زئولیت سدیمی چیست؟

زئولیت سدیم نوعی زئولیت است که دارای یون‌های سدیم به عنوان کاتیون‌های قابل تعویض است. این یک فرم معدنی طبیعی است یا می تواند سنتز شود. زئولیت Na با جذب انتخابی نیتروژن از جریان هوا کار می کند تا بتوان اکسیژن را جدا کرد و به عنوان اکسیژن پزشکی استفاده کرد. این رایج ترین نوع زئولیت است که در تولید اکسیژن بیمارستانی استفاده می شود.

زئولیت لیتیومی چیست؟

زئولیت LiX یک زئولیت لیتیومی است به این معنی که یون‌های سدیم در زئولیت‌های طبیعی یا مصنوعی با یون‌های لیتیوم جایگزین شده‌اند. زئولیت های LiX به منظور بهبود عملکرد نسبت به زئولیت های Na در تولید اکسیژن پزشکی در اکسیژن ساز خانگی ساخته شده اند. گزینش پذیری بیشتری برای نیتروژن و مقاومت بیشتری در برابر آسیب رطوبت دارد. 

تفاوت زئولیت سدیمی (Na) و زئولیت لیتیومی (LiX) چیست؟

زئولیت  آلومینوسیلیکات‌های کریستالی است که دارای یک چارچوب سه‌بعدی از واحدهای چهار وجهی SiO4 و AlO4 هستند که در آن برخی از واحدهای چهار وجهی با کاتیون‌هایی مانند سدیم (Na+)، لیتیوم (Li+) پر شده‌اند.

به طور کلی در حالی که هر دو زئولیت Na و زئولیت LiX زئولیت هایی هستند که برای کاربردهای مختلف استفاده می شوند و تفاوت آنها در کاتیون موجود است که آنها را برای اهداف مختلف مناسب می کند.

تفاوت دیگر زئولیت Na و زئولیت LiX ساختار آنهاست. زئولیت‌ها آرایش منظمی از اتم‌های چارچوب خود دارند که در نتیجه ساختار منفذی منحصربه‌فردی ایجاد می‌کند که آنها را قادر می‌سازد تا به طور انتخابی مولکول‌های خاصی را جذب کنند. ساختار منافذ زئولیت ها به اندازه کاتیونی بستگی دارد که حفره های چارچوب زئولیت را پر می کند.

ساختار منافذ زئولیت‌های Na معمولاً بزرگ است و کانال‌های منافذ را می‌توان به راحتی توسط مولکول‌ها یا یون‌های بزرگ در دسترس قرار داد. در مقابل، زئولیت‌ های LiX دارای منافذ کوچک ‌تر هستند و اندازه کاتیون در چارچوب زئولیت معمولاً کوچک‌تر است. در نتیجه، زئولیت‌های LiX دارای گزینش پذیری بالاتری برای مولکول‌ها یا یون‌های کوچکی هستند که می‌توانند در ساختار منافذ کوچک ‌تر قرار بگیرند.

تفاوت دیگر بین زئولیت Na و زئولیت LiX روش تهیه آنها است. تهیه زئولیت Na نسبتاً ساده است و می تواند از طریق تبادل یونی انجام شود. در مقایسه، سنتز زئولیت LiX پیچیده‌تر است و معمولاً شامل چندین مرحله برای ترکیب لیتیوم در ساختار زئولیت است.

یک تفاوت دیگر بین زئولیت Na و زئولیت LiX قدرت اسیدی آنها است. زئولیت ها به دلیل خواص اسیدی خود که در فرآیندهای کاتالیستی ضروری هستند شناخته شده اند. اسیدیته زئولیت ها بسته به کاتیون موجود، اندازه منافذ و درجه جایگزینی Si/Al متفاوت است.

یکی دیگر از تفاوت های زئولیت Na و زئولیت LiX پایداری حرارتی آنها است. زئولیت ها به دلیل پایداری حرارتی و هیدروترمالی خود شناخته می شوند ، به این معنی که می توانند در برابر دما و فشارهای بالا بدون از دست دادن خاصیت جذب خود مقاومت کنند.

زئولیت‌های Na معمولاً در مقایسه با زئولیت‌های LiX در دمای پایداری کمتری دارند. این به این دلیل است که اندازه بزرگ کاتیون سدیم آن را مستعد کم آبی می کند و در نتیجه باعث تشکیل فازهای جدید یا کاهش اندازه کریستال می شود که منجر به از بین رفتن ساختار و خواص زئولیت می شود. زئولیت های سدیم تا دمای 400-500 درجه سانتی گراد نسبتاً پایدار هستند، اما در دماهای بالاتر دچار تغییرات ساختاری شده و در نهایت فعالیت خود را از دست می دهند.

از طرف دیگر زئولیت های LiX به دلیل اندازه کوچکتر کاتیون لیتیوم، پایداری حرارتی بالاتری دارند. این به زئولیت های LiX اجازه می دهد تا گزینش پذیری و فعالیت بالای خود را حتی در دماهای بالا و محیط های بخار حفظ کنند. زئولیت های LiX مقاومت بالاتری در برابر کم آبی نشان می دهند

تفاوت دیگر بین زئولیت Na و زئولیت LiX توانایی آنها برای انجام واکنش های تبادل یونی است. زئولیت ها به دلیل خواص تبادل یونی خود شناخته می شوند که امکان جایگزینی کاتیون های موجود در چارچوب زئولیت را با کاتیون های مختلف فراهم می کند.

زئولیت های سدیم به دلیل اندازه بزرگتر کاتیون سدیم به راحتی تبادل یونی می شوند که جایگزینی با کاتیون های دیگر را آسان تر می کند. فرآیند تبادل یونی زئولیت Na به طور گسترده ای برای تهیه زئولیت های مختلف با کاتیون های مختلف از جمله زئولیت LiX استفاده می شود.

از سوی دیگر تبادل یونی زئولیت‌های LiX به دلیل اندازه کوچکتر کاتیون لیتیوم نسبتاً دشوار است که جایگزینی کاتیون موجود در چارچوب زئولیت را دشوارتر می‌کند. در نتیجه تهیه زئولیت‌های LiX شامل روش‌ها و حلال‌های پیچیده‌تری برای تبادل یونی است. با این حال پس از تبادل یونی زئولیت های LiX به دلیل اندازه کوچکتر و چگالی بالاتر کاتیون لیتیوم خواص منحصر به فردی از خود نشان می دهند که منجر به انتخاب پذیری و واکنش پذیری بهتر می شود.

تفاوت دیگر زئولیت Na و زئولیت LiX سمیت آنهاست. زئولیت ها مواد ایمن و غیر سمی در نظر گرفته می شونداما سمیت ممکن است بسته به انواع خاص زئولیت ها متفاوت باشد.

به طور کلی زئولیت های Na برای انسان و محیط زیست ایمن و غیر سمی در نظر گرفته می شوند. سدیم یک الکترولیت ضروری در بدن است و برای عملکردهای فیزیولوژیکی مختلف مورد نیاز است. زئولیت‌های Na نیز معمولاً درافزودنی‌های غذایی ، از جمله به عنوان یک عامل ضد تشکیل ، بدون هیچ گونه اثرات سمی گزارش شده و استفاده می‌شوند.

با این حال زئولیت‌های LiX ممکن است به دلیل وجود لیتیوم نگرانی‌های خاصی را ایجاد کنند. این در حالی است که سمیت زئولیت های LiX هنوز به طور کامل شناخته نشده است، مطالعات نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض سطوح بالای لیتیوم ممکن است برای سلامت انسان مضر باشد و منجر به عوارض جانبی مختلفی شود.

تفاوت دیگر بین زئولیت Na و زئولیت LiX هزینه آنهاست. هزینه زئولیت ها بسته به روش تهیه، خلوص و کاربردهای مورد نیاز ممکن است متفاوت باشد. زئولیت های Na نسبتاً ارزان تر از زئولیت های LiX هستند. زیرا روش های تهیه زئولیت Na نسبتاً ساده است و مواد اولیه مورد استفاده در طبیعت فراوان و به راحتی در دسترس است. زئولیت های Na نیز به طور گسترده در صنعت استفاده می شوند و بنابراین تولید در مقیاس بزرگ وجود دارد که منجر به مقرون به صرفه بودن آنها می شود.

از طرف دیگر زئولیت‌های LiX در مقایسه با زئولیت‌های Na نسبتاً گران‌تر هستند. این به این دلیل است که سنتز زئولیت های LiX شامل چندین مرحله است و مواد خام مورد استفاده ممکن است گران و کمتر باشد. استفاده از حلال ها و روش های پیچیده تر برای تبادل یونی به هزینه بالاتر زئولیت های LiX کمک می کند. علاوه بر این، زئولیت‌های LiX نسبتاً جدید هستند و کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که به هزینه آنها می‌افزاید.

زئولیت اکسیژن ساز چگونه کار می کند؟

زئولیت به طور کلی به دو دسته سنتزی و طبیعی تقسیم می شود. از نوع سنتزی آن برای دستگاه های اکسیژن ساز بیمارستانی و خانگی استفاده می شود. این ماده نقش بسیار بالایی در تولید اکسیژن دارد. دستگاه اکسیژن ساز هوای محیط را از مواد آلومینوسیلیکات عبور می دهد که در نتیجه هوای داخل دستگاه به طور کامل برای بیمار فیلتر و تصفیه می شود. ساختار زئولیت نیز به صورت کروی است که می تواند اکسیژن هوا را که از سایر گازهای موجود در آن می گیرد جدا کرده و اکسیژن خالص تولید کند.

ساخت یک اکسیژن ساز قابل حمل برای بیماران مبتلا به مشکلات تنفسی از اهمیت بالایی برخوردار است. خروجی تغلیظ کننده اکسیژن جریانی از ۹۰ درصد حجمی اکسیژن غنی شده در یک سیکل پیوسته جذب و دفع (زمان چرخه ۹۰ ثانیه) است. اندازه ستون جذب ۳ سانتی متر قطر و ۲۰ سانتی متر طول دارد. یک زئولیت با اندازه نانو ۱۳ برابر لیتیوم به عنوان جاذب برای جذب انتخابی نیتروژن از هوا استفاده می شود.

منبع: سایت پتروتات