A Hét 1988/1 (33. évfolyam, 1-26. szám)
1988-05-27 / 22. szám
TUDOM/W TECHNIKA A ZEOLITOK Az ásványok legelterjedtebb és a legtöbb fajt számláló osztályát kétségtelenül a szilikátok alkotják. Földünkön lényegében mindenütt megtalálhatók, hiszen a talajtól kezdve egészen a magashegységek gránittömbjeíig a kőzetek legfontosabb alkotórészei. A szilikátokat kémiai és kristályszerkezetük alapján szokás csoportosítani, s ez nem is olyan könnyű feladat, hiszen bonyolult felépítésű, nem ritkán változó kémiai összetételű vegyületekről van szó. A szilikátok e változatosságáért elsősorban a szilicium-atom felelős, amely négy oxigén atomhoz kapcsolódva olyan tetraédere két hoz létre, amelyekből tetraéder-láncok, illetve síkban vagy térben elrendezett tetraéder-hálók alakulhatnak ki. Ennél nagyobb variációlehetőség csak a szerves szénvegyületeknél tapasztalható. Az SiCU-tetraéderek legbonyolultabb kapcsolódási módja az, amikor mind a négy oxigén-atom egy másik tetraéderrel áll kapcsolatban, s Így egy térbeli felépítésű alakzat jön létre, amelyben a Si és 0 atomok mellett más atomok is előfordulnak. Leggyakrabban az alumínium-atom (AI) csatlakozik hozzájuk, mégpedig a szilícium-atomok társbérlőiéként, ami azt jelenti, hogy bizonyos számú Si helyett Al-t találunk a tetraéderekben. Ezeket az ásványokat a/uminoszil/kátoknak nevezik. Más atomok már nem ilyen bennfentes viszonyban állnak a szilíciummal, ök csak a szabadon maradt oxigén-atomokhoz kötődhetnek, de pontosabb volna úgy mondani : a tetraéderek környékén ögyelegnek. A leggyakoribb albérlők: a nátrium (Na) és a kalcium (Ca), de olykor kálium (K), bárium (Ba), stroncium (Sr), mangán (Mn), magnézium (Mg) stb. is előfordul. A térben elrendezett SiO -hálózatokat tek-4 toszi/íkátoknak vagy áHványszilikátoknak nevezik. Közéjük soroljuk a földpátokat, a földpátpót/ókat, a szkapolitokat és a zeolitokat. Ez utóbbiak olyan Na-Ca-aluminoszilikátok, amelyekhez molekuláris víz is kötődik. A zeolitokban található víz egy része azonban nem kristályvízként, hanem a kristályrács üregeiben és csatornáiban adszorpciósan kötve, ún. zeolitos víz alakjában fordul elő. Óvatosan hevítve az ásványt ez a zeolitos viz eltávolítható a kristályrácsból, miközben a rács sértetlen marad. A folyamat reverzibilis, vagyis megfordítható: az eltávozott víz pótolható, ha a zeolitot pl páradús környezetbe helyezzük. De az eltávolított víz helyét más folyékony vagy gáznemű anyagok molekulái is elfoglalhatják, pl. alkohol, kén-hidrogén, szén-hidrogén, higany, jód és egyéb molekulák. Ez a tény nem csak elméleti szempontból érdekes, komoly gyakorlati haszna is van, amiről a továbbiakban még szó lesz. A zeolit elnevezés a görög zeo — buzogni szóból ered, és arra utal, hogy az ásványok hevítés közben szinte buzognak, túláradnak a bennük levő és kiszabadulni igyekvő víztől. Egyik-másik zeolitféleség eközben még különböző módon változtatja az alakját is; a szkolecit (a görög szkolex — féreg szóból) például féreg módjára tekereg, más zeolitok viszont darabokra hullanak, megduzzadnak és végül üvegszerü anyaggá alakulnak át. Ezek a folyamatok már magasabb hőmérsékleten, kb. 600 °C felett játszódnak le. A zeolitok a savakkal szemben nem túlságosan A klinoptilolit pásztázó elektronmikroszkóppal készült felvétele A mordend pásztázó elektronmikroszkóppal készült felvétele ellenállók: már híg sósav hatására feloldódnak és kocsonyás metakovasawá alakulnak át. A zeolitok rácsában található üregek és csatornák felelősek az ásványok sajátos viselkedéséért és fizikai tulajdonságaiért. A Mohs-skála szerinti keménységük 3,5—5 körül mozog, sűrűségük 2—2,3 g/cm3. Színük általában fehér, esetleg sárgás, vagy kékes árnyalatú, ezt a bennük nyomokban fellelhető vas-, mangán- stb. ionok okozzák. Különböző kristályrendszerekben kristályosodnak és kémiai összetételük sem adható meg egy általános képlettel, mert Si-, AI- és O-tartalmuk változó, s a kristályvízként lekötött vizmolekulák száma is eltérő. A zeolitok a természetben általában a vulkáni és kiömlési (effúzív) közetek üregeinek falán szemrevaló krístálykák formájában találhatók. A láva részleges vagy teljes megszilárdulása után a jelen levő, kb. 50— 200 °C hőmérsékletű vizes oldatokból hidrotermákból sajátos formájú ásványok kristályosodnak ki. Ezek az oldatok többnyire lúgos kémhatásúak, megtámadják a közetek falát, ahol hasadékok vagy likacsok alakulnak ki, és itt jönnek létre a víztartalmú zeolit-betelepülések. Csehországban és Magyarországon is sok helyen találtak ilyen vulkáni kőzetekben (pl. bazaltban) képződött zeolittelepeket, ezek azonban nem bányászhatok, csupán ásványtani szempontból érdekesek. Újabban azonban mind Magyarországon (a perbetei származású Mátyás Ernő professzor kezdeményezésére), mind Csehszlovákiában megkezdődött a másodlagosan, az üledékes kőzeteken kialakult, az előbbieknél sokszorosan nagyobb hozamú zeolittelepek feltárása és kitermelése. 1977-ben a kelet-szlovákiai Nižný Hrabovec környékén dr. E. Šamajová kiterjedt klinoptilolit-lelőhelyre bukkant, amely üledékes-vulkáni eredetű és kitermelésre is alkalmasnak látszik. A zeolitokat már több évtizedben a vizek lágyítására használják, mivel képesek arra, hogy a vízből felvegyék a víz keménységét okozó és ezért nemkívánatos kalcium- és magnézium-ionokat, miközben a vízbe juttatják a bennük található nátrium-ionokat, amelyek viszont még a forralás során sem csapódnak ki. Azokat az anyagokat, amelyek az ionokat „cserélgetni" tudják — ioncserélőknek nevezik. A felvett Ca- és Mg-ionok tömény konyhasóoldattal kezelve eltávolithatók a zeolitból, amelyet így ismét fel lehet használni. Vízlágyításra újabban mesterségesen előállított zeolitokat is használnak, ezeket permútitoknak hívják. Olyan mesterséges zeolitokat azonban még nem tudunk gyártani, amelyek a természetes zeolitok egyéb előnyeivel és hasznos tulajdonságaival is rendelkeznének. Már említettük, hogy a zeolitból eltávolított zeolitos víz helyére a zeolit képes más molekulákat is felvenni. A mérgező anyagok adszorbeálása környezetvédelmi szempontból lehet fontos. A szénhidrogének közül a zeolitok csak az egyszerűbb felépítésű, egyenes szénláncú molekulákat tudják megkötni, az elágazó szénláncúakat már nem, s ez a szelektív adszorpcióképességük a köolajfeldolgozó iparban jól kamatoztatható. Újabban a zeolitokat molekulaszűrőkként (molekulaszitákként) is alkalmazzák, mert képesek kiszűrni a vizes oldatokból olyan atomi vagy molekula méretű anyagokat, amelyeket egyébként csak bonyolult és költséges eljárással lehetne onnan eltávolítani. Esősorban nyomokban előforduló radioaktív izotópokról (pl. Cs'37, Sr9C), az emberi szervezetre veszélyes fémek ionjairól (pl. Cd, Pb, Hg stb.) van szó. Mivel az eltávolított vizet képesek újra felvenni, a zeolitok a gázok szárításánál is hasznosíthatók. Néhány esztendővel ezelőtt Magyarországon a kozmetikai és gyógyszeriparban is alkalmazni kezdték a zeolitokat. A Rejuvenál nevű bőrradír, a Zeodry—84 és a Zeodry—85 jelzésű hintőpor zeolitokat is tartalmaz. A Neutrosanban a szervezet számára fontos nyomelemek zeolitban lekötve találhatók, ahonnan a gyomornedvek hatására felszabadulnak. De kísérleteznek egy zeolitos töltetű párologtatóval is, amelynek a lakótelepeken, panelházakban élők nagyon örülnének. Csehszlovákiában kísérletek folynak a zeolitoknak takarmány-, illetve trágyaadalékanyagként való hasznosítására. Természetesen a kutatás, az új alkalmazási lehetőségek keresése tovább folyik. A zeolitokra minden bizonnyal fényes jövő vár. Dr. TÓTH ATTILA és LACZA TIHAMÉR TW,
