Zeolitok és víztisztítás A bányától a felhasználóig

Zeolitok és víztisztítás – A bányától a felhasználóig

TDK dolgozat

készítette: Husz Krisztián II. éves hidrogeológus mérnöki MsC hallgató

konzulensek: Dr. Mádai Viktor, Dr. Takács János, Dr. Papp János

Miskolci Egyetem Hidrogeológiai - Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék 2012

Tartalom Előszó ................................................................................................................................................. 1 1. Ásványtani jellemzés...................................................................................................................... 1 1.1 Szilikátok.................................................................................................................................. 1 1.2 Zeolitok .................................................................................................................................... 3 1.3 Klinoptilolit .............................................................................................................................. 4 2. Vizsgált minták .............................................................................................................................. 4 2.1 A mintavétel helye ................................................................................................................... 4 2.2 A tisztított minta elkészítése .................................................................................................... 7 3. Vizsgálatok..................................................................................................................................... 9 3.1 Optikai vizsgálatok................................................................................................................... 9 3.2 Szemcseméret eloszlás ........................................................................................................... 14 3.3 Ásványi összetétel .................................................................................................................. 16 3.4 Alaptulajdonságok.................................................................................................................. 23 3.5 Kationcserélő képesség .......................................................................................................... 25 4. Összefoglalás................................................................................................................................ 28 Köszönetnyilvánítás ......................................................................................................................... 29 Ábrajegyzék ..................................................................................................................................... 30 Irodalomjegyzék ............................................................................................................................... 32

I

Előszó Földünk nyersanyagkészletei közül talán az ivóvíz a legfontosabb. Nem csak az életkörülményeinket javítjuk vele, mint pl. a szénhidrogén-származékok esetében, hanem életben maradásunk függ tőle. Készleteink mennyisége és minősége mégis folyamatosan romlik. Egyrészt a felelőtlen felhasználás miatt, másrészt, mert magunk is szennyezzük azokat. A szénhidrogénekkel szemben a víznek azonban van egy nagy előnye. Megfelelő kezeléssel a szennyezett, vagy használt víz jelentős része újra hasznosítható. Ez még napjainkban is elsősorban költséges vegyi és mechanikai műveleteket jelent. Ez se nem gazdaságos, sem természetbarát. Egyre több helyen alkalmaznak azonban természetes szűrőközeget, amely egy lépésben képes elvégezni a vegyi, biológiai és fizikai tisztítást is. Ilyen természetes szűrőközegként lehet felhasználni a zeolitot is, amely különleges szerkezete révén molekulaszűrőként alkalmazható, ezáltal kiszűri a szennyezőanyagok és baktériumok jelentős részét. Kationcserélő képessége miatt pedig kémiai víztisztításra is alkalmas. Az, hogy a zeolitok víztisztító berendezésekben való alkalmazása során milyen folyamatok játszódnak le, sok tudóst foglalkoztat. Kevesebbet kutatott téma az, hogy milyen változásokon megy keresztül a kőzetem, amíg a kibányászástól eljut odáig. Ebben a dolgozatban azt vizsgálom, hogy egy frissen kibányászott, mindössze aprításon és osztályozáson átesett zeolitos riolittufa ásványianyag összetételében, fizikai és kémiai tulajdonságaiban hogyan változik meg, amíg eljut odáig, hogy egy víztisztító készülékben használható legyen.

1. Ásványtani jellemzés 1.1 Szilikátok A zeolitok a szilikátok osztályába tartoznak, amely osztályban található a legtöbb ásványfaj.

Ezek száma becslések szerint mintegy 1100-ra tehető, és a földkéreg

tömegének mintegy 75%-át teszik ki.

Legfontosabb alkotóelemeik a szilícium és az

oxigén, amely a földkéregben előforduló két leggyakoribb elem. Emellett legfőképpen alumíniumot, vasat, kalciumot, nátriumot, magnéziumot és káliumot tartalmaznak, amelyek szintén a leggyakoribb elemek közé tartoznak. [1] 1

Az ásványok megismeréséhez kettő alapvető szabályt kell megértenünk. Az első az, hogy egy ásványban az atomok olyan módon kell, hogy elhelyezkedjenek, hogy stabil szerkezetet hozzanak létre. A második szabály pedig az, hogy a töltéseknek egyensúlyban kell lenniük. Tehát az ásványt leíró kémiai képlettben az azt felépítő ionok töltésösszegének nullával kell egyenlőnek lennie. A szilikátásványok szerkezetének alapvető építőköve a tetraéderes elrendezésű (SiO4)4- összetett anion. [1. ábra] [2] 1. ábra: Tetraéderes szilikát-anion

Ebben az elrendezésben a központi (Si4+) kationt tetraéderes elrendezésben veszi körül a négy oxigén, amelyekhez az 50%-ban kovalens, 50%-ban ionos kötéssel kapcsolódik. Erre jellemző, hogy általában erősebb, mint az anion és kationok közötti kötések. A tetraéderek a csúcsoknál összekapcsolódva láncokat, rétegeket, térhálós szerkezeteket hozhatnak létre attól függően, hogy 1, 2 vagy 3 irányból történt az összekapcsolódás. [2. ábra] Ez az alapja a csoportosításuknak is, ami szerint a szilikátok osztályát hat alosztályra bontjuk. [1] A zeolitok szempontjából a tektoszilikátok alosztályával érdemes foglalkoznunk. 2. ábra: láncos, réteges és térhálós elrendezés szilikátokban

2

A tektoszilikátok sajátossága, hogy bennük a kationoknak és az oxigénnek az aránya 1:2. Ez azt jelenti, hogy minden TO4 tetraéder (ahol T általában Si vagy Al) minden oxigénjét megosztja egy szomszédos tetraéderrel. Így térhálós szerkezet jön létre. [2] A szilikátok alapvető sajátossága, hogy az őket felépítő tetraéderekben a Si4+-t Al3+ helyettesíthet. Ennek szemléltetéséhez tekintsük példaként a tektoszilikátok közé tartozó egyik leggyakoribb kőzetalkotó ásványt, a földpátot. A földpát tekinthető úgy is, mint egy Si4O8 csoport, amelyben az Si4+-t helyenként Al3+ helyettesíti. Így [AlSi3O8]--at kapnánk, ami viszont töltésegyenlőtlenséghez vezetne, így nem teljesítenénk a második szabályt. Ahhoz, hogy a töltéskülönbséget kiegyenlítsük, szükségünk van egy 1 vegyértékű kationra, mint amilyen a Na+ vagy a K+. Ezek hozzáadásával a képletünk (Na,K) [AlSi3O8] -ra módosul. Hasonló elven az Al további behelyettesítésével [Al2Si2O8]2- -ot kapunk, ahol a töltéskiegyenlítődés eléréséhez 2 vegyértékű kationra, például Ca2+ -ra, vagy Mg2+ -ra van szükségünk. A Loewenstein szabály értelmében az Al legfeljebb ennyi Si-t helyettesíthet ahhoz, hogy ne kerüljön közvetlen kapcsolatba kettő AlO4 tetraéder. A földpátoknak laza szerkezetű

rácsuk

van,

amelyekben

nagy

méretű

üregek

találhatóak.

A

töltéskiegyenlítéshez felvett ’extra’ ionok ezeknek az üregeknek a falába épülnek be. Ha eltávolítjuk őket, és helyükre más iont, atomot teszünk, a rácsszerkezet változatlan marad, így szokták őket ’rácson-kívüli’ kationoknak is nevezni. Ez az alapja a kationcserélő képességeknek. [2] 1.2 Zeolitok A tektoszilikátok alosztályába tartozó zeolit csoport tagjainál az SiO4 és AlO4 tetraéderek olyan módon kapcsolódnak össze, hogy a rácsban nagy felületű csatorna és kalitka alakú üregek jönnek létre. A rácson-kívüli kationok ezekbe az üregekbe épülnek be. Az üregek nagy mérete miatt azonban az így beépült ionok egyik oldala ’fedetlen’ marad, ami helyi töltéskiegyenlítetlenséghez vezet. Ennek kiegyenlítéséhez víz lép be a rendszerbe, hidrátburkot alkotva a kation körül, negatív pólusukkal fordulva az ionok szabadon maradt pozitív pólusa felé. [2] Az ily módon a váz csatornáiban, üregeiben adszorpciósan kötött, ún. zeolitos víz már enyhe hevítés hatására is eltávolítható anélkül, hogy a rács sérülne. Az így dehidratált ásvány vizes vagy páradús környezetben az elvesztett vizet újra felveheti, tehát a folyamat reverzibilis. A dehidratált ásvány egyéb illékony vagy folyékony anyagot is képes felvenni. Így a már említett kationcserélő képességgel együtt a rácsra jellemző üregek és csatornák 3

sokféle ion, víz és egyéb kisméretű molekulák cseréjét teszik lehetővé. Emellett természetes szűrőként is funkcionálnak, mivel nem engedik tovább, felületükön megkötik a nagyobb méretű molekulákat, ezért szokás a zeolitokat molekulaszűrőknek is nevezni. A zeolitok jellemzően kis nyomáson és hőmérsékleten keletkeznek víz jelenlétében. Legtöbbször magmás kőzetek repedéseiben hidrotermás úton jönnek létre, illetve vulkáni üveg hidratációjával piroklasztitokban. [1] 1.3 Klinoptilolit Az Si-t Al-el helyettesítő szilikátok, másnéven aluminoszilikátok általános képlete [AlnxSin(4-x)On8]nx- . Például egy [AlSi3O8]--egységet véve alapul, n-t 9-nek és x-et 1-nek véve kapunk egy [Al9Si27O72]9- összetételű szerkezeti vázat. A töltéskiegyenlítéshez 9 pozitív töltésre van szükség. Ezt elérhetjük 4 db 2 vegyértékű és 1 db 1 vegyértékű ionnal. Így a képletünk (Na,K)Ca4[Al9Si27O72] –re módosul. A 9 extra kation helyi töltéskiegyenlítéséhez azonban vízre is szükség van, így a végső összetételünk (Na,K)Ca4[Al9Si27O72]*24H2O lesz. Ez a heulanditok általános képlete. Ezen dolgozatban a zeolit klinoptilolit változatával foglalkozom, aminek megegyezik a rácsszerkezete a heulanditéval, annyi eltéréssel, hogy kevesebb alumínium helyettesíti benne a szilikátot, így kevesebb kationra van szüksége a töltéskiegyenlítéshez. A klinoptilolit általános képlete (Na,K)6[Al6Si30O72]*20H2O. Látható, hogy kevesebb vizet képes megkötni, mint a heulandit, ez visszavezethető arra, hogy a két vegyértékű kationok általában nagyobb hidrátburokkal rendelkeznek, mint az egy vegyértékűek, valamint a szerkezeti csatornákban és üregekben több hely jut a víznek, mivel 1db Ca2+ kation kevesebb helyet foglal el, mint 2db Na+. [2] A klinoptilolit szerkezetében domináns kationok a K, Na és a Ca. A leggyakoribb faj a klinoptilolit-K, ami a vulkáni tufákra jellemző, míg a klinoptilolit-Na a mélytengeri üledékek sajátja. [1]

2. Vizsgált minták 2.1 A mintavétel helye Az általam vizsgált minta a Rátka község határában található külszíni bányából származik, Magyarország északkeleti részéből, Borsod-Abaúj-Zemplén megyéből. Az itt felszínre kerülő cementált riolittufát [3. ábra] már nagyon régóta használják a környéken építőanyagként, a környező községek kastélyai már a Rákóczi-korban is ebből az anyagból 4

épültek. Alacsony térfogatsúlya és nagy porozitása miatt viszonylag könnyű kézifejtéses bányászata. Könnyen hasítható, faragható, emiatt még ma is kedvelt építőanyag. Napjainkban felhasználási területe az építőiparról az első fejezetben tárgyalt speciális tulajdonságai miatt környezetvédelmi, ipari, mezőgazdasági területre tevődött át. [3] 3. ábra: Zeolitos riolittufa, Rátka

A Rátkán bányászott kőzet felső-szarmata korú, a hasznosítható réteg vastagsága 80-100 méter. A fekü alsó-szarmata korú agyagmárga, míg a fedőben 0-15 méter vastagságban pleisztocén-negyedkori törmelékes agyag és agyagvályog található. A bányából [4. ábra] a zeolit üzemszerű termelése 1980-ban kezdődött kezdetben kisebb (pár száz tonnás) mennyiségben, mára azonban a kitermelés eléri az évi 12000-15000 tonnát. Az itt található ásványvagyont körülbelül 4 millió tonna klinoptilolitos riolittufára becsülik, amely a jelenlegi igények mellett több száz évre elegendő nyersanyag ellátottságot jelent. [3] 4. ábra: A rátkai zeolitbánya bejárata és a külszíni fejtés területe

5

A riolittufa kitermelése külszíni műveléssel, kőzetszaggatásos jövesztéssel történik. A nagyobb darabokat Roxon-kalapáccsal aprítják, majd szállítják a mádi telephelyre. Itt további aprítás történik hengeres törővel, majd a kőzet szemcseméret szerinti szétválasztása 3 síkú Mogensen osztályozóval. [5. ábra] A három sík szitájának lyukátmérője 0,5 mm, 2 mm és 5 mm. 5. ábra: 3 síkú Mogensen osztályozó berendezés, Mád

A két szemcseméret tartományból (0.5-2mm, 2-5mm) jellemzően az elsőt használják ivóvíz előállítására alkalmas tisztító berendezésekben, így mintámat abból vettem. Az aprított zeolitos kőzet azonban felületén még nagyon sok port és egyéb szennyezőanyagot tartalmaz, így azt mosni kell, mielőtt víztisztító berendezésekben töltetként alkalmazható lenne. A mosást a mádi telephelyen forgódobos mosóberendezés [6. ábra] segítségével oldják meg, majd a kőzetet szárítják, tárolják, végül értékesítésre kerül. 6. ábra: Forgódobos mosóberendezés, Mád

6

Ebből a cég által mosott kőzetből is vettem mintát a fentebb leírt szemcseméret tartományban, mert a dolgozat szempontjából átmenetet képez a zeolit mosatlan, és egy víztisztító berendezésben már töltetként funkcionáló, a rajta rendszeresen áteresztett nagy mennyiségű víz hatására kisméretű szemcséket már nem tartalmazó állapota között. A vizsgálatok során 3 mintával dolgoztam, egy mosatlan zeolittal, egy cég által mosott zeolittal és egy általam laboratóriumi körülmények között mosott kőzettel, mely egy teljesen átmosott állapotot hivatott reprezentálni. Ezen minták segítségével próbáltam képet kapni arról, hogy miként változnak meg a zeolit tulajdonságai, amíg eljut a kibányászástól a víztisztító berendezésekben való alkalmazásig. 2.2 A tisztított minta elkészítése Az első két mintám készen állt a vizsgálatokra, azonban a harmadikat magamnak kellett előállítanom. Ezt egy 50 cm hosszú, felül nyitott, alul szűrővel és elvezetőcsővel ellátott üveghenger [7. ábra] segítségével kívántam megvalósítani, amit 40 cm magasan mosatlan zeolittal töltöttem fel, s arra felülről folyamatosan vizet adagoltam. Terveim szerint a mosást addig folytattam volna, amíg az alul elvezetett vízből vett minta már 0,45 mikronnál nagyobb szemcseméretet (lebegőanyagot) nem tartalmaz. 7. ábra: Zeolit mosására használt üveghenger

7

Ezt oly módon terveztem ellenőrizni, hogy az elvezetett vízből vett mintát 0,45 mikronos szűrőn vákuum segítségével átszűrtem volna, s a szűrletet tisztának minősítem, ha a szűrőn tömegváltozás nem tapasztalható. Ennek a módszernek kettős célja lett volna. Egyrészt előállítottam volna vele a vizsgálatokhoz szükséges 3. mintát, másrészt meghatároztam volna azt a vízmennyiséget, ami a hengerben lévő zeolitból való lebegőanyag tartalom gravitációs úton történő kimosásához szükséges. Ez abból a szempontból lett volna fontos, hogy nagyságrendileg következtetni lehetett volna egy mindössze aprításon és osztályozáson átesett kőzet ipari mértékben történő mosásához felhasznált víz mennyiségére. A berendezésem pár órás működtetése után szembesülnöm kellett azzal, hogy a kívánt hatást ezzel a módszerrel nem tudom elérni. Az első néhány liter víz még lassan szűrődött át, ez a folyamat 6-7 liter körül felgyorsult, azonban az átszűrt víz opálosságában változás nem volt tapasztalható, valamint szemmel láthatóan az üveghenger falára feltapadt finom szemcsék mennyisége sem lett kevesebb. Arra a következtetésre jutottam, hogy a víz valószínűleg már kijárt magának egy utat a rendszeremben, valamint a jelenlegi nyomás nem elegendő ahhoz, hogy a falra feltapadt szemcséket eltávolítsa. Így más módszer kereséséhez kezdtem a minta előállítására. Végül a mosatlan kőzetmintám vizes szitálása mellett döntöttem. [8. ábra] Ezzel a módszerrel egyrészt a legkisebb, 0,063 mm alatti frakció eltávolításával egy, a vizsgálati céljaimnak megfelelő, tisztított mintához jutottam. Másrészt összehasonlítási alapot szolgáltatott a száraz szitálással kapott eredményeimhez. (lásd ’Vizsgálatok’ fejezet) Most már készen álltak a mintáim a vizsgálatokra. 8. ábra: A tisztított minta előállítása vizes szitálással

8

3. Vizsgálatok 3.1 Optikai vizsgálatok A vizsgálatok során három mintával dolgoztam. Ezek: 1. minta: mosatlan zeolit 2. minta: cég által mosott zeolit 3. minta: általam tisztított zeolit Első lépésben szabad szemmel vettem szemügyre ezeket a mintákat, ismerkedtem a szemcsék alakjával, színével. Az 1. és 2. minta között színárnyalatbeli eltérést tapasztaltam [9. ábra], ezt a 2. minta mosás során megnövekedett víztartalmával magyaráztam. A víztartalombeli eltérés a két minta között a későbbi vizsgálatok során igazolást nyert. A 3. mintán figyelhető meg legjobban, hogy a kőzetem zeoliton kívül valószínűleg más ásványokat is tartalmaz, ezek színe és állaga szabad szemmel is megfigyelhetően eltér a többitől. [10. ábra] 9. ábra: Mosatlan és mosott zeolitminták

10. ábra: Tisztított zeolitminta

9

Második lépésben arra voltam kíváncsi, hogy a mintáimat optikai mikroszkóppal megvizsgálva mit tapasztalok. Kíváncsi voltam, hogy találom-e nyomát az első fejezetben leírt pórusosságnak és üregeknek, csatornáknak. A legtisztább felülete a 3. mintámnak volt, így azt vizsgáltam három szemcseméret tartományban. Ezek a tartományok 0,5 mm feletti, 0,125 mm és 0,5 mm közötti, valamint 0,063 mm és 0,125 mm közötti szemcsék. A vizsgálathoz Stereo Discovery V20 sztereomikroszkópot használtam. [11. ábra] 11. ábra: Stereo Dsicovery V20 sztereomikroszkóp használat közben

A 0,5 mm feletti szemcseméret tartomány [12. ábra] vizsgálatával nem vettem észre nyomát a pórusosságnak, csupán valamilyen szennyezésnek. 12. ábra: 0,5 mm feletti szemcseméret tartomány sztereomikroszkópos vizsgálata

A 0,125 mm és 0,5 mm közötti szemcseméret tartománnyal már több szerencsém volt. Mindamellett, hogy valamilyen vélhetően érces anyagra bukkantam, sikerült találnom egy szemcsét, amelyen jól látszanak a már említett üregek. [13. ábra]

10

13. ábra: 0,125mm és 0,5mm közötti tartomány sztereomikroszkópos vizsgálata

A legkisebb szemcsék vizsgálata során nem sikerült a szakirodalomban leírt speciális szerkezet nyomára bukkannom, mindössze az derült ki belőle, hogy ebben a tartományban az ásványi összetétel igen változatos, nagy arányban tartalmaz valamilyen áttetsző kristályos anyagot, vélhetően kvarcot. [14. ábra] 14. ábra: 0,063mm és 0,125mm közötti tartomány sztereomikroszkópos vizsgálata

Mivel a sztereomikroszkópos vizsgálat nem hozott olyan eredményt, mint amilyet reméltem, így elektronmikroszkóppal [15. ábra] folytattam a szemcsék vizsgálatát, remélve, hogy azzal jobban megfigyelhetem a 13. ábrán látható pórusosságot. A minták arannyal lettek gőzölve a jobb láthatóság érdekében. 15. ábra: A megfigyeléshez használt Zeiss elektronmikroszkóp

11

A legnagyobb szemcseméret tartományban a szemcsék felületére ráközelítve látszik, hogy azok kisebb szemcsékből épülnek fel, s a közöttük lévő teret valamilyen pórusos anyag tölti ki. [16. ábra] Más megközelítésben a pórusos anyagba kisebb szemcsék vannak beépülve. 16. ábra: 0,5-2mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata 1.

További nagyítással az ásványban található üregek és csatornák tisztán megfigyelhetőek. [17. ábra] 17. ábra 0,5-2mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata 2.

A következő szemcseméret tartományban készített felvételeken sikerült megfigyelni a zeolit ásványi szerkezetét egy sérült szemcse vizsgálatával. [18-19. ábra] A törés felületén tisztán látszik, hogy a szemcse kisebb, lencse formájú alkotóelemekből épül fel, ami egybe esik a szakirodalomban a klinoptilolitról leírtakkal. Ezzel szemmel látható bizonyítékot találtam arra, hogy az általam vett minta fő alkotója valóban klinoptilolit. Az első fejezetben leírt pórusosságra, és a zeolit egyik legjellegzetesebb tulajdonságának számító üreg és csatornarendszer meglétére a leglátványosabb bizonyítékot a legkisebb szemcseméret tartomány vizsgálata szolgáltatta. [20. ábra] 12

18. ábra: 0,125-0,5mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata 1.

19. ábra: 0,125-0,5mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata 2.

13

20. ábra: 0,063-0,125mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata

Az, hogy a szerkezet a legkisebb szemcseméret tartományban figyelhető meg legjobban valószínűleg annak tudható be, hogy a nagyobb szemcsék felszínén a mosás ellenére is maradt annyi por, hogy az esetek többségében elfedje a pórusokat. A kisebb mérettartományban többségében letöredezett szemcsedarabok találhatóak, ezeknél a törés felületén jobban megfigyelhető a szerkezet. Megjegyzendő, hogy minden óvatosság ellenére előfordulhat, hogy olyan szemcsék kerültek vizsgálatra, amelyek nem tartoznak a zeolitok közé, ezért a fentebb leírtak csupán irányadóul szolgálnak, azok fenntartással kezelendőek. 3.2 Szemcseméret eloszlás Ahogyan arról az előzőekben már volt szó, a 3. mintámat vizes szitálással állítottam elő a 0,063mm alatti frakció eltávolításával. Emellett elvégeztem az 1. és 2. minta száraz szitálását is, ezáltal egyrészt képet kaptam arról, hogy mennyi por van megtapadva a nagyobb szemcsék felszínén (hogyan változik a legkisebb frakció mennyisége a vizes szitálás hatására), másrészt megfigyelhettem, hogy a mintát biztosító cég által alkalmazott mosási eljárás milyen hatással van az eredeti ásványomra. A táblázatokban az 1. mintát mosatlan zeolitnak, a 2. mintát előmosott zeolitnak (cég által mosott), míg a 3. mintát mosott zeolitnak (tisztított zeolit) neveztem el. A különböző frakciók elkülönítéséhez használt sziták lyukátmérőjét, valamint a feladott anyag mennyiségét a táblázatok szintén tartalmazzák. Megfigyelhető, hogy a 2. minta esetében a 0,2 mm feletti tartományban a szemcseeloszlás kiegyenlítettebb, ez valószínűleg arra vezethető vissza, hogy a forgódobban a kőzet jobban összekeveredett, szemcseméret szempontjából jobban homogenizálódott.

[21.

ábra]

Ez

megfigyelhető

azon

is,

hogy

a

2.

minta

szemeloszlásgörbéje kevésbé meredek, kissé nyújtottabb, mint az 1. mintáé. [22. ábra] 14

21. ábra: 1. és 2. minta száraz szitálással kapott szemcseméret eloszlás eredményei 1.

A 0,2 mm és 0,063 mm közötti tartományban a 2. minta kevesebb anyagot tartalmazott, ami a mosásnak tulajdonítható, viszont a 0,063 mm alatti tartományban változás alig volt tapasztalható.

22. ábra: 1. és 2. minta száraz szitálással kapott szemcseméret eloszlás eredményei 2.

A vizes szitálással előállított minta esetében ez a mennyiség az eddigi 0,052%-hoz (1. minta) és 0,046%-hoz (2. minta) képest 3,54%, ami beigazolja az elektronmikroszkópos vizsgálatok közben felmerült gyanút, hogy a nagyobb szemcsék felületén egyszerű mosással nem, vagy csak nehezen eltávolítható por tapad meg. [23. ábra] A szemeloszlásgörbéket egymással összehasonlítva azt figyelhetjük meg, hogy a mosás hatására a 0,063 mm alatti frakció arányától eltekintve nagy változás nem tapasztalható. [24. ábra]

15

23. ábra: A 3. minta vizes szitálással kapott szemcseméret eloszlás eredményei

24. ábra: Szemeloszlásgörbék összehasonlítása

3.3 Ásványi összetétel Az eddigi vizsgálatokból láthattuk, hogy a minták közötti legnagyobb eltérés abban van, hogy azok mennyit tartalmaznak az egészen kicsi nagyságú szemcsékből. Logikus a feltételezés, hogy minél alaposabban mossuk az ásványt, annál jobban fog csökkeni a szemcsék mennyisége a kisebb átmérőjűek felé haladva. Magától adódik a kérdés, hogy mi az, amit kimosunk a kőzetből? Vagy, az ezen dolgozat szempontjából lényegesebb kérdés: Mi az, ami benne marad a kőzetben egy alapos mosás után az eredeti összetételhez viszonyítva? Ezen kérdések megválaszolásához az alaposan leporított mintákat röntgendiffrakciós vizsgálatnak vetettem alá az ásványi anyag összetétel meghatározása céljából. Külön vizsgáltam a mosatlan zeolitot, az ’előmosott’ zeolitot és az általam előállított minta fentebb említett mindhárom szemcseméret tartományát. (0,5 mm felett, 16

0,125 mm és 0,5 mm között, 0,063 mm és 0,125 mm között) A 0,063 mm alatti tartományt nem vizsgáltam, mivel annak nagy része a használat során kimosódik egy víztisztító berendezésből, így nem vesz részt a töltet összetételében. A vizsgálat Philips PW 1830-as röntgendiffraktométerrel lett végezve 40KV-on, 30mA-en, 5°-70°-ig 2Θ-val, 1mp-ként, 0,01° lépésközzel. [25. ábra] 25. ábra: Philips PW 1830-as röntgendiffraktométer

A röntgendiffrakció a legelterjedtebben használt anyagszerkezeti vizsgálati módszer. Azon az elven működik, hogy, ha egy kristályra röntgensugárzást bocsájtunk, akkor azok a kristály rácssíkjain elhajlanak, amennyiben a beeső röntgensugarak hullámhossza azonos nagyságrendű a rácssíkok egymástól mért távolságával. Ez 10-10m (1 Angström) nagyságrendű elektromágneses hullámokat jelent. A módszer a diffraktált sugarak irányának és erősségének megállapításán alapul. A röntgendiffrakciós képet a rácssíkokról visszaverődő hullámok interferenciája hozza létre. [26. ábra] A gyakorlatban a vizsgálat úgy néz ki, hogy a vizsgálandó port forgatható mintatartóba helyezzük. A különböző módon elhelyezkedő kristálylapok között lesznek olyanok, amelyek az elsődleges röntgensugár irányával megfelelő Θ szöget zárnak be, így a sugarakat diffraktálják (elhajlítják). A diffraktált sugár az elsődleges (primer) sugárral 2Θ szöget zár be. A készülék a mérési adatokat diffraktogrammok formájában jeleníti meg. Az ezen megjelenő csúcsok elhelyezkedése és intenzitása az anyag minőségéről és mennyiségéről ad felvilágosítást. [4] 17

26. ábra: Rácssíkokról visszaverődő röntgenhullámok

Az 1. minta (mosatlan zeolit) vizsgálata során, a kiugró csúcsok elhelyezkedése és intenzitása alapján [27. ábra] az alábbi ásványok jelenlétére lehet következtetni: Klinoptilolit-Na, Quartz, Montmorillonit, Ortoklász (földpát), Mordenit és Illit. A quartz jelenléte már a sztereomikroszkópos vizsgálatok során is valószínű volt, és az elektronmikroszkópos vizsgálatok során találkoztam tűs szerkezetű kristállyal, ami utalhat a mordenitre. A nátrium-klinoptilolit adja a riolittufa igazi értékét, a földpát és az illit megjelenésére számítani lehetett. 27. ábra: Mosatlan zeolit röntgendiffraktogrammja

18

Volt egy csúcs azonban (d=4,059-el jelölve a 27-es ábrán), amire sokáig nem sikerült választ kapni, leginkább a zeolitcsoport egy másik tagjának, a sztilbitnek a jelenlétére utalhat. Összeségében kisebb klinoptilolit tartalmat kaptam, mint amire számítottam, valamint a quartz és a földpátok erőteljesebben képviseltették magukat. [28. ábra] A meglepetés a mordenit és a sztilbit volt, bár érdemes megjegyezni, hogy az 5% alatti értékek ezeknél a vizsgálatoknál csak jelzés értékűek, nem szabad túlságosan hagyatkozni rájuk. Valamint érdemes lenne a vizsgálatot többször megismételni ugyanazon minta más részeiből készített porral is, de a nagy költségekre való tekintettel ettől a dolgozatban eltekintettem. 28. ábra: Mosatlan zeolitminta röntgendiffraktogrammból kapott ásványi összetétele

29. ábra: Előmosott zeolit röntgendiffraktogrammja

19

A 2. minta (cég által mosott vagy ’előmosott zeolit’) vizsgálata során kapott diffraktogramm [29. ábra] gyakorlatilag megegyezett az elsővel, csupán az összetevők arányában változott meg. 30. ábra: Előmosott zeolitminta röntgendiffraktogrammból kapott ásványi összetétele

Az illit kimosódott a rendszerből, s ugyan az általa adott csúcs még látható, de mennyisége már a mérhető tartomány alatt volt. A mosatlan mintához képest a klinoptilolit aránya jelentősen megnőtt, míg a földpáté és a quartzé csökkent. A többi zeolitból is kevesebb található ebben a mintában. [30. ábra] Ez arra enged következtetni, hogy az illit szemcsék jellemző mérettartománya a 0,063 mm és 0,2 mm közé esik, mivel a két minta szemeloszlását összehasonlítva itt figyelhető meg lényeges csökkenés. A klinoptilolit megemelkedett mennyisége ezen az elven a 0,5 mm és 1 mm közötti mérettartományba eső szemcsék arányának növekedésére vezethető vissza. Valószínűsíthető, hogy az ortoklász és a quartz legnagyobb része az 1 mm és 2 mm közötti mérettartományba esik. [21. ábra] A 3. mintát (tisztított minta) meghagytam az optikai vizsgálatoknál leírt 3 frakcióra lebontva (0,5-2mm, 0,125-0,5mm, 0,063-0,125mm, s azokat külön-külön vizsgáltam. Diffraktogrammjuk lényegében megegyezik az előzőekkel egy igen szembeötlő eltéréssel. [31-33. ábra] Az ábra jobb szélén megjelent egy új csúcs, amit gibbsitként, Al(OH)3-ként lehet beazonosítani. Ez az eddig nem jellemző csúcs egy újabbal gazdagodott a 0,063 mm és 0,125 mm közötti tartományban, amely csúcs a diaszporra, AlO(OH)-ra jellemző. Ez a jelenség magyarázható azzal, hogy az erőteljes mosás hatására olyan mállási folyamatok indultak be, ami egy forgódobos mosás során nem volt megfigyelhető. Felmerül a kérdés, hogy ez a mállási folyamat beindul-e egy víztisztító berendezésben használt, szintén erőteljes mosásnak kitett töltet esetében? Egy tartósabb ideje használatban lévő készülékből

származó

szűrőközeg

szemcseeoloszlásának

röntgendiffrakciós vizsgálata érdekes eredményekkel szolgálhatna. 20

meghatározása

és

31. ábra: Tisztított zeolitminta (0,5-2mm) röntgendiffraktogrammja

32. ábra: Tisztított zeolitminta (0,125-0,5mm) röntgendiffraktogrammja

21

33. ábra: Tisztított zeolitminta (0,063-0,125mm) röntgendiffraktogrammja

Az illit mérhető mennyiségben való újbóli feltűnése alátámasztani látszik a fentebb már leírt elméletet, hiszen a 3. minta szemcseméret eloszlása nagyságrendileg megegyezik a 0,063mm és 0,2 mm közötti szemcsemérettartományban a mosatlan zeolitéval. [21. ábra és 23. ábra] Annyi módosítás célszerű lenne, hogy a tartomány felső részét 0,1 vagy 0,125 mm-re módosítsuk. Ezen az elven a klinoptilolit arányát 45% körül várnánk, ennek ellenére az még az eredeti, mosatlan zeolithoz képest is csökkenő tendenciát mutat, ugyanakkor a quartz jelenléte megerősödött. [34-35. ábra] Ezek alapján, bár elképzelhető annak a lehetősége, hogy a különböző szemcseméret tartományok és az ásványi összetétel között kapcsolat lenne, az nem is bizonyított.

34. ábra: Tisztított zeolitminta röntgendiffraktogrammból kapott ásványi összetétele 1.

22

35. ábra: Tisztított zeolitminta röntgendiffraktogrammból kapott ásványi összetétele 2.

3.4 Alaptulajdonságok A minták szemcseméret és ásványi összetétel eloszlásának meghatározása után a zeolitom néhány alaptulajdonságát vizsgáltam meg. Ezek: -

térfogatsúly

-

pH

-

víztartalom

-

vízfelvevő képesség

A térfogatsúly meghatározásához jelig töltöttem egy 250cm3-es mérőhengert a vizsgált mintával, s a kőzet súlyának megmérése után visszaszámoltam az 1 cm3-re eső értéket. Ahogyan az várható volt, az általam mosott mintára kaptam a legkisebb értéket, 0,83 g/cm3-t, miután ez a minta nem tartalmazott 0,063 mm-nél kisebb méretű szemcséket. Ezen az elven egyre csökkenő értékeket kellett volna tapasztalnom az 1.-től a 3. minta irányában, mivel ebben az irányban egyre kevesebb a legkisebb szemcsefrakció mennyisége. Mégis a legnagyobb értéket a cég által mosott mintánál tapasztaltam, valószínűleg azért, mert az jobban homogenizált a 0,5 mm feletti tartományban. [36. ábra] 36. ábra: A kőzet néhány alaptulajdonságának összefoglaló táblázata

23

A pH meghatározásához a mintákra öntött, s azon állni hagyott vizet vizsgáltam digitális pH mérővel. Nem tapasztaltam lényeges változást, a 3. mintám többihez képest enyhén magasabb értékét összefüggésbe lehetne hozni az abban talált csekély mennyiségű Al(OH)3-al és AlO(OH)-val, de az eltérés nem olyan mértékű, hogy ez indokolt legyen. A víztartalmat a kezdeti mintám és szárítószekrényben 105 C°-on 24 órára behelyezett ugyanazon minta súlybeli eltérésének vizsgálatával határoztam meg százalékosan. A vizsgálatot minden esetben 3-szor ismételtem meg és az eredményeket átlagoltam. A táblázatból látható, hogy a mosatlan és az előmosott mintám között csaknem 10%-os különbség figyelhető meg, minden valószínűség szerint a forgódobos mosás során felvett víz miatt. [36. ábra] Erre számítani lehetett már az optikai vizsgálatok során is, mikor megfigyelhettük, hogy az előmosott ásvány színe sötétebb a mosatlanénál. [9. ábra] A 3. mintára kapott eredmény sajnos nem mértékadó, mivel az a vizes szitálás után egy infralámpa alatti szárításon

ment át, annak érdekében, hogy az egyes frakciók súlya

mérhető legyen. A vízfelvevő képesség meghatározásához a zeolitot szárítószekrényben szárítottam a fentebb leírt módon, majd súlyának lemérése után arra vizet öntöttem és néhány órára állni hagytam. A víz ráöntése során pezsgésre emlékeztető hangot hallottam, a víz felszínén a főzőpohár falához tapadva kevés fehér hab kialakulása volt megfigyelhető. Ennek mennyisége a mosatlan zeolitnál volt a legnagyobb és csökkent a mosottság növekedésével. Ugyanebben az irányban csökkent a kőzeten álló víz opálossága is. [37. ábra] 37. ábra: Mintán álló víz opálossága, balról jobbra: tisztított, előmosott és mosatlan zeolit

24

A zeolitot ezután szűrőpapíron leszűrtem és ugyancsak szűrőpapíron szobahőmérsékleten állni hagytam addig, amíg a szemcsék tapadás nélkül görgethetőek nem lettek. Ezután lemértem a súlyokat és összevetettem a szárított mintáéval. A 0,063 mm szemcseméret alatti tartomány eltávolításával a vízfelvevő képesség pár százalékos csökkenése volt megfigyelhető, míg a legnagyobb, közel 20%-os értéket az előmosott zeolit szolgáltatta, valószínűleg a 0,5 mm feletti szemcsetartomány homogenizáltabb volta miatt. [38. ábra] 38. ábra: Zeolitok vízfelvevő képessége

3.5 Kationcserélő képesség Az első fejezetben már volt szó a zeolitok kationcserélő képességéről. Ennek alapja az, hogy a rácsszerkezeten kívüli kationok csak gyengén kötöttek, így azok eltávolíthatóak vagy kicserélhetőek más ionokkal anélkül, hogy a rácsszerkezet megváltozna. Ezt általában azzal érik el, hogy a zeolitot nagy töménységű oldattal mossák. A gyakorlatban azonban ez attól is függ, hogy mekkora a bevinni szándékozott ionok mérete és a zeolitban található csatornák nagysága. Nem tudunk kicserélni olyan iont, ami nem fér be egy adott szerkezetbe. A nátrium-klinoptilolitban található csatornák 8 és 10 tetraéderes gyűrűből állnak, s megfigyelések szerint azok az ionok, amik átférnek a 8 gyűrűs csatornákon teljesen kicserélődnek Na+-al. A legjellemzőbb ilyen ion az NH4+. Azok az ionok, amik elég kicsik ahhoz, hogy átférjenek a 10 gyűrűs részen, de túl nagyok a 8 gyűrűs részhez csak részlegesen cserélődnek ki. Ilyen például a (CH3)3NH+. Azok az ionok, amik túl nagyok még a 10 gyűrűs csatornákhoz is, egyáltalán nem cserélődnek ki. Megjegyzendő, hogy nem minden ion épül be annak a helyére, amit kicserél és nem minden helyre kerül be új ion, ahol hely szabadul fel a szerkezetben. Ennél fogva a zeolitokban nagy mértékű kation rendezetlenség fordulhat elő. [5] 25

A fentebb leírtak miatt a klinoptilolit szelektív azokra az ionokra, amik elég kicsik ahhoz, hogy átférjenek a 8 gyűrűs csatornákon, még nagyobb koncentrációban jelen lévő ionok jelenlétében is. Ez az oka annak, hogy egy klinoptilolitos szűrőközeg alkalmas a vizekben leggyakrabban jelenlévő, az emberi és állati egészséget leginkább érintő NH4+ eltávolítására. Ezen kívül a pórusosság miatt a zeolitok felülete elérheti a néhány 10 m2/got is. Ezen a felületen, a pórusokban képes csapdába ejteni és megkötni baktérium nagyságú (10-1000 nm átmérőjű) részecskéket. Ezek azok a tulajdonságok, amik a zeolitokat ideális szűrőközeggé teszik. [6] A kationcserélő képesség vizsgálatához 3db merev falú permeábimétert használtam, amibe egyenként 150g mintát helyeztem el. [39. ábra] Erre töltöttem meghatározott koncentrációjú NH4NO3 oldatot, majd az átszűrt oldat NH4+ tartalmát vizsgáltam spektrofotometriás módszerrel. 39. ábra: Merev falú permeábiméterek zeolit mintával

A méréshez DR/2000 spektrofotométert használtam 425 nm hullámhosszon [40. ábra], a mintákon egyenként 15 liter NH4NO3 oldatot engedtem át, az ammóniumion koncentrációt 5 literenként mértem. 40. ábra: DR/2000 közvetlen mérésű spektrofotométer

26

A zeoliton átengedett oldat koncentrációját minden mintánál külön mértem meg, mivel nem rendelkeztem elég nagy tároló alkalmatossággal 45 liter oldat egyszerre történő elkészítéséhez. Az ioncserélő képességet az egyszerűsítés kedvéért %-ban adtam meg, ami a kicserélt ammóniumion koncentrációját jelenti az eredeti oldathoz képest. [41. ábra] 41. ábra: Zeolitok kationcserélő képessége 1.

42. ábra: Zeolitok kationcserélő képessége 2.

27

A vizsgálat meglepő eredménnyel szolgált. Amíg a mosás különböző szakaszaiban lévő minták kezdeti magasabb ioncserélő képessége gyors mértékben romlott, addig a mosatlan zeolit stabilan hozott egy alacsonyabb, 43% körüli értéket. [42. ábra] Az eredmények arra is rámutattak, hogy a vártnál gyorsabb ütemben merülnek a minták, ezért 5 literenként való mérés helyett célravezetőbb lett volna 1 literes mérésközt választani, valamint kibővíteni a vizsgálatot kb. 30 literig. A töltet mennyiségét 150g-ról megnövelve szintén érdekes összefüggéseket figyelhetnénk meg. A határidőkre való tekintettel nem ismételtem meg a mérést, arra lehetséges, hogy sor fog kerülni egy másik dolgozat keretében. Érdekes megfigyelni, hogy a legtisztább zeolit merül a leggyorsabban, az hozza a legrosszabb eredményeket. Elmondható, hogy víztisztító készülékekben való alkalmazás esetén mindenképpen szükség van a töltet valamiféle regenerálására. Az ez irányban végzett kísérletek újabb dolgozat témájául szolgálhatnának.

4. Összefoglalás A dolgozatban 3, a mosás különböző fázisaiban lévő zeolitmintát vizsgáltam. Az első két mintám egy mosatlan és egy forgódobos berendezéssel mosott kőzet volt, míg a 3. mintát én állítottam elő vizes szitálással a 0,063 mm szemcseméret alatti tartomány eltávolításával. Először sztereomikroszkóp segítségével próbáltam bizonyítékát találni a szakirodalomban leírt pórusosságnak és üregekkel, csatornákkal teli szerkezetnek, majd, miután ez nem vezetett kielégítő eredményre, elektronmikroszkóppal folytattam a megfigyelést. Ezzel a módszerrel sikerült olyan felvételeket készítenem, amelyek alátámasztják a zeolitról leírtakat. Elkészítettem a minták szemeloszlásgörbéjét is, amiből azt a következtetést vontam le, hogy az első két mintám nagyobb szemcséinek felületén valószínűleg nagy mennyiségű por van megtapadva, amit egy egyszerű mosás nem tud eltávolítani. Röntgendiffraktométer

segítségével

meghatároztam

egy

lehetséges

ásványianyag

összetételt is, ami alapján úgy gondolom, hogy intenzív mosás és nagy fizikai igénybevétel hatására a zeolitban mállási folyamatok indulnak meg. Próbáltam összefüggést találni a szemcseméret eloszlás és az ásványi összetétel között, de a kapcsolatot nem sikerült bizonyítanom, igaz, kizárni sem sikerült azt. Meghatároztam a minták térfogatsúlyát, víztartalmát, vízfelvevő képességét, valamint a rajta állni hagyott víz pH változását is. A legnagyobb vízfelvevő képességgel meglepő módon a forgódobos mosáson átesett minta rendelkezett. A kationcserélő képesség meghatározását spektrofotométerrel végeztem, NH4NO3 oldat ammóniumion tartalmát vizsgálva a kőzeten való átszűrés után. Azt 28

tapasztaltam, hogy amíg a mosott minták ioncserélő képessége, bár magasabb értékről indul, de gyors ütemben csökken, addig a mosatlan zeolit stabilan hoz egy alacsonyabb értéket. Arra jutottam, hogy a zeolitok víztisztító berendezésekben való alkalmazása során valamilyen töltetregenerációs eljárásra szükség van. A jövőre nézve érdekes eredményeket hozhat az ioncserélő képesség meghatározására végzett kísérleteim kibővítése nagyobb töltetvastagságra és hosszabb időn keresztül végzett vizsgálatokra, valamint egy, már egy huzamosabb ideje működtetett zeolitos víztisztító berendezés töltetének röntgendiffrakciós vizsgálata és szemcseeloszlásának meghatározása.

Köszönetnyilvánítás Szeretnék köszönetet mondani azoknak, akiknek támogatása és segítsége nélkül ez a dolgozat nem jöhetett volna létre. Köszönöm az iránymutatást konzulenseimnek, Dr. Mádai Viktor egyetemi adjunktusnak, Dr. Takács János egyetemi docensnek, valamint Dr. Papp Jánosnak, a Magyar Tudományos Akadémia Kémiai Kutatóközpontja tudományos tanácsadójának. Szeretném megköszönni a Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Intézete minden dolgozójának, különösen Üveges Valériának a türelmét és tanácsait, valamint köszönöm a sok segítséget Bujdosó Istvánnénak, a hidrogeoloógiai laboratórium laborvezetőjének. Az optikai és az ásványi összetétel vizsgálatok során felbecsülhetetlen értékű támogatást nyújtottak az Ásvány-és Kőzettani tanszék dolgozói, elsősorban Dr. Zajzon Norbert és Kristály Ferenc urak. Külön hálával tartozom Sólyom Jenő úrnak és a Fémtani Intézeti Tanszék munkatársainak az együttműködésükért a vizsgálatok elvégzése során felmerült technikai problémák megoldásában. Valamint köszönöm mindazon tanároknak, laboránsoknak és a Miskolci Egyetem mindazon dolgozóinak, akiknek neve itt nem került említésre. „A tanulmány/kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként, - az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg”

29

Ábrajegyzék 1. ábra: Tetraéderes szilikát-anion, Szakáll Sándor: Ásványrendszertan, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2005 2. ábra: Láncos, réteges és térhálós elrendezés szilikátokban (forrás: google.com) 3. ábra: Zeolitos riolittufa, Rátka (saját felvétel) 4. ábra: A rátkai bánya bejárata és a külszíni fejtés területe (saját felvétel) 5. ábra: 3 síkú Mogensen osztályozó berendezés, Mád (saját felvétel) 6. ábra: Forgódobos mosóberendezés, Mád (saját felvétel) 7. ábra: Zeolit mosására használt üveghenger (saját felvétel) 8. ábra: A tisztított minta előállítása vizes szitálással (saját felvétel) 9. ábra: Mosatlan és mosott zeolitminták (saját felvétel) 10. ábra: Tisztított zeolitminta (saját felvétel) 11. ábra: Stereo Discovery V20 sztereomikroszkóp használat közben (saját felvétel) 12. ábra: 0,5 mm feletti szemcseméret tartomány sztereomikroszkópos vizsgálata (saját felvétel) 13. ábra: 0,125mm és 0,5mm közötti tartomány sztereomikroszkópos vizsgálata (saját felvétel) 14. ábra: 0,063mm és 0,125mm közötti tartomány sztereomikroszkópos vizsgálata (saját felvétel) 15. ábra: A megfigyeléshez használt Zeiss elektronmikroszkóp (saját felvétel) 16. ábra: 0,5-2mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata 1. (saját felvétel) 17. ábra: 0,5-2mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata 2. (saját felvétel) 18. ábra: 0,125-0,5mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata 1. (saját felvétel) 19. ábra: 0,125-0,5mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata 2. (saját felvétel) 20. ábra: 0,063-0,125mm mérettartományú szemcsék elektronmikroszkópos vizsgálata (saját felvétel) 21. ábra: 1. és 2. minta száraz szitálással kapott szemcseméret eloszlás eredményei 1. (saját táblázat)

30

22. ábra: 1. és 2. minta száraz szitálással kapott szemcseméret eloszlás eredményei 2. (saját diagram) 23. ábra: A 3. minta vizes szitálással kapott szemcseméret eloszlás eredményei (saját ábra) 24. ábra: Szemeloszlásgörbék összehasonlítása (saját ábra) 25. ábra: Philips PW 1830-as röntgendiffraktométer (saját kép) 26. ábra: Rácssíkokról visszaverődő röntgenhullámok (forrás: elektronikus jegyzet a Pécsi Tudományegyetem Biofizikai Intézetének honlapjáról, linket lásd az Irodalomjegyzékben) 27. ábra: Mosatlan zeolit röntgendiffraktogrammja (saját kép) 28. ábra: Mosatlan zeolitminta röntgendiffraktogrammból kapott ásványi összetétele (saját táblázat) 29. ábra: Előmosott zeolit röntgendiffraktogrammja (saját kép) 30. ábra: Előmosott zeolitminta röntgendiffraktogrammból kapott ásványi összetétele (saját táblázat) 31. ábra: Tisztított zeolitminta (0,5-2mm) röntgendiffraktogrammja (saját kép) 32. ábra: Tisztított zeolitminta (0,125-0,5mm) röntgendiffraktogrammja (saját kép) 33. ábra: Tisztított zeolitminta (0,063-0,125mm) röntgendiffraktogrammja (saját kép) 34. ábra: Tisztított zeolitminta röntgendiffraktogrammból kapott ásványi összetétele 1. (saját táblázat) 35. ábra: Tisztított zeolitminta röntgendiffraktogrammból kapott ásványi összetétele 2. (saját táblázat) 36. ábra: A kőzet néhány alaptulajdonságának összefoglaló táblázata (saját táblázat) 37. ábra: Mintán álló víz opálossága, balról jobbra: tisztított, előmosott és mosatlan zeolit (saját felvétel) 38. ábra: Zeolitok vízfelvevő képessége (saját ábra) 39. ábra: Merev falú permeábiméterek zeolit mintával (saját kép) 40. ábra: DR/2000 közvetlen mérésű spektrofotométer (saját lép) 41. ábra: Zeolitok kationcserélő képessége 1. (saját táblázat) 42. ábra: Zeolitok kationcserélő képessége 2. (saját ábra)

31

Irodalomjegyzék 1. Szakáll Sándor: Ásványrendszertan, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2005 2. T. Armbruster, M. E. Gunter: Crystal Structures of Natural Zeolites (Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 45, Mineralogical Society of America, 2001) 3. A mintavételt engedélyező cég által biztosított ’klinoptilolit műszaki dokumentáció’ 4.

http://biofizika.aok.pte.hu/hu/oktatas/biofizika_bio/2010-2011/biofizika_bio_20102011_07.pdf (elektronikus jegyzet a Pécsi Tudományegyetem Biofizikai Intézetének honlapjáról, szerző nem megjelölt)

5. R.T. Pabalan, F.P. Bertetti: Cation-Exchange Properties of Natural Zeolites (Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 45, Mineralogical Society of America, 2001) 6. Dénes Kalló: Applications of Natural Zeolites in Water and Wastewater Treatment (Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 45, Mineralogical Society of America, 2001)

32