Цеолиты природные и синтетические, обладающие молекулярно-ситовыми свойствами, нашли широкое применение в качестве адсорбентов. Синтетические цеолиты или, что то же самое, молекулярные сита — алюмосиликатные микропористые адсорбенты, обладающие не только высокой избирательной адсорбцией, но и способностью разделять вещества, с разными размерами и формой молекул адсорбтива.
Они отличаются строго кристаллическим строением и большой удельной поверхностью. Поры цеолита представляют собой сферические полости, соединенные каналами. В настоящее время промышленные предприятия выпускают цеолиты разных марок, отличающиеся катионами и размерами пор.
Наибольшее практическое применение получили цеолиты, типа А и Х, имеющие двухзначные обозначения: КА,Nа А, СаА, NаХ, СаХ. Первая часть обозначения- преобладающий в цеолитах металл(К,Nа, Са). Вторая — тип решетки (А или Х) — эта классификация цеолитов указывает определяющий размер диаметра входного окна.
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.
Что такое цеолит, применение цеолита
Россия КА NаА СаА СаХ NаХ
США 3А 4А 5А 10Х 13Х
Диаметр входного окна,А 0 (нм -1 ) 3 4 5 8 9-!0
По химическому составу цеолиты относятся к соединениям алюмосиликатов, в которые входят ионы Al 3+ , Si 4+ и ионы металлов разной валентности.
Цеолит типа NаА, например, имеет следующий состав:
От соотношения SiO2: Al2O3 в цеолите зависит кислотостойкость адсорбента, причем, она повышается с увеличением этого соотношения.
Цеолиты типа А — низкокремнистые формы, в них соотношение SiO2 : Al2O3 не выше 2, и в кислой среде они разрушаются. Для цеолитов типа Х это же соотношение равно 2,2-3,3. Цеолиты типа Х имеют достаточно широкие входные окна и адсорбируют большинство компонентов сложных смесей: все типы углеводородов, органические соединения серы, меркаптаны, галогензамещенные углеводороды.
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
Что такое Цеолит. Подробное видео
Вода, диоксид углерода, сероводород, аммиак, метанол, этилен, пропилен, этак, метан
Вода, диоксид углерода, сероводород, аммиак, метанол, этилен, пропилен, этан, метан, спирты нормального строения, содержащие до 14 атомов углерода, метил- и этилмеркаптаны, изопарафиновые углеводороды, бензол, меркаптаны, толуол,
Вода, диоксид углерода, серо-водород, аммиак, метонол, этилен, пропилен, этан, метан, спирты нормального строения, содержащие до 14 атомов углерода, метил- и этилмеркаптаны, изопарафиновые углеводороды, бензол, меркаптаны, толуол, высокомолекулярные нафтеновые и ароматические углеводороды
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
Цеолиты — уникальное средство осушки. Адсорбция воды на цеолитах имеет ряд характерных особенностей.
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.
Газовая промышленность является крупнейшим потребителем цеолитов. В значительной мере широкому использованию цеолитов в этой области способствовали повышенные требования к степени осушки газа, которые были введены в связи с внедрением криогенных систем для разделения углеводородных газов. При разделении природный газ охлаждают до -160 0 С, на гелиевых заводах до -170 0 С. Ни гликолевый метод, ни применение обычных твердых осушителей не гарантируют глубины осушки, обеспечивающей продолжительную непрерывную эксплуатацию аппаратуры разделения в этих условиях. Решение задачи стало возможным только после применения цеолитов.
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
Источник: sorbis-group.com
Стоит ли пить цеолит
Цеолит — это любой минерал из соединений кремния или алюминия с каркасной ячеистой структурой. В этих ячейках находятся катионы щелочных и щёлочноземельных металлов и молекулы воды. Поскольку полости довольно большие, то ионы и вода легко двигаются. Благодаря этому с помощью цеолитов можно осушивать газы и жидкости и очищать субстраты от загрязнений. Например, цеолиты есть в моющих средствах, фильтрах для воды, очистителях воздуха, добавках к гравию и кормах домашних животных.
В природе эти минералы содержатся в вулканических породах и океанах. Но их можно производить и в лаборатории, чтобы получать материал с необходимыми свойствами.
Цеолиты отличаются друг от друга структурой и размером ячеек. Видов этих минералов достаточно много, к ним относятся:
- клиноптилолит;
- эрионит;
- филлипсит;
- морденит.
Зачем пьют цеолит
Производители предлагают пить цеолиты в качестве биологически активных добавок. Например:
- для лечения злокачественных опухолей;
- коррекции расстройств аутистического спектра;
- избавления от диареи;
- облегчения похмелья;
- стимуляции иммунитета;
- лечения герпеса;
- восстановления pH‑баланса тела.
Что думают об этом учёные
В традиционной медицине цеолит иногда используют в составе кровеостанавливающей повязки, потому что минерал вытягивает воду и прекращает кровотечение, но больше упоминаний о его применении нет.
Существует лишь несколько исследований противораковых и иммуностимулирующих свойств цеолитов, но проблема в том, что они проводились на животных или в пробирке. А вот на людях эффективность доказать пока не получилось. Более или менее убедительно подтвердили , что у этих минералов есть свойства адсорбента, но никак не системные эффекты.
А вот безопасность приёма цеолитов вызывает большие вопросы. Как правило, различные формы цеолита не обладают значительной токсичностью, но есть и исключения. Например, при вдыхании эрионита — природной разновидности волокнистого цеолита — может развиться рак лёгких. К тому же у животных некоторые виды цеолита вызывали накопление в тканях алюминия, который связывают с повышенным риском развития болезни Альцгеймера.
Врачи предупреждают , что цеолиты могут вызывать:
- фиброз лёгких, то есть замещение лёгочной ткани плотной рубцовой;
- пневмокониоз — заболевание лёгких, вызванное длительным вдыханием неорганической пыли;
- мезотелиому, или рак лёгких;
- повышение количества белых кровяных клеток;
- нарушение производства клеток крови;
- нарушение расхождения хромосом при делении клеток;
- отторжение трансплантата.
Поскольку ни эффективность, ни безопасность не доказаны, называть цеолит лекарством никто не спешит. Поэтому не все производители следят за чистотой продукта. Так, было обнаружено , что одна из цеолитных добавок, продаваемая в Европе, содержит высокие уровни тяжёлых металлов, включая мышьяк, свинец, ртуть, кадмий, никель, медь и хром.
Стоит ли пить цеолит
Скорее нет, чем да. Даже если вы найдёте производителя, цеолит которого и сам не опасен, и примесей не содержит, доказательств пользы всё равно нет. Так что добавка вряд ли поможет и вы просто заплатите за бесполезную субстанцию. Ещё хуже, если БАД всё же окажется вредным.
Некоторым людям пить цеолит категорически не стоит. Откажитесь от экспериментов, если вы:
- принимаете какие‑то лекарства, потому что цеолит связывается с желудочным соком и в результате препараты не усваиваются должным образом и теряют эффективность;
- используете химиотерапию;
- применяете антибиотики или препараты железа;
- перенесли трансплантацию и/или принимаете препараты для подавления иммунной системы.
- Что такое чистая диета и правда ли она обеспечит вам море здоровья
- Что будет, если съесть много аскорбинок
- Из чего делают гематоген и можно ли есть его каждый день
- Правда ли перец чили может улучшить здоровье и продлить жизнь
- Что такое полифенолы и как добавить их в диету, чтобы улучшить здоровье
Источник: lifehacker.ru
17. Свойства и область применения цеолитов
Цеолиты — гидратированные алюмосиликаты щелочных элементов. Цеолиты бывают природные и синтетические, обладают селективными, адсорбционными и ионообменными свойствами, находят применение во многих областях хозяйства — в промышленности, сельском хозяйстве и экологии.
Как минеральный вид цеолиты известны уже более 200 лет. Длительное время они рассматривались в качестве редких минералов, не образующих промышленных скоплений и не имеющих практического применения.
Однако уже скоро стало ясно, что цеолиты являются ценнейшими в промышленности минералами, обладающие открытой каркасно-полостной структурой типа [(Si, Al)O4], имеющей отрицательный заряд. Последний компенсируется нейтрализующими, положительно заряженными катионами (Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Са), содержащимися в цеолите. Природный цеолит является достаточно эффективным более дешевым заменителем синтетического цеолита и некоторых естественных минеральных соединений типа мела, каолина, диатомита. В многотоннажных технологических процессах, где применение синтетических цеолитов не выгодно или ограничено, большое значение приобретает использование природных цеолитов клиноптилолитов ЦПС — экологически чистых материалов. При этом соотношение цеолит цена — качество имеет обратнопропорциональную зависимость.
Области применения цеолита ЦПС
-очистка питьевых и сточных водочистка питьевых и сточных вод,
-осушка и очистка газовосушка и очистка газов,
-промежуточных и конечных продуктов органического синтеза в системах катализаочистка цеолитами промежуточных и конечных продуктов органического синтеза
-в системах катализа,
-сорбция токсичных веществ в жидких и газовых средахсорбция токсичных веществ в жидких и газовых средах,
-сорбция радионуклидовсорбция радионуклидов,
-строительство, добавки при производстве цементастроительство, добавки цеолита при производстве цемента, экология,
-омпоненты удобрительных смесейкомпоненты удобрительных смесей,
-дезодорирования животноводческих помещений и туалетовдезодорирования животноводческих помещений и туалетов,
Одно из ведущих направлений по применению цеолитов в экологии является связывание переносимых водой радионуклидов (цеолиты в условиях контакта с загрязнёнными растворами концентрируют и удерживают цезий и стронций). Это направление особенно актуально на территориях, заражённых в результате последствий аварии на Чернобыльской АЭС.
Для очистки газов с концентрацией ртути 10 мг/м3 до санитарной нормы 0.01 мг/м3, время контакта отработанных газов с цеолитизированными породами составляет 0,05 сек. Сточные воды, содержащие амины и таловое масло, очищаются с помощью цеолита на 90 — 99 %.
После ряда публикаций японских авторов в середине 60-х гг. прошлого столетия стало очевидным, что применение природных цеолитовых туфов приносит высокий экономический и социальный эффект. Благодаря исключительно удачному сочетанию физико-химических свойств и низкой себестоимости природные цеолиты имеют, с учетом мирового опыта, большие перспективы применения в остро стоящей проблеме утилизации и захоронении отходов.
Потребность в цеолитах развитых стран составляет миллионы тонн в год. Российские запасы их составляют миллиарды тонн, но практически остаются невостребованными, хотя и имеется очень небольшой, но положительно зарекомендовавший себя опыт применения цеолитов в различных отраслях народного хозяйства.
Природные свойства цеолитов позволяют широко применять их для защиты окружающей среды, утилизации и захоронении отходов промышленности, сельского хозяйства, бытовых. Приведем некоторые примеры.
Наиболее известны и перспективны области применения цеолитовых туфов в очистке выбросов промышленных газов от кислых компонентов (сернистой и углекислой газовой составляющих). Очистка отходящих газов предприятий цветной металлургии от двуокиси серы является одной из важнейших задач сорбционной техники. Проблема утилизации двуокиси серы является не только санитарно-гигиенической, но и проблемой уменьшения потерь ценного промышленного сырья. Доказано, что при очистке промгазов сорбированные цеолитами окислы серы при нагревании десорбируются и могут быть использованы для получения серной кислоты. Очистка отходящих газов асфальтового завода (Иркутск) от оксидов серы составила 60–96%, азота — 30–65%, а на Новоиркутской ТЭС — до 92%.
Источник: studfile.net