PRIMENA  ZEOLITA U  ZAŠTITI  ŽIVOTNE  SREDINE
 

_________________________________________________________________________________________

U adsorbcionim tehnologijama koriste se sledeći prirodni zeoliti: klinoptilolit, hejlandit, mordenit i šabazit.
Priprema sirovine vrši se drobljenjem, mlevenjem, prosejavanjem i izdvajaju se frakcije sledećih granulacija:
-11+7 mm, -7+4 mm, -4+2 mm, -2+1 mm, -1+0 mm..

_________________________________________________________________________________________

PRIMENA PRIRODNIH ZEOLITA
ADSORBCIONA TEHNOLOGIJA U INDUSTRIJI I
ZA OČUVANjE ŽIVOTNE SREDINE


U adsorbcionim tehnologijama koriste se sledeći prirodni zeoliti: klinoptilolit, hejlandit, mordenit i šabazit.
Priprema sirovine vrši se drobljenjem, mlevenjem, prosejavanjem
i izdvajaju se frakcije sledećih granulacija:
-11+7 mm, -7+4 mm, -4+2 mm, -2+1 mm, -1+0 mm.
U adsorbcionoj tehnologiji najčešće se primenjuju granulacije
od -4+2 mm i -2+1 mm.
 

Tehnologija izmene jona

U ovoj grupi se nalaze mnogobrojni pravci iskorišćenja, koji se realizuju prvenstveno ili delimično na bazi
osobina izmene jona prirodnih zeolita.
Svojstva izmene jona ispoljavaju se u sposobnosti da čvrste faze zamene svojim jonima, koji se nalaze u rastvoru
elektrolita ili u gasnoj smeši, bez narušavanja kristalne strukture.
U opštem slučaju izvlačenje (sorbcija) katjona iz tečne faze prirodnim zeolitima može se ostvariti ne samo putem njihove zamene, to jest lično po katjonskom mehanizmu u unutarkristalnom prostoru, već i putem njihovih sorbcija na površini tvrde faze u makroporama.
Oba procesa idu istovremeno i njihova uloga i odnosi zavise od mnogih faktora.
U sopstvenim katjonsko izmenjenim procesima mogu da učestvuju u osnovnom samo puni katjoni prema razmerama
sposobni da proniknu u unutarkristalaste mikropore i kanale zeolita.
Sorbirati se takođe mogu u makroporama ne samo puni katjoni već i neutralni molekuli a takođe i koloidne i mehaničke izmerene čestice tvrde faze čak i anjoni.
U mnogim pravcima iskorišćavanja, procesi se ostvaruju istovremeno po katjonskoj izmeni i sorbcionom mehanizmu (prečišćavanje odpadnih voda, priprema voda za piće itd.).
U vezi sa tim u razmatranu grupu primene prirodnih zeolita ubačeni su i procesi, zasnovani prvenstveno na sorbcionom mehanizmu, izvlačenje rastvorenih komponenata iz tečne faze.
Efektivnost izvlačenja prirodnim zeolitima rastvorenih materija iz tečne faze zavisi od niza fizičko-hemijskih parametara sorbenta i tečne faze:
oblika zeolita, sastava izmenjenih katjona obima i rasporeda makropora, razmere čestica tvrde faze, sastava tečne faze, koncentracije izvučene materije, prisustva i koncentracije konkurišućih jona itd.
U više zemalja SAD-u, Rusiji, Japanu i drugim, tehnologija zamene jona je primenjena u industriji i za zaštitu životne sredine.
Formiranje aparatura tehnologije zamenjenih jona ostvaruje se u obliku filtera, izmenjeno jonskih kolona i zapremina.
Procesi izmene jona mogu da se vrše po neprekidnoj ili periodičnoj šemi sa nepokretnim ili pokretnim slojem tvrde faze,
sa regeneracijom ili bez nje.
Pri projektovanju tehnologije izmenjenih jona treba uvažiti da realni sistemi sadrže složene smese formi jona,
čak jednog te istog hemijskog elementa: prosti joni, kompleksni joni, asocijati i osim toga koloidne forme i mehanički
delovi raznih komponenata.
Na svojstva izmene jona prirodnih zeolita utiču sekundarna poroznost, izmene u katjonskom sastavu itd.
Kao rezultat toga zeolitska sirovina sa jednakim sadržajem zeolita ali iz različitih nalazišta može suštinski da se
razlikuje po osobinama izmenjenih jona.
 

_________________________________________________________________________________________

Tehnologija izmene jona uopšte kod zaštite životne sredine i prečišćavanja otpadnih voda
 
Tehnologija izmene jona sa iskorišćenjem zeolita za zaštitu životne sredine može se primeniti za izvlačenje raznih štetnih komponenata iz komunalnih, poljoprivrednih i industrijskih otpadnih voda: jona amonijaka, raznih teških metala, stroncijuma, gvožđa, površinski aktivnih materija, pesticida, hloroorganskih jedinjenja, flotoreagenata itd.
Pri opštem prečišćavanju otpadnih voda u cilju zaštite životne sredine prirodni zeoliti mogu da rade kao polufunkcionalni sorbenti, apsorbujući istovremeno nekoliko štetnih komponenata koji se nalaze kao u jonskoj tako i u nejonskoj formi.
U većini tih slučajeva, u otpadnim vodama prisustvuje jedan, ređe, nekoliko glavnih štetnih komponenata.
U većini slučajeva za prečišćavanje otpadnih voda koristi se zeolit sa mineralom klinoptilolitom u prirodnom obliku ili
posle obrade kiselinama, alkalijama ili solima natrija.
 

TEHNOLOGIJA IZMENE JONA, ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE (PREČIŠĆAVANjE VODA)
Izvlačenje toksičnih organskih komponenata iz rastvora i odpadnih voda

Grupa hloroorganskih jedinjenja: hloroform, četvorohlorni ugljenik, trihloretilen, perhloretilen, epihlorhidrin i dr.
Koristio se klinoptilolit prirodni i modifikovani.
Najbolje osobine su pokazale frakcije 1,0-3,0-5,0 mm i od 3,5-5,0 mm.
Pri brzini filtracije 10 ml/min.
Kalcijev klinoptilolit nalazišta Peges Rusija je pokazao visoku sorbcionu aktivnost prema benzopirenu sa stepenom prečišćavanja do 99%. Zasićenje zeolita benzopirenom ne bi bilo dostignuto u toku 2 meseca filtriranja vode,
što svedoči o visokoj zapremini klinoptilolita prema ovoj materiji.
Fenol formaldehid, metil alkohol. Prirodni zeoliti mogu se primeniti u adsorbcionom kiselom prečišćavanju
odpadnih voda od ovih komponenata.
Toksične boje.
Radi ostranjivanja ovih komponenata iz odpadnih voda preduzeća industrije tekstila, takođe mogu da se koriste zeoliti.
Osim toga prirodni zeoliti se mogu koristiti za odstranjivanje organskih primesa iz otpadnih voda u industriji kože,
kod prerade mesa i mesnih prerađevina, radi prečišćavanja od belančevina i masti.
 

_________________________________________________________________________________________

Izvlačenje jona fosfata, arsena
Prirodni zeoliti u nizu slučajeva mogu da se koriste za izvlačenje jona fosfata i arsena iz odpadnih voda kao štetnih
komponenti sa ciljem zaštite životne sredine.

Olovo
Jonska razmena olova na klinoptilolitu može da se ostvari u prisustvu sledećih konkurišućih jona: magnezijuma,
aluminijuma, litijuma i nekih drugih.
Natrijum, kalcijum i stroncijum unekoliko umanjuju razmenu olova, dok barij i amonijak značajno otežavaju sorbciju olova.
Za klinoptilolite iz nalazišta Bugarske je utvrđen sledeći niz selektivnosti: K+, NH4+, Ca2+, Na+, Mg2+.

Kadmijum
Kadmijum po svojstvima jonske razmene je blizak olovu i može takođe efektivno da se izvlači iz prirodnih klinoptilolita uključujući istovremeno olovo, cink i druge teške metale.

Izvlačenje teških i plemenitih metala
Visoka selektivnost klinoptilolita i nekih drugih prirodnih zeolita u jonima teških metala predodređuje široke
mogućnosti njihove primene u tehnologijama jonske razmene kod zaštite životne sredine.
Izvršene su stotine laboratorijskih ispitivanja i desetine industrijskih istraživanja radi izvlačenja teških metala.
Posebno intenzivno su se ova istraživanja vršila u Japanu, Rusiji, SAD.
Dokazano je da se od prirodnih zeolita najefektivnijim sorbentom teških metala pokazao klinoptilolit.
Za svaki hemijski element postoji optimalna vrednost pH, u kojem razmenjeni jon prolazi sa maksimalnom efektivnošću.
Neki uticaj na razmenjeni jon može da ukaže i tip anjona, vreme kontakta rastvora sa zeolitom, granulometrijski
sastav zeolita i drugi faktori.
Kod prisustva u većim koncentracijama konkurišućih jona, posebno alkalnih metala, snižava se razmenjena jonska
zapremina zeolita i stepen izvlačenja teških metala.
Za prečišćavanje vode dnevnih kopova preduzeća ''Estonfosforit'' i njihovog korišćenja u smislu povratne vode kod
filtracije sa visokom tvrdinom (86-89 mg/l i sadržajem gvožđa 0,6 mg/l ispitivao se klinoptilolit u natrijevoj formi nalazišta Fedzani, frakcija u filtru do 10 mm.
Kod filtriranja odstranjuje se do 80% tvrdih jona, koloidno disperzno gvožđe, mehaničke primese, tvrdina se umanjuje
za tri puta, a sadržaj jona kalcija 5 puta.
 

_________________________________________________________________________________________

ZAŠTITA OD RADIOAKTIVNIH IZOTOPA

Prirodni zeoliti uglavnom klinoptilolit, koristi se za efektivno izvlačenje radioaktivnih izotopa iz rastvora i nalaze primenu u raznim pravcima kod zaštite životne sredine.
U SAD prečišćavanje od radio izotopa stroncijuma i cezijuma iz voda atomskih centrala vrši se od 80-tih godina
prošlog veka. Radovi u tom pravcu se vode u Japanu, Bugarskoj, Rusiji i drugim zemljama.
Kod dezaktivizacije rastvora pomoću klinoptilolita i nekih drugih prirodnih zeolita najefektivnije se apsorbuju po izmeni
katjona radioizotopi: stroncija 90, cezijuma 134 i 137, kalcijuma 40, kobalta 60.
Osim toga na površini makro pora sorbiraju se radio izotopi koji ulaze u sastav neutralnih molekula.
Efektivnost dezaktivizacije svakog konkretnog rastvora zavisi od mnogih faktora i može da se izmeni.
Moguće je izdvojiti nekoliko osnovnih pravaca primene prirodnih zeolita kod zaštite prirodne sredine od radioaktivnih komponenata.
Apsorbcija najrasprostranjenijih radio izotopa stroncija 90 i cezija 134-137 iz malo koncentrisanih raselnih voda atomskih centrala.
Laboratorijskim ispitivanjima je utvrđeno da se najefektivnijim za odstranjenje radio nuklida, stroncija i cezija pokazala natrijeva forma klinoptilolita. Na efektivnost odstranjivanja utiču takođe brzina protoka, razmere zrna i drugi faktori.
Kod povećanja krupnoće zrna snižava se stepen prečišćavanja.
Od strane japanskih istraživača je proučena efektivnost odstranjivanja radio nuklida stroncijuma, cezijuma.
Dezaktivizacija visoko koncentrisanih radioaktivnih otpadnih voda i rastvora sa prelazom radioaktivnih komponenata u
čvrsto stanje pogodna je za transport i skladištenje.
U tom smeru je izvedeno takođe mnogo ispitivanja u mnogim zemljama i predložen niz pronalazaka.
Očvršćavanje radioaktivnih komponenata koji su sorbirani prirodnim zeolitima može da se realizuje putem njihovih
mešanja sa asfaltom, raznim vezujućim materijalima (cement, gips i njihovim smesama) zastakljivanjem itd.
Sorbcija radioaktivnih inertnih gasova i kapsuliranje u unutar kristalnom prostoru zeolita sa ciljem sprečavanja njihovog rasprostranjenja u vazdušnoj sredini i povezivanja u čvrstim materijalima, podobnim za skladištenje.
Prirodni zeoliti mogu da se primene za izradu zaštitnog pojasa i barijernih zona okolo skladišta radioaktivnih odpadaka i u rejonima radioaktivnog zagađenja prostora i zemljišta u cilju njihove dekontaminacije.
Dezaktivizacija pomoću prirodnih zeolita raznih prehrambenih proizvoda mleka, mesa itd.
Unošenje prirodnih zeolita u tlo snižava pokretljivost najštetnijih radio nuklida i značajno smanjuje njihovo učešće u zelenoj masi i plodovima poljoprivrednih kultura.
Prirodni zeoliti u rejonima atomskih električnih centrala (AEC) mogu primeniti sa ciljem zaštite životne sredine od radioaktivnih izotopa.