Prírodné zeolity ako perspektívne nanomateriály pre ochranu vôd

Pod pojmom „nanotechnológia“ sa obecne rozumie technický odbor, ktorý sa zaoberá tvorbou a využívaním technológií v mierke rádovo nanometrov (ccc 1 – 100 nm). Jeden nanometer je 10^-9 m (jedna miliardtina metra), čo je približne tisícina hrúbky ľudského vlasu. Nanoštruktúry považujeme za základné stavebné jednotky nanomateriálov. Štúdiom, popisom a skúmaním ich vlastností sa zaoberá nanoveda, ktorej hranice pôsobenia sa nedajú vôbec presnejšie vymedziť. Zahrňuje oblasť chémie, fyziky pevných látok, inžinierstva a molekulárnej biológie. Nanotechnológie sú teda také technológie, ktoré sa zaoberajú praktickým využitím nových a neobvyklých vlastností nanomateriálov pre konštrukciu nových štruktúr, materiálov a zariadení. A takýmto perspektívnym nanomateriálom sú aj prírodné zeolity.

Zeolit vo svojej prírodnej forme

Používali zeolitové materiály už v dobe kamennej?

I keď predhistorický človek údajne využíval prírodný anorganický materiál na úpravu vody, nemal určite žiadne vedomosti o iónovej výmene. Sú totiž zachované aj údaje o snahe o úpravu vody z obdobia asi pre 5000 rokmi (staroveký Egypt) a neskôr zo starovekého Ríma asi pred 2000 rokmi. Zo starých análov sa najčastejšie spomína spis ako Aristoteles upravoval brakickú a morskú vodu cez isté druhy pieskov a pravdepodobne zeolitový minerál, aby znížil jej mineralizáciu. Až v roku 1850 bol princíp iónovej výmeny opísaný ako vedecký fenomén pri štúdiu vlastností alkalických pôd. Detailnejšou identifikáciou pôd sa neskôr zistila v pôdnom profile prítomnosť ílov, glaukonitu, zeolitov a humínových kyselín.

V roku 1903 dvaja nemeckí fyzici Harms a Rupler sa pokúsili ako prví priemyselne vyrábať iónomeniče predovšetkým na úpravu vody. O desať rokov neskôr bol po prvýkrát požitý prírodný zeolit na odstraňovanie amoniaku z moču. Objavovali sa aj pokusy získavať dokonca zlato z morskej vody pomocou upraveného zeolitu. Výskum syntetických iónomeničov na úpravu vôd prudko expandoval hlavne v druhej polovici minulého storočia.

Zeolit – klinoptilolit

Anorganické minerálne iónomeniče

Výrobné náklady na výrobu umelých substancií používaných ako iónomeniče pri čistení a úprave vody nie sú vôbec nízke. Ich vysoká výrobná cena, nižšia odolnosť voči teplote a rozpínavosti vo vodnom prostredí ako aj situácia v environmentálne nepriaznivej petrochemickej výrobe, podmieňuje záujem praxe aj o iné lacnejšie suroviny. Nezaostáva teda ani výskum a sprievodné využívanie anorganických minerálnych iónomeničov. Teda adsorbentov hlavne pre špecifické prípady, kde sa vyžaduje vyššia radiačná a tepelná odolnosť a cenová dostupnosť. Takýchto adsorpčných materiálov je celá rada, medzi tie najznámejšie možno patria nasledovné látky:

• hlinitokremičitanové zeolity
• smektity
• hydratované oxidy viacmocných kovov
• fosforečnany Zr, Sn, V a Sb
• kondenzované fosforečnany
• sulfidy a sulfáty alkalických zemín
• a mnoho iných chemických zlúčenín

Viac o zeolitoch aj TU.