Készítette:
Ivádyné Lévai Eszter ELTE TTK, Környezettan Bsc.
Témavezető:
Dr. Dódony István Ásványtan Tanszék
2014.
1
Bevezetés [SiO4]4- - tetraéder Szilikátok csoportosítása Rétegszilikátok ismertetése A kaolin és bentonit alkalmazása Állványszilikátok ismertetése Zeolitok alkalmazásai Összefoglalás
2
A Si az egyik leggyakoribb elem a földkéregben és földköpenyben. Jelenleg kb. 1200 szilikátásványt ismerünk
Változékonyságuk oka: kristályszerkezetük
Fő alkotó elemeik: Si, Al, O, Fe, Mg, Na, K
3
Szilikátásványok alap építőköve Megegyezések alapján az Si-O kötés 50%-ban ionosnak, 50%-ban kovalens kötésnek tekintendő Alakját az Si-O kötéstávolság és az O-Si-O kötésszög határozza meg Si-O kötéshossz átlagosan 1,62 Å O-Si-O kötésszög 120⁰-180⁰ közötti tartományban változhat 4
Csoportosítás a szilikát-tetraéderek kapcsolódása szerint 1. Szigetszilikátok 2. Csoportszilikátok 3. Gyűrűszilikátok 4. Láncszilikátok 5. Rétegszilikátok 6. Állványszilikátok
5
Tetraéder és oktaéder rétegek építik fel Oktaéderréteg lehet:
Dioktaéderes (Al3+, Fe3+) Trioktaéderes (Mg2+, Fe2+)
A rétegszilikátok 3 fő csoportja
Dioktaéderes réteg
1:1 rétegszilikátok (…TO…) – Kaolinit család TO rétegeket másodlagos kötések tartják egyben
2:1 rétegszilikátok (…TOT…) – Szmektit, illit csoport tagjai TOT rétegeket szintén gyenge erők, vagy kationok közötti
töltésegyensúly tartja egyben
2:1:1 rétegszilikátok (…TOTO’…) TOT rétegek között O’ oktaéder réteg helyezkedik el 6
1:1 típusú agyagásványok
-
Oktaéderek külső felületén –OH -csoportok …TO… rétegeket H-híd kötés tartja egyben, így más atomok, molekulák nem tudnak beépülni Izomorf helyettesítés nagyon kis mértékben jellemző Leggyakoribb tagja: kaolinit (Al4Si4O10(OH)8) Túlnyomórészt kaolinitből álló kőzet a kaolin
Kaolin felhasználása
A kerámiai és a tűzállóagyag legfontosabb alapanyaga Műszaki, porcelánok Elektromos szigetelők Háztartási porcelán Fehércsempeáru: csempék, mosdókagylók, fürdőkádak stb.
Díszporcelán Tűzálló tégla, kályhacsempe, egyéb cserépáruk 7
2:1 típusú agyagásványok Szmektit és illit csoport tagjai Semleges TOT – rétegeket másodlagos erők tartják egyben Ha a különböző szubsztitúciók a rétegekben töltésfelesleget eredményeznek, akkor a rétegközi térbe beépülő kationok tartják egyben a rétegeket
A rétegtöltés határozza meg a rétegközi tér vastagságát Szmektitek: kis rétegtöltés akár 4 Å-öt is meghaladó rétegközi tér duzzadóképesség + Illitek: nagy rétegtöltés rétegközi térben főleg K és + NH4 kationoknem duzzadóképesek
További képességek Adszorpció Ioncsere
8
Bentonit
Nemesagyag keverék, főleg montmorillonitból és egyéb agyagásványokból áll Legfontosabb jellegzetességei: Duzzadóképesség
Tixotróp viselkedés Jó adszorpciós képesség
Felhasználása Épületek, hulladéklerakók vízszigetelése Öblítőiszap mélyfúrásoknál
Textilipar fehérítésre alkalmazza adszorpciós
képességét Ioncserélő képességét vízlágyítás során hasznosítják
9
Minden tetraéder minden csúcsával kapcsolódik egy vele szomszédos tetraéderhez 4+ 3+ A Si -ion helyettesíthető Al ionnal a szerkezet extra kationok jelenlétét igényli Mikroporózus anyag (0,2-0,8 nm) Kristályos szerkezetnek köszönhetően a pórusnyílások a kristályban mindenütt egyformák
Kabazit
10
Adszorpciós alkalmazások
A zeolitok egyforma pórusnyílásaik miatt kiváló szelektálók Molekulaszűrőknek is használatosak Alkalmazása
Szárítás, tisztítás, szétválasztás Gázok szárítása, víztelenítése (pl. kálium-A-zeolit) Földgáz szárítása és kénhidrogén mentesítése, járművek fékfolyadékába került víz megkötése Elágazó- és nem elágazó paraffinok szétválasztása, kórházi oxigén előállítása
Katalizátor alkalmazások
A- zeolit
Katalitikus krakkolás
A zeolitokat katalizátorporként adagolják az előmelegített nyersolajhoz
Ioncsere alkalmazások
Vízlágyítás
2+
2+
A vizek keménységét okozó Ca és Mg ionok lecserélése,
leggyakrabban használt zeolit: A-zeolit Na formája
Radioaktív vizek kezelése
90
Sr és 137Cs hűtővizekből való kivonása zeolitokkal
Egyéb alkalmazások
Illatmegkötés Talajjavítás, takarmányok adalékanyagai nagy nyomelemtartalmuk miatt
11
Az agyagok és zeolitok sokrétű szerepet töltenek be a mindennapjainkban Környezeti szerepük nem elhanyagolható Mai napig aktív kutatási területnek számít a zeolit-szerkezetek vizsgálata, illetve az agyagásványok, zeolitok alkalmazásainak kibővítésére irányuló kutatások
12
13
