Zeolite là gì ? Zeolite là một khoáng chất không quá xa lạ với nhiều người. Nó được ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực đời sống. Zeolite là hợp chất khoáng sét, được sử dụng rất phổ biến trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt trong nuôi thâm canh tôm, cá. Đặc tính ưu việt của zeolites là khả năng hấp phụ các kim loại, amonia (dạng NH3, N – NH4 +), H2S, NO2, .., các chất độc cho tôm cá thường có trong ao nuôi, tham gia đảo nước và cung cấp oxy. Vậy, thực chất zeolite là gì, zeolite có tác dụng gì, tính chất, cấu trúc zeolite ra sao ? Trong bài viết này, Hóa Chất Trần Tiến sẽ chia sẻ chi tiết đến bạn.
1. Zeolite Là Gì ?
Zeolite là những tinh thể khoáng alumino silicate của một số kim loại có hệ thống mao quản đồng đều chứa các cation nhóm I và II. Công thức của zeolite là Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].zH2O. Trong đó:
- M: Kim loại hoá trị n.
- y/x: Tỉ số nguyên tử Si/Al, tỉ số này thay đổi tuỳ theo loại zeolite.
- z: số phân tử H2O kết tinh có trong zeolite.
Thuộc tính zeolite nổi bật nhất là khả năng hấp thụ các kim loại, amonia dạng NH3, N-NH4+, H2S, NO2,… tham gia đảo nước và cung cấp oxy. Tên gọi zeolite được nhà khoáng vật học Axel Fredrik Cronstedt người Thụy Điển đặt năm 1756. Khi đó, ông quan sát thấy khi nung nóng nhanh stilbit sẽ sinh ra một lượng lớn hơi nước bị một loại vật liệu hấp phụ trước đó. Dựa theo hiện tượng này, ông gọi nhóm vật liệu hấp thụ là zeolite.
2. Sự Hình Thành Của Zeolite Như Thế Nào ?
Zeolite có thể ở trạng thái tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong tự nhiên, chúng được hình thành từ sự kết hợp giữa đá và tro của núi lửa với các kim loại kiềm có trong nước ngầm.
Còn đối với zeolite nhân tạo, để tổng hợp, có thể thực hiện theo 2 cách:
- Trực tiếp từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên, biến tính các aluminosilicat là các khoáng phi kim loại như cao lanh, bentonit.
- Tổng hợp trực tiếp từ các silicat và aluminat.
3. Cấu Tạo Của Hạt Zeolite Như Thế Nào ?
Zeolite hạt được cấu tạo từ một mạng lưới 3 chiều của các tứ diện SiO4 liên kết trong một không gian 3 chiều để tạo thành các khối đa diện. Trong đó, một số nguyên tố Si được thay thế bằng nguyên tử Al tạo thành khối tứ diện AlO4.
Trong tinh thể zeolite, các tứ diện SiO4 và AlO4 được liên kết với nhau qua nguyên tử oxy. Không gian bên trong tinh thể gồm các hốc nhỏ được nối với nhau bằng các đường rãnh có kích thước khá ổn định. Nhờ hệ thống lỗ xốp và các đường rãnh mà zeolit có thể hấp phụ những phân tử có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ. Đồng thời, đẩy ra những phân tử có kích thước lớn hơn.
Vì Zeolite đượᴄ tạo thành khi nhôm thaу thế một ѕố nguуên tử ѕiliᴄ trong mạng lưới tinh thể ᴄủa SiO4 kết tinh. Nên mạng lưới tinh thể ᴢeolit mang điện tíᴄh âm. Để đảm bảo tính trung hòa ᴠề điện tíᴄh, ᴢeolite ᴄần ᴄó ᴄáᴄ ion dương để bù trừ điện tíᴄh âm dư.
Trong thiên nhiên haу ở dạng tổng hợp ban đầu, những ᴄation đó thường là ᴄation kim loại kiềm (Na+, K+…) haу kiềm thổ (Mg2+, Ca2+…). Những ᴄation nàу nằm ngoài mạng lưới tinh thể ᴢeolite ᴠà dễ dàng tham gia ᴠào ᴄáᴄ quá trình trao đổi ion ᴠới ᴄáᴄ ᴄation kháᴄ.
4. Zeolite Gồm Có Những Loại Nào ?
Zeolite được phân loại theo 4 tiêu chí:
- Theo nguồn gốc hình thành: Zeolite tự nhiên & Zeolite nhân tạo.
- Theo chiều hướng không gian của các kênh hình thành cấu trúc mao quản: Zeolite có hệ thống mao quản 1 chiều, 2 chiều và 3 chiều.
- Theo kích thước đường kính mao quản: Zeolite mao quản nhỏ đường kính từ 3 – 4A, Zeolite mao quản trung bình đường kính từ 4.5 – 6A, Zeolite mao quản rộng đường kính từ 7 – 15A.
- Theo tỉ lệ Silic và nhôm: Zeolite hàm lượng Silic thấp (Si/Al=1-1.5: A, X), hàm lượng Silic và nhôm trung bình (Si/Al=2-5: zeolite Y, chabazit…), hàm lượng Silic cao (ZSM-5).
5. Ứng Dụng Quan Trọng Của Zeolite Trong Những Lĩnh Vực Đời Sống Là Gì ?
5.1. Zeolite và ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản
Zeolite bột hoặc zeolite lỏng được sử dụng nhiều trong nuôi trồng thủy sản. Đặc biệt là nuôi thâm canh tôm, cá nhờ đặc tính ưu việt hấp thụ các kim loại, ammonia. Zeolite thải độc thường trong ao nuôi, tham gia đảo nước và cung cấp oxy.
Dựa vào tính chất hấp phụ, chúng được nghiên cứu tạo ra các loại phân bón có chứa zeolite. Zeolite từ từ nhả các chất dinh dưỡng trong phân bón vào đất, giúp tiết kiệm lượng phân bón, tăng độ phì nhiêu và giữ độ ẩm cũng như điều hoà độ pH cho đất rất tốt.
5.2. Ứng dụng trong chăn nuôi
Hiện nay, nhiều người đang cố gắng triển khai thử nghiệm chế phẩm zeolite làm phụ gia thức ăn cho lợn và gà. Khi được trộn vào thức ăn, các chế phẩm có vai trò sẽ hấp phụ các chất độc trong cơ thể vật nuôi. Từ đo tăng khả năng kháng bệnh, kích thích tiêu hoá và tăng trưởng. Một ưu điểm nổi bật, zeolite không độc hại đối với người cũng như các loại vật nuôi.
5.3. Giúp xử lý nước thải hiệu quả
Zeolite được sử dụng để tách các ion kim loại nặng, amoni, những hợp chất hữu cơ độc hại trong nước thải và nước sinh hoạt. Zeolite làm mềm nước cứng tạm thời giúp dễ dàng xử lý nước.
5.4. Dùng trong chế tạo cồn tuyệt đối
Nhờ vào tính chất tách nước chọn lọc của zeolite, chúng được dùng để làm hoá dược và hoá chất bảo vệ thực vật.
5.5. Ứng dụng quan trọng trong công nghiệp hoá học
Trong công nghiệp hóa học, đặc biệt trong ngành lọc hóa dầu, zeolite chiếm khoảng 95% tổng lượng xúc tác. Sự ứng dụng Zeolite làm tăng cả về số lượng và chất lượng của sản phẩm dầu khí.
Hiện nay, chúng được sử dụng trong hầu hết các công đoạn quan trọng như: cracking, oligome hoá, alkyl hoá, thơm hoá các alkan, alken, izome hóa.
Trên đây là những thông tin mà Hóa Chất Trần Tiến muốn gửi đến bạn. Hi vọng có thể giúp bạn hiểu thêm về khái niệm zeolite là gì. Sau khi đọc xong bài viết này, các bạn đã có thêm thông tin khi chọn mua zeolite ở đâu cho phù hợp. Đừng quên theo dõi các bài viết khác của chúng tôi để cùng học hỏi thêm nhiều điều bổ ích.
XEM THÊM THÔNG TIN LIÊN QUAN
