ZEOLİTLER
Tanımı ve Genel Bilgiler
          Zeolitler, sulu alumino-silika mineralleridir. Yapıları bal peteği veya kafese benzeyen, değişebilir katyonlar ve su ihtiva eden, 2 - 12 Ao boyutlarında milyonlarca kanal ve boşluklardan ibarettir. Katyonlar zayıf bağla bağlı oldukları için zeolitler iyonlarını kolaylıkla değiştirebilirler. Gözeneklerdeki su molekülleri, ısıtıldığında zeolitik yapıyı kolaylıkla terk ederler veya tekrar adsorblanabilirler.
Zeolitin yapı birimi AlO4 veya SiO4 dörtlüsüdür.
Son 200 yılda 50 tip doğal zeolit ve 200'den fazla sentetik zeolit tanımlanmıştır.
Dünyada Zeolitlerin sekiz tanesi ticari önem taşımaktadır. Bunlar; Klinoptilolit, Çabasite, Analsim, Eriyonit, Ferrierit, Hoylandit, Laumontit, Mordenit, and Fillipsit'dir
Klinoptilolit, dünyada yaygın olarak bulunması, geniş uygulama alanı olması, ekonomik olarak işletilebilirliği, homojenliği gibi yönleri ile doğal Zeolitlerin en önemli mineral gruplarından birisidir.
Türkiye'de de Klinoptilolit minerali, rezervi , oluşumu, homojenliği ve yüksek mineral kalitesi ile önem taşımaktadır.
Zeolitlerin önemli özellikleri:
• Katyon değişim özellikleri çok iyidir. Bu yönleri ile tarımda toprak düzenleyici olarak, su, gaz, v.b. kirlilik arıtımında ağır metal iyonlarının giderilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
• Zeolitler, gözenekleri bal peteğine benzeyen mikro gözenekli malzemelerdir. Bazı maddeler bu gözenekler içine girebilir, bazıları giremez.Bu özellik zeolitlerin seçimli adsorbsiyon, moleküler elek ve katalitik kullanım alanları gibi uygulamalarda değerlendirilmesini sağlar.
• Su adsorbsiyon kapasiteleri yüksektir, bu yönleriyle tarım ve diğer uygulamalarda sudan yararlanma etkinliğini artırmaya yardım ederler.
• Adsorbsiyon özellikleri değişkendir ve böylelikle katalitik amaçlı kullanılabilirler.
• Bazı radyoaktif maddeleri adsorblayabilirler, bu özellikleri ile radyoaktif yalıtım veya diğer çevresel radyoaktif arıtım uygulamalarında kullanılırlar.
• Çok geniş bir yüzey alanına sahiptirler, kirlilik arıtım uygulamalarında bulaşan ve diğer maddelerin giderilmesinde başarılı bir şekilde kullanılırlar.
• Hayvan yemi katkısı uygulamaları için iyi bir pellet bağlayıcı ve kekleşmeyi önleyici ajan olarak kullanılırlar.
• Zeolitler, bazı mikotoksinleri bağlayabilme özelliğine sahiptirler ve bu yönleriyle yem ve gıdalarda toksin bağlayıcı olarak kullanılırlar.
• Aktive-modifiye olarak antibakteriyel, antimikrobiyal v.b. bir çok alanda kullanılırlar.
• Nem ve koku adsorbsiyonu özellikleri ile zeolitler evsel ve diğer uygulama alanları için değerlendirilirler. Zeolitler çok iyi bir amonyum adsorbent malzeme olarak bilinirler. Ahırlar, evcil hayvan altlığı gibi ortamlarda amonyumun giderilmesi için kullanılırlar.
• Bazı kil minerallerinden farklı olarak suda çözünmezler, Uygulandıkları ortamda uzun süre kullanılabilirler.
• Su arıtımı gibi bir çok uygulamada, kolaylıkla geri kazanılabilirler ve defalarca kullanılabilirler.
• Isıl dayanımları oldukça iyidir, böylelikle yüksek sıcaklık şartlarında kullanılabilirler.
Zeolit Diger Kullanım Alanları>>>

KLİNOPTİLOLİT
Sulu alumino silikat minerallerinden olup, zeolitlerin dünyada en yaygın olarak kullanılan grubudur. Yapısında doğal olarak bulunan katyonlarla anılırlar; potasyum, sodyum, kalsiyum klinoptilolit gibi.

Üretim sahasından alınan klinoptilolit örneklerinin kimyasal kompozisyonu
• Üretilmekte olan klinoptilolit kayacının formülü şöyledir;
(Na 0.5 K 2.5) (Ca 1.0 Mg 0.5)(Al 6 ,Si 30) O 72 . 24 H2O
(Potasyumu yüksek, kalsiyum da içeren klinoptilolit)
• Üretim sahası, potansiyel olarak kalsiyum, potasyum klinoptilolit yapısındaki minerali de ihtiva etmektedir;
(Na 0.5 K 1.5) (Ca 1.5 Mg 0.5)(Al 6 ,Si 30) O 72 . 24 H2O
NH4 değişim kapasitesi; Doğal ürün için;1,6 - 2,1 meq/g arasında, ortalama olarak 1,8 meq/g
Klinoptilolitin dünyadaki başlıca kullanım alanları
Dünyada yılda yaklaşık olarak 4 milyon ton zeolit kullanılmaktadır. En yaygın olarak kullanılan zeolit grubu klinoptilolittir. Başlıca kullanım alanları ise; tarımsal ürünler (gübre katkısı ve toprak düzenleyici), yapı sektörü, radyoaktif ve diğer kirlilik arıtımıdır. Klinoptilolitlerin yüksek katyon değişimi, ağır metal adsorbsiyonu, su tutma kapasitesi ve yüzey alanı gibi önemli özelliklerinden dolayı yüzlerce kullanım alanı vardır. Bunlardan bir kısmı şu şekilde özetlenebilir;
? Tarımsal uygulamalar için mineral gübre katkısı ve toprak düzenleyici
? Bahçecilik uygulamaları için mineral gübre katkısı ve toprak düzenleyici
? Bina ve yapı malzemesi
? Çimento katkısı
? Yağ döküntülerinin temizlenmesi
? Kurutucu malzeme
? Su filtrasyonu
? Evsel kullanımlar
? Pestisit ve herbisit gibi zararlıları taşıyıcı
? Hayvan yemi katkısı
? Kekleşmeyi önleyici / akış ajanı
? Toksin bağlayıcı
? Yem pellet bağlayıcı
? Marine yağı, yüzey yağı, v.d. temizleyici
? Hayvan atığının işlenmesi
? Koku kontrolü
? Kimyasal döküntüleri, tehlikeli atıkları temizleyici
? Atık muamelesi
? İçme suyu ve atık su arıtımı için doğal filtre malzemesi
? Atıkların temizlenmesi
? Kolloidal taşıyıcı
? Hayvan vitaminleri
? Nükleer iyileştirme
? Enzimler, antibiyotikler, glikoz, şeker v.d. taşıyıcı
? Gıda katkısı

ZEOLITE

The identification of Zeolite as a mineral dates to 1756, when Freiherr Axel Fredrick Cronstedt, a Swedish mineralogist, began collecting some "well-formed crystals" from a Copper mine in Sweden. He named the minerals "Zeolite" from the Greek words meaning "boiling stones", that is, because they could "froth" when heated to high temperatures (at about 200 oC ).
Zeolites soon became recognized by geologists and mineralogists and have been used in varies application areas because of their attractive physical and chemical properties. The natural sedimentary Zeolites are considered as micro porous adsorbents, ion-exchangers and catalysts, which have various uses in industry, agriculture, and in environmental protection.
Mineralogy and Crystal Chemistry of Zeolites:
The general chemical formula for Zeolites is,
Mx Dy [Alx+2y Sin- (x+2y)O2n].mH2O
M: Na, K or other monovalent cations
D: Mg, Ca, Si, Ba and other divalent cations.
Framework atoms are enclosed by the square brackets. One important chemical parameter of every Zeolite is the fraction of SiO4 tetrahedra, R= Si: (Si+Al). R ranges from 0.5 o 0.87 and remains constant during most cation exchanges, whereas most or all nonframework ions are exchangeable. The number of water molecules indicates the pore volume and usually n/2<M
This very open framework structure characterized by networks of channels or pores, gives the mineral a very large surface area. For instance, half a kilo of Zeolite powder has about the same surface area as a football field. The structure has a negative charge and with its large surface area has a high cation exchange capacity (CEC).
The unique structure differ Zeolites from "other" aluminosilicate, due to the following special properties:
Gas absorption: the ability to selectively absorb specific gas molecules,
Water Absorption/Desorption: The ability to reversibly absorb water without any chemical or physical change in the Zeolite matrix,
Ion exchange: The ability to exchange inherent cations for other cations on a basis of ion selectivity.
Benefits of Zeolites
The high CEC makes Zeolite particularly efficient in holding and slow releasing the valuable nutrients to the plants, mainly ammonium nitrogen (NH4+), potassium (K+), magnesium (Mg+), calcium (Ca+) and other elements,
Improves the cation exchange capacity of soil resulting in less fertilizer requirement,
Promotes better plant growth by improving the value of fertilizer. Helps preventing the plant from burning, that can be caused by over use of fertilizer, by trapping and slowly releasing valuable nutrients when the plant needs them,
The water retention capability of Zeolites allows less irrigation,
Improves water quality and filtration in aquaculture,
Increase the biological activity of sewage treatment and improves the value of resultant sludge,
Reduces nutrient and fertilizer loss through heavy rains, leaching and irrigation, resulting in less environmental damage through water runoff,
This retained valuable nitrogen improves the quality of the resulting manures and sludge making them worthwhile in fertilizer,
Natural Zeolites make an excellent soil amendment, and are environmentally friendly for landfill dump sites (with the exception of Zeolite that has been used as a molecular sieve or filter medium for the removal of radioactive waste or the removal of heavy chemical toxins deemed hazardous by government regulations),
Zeolites are used to reduce offensive odours, especially ammonia from sewage, animal manure and wastewater situations,
Zeolites can be used in the removal of heavy metals from mining and metallurgical wastewaters.



CLINOPTILOLITE

General Information
Clinoptilolite: Hydrated Sodium Potassium Calcium Aluminium Silicate.
General formula is;
(Na,K,Ca)2-3 Al3(Al,Si)2Si13 O36.12H2O
Class: Silicates
Group: Zeolites

Geometrical shape of Clinoptilolite
It is used as a chemical filter, chemical absorber and purifier and as mineral specimens.
Clinoptilolite is one of the useful natural Zeolites. It is used in many applications such as a chemical sieve, a gas absorber, a feed additive, a food additive, a fertilizer additive, a soil amendment, soil container, control agent and as a water filter for municipal and residential drinking water and aquariums. New technological improvements on the applications are being continued in many countries. Clinoptilolite is well conformed to these applications due to its large amount of pore space, high resistance to extreme temperatures and chemically neutral basic structure. Clinoptilolite has being used as an additive to animal feed. It absorbs toxins and microscopic parasites in the feed that are created by soil, and enhances food absorption in these animals; cows pigs, horses, chickens, etc. Clinoptilolite can easily absorb ammonia and other toxic gases from air and water, hence, can be used as a filter for cleanliness and for odour removal.
Scanning electron micrographs of tuff from Gördes, Manisa are illustrated below. X-ray powder diffraction studies indicate that this is almost pure Clinoptilolite.
In general, the monoclinic habit of Clinoptilolite is easily recognized in the scanning electron microscope.
Scanning electron micrograph of clinoptilolite tuff from Gördes, Manisa (The sample is taken from open pit mine of Enli Mining Corporation). (Crystalline structure of clinoptilolite tuff).

Some Physical Characteristics of Clinoptilolite
Colour: white, colourless, pink, yellow, reddish, pale green and pale brown
Luster: vitreous on the pinacoid face and on cleavage surfaces
Transparency: crystals vary from transparent to translucent
Crystal System: monoclinic, 2/m
Crystal Habits: include blocky or tabular crystals with good monoclinic crystal form more tabular and proportioned than heulandites. Also commonly found in acicular (needle thin) crystal sprays.
Cleavage: perfect in one direction, parallel to the prominent pinacoid face.
Fracture: uneven
Hardness: 3-4 may be softer on cleavage surfaces
Specific Gravity: approximately 2.2 (very light)
Streak: white
Other Characteristics: can absorb a significant amount of water after drying and will retain its structure even if heated to almost the temperature of melted glass.

Usage of Clinoptilolite over the world
Ø Pollution-Control:
Radioactive-waste disposal
Sewage-effluent treatment
Agricultural-wastewater treatment
Stack-gas clean up
Oil-spill clean up
Oxygen production

Ø Energy-Conservation
Coal gasification
Natural gas purification
Solar energy use
Ø Agricultural Significance
Fertilizer uses
Herbicide and pesticide carriers
Animal nutrition
Animal-waste treatment
Aqua cultural applications
Ø Mining and Metallurgy
Exploration aids
Hydrometallurgical uses
Ø Construction uses
Ø Medical applications
Ø Miscellaneous