Prírodný zeolit je environmentálne a ekonomicky prijateľný a zaujímavý hydratovaný alumosilikátový materiál s výnimočnými iónovo-výmennými vlastnosťami. Jeho efektívne použitie v rozdielnych technologických procesoch závisí od jeho fyzikálno-chemických vlastností, ktoré sú úzko spojené s jeho geologickými podmienkami vzniku. Unikátna trojrozmerná porézna kryštálová štruktúra poskytuje zeolitu rôzne aplikačné možnosti a použitia.
Zeolit a jeho možnosti
Selektívna výmena s postupným uvoľňovaním katiónov – ako jedna zo schopností zeolitu
Kvôli prevládajúcemu negatívnemu náboju na povrchu zeolitu, ktorý je výsledkom izomorfnej zámeny Si za Al v primárnych štruktúrnych jednotkách, prírodný zeolit patrí do skupiny meničov iónov. Doterajšie mnohé štúdie potvrdzujú jeho výbornú adsorpčnú schopnosť pri odstraňovaní katiónov kovov z odpadových vôd. Naviac zeolit môže byť ešte aj chemicky upravovaný a modifikovaný vplyvom pôsobenia anorganických solí alebo špeciálnych organických činidiel (detergentov). Tieto látky môžu byť adsorbované na povrchu zeolitovej štruktúry a môžu spôsobiť vznik pozitívne nabitých oxidohydroxidov alebo aj ďalších zlúčenín. Takouto premenou a modifikáciou je prírodný zeolit schopný viazať vo svojich štruktúrach aj také látky, ako sú arzeničnany a chrómany.
Prírodný zeolit má oproti iným materiálom schopných aktívnej výmeny iónov (napr. organické živice) tú veľkú výhodu, že je lacný a má výbornú selektívnu schopnosť pre rôzne katióny pri nízkych teplotách. Táto selektívna výmena je sprevádzaná postupným uvoľňovaním netoxických katiónov (K+, Na+, Ca2+ a Mg2+) do nášho životného prostredia, je kompaktný v rozmeroch (objeme) a umožňuje jednoduchú a lacnú údržbu v priemyselných aplikáciách.
Účinnosť čistenia a úpravy vôd s použitím prírodného alebo modifikovaného zeolitu závisí hlavne od nasledujúcich faktorov:
- typ a množstvo použitého zeolitu
- veľkosť a distribúcia jednotlivých zeolitových častíc
- počiatočná koncentrácia znečisťujúcich látok v roztoku (pomer katiónov/aniónov)
- pH hodnota roztoku a jeho celková iónová sila
- teplota, tlak a kontaktný čas v systéme zeolit/roztok
- prítomnosť ďalších organických látok a aniónov v roztoku
Pri čistení a úprave vôd s použitím prírodného zeolitu sú používané štandardné metódy. Obyčajne je to kolónový alebo dávkovací proces čistenia vôd. Iónovo výmenné a adsorpčné vlastnosti prírodného zeolitu, v porovnaní s inými chemickými alebo biologickými metódami, má tú výhodu, že je schopný odstrániť nečistoty z vôd už pri jeho relatívne nízkych koncentráciách. A umožňuje tiež zakonzervovať chemické zloženia vody.
Predmetom ďalších akademických a priemyselných výskumov bude upravenie a vylepšenie chemickej a fyzikálnej stability modifikovaného zeolitu s cieľom skúmať jeho katalytické schopnosti. Tieto schopnosti umožnia jeho použitie v procese katalytického rozkladu organických látok znečisťujúcich vody. Oveľa detailnejšie štúdium bude určite venované jeho vynikajúcej schopnosti odstraňovať ťažké kovy z odpadových vôd. Veľká pozornosť bude tiež venovaná možnostiam jeho regenerácii a opätovného použitia v procese čistenia vôd. To všetko môže podstatne zvýšiť jeho možnosti použitia v oblasti ochrany životného prostredia. Cieľom výskumných prác je zníženie vysokých koncentrácii katiónov a aniónov v pitnej vode, odpadových vodách, povrchových a podzemných vodách. Pri čistení a úprave vôd môže byť použitý zeolit samostatne alebo v kombinácii s ďalšími fyzikálnymi a chemickými metódami.
Čistenie a úprava odpadových vôd
Zeolit sa osvedčil aj pri čistení a úprave odpadových vôd
Použitie prírodného zeolitu v úprave a čistení odpadových vôd je jednou z najstarších a zároveň aj najperspektívnejších oblastí jeho aplikácie. Prítomnosť ťažkých kovov (Zn, Pb, Cr, Cd, Cu, Mn, Fe a i.) v odpadových vodách je vážny environmentálny problém. Ich odstránenie s pomocou prírodného zeolitu bol a aj je intenzívne študovaný súčasne s využívaním iných technológii (chemické vyzrážanie, iónová výmena, adsorpcia, membránová filtrácia, koagulačné vločkovanie, flotačné a elektrochemické metódy).
Súčasné výskumy prírodných zeolitov ako adsorpčných substrátov pri čistení vôd, ich vlastností a možností modifikácií ich vlastností, boli predmetom početných štúdií. Mnohé typy prírodných zeolitov majú veľmi dobré iónovo-výmenné kapacity pre také katióny, ako je amoniak alebo mnohé katióny ťažkých kovov. Modifikácia zeolitov sa môže zrealizovať niekoľkými spôsobmi a metódami (acidné spracovanie, iónová výmena, namáčacie procesy). Takto upravené prírodné zeolity majú vysokú adsorpčnú kapacitu aj pre organickú hmotu a ďalšie anióny prítomné v odpadových vodách.
O ďalších možnostiach využitia zeolitu pri čistení a úprave vôd sa dočítate v druhej časti tohto článku.
One Comment