Použití zeolitů v sanacích

Prírodné zeolity zahŕňajú veľký počet minerálov, ktoré sú z chemického hľadiska v podstate alumosilikáty jedno- a dvojmocných prvkov s voľne viazanou vodou v priestoroch ich veľmi zložitej kryštálovej štruktúry. Zeolity sú mikropórovité kryštalické hlinitokremičitany so sieťovou štruktúrou, ktorá obsahuje hliník, kremík a kyslík v pravidelnej kostre. Atóm kremíka a hliníka je uložený centrálne a v rohoch štvorstenov sú umiestnené väčšie atómy kyslíka. Štvorsteny sú vzájomne pospájané atómami kyslíka. Záporný náboj mriežky je neutralizovaný kladnými nábojmi mobilných kovových katiónov, ktoré sú spolu s vodou uložené v póroch. Napriek tomu, že ich originálna veľkosť je oveľa väčšia ako nanorozmery, ich použitie sa považuje za aplikáciu nanomateriálov, pretože ich póry majú molekulárne rozmery 0,4 až 1 nm. Objem pórov môže dosahovať až 50 % objemu materiálu.

Zeolity sa využívajú najmä ako sorbenty, molekulárne sitá a katalyzátory. Pri ochrane životného prostredia v chemickom priemysle sa zeolity využívajú pri odstraňovaní Cs¹³⁷ a Sr⁹⁰ z rádioaktívneho odpadu, pri odstraňovaní amoniaku z odpadových vôd, pri vysúšaní plynov, oddeľovaní kyslíka a dusíka zo vzduchu, pri spracovaní ropy a ďalších aplikáciách, ktoré sa v súčasnosti overujú (Bowman, 2002). Úspešne ich možno využiť pri odstraňovaní SO₂ a CO₂ a iných plynov, ktoré unikajú do ovzdušia pri spaľovaní uhlia alebo ropných produktov v tepelných elektrárňach, alebo pri zachytávaní ťažkých kovov z priemyselných odpadových vôd. Na tento účel sa najlepšie hodia chabazit, phillipsit a klinoptilolit. Klinoptilolity sa využívajú v čistiacich staniciach pri odstraňovaní NH⁴⁺ iónov z mestských odpadových vôd. Úspešne ich možno využiť aj pri odstraňovaní ropných škvŕn z morskej hladiny. Zeolity sa vyznačujú veľkým merným povrchom, vysokou výmennou kapacitou, veľkou hydrotermálnou stabilitou a nízkou priepustnosťou (Frankovská a Dananaj, 1998; Janotka et al., 1996).

S rozvojom nanotechnológií však prichádza aj nové využitie umelých zeolitov so skutočnými nanorozmermi, samostatnými monokryš­tálmi s rozmermi menšími ako 100 nm, ktoré v porovnaní s bežnými zeo­litmi mikrometrických rozmerov majú jedinečné vlastnosti. Tieto nové materiály majú väčší vonkajší merný povrch a sú to výborné katalytické materiály a sorbenty. Dajú sa použiť aj v kombinácii s inými nanomateriálmi ako separačné membrány, chemické senzory či fotochemické materiály.

Vo svete je známych asi 200 typov zeolitov, z ktorých väčšina bola pripravená synteticky. V prírode sa vyskytuje približne 45 druhov zeolitov. Zeolity sa môžu pripraviť ako materiály s rôznymi špecifickými vlastnosťami povrchu a pórov. Napríklad na povrchu môže prebiehať katalytický rozklad určitej zlúčeniny s veľkými molekulami. Produkt rozkladu môže difun­dovať pórmi a podieľať sa na ďalšej reakcii. Po­vrch zeolitov sa môže upraviť aj tak, aby sa správal hydrofóbne alebo hydrofilne. Táto vlastnosť sa dá využiť napríklad na zachytenie prchavých organických zlúčenín (napr. toluénu) z vodných roztokov.

Nanokryštalické zeolity sa testovali a porovnávali s komerčne dostupnými zeolitmi. Nanozeolity majú oproti bežným zeolitom väčšiu sorpčnú kapacitu. Potvrdilo sa to adsorpciou toluénu, ktorá bola vyššia o 10 až 50 % ako pri bežných zeolitoch (Song et al., 2005a, 2005b). Použitie nanozeolitov je zatiaľ vo výskumnej fáze (Watlington, 2005).

ZDROJ: Atlas sanačných technologií