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%.