Цеолит

Цеолиты - это целая группа минералов, которые имеют схожие характеристики. Эти минералы особенны тем, что они могут отдавать воду, а затем снова ее поглощать. Здесь все зависит от уровня влажности и температуры. Еще они могут осуществлять выделение и последующее впитывание самых разных веществ. Данная группа включает в себя огромное количество минералов — 40 видов цеолитов. Наиболее часто встречаются следующие: шабазит, морденит, гейландит, натролит, ломонтит и пр. Первое упоминание цеолитов относится к XVIII столетию.

Цеолиты - это группа минералов, представляющая собой разновидность водных каркасных алюмосиликатов.  К этой группе относятся такие минералы как: натролит, гейландит, десмин, шабазит и др.  Цвет минералов преимущественно стеклянно-белый, с незначительным розово-голубоватым оттенком. В генетическом отношении цеолиты относятся к осадочным и вулканогенно-осадочным формациям, особняком стоят синтетические цеолиты.

История изучения цеолитов началась более 300 лет назад, когда химик из Швеции Аксель Кронстедт проводил опыты в своей лаборатории и получил реакцию стильбита при нагревании- минерал покрылся маленькими пузырями. В ходе продолжившихся опытов, ученым была выделена группа минералов, обладающая схожей реакцией при нагревании. Он назвал эти минералы цеолитами, от греческого «zeo»-кипеть и «lithos»-камень. Современниками ученого были также найдены минеральные скопления цеолитов, непромышленного масштаба. Открытие цеолитов не вызвало сильного интереса современников и ввиду отсутствия прикладного значения минералов данной группы, они были забыты на 200 лет, пока в середине 20в ученые не столкнулись с проблемой очистки воды.

Уникальной особенностью цеолитов является способность поглощать и обратно отдавать воду при заданных параметрах температуры и влажности. Это стало возможно благодаря открытой каркасно-полостной структуре. В современной промышленности данная группа минералов широко используется при фильтрации воды и растворов, цеолиты незаменимы при устранении последствий разлива нефти. За счет своей способности к ионному обмену, минералы впитывают в себя тонкую нефтяную пленку и удерживают ее в своей структуре подобно камере хранения.

Таким образом, цеолиты имеют ряд способностей, выгодно отличающих их по свойствам от ряда групп других минералов- это способность к адсорбции, активно применяющаяся при устранении последствий экологических катастроф, применение в качестве катализатора химических реакций и способность к ионообмену, предполагающая обмен катионами.

Данные свойства позволили применять цеолиты для сорбции радионуклидов и токсичных веществ в различных средах, очистки и осушения газов, где они выступают в роли молекулярных сит, захватывающих углекислоту, но пропускающих азот и кислород. Это сделало их основополагающими в создании систем жизнеобеспечения на космических станциях. Активно используют цеолиты в качестве очистителей воздуха, в клетках и лотках домашних животных, а также в аквариумах. Отметим, что они стали экологичной альтернативой фосфатам в стиральных порошках.
 
Не менее важной особенностью минералов данной группы является их высокая термо и кислото-устойчивость, позволяющая сохранять первоначальные характеристики в условиях агрессивных кислот и температурах до 600 °С.

Нетоксичность, высокая сорбционная способность, химическая устойчивость, возможность многократного использования и дешевизна, обеспечили цеолитам широкое применение во всех отраслях народного хозяйства.
Так, использование цеолитов при изготовлении бетона увеличивает его прочность и сокращает время схватывания, в нефтехимии они используются для очистки нефти от вредных примесей, в частности от солей тяжелых металлов, воды и серы.

Абсолютно незаменимы эти минералы в сфере сельского хозяйства, особенно в засушливых регионах. Цеолиты способны сохранять влагу внутри своей структуры и последовательно отдавать ее растениям. Нередко цеолиты используют совместно с удобрениями, за счет чего последние оказываются захваченными в структуре цеолитов и не рассеиваются в почве в условиях интенсивных осадков, сохраняются на более длительный период как подкормка для плодово-овощных культур. Цеолиты позволяют повысить урожайность за счет защиты корневой системы растений от болезней, и снижения поглощения растениями вредных веществ из почвы.

В животноводстве цеолиты используются в виде минеральных добавок в корм животных, обогащающих  его макро и микроэлементами, регулирующими его влажность для предупреждения развития плесени и для вывода токсинов из организма животных. Не менее важна роль цеолитов в подстилке для рогатого скота и птицы- он сорбирует запахи следов их жизнедеятельности.

Историческую роль сыграли цеолиты при устранении последствия Чернобыльской АЭС. Их использование сорбировать радионуклиды и токсичные элементы применяли для очищения почвы и воды в зоне отчуждения. В отчетах также отмечена позитивная роль цеолитового порошка, который употребляли люди, подвергшиеся влиянию источника мощного радиационного излучения. У них проявления лучевой болезни имели менее выраженный характер.

На сегодняшний день, цеолиты активно используются в медицине. Например, в основе препарата «Смекта» лежит природный цеолит, сорбирующий токсичные вещества из кишечника, образующиеся при отравлениях. В свою очередь, в народной медицине цеолит рекомендуют для борьбы с похмельем и перееданием. Особую нишу данные минералы занимают в косметической промышленности. Цеолиты широко применяются при изготовлении косметических масок, скрабов и лечебных грязей. Отмечается, что он глубокого очищает поры кожи от жиров и солей тяжелых металлов, улучшает ее природный цвет и повышает общий тонус.

Цеолитовые месторождения широко распространены в мире. Они образуют крупные минеральные скопления, суммарный объем добычи цеолитов превышает три миллиона тонн в год. Наиболее крупные месторождения располагаются на территории Украины (месторождение Сокирницкое), Грузии (Тедзамское, Дзвегское), Азербайджана (Айдаг), Армении (Ноемберянское) и др. Общий объем разведанных запасов цеолитов на территории стран СНГ составляет 1.6 млрд. т.

По состоянию на 2010 год, лидерами по добыче цеолитов стали КНР, Южная Корея, Япония, Иордания, Турция, Словакия и др.

На сегодняшний день большую популярность приобретает синтетический цеолит, как имеющий более выраженные сорбционные и ионные свойства. Тем не менее, природный цеолит уверенно держит позиции широкодоступной и дешевой группы минералов.

Как выглядят минералы?

По цвету данные камни чаще всего бывают белыми. Иногда встречаются прозрачные и бесцветные породы. Наиболее редким являются зеленые, коричневые и красные минералы. Камень имеет стеклянный перламутровый блеск.

Между собой минералы группы цеолитов различаются по удельной теплоемкости, плотности, твердости, предельной прочности при сжатии. Невооруженным взглядом все эти различия не видны, за исключением окраски.

Месторождения камней

Минералы данной группы встречаются в трещинах сланцев кристаллического типа, а также гнейсов. Еще их очень часто обнаруживают в песчаниках, миндалинах вулканических пород и иных подобных местах. Создаются цеолиты при давлении 200-300 МПа и температуре до 250 градусов по Цельсию.

По всему миру есть очень много месторождений цеолитов. Сами по себе месторождения небольшие. Наиболее крупные из них находятся в Японии, Америке, Закавказье, Крыму, Монголии, Новой Зеландии, Закарпатье, Бурятии, Исландии, Венгрии, Болгарии, Якутии, на Камчатке, Кавказе, Кубе и пр. Также цеолиты можно получать искусственно.

Особенности обработки и использования

Минералы данной группы очень часто находят свое применение в водоочистительных приборах. Здесь они выступают как молекулярные сита, ионообменники и адсорбенты. Также они используются в качестве катализаторов в некоторых процессах нефтепереработки. Особую славу они завоевали в аналитической химии. В этой сфере с их помощью обнаруживают газы, реализуют концентрационные и разделительные способы. Еще данные минералы используются в качестве замены фосфатов в стиральных порошках.

Также их применяют при изготовлении наполнителя для кошачьего туалета и в аквариумистике. В ювелирном деле цеолиты применяются нечасто. Из них могут быть изготовлены недорогие украшения — бусы, запонки, кольца и тому подобных.