Prírodný zeolit je vyhľadávanou nerastnou surovinou aj vďaka jeho výnimočným chemickým a fyzikálnym vlastnostiam. Tieto vlastnosti výrazne súvisia s neobvyklou štruktúrou zeolitovej kryštálovej mriežky. Platí to predovšetkým o dvoch zeolitových mineráloch – mordenite a hlavne výnimočnom klinoptilolite. K týmto základným vlastnostiam horninotvorných zeolitov patrí: vysoká schopnosť iónovej výmeny, reverzibilná hydratácia a dehydratácia, vysoká termická stabilita, vysoká schopnosť účinnej adsorpcie plynov, odolnosť voči agresívnym médiám, výnimočné katalytické vlastnosti a relatívne nízka hustota kryštálov.
Prírodný zeolit sa ťaží aj u nás, na Slovensku.
Čo je vlastné tá adsorpcia?
Adsorpcia je chemicko-fyzikálny proces, pri ktorom sa látky ako sú molekuly, ióny alebo radikály rozdelia medzi dve fázy. Pevnú a kvapalnú fázu. Na fázovom rozhraní dochádza k zvýšeniu koncentrácie alebo akumulácii adsorbovanej zložky. Výsledkom adsorpcie pri čistení znečistených vôd je pokles koncentrácie adsorbovanej zložky v kvapalnej fáze.
Adsorpčná rovnováha v systéme zeolit/kvapalná fáza
Koncentrácia adsorbovanej zložky v kvapalnej fáze klesá dovtedy, kým sa neustáli adsorpčná rovnováha. Pri jej dosiahnutí sa rýchlosť sorpcie a desorpcie vyrovnáva. Hodnota koncentrácie adsorbovanej zložky v kvapalnej fáze (a na fázovom rozhraní) mierne osciluje okolo hodnoty danej chemicko-fyzikálnymi podmienkami dvojfázového systému. Tá zložka znečistenej vody, ktorá sa adsorbuje na zeolitovú fázu, sa nazýva adsorbát. Tuhá fáza, ktorá adsorbuje adsorbát, sa nazýva adsorbent. A tým je prírodný zeolit.
Štruktúra zeolitu
Aj vy si občas pletiete adsorpciu s absorpciou?
Absorpcia je fyzikálno-chemický proces alebo jav, pri ktorom dochádza k pohlteniu/prechodu absorbovanej zložky (atómov, molekúl, iónov) dovnútra hmoty/objemu absorbenta. Pojem sorpcia zahŕňa v sebe procesy adsorpcie, absorpcie a iónovýmeny.
Využitie a efektívnosť adsorpcie
Proces adsorpcie sa využíva na odstraňovanie širokého rozsahu organických ale aj anorganických látok z kontaminovanej vody. Najčastejšie sa používa ako sekundárny až terciárny stupeň čistenia znečistených vôd na ich finálne dočistenie. Využitie a efektívnosť adsorpcie závisí najmä od druhu adsorbenta a stupňa znečistenia vôd. Najčastejšie adsorbenty, ktoré sa používajú pri čistení rôznych vôd, sú aktívne uhlie, aktívny hliník, hydratované oxidy kovov, prírodné alumosilkáty (ílové materiály a zeolit) a syntetické živice. Ich spoločným znakom je ich veľký merný povrch, ktorý sa môže pohybovať v rozsahu od 100 – 3000 m2. g-1 adsorpčnej látky.
Zeolit ako adsorbát
Zeolit hrá veľkú rolu pri čistení znečistených vôd
Prírodný zeolit je možné využívať ako adsorbát na odstraňovanie najčastejšie anorganických zložiek (najmä kovov ako As, Pb, Cd, Cr, Zn). Rôzne úpravy sorpčného povrchu prírodného zeolitu umožňujú čistenie aj niektorých ďalších špecifických látok, ako napr. chlórovaných uhľovodíkov a fenolov. Účinnosť čistenia a úpravy vôd s použitím prírodného alebo modifikovaného zeolitu závisí hlavne od nasledujúcich faktorov:
- typ a množstvo použitého zeolitu,
- veľkosť a charakter jeho merného povrchu,
- veľkosť a distribúcia jednotlivých zeolitových častíc,
- charakter adsorbátu (náboj, veľkosť, molekulová hmotnosť),
- počiatočná koncentrácia znečisťujúcich látok v roztoku (pomer katiónov/aniónov),
- celkový fyzikálno-chemický charakter fluidnej fázy (pH, prítomnosť komplexotvorných látok, iónová sila),
- teplota, tlak a kontaktný čas v systéme zeolit/roztok,
- prítomnosť ďalších organických látok a aniónov v roztoku.