Zeolieten; hoe we ze kunnen meten en waarom dat van belang is

Zeoliet: oplossing voor milieuvraagstukken

Het mooie van zeolieten is dat ze ons de kans bieden om hetzelfde (of meer) te bereiken met verbruik van minder energie. En dat we processtromen zoals water en lucht niet achteraf meer hoeven te zuiveren, dat gebeurt voor een groot gedeelte tijdens het proces. Het is dus niet verwonderlijk dat heel veel organisaties zich bezig houden met de ontwikkeling, de vervaardiging of het gebruik van zeolieten: ze vormen voor een deel de oplossing voor milieuvraagstukken en een schonere chemische sector.

Hoe werkt een zeoliet?

De basis van bijna alle huidige toepassingen van zeoliet wordt gevormd door vier eigenschappen van het mineraal: adsorptie, ionenuitwisseling, moleculaire zeef en katalysator. Door beïnvloeding van deze vier eigenschappen op (bijna) nanoschaal kunnen aan een zeoliet zeer specifieke eigenschappen meegegeven.

Eigenschap 1 van zeoliet: Adsorptie

Het vermogen van adsorptie vindt toepassing in onder meer het filteren van water. Voorbeelden hiervan zijn gebruik van zeoliet voor filters in visvijvers en in waterzuiveringsinstallaties. Ook het zuiveren van lucht ten behoeve van airconditioning wordt mogelijk gemaakt door de eigenschap om water op te nemen uit de lucht en zo te koelen. Zeolieten worden ook gebruikt voor het energiebesparend drogen van levensmiddelen of het branden van koffie, cacao en noten.

Eigenschap 2 van zeoliet: Ionenuitwisseling

In de lijn van adsorptie ligt de mogelijkheid van zeoliet om ionen uit te wisselen. Sommige van de “losse’ ionen die in het zeoliet zijn opgenomen zijn vatbaar voor een omkeerbare uitwisseling met andere ionen. Deze eigenschap vindt zijn weg in verschillende toepassingen met betrekking tot de zuivering en de scheiding van stoffen.

Eigenschap 3 van zeoliet: Moleculaire zeef

Met zeolitische membranen kun je moleculen van elkaar scheiden, daarom worden zeolieten ook wel moleculaire zeven genoemd. Ze bevatten vaak twee (of meerdere) gangenstelsels van een bepaalde grootte, waardoor bijvoorbeeld kleine koolstofdioxide moleculen in een gas of vloeistof  zich gemakkelijker door het stelsel laten leiden dan de grotere moleculen, zoals methaan.  Onderzoekers in universitaire en industriële laboratoria slagen er momenteel in om de poriegrootte van deze membranen super klein te maken. De poriegrootte van het membraan bepaalt welke deeltjes het membraan kan tegenhouden en welke deze door laat gaan. Ook de poriegrootte verdeling is van belang.

Eigenschap 4 van zeoliet: Katalysator

Een katalysator is een stof die gebruikt wordt om chemische reacties te beïnvloeden en in de meeste gevallen gaat dat om het versnellen van de reactie. Door de relatief grote hoeveelheid holle ruimte in zeoliet heet het mineraal een zeer groot reactief oppervlak: 400-700 m2/g. Door dat grote reactieve oppervlak zijn ze zeer geschikt om te worden ingezet als katalysator. Zeolieten worden tijdens de reactie niet verbruikt en zijn steeds weer te gebruiken.

Het belang van deeltjesgrootte

Niet alleen het stelsel van moleculaire gangen en poriegrootte en -verdeling zijn belangrijk bij het kunstmatig vervaardigen van zeoliet. Ook de structuur, vorm of grootte van de deeltjes kan dat zijn. Zo hebben de zeolietkristallen in waspoeder een negatieve werking op de levensduur van wasmachines door een schurend effect. Omdat zoveel mogelijk te beperken zorgen wasmiddelfabrikanten ervoor dat ze zeolietkristallen met afgeronde hoeken toevoegen aan waspoeder. 

De deeltjesgrootte 

De enorm grote oppervlakte-volume verhouding van nano-gestructureerde materialen, maakt ze dus geschikt voor katalytische doeleinden, warmteopslag en tal van andere toepassingen. Een gram zeoliet heeft een oppervlak van duizend vierkante meter en bij een geringere deeltjesgrootte neemt de verhouding oppervlak/volume toe. Zeker wanneer het gaat om warmteopslag kan het dus belangrijk zijn om de deeltjesgrootte te bepalen.

Hoe meet je de deeltjesgrootte van zeoliet?

Om de deeltjesgrootte van zeoliet te meten op nanoschaal, maakt men gebruik van de Disc Centrifuges van CPS Instruments. De Disc Centrifuges hebben een bereik van 0,005 – 50 micron (µm), een zeer hoge resolutie, een hoge nauwkeurigheid, gevoeligheid en reproduceerbaarheid als ook een breed dynamisch bereik. Niet alleen voor warmteoplsag, maar ook voor andere toepassingen van zeoliet is de Disc Centrifuge een gewild instrument.

De Disc Centrifuges van CPS Instruments maken gebruik van de methode Differentiële Centrifugale Sedimentatie voor het meten van deeltjes. Bekijk hier de Masterclass over Diffferentiële Centrifugale Sedimentatie.

Meer informatie over het meten van de deeltjesgrootte van zeoliet met de Disc Centrifuges van CPS Instruments

Wilt u meer informatie over het meten van de deeltjesgrootte van zeoliet? Of heeft u interesse in een test? Neemt u dan contact op met Marc Steinmetz, via tel.nr.: 0162-460404 of email. Op onze site vindt u ook meer informatie over deeltjeskarakterisering.