Zeolite là gì? Tìm hiểu ứng dụng của Zeolite trong cuộc sống

Zeolite là khoáng chất đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như khoa học, công nghệ, chăn nuôi, xử lý nước thải… Vậy bạn có thực sự hiểu Zeolite là gì? Cấu tạo và các ứng dụng của Zeolite trong cuộc sống? Thông tin sẽ được môi trường Song Phụng tổng hợp và chia sẻ trong bài viết dưới đây!

Zeolite là gì?

Zeolite là một loại khoáng chất silicat nhôm có cấu trúc tinh thể xốp, chứa các lỗ rỗng và kênh rỗng có kích thước phân tử. Nhờ cấu trúc đặc biệt này, zeolite có khả năng hấp phụ, trao đổi ion và xúc tác rất tốt. Chính vì vậy, zeolite được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xử lý nước, hóa dầu, sản xuất phân bón, và chất xúc tác.

Zeolite có công thức hóa học chung là Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].zH2O. Trong đó:

• M là kim loại có hóa trị n (thường là các kim loại kiềm hoặc kiềm thổ).
• x, y, n, z là các số nguyên biểu thị tỉ lệ mol của các nguyên tố.
• Tỉ lệ Si/Al (y/x) quyết định cấu trúc và tính chất của zeolite.

Kích thước hạt zeolite thường dao động từ vài micromet đến vài trăm micromet, tùy thuộc vào phương pháp sản xuất và ứng dụng. Việc sản xuất zeolite có kích thước nano (dưới 100 nm) là hoàn toàn khả thi và đang được nghiên cứu để mở rộng các ứng dụng của zeolite trong nhiều lĩnh vực.

Tìm hiểu về sự hình thành của Zeolite

Sự hình thành của Zeolite có thể do tự nhiên hoặc nhân tạo. Cụ thể như:

Quá trình hình thành tự nhiên

Khi núi lửa phun trào, tro núi lửa giàu silica và nhôm tiếp xúc với nước ngầm hoặc nước biển. Qua thời gian dài, dưới tác động của nhiệt độ và áp suất, các khoáng chất aluminosilicat trong tro núi lửa sẽ phản ứng với nước và các ion kim loại, tạo thành zeolite.

Ngoài ra, các khoáng chất aluminosilicat như feldspar, mica, và cao lanh cũng có thể biến đổi thành zeolite dưới tác động của nước nóng và các chất hòa tan.

Quá trình tổng hợp nhân tạo

• Tổng hợp trực tiếp từ các nguyên liệu cơ bản: Các hợp chất nhôm (như nhôm sunfat) và silic (như silicat natri) được trộn lẫn với nhau theo tỷ lệ nhất định.
• Tổng hợp từ các khoáng chất tự nhiên: Các khoáng chất tự nhiên như cao lanh, bentonite được nghiền nhỏ và xử lý để loại bỏ tạp chất. Sau đó được nung ở nhiệt độ cao. Trong quá trình nung, cấu trúc của khoáng chất sẽ bị phá vỡ và tái tạo thành cấu trúc zeolite.
• Tổng hợp từ gel chưng áp: Gel chưng áp là một hỗn hợp đồng nhất chứa các thành phần nhôm, silic, dung môi, chất khoáng và chất tạo cấu trúc (SDA). Khi được nung ở nhiệt độ cao để loại bỏ dung môi và SDA, tạo thành cấu trúc zeolite.

>>> Tìm đọc: Sodium Hexametaphosphate là gì? Ứng dụng trong công nghiệp và bảo vệ môi trường

Cấu tạo chi tiết của hạt Zeolite là gì?

Các hạt zeolite được tạo nên bởi sự kết hợp của các tứ diện SiO4 để tạo thành mạng lưới ba chiều. Trong đó có một số nguyên tố Si được thay thế bằng các nguyên tử Al để tạo nên khối tứ diện có tên AIO4. Các nguyên tử oxi đóng vai trò làm chất kết nối các tứ diện AIO4 lại với nhau. 

Bên trong tinh thể là không gian gồm các hốc nhỏ kết nối với nhau các đường rãnh có kích thước đồng đều và ổn định. Cũng chính nhờ hệ thống lỗ xốp cùng các đường rãnh này mà hạt Zeolite có thể hấp thu tối đa những phân tử có kích thước nhỏ hơn lỗ và đẩy ra ngoài những phân tử có kích thước lớn hơn ra ngoài.

Có những loại Zeolite nào?

Tiêu chí phân loại	Phân loại cụ thể
Dựa trên nguồn gốc	Zeolite tự nhiên Zeolite tổng hợp
Dựa theo chiều hướng không gian của kênh mao quản	Zeolite có hệ thống mao quản 1 chiều Zeolite có hệ thống mao quản 2 chiều Zeolite có hệ thống mao quản 3 chiều
Dựa trên đường kính mao quản	Mao quản nhỏ: đường kính khoảng 3-4 Å Mao quản trung bình: đường kính từ 4.5 đến 6 Å Mao quản rộng: đường kính dao động từ 7-15 Å
Dựa trên tỷ lệ Si/Al	Zeolite hàm lượng Si thấp (Si/Al = 1-1.5): A, X Zeolite hàm lượng Si trung bình (Si/Al = 2-5): zeolite Y, chabazit… Zeolite hàm lượng Si cao: ZSM-5

Những ứng dụng thực tế của Zeolite trong cuộc sống

Hiện nay, Zeolite được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực của cuộc sống. Cụ thể như:

Ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản

Zeolite được ứng dụng nhiều trong nuôi trồng thủy sản mà đặc biệt là thâm canh tôm, cá. Bởi Zeolite có khả năng hấp thụ được tối đa các loại kim loại nặng có trong nước, amoni cũng như những chất độc hại khác có trong ao hoặc hồ nuôi. Ngoài ra, nó còn tham gia vào đảo nước, cung cấp oxy cho tôm, cá.

Ứng dụng trong chăn nuôi

Khi trộn vào thức ăn cho gia súc, gia cầm, zeolite phát huy tác dụng như một chất hấp phụ tự nhiên, giúp loại bỏ các chất độc hại trong cơ thể động vật, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe vật nuôi như: tăng cường hệ miễn dịch, cải thiện quá trình tiêu hóa, giúp vật nuôi hấp thu tối đa chất dinh dưỡng từ thức ăn. 

Điều này không chỉ giúp vật nuôi khỏe mạnh hơn mà còn thúc đẩy tăng trưởng, giảm tỷ lệ mắc bệnh, từ đó nâng cao hiệu quả chăn nuôi. Đặc biệt, zeolite hoàn toàn an toàn cho cả vật nuôi và người chăn nuôi.

Ứng dụng trong hệ thống lọc nước

Nhờ đặc tính nổi bật là zeolite là có thể hấp thụ được tối đa vi khuẩn, kim loại nặng có trong nước cho nên chúng được ứng dụng nhiều và trong hệ thống lọc nước sinh hoạt, nước ăn uống hàng ngày, đảm bảo mang đến nguồn nước sạch, tinh khiết.

Ứng dụng trong xử lý nước thải

Trong lĩnh vực xử lý nước thải, zeolite được ứng dụng để loại bỏ hoàn toàn các ion kim loại nặng, amoni, chì, phốt pho… cùng những hợp chất hữu cơ có hại cho sức khỏe. 

Khi ứng dụng Zeolite vào xử lý nước thải, những chất độc sẽ bị tác ra khỏi nước và phân hủy hoàn toàn, không có khả năng gây ô nhiễm cho môi trường sống hoặc nguồn nước, không gây hại đến sức khỏe con người.

Ứng dụng trong các ngành công nghiệp

Trong ngành công nghiệp lọc hóa dầu, Zeolite đóng vai trò là một loại xúc tác quan trọng, chiếm khoảng 95% tổng lượng xúc tác được sử dụng. Khả năng tạo ra các lỗ xốp có kích thước phân tử và tính axit đặc trưng của Zeolite giúp chúng thực hiện hiệu quả các quá trình như cracking, alkyl hóa, isomer hóa, giúp tăng cả về số lượng và chất lượng của sản phẩm dầu thành phẩm. 

Ngoài ra, Zeolite còn được sử dụng để tách các hợp chất hữu cơ, loại bỏ tạp chất và điều chỉnh các đặc tính của sản phẩm dầu.

 >>> Đọc thêm: Các phương pháp  xử lý dầu mỡ trong nước thải tiên tiến và hiệu quả

Ứng dụng trong nông nghiệp

Ngoài ra, cũng nhờ vào đặc tính hấp thụ tốt nên zeolite còn được ứng dụng để nghiên cứu và điều chế ra các loại phân bón có chứa zeolite. Bởi khi bón vào đất thì Zeolite sẽ từ tử nhả ra dưỡng chất ngấm và đất, tốt cho cây, giúp tiết kiệm tối đa phân bón cần sử dụng, tăng độ phì nhiêu cho đất, điều hòa độ PH và giữ ấm tốt cho đất.

Ngoài ra, Zeolite còn tham gia vào sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu.

Ưu điểm của việc sử dụng Zeolite là gì?

Sử dụng Zeolite trong lọc nước mang lại nhiều ưu điểm nổi bật, có thể kể đến như:

• Zeolite có khả năng loại bỏ được gần như tuyệt đối vi khuẩn có trong nước, giảm liều lượng chất khử trùng cần sử dụng cho nên nó rất có lợi trong việc xử lý nước sạch, giảm chi phí vận hành.
• Lọc được amoniac và kim loại nặng có trong nước nhờ việc tạo ra áp lực lớn với các phân tử sau đó hấp thụ và giữ lại chúng.
• Zeolite có khả năng trao đổi các ion canxi và magie có trong nước, làm mềm nước và ngăn ngừa tình trạng tích tụ cặn trong đường ống gây ra tắc nghẽn.
• Nhờ khả năng hấp thụ được các hợp chất sắt có trong nước, mang đến nguồn nước trong, sạch, an toàn, không gây nguy hiểm cho sức khỏe người sử dụng.

Những lưu ý khi sử dụng Zeolite trong lọc nước

Ứng dụng Zeolite trong lọc nước hiệu quả bạn cần lưu ý những vấn đề dưới đây:

• Tùy thuộc vào nguồn nước và mục đích sử dụng mà chọn hạt có kích thước phù hợp. Hạt zeolite có kích thước 0.5-1mm phù hợp cho lọc nước gia đình, trong khi hạt có kích thước nhỏ hơn có thể dùng cho lọc nước tinh khiết.
• Có nhiều loại Zeolite với các đặc tính hấp phụ khác nhau (Na, Ca, K…). Chọn loại phù hợp với các chất cần loại bỏ trong nguồn nước.
• Trước khi sử dụng, Zeolite cần được rửa sạch bằng nước để loại bỏ bụi bẩn và các tạp chất. Một số loại Zeolite cần được kích hoạt bằng dung dịch muối hoặc acid trước khi sử dụng để tăng khả năng hấp phụ.
• Cần điều chỉnh lưu lượng nước đi qua lớp Zeolite để đảm bảo thời gian tiếp xúc đủ lâu, giúp Zeolite hấp thụ tối đa các chất bẩn. 
• Áp suất quá cao có thể làm vỡ hạt Zeolite, quá thấp làm giảm hiệu quả lọc.
• Độ pH lý tưởng cho zeolite hoạt động hiệu quả thường nằm trong khoảng 6-9. Nếu nước quá axit hoặc quá kiềm, cần điều chỉnh trước khi đưa vào hệ thống lọc.
• Tùy thuộc vào chất lượng nước nguồn và lưu lượng, tần suất tái sinh thường là 1-2 tháng/lần. Thường dùng dung dịch muối NaCl nồng độ 5-15%. Rửa ngược bằng nước sạch, ngâm trong dung dịch muối, rửa sạch lại bằng nước.

Hy vọng những thông tin được Thiết bị ngành nước Song Phụng cung cấp trong bài viết trên đã giúp bạn hiểu được Zeolite là gì và ứng dụng cụ thể của zeolite trong các ngành khác nhau. Nếu bạn đang tìm kiếm đơn vị thi công hệ thống xử lý nước  hãy liên hệ với chúng tôi theo hotline 0913907274 để được nhân viên hỗ trợ giải đáp kịp thời.

>> Xem thêm:

• Yêu cầu tiêu chuẩn áp lực nước sinh hoạt hiện nay
• Nước mềm là gì? Đặc điểm và ứng dụng thực tế