دیاتومیت چیست ؟
معرفی دیاتومیت
دیاتومیت یک نوع خاک متخلخل با منشا رسوبی است، که ضخامت و وزن آن کم میباشد. این ماده ی معدنی عمدتا اسکلتی از جنس جلبکهای دیاتومه و رادیولاریا دارد. در واقع یک جلبک میکروسکوپی است که اندازه ی آن بین 1500-75/0 متر متغیر است و گاها آن را با نامهای دیگری از قبیل Kieselguhr، Infusorial earth ویا Mountain meal نیز می شناسند.
اجزای اصلی تشکیل دهنده ی این سنگها ذرات سیلیسی آبدار هستند، که تعداد مولکولهای آب در آنها متغیر است. منشا اصلی سیلیس موجود در این مواد سنگهای رسوبی حاصل از بقایای فسیل شده اسکلت دیاتوم، گیاهی آبزی و تک سلولی مربوط به ابتدای دوره میوسن در زمین شناسی است.
این رسوبات تحت فرایندهای تکتونیکی زمین به شکل کریستالی و معدنی تغییر کرده اند. سیلیکای آمورف (بی شکل) از اجزای سازنده اصلی دیاتومیت است، که در کنار آن مقادیر متغیری از اکسیدهای فلزی، خاک رس، نمکهای کربناته و حتی مواد با منشا آلی نیز میتوانند در ساختار دیاتومیت وجود داشته باشند. رسوبدهی شیمیایی، تماس با جو و عوامل محیطی همه با هم در ماهیت و مقادیر ناخالصی موجود در دیاتومیت ها مؤثر است.
از دیاتومیتها برای مصارف مختلفی از جمله تقویت و مقاوم سازی جامدات آلی، کاهش و افزایش چسبندگی بین سطوح، افزایش گرانروی، اثرات مواد فعال سطحی، اثرات آبگریزی، جاذب و کاتالیزور استفاده میشود.
خواص ویژه دیاتومیتها مانند نفوذپذیری و تخلخل بالا، اندازه ذرات ریز، هدایت گرمایی، چگالی کم و مساحت سطح بالا باعث کاربرد وسیع آنها در صنایع مختلف شده است. خواص سطحی دیاتومیت مثل آبگریزی، حلالیت، بار الکتریکی، اسیدیته، تبادل یون و قابلیت جذب شدیدا تحت تاثیر حضور آب است، که بطور جزئی به ساختار بلوری دیاتومیت متصل شده و تشکیل گروههای هیدروکسیل میدهند.
مشخصه یابی دیاتومیتها با استفاده از تکنیکهای امواج فرابنفش، پراش اشعه ایکس و وزن سنجی حرارتی انجام میشود که وجود آب و گروههای عاملی هیدروکسیلی و همچنین ساختار بی شکل آن را تایید می کنند. ناخالصیهای موجود در ساختار آن اغلب اکسید آلومینیوم، کوارتز، کائولینیت، و مونتموریلونیت هستند.
تصفیه و خالص سازی با اسیدکلریدریک و کلسینه کردن دیاتومیت از رایج ترین روشها برای اصلاح سطح دیاتومیت است. حتی میتوان با افزودن موادی مثل اکسید آهن و یا منگنز مساحت سطح دیاتومیت را افزایش داده و از آن جهت حذف فلزات سنگین از آب استفاده نمود.
کاربردهای دیاتومیت
دیاتومیت و فیلتراسیون برای غشاهای تصفیه
از دیاتومیت برای ساخت فیلتر جهت تصفیه آب و تولید آب آشامیدنی نیز استفاده میشود. این مواد بدلیل حلالیت بسیار پایین و ساختار بسیار پایدار و سخت و مهمتر از همه ارزان و در دسترس بودن گزینه مناسبی برای ساخت فیلتر هستند.
با قرار دادن این مواد بر روی یک غشا و تشکیل لایه ای از دیاتومیت بر سطح غشا و قرار گرفتن در محیط آب به راحتی میتوان یک فیلتر برای جداسازی ذرات معلق در آب استفاده کرد. از دیگر کاربردهای دیاتومیت بعنوان فیلتر میتوان به صنایع آبجوسازی و روغنهای خوراکی اشاره کرد. تخمین زده میشود که برای تولید هر لیتر آبجو حدود 2-1 گرم دیاتومیت بعنوان فیلتر جهت حذف مواد پروتئینی مزاحم در ترکیب آن استفاده میشود.
دیاتومیت و ساخت کود شیمیایی
بقایای دیاتومیت میتواند باعث حاصلخیزی خاک و کمک به جذب مواد مغذی از خاک توسط گیاهان شود. طی تحقیقات به عمل آمده در سالهای اخیر خاک حاوی دیاتومیت غنی از نیتروژن است که برای رشد گیاهان بسیار حائز اهمیت است. ضمن اینکه بدلیل تولید نیترات به شکل طبیعی و عدم نیاز به کودهای شیمیایی ریسک ایجاد آلودگی در خاک توسط کودهای نیتروژنه را به حداقل میرساند. رایج ترین کودهای شیمیایی سنتز شده با دیاتومیت کودهای نیتراته و آمونیومی هستند.
دیاتومیت و عایق حرارتی
از دیگر کاربردهای دیاتومیت میتوان به استفاده از آنها برای ساخت عایقهای حرارتی اشاره کرد. دیاتومیتها بعلت ساختار سخت و پایدارشان قادر به تحمل دما تا 1000ºC هستند و در بالاتر از این دما به مایع تبدیل میشوند.
کاربرد دیاتومیت در سیمان
جهت افزایش مقاومت سیمان برای مصارف ساخت و ساز از دیاتومیت استفاده میشود. در ساخت سکوهای نفتی دریایی این مواد به سیمان سازنده در مقیاس کم افزوده شده و باعث افزایش مقاومت سیمان از طریق جذب آب اضافی مخلوط میشوند.
همچنین سطح بیرونی سیمان را صاف تر میکنند. افزودن دیاتومیت به بتن نیز موجب افزایش یکنواختی و پلاستیسیته بافت آن میشود. افزودن دیاتومیت به سیمان موجب سبکتر شدن وزن بتن و همچنین افزایش زمان گرفتن بتن میشود. بطور کلی میتوان گفت که افزودن دیاتومیت طول عمر سیمان و بتن را افزایش داده و ایجاد شکست و ترک در بافت آن را به تعویق می اندازد.
کاربرد دیاتومیت در کاتالیزورها
برای یک کاتالیزور وجود یک بستر حامل، ضروری است. چون کاتالیزورها اغلب نانوذرات فلزی هستند و برای پخش یکنواخت و پایداری کاتالیزور باید از یک بستر مناسب استفاده کرد. بین تمامی حاملها، دیاتومیت کارآمدترین ماده برای واکنشهایی مثل واکنش حذف بنزن است. همچنین در واکنشهای حذف رنگ و مواد فرار آلی نیز عملکرد خوبی از خود نشان داده اند.
یکی از ویژگیهای منحصر به فرد دیاتومیت این است که علاوه بر اثر هم افزایی با کاتالیزور، بسیار ارزان بوده و زیست تخریب پذیر است. همچنین بخاطر ساختار پایدار خود در محیط های اسیدی و شیمیایی مقاومت بالایی از خود نشان میدهد.
دیاتومیت و ساخت پلاستیک
از دیاتومیت در صنعت ساخت پلاستیک بعنوان پرکننده ضد انعقاد در فیلم های شفاف پلی اتیلن استفاده میشود. چون دیاتومیت از چسبندگی فیلمها جلوگیری کرده و تجمع ذرات پلی اتیلن را متوقف میکند ، گزینه مناسبی برای ساخت فیلمهای شفاف و یکنواخت پلاستیکها و ترموپلاستیکها محسوب میشود.
کاربردهای ویژه و جدید دیاتومیت
از دیاتومیت میتوان بعنوان پولیش دهنده صنعتی مثل صنعت جواهرسازی برای پولیش های ظریف و نهایی استفاده کرد. دیاتومیت در ساخت سموم کشاورزی بعنوان رقیق کننده سم مورد استفاده قرار میگیرد. هرچه سم رقیق تر شود قابلیت پخش یکنواخت آن در زمینهای زراعتی بیشتر میشود. همچنین جهت سهولت در نگهداری سموم حامل آنها باید قابلیت جذب بالا و پخش آسان در فاز مایع را داشته باشد. از دیگر ویژگیهایی که دیاتومیت را بعنوان حامل مناسب برای سموم کشاورزی انتخاب میکند، خنثی بودن آن از نظر شیمیایی و سهولت در پودر کردن آن است.