زئوليت ها ، آلومينو سيليکات هاي بلوري و هيدراته فلزات قليايي و قليايي خاکي بويژه سديم ؛ کلسيم ، منيزيم ، استرانسيم و باريم هستند که شبکه ها ي سه بعدي متشکل از چهار وجهي هاي [SiO4]4– و[AlO4]4– دارند. اين مواد براي نخستين بار در سال 1756 توسط يک معدن شناس سوئدي به نام فرديک کرونستد شناسايي شده اند و زئوليت نام گرفته اند.
واژه زئوليت به معني سنگ جوشان از ريشه يونايي “زين ” به معناي جوشيدن و “ليتوس” به معناي سنگ است . اين نام مبتني بر اين واقعيت است که در هنگام حرارت دادن زئوليت ، مقدار زيادي آب، به صورت بخار خارج مي شود .
زئوليتـها با فرمول شيميـايي عمومي ( فلـزات قلـیایی و قلیـایی خاکی = M، ظرفیت =n و10-2=Xو7-2=Y ) ) از دسته كانيهاي رسي هستند كه همچون ساير كانيهاي رسي از پايه هيدروسيليكاتهاي آلومينيوم همراه با برخـی كاتيونها و اكسيدهاي فلـزات قليايي و قليايي خاكي تشكيـل شده اند . اين كمپلكس كريستالي سيليـكاته زنجيره هاي گسترده و پيوسـته ايي را بوجود مياورند كه با توجـه به نحـوه اتصال و قـرارگيري آنها در كنار يكديگـر شبـكه ايي از فضـاهاي خالي و حفـره هاي قفســه مانندي را تشـكيل ميدهند كه قطر آنها بين 10-3 انگستـرم ميرسد . وجود پرشمار اين قفســه هاي كوچـك خالي به همراه حضور برخــي كاتيونـهاي فلزي قليــايي و قلـيايي خاكي با اتصـال ضـعيف ويژگي های منحـصر بفرد جــذب ، تعـويض كاتيوني ، غربال مولــكولي و خـواص كاتاليـستي را بوجـود ميـاورد كه نه تنـها زئوليت ها را از ديگر انواع رسها متمايز مي سازد بلكه بدليل تنوع كاربردي اين خصـيصه در صنايع ، دانشمندان را به كشف و دسته بندي انواع زئوليتـهاي طبيعي ترغيـب نموده و ســاخت انواع مصنوعي آن را نيز موجب شـده است . بطوريكه در حال حاضــر بيش از 40 نوع كـاني زئوليــت طبيعي كشف و بيش از يكصد و پنجاه نوع زئوليت مصنوعي ساخته شده است كه هر يك كاربردهاي اختصاصي خود را دارد . خواص منحصر بفـرد ذكر شده اين كاني ، همراه با مقاومت بالاي مكانيكي و شيميايي ، امكان يك بازه وسيعي از كاربردهاي پرشمار در صنايع كشاورزي ، پرورش دام و طيـور و آبزيان ، پتروشيـمي ، پالايشـگاهها ، محـيط زيست ، تصفـيه آب ، تصـفيه فاضـلاب ، تصفيه هـوا ، بوگيــر ، كاغـذ سـازي ، از بين بردن قارچها و انگلها ، جداسازي و تخـليص گازها (توليد گاز اكسيژن ) ، داروسازي ، صنايع اتمي و … را فراهم نموده است ترتیب كلي جذب کاتیونی به شرح ذیل می باشد:
(Ames 1960).
زئوليتهاي طبيعي با بيش از 40 نوع بطور كلي به 9 گروه اصلي تقسيم مي شوند .
Clinoptilolite بعنـوان يكي از بهـترين انواع زئوليت با قابـليت مصـرف گسـترده خود از نظر تيـپ به چنـدين نوع و از نظر نوع كاتــيونهاي همراه در ايران به سه دسته عمده تقسيم مي شود.
- نوع سديك با فرمول كلي
- نوع سديك پتاسيك
- نوع سديك پتاسيك كلسيك …..
…..
زئوليت magic material
كلينوپتيلوليت داراي سطح بسيار وسيـع جـذب است بطوريكه مي توان با هر كيلوگرم آن سطح يك زمين فـوتبال را پوشش داد . آنها خاصيت جذب انتخابي دارند ، ويتامينها ومينرالهاي مفيد را حذف نمـي كنند ، دسته وسـيعي از توكسينها را خنثي نموده و آنها در متابوليسم بدن همـراه با سـموم بطور كامل دفع مي شـوند . زئوليتها با برخي عناصر غير حلال و كم حلال مفيد بايند مي شـوند و بدين ترتيب با توجه به نياز محيـط ، حلاليت آن را در محيط بدن يا ريشه گياه فراهـم مي سازند . اخيرا در كنفرانسـهاي بين المللي زئوليت كه همـه ساله در آمريكا ، اروپا و ژاپن برگزار مـي شود زئوليت را به عنوان ماده جادويي نامـگذاري نموده اند
به گزارش Economic Zeolite و والتر پرهـام ذخــائر .Clino در ایران با خلـوص بيش از 80% از انواع ممـتاز آن در جهان مــی باشد صــادرات زئوليــتهاي طبيعي خصوصــاً كلينو در جـهان به حـدود شــش ميليون تن در ســال با متوسط خلــوص 65% – 60 ميرســد . زئوليتــهاي كلينوپتيلوليت ايران غالباً از نوع ســدیک و سديك پتاسیک کلسیک … همــراه با مقاديري مــوردنيت و بنتونیت ميبـــاشند و الـبته تعداد مـحدودی ذخاير ممــتاز نوع ســديك پتاسيك … عاری از کانی مــوردنیت و بنتونیت نـيز وجــود دارد . شـــركت افرازند با در اختـــيار داشــتن بهترين ذخاير زئوليت ايران انواع كلينوپتيلوليت با خلوص بيش از 85% را تولـيد و ارائه مي كند
انتخاب و تشخيص بهترين نوع زئوليت (Clino)
با توجه به اينكه ذخـائر معدني اقتصادي كلينوپتيلوليت از سـنگ هاي رسـوبي حاوي آن بدست مي آيد و بديهي است هر يك از اين ذخائر داراي ژنز و كيفـيتهاي متفـاوت و ناخالصي هاي مختـص خـود اسـت لذا انتخاب و تشخيص زئوليت مـورد نياز به طريق آناليزي و ظاهــري بدقـت مناسـب بايد صورت پذيرد . چنانچه قبلاً ذكر شد كلينوپتيلوليت كاني هيدرو آلومينيوسيليكاته با كاتيونهاي سديم و پتاسيم است . كه خلوص آن مي تواند در حدود متوسط 80% باشد و البته بهتر است اين ميزان از 60% كمتر نباشد . ناخالصي هاي همراه زئوليت (كلينوپتيلوليت ) در ايران غالباً شامل گچ CaSO4 ، آهك CaCO3 ، خاك رس ( كائولن ، مونت موريونيت يا بنتونيت ) ، موردنيـت ، سولفات سـديم ، نمك ، فلدسـپار و همچـنين سيليس آزاد به صورت كوارتز يا كريستوباليت و … كه بايد مورد توجه قرار گيرند.
كلينوپتيلوليت به رنگ سفيد ، زرد ، سبز و ….. ميباشد . بهترين انواع آن در سـمنان و شرق سمنان پراكنده اند از آنجائيكه به شـدت آب را جذب مي كنند لذا دانه هاي آن به رطوبت حساسند و براحتي به زبان مي چسبند و بر اثر قرار گرفتن در معرض آب و رطــوبت از آنها بوي گِل كه نشـاندهنده وجـود رس اسـت سـاطـع نمي شود . زئوليـت سـبـك و داراي شكست صدفي و سطح آن صاف و بدون خاكه است . مقاومت مكانيكي زئوليت با توجه به سخـتي 5/5 ـ 5 در اشل مــوس نسبتاً زياد اســت و به آساني در بين انگشتان يا با فشار خــرد نمي شود . ميــزان SiO2 حـدود 65% و LOI حدود 12-10% و مجـموع Na2O ، K2O و CaO بين 9-6% از مهـمترين عوامل آناليز آن هستند .
ظرفيت تبادل يوني C.E.C : از مهمترين ويژگيهاي ارزشمند Clino است كه بايد اين مقدار حدود 2.54meq/g باشد .
مصارف و ويژگيهاي زئوليت
زئوليت در مصارف دامپروري
مصارف دامي زئوليت در سه بخش تغذيه اي ، دارويي و محيطي است .
در علوم جانوري زئوليت (Clino) به طور كلي به سه شكل افزودني غذايي ، محيطي و دارويي استفاده مي شود :
کلینو بعنوان افزودنی غذایی :
خوراك از پيش آماده شده ايي كه به آن مقادیر معینی زئوليت افزوده شده باشد قبل از ورود به متابوليسم حيوان داراي كيفيت بهتري بدليل كاهش افلاتوكسين و ساير سموم ، جذب و جلوگيري از گسترش گازهاي سمي مثل آمونياك ، از بين بردن قارچها و انگلهاي احتمالي موجود و خشك و تازه نگه داشتن غذا كه به سلامت آن كمك مي كند مي باشد . اين ويژگي پس از خورده شدن غذا در دستگاه هاضمه در محيط مرطوب با گسترش توانايي جذب رطوبت و گازها و عناصر سمي فلزي (Heavy Metals ) ، کنترل PH ، همچنين ماندگاري بيشتر غذا در جهاز هاضمه و كمك به جذب بهتر مواد مغذي ادامه مي يابد . سپس مدفوع حيوان نيز داراي رطوبت كمتر ، مواد غذايي جذب نشده كمتر و بو و گازهاي نامطبوع كمتر خواهد بود و در نتيجه بستر خشك تر و سالم تری حاصل خواهد شد .
کلینو در مصارف محيطي :
استفاده زئوليت در آب آشاميدني كيفيت و سلامت آب را افزايش ميدهد همچنين پاشيدن زئوليت بطور مستقيم برروي فضولات و كف بستر ، محيط را خشـك تر و سـالم تر نگه ميدارد . در فارمهاي كشــورهاي صنعـتي قـرار دادن كيسـه هاي زئوليت بطـور مـعلق در فواصل مـعين بوي نامـطبوع سالنها را تا 90% كاهش ميدهد . يادآور ميگردد دامهاي امريكايي سالیانه بيش از 15 ميليارد ليتر ادرار دفع مـي كنند که بواسطه زئوليتها جذب و جابجا مي شوند بديهي است اين زئوليتها سرشار از اوره خواهند بود كه به نوبه خود كودهاي طبيعي خوبي را در كشاورزي بدست ميدهند .
مصارف دارويي کلینو :
علاوه بر افزودنی غذایی ، زئوليتها كاربردهاي دارويي پرشماري نيز دارند كه در زمان بروز برخی بيماريها از جمله مسموميت ها ، اسهال و ساير موارد استفاده میشوند .
فواید مصرف زئوليت در طیور و دام :
- افزايش وزن
- كاهش تلفات و افزايش مقاومت در مقابل بيماريهاي روده ايي
- پيش گيري از مسموميت های قارچي خصوصاً افلاتوكسين ، كوكسيديوز و عوارض جنبي Toxicological
بهبود ضريب دان - جذب فلزات سمي سنگين (HEAVY METAL ) در آب و خوراك
- افزايش ضخامت و سفتي پوسته تخم مرغ
- كاهش گازهاي سمي آمونياكي و سولفوره
- تقليل مواد غذايي جذب نشده در فضولات
- تسهيل در جذب مواد انرژي زا در خوراك
- بهبود كيفي محيط زيست كاهش رطوبت فضولات و بوي نامطبوع
- افزايش چربي و مواد جامد و ميزان شير توليدي
- بهبود سطح گلوكز خون و PH شكمبه
- كاهش قيمت تمام شده دان و خوراك
- كاهش شوري آب
فوائد مصرف زئوليتها در پرورش آبزيان :
- زدايش گازهاي سمي نيتروژنه و سولفوره در آب
- افزايش ميزان اكسيژن آب
- جلوگيري از فساد مواد غذايي ته نشين شده
- جلوگيري از ته نشين شدن فسفات
- افزايش شادابي و رشد سريعتر
- عملكرد بعنوان ماده بافر و جلوگيري از تغييرات ناگهاني PH استخر
- جلوگيري از بيماريهاي تنفسي و مسموميتهاي قارچي
- تصفيه فيزيكي و شيميايي آب بطور طبيعي
- عدم نياز به انتقال بچه ماهيان پس از تولد
- كاهش قيمت تمام شده
- جذب بيشتر مواد غذايي و هضم بهتر
- كاهش شوري آب
مصرف زئوليت در كشاورزي
زئوليت « كود هوشمند »
كودهاي زئوليتي بدليل اختلاف فشار اسمزي ، خاصيت تبادل يوني و ايجاد بالانس بين زئوليت ومحيط خارجي قادرند تشخيص دهند كه يك گياه در چه زماني به چه مواد مغذي نياز دارند و در زمان مقتضي آن ماده را براي استفاده گياه آزاد مي كنند . براي همين آمريكاييان زئوليت را كود هوشمند مي نامند .
اثرات ومزاياي مصرف زئوليتها در كشاورزي را به شش بخش شامل :
مزاياي استفاده در آبياري ، خاك ، كود ، تاثير در محصولات ، تاثير در گياه و اثرات اكولوژيكي :
مزاياي استفاده درآبياري
- صرفه جويي بسيار زياد در مصرف آب و ذخيره كننده آب در مناطق كم باران
- كاهش شوري آب
- جذب فلزات سمي آب
- تصفيه كامل و سالم سازي پسآبهاي آلوده شهري و استفاده در آبياري مزارع و باغات.
مزاياي استفاده در خاك
- افزايش نسبت خاكدانه هاي مقاوم در آب.
- جلوگيري از شستشوي ازت خاك در اثر آبياري و باران.
- جلوگيري ازفرسودگي وهدر رفتن خاك به سبب قابليت بالاي جذب آب و رطوبت.
- جذب رطوبت هاي موجود در هوا و خاك و آزاد سازي تدريجي آن به خاك.
- بهبود تهويه مطلوب خاك و تامين اكسيژن مصرفي.
- بهبود كيفيت فيزيكي و شيميايي خاك و بهبود شرايط سيستم اكولوژيك.
- تقويت بسيار مطلوب خاكهاي كشاورزي تحت كاشت گياهان غده اي مانند سيب زميني، پياز و چغندر.
- جلوگيري از فقير شدن خاك از مواد اوليه به دليل خاصيت تبادل يوني بالا و اصلاح مجدد آن
- تنظيم ph خاك و متعادل كردن آن در حد مطلوب .
- تنظيم پتاسيم خاك و در نتيجه بهبود كيفيت گياه و مرغوبيت ميوه و مزه آن.
- افزايش فعاليت هاي بيولوژيكي و ميكروارگانيسمي.
- كاهش شوري خاك
- بهبود و كنترل رطوبت خاك در نتيجه اثر مثبت بر ميكرو فلور خاك .
- افزايش بالانس نيتروژني بويژه در خاكهاي نيتروژني ( 30-20 درصد )
- كاهش اثر عناصر سمي در خاك با جذب آرسنيك ، كادميوم ، روي ، مس و سرب و …
- نگهداري بلند مدت اثر كودهاي شيميايي و طبيعي و كاهش ميزان شستشوي مواد غذايي موجود در خاك
- شكل دهنده خاكهاي كشاورزي و جلوگيري از ايجاد كلوخه
مزاياي استفاده در كود
- كوتاه شدن زمان تخمير كودهاي دامي به ميزان 4 تا 5 برابر.
- پاستوريزاسيون كودهاي آلي، كمپوست ودامي و نيز از بين بردن عناصر سمي و قارچي موجود در آنها بخصوص افلاتوكسين
- تصفيه و پاكسازي كودهاي حيواني از آلودگي هاي ميكروبي، قارچي و… به خصوص افلاتوكسين.
- از بين بردن انگلها و تخم علفهاي هرز در كودهاي طبيعي.
- از بين بردن بوي نامطبوع كودهاي طبيعي تازه.
- جذب سريع اوره كودهاي طبيعي و تبديل آن به نيتروژن قابل جذب.
تأثير در محصولات كشاورزي
- افزايش توليد و مرغوبيت محصولات كشاورزي.
- افزايش مقدار، جذب و انتقال ويتامين C در میوه و گیاه.
- بهبود كيفيت پوسته محصولات در نتيجه، افزايش توان انبارداري آنها.
- افزايش وزن و تعداد محصولات گياهي.
- كاهش تعداد نارس ها و كاهش ريزش شكوفه ها.
- افزايش شادابي، نشاط و حجم محصولات كشاورزي.
- حامل علف كشها و آفت كش
- جلوگيري از خرابي و فساد محصولات در انبار به مدت طولاني بعد از فصل برداشت.
- افزايش موجودي مواد معدني مفيد و مورد نياز بدن در محصولات .
- تاثير مثبت و بسيار محسوس در رنگ و طعم محصولات.
تأثير در گياه
- جلوگيري از سوختگي ريشه گياهان و بهبود رشد ريشه و گياه.
- استفاده گياه از تمام عناصر موجود خاك به سبب بالا بودن خاصيت تبادل يوني زئوليت.
- افزايش ارتفاع شاخ و برگ، تعداد پنجه ها و انشعابات گياهان و درختان.
- افزايش مقاومت گياه در مقابل فساد و بيماريها.
- افزايش ضريب جذب گياه .
- عامل رشد و تقويت گياه.
اثرات اكولوژيكي
كاربرد زئوليت به خاكهاي كشـاورزي باعث عدم آلودگي آبهاي تحت الارضـي بر اثر كودهاي شيمـيايي ميـگردد . همـچنين عـناصر سـمي سنگين را به دام مياندازد . خصوصاً از رشد سموم بخصوص افلاتوكسين در خاك ، ساقه و برگها و محصول بدست آمده جلوگيري ميكند . نتيجه اين عـملكرد نه تنها باعـث تهيه محصولات كشـاورزي سالم تر و در نتيجه سـلامـت غذايي جامـعه مـي شود بلكه كاهش حضور اين سموم در برگها ،ساقه ها و دانه ها و مصرف آنها توسط دامها و همچنين افزودن زئوليت به غذاي حيوانات باعث توليد پروتئين سالم تر ميگـردد كه خـود منجر به تغذيه سالـم جامـعه ميشود. در ادامه ، فضـولات دامهايي كه مصـرف كننده زئوليت و عـلوفه سالم تر هسـتند از طرفي به خـودي خود از سـموم كمـتري برخوردارند ، به سـرعت سفـت و كلوخ نمـي شوند ، تخم انگـلها در آنها رشـد نمي كنند و از بـوي نامطبوع كمتري برخوردارند . كودهاي همراه با زئوليت رطوبت كمتري دارند و اوره آنها به سرعت در خاك جذب نمي شوند . زئوليت اين اوره را به سـرعت جذب و به نيـتروژن قابل جـذب تبديل مي نمايد . لذا با استـفاده از زئوليت مي توان از كود طبيعي تازه و خيس بلافاصله بهره برداري كرد . به اين ترتيب زئوليت نقش خود را در چرخه اكولوژيك و سلامت محيط زيست نيز نشان ميدهد .
زئوليت و درمان كم آبي
زئوليـتها با توان زياد جذب و نگهداري آب مـي توانند رطـوبت هوا و خاك را جذب ودر خود نگـهداشته و در زمان خشـكي آنرا به تدريج در اختيار ريشه گياه كه مانند يك پمپ مكنده قوي عمل مي نمايد قرار دهند .
مصارف بهداشتي و زيست محيطي زئوليت
زئوليتـها بدليل توانايي جـذب رطـوبت فلــزات سمـي ، گازهاي مضر ( نيـتروژنه و سـولفوره و…) و تركيـبات نامـطلوب در تصـفيه آبهـــاي آشاميدني ، خاكهاي آلوده و فاضـلابهاي شهري و صنعتي اسـتفاده مي شوند . اين كانيها در بســتر حيـوانات خانگي ، اصطــبلها گاراژها و انبارهاي نمور و تاريك ، زير فرشها ، داخل يخـچالها ، كــمدها وگنـجه هاي لباس وكفــش براي از بين بردن بوي بد و رطوبت وميكــروب زدايي بكارمي روند .
زئوليتها همچنين با قابليت جذب روغنهاي صنعتي و مواد آلي براي پاكسازي كف كارگاهها و محيط كارخانه ها بكــار مي روند . همينـطور از آنها براي پاكسازي لكه هاي نفتي در درياها و سواحل وتصفيه آبهاي خنك كننده رآكتورها و حمل و دفن فضولات هسته اي استفاده مي شوند اين كانيها حتي در پوشك ، نوار بهداشتي و دستمال كاغذي كاربرد دارند .
زئوليتهاي طبيعي جايگزين مناسب و بهتري بجاي كائولن و لايم استون ( سنگ آهك ) در صنعت كاغذسازي هستند .
استفاده از زئوليتــهاي طبيعي و مصنوعي در مواد شوينده بهترين جايگزين براي S.T.P.Pاســت كه براي محيط زيست بشــدت زيان آور است .
مصارف صنعتي
- خشكاندن گازها و مايعات و خشك كردن هوا و گازهاي طبيعي
- تصفيه و تخليص گازهاي طبيعي
- جداسازي گوگرد ،كربن اضافي ، اكسيد ازت ، تصفيه ظرفيت اضافي كلر و مواد اسيدي مختلف و اسيدهاي آمينه
- جذب رطوبت گازها حتي در دماي معادل منفي 40 تا 80 درجه فارنهايت
- خشك كردن روغنهاي معدني و صنعتي
- خالص سازي و پاكسازي فاضلابهاي راديواكتيو
- به عنوان يك فيلتر شيميايي كريستال به صورت واسطه براي تصـفيه و خالــص سازي آبهاي آشــاميدني ، سختي گيري و جذب عنـاصر فلزي سمي سنگين
- بكارگيري به جاي فيلترهاي طبقه اي شني ماسه اي سيليكاته در تصفيه ( فيلتر فيزيكي ) به علت دارا بودن مقاومت فيزيكي و پايداري و ثبوت شيميايي و شكل متخلخل
- كاربرد در عطر سازي براي برطرف كردن بوهاي تعريق
- كاربرد در صنعت كاغذسازي به عنوان پركننده و به صورت ماده جايگزين كائولن و كربنات كلسيم
- جلوگيري فوق العاده و دائمي از آلودگي رودخانه ها و ساير محيطهاي زيستي
- تضمين تازه گي در صورت حضور مقداري از آن در جعبه شكلات و شيريني جات و حفاظت از آنها
- كاربرد در توليد مواد با مقاومت بيشتر و وزن كمتر و داروهاي ضد عفوني كننده و داروسازي ( به صورت طبيعي)
- كاربرد در صنايع شيميايي وابسته به توليد روغن به عنوان كاتاليزور ( به صورت طبيعي)
- توليد سيمان پوزولاني
نتايج اقتصادي :
سالهاي زيادي از فراگير شـدن استفاده از زئوليت در جهان بالاخص كشورهاي صنعتي و پيشرفته مي گذرد ليكن از نظر قيمت وامكان دسترسي ، تهـيه اين كـاني ها در ايران بسيـار ارزان و ميسر است . به همين دليل اسـتفاده از آنها علاوه بر كســب نتايج فوق العاده زيســت محيـطي از نظر اقتصادي نيز بسيار اثرگذار است . چرا كه بعنوان مثال قيمت زئوليتهاي فرآوري شده جهت مصارف تغذيه اي دامها فقط حدود10% قيمت خوراك است و اين امر باعث شده است كه توليد كنندگان خوراك دام و طيور آن را صرفا به عنوان يك پركننده ارزان در جيره بكار ميبرند .
استـفاده از زئوليت مناســب در جيره و كشــاورزي علاوه بر كاهش قيـمت تمام شده باعــث افزايش كـيفيت وكميت محصول و ســلامت و بـهداشت پروتئين و ماندگاري بيشتر محصولات مي شود .
استفـاده از زئوليت بعنوان يك ماده معدني كاملا طبـيعي و ارزان قيمـت ( در ايران ) مي تواند جايگزين بســيار مناســبي براي روشها ، مواد و سيستمهاي تكنولوژيك گران قيمت در تصفيه آب و فاضلاب باشد .
زئوليتها جايگزين شايسته اي براي كاتاليستها و جداكننده هاي سينتتيك بسيار گران در صنايع پتروشيمي و پالايشگاههاست .
با استفاده از تيپ هاي مشخص از انواع كلينوپتيكوليت و اندازه گيري قطر فضاهاي خالي در آنها مي توان از زئوليتها علاوه بر جهات عمومي مصرف ، براي جداكردن و بدام انداختن عناصر خاص استفاده كرد . اين امر باعث صرفه جويي عظيمي در كاربردهاي صنعتي از جمله تصفيه گازها خواهد شد.