Kimyasal katalizörler tüm farklı şekillerde, boyutlarda ve formlarda olabilir. Bir kimyasal reaksiyonu etkinleştirmek için gereken enerji eşiğini düşürmek ve böylece hızı - genellikle büyüklük sırasına göre - artırmak için kullanılırlar. Endüstriyel olarak sentezlenen kimyasalların tahminen %90'ı bir miktar kataliz kullanımını içerir.
En verimli ve spesifik katalizörleri bulmak, kimyasal süreçlerin önemli bir parçasıdır ve hem kolayca bulunabilen hem de farklı reaksiyonlara göre ayarlanabilen bir katalizöre sahip olmak idealdir - zeolit malzeme ailesinin parladığı yer burasıdır.
Zeolitler, benzer kimyasal bileşime ve fiziko-kimyasal özelliklere sahip bir malzeme sınıfıdır. Genellikle silika, alümina ve su moleküllerinin bir karışımıdır ve diğerleriyle kolayca değiştirilebilen gevşek bir şekilde bağlanmış pozitif iyonlara sahiptir. Zeolitlerin benzersiz mikro gözenekli yapısının yanı sıra bu pozitif iyonlar, yaygın olarak uygulanabilir katalitik yeteneklere sahip olmalarını sağlar.
Bilinen 250'den fazla zeolit yapısı vardır ve bunların 40'ı doğal olarak oluşur. Her benzersiz yapı, Uluslararası Zeolit Birliği Yapı Komisyonu tarafından 3 harfli bir atama alır.
Kristaller, kristalografi yoluyla tanımlanabilen ve ölçülebilen tekrar eden bir kafes yapısı oluşturur. Zeolitler, gözenekleri nedeniyle geniş yüzey alanına sahiptir ve sodyum, kalsiyum, potasyum veya magnezyum gibi çok çeşitli katyonları adsorbe edebilir. Ayrıca katı asitler olarak işlev görmek için hidrojen katyonlarını adsorbe edebilirler.
İlk zeolit, stilbit mineralinin ısıtıldığında önemli miktarda buhar çıkardığı keşfedildiğinde 18. yüzyılda keşfedildi. Bu, suyun malzemenin yüzeyine adsorbe edilebileceğinin anlaşılmasına yol açtı. Daha fazla çalışma, zeolit ailesi içinde birçok farklı yapısal konfigürasyon ve gözenek boyutuna sahip birçok mineral tanımlamıştır.
Zeolitler son derece kararlıdır, toksik değildir, tekrar kullanılabilir ve son derece bol doğal malzemelerden yapılabilir. İnsan yapımı zeolitler, alümina ve silikanın sodyum hidroksit ile ısıtılmasından ve kristalin yapısını oluştururken kılavuzluk etmek için kullanılan ek şablon kimyasallardan sentezlenebilir.
Her bir farklı zeolit tipinin gözenekleri, bağların belirli ve tekrarlanabilir konumlarda kırılmasına neden olarak istenen ürünü en üst düzeye çıkarır ve istenmeyen türevleri en aza indirir. Bu, zeolit gözeneklerinin çok daha büyük polimerden spesifik olarak boyutlandırılmış moleküler parçaları ayırabildiği ve daha sonra yeni polimerlere veya tamamen yeni malzemelere dönüştürülebileceği plastik atıkların geri dönüştürülmesinde özellikle yararlıdır. Benzer bir ilke, bir sera gazı olan metanın metanole dönüştürülmesinde başarılı olmuştur.
Bu büyüleyici malzemeler aynı zamanda moleküler elekler gibi davranma, moleküler karışımları zeolit yapısındaki gözeneklere göre filtreleme yeteneğine de sahiptir. Bu boyut dışlaması, 250 zeolit yapısından hangisinin kullanıldığına bağlı olarak farklı moleküllerin filtrelenmesine ve adsorbe edilmesine izin verir. Kristalin boyutu ve şekli manipüle edilebildiğinden ve mineralin kirletici madde içerme olasılığı daha düşük olduğundan, insan yapımı zeolitler genellikle bunun için tercih edilir.
Arzu edilen özelliklerine rağmen, bazı zeolitlerle endüstriyel ölçekte çalışmak zor olabilir. Bununla mücadele etmek için, malzemenin faydalarını daha az dezavantajla en üst düzeye çıkarmak için kompozit malzemeler tasarlandı. İsveçli bilim adamları, karbondioksitin seçici adsorpsiyonunda yararlı olmak için yeterli zeolit yüzey alanını koruyan ve onu atmosferden uzaklaştıran hafif bir zeolit-köpük kompozit geliştirdiler. Köpük çerçeve, geleneksel zeolit tozlarının aksine, katalizörle daha fazla gazın temas halinde olmasını sağlar.
Zeolitler ayrıca su arıtma çabalarına yardımcı olmak için de kullanılmıştır, çünkü kristal, kalsiyum ve magnezyum gibi sert suda yaygın olarak bulunan iyonları adsorbe edip değiştirebilir ve onları daha az zararlı alternatiflerle değiştirebilir.
Chemwatch 30 yılı aşkın kimyasal uzmanlıkla desteklenir ve kapsamlı bir SDS ve madde verileri kitaplığına sahiptir. Maddelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında daha fazla bilgi almak veya hizmetlerimiz hakkında daha fazla bilgi almak için lütfen iletişim Chemwatch takım bugün veya e-posta sa***@ch*********.net.
kaynaklar:
