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Introducción de zeolita

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Introducción de zeolita

Zeolita De Wikipedia, la enciclopedia libre Las zeolitas (del griego, zein, "hervir"; lithos, "una piedra") son minerales de aluminosilicato y tienen una estructura microporosa (poros menores de 2 nm). El término ….

Introducción de zeolita


Zeolita

De Wikipedia

la enciclopedia libre Las zeolitas (del griego, zein, "hervir"; lithos, "una piedra") son minerales de aluminosilicato y tienen una estructura microporosa (poros menores de 2 nm).

El término zeolita fue acuñado originalmente en el siglo XVIII por el mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt, quien observó que al calentar rápidamente un mineral natural, las piedras comenzaban a bailar. Utilizando las palabras griegas que significan “piedra que hierve”, llamó a este material zeolita. Las piedras “hirvieron” porque el agua adsorbida dentro de los poros de la zeolita fue expulsada por el calentamiento.

zeolitemin es un proveedor de zeolitas naturales de la mejor calidad en el mundo.

Se han identificado más de 175 marcos de zeolitas únicos y se conocen 48 zeolitas naturales. Las zeolitas tienen una estructura porosa que puede albergar una amplia variedad de cationes, como Na+, K+, Ca2+, Mg2+ y otros. Estos iones positivos se mantienen bastante sueltos y pueden intercambiarse fácilmente por otros en una solución de contacto. Algunas de las zeolitas minerales más comunes son analcima, chabazita, heulandita, natrolita, phillipsita y estilbita. Un ejemplo de fórmula mineral es Na2Al2Si3O10-2H2O, la fórmula de la natrolita. Las zeolitas naturales se forman donde las rocas volcánicas y las capas de ceniza reaccionan con el agua subterránea alcalina. Las zeolitas también cristalizan en ambientes posdeposicionales durante períodos que van desde miles a millones de años en cuencas marinas poco profundas.

Las zeolitas naturales rara vez son puras y están contaminadas en diversos grados por otros minerales, metales, cuarzo u otras zeolitas. Por esta razón, las zeolitas naturales están excluidas de muchas aplicaciones comerciales importantes donde la uniformidad y la pureza son esenciales.

Las zeolitas son miembros de aluminosilicato de la familia de sólidos microporosos conocidos como "tamices moleculares". El término tamiz molecular se refiere a una propiedad particular de estos materiales, es decir, la capacidad de clasificar selectivamente las moléculas basándose principalmente en un proceso de exclusión por tamaño. Esto se debe a una estructura de poros muy regular de dimensiones moleculares. El tamaño máximo de las especies moleculares o iónicas que pueden entrar en los poros de una zeolita está controlado por las dimensiones de los canales. Estos se definen convencionalmente por el tamaño del anillo de la apertura, donde, por ejemplo, el término "anillo 8" se refiere a un circuito cerrado que se construye a partir de 8 átomos de silicio (o aluminio) coordinados tetraédricamente y 8 átomos de oxígeno. Estos anillos no siempre son perfectamente simétricos debido a una variedad de efectos, incluida la tensión inducida por la unión entre unidades que se necesitan para producir la estructura general o la coordinación de algunos de los átomos de oxígeno de los anillos con los cationes dentro de la estructura. Por lo tanto, los poros de muchas zeolitas no son cilíndricos.

Fuentes

Las técnicas convencionales de minería a cielo abierto en Arkansas se utilizan para extraer zeolitas naturales. La sobrecarga se elimina para permitir el acceso al mineral. El mineral puede explotarse o despojarse para su procesamiento utilizando tractores equipados con palas de desgarrador y cargadores frontales. En el procesamiento, el mineral se tritura, se seca y se muele. El mineral molido puede clasificarse por aire según el tamaño de partícula y enviarse en sacos oa granel. El producto triturado se puede tamizar para eliminar el material fino cuando se requiere un producto granular, y algunos productos granulados se producen a partir de material fino. Los productores también pueden modificar las propiedades de la zeolita o mezclar sus productos de zeolita con otros materiales antes de la venta para mejorar su desempeño.

Actualmente, la producción mundial anual de zeolita natural es de unos 4 millones de toneladas. De esta cantidad, 2,6 millones de toneladas se envían a los mercados chinos para ser utilizados en la industria del hormigón. Europa del Este, Europa Occidental, Australia y Asia son líderes mundiales en el suministro de la demanda mundial de zeolita natural. En comparación, sólo 57.400 toneladas métricas (fuente: US Geological Survey, 2004) de zeolita (sólo 1% de la producción mundial actual) se producen en América del Norte; América del Norte se dio cuenta recientemente del potencial de los mercados actuales y futuros.

Existen varios tipos de zeolitas sintéticas que se forman por un proceso de cristalización lenta de un gel de sílice-alúmina en presencia de álcalis y moldes orgánicos. Uno de los procesos importantes utilizados para llevar a cabo la síntesis de zeolitas es el procesamiento sol-gel. Las propiedades del producto dependen de la composición de la mezcla de reacción, el pH del sistema, la temperatura de funcionamiento, el tiempo de "siembra" previo a la reacción, el tiempo de reacción y las plantillas utilizadas. En el proceso sol-gel se pueden incorporar fácilmente otros elementos (metales, óxidos metálicos). El sol de silicalita formado por el método hidrotermal es muy estable. Además, la facilidad de escalar este proceso lo convierte en una ruta favorita para la síntesis de zeolitas.

Las zeolitas sintéticas tienen algunas ventajas clave sobre sus análogos naturales. Los sintéticos pueden, por supuesto, fabricarse en un estado uniforme, de fase pura. También es posible fabricar estructuras de zeolita deseables que no aparecen en la naturaleza. la zeolita A es un ejemplo bien conocido. Dado que las principales materias primas utilizadas para fabricar zeolitas son sílice y alúmina, que se encuentran entre los componentes minerales más abundantes en la tierra, el potencial para suministrar zeolitas es prácticamente ilimitado. Finalmente, los procesos de fabricación de zeolitas diseñados por el hombre requieren mucho menos tiempo que los 50 a 50 000 años prescritos por la naturaleza. Las desventajas incluyen la incapacidad de crear cristales con dimensiones de tamaño comparable a sus contrapartes naturales.

Usos de las zeolitas

Comercial y Doméstico

Las zeolitas se usan ampliamente como lechos de intercambio iónico en la purificación de agua doméstica y comercial, el ablandamiento y otras aplicaciones. En química, las zeolitas se usan para separar moléculas (solo pueden pasar moléculas de ciertos tamaños y formas), como trampas para moléculas para que puedan ser analizadas.

Las zeolitas tienen el potencial de proporcionar una separación precisa y específica de gases, incluida la eliminación de H2O, CO2 y SO2 de las corrientes de gas natural de bajo grado. Otras separaciones incluyen: gases nobles, N2, O2, freón y formaldehído. Sin embargo, en la actualidad, se desconoce el verdadero potencial para mejorar el manejo de tales gases de esta manera.

Industria petroquímica

Las zeolitas sintéticas se utilizan ampliamente como catalizadores en la industria petroquímica, por ejemplo, en el craqueo catalítico fluido y el hidrocraqueo. Las zeolitas confinan las moléculas en pequeños espacios, lo que provoca cambios en su estructura y reactividad. La forma de hidrógeno de las zeolitas (preparadas por intercambio iónico) son poderosos ácidos en estado sólido y pueden facilitar una gran cantidad de reacciones catalizadas por ácidos, como la isomerización, la alquilación y el craqueo. La modalidad de activación específica de la mayoría de los catalizadores zeolíticos utilizados en aplicaciones petroquímicas involucra reacciones químicas cuánticas en el sitio del ácido de Lewis. El craqueo catalítico utiliza un horno y un reactor. Las primeras fracciones de destilación de petróleo crudo se calientan en el horno y se pasan al reactor. En el reactor el crudo se encuentra con un catalizador como la zeolita. Pasa por este paso tres veces, cada vez enfriándose. Finalmente llega a un paso conocido como separador. El separador recoge hidrógeno reciclado. Luego pasa por un fraccionador y se convierte en el artículo final.

industria nuclear

Las zeolitas tienen usos en métodos avanzados de reprocesamiento, donde su capacidad microporosa para capturar algunos iones y permitir que otros pasen libremente permite que muchos productos de fisión se eliminen de manera eficiente de los desechos nucleares y queden atrapados permanentemente. Igualmente importantes son las propiedades minerales de las zeolitas. Su construcción de alumino-silicato es extremadamente duradera y resistente a la radiación incluso en forma porosa. Además, una vez que se cargan con los productos de fisión atrapados, la combinación de zeolita y desechos se puede prensar en caliente en una forma de cerámica extremadamente duradera, cerrando los poros y atrapando los desechos en un bloque de piedra sólido. Este es un factor de forma de desecho que reduce en gran medida su riesgo en comparación con los sistemas de reprocesamiento convencionales.

Agricultura

En agricultura, clinoptilolita (una zeolita natural) se utiliza como tratamiento del suelo. Proporciona una fuente de potasio de liberación lenta. Si se carga previamente con amonio, la zeolita puede cumplir una función similar en la liberación lenta de nitrógeno. la zeolita también puede actuar como moderador del agua, en el que absorberá hasta 55% de su peso en agua y lo liberará lentamente según la demanda de la planta. Esta propiedad puede prevenir la pudrición de la raíz y los ciclos moderados de sequía.

Bienestar de los animales

En las instalaciones de cría de animales concentrados, se demostró que la adición de tan solo 1% de una clinoptilolita muy baja en sodio mejora la conversión alimenticia, reduce el amoníaco en el aire hasta 80%, actúa como un aglutinante de micotoxinas y mejora la densidad ósea. Véanse las patentes estadounidenses 4.917.045 y 6.284.232. Se puede utilizar en la eliminación general de olores para todos los olores de animales.

Médico

Los sistemas concentradores de oxígeno a base de zeolita se utilizan ampliamente para producir oxígeno de grado médico. La zeolita se utiliza como tamiz molecular para crear oxígeno purificado a partir del aire utilizando su capacidad para atrapar impurezas, en un proceso que involucra la absorción de gases no deseados y otros componentes atmosféricos, dejando oxígeno altamente purificado y hasta 5% de argón. El agente hemostático de la marca QuikClot®, que continúa usándose con éxito para salvar vidas al detener el sangrado severo, contiene una forma de zeolita cargada de calcio.

Calefacción y refrigeración

La zeolita se puede utilizar como colectores solares térmicos y para refrigeración por adsorción. En estas aplicaciones, se aprovecha su alto calor de adsorción y su capacidad para hidratarse y deshidratarse manteniendo la estabilidad estructural. Esta propiedad higroscópica, junto con una reacción exotérmica (que produce calor) inherente cuando se pasa de una forma deshidratada a una hidratada, hace que la zeolita natural sea útil para recolectar calor residual y energía térmica solar.

detergentes

El mayor uso individual de la zeolita es la lavandería mundial detergente mercado. Esto ascendió a 1,44 millones de toneladas métricas por año de zeolita A anhidra en 1992.

Construcción

Zeolita sintética también se está utilizando como aditivo en el proceso de producción de mezcla asfáltica en caliente. El desarrollo de esta aplicación comenzó en Europa (Alemania) en la década de 1990. Ayuda al disminuir el nivel de temperatura durante la fabricación y colocación del hormigón asfáltico, lo que se traduce en un menor consumo de combustibles fósiles y, por lo tanto, libera menos dióxido de carbono, aerosoles y vapores. Aparte de eso, el uso de zeolita sintética en mezclas asfálticas calientes conduce a una compactación más fácil y, hasta cierto punto, permite la pavimentación en climas fríos y recorridos más largos. Cuando se agrega al cemento Portland como puzolana, puede reducir la permeabilidad al cloruro y mejorar la trabajabilidad. Reduce el peso y ayuda a moderar el contenido de agua al tiempo que permite un secado más lento, lo que mejora la resistencia a la rotura.

piedras preciosas

Las thomsonitas, uno de los minerales de zeolita más raros, se recolectaron como piedras preciosas de una serie de flujos de lava a lo largo del lago Superior en Minnesota y, en menor grado, en Michigan, EE. UU. Los nódulos de thomsonita de estas áreas se han erosionado debido a los flujos de lava de basalto y son recolectados en las playas y por buzos en el Lago Superior. Estos nódulos de thomsonita tienen anillos concéntricos en combinaciones de colores, negro, blanco, naranja, rosa, rojo y muchos tonos de verde. Algunos nódulos tienen inclusiones de cobre y rara vez se encuentran con “ojos” de cobre. Cuando se pulen con un lapidario, las thomsonitas a veces muestran chatoyancia.

mantenimiento de acuarios

Las tiendas de mascotas comercializan la zeolita para su uso como aditivo de filtro en acuarios. En acuarios, la zeolita se puede utilizar para absorber amoníaco y otros compuestos nitrogenados. Sin embargo, debido a la alta afinidad de algunas zeolitas por el calcio, pueden ser menos efectivas en aguas duras y pueden agotar el calcio. La filtración con zeolita se usa en algunos acuarios marinos para mantener bajas las concentraciones de nutrientes en beneficio de los corales adaptados a aguas con escasez de nutrientes.

Dónde y cómo se formó la zeolita es una consideración importante para los acuarios. La zeolita natural del hemisferio norte se formó cuando la lava fundida entró en contacto con el agua de mar, "cargando" así la zeolita con iones de sacrificio Na (sodio). Estos iones de sodio se especiarán con otros iones en solución, por lo tanto, la absorción de nitrógeno en el amoníaco, con la liberación del sodio. En el hemisferio sur, la zeolita, como la que se encuentra en Australia, se formó con agua dulce, por lo que la absorción de calcio en la formación.

Zeolita natural es un filtro de amoníaco efectivo pero debe usarse con cierto cuidado, especialmente con corales tropicales delicados que son sensibles a la química y la temperatura del agua.

Pruebas de hardware espacial

La zeolita se puede usar como tamiz molecular en bombas de criosorción para el bombeo en bruto de cámaras de vacío que se pueden usar para simular condiciones similares al espacio para probar el hardware destinado al espacio.

Arena para gatos

La arena para gatos que no se aglomera suele estar hecha de zeolita o diatomita.

enlaces externos

Base de datos de estructuras de zeolita

La Comisión de Síntesis de la Asociación Internacional de Zeolitas

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