Eichhorn) مورد بررسي وتجزيه و تحليل قرار گرفت و از آن پس در مقياس صنعتي و در نقش سختي گير آب مورد استفاده واقع گرديد.

اگر چه انواع مصنوعي زئوليت ها به دلايل گوناگون از جمله درجه خلوص بالا،قابليت دسترسي اسان ونيز قابل تغيير و تنظيم بودن اندازه حفره ها با تنظيم شرايط سنتز بر انواع طبيعي برتري داشته ولي بدليل كشف منابع و ذخائر عظيم و نسبتاً خالص انواع گونه هاي طبيعي در اقصي نقاط دنيا ونيز بدليل ارزاني و عدم انحصار آنها در دست شركتها و كمپاني هاي بزرگ،نظر بسياري از محققين رشته هاي مختلف علوم و همچنين صنايع گوناگون را به خود جلب كرده است ونتايج بسيار اميد بخشي را بدنبال داشته است

 

شامل22صفحه ورد