제오라이트(Zeolite)

제오라이트(Zeolite)

 

 

 

제오라이트란?

제오라이트라는 용어는 '끓는다'와 '돌'이라는 그리스어의 합성어로 1756년 스웨덴의 Cronstedt에 의해 명명 되었다. 이는 제오라이트가 가열 되었을 때 물분자를 내보내는 현상이 생기는데, 이것이 마치 물이 끓는 것처럼 보인다고 하여 붙여진 이름이다.

제오라이트는 신생대 3기의 화산제가 속성작용을 받아 생성된 광물로서 미세한 결정이나 작은 결정의 덩어리(Micocrystalline Mass)로 현재 약 46종의 천연제오라이트가 존재한다고 알려져 있다. 이 중에서 이용가치가 높은 clinoptilolite, mordenite 등 7가지가 알려져 있다. 제오라이트는 산화알미늄(AlO4 5-)과 산화규소(SiO4 4-)의 사면체가 골격형태를 이루고 있으며 이러한 사면체의 결합방법에 따라 여러 가지로 분류된다.

 

제오라이트이 특성

신생대 3기의 화산회가 열수에 의한 속성작용을 받아 생성된 광물로 물분자가 결정수형태로 구조 중에 존재하는 결정성 함수알루미나 규산염 광물이다.  주요한 화학조성은 SiO2, Al2O3, H2O, K2O, CaO 이며, 화학조성 중의 결정수는 가열에 의해서 방출되어 수증기로 되며, 제오라이트를 수중에 담그면 기포를 발생하므로 인해 제오라이트라 명명되고 비석이라 한다. 이와 같은 미세한 세공에 의해 제오라이트는 양이온, 물, 가스 등을 흡착 할 수 있는 고기능성 소재이며, 산, 알칼리, 열 등에 쉽게 분해되지 않는 천연 광물이다.

 

즉, 제오라이트는 자연계에서는 보기드물게 전체부피의 50%이상이 빈 공간일 정도로 공동을 많이 가지고 있으며, 결정수를 내재하고 있는 세공은 결정수를 제거시키면 여러 가지 기체 분자를 흡착하게 된다.

통상, 극성 분자를 강하게 흡착하지만, 비극성 분자도 그 분자의 형태나 크기 여하에 따라서는 흡착하는 것이 가능하다.

 

제오라이트 구조적 특성

 제오라이트는 화학적으로는 결정성 함수알루미노 규산의 알카리금속(주로 Na)염 혹은 알칼리 토금속(주로 Ca)염으로 , 일반적으로 메탄형구조의 SiO2사면체가 교대로 1개씩의 산소원자를 공유해서 결합한 망목구조의 결정구조를 갖는다. 그 결합양식에는 1차원적인 것(섬유상제오라이트)나 2차원적 제오라이트(판상제오라이트)도 있지만 흡착제로서 중요한 것은 3차원적 망목구조를 가진 제오라이트(상자형 제오라이트)이다.

AlO4사면체에는 1개의 음전하를 갖기 때문에 이에 대응하는 금속이온이 결합하고, 다음에 결정수가 금속이온의 정전기적인력에 의해 유지되고 있다. 해서 제오라이트의 일반식은 (M+1,M+2)O Al2O3 nSiO3 mH2O로 표시된다.