Цеолиты — минералы с уникальными свойствами

Цеолитами называют группу водных алюмосиликатов – солеообразных соединений, которые в своём составе имеют кремний и алюминий. Они бывают осадочного и вулканического происхождения, природные и синтетические. Внешне напоминают твёрдую глину зеленовато-серого цвета (см. фото). Известно около 50 типов природных цеолитов и более 120 типов искусственных. Благодаря своим уникальным свойствам поглощать ядовитые вещества активно используются во многих сферах человеческой деятельности.

История открытия

Шведский химик Аксель Кронстедт во время опытов столкнулся с интересным явлением: минерал стильбит (водный алюмосиликат) во время нагревания неожиданно вздулся и покрылся маленькими пузырями. Причиной этого «кипения» было высвобождение воды. Учёный нашёл несколько видов минералов с подобными свойствами и объединил их в одно семейство, дав ему название цеолиты (от греч. zeo – «кипеть» и lithos – «камень»).

Это открытие в XVIII ст. не смогли оценить. «Кипящим камням» не нашли практического применения и забыли о них почти на двести лет. В середине ХХ ст. минералы заинтересовали группу учёных, которые работали над очищением воды. Оказалось, что эти камни обладают уникальными сорбционными свойствами, которые эффективно снижают содержание в воде солей кальция, сохраняя при этом её свежий вкус. От других очистителей выгодно отличала их и недорогая стоимость. Это открытие стало толчком к более внимательному изучению свойств минералов.

Свойства цеолитов

Цеолиты имеют рыхлую, но при этом достаточно прочную структуру, которая и определяет их уникальные свойства как адсорбентов, ионообменников, катализаторов и молекулярных сит. В природе они широко распространены, их можно получить и химическим путём, поэтому они недорого стоят. «Кипящие камни» могут поглотить воды до половины собственного объёма. Содержат многие элементы таблицы Менделеева.

Выделяют такие главные свойства этой группы минералов:

• Адсорбционные: кристаллическая структура помогает связывать экологические токсины. В зависимости от температуры цеолиты способны поглощать воду и многие вредные вещества (радионуклиды, тяжёлые металлы, пестициды, нитраты).
• Способность к ионному обмену: пористая структура помогает вбирать в себя не только воду, но и молекулы других веществ, взамен отдавая минералы.
• Молекулярные сита: свободное пространство в пористой и жёсткой структуре цеолитов соответствует небольшим размерам молекул воды, углеводородов, газов и некоторым другим. Эта особенность делает их способными различать чужие молекулы по размерам, поглощая мелкие и отсеивая более крупные. У разных минералов отличаются размеры пустот, поэтому они поглощают разные вещества: цеолиты, которые удаляют из воды радиоактивный стронций, могут игнорировать остальные вредные вещества.
• Катализаторы: способность минералов ускорять реакции используется в нефтеперерабатывающей промышленности. Их выгодно отличает низкая стоимость и высокая каталитическая активность.

Применение цеолитов

Благодаря своим уникальным свойствам цеолиты используют во многих сферах деятельности человека:

• для бытового и промышленного очищения воды;
• как минеральную добавку в корм для животных;
• для обогащения почвы минеральными веществами;
• чтобы улучшить качества строительных материалов;
• чтобы устраненить неприятные запахи;
• как наполнитель при производстве бумаги, резины и пластмассы;
• в медицине.

Применение в промышленности

Минералы активно используются во многих областях промышленности с разнообразными целями:

1. Они улучшают качество строительных материалов. Добавление их в бетон сокращает срок его схватывания и увеличивает прочность.
2. Используют цеолиты в производстве моющих средств и дезодорантов. Цеолитовый наполнитель увеличивает эффективность и абразивные свойства моющих средств, заменяет вредные фосфаты, не вредит экологии.
3. Благодаря способности к поглощению воды минералы помогают быстро уменьшить влажность воздуха на промышленных предприятиях.
4. Цеолиты в химической промышленности используют и как самостоятельные удобрения, и как компоненты минеральных добавок. Они не только обогащают почву полезными веществами, но и увеличивают срок хранения удобрений, сохраняют сыпучесть и прочность гранул.
5. Как наполнитель переплётных материй в текстильной промышленности.
6. Для очистки природной воды и стоков. Около 200 кг цеолита способны очистить гектар воды за несколько месяцев.
7. В нефтяной промышленности помогают обессолить и обезводить нефть, удалить соединения серы. Нефтеперегонные заводы используют цеолитовые катализаторы.

Применение в сельском хозяйстве

Цеолиты – это также хорошая минеральная добавка, которую активно используют в удобрениях. Они незаменимы в засушливые периоды благодаря своей способности удерживать влагу в почве, медленно отдавая её растениям. Содержат множество минералов и полезных микроэлементов в доступной для растения форме.

В сельском хозяйстве цеолиты помогают:

• повысить урожайность сельскохозяйственных культур;
• снизить поглощение растениями вредных веществ из почвы;
• восстановить почву и обогатить её питательными веществами;
• предотвратить многие заболевания корней растений.

Применение в животноводстве

Цеолиты обогащают корм для животных минеральными веществами, повышают усвоение питательных веществ. Эффективны и для лечения диареи благодаря способности выводить токсины. Добавляют их и при изготовлении подстилок для выращивания животных: они эффективно поглощают запахи. Способность быстро впитывать воду делает цеолиты хорошими осушителями.

Применение этой группы минералов в животноводстве помогает:

• повысить питательные свойства корма;
• увеличить срок хранения корма, уберечь его от плесени;
• вывести из организма животного ядовитые вещества;
• увеличить продолжительность жизни животных и укрепить иммунитет;
• устранить неприятные запахи в помещениях для скота и птичниках;
• улучшить репродуктивную способность животных.

Применение в экологии

Цеолиты широко применяют для охраны окружающей среды, для её очищения и восстановления. Благодаря своей эффективности и низкой стоимости их активно использовали для ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Активно используют минералы в таких случаях:

• Для ликвидации последствий разливов нефти и других химических веществ в окружающую среду.
• Для очищения воды и почвы от радионуклидов и тяжёлых металлов.
• Для очистки воздуха от газовых выбросов: аммиака, углекислого газа и серы. Может использоваться как самостоятельно, как и в комбинации с другими сорбентами.
• Для очищения воды. Цеолитовая крошка удаляет из бассейнов, прудов и колодцев токсичные веществ, обогащает воду кислородом, поглощает аммиачный азот.

Применение в медицине

Способность цеолитов поглощать вредные вещества из организма человека используется в медицине. Например, французский препарат «Смекта», который назначают при пищевых отравлениях и вздутии живота, содержит синтетический цеолит. При этом минерал не выводит нужные вещества.

Аборигены Африки Океании угощают почётных гостей съедобными цеолитами. Как оказалось, это помогает избавиться от синдромов похмелья и переедания.

Цеолит помогает удалить радиацию из организма человека. Его использовали для улучшения самочувствия людей, пострадавших от взрыва на Чернобыльской АЭС. У тех, кто принимал порошок цеолита, отмечалось уменьшение проявлений лучевой болезни.

Для предотвращения негативных последствий следует помнить, что не все минералы этой группы подходят для внутреннего применения. В России для медицинских целей сертифицирован только клиноптилолит, из него производят препарат «Литовит». При лечении диабета используется способность минерала стимулировать и ускорять заживление ран.

Используют цеолиты и в косметических целях: из них готовят лечебные грязи, которые помогают улучшить состояние кожи, удалить вредные вещества. Хорошо зарекомендовали себя и скрабы из «кипящего камня», они эффективны при борьбе с целлюлитом. Маски с этим минералом улучшают цвет лица и повышают тонус кожи.

С профилактической целью цеолиты используют в таких случаях:

• для восстановления баланса микроэлементов;
• для нормализации кислотности желудка;
• для предупреждения заболеваний, связанных с недостатком минералов;
• для омоложения организма;
• для укрепления иммунитета и повышения работоспособности;
• для улучшения работы нервной системы;
• для удаления вредных веществ, поступающих в организм человека с пищей или из атмосферы.

Применение в быту

Свойства цеолитов активно используются и в быту с самыми разнообразными целями:

• Для очищения воды. В составе фильтров цеолиты не только очищают воду от вредных соединений, но и улучшают её вкус.
• Для комнатных растений. Как минеральное удобрение минералы повышают пористость почвы, благодаря чему облегчается доступ кислорода к корням растений.
• В наполнителях кошачьих туалетов. Быстро поглощают влагу и предотвращают появление неприятного запаха.
• Для аквариума. Цеолиты эффективно поглощают отходы жизнедеятельности рыбок, предотвращают цветение воды.
• Для хранения овощей. Минерал цеолит существенно увеличивает срок хранения овощей, предотвращая появление плесени. Его нужно пересыпать в небольшую ёмкость и поставить в кладовке.
• Освежитель воздуха. Способности минералов устранять неприятные запахи позволяют использовать их в качестве освежителей воздуха. Например, в Англии цеолиты давно используют для поглощения табачного дыма. Они также эффективны для устранения неприятного запаха в холодильнике и на кухне.
• Для ванной комнаты. Небольшой тканевый мешочек с минералом поможет уменьшить влажность в ванной, предотвратит появление плесени.
• Для холодильника. Небольшая ёмкость с цеолитом устранит неприятные запахи в холодильнике и уберёт лишнюю влагу.
• Для обуви. Цеолит прекрасно справится с задачей устранить неприятный запах из обуви. Для этого нужно приготовить небольшой мешочек из хлопчатобумажного материала (или обычные носки), насыпать в него минерал и оставить на ночь в обуви. Этот способ также поможет быстро высушить обувь.

Уникальные свойства, низкая стоимость и распространённость в природе цеолитов активно используются во многих сферах деятельности человека.