|
«زئوليت» (Zeolite) به‌عنوان «غربال‌گر» در فيلتر مولكولي در بیش‌تر فرایندهای جذبی کاتالیستی نفت و گاز و پتروشیمی، صنایع شوینده، كنترل آلودگي، توليد اكسيژن، تصفيه‌ی گازها، ذخيره‌سازي انرژي خورشيدي، كشاورزي و ... کاربرد دارد.
ساختار منظم و فضاهاي با ابعاد مولكولي در زئوليت، جايگيري و جداشدن اتم‌هايي با قطر كوچك‌تر را در خود آسان كرده است.
هم‌چنین «زئولیت» دارای خواصي مانند: ظرفيت بالای تبادل يون كاتيوني و خاصیت کاتالیستی، خاصیت جذب آب و سایر مولکول‌ها بدون ايجاد هيچ تغيير فيزيكي است.
اگر بخواهیم به تاریخچه‌ی کشف زئولیت و برخی از کانی‌های آن اشاره داشته باشیم می‌توانیم از موارد ذیل صحبت کنیم:
«کرانستد» (F. A. F. Cronstedt) کاني‌شناس سوئدي در سال 1135 (1756 ميلادي) - هم‌زمان با کشف «استيلبيت» (کاني سيليکات هيدراته) -(Al, Ca, Na)، «زئوليت»ها را به‌عنوان گروهي از کاني‌ها معرفي کرد.
واژه‌ي «زئوليت» از واژگان يوناني δεοσ و λίθοσ به‌معني «سنگ جوشان» اقتباس شده است زيرا هنگامي که در برابر حرارت «فوتک کاني‌شناسي» قرار مي‌گيرد و گرم مي‌شود آب آن به‌صورت بخار بيرون مي‌رود و منظره‌اي همانند: جوشيدن پديد مي‌آورد.
در حال حاضر واژه‌ي «زئوليت» به هر نوع «آلومينيوسيليکاتي» که ويژگي‌هاي زئوليت‌ها را نشان دهد اطلاق مي‌شود.
در سال 1224 (1845 ميلادي) مشخص شد بعضي از خاک‌ها توانايي آن را دارند تا نمک‌هاي آمونيم را در خود نگاه دارند.
«دامور» (Damour) در سال 1236 (1857 ميلادي) دريافت بي آن‌که شبکه‌ي زئوليت‌ها از هم بپاشد و ويران شود مي‌تواند آب خود را از دست بدهد يا آبگيري کند.
«فريدل» (Feriedel) در سال 1275 (1896 ميلادي) دريافت مايعات گوناگون مانند: بنزين، الکل، کلروفرم و جيوه به‌وسيله‌ي زئوليت‌هايي که آب خود را از دست داده‌اند جذب مي‌شوند.
«گراند جين» (Grand Jean) در سال 1288 (1909 ميلادي) نشان داد که بعضي از زئوليت‌ها نظير: «شابازيت» داراي خاصيت جذب بعضي از گازها نظير: هيدروژن، اسيد سولفوريک، آمونياک و ... هستند.
«ويگل» (Weigel) و «استينهوف» (Steinhoff) در سال 1304 (1925 ميلادي) و «مک بين» (McBain) در سال 1311 (1932 ميلادي) به ويژگي «غربال مولکولي» زئوليت‌هاي آب‌زدايي شده پي بردند.
در سال 1293 (1914 ميلادي) يک فهرست نوزده‌تايي از زئوليت‌ها ارائه شد و از آن به بعد به‌طور ميانگين هر سه سال يک نوع زئوليت جديد کشف شد به‌گونه‌ای که امروزه بالغ بر 41 نوع زئوليت طبيعي ثبت شده است.
در بررسي‌هاي آغازين تنها بلورهاي زئوليتي با خاستگاه هيدروترمال موجود در سنگ‌هاي آذرين به‌عنوان زئوليت شناخته مي‌شدند و از آن‌جايي که اين‌گونه زئوليت‌ها، انباشته‌ها يا کانسارهايي اقتصادي و مطلوب نبودند لذا شيميدان‌ها تلاش‌هاي فراوانی کردند تا بتوانند زئوليت‌ها را به‌طور مصنوعي تهيه کنند.
ساخت نخستين زئوليت‌هاي مصنوعي در سال 1269 (1890 ميلادي) گزارش شده است؛ براي مثال «موردنيت» (Mordenit)، «هلانديت» (Helandit) و «کلينوپتيلوليت» (Clinoptilolite) به‌ترتيب در سال‌هاي 1948، 1963 و 1977 ميلادي به‌طور مصنوعي ساخته شدند.
«اي. جانسون» (A. Johannsen) در سال 1293 (1914 ميلادي)، «سي. اس. راس» (C. S. Ross) و «بريدلي» (W. H. Bradley) در سال 1307 (1928 ميلادي)، «کر» (Kerr) در سال 1310 (1931 ميلادي)، «اي. پوسناک» (E. Posjnak) و «ام. ان. براملت» (M. N. Bramlette) در سال 1312 (1933 ميلادي) و «فنر» (Fnner) در سال 1315 (1936 ميلادي) به وجود زئوليت‌ها در توف‌هاي آئوسن، رسوب‌هاي درياچه‌هاي شور، بنتونيت‌ها و ... اشاره کرده‌اند.
احتمالاً قديمي‌ترين گزارش زئوليت‌ها از سنگ‌هاي رسوبي در سال 1876 توسط «لو» (Lou) منتشر شده است، وي وجود «شابازيت» در توف‌هاي لايه‌اي نزديک منطقه‌ی «بووي» (Bowie) آريزونا را گزارش کرده است.
در سال 1854، «کومبز» (Coombs) به حضور چندين نوع زئوليت گوناگون در سنگ‌هاي دگرگونه‌ي دماي پايين زلاندنو پي برد. اين رويداد ميدان ديد و فکر زمين‌شناسان را در مورد زئوليت‌ها گسترش داد.
در سال 1891، «رنارد» (Renard) و «موراي» (Murray) در جريان انجام تحقيقات زمين‌شناسي کشتي «چالنجر» وجود زئوليت‌هايي از نوع «فيليپسيت» و «کلينوپتيلوليت» را در نهشته‌هاي ژرف دريا گزارش کردند.
گسترش روزافزون مطالعه‌هاي انجام شده بر روي زئوليت‌ها، حضور آن‌ها را در بسياري از کشورها از آن شمار: امريکا، ژاپن، چين، کره، مکزيک، ايران، ترکيه، آلمان، مجارستان، بلغارستان، ايتاليا و ... مشخص ساخته است.
به‌بهانه‌ی برگزاری «اولین همایش ملی زئولیت ایران» - که در تاریخ اول و دوم اسفند 1386 در دانشگاه تهران برگزار می‌شود - مصاحبه‌ای را با «دکتر حسین کاظمیان» ایده‌پرداز و دبیر این همایش ترتیب دادیم.
|
به‌عنوان اولین سؤال لطفاً خودتان را معرفی کنید. | |
|
«حسین کاظمیان» هستم متولد 1347 در بهاباد یزد.
|
در چه زمینه‌ای فعالیت می‌کنید؟ | |
|
کار اصلی و مورد علاقه‌ی من «زئولیت»ها است که تیم ما تصمیم دارد از مقیاس آزمایشگاهی تولید زئولیت‌های مصنوعی - که سال‌هاست روی آن کار می‌کنیم- به‌سمت پایلوت و تولید صنعتی زئولیت برویم که فکر می‌کنم تا دو، سه ماه آینده ساخت آن را در مقیاس پایلوت شروع کنیم.
|
نحوه‌ی استخراج زئولیت طبیعی چگونه است؟ | |
|
به‌سادگی. زئولیت به‌صورت یک معدن روباز است و احتیاجی به تونل ندارد و با یک انفجار بسیار ساده خرد و با لودر بار می‌شود.
بعد با سنگ‌شکن خرد و با توجه به نوع مصرف‌اشان دانه‌بندی خاصی شده و به مرحله‌ی مصرف می‌رسند.
ساده‌ترین مورد مصرف آن - که در ایران نیز استفاده می‌شود - به‌عنوان مکمل غذایی برای دام و طیور است.
در شیلات، آبزیان و آب‌های شیرین برای ماهی و میگو استفاده می‌شود. در این موارد باید این ماده ترکیب‌هايي را جذب کند مثلاً آمونیاک جذب شود تا نشخوارکننده میل بیش‌تری به خوردن غذا داشته و عملاً زودتر پروار گردد.
از زئولیت‌ها می‌توان در غذا و یا حوضچه‌ی پرورش ماهی‌ها و یا برای تولید اکسیژن مورد نیاز استفاده کرد.
همان‌گونه که می‌دانید در روزهای آخر رشد، ماهی‌ها به اکسیژن فراوانی احتیاج دارند به‌طوری که هوادهی ساده (ورود هوا با فشار به آب) کافی نیست بنابراین در این موارد با استفاده از زئولیت، اکسیژن هوا گرفته شده و به درون آب منتقل می‌گردد.
زئولیت‌ها در کشاورزی نیز در کودسازی استفاده می‌شوند که اصطلاحاً به آن‌ها «کودهای هوشمند» می‌گویند.
به این ترتیب که وقتی شما کودی را با زئولیت می‌سازید باعث می‌شود به کاتیون‌های سنگین سمی اجازه ندهد که جذب گیاه بشوند و در عوض عناصر مورد نیاز گیاه مانند: پتاسیم، فسفر و نیتروژن را در اختیار گیاه می‌گذارد.
اولین بار «سازمان هوا فضای امریکا» (ناسا) از این روش استفاده کرد و اولین کشت و کار در فضا تحت‌عنوان: «کشاورزی در فضا» (Astro Culture) روی زئولیت‌ها انجام شد.
در «صنعت هسته‌ای» نیز به‌عنوان تصفیه‌ی پسماندها و پساب‌های رادیواکتیو کاربرد دارد.
در «داروسازی» می‌تواند به‌عنوان داروهای «آهسته رهش» (Slow Release) عمل بکند.
وقتی آمپول تزریق می‌شود چون نوعی سم است در یک لحظه از مقدار مورد نیاز بدن فزونی می‌گیرد و به آن ضرر می‌رساند . این فرایند با افت شدید نیز همراه است به علت آن‌که مواد تزریق‌شده ناگهان خود را در بدن بیمار رها می‌کند.
کاری که داروهای زئولیتی انجام می‌دهد آن است که باعث می‌شود:
|
اولاً: به هنگام استفاده، از میزان مورد نیاز بدن بالاتر نرود |
|
ثانیاًً: ماندگاری مواد تزریق شده در بدن طولانی‌تر شود. |
در حال حاضر در حدود ده نوع دارو در دنیا با استفاده از زئولیت‌ها ساخته شده است؛ برخی از آن‌ها بر پایه‌ی خواص «ضد سرطانی» و «ضد باکتری» و «ضد میکروبی» آن‌ها است.
در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی می‌توان گفت: نزدیک به هشتاد درصد کاتالیست‌ها و جاذب‌های مورد استفاده در این صنایع بر پایه‌ی زئولیت‌ها ساخته می‌شوند. به‌عنوان مثال: زئولیت‌ها هم در «تشکیل پیوند» و هم در «شکست» می‌توانند به‌عنوان کاتالیست عمل بکنند.
|
در کشور ما از زئولیت‌ها چه استفاده‌ای می‌شود؟ | |
|
متأسفانه تنها کاری که در ایران در زمینه‌ی زئولیت‌ها انجام می‌شود استخراج بی‌رویه‌ی آن‌ها و استفاده‌ی بی‌رویه‌ی آن در خوراک دام، طیور و کشاورزی است و این در حالی است که قیمت هر کیلو از آن‌ها تنها بین 30 تا 60 تومان است و یا به‌ندرت در مصارفی بسیار فانتزی مثل: حذف بوی بستر حیوانات خانگی نیز استفاده می‌شود.
در مورد زئولیت‌ها ارزان‌ترین کار در ایران صورت می‌گیرد یعنی استخراج از معدن و فروش ارزان آن به خریداران.
به‌طور خلاصه کاربرد با ارزش افزوده‌ی بالا از این مواد به دو دلیل هنوز در ایران شروع نشده است:
|
- نداشتن دانش فنی کارامد و عدم سرمایه‌گذاری جدی در ارتباط با فراوری انواع طبیعی و تولید صنعتی انواع سنتزی |
|
- سوء استفاده‌هایی که به‌دلیل ابهام در قوانین مالکیت معنوی که در کشور ما وجود دارد. |
در ایران دانش استفاده از زئولیت‌ها وجود دارد اما در سطح پایلوت و صنعتی هیچ نوع حمایت مالی وجود ندارد. به‌نظر می‌رسد وضعیت اقتصاد جهانی به‌سمتی پیش می‌رود که صنایع مجبور به حمایت بشوند. الان مشکل اصلی نبود حمایت برای صنعتی کردن این «ترکیبات سحرامیز» است.
من کتابی نوشته‌ام به‌نام «زئولیت‌ها: کانی‌های سحرامیز»؛ چون به‌نظر من واقعاً ترکیبات شگفت‌انگیز و جذابی هستند.
|
برای آینده چه اهدافی مد نظر دارید؟ | |
|
در آینده اولین قدم ما - که آرزوی بیست ساله‌ی من نيز بوده است - تولید زئولیت‌ها در سطح پایلوت است که در ابتدا با هزینه‌ی خودمان شروع کردیم و در دو، سه ماه آینده می‌خواهیم یک یا دو نوع زئولیت را تولید کنیم.
کار دومی که انجام می‌دهیم برگزاری کارگاه‌های تخصصی است که در این زمینه فعالیت کرده و علاقه‌مندان را با زئولیت آشنا کنند (فرهنگ‌سازی).
کشورهایی که شاید یک‌صدم پتانسیل زئولیت ما را دارند دارای «انجمن ملی زئولیت» هستند ولی متأسفانه ما هنوز فاقد چنین تشکیلاتی هستیم. هم‌چنین هرساله در کشورهای جهان «همایش ملی زئولیت» برگزار می‌شود این در حالی است که کشور ما سابقه‌ی برگزاری این چنین همایشی را تاکنون نداشته است.
البته قدم اول را برداشته‌ایم و در یکم و دوم اسفند 1386 «اولین همایش ملی زئولیت ایران» را برگزار خواهیم کرد و خوشبختانه نخبه‌ترین اساتید کشور به‌عنوان کمیته‌ی علمی قبول زحمت کردند که با ما همکاری کنند و مراکزی مثل: دانشگاه تهران، سازمان محیط زیست، شرکت پخش و پالایش و برخی شرکت‌های خصوصی قول همکاری داده‌اند و امیدواریم بتوانیم یک همایش سطح بالایی را برگزار کنیم و وقتی به حد مطلوب‌تری رسید به آن جنبه‌ی بین‌المللی ببخشیم.
پايان قسمت اول
|