Készítette: Ivádyné Lévai Eszter. ELTE TTK, Környezettan Bsc. Témavezető: Dr. Dódony István. Ásványtan Tanszék 2014.

Átírás

1 Készítette: Ivádyné Lévai Eszter ELTE TTK, Környezettan Bsc. Témavezető: Dr. Dódony István Ásványtan Tanszék

2 Bevezetés [SiO 4 ] 4- - tetraéder Szilikátok csoportosítása Rétegszilikátok ismertetése A kaolin és bentonit alkalmazása Állványszilikátok ismertetése Zeolitok alkalmazásai Összefoglalás 2

3 A Si az egyik leggyakoribb elem a földkéregben és földköpenyben. Jelenleg kb szilikátásványt ismerünk Változékonyságuk oka: kristályszerkezetük Fő alkotó elemeik: Si, Al, O, Fe, Mg, Na, K 3

4 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

5 Csoportosítás a szilikát-tetraéderek kapcsolódása szerint 1. Szigetszilikátok 2. Csoportszilikátok 3. Gyűrűszilikátok 4. Láncszilikátok 5. Rétegszilikátok 6. Állványszilikátok 5

6 Tetraéder és oktaéder rétegek építik fel Oktaéderréteg lehet: Dioktaéderes (Al 3+, Fe 3+ ) Trioktaéderes (Mg 2+, Fe 2+ ) 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

7 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 (Al 4 Si 4 O 10 (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

8 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 NH 4 + kationok nem duzzadóképesek További képességek Adszorpció Ioncsere 8

9 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

10 Minden tetraéder minden csúcsával kapcsolódik egy vele szomszédos tetraéderhez A Si 4+ -ion helyettesíthető Al 3+ - 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

11 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 Katalitikus krakkolás A zeolitokat katalizátorporként adagolják az előmelegített nyersolajhoz A- zeolit Ioncsere alkalmazások Vízlágyítás A vizek keménységét okozó Ca 2+ és Mg 2+ ionok lecserélése, leggyakrabban használt zeolit: A-zeolit Na formája Radioaktív vizek kezelése 90 Sr és 137 Cs hűtővizekből való kivonása zeolitokkal Egyéb alkalmazások Illatmegkötés Talajjavítás, takarmányok adalékanyagai nagy nyomelemtartalmuk miatt 11

12 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 13