معلومات عن القطران , فوائد واضرار القار , فوائد القطران
ماهو الزيوليت ؟؟ وماهي استخداماته ؟ بحث علمي عن الزيوليت Zeolite
لقلائل من الناس من يعرفون الزيوليت Zeolite أو سمعوا به … فما هو الزيوليت ؟
الزيوليت معدن طبيعي، وهو نوع من الثروات الطبيعية المفيدة والهامة .وهو عبارة عن سيليكات الألمنيوم المائية aluminosilicate المتبلورة للقلويات والمعادن القلوية الأرضية
تاريخ الزيوليت :
أُستعمل الطف الزيوليتي منذ ألفي عام كحجر مائي بالزراعة .. أما مصطلح الزيوليت فقد أطلق في القرن الثامن عشر من قبل عالم سويدي متخصص في المعادن هو اكسل فريدريك كرونستيدت Axel Fredrik Cronstedt في عام 1756م ، حيث لاحظ تدفئة المعدن الطبيعي بسرعة ، و أن الصخور بدأت تتراقص بفعل تبخر الماء . فعند تسخين تلك المادة تنبعث كمية كبيرة من بخار الماء كانت مدمصة به
استعمل لفظ يوناني معناه “الحجارة التي تغلي” “stone that boils,” و من ثم أطلق على تلك المادة “الزيوليت”
انواع الزيوليت
تتواجد الزيوليتات في الحالة الطبيعية في الحجارة البازلتية وفي الرواسب ،فقد تكونت عبر العصور الغابرة تحت تأثير المياه المعدنية الساخنة. هناك أكثرمن 40زيوليت في الطبيعة قد تم اكتشافه ،أغلبيتها سميت على حسب اسم مكتشفها
إن إنتاج العالم السنوي للزيوليت الطبيعي هو 4 مليون طن.3 مليون طن منها تشحن إلى الأسواق الصينية والتي تستفيد منها في صناعة الأسمنت، والدول الرائدة في إنتاج الزيوليتات الطبيعية في اروبا الشرقية، اروبا الغربية ،آسيا، أستراليا.
، وللزيوليت في الطبيعة ثلاثة أشكال:
1- الزيوليت المالىء للشقوق والعروق وفجوات الصخور البركانية .
2- الزيوليت الحر : المتشكل بدرجات حرارة عالية إما مغماتي (من أعماق الأرض) أو استحالي (تحول تماسي), أو المتشكل تحت ظروف قرب سطح الأرض، أو الناتج عن توضعات المياه الجوفية الخلالية، أو الناتج عن التجوية، أو رسوبيات البحيرات الملحية القلوية
3- الزيوليت المتشكل بالحرارة المنخفضة، وهو نوعان:
أ – زيوليت البيئة البحرية .
ب – زيوليت المتشكل عند فوهات البراكين (السيس).
وكل أنواع الزيوليت ذات تعدين سطحي (منجم مفتوح) .ويستخلص الزيوليت من طحن ونخل الطف الحامل للزيوليت ثم وضعه بالاستهلاك مباشرة.
والزيوليت خفيف الوزن، وهو هش، ذو دبغة صفراء أو خضراء فاتحة جدا ً أو ذو مظهر حواري.
ويصنف الزيوليت ضمن سبع مجموعات، ولكن التجاري منه هو : الكلينو بتيلولايت – شابازايت – مورد نتايت وبعض الشركات تستثمر نوعا ً رابعا ً هو الفيليبسايت
شابازايت
الفيليبسايت
الزيوليت الاصطناعي
نظرا لندرة الزيوليتات الطبيعية لجأ العلماء إلى محاولة صنع زيوليت له نفس خواص الزيوليت الطبيعي… يوجد 150 نوع من الزيوليتات الاصطناعية، وهي الأكثر استعمالا في الصناعة، منها ما له نظير في الزيوليتات الطبيعية، وهناك بعض منها بدون بنية هيكلية كاملة.
من المواد الرئيسية التي تدخل في صناعة الزيوليت السيليكا أو أكسيد الألمنيوم .
بنية الزيوليت
خصائص الزيوليت
يتميز الزيوليت بالخصائص التالية:
التبادل الشاردي
التبادل الشاردي هو عملية مهمة، لأنها تسمح لنا بإظهار خصائصه (التحفيز والامتصاص)، و هو استبدال الأيونات الموجبة الموجودة داخل الزيوليت بأيونات موجبة أخرى ذات تكافؤ مختلف. التبادل الشاردي يمكن تحقيقه بعدة طرق منها : التبادل باتصال مع محلول مائي أو محلول غير مائي
التبادل مع الملح الذائب
التبادل عن طريق المركبات الغازية
التبادل الايوني عن طريق عملية كيميائية قائمة على التحمية دون وجود محلول (تقنية جديدة للتبادل الشاردي مع الزيوليت).
مسامية السطح
المسامية الموجودة في البنية التركيبية للزوليت تسمح له بفصل مكونات الخليط علي أساس اختلاف الحجم والشكل للجزيئات ؛ لذا يعتبر الزيوليت كمنخل إذ يقوم بغربلة المواد واختيارها وفصلها عن الجزيئات الأخرى فهو يسمح بمرور المركبات الخطية ويمنع المركبات المتفرعة.
حمضية السطح
الزيوليتات مواد لها خاصية حمضية (تحتوي مواقع حمضية داخل بنيتها) ،تعتبر مواد حمضية صلبة.
استعمالات الزيوليت :
الخصائص المتنوعة للزيوليتات جعلتها تملك أهمية كبيرة وقد تم تصنيفها بجدارة صديقة البيئة واستعمالاتها الكبيرة في مجال الصناعة أكدت قيمتها في السوق العالمية. ومن بين استعمالاتها :
الزراعة
يستعمل الزيوليت لمعالجة التربة ؛ و ذلك لقدرته على تحرير البوتاسيوم من مركباته ، و كذلك يساعد على تحرير النتروجين في التربة من المركبات النيتروجينية ويغنيها بالازوت ليستفيد منها النبات ويرجع ذلك لقدرته على التبادل الشاردي، فهو يستعمل كأدوية (أسمدة).
إضافة إلى هذا خاصية الزيوليت المتمثلة في امتصاص وفقد الماء التي تجعله يمتص الماء الزائد من التربة من ثم و ببطء يعمل على تزويد النبات به ؛ و بذلك يمنع تعفن الجذور و يقلل من الجفاف ، كما يساعد النبات على التكيف مع البيئة الجافة أو الرطبة إذ يحافظ على مستوى ثابت للرطوبة.
كما يستعمل الزيوليت مع كمية من السماد الكيميائي – في معظم الحالات يستخدم الزيوليت بنسبة 5-10 طن للهكتار الواحد – وهذا يؤدي إلى الحصول على فائدتين :
الأولى : يؤدي إلى طول فعالية هذه الأسمدة لفترة تمتد إلى خمسين سنة .
الثانية : يبقى السماد مع الزيوليت في الطبقة العليا من التربة فيستفيد منها النبات مباشرة دون ضياع أي ٍ منها .
ولقد ثبت من خلال التجارب العلمية أن مزج الزيوليت بنسب معينة مع الأسمدة يؤدي إلى :
– زيادة إنتــاج الكثير من المحاصيل الزراعية منها : القمح ، الأرز، التفاح ، البطاطس ،الطماطم ،الشعير ، الجزر
والإنتاج الحاصل تزداد فيه نسبة الفيتامينات وحجم الحبوب ويعطي النبات مناعة من الأمراض , كما أنه يحافظ على رطوبة التربة مدة طويلة ويعتبر منبعا ً للجزيئات المعدنية الضرورية .
كما أن استعمال الزيوليت في البيوت البلاستيكية مع السماد الطبيعي وبطبقة سمكها 25- 30 سم وذلك من خلال الخلطة التالية : زيوليت 60 % + سماد طبيعي 20 % + نشارة خشب 10 % يؤدي لزيادة الإنتاج من 20 إلى 100 % وذلك حسب نوع المزروعات فالطماطم تنضج بسرعة قبل وقتها بحوالي أسبوعين وبزيادة كبيرة بالإنتاج وزيادة بالفيتامين فيها . .
الصناعة
يستعمل الزيوليت في الصناعات المختلفة حيث يدخل كمحفز ويعد أفضل مقارنة بالمحفزات الكلاسيكية غير المبلورة ونلخصها فيما يلي:
يدخل الزيوليت الصناعي في صناعة الأسمنت و قد بدأ تطبيق ذلك في ألمانيا منذ التسعينات … يساعد الزيوليت على استخدام حرارة أقل أثناء تصنيع الأسمنت ، و بالتالي يقلل من استهلاك الوقود و هذا يقلل من تصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون و الغازات الأخرى .
يستخدم الزيوليت كمحفز في الصناعات البتروكيميائية حيث يدخل الزيوليت كعامل مساعد في عملية تكسير الهيدروكربونات الثقيلة الموجودة في النفط الخام Fluid Catalytic Cracking
معالجة الفضلات المعدنية : وذلك في عمليات مصانع المعادن الحديدية والقلوية والمصهرات ومصافي النفط
تنقية الغاز الطبيعي في آبار ومصافي النفط : للزيوليت إمكانية فصل بعض الغازات مثل بخار الماء و ثاني أكسيد الكربون و ثاني أكسيد الكبريت … فعندما يكون الغاز الطبيعي ملوثا ً بثاني أكسيد الكربون CO2 يقال أنه حمضي و استعمل في ذلك الزيوليت من نوع شابازيت ، كما استعمل لتنقية غاز الميثان المتجمع في الجيوب الأرضية وبشكل خاص لنزع غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يعطل استعمال الميثان عندما يترافق معه . بإضافة إلى قدرته على نزع غاز ثاني أكسيد الكبريت ؛ فكل غرام من الزيوليت يعمل على نزع 200 ميلليغرام من ثاني أكسيد الكبريت SO2.
و يتوقع مستقبلاً أن توجد آلية لفصل الغازات الخاملة و النتروجين والفورمالدهيد و الفريون .
ومن الصناعات التي يدخل فيها الزيوليت أيضاً :
صناعة المنظفات الكيميائية مساحيق الغسيل ومعجون التنظيف .
صناعة الزجاج وصناعة الاطارات المطاطية .
صناعة الاجهزة الالكترونية كماص للرطوبة.
صناعة الخزف والبورسلين