Состав, фракция и полезные свойства цеолитов

Цеолиты являются минералами с адсорбирующими свойствами. Это обусловлено их кристаллической решеткой. Сам минерал выглядит как плотно спрессованные зерна. Они могут быть зеленоватого или светло-серого оттенка. Имеют широкую сферу применения, из-за полезных свойств цеолита.

Что из себя представляет цеолит

К цеолитам относят большую группу минералов, которые имеют близкий состав и свойства. Их отличительная черта – возможность поглощать и отдавать воду. Это зависит от температуры и влажности. Также минер имеет высокую способность проводить ионный обмен. При этом избирательно выделяют и впитывают различные элементы и вещества.

Цеолиты делят на природные и искусственные. Если первых выделяют около 40 видов, то вторых свыше 100. При этом, последние имеют более узкоспециализированные особенности, позволяющие использовать их в той или иной отрасли.

Основные свойства

Кристаллическая структура образуется двумя видами тетраэдрических групп: оксида кремния и оксида алюминия. При этом, они объединяются общими вершинами, образуя каркас в трехмерном виде. Цеолиты имеют три основных свойства:

Адсорбции. Могут поглотить или отдать элементы и вещества в зависимости от определенных условий, например, температуры и влажности.
Ионного обмена. За счет этого происходит замещение одних элементов и выдача других. Цеолиты способны очистить вещество от токсичных элементов, обеспечив выдачу полезных. Поэтому активно применяется в сельском хозяйстве.
Каталитические. Благодаря этому свойству при применении цеолитов химические реакции могут значительно ускоряться. Данная особенность незаменима в химической промышленности.

В зависимости от вида цеолита, размер решетки в кристаллической структуре может отличаться. Поэтому фильтрация избирательна исходя от типа минерала. В результате этой особенности цеолиты также называют «природным ситом».

Цеолит обладает огромным количеством полезных свойств. Поэтому его активно применяют в различных сферах деятельности: от косметологии, до сельского хозяйства и промышленности. К возможностям минерала стоит отнести:

Способность собирать и удерживать влагу и различные вещества.
Способность извлекать и нейтрализовать нитраты с токсинами.
Благотворное влияние на питательные и водно-воздушные условия.
Предотвращение образования грибка, плесени и других болезнетворных организмов.

Благодаря своей нетоксичности, сорбционным способностям, химической устойчивости и многократному использованию цеолиты стали одним из самых востребованных минералов в различных сферах деятельности человека. В большей степени их используют в сельском хозяйстве.

Виды цеолитов и область их применения

Цеолиты природного и искусственного происхождения применяются в различных сферах деятельности. К примеру мягкие породы, добываемые в естественной среде, используются при изготовлении наполнителя для кошачьего туалета. Это обусловлено высокой способностью впитывать влагу и устранять неприятные запахи. За счет глинистой составляющей насыпь комкуется.

Твердые виды вулканических пород, в составе которых свыше 70% цеолита, используются для очищения воды. Для этого они добавляются в ионнообменный фильтр. Для сельскохозяйственного применения минералы измельчаются в различные фракции. Одни используются для удобрения почвы и устранения радионуклидов, токсичных веществ из нее. Другие активно добавляют в кормовые добавки для улучшения работы ЖКТ животных и птиц, повышения усваиваемости полезных веществ. Также цеолиты применяются в изготовлении строительных растворов и смесей. Их добавление в состав позволяет улучшить эксплуатационные и другие характеристики.

Синтетические цеолиты создаются искусственным путем. Их используют как молекулярные сита, адсорбенты и ионнообменников. Эти свойства активно применяются в химической и другой промышленности, очистке сточных вод, питьевой и других жидкостей, а также газов. В нефтехимической отрасли и при нефтепереработке минерал выступает в качестве гетерогенных катализаторов. В аналитической химии как модифицированные электроды. Также цеолит позволяет обнаружить газы и использовать разделительные и концентрационные методы при работе с различными веществами.

Общее описание состава

Минеральная порода состоит из 10 основных элементов: оксиды алюминия, железа, калия, кремния, натрия, марганца и т.д. Приблизительно 10% состава состоит из воды. Около 69-74% – кремний. Еще 14% составляет алюминий. Оставшиеся 2% занимают остальные элементы.

Минерал имеет кристаллическую решетку, а сами кристаллы созданы с канальной системой. Благодаря этому образуется пористая структура камня. Это дает возможность поглощать сторонние молекулы. Одновременно с этим цеолит способен выдерживать воздействие различных кислот и температуры. Плавится он начинает при 700℃. Он не выделяет токсичных веществ, не имеет мутагенных свойств, а потому полностью безопасен для здоровья человека.

Химический состав минерала

В составе цеолита огромное количество различных элементов. Благодаря этому минерал имеет большое количество полезных свойств, необходимых для деятельности человека. В таблице приведен основной перечень элементов, которые входят в состав в процентном соотношении:

Название	Процент в составе
Диоксид кремния	71,5
Оксид алюминия	13,1
Оксид железа	0,9
Оксид титана	0,2
Оксид кальция	2,1
Оксид магния	1,07
K₂O+Na₂O	5,03
Фтор	0,025
As	0,0015
Свинец	0,002
Медь	0,002
Оксид фосфора	0,033

Основные физические свойства

В таблице представлены основные физические свойства цеолитов

Название	Показатель
Пористость	44%
Удельная активность радионуклидов	144,5 Бк/кг
Удельный вес	2,370 кг/дм³
Влажность	7-10%
Механическая прочность на сжатие	150 кг/см²
Механическая прочность на истирание	<4%
Ионообменная емкость	1,5 мг.евк/г
Термическая стойкость	700℃

Фракция цеолитов

Минерал выпускается в различных фракциях (размерах зерен). Это обусловлено удобством их применения. Ниже укажем, где и какую фракцию чаще всего используют.

Фракция 0-0,08 мм и 0-0,14 мм

Данный вид цеолита активно применяется:

Фармакологии. Уникальные адсорбционные свойства минерала активно применяются в медицине при создании различных препаратов и БАДов.
Косметологии. Активно применяется для создания косметических средств: крема, скрабы и т.д.
В цементной промышленности. Используется в качестве активной минеральной добавки для улучшения характеристик цементных растворов или сухих смесей.
В бытовой химии. Позволяют снизить количество вредных фосфатов в стиральных порошках.
В производстве бумаги. Особое применение нашли цеолиты как добавка при создании тарного картона.
В производстве резинотехнических изделий. Помогает повысить эксплуатационные свойства различных резиновых материалов.
В водоочистке. Цеолиты изначально начали использоваться для очистки воды от загрязнений, где показали высокую эффективность удаления тяжелых металлов и примесей.

Фракция цеолита 0-1 мм

Минерал активно используется в следующих направлениях хозяйственной деятельности человека:

В качестве минеральной добавки в комбикорм для птиц. Обеспечивает вывод из организма радионуклидов и других вредных и токсичных веществ. Позволяет повысить кондиционность сельскохозяйственных животных. Улучшает усвоение пищи. Повышает резистентность к различным заболеваниям.
В качестве песка для купания. Применяется во время выращивания шиншилл и других животных экзотического типа.
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Он способен снизить содержание в почве радионуклидов с тяжелыми металлами, а также нитратов. Соответственно в составе плодов их показатель также снижается. Позволяет улучшить водно-солевой обмен в грунте.

Фракция 1-3 мм

Цеолит применяется в следующих отраслях:

В виде добавки к минеральным удобрениям. Снижает риск их слеживания. Увеличивает срок действия минеральных удобрений. Улучшает микроэлементный состав в них.
В качестве загрузочного материала в различных фильтровальных установках и сооружениях во время очищения воды, пригодной для питья.
В качестве доочистки стоковых вод промышленного и бытового уровня. Способен поглощать радионуклиды с тяжелыми металлами.
В виде адсорбента. Позволяет очищать и осушать газы и жидкости. Устраняет углекислый газ, оксид серы и сероводород.
В качестве субстрата для тепличного грунта.
В виде дезодорирующей подстилки для животных и птиц. Устраняет неприятные запахи.

Фракция 3 мм и больше также применяется в аналогичных целях. Каждый год цеолит находит все большее распространение в различных областях.

Цеолиты: состав, фракции, где используются