زئولیت چیست؟
زئولیت اکسیژن ساز یکی از انواع زئولیت است که در دستگاههای اکسیژن ساز خانگی، بهداشتی و صنعتی کاربرد دارد. از این مواد برای تولید انوع محصولات کشاورزی و صنعتی استفاده میشود. برخی از انواع آن در تولید مواد شوینده کاربرد دارد و اساساً به عنوان یک مادهی جذب کننده شناخته میشوند. از یک ماده خاص برای تولید اکسیژن استفاده میشود که زئولیت اکسیژن ساز نام دارد. زئولیت مولد اکسیژن ساز عمدتاً در تولید دستگاه اکسیژن ساز کاربرد دارد. در ادامه قصد داریم این ماده کاربردی را به شما معرفی کنیم.
زئولیت چیست؟
زئولیت مادهای معدنی است که مواد تشکیلدهندهی آن عمدتاً شامل آلومینوسیلیکات میشود. ویژگی بارز این مادهی معدنی این است که یک جاذب سطحی محسوب میشود و سطح آن میتواند یک یا چند مادهی خاص را به خود جذب کند. واژهی زئولیت ترکیبی از دو واژهی یونانی زئو (به معنای جوش) و لیتوس (به معنای سنگ) است. این واژه نخستین بار توسط یک کانیشناس سوئدی به نام اکسل فردریک کرونستد(به انگلیسی: Axel Fredrik Cronstedt) ابداع گردید و امروزه برای موادی که خاصیت جذب سطحی دارند به کار میرود. این مواد تنوع بسیار زیادی در طبیعت دارند اما فقط ۹ مورد از آنها به مقدار زیاد در طبیعت یافت میشود. زئولیتهای طبیعی خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار متفاوتی دارند و عملکرد آنها عمدتاً به ساختمان بلوری و ترکیب شیمیاییشان بستگی دارد. برخی از زئولیتهای طبیعی پرکاربرد عبارتند از:
Erionite
Faujasite
Ferrierite
Laumontite
Pillipsite
Heulandite
Analcime
Mordenite
Chabazite
Clinoptilolite
ویژگیهای خاص زئولیتها
زئولیتها ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری خاصی دارند که به تبع آن واجد ویژگیها و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاصی میشوند. وجود فلزات قلیایی و مواد معدنی در ترکیبات شیمیایی زئولیتها، باعث میشود تا این مواد، تنوع بسیار زیادی داشته باشند. برخی از ویژگیهای عمومی زئولیتها از جمله زئولیت اکسیژن ساز عبارت است از:
- خاصیت جذب بالای آب
- جذب انتخابی بر اساس ابعاد و اندازه ذرات
- دافعه یا جاذبه بین مواد مختلف
- دارای ساختار مولکولی یکنواخت در بلورهای آب تبادل کاتیونی متبلور
- واجد ظرفیت و پتانسیل تبادل یونی بالا
- جذب انتخابی بر اساس مقدار اسیدیته
این ویژگیهای زئولیتها سبب میشود تا زئولیتها با جذب یا دفع یک یا چند عنصر، باعث خالصسازی عناصر موجود در هوا یا در یک سیال شود. مثلاً زئولیت اکسیژن ساز با جذب نیتروژن باعث خالص سازی اکسیژن موجود در هوا میشود. پس زئولیتها برای خالص سازی یک عنصر یا ترکیب مولکولی لزوماً قرار نیست جاذب همان عنصر یا ترکیب مورد نظر باشد، بلکه ممکن است با جذب عناصر دیگر، موجب خالصسازی آن ترکیب مورد نظر ما شود.
کاربردهای زئولیت ها
برخی از زئولیتها کاربردهای خانگی دارند و به صورت مداوم با آنها سر و کار دارید. مثلاً بوگیرها سرویس بهداشتی یکی از انواع آن محسوب میشوند. مواد زئولیتی کاربردهای گستردهای در صنایع، کشاورزی، بهداشت، داروسازی و … دارد.
کشاورزی از زئولیتها برای جذب رطوبت، بو و اصلاح خاک یا تصفیهی آمونیاک استخر آبزیان استفاده میشود. از این ماده برای افزایش بهرهوری گلخانهها و پرورش گل استفاده میشود.
محیط زیست از این مواد برای جذب فلزات سنگینی و جذب آلودگیهای نفتی یا حتی سایتهای بازسازی رآکتورها و مواد رادیواکتیوی استفاده میشکنند.
تصفیه فاضلاب صنعتی برای تصفیه آب و جذب مواد آلوده کنندهی آب، حذف آمونیاک موجود در لجنها، استخرهای شنا و حذف مواد فلزی سنگین استفاده میکنند.
حوزه بهداشت و درمان نیز از زئولیت اکسیژن ساز برای تولید اکسیژن و شارژ دستگاههای اکسیژن ساز استفاده میکنند. مصرف زئولیت مولّد اکسیژن خصوصاً پس از شیوع کرونا هم در بیمارستانها و هم در مراکز درمانی و خانهها به شدت افزایش پیدا کرده است. در ادامه قصد داریم زئولیت تولید کنندهی اکسیژن را به شما معرفی کنیم
زئولیت اکسیژن ساز چیست؟
زئولیت اکسیژن ساز یکی از انواع مواد جاذب سطحی است که طی فرایندی با جذب نیتروژن هوا منجر به تولید اکسیژن میشود. این ماده با فرمول شیمیایی Na۱۲[(AlO۲)۱۲(SiO۲)۱۲].۲۷H۲O یک حجم سه بعدی متخلخل دارد که از دو مادهی سیلیکا و آلومینا تشکیل شده است. زئولیت مولد اکسیژن که به عنوان یک غربال مولکولی شناخته میشود با جذب نیتروژن موجود در هوا به تغلیظ اکسیژن کمک میکند. بدین ترتیب میزان زیادی از اکسیژن با غلظت ۹۰ تا ۹۵ درصد در اختیار ما قرار میگیرد. اما این فرایند یعنی تغلیظ اکسیژن توسط زئولیت تولید کننده اکسیژن چگون اتفاق میافتد سوالی است که در ادامه به آن پاسخ میدهیم.
زئولیت اکسیژن ساز چگونه عمل میکند؟
مبنای کار زئولیت تولید اکسیژن بسیار ساده است. همان طور که گفته شد زئولیتها مواد جاذب سطحی یا غربالگر مولولی هستند. از سوی دیگر حدود ۷۸ درصد از مولکولهای تشکیل دهندهی هوا نیتروژن و حدود ۲۰ درصد هم اکسیژن هستند. پس اگر ما در قالب فرایندی بتوانیم نیتروژن را جذب کنیم، میتوانیم اکسیژنی با درصد خلوص بالا داشته باشیم.
در واقع مبنای کارزئولیت مولد اکسیژن تولید اکسیژن نیست بلکه حذف کردن نیتروژن هواست. لذا در دستگاههای اکسیژن ساز هوای محیط، پس از عبور از فیلترهایی (جهت تصفیه هوا از آلودگیهایی مثل دود و گرد و خاک) وارد مخزن نگهداری زئولیت میشود. در این قسمت، نیتروژنهای هوا توسط زئولیتها جذب میشود و مادهی باقیمانده میشود اکسیژن با غلظتی بالای ۹۰ درصد. پس از این مرحله، اکسیژن تغلیظ شده وارد مخزن نگهداری میشود و میتوان از آن در زمینههای مختلف استفاده کرد. متخلخل بودن زئولیت دو ویژگی دارد که به جذب بهتر نیتروژن کمک میکند:
افزایش جذب فیزیکی: به دلیل تخلخل، سطح جانبی زئولیت بیشتر و کارایی افزایش مییابد.
جلوگیری از جداشدگی: به دلیل وجود تخلل، نیتروژنها نمیتوانند به راحتی از سطح کنده شوند.
کاربردهای زئولیت اکسیژن ساز
از جمله کاربردهای مهم اکسیژن، استفاده از آن برای درمان، احیا و کمک به بیماران تنفسی است. این موضوع خصوصاً با شیوع بیماری کرونا بیش از پیش اهمیت یافته است. به همین خاطر دور از انتظار نیست که زئولیت اکسیژن ساز کاربرد فراوانی در دستگاههای اکسیژن ساز و مراکز بهداشتی و درمانی داشته باشد. از سوی دیگر با گسترش صنعتی شدن شهرها و آلودگی ناشی از عدم رعایت استانداردهای زیست محیطی موجب شده است تا بیماران تنفسی بسیار بیشتر از گذشته شوند. لذا با بیشتر شدن آمار بیماران تنفسی در شهرهای آلوده مثل تهران و اصفهان، کابردهای خانگی این مادهی حیاتبخش بسیار بیشتر از گذشته شده است. سایر کاربردهای زئولیت مولد اکسیژن را میتوان چنین برشمرد:
صنایع کاغذسازی جهت استفاده در فرایند تولید کاغذ
صنایع دارویی برای بهبود کیفیت داروها
جداسازی نیتروژن در صنایع نفت و کارخانهها
تولید خوراک دامها، جنگلداری
اجرای سیستمهای هیدروپونیک در پرورش گل و گیاه و گلخانه
تولید اکسیژن برای مراکز بهداشتی و درمانی و بیماریهای تنفسی
مشخصات بهترین نوع زئولیت برای استفاده در دستگاه تولید اکسیژن
هر چه قدر کیفیت زئولیت مولد اکسیژن بیشتر باشد، امکان تولید اکسیژن با درصد خلوص بالاتری فراهم میشود. معمولاً زئولیتهای طبیعی به دلیل وجود ناخالصی کیفیت مطلوبی ندارند. لذا انواع صنعتی آنها ترجیح داده میشود. انواع صنعتی به دلیل داشتن تخلخل استاندارد، قدرت تصفیهکنندگی بالایی دارند و میزان آبگیری آنها بیشتر است. برای اطمینان از کیفیت، باید به هنگام خرید زئولیت اکسیژن ساز موارد زیر را بررسی کنید:
نبود گرد و غبار: نباید بر روی این زئولیتها گرد و غبار نشسته باشد. وجود گرد خاک، گچ، آهک و غیره کارایی آن را پایین میآورد.
شفافیت: رنگ شفاف و روشن زئولیت نشان از کیفیت بهتر آن دارد
میزان خلوص زئولیت: هر چه قدر خلوص مواد تشکیلدهنده بیشتر باشد، کیفیت اکسیژن تولیدشده بیشتر خواهد بود. این مورد را میتوان آزمایش کرد. وجود ناخالصی هم ممکن است باعث اختلال در عملکرد جذب نیتروژن شود.
نکات مهم در خصوص انتخاب و خرید زئولیت اکسیژن ساز
همان طور که گفته شده زئولیت اکسیژن ساز بیمارستانی یا صنعتی با جذب نیتروژن موجود در هوا به خالص سازی اکسیژن کمک میکند. لذا قرار گرفتن در معرض هوا باعث میشود تا به صورت خودکار بخشی از خاصیت زئولیت از بین برود. بنابراین بستههای زئولیت اکسیژن ساز، چه به صورت فروش عمده یا خرده، حتماً باید وکیوم باشند و به هیچ وجه در معرض هوا قرار نگیرند. قرار گرفتن در معرض هوا باعث میشود تا بخشی از ظرفیت جذب نیتروژنِ آن زئولیت از بین برود و راندمان زئولیت به هنگام تولید اکسیژن کاهش پیدا کند.
مورد بعدی اینکه زئولیت اکسیژن ساز حتماً باید کاملاً خشک باشد. نم گرفتن و قرار گیری زئولیت در محیطهای مرطوب یا خیس باعث میشود این زئولیت خراب شود. لذا به هنگام انبارداری یا حتی بستهبندی باید تمهیداتی دید که زئولیت انبار شده در برابر رطوبت مقاوم باشد.
تا حد امکان باید زئولیت را سریعتر مصرف کرد. بالا رفتن طول مدت انبارداری باعث میشود زئولیت مورد استفاده به تدریج در معرض رطوبت یا نیتروژن قرار گیرد و کارآیی آن کم شود. چون هر چه قدر هم قدرت وکیومسازی بالا باشد، بالاخره تا حدی امکان نشت هوا وجود دارد. لذا هر چه قدر زئولیت اکسیژن ساز بیمارستانی، تازهتر باشد، احتمالا راندمان تولید اکسیژن آن نیز بالاتر است. طول مدت نگهداری زئولیت در شرایط وکیوم و با در نظر گرفتن جمیع جهات ۵ تا ۱۰ سال است.
زئولیت باید در یک محیط کاملاً تمیز نگهداری شود. وجود گرد و خاک، رطوبت یا انواع روغنها و مواد شیمیایی باعث میشود تا سطح زئولیتها کثیف شود و قدرت جذب سطحی آنها کاهش یابد. لذا تا حد امکان باید زئولیتها را در محیطی خشک، تمیز و در بستهبندیهای کاملاً وکیوم نگهداری کرد.
