Реклама


Цеолит

Цеолит
Микропористая молекулярная структура цеолита, MFI

Цеолиты — большая группа близких по составу и свойствам минералов, водные алюмосиликаты кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или перламутровым блеском, известных своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным свойством цеолитов является способность к ионному обмену — они способны селективно выделять и вновь впитывать различные вещества, а также обменивать катионы.

Наиболее распространённые представители группы цеолитов — натролит, шабазит, гейландит, стильбит (десмин), морденит, томсонит, ломонтит, клиноптилолит.[1]

Содержание

Свойства[ | код]

Кристаллическая структура цеолитов природных и искусственных образована тетраэдрическими группами SiO2/4 и AlO2/4, объединёнными общими вершинами в трёхмерный каркас, пронизанный полостями и каналами (окнами) размером 2-15 ангстрем. Открытая каркасно-полостная структура цеолитов [AlSi]O4 имеет отрицательный заряд, компенсирующийся противоионами (катионами металлов, аммония, алкиламмония и др. ионов, введённых по механизму ионного обмена) и легко дегидратирующимися молекулами воды.

Выделяют следующие свойства цеолитов благодаря которым их широко применяют:

Каждый вид цеолитов характеризуются определенным размером окон, поэтому молекулы других веществ поглощаются и пропускаются (при фильтрации) цеолитами избирательно - селективно. Это явление называют молекулярно-ситовым эффектом.

Виды цеолитов[ | код]

По происхождению цеолиты разделяют на 2 большие группы:

Микроскопически (по габитусу) выделяют:

На основе кристаллической структуры цеолитов возможна дальнейшая их систематизация.

Происхождение[ | код]

По происхождению цеолиты — гидротермальные, экзогенные, реже метаморфические минералы. Встречаются в миндалинах вулканических пород, в песчаниках, аркозах и граувакках; в трещинах и пустотах гнейсов и кристаллических сланцев. Месторождения незначительны по объёму, но многочисленны и известны во всём мире.

Распространены довольно широко главным образом в низкотемпературных гидротермальных жилах, а также в миндалинах и трещинах эффузивных пород, где образуются как продукт поствулканических процессов.

Цеолиты получают также искусственно.

Месторождения цеолита[ | код]

Основные разведанные запасы природных цеолитов сосредоточены в Европе, России, Японии и США. Объем разведанных запасов природных цеолитов в странах СНГ составляет порядка 1,6 млрд. т.

К наиболее крупным и целесообразным с точки зрения разработки месторождениям стран СНГ можно отнести Сокирницкое (Украина), Тедзамское и Дзегвское (Грузия), Айдагское (Азербайджан), Ноемберянское (Армения), Тайжузгенское и Чанканайское (Казахстан), Хотынецкое (Орловская область), Татарско-Шатрашанское (Республика Татарстан), Пегасское (Кемеровская область), Сахаптинское и Пашенское (Красноярский край), Холинское, Шивыртуйское и Бадинское (Читинская область), Хонгуруу (Республика Саха), Куликовское и Вангинское (Амурская область), Радденское (Хабаровский край), Чугуевское (Приморский край), Середочное (Хабаровский край), Лютогское и Чеховское (Сахалинская область) Пастбищное (Чукотский АО) и Ягоднинское (Камчатская область).

Суммарные разведанные запасы этих месторождений составляют более 80 % общих запасов стран СНГ. Основную массу сырья данных месторождений составляют клиноптилолитовые породы.[2]

Производство[ | код]

Производство синтетических цеолитов[ | код]

Добыча и переработка природного цеолита[ | код]

По состоянию на 2016 год ежегодное производство природного цеолита в мире составляет около 3 миллионов тонн. Основными производителями в 2010 году были Китай (2 млн. Тонн), Южная Корея (210 000 тонн), Япония (150 000 тонн), Иордания (140 000 тонн), Турция (100 000 тонн) Словакия (85 000 тонн) и Соединенные Штаты (59 000 тонн). [3]Доступность богатой цеолитом породы по низкой цене и нехватка конкурирующих минералов и горных пород, вероятно, являются наиболее важными факторами ее широкомасштабного использования.

Применение[ | код]

Искусственно синтезированные цеолиты (пермутиты) находят широкое применение в водоочистительных приборах в качестве адсорбентов, ионообменников, молекулярных сит; применяют в качестве доноров и акцепторов электронов. Используются в вакуумных насосах сорбционного типа. Также цеолиты получили весьма широкое применение как катализаторы многих процессов нефтехимии и нефтепереработки и как гетерогенные катализаторы. Широко используются в аналитической химии в качестве цеолит-модифицированных электродов; для обнаружения газов; для разделительных и концентрационных методов[4].

Применяется в аквариумистике, ветеринарии и в домашнем уходе за животными в качестве адсорбента, и ионообменника, в качестве замены либо в дополнение к активированному углю.

Цеолит используется как кормовая добавка для животных и птиц, восполняющая потребность в минералах и улучшающая обмен веществ за счет своих адсорбционных качеств. В качестве кормовой добавки желательно использовать мягкие цеолиты (ломонтит), так как твердые разновидности (клиноптилолит) могут раздражать желудочно-кишечный тракт.

Цеолиты широко применяются, как замена фосфатов в стиральных порошках[5].

Для человека Комиссией по канцерогенным факторам при Минздраве РФ разрешен к применению без ограничений в пищевой и медицинской практике только цеолит Холинского месторождения. [6] Специально подготовленный цеолит данного месторождения признан безопасным (не раздражает желудочно-кишечный тракт) и обладающим полезными свойствами.

Используется как средство, восполняющее потребность в минералах и улучшающее обмен веществ. Оказывает влияние на течение воспалительных процессов и активность иммунной системы при различных острых и хронических нарушениях здоровья.[7][8][9][10]

В настоящее время является сырьем для производства безалкогольных напитков, специализированных продуктов питания и биологически активных добавок к пище. Также применяется в производстве косметики – производители заявляют достижение эффекта пилинга и глубокого очищения кожи.

Стандартизованный (специально подготовленный) природный цеолит — благодаря своему строению относится к группе природных катализаторов, регулирующих биохимические процессы в живой клетке организма. Адсорбенты, ионообменники, молекулярные сита[11].

Иммуномодулирующий эффект цеолита изучается так же достаточно давно.

В СССР изучение свойств природных минералов осуществлялось в рамках программы «Цеолиты России». Например, Сибирский институт геологии, геофизики и минерального сырья (СНИИГГиМС) занимался данной темой по заданию Министерства геологии СССР с 1986 г.

Отмечено, что на фоне введения в рацион цеолитов происходит активация системы фагоцитоза, антителообразования и повышение синтеза  интерферона. По-видимому, указанное действие объясняется улучшением белкового обмена, восстановлением минерального обмена, а также способностью цеолита связывать различные токсические вещества, т.е. процессами, в конечном итоге повышающими функциональное состояние иммунного гомеостаза организма[12].

Исследования показали, что, например, цеолиты обладают свойствами оказывать противовоспалительное и иммуномодулирующее действие[13].

Показано, что они способны удалять из организма большинство токсических продуктов как экзогенного происхождения (загрязнения высокотоксичными солями тяжелых металлов, радионуклидами), так и эндогенного (токсические метаболиты из околоклеточного пространства, продукты тканевого распада при различных патологических состояниях).

Кроме того, цеолиты повышают стрессоустойчивость, оказывают антисклеротический эффект, усиливают репаративно-восстановительные процессы в тканях при их повреждении и т.д. [14].

Эти данные совпадают с мнением зарубежных ученых и подчеркивают значимость применения цеолитов при различных хронических воздействиях[15].

Благодаря пуццолановой активности цеолиты применяют в строительстве, как активную минеральную добавку для цементов, бетонов и строительных растворов.

См. также[ | код]

Примечания[ | код]

  1. Administrator. Клиноптилолит (рус.). mir-mineralov.ru. Проверено 11 июля 2018.
  2. Обзор рынка природных цеолитов в СНГ.
  3. ZEOLITES (NATURAL).
  4. http://www.zeolite.spb.ru/usage.htm ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО ЦЕОЛИТА -- ООО "ЦЕОЛИТ-ТРЕЙД" [неавторитетный источник?]
  5. Zeolites for Detergents // ZeoDet, Association of Detergent Zeolite Producers, 2000  (англ.)
  6. Пылев Л.Н., Заключение комиссии по канцерогенным факторам при Минздраве РФ, Москва, 1998
  7. Благитко Е.М. с соавт., Профилактические и лечебные свойства природных цеолитов, Новосибирск, 2000
  8. Бгатова Н.П., Использование биологически активных пищевых добавок на основе природных минералов для детоксикации организма, Новосибирск, 2000.
  9. Виноградов В.В., Акт о применении цеолитов для профилактики радиационных поражений в районе Чернобыльской АЭС, Институт физиологии СО АН, от 20.09.1986
  10. Материалы международной научно-практической конференции «Природные минералы на службе человека». Новосибирск, 1997
  11. ред. Прохоров, А.М.: Советский энциклопедический словарь 1984-1985 г. Изд. 3-е —  М.: Советская Энциклопедия, 1985. — 1600с.
  12. Гачечиладзе А.Г., Корсантия Б.М. Влияние цеолитов на показатели фагоцитоза // Первый Всесоюзный Иммунологический съезд 15-17 ноября, 1989, Сочи. —  М.: 1989. —  С.288.
  13. Маянская Н.Н., Новоселов Я.Б. Саногенетические принципы воздействия на организм средств на основе природных минералов —  Новосибирск, 2001. — 85с.
  14. Паничев А.М. Литофагия в мире животных и человека — М.: Наука, 1990. —  222с.
  15. Ortatatli M1, Oğuz H. Ameliorative effects of dietary clinoptilolite on pathological changes in broiler chickens during aflatoxicosis // Res Vet Sci — 2001 Aug., — №71:59-66.

Литература[ | код]

Ссылки[ | код]

Реклама