제올라이트

스웨덴 광물 학자 인 Axel Fredrik Cronstedt는 1756 년에“제올라이트”라는 용어를 만들었습니다. 이것은 이전에 재료에 흡수 된 물 때문입니다. 그는 그러한 사건을 목격 한 후 제올라이트라는 용어를 만들었다. 그것은 그리스어 (Zé)에서 파생되며, 이는“끓는다”와 (lthos)를 의미하며“돌”을 의미합니다.

실리콘의 화합물

지각에서 가장 풍부한 화합물은 실리카와 실리케이트 (약 95 %)입니다. 실리카로도 알려진 이산화 실리콘 (SIO2)은 다양한 결정 학적 형태로 존재한다. 석영, 크리스토발 라이트 및 트리 디 마이트는 올바른 온도로 가열 될 때 상호 전환 할 수있는 결정질 형태의 실리카입니다. 이산화 실리콘은 4 개의 산소 원자에 사면체로 부착 된 공유 화합물입니다.

SIO2는 대체 산소와 실리콘 원자가 8 원 고리를 형성하는 거대한 구조를 갖는다. SI-O 결합은 높은 결합 엔탈피로 인해 많은 산, 할로겐 및 알칼리에 반응하지 않지만 HF와 NaOH에 용해됩니다.

건조제 인 실리카 겔은 또한 크로마토 그래피 물질 및 촉매의지지를 도와줍니다.

실리콘

그것은 반복 단위를 갖는 유기 실리콘 중합체의 패밀리를 의미한다. 실리콘은 출발 물질로서 알킬 또는 아릴 치환 실리콘으로 만들어진다. 우리 모두가 알고 있듯이 실리콘은 자연에서 물을 방출하는 비극성 알킬 그룹으로 둘러싸여 있습니다. 그들은 열 안정성이 높고 산화 및 화학 저항성입니다. 전기 절연체 및 수술 로서이 화합물은 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다.

실리케이트

제올라이트와 같은 규산염은 다양한 형태로 제공됩니다. 실리케이트는 구조 SIO44-를 가지며, 4 개의 산소 원자가 하나의 실리콘 원자에 부착된다. 규산염 유닛이 함께 결합되면 고리, 사슬 및 3 차원 구조를 형성합니다. 유리와 시멘트는 두 개의 중요한 인공 규산염입니다.

제올라이트

일부 실리콘 원자가 이산화 실리콘의 3 차원 구조에서 알루미늄 원자에 의해 변위 될 때, 알루미노 실리케이트가 형성된다. 석유 화학 산업에서 제올라이트는 주로 촉매로 사용됩니다. ZSM-5라는 제올라이트를 사용하여 알코올은 휘발유로 직접 전환 될 수 있습니다. 이 제올라이트는 또한 경수를 부드럽게하는 데 사용될 수 있습니다.

유형의 제올라이트

제올라이트는 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 제올라이트는 산업적으로 합성되거나 제조 될 수 있거나 자연적으로 형성 될 수 있습니다. 현재 50 가지 유형의 제올라이트가 있습니다.

제올라이트는 다음을 포함하여 다양한 형태로 발견됩니다

1. na2k2camg (alo2) 2 (sio2) 2.6h2o (erionite)
2. na2ca (alo2) 2 (sio2) 4.6h2o (gemelinite)
3. HX [(ALO2) X (SIO2) 96-X] .16H2O (ZSM-5)

제올라이트의 특성

• 다양한 환경 조건에서 제올라이트는 매우 안정적인 고형물입니다. 제올라이트는 1000 ℃의 매우 높은 융점을 가지고있다. 그들은 물이나 다른 무기 용매에 용해되지 않습니다.
• Zeolite는 개방 된 케이지와 같은 프레임 워크 구조로 유명하며 물과 칼륨 및 칼슘 이온의 포획을 도와줍니다.
• 천연 제올라이트는 다양한 모양과 크기로 발견되며, 기공 크기는 균일하지 않은 모공 크기로 발견되는 반면, 합성 제올라이트는 정밀하고 구멍 크기로 만들어집니다.
• 알루미나-풍부 제올라이트는 물과 같은 극성 분자에 끌리는 반면, 실리카가 풍부한 제올라이트는 비극성 분자에 끌립니다.

발생 및 생산

앞에서 언급했듯이, 제올라이트는 알칼리 지하수가 화산암 및 재 층과 반응하는 지역에서 자연적으로 발생합니다. 보고서에 따르면, 약 245 개의 고유 한 제올라이트 프레임 워크가 발견되었으며 약 40 개의 자연 발생 제올라이트 프레임 워크가 알려져 있습니다. 국제 제올라이트 협회 구조위원회는 발견 된 새로운 제올라이트 구조를 신중하게 조사합니다. 자료에는 식별 된 후 3 글자 지정이 할당됩니다. 

한편, 산업적으로 중요한 제올라이트는 합성 적으로 제조됩니다. 수산화 나트륨으로 알루미나 및 실리카의 수용액을 가열하는 것은 사용 된 가장 일반적인 절차 중 하나입니다. 시약 소듐 알루미 네이트 및 나트륨 규산염도 상호 교환 할 수 있습니다. 4 차 암모늄 양이온을 첨가하는 것과 같은 양이온의 변화는 또 다른 변화입니다. 현재까지 200 개가 넘는 합성 제올라이트가 만들어졌습니다. 이것은 실리카-알루미나 겔, 알칼리 및 유기 템플릿을 포함하는 느린 결정화 공정을 통해 달성되었습니다.

반면에 합성 제올라이트는 천연 제올라이트에 대한 장점이 거의 없습니다. 합성 제올라이트는 위상 및 균일 한 상태로 제조됩니다. 또한 산업적으로 생산 된 고유 한 제올라이트 구조가 가능합니다. 예를 들어 제올라이트 A. 또한, 실리카와 알루미나는 지구상에서 가장 풍부한 미네랄 성분이기 때문에 제올라이트는 무기한으로 제조되고 분포 될 수 있습니다.

제올라이트의 적용

다음은 제올라이트를위한 가장 일반적인 응용 프로그램 중 일부입니다.

이온 교환

제올라이트의 케이지와 같은 구조는 이온 교환에 이상적입니다. 예를 들어, 경수는 나트륨 함유 제올라이트의 컬럼을 통해 여과됩니다. 칼슘과 마그네슘 이온은 제올라이트에 의해 갇히고 나트륨 이온이 방출되어 연수 및 나트륨 농축이 발생합니다. 요즘 제올라이트는 세제에 사용되어 물에서 마그네슘과 칼슘을 제거하여 더 부드럽게 만들고 세제의 효과를 증가시킵니다.