Zeoliittien

Zeoliitit ovat aluminosilikaatteja sekä niiden synteettisiä versioita, joiden runko koostuu SiO4- ja AlO4-tetraedreista. Tetraedrit muodostavat toisiinsa liittyvän mikroporisen verkoston, jonka aukkoja pidetään alle 2 nanometrin kokoisina. Alumiinin korvaaminen Si4+-ioneilla aiheuttaa negatiivisen varauksen, jota tasapainottavat vaihdettavat kationit kuten Na+, K+ tai Ca2+. Kationien vaihtokyky ja mikroporisuus tekevät zeoliiiteista sekä ioninvaihdon että molekyylisuodatuksen kannalta käyttökelpoisia.

Zeoliitteja esiintyy sekä luonnossa että laboratoriossa valmistettuina. Luonnon zeoliitteihin kuuluvat esimerkiksi klinoptiloliitti, mordeniitti ja chabazite, kun taas synteettisiä zeoliitteja tuotetaan monissa eri rakennetyypeissä. Si/Al-suhde vaihtelee zeoliittikohtaisesti ja vaikuttaa sekä kationien vaihtokykyyn että poreiden kokoihin sekä niiden soveltuvuuteen katalyysiin tai erotteluun. Zeoliittien valmistuksessa käytetään hydrotermistä syntetystä ja niille voidaan säätää rakenteellisia ominaisuuksia sekä kationimuokkauksia haluttuun käyttötarkoitukseen sopiviksi.

Käyttökohteet kattavat veden pehmennyksen ja jätevesien ammoniumin poiston ioninvaihdon kautta, sekä ympäristö- ja teollisuusprosesseissa tapahtuvan kaasujen ja molekyylien erottelun sekä suodatuksen. Katalyyttisissä sovelluksissa zeoliitteja hyödynnetään muun muassa petroleum- ja petrokemian reaktioissa sekä methanol-to-olefins -prosessissa. Lisäksi niiden kyky valita koon mukaan vaikuttavia reaktiotuotteita tekee niistä keskeisiä materiaaleja sekä energiatehokkaissa prosesseissa että ympäristöteknologiassa.