Seolit

Seolitlər mikorməsaməli alümosilikat minerallar olub kommersial adsorbentlər və katalizlər kimi istifadə olunur. Seolit termini 1756-cı ildə İsveç mineroloqu Aleks Fredik Kronstedt tərəfindən ixtira olunub. Seolit yunan dilindən ζέω (zéō), mənası yandırmaq və λίθος (líthos), mənası daş deməkdir.

Seolit

Kimyəvi tərkibi

Seolitlər sulu alümosiliktlar olub, tərkibində Ca və Na, bəzən isə Ba və K, nadir hallarda isə Sr, Mg və Mn iştirak edir. Kationların miqdarına görə seolitlər bir-birindən fərqlənir. Seolitlərin ümumi kimyəvi formulu (Na₂K₂, Ca, Ba) [(Al, Si)O₂]_n•H₂O.

Seolitlərin kristallik şəbəkələri alüminium-silisium-oksigen tetraedrlərinin karkaslarından ibarət olub, başqa karkas quruluşlarından boşluğu molekulyar su (seolit suyu) ilə dolmuş daha geniş kanalların olması ilə fərqlənir. Ona görə də ehtiyatla qızdırdıqda kristalın strukturu pozulmadan su çıxa bilir, sonra isə yenə də su öz yerini tutur. Bu halda kristalın eynicinsliliyi saxlanılmasa da, onun optiki xüsusiyyəti dəyişir.

Seolit qrupunun mineralları müxtəlif dərəcədə öyrənilmişdir. A. Q. Betextin şərti olaraq seolitləri 3 qrupa bölmüşdür:

1. şabazit (şabazit, levinit, lomantit və b.);
2. natrolit-tomsonit (natrolit, skolesit, tomsonit və b.);
3. heylandit və fillipsit (heylandit, fillipsit, desmin və b.).

Paragenezisi

Seolitlər çöl şpatları, feldşpatoidlər üzrə törəmə mineral kimi əmələ gəlir, effuziv süхurların badamcıqlarını doldurur, hidrotermal yataqlarda rast gəlir və həmçinin cavan çökmə süхurlarda, torpaqlarda ekzogen proseslər nəticəsində əmələ gəlir. İsbat olunmuşdur ki, seolitlər Sakit okeanın müasir dərin sulu çöküntülərində vulkanik materialların parçalanması nəticəsində (bütün çəküntünün 20–30%-ni təşkil edir) əmələ gəlir.

Diaqnostikası

Seolitlər susuz alümosilikatlara nisbətən aşağı bərkliyi, sıxlığı, sınma əmsalı ilə və turşularla daha asan dağılması ilə fərqlənir. Şlifdə bütün seolitlər rəngsizdir. Adətən onlar tükvari, iynəvari, radial-şüalı, pullu aqreqat formalarında rast gəlir, bəzən lövhəvarı kristallar əmələ gətirir. Müxtəlif sinqoniyada kristallaşır: əsasən monoklinik və rombik (natrolit-tomsonit qrupu və geylandit, fillipsit), həmçinin triqonal (şabazit və b.) və nadir seolitlər heksaqonal (erionit), tetraqonal (aşkroftin) və kubik (foyazit) sinqoniyalarda kristallaşırlar. Bütün hallarda tam ayrılmaya malikdirlər. İkiləşmələri çox hallarda rast gəlir. Bütün seolitlərdə ikiqat şüasınma aşağıdır – sıfırdan 0,012-yə qədər. Əksərlərində isə 0,003–0,007 təşkil edir, ancaq tomsonitdə 0,015-ə çatır.

Seolit qrupu minerallarının növləri sınma əmsallarına, ikqiat şüasınmaya, optiki xarakterinə (müsbət və mənfi növləri var), optiki oxlar bucağına, sönmə bucağına, uzanma işarəsinə görə bir-birlərindən fərqlənir.

Başqa minerallardan seolitlərə ən çox bənzəyən xalsedondur. O da seolitlər kimi effuziv süxurların badamlarını doldurur və radial-şüali quruluşa malikdir. Seolitdən o aşağı sınma əmsalına (<1,53) görə fərqlənir. Bundan başqa xalsedon üçün opal və kvarsla birgə rast gəlməsidir.

Seolitin mənşəyi, xassələri və yataqları

İsveçin minerologiya sahəsindəki tədqiqatçısından biri Kronştedt 200 il bundan qabaq təbii seolitə "Qaynayan daş" adını vermişdir. Seoiit latın ifadəsi olub (ZeO-qaynamaq və Lithos-daş deməkdir) sözlərindən götürülmüşdür. Doğrudanda seolitləri odda qızdırdıqda köpüklənməyə başlayır. Buna səbəb seolitlərin tərkibinə daxil olan bir sıra karbonatların parçalanması nəticəsində əmələ gələn karbon qazıdır. Temperaturdan nəmişlikdən asılı olaraq suyu buraxmaq, yenidən udmaq qabiliyətinə malik olan, tərkibi və xassələri oxşar olan iri minerallar qrupuna, habelə, şüşə və sədəf parıltısına malik olan karkas silikatlar sinfindən natrium və kalsium sulu alümosilikatlarına seolitlər deyilir. Təbii seolitlər qələvi və qələvi-torpaq elementlərinin kristallik qurluşa malik alümosilikatların Ümumi şəkildə seolitlərin formulası aşağıdakı şəkildə yazılır. M_x/n[(AlO₂)_x (SiO₂)_y]wH₂O Burada-M bir valentli (Na, K, Li) yaxud iki valentli (Ca, Mğ, Ba, Zr) kationları n-kationun yükünü w-su molekullarının sayını göstərir. y/x-nisbəti isə seolit qurluşunun xarekterindən asılı olaraq 1 ilə 5 arasında dəyişir. Seolit karkasının ilkin quruluş vahidi mərkəzində silisium və alüminium, təpələrində isə oksigen atomları yerləşir, bir-birilə oksigen körpüsü vasitəsilə növbələşən tetraedr cütündən ibarətdir.

Mənşəyi

Mənşəyinə görə seolitlər hidrotermal, ekzoqen, nadir halda metamorfik minerallardır. Onlar vulkanik suxurların badamcığlarında, qumluqlarda, arkalarda, qneyslərin çatlarında və boşluqlarda rast gəlirlər. Həcmcə çox deyil lakin müxtəlifdir və bütün dünyada məlumdur. Seolitləri süni yol ilə də alırlar.

Xassələri

Təbii və sintetik seoitlərin kristallik strukturları 2–15 anqstrem ölçülü kanallarla və boşluqlarla düzəlmiş, ucları, (və ya təpələri) ümumi olan üç ölçülü karkasa birləşən SiO₂/₄ və AlO₂/₄ tetraedrik qruplardan ibarətdir. Əks ionlarla (ion mexanizmi ilə daxil edilmiş metal, ammonium kationlarla) kompensə edilmiş və su molekulu ilə asan dehidratlaşmiş [AlSi]O4 — seolitin açıq karkas – boşluqlu strukturuna malikdir. Mikroskopik (Qabitusa) görə aşağıdakı seolitlər məlumdur.

1. Lifli seoitlər-natrolit, tomsonit, skolesit, jismonit (abrzit), ferrerit və s.
2. Yarpaqvari seolitlər-stilbit, qeylandit, bryüsterid və s.
3. Tetraedrik seolitlər-şabazit, fillipsit, qarmotam, foyazit, qmelinit, dakiardit və s.

Yataqları

Təbii seolitlərdən səkkizi – klinoptilolit, mordenit, şabazit, erionit, ferririt, fillipsit, analsim və limontit böyük təbii yataqlara malikdir. Axrıncı ikisi isə hələ sənaye miqiyasında öz tətbiqini tapmayıb. Klinoptilolit və mordenit seolitləri daha çox tətbiq imkanlarına malikdir. Hər iki seolitin respublikada geniş yataqlara malikdir. Təbii seolitlər daha çox tuf şəklində tapılır. Klinoptilolit tufu — 70–90 % klinoptilolitdən ibarət olub, tərkibində qarışıq kimi montmorillonit, kristobalit, seladonit, kvars, çöl şpatı, biotit və s. minerallar saxlayır. Dünyanın bir çox ölkələrində o cümlədən ABŞ, Yaponiya, Şərqi və Cənub-Şərqi Avropa ölkələrində geniş yataqlara malikdir. MDB ölkələrində "Dzeqvi", "Xekordzula" (Gürcüstan), "Badxız" (Türkmənistan), "Aydağ" (Azərbaycan) klinoptilolit daha məşhurdur. Mordenit tufu- 70%-qədər mordenitdən ibarət olub tərkibində kvars, xalsedon, kristobalit, xlorit, opal və s. mineral maddələr saxlayır. ABŞ, Yaponiya, Bolqarıstan, Macarıstan, və s. ölkələrdə geniş yayılmışdır. MDB ölkələrində "Zakarpatiya" (Ukrayna), "Bolnisi" (Gürcüstan), "Çananab" (Azərbaycan), "Nidim" (Rusiya) yataqları daha çox yayılmışdır.

Təbii seolitlərin sənayedə tətbiqi

Hal hazırda sənaye miqyasında ilkin götürülən xammalın və alınan məhsulun keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq məqsədilə texnoloji qaz və maye axaınlarının qurudulması və təmizlənməsi zamanı adsorbsiya proseslərindən geniş istifadə edilir. Qurudulma proseslərinin həyata keçirilməsi üçün əksər hallarda adsorbent kimi silikagel alüminium oksid və müxtəlif seolitlər götürülür. Başqa adsorbentlərlə müqayisədə seolitlər bir sıra üstünlüklərə malikdir.

1. Minimal miqdar nəmliyi olan qazdan hətta kiçik təzyiqlərdə belə böyük miqdar su molekullarını sorbsiya edə bilir.
2. Silikagel və alüminium oksiddən fərqli olaraq su buxarlarına qarşı seolitlərin adsorbsiya xüsusiyyətləri temperatur artımı ilə o qədər də aşağı düşmür.
3. Qaz axınının seolit təbəqəsindən hərəkəti zamanı adsorberə gostərilən hidravlik müqavimət aşağı düşmür.
4. Ayrıca götürülən maddələrə qarşı seolitlərdə seçicilik (selektivlik) xüsusiyyətləri olur.
5. Başqa quruduculardan fərqli olaraq seolitlər molekulyar ələk xüsusiyyətlərinə malikdir, elə molekulları sorbsiya edirlər ki, onların diametrləri seolit "pəncərələrinin" diametrlərinə uyğun gəlsin, böyük molekullar bu zərif məsaməli maddələrdə adsorbsiya olunmur.

Mürəkkəb qaz və maye sistemlərinin qurudulması zamanı seolitlər əsasən su molekullarını adsorbsiya edir. Həmin vaxt demək olar ki, başqa komponentlər seolit tərəfindən udulmur və bütün proses boyu seolit quruducu maddə kimi işləyir. Son vaxtlar istehsalı dövlətə cox baha başa gələn sintetik seolitlərələ müqayisədə təbii seolitlər xüsusilə klinoptilolit və mordenit əsaslı tuflar sənaye miqyasında qazların qurudulmasında daha çox tətbiq olunmağa başlayıb. Bu həm də ona görədir ki, təbii seoltlərin möhkəmlik və suya davamlılıq əmsalları sintetik seolitlər, alüminium oksid və silikageldən xeyli böyukdür. Müqayisə üçün deyək ki, "Aydağ" klinoptilolitinin müvafiq olaraq möhkəmlik və suya davamlılıq əmsalları 87,4% və 98,5% olduğu halda sintetik Na seolitində bu kəmiyyətlər 45% və 96% -dir. Halbuki silikagel və Al₂O₃-də bu gostəricilər daha aşağıdır. Məlum olduğu kimi nəzarət ölçü cihazlarına pnevmatik sistemlərinin istifadə etdiyi atmosfer havasının nəmliyi son dərəcə aşağı olmalıdır. Uzun müddət bu məqsədlə atmosfer havasını qurudulmasında adsorbent kimi Al₂O₃ silikageldən istifadə etmişlər ki müxtəlif qurğuda adsorberlərə bu maddələrin əvəzinə "Dzeqv" və "Aydağ" yataqlarından götürülmüş klinoptilolit tufları doldurulmuş və sənaye miqyaslı sınaq eksperimentləri aparılmışdır. Məlum olmuşdur ki, seolit tətbiq olunduqda qurudulma zamanı atmosfer havasının şeh nöqtəsi mənfi 48–56 S⁰-ə çatır, sənaye reqlamentinə görə (-400S) nəzərdə tutulan temperaturdan 8–16 S⁰ aşağı olur və o biri sorbentlərlə müqayisədə uzun müddət işləyə bilir. Regenerasiya prosesini isə 240 , 250 S⁰ temperaturda 6 saat müdətində başa çatdırmaq mümkün olmuşdur. Hal hazırda bu məqsəd üçün Al₂O₃ və silikagelin əvəzinə sənaye miqyasında təbii klinoptilolitdən istifadə olunur. Məişətdə istifadə olunan təbii yanacaq qazların az miqdar hava qarışığı ilə yanma məhsulları kimi bir sıra təsirsiz qazlar əmələ gətirir. Sənaye miqyasında bu qazların qurudulması müxtəlif məqsədlər üçün vacibdir. Quruducu kimi silikageldən istifadə etdikdə qazın 1m³-də 0,077–0,35 q qədər su buxarları qalır. Bu göstərici isə icazə verilən texniki normadan xeyli yuxarıdır. Bunu əvəzinə təbii klinoptilolit götürüldükdə isə qurudulmuş qaz qarışığında su buxarlarının miqdarı 0,003 q –dan aşağı olur. Həm də şeh nöqtəsi 77 S⁰-yə çatır. Sənaye miqyasında təsirsiz qazların qurudulması üçün aparılan təcrübələr göstərmişdir ki, "Dzeqv" klinoptiloliti hər bir dəyişikliyə uğramadan azı iki il bu məqsədlə istifadə oluna bilər. Təbii qazın , neft qazlarinin qurudulmasında sintetik seolitlərlə yanaşı təbii seolitlər də sənayedə geniş tətbiq olunur. Bir sıra göstəricilərə görə (nəmliyə görə adsorbsiya tutumu, qurudulmanın şeh nöqtəsi) təbii seolitlər sintetik seolitlərdən dala qalsa da mexaniki davamlılıq və istifadə müddətinin çox olmasına görə onları üstələyir. Uzun müddətli istifadə zamanı təbii seolitlər daha effektlidir. Məsələn, tətbiqi sənaye qurğularında təbii qazın qurudulması zamanı sintetik NaA seoliti ilə yanaşı təbii"Aydağ" və "Dzeqvi" klinoptilolitlərdən istifadə olunmuşdur. Başlanğıc müddətində NaA-nın nəmliyə görə fəallığı təbii seolitlərlə müqayisədə böyük olmuş , 3–4 aydan sonra demək olar ki, bərabərləşmişdir. Sonrakı müddətdə isə bu göstərici hətta aşağı düşmüşdür. Müəyyən edilmişdir ki, 20 ay müddətində təbii seolitlər 9–12% dağıldğı halda sintetik NaA isə 25% dağılmışdır. Maye fazada olan aromatik karbohidrogen fraksiyalarının, xüsusi ilə.ksilol fraksiyasının qurudulması sənaye miqyasında böyük əhəmiyyət kəsb edir. Çünki bunun əsasında yüksək davamlı poliefir efirləri istehsal edilir. Ksilol fraksiyasında nəmliyin miqdarı çəki ilə 0,001%-dn artıq olmamalıdır. Aparılan elmi tədqiqatlar nəticəsindən müəyyən edilmişdir ki, bu məqsəd üçün götürülən seolitlərlə müqayisədəd ən yaxşı sorbent təbii klinoptilolitdir. Nəmliyə göre seolitlərin dinamiki aktivliyi aşağıdakı sıra üzrə azalmışdır: Klinoptilolit> Nax> CaA>NaA. Sınaq üçün aparılan sənaye miqyaslı təcrübi qurğuda (adsorberin hündürlüyü 300 sm, diametri 5,16 sm) klinoptilolitlə qurudulmuş məhsulda nəmliyin miqdarı çəkiyə görə 0,001% olmuşdur. Məlum olmuşdur ki, soyuducu cihazlarında soyutma prosesini gücləndirən kimyəvi maddələrdən istifadə edirlər. Belə proseslərdə adətən soyuducu maddə nəm halda olmamalıdır. Bu maddələrdən suyu qurutmaq məqsədilə Yapon firmaları təbii klinoptilolit tufu və Al₂O₃ əsasında quruducu maddələr istehsal etmişlər. Belə quruducu maddələr aktivləşdirilmiş kömürlə müqayisədə bir sıra soyuducu maddələrdən , məsələn, freon-12 və freon −22 –dən suyu iki dəfə artıq adsorbsiya edə bilir. Belə tipli quruducu maddə Gürcüstan kimyaçıları tərəfindən də təklif olunmuşdur. "Dzeqvi" klinoptiloliti alüminium –oksid və aksangel əsasında alınmış NaA −2KQ –K tipli sorbent soyuducu maddələrdən suyun qurudulmasında böyük imkanlara malikdir. Bu maddə öz effektliyinə görə heç də yapon məhsulundan geri qalmır.

Mənbə

1. Cheetham A. K. solid state Chemistry-clarendon Press, 1992 г.
2. Блачитко Е.М. с соавт. Профилактические и лечебные свойства природных цеалитов. Новосибирск, 2000 г.
3. Mahmudov F. T. Təbii seolitlər və onların xalq təsərrüfatında tətbiqi Bakı-Elm-2003
4. Ф.Т.Махмудов, З.А.Джаббарова, С.А.Алиева, Т.Н.Аскерова, Х.А.Ильясова, С.М.Солтанова Равновесие процесса ионов NH4+ на природных и синтетических сорбентах. Азерб. Хим. Жур.,№ 2, 2016 г, с. 59–62.
5. В.А.Исмаилова, А.И.Ягубов, Ф.Т.Махмудов, Н.М.Мурадова, М.А.Аббасов, А.Н.Нуриев. Закономерности равновесия сорбции ионов свинца (Pb²⁺) и марганца (Mn²⁺) из равстворов природных и синтетических сорбентах. Прикл. Хим. Жур., 2016 г, т.89, вып. 1, с. 56–60.
6. Д. Берк.Цеолитовые молекулярные сита М.Мир.,1976, 781с
7. Клиноптилолит.Тр. Симпозиума по вопросам исследования и применения клиноптилолита 1974 Тблиси, Изд. "Мецниеребг" 1977, 243 с
8. Природные цеолиты Тр.Советско-болгарского симпозиума по вопросам исследования физико-химических свойств природных цеолитов. 1974 Тбилиси, Изд. "Мецниеребг" 1985, 381с
9. F. T. Mahmudov Təbii seolitlər və onların xalq təsərrüfatında tətbiqi. Bakı-Elm-2003, 88 s