ZEOLITAS

ZEOLITAS: PRESENTE Y FUTURO

Msc. Juan C. Hernández G.
Lab. De Cinética y Catálisis, Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de los Andes, Mérida.
Telf. (0255) 6237787 , e-mail: jucheve@yahoo.com


INTRODUCCION.

El gran interés en las zeolitas comenzó a partir de 1932, cuando Mc Bain encontró que estos materiales presentaban la propiedad de ser adsorbentes selectivos, a loscuales llamo “Tamices Moleculares”. Estos tamices moleculares son materiales microporosos que discriminan entre moléculas sobre la base de su forma y tamaño. Son sólidos con poros que oscilan entre 3 y 20 Å de diámetro, los cuales contribuyen con casi el 100% del área superficial especifica total.
Una de las propiedades más significativas de las zeolitas es el intercambio iónico, estos mineralesparticipan en este proceso a temperaturas bajas y poseen un intercambio iónico entre 2 y 5 meq/g de zeolita. Las zeolitas pueden adsorber grandes cantidades de material, por ejemplo: iones o moléculas de gas. Resultando en que se pueden utilizar como adsorbentes e intercambiadores iónicos.
Debido a las propiedades mencionadas anteriormente, estos materiales han sido ampliamente usados en procesosde separación, adsorción, purificación y catálisis.
Ya hace más de medio siglo desde que estos tamices moleculares, denominados zeolitas, comenzaron a estar disponibles comercialmente para aplicaciones industriales. Las nuevas tecnologías emergentes desarrollaron procesos relativamente sofisticados de adsorción, para el uso de estos materiales en la industria petroquímica y del gas natural. Desdeentonces se han usado millones de toneladas de zeolitas para el secado y endulzamiento del gas natural y en la industria petroquímica en general. En algunas décadas más recientes, se han usado cientos de miles de toneladas de zeolitas, en la manufactura de detergentes y productos de lavandería. Y más recientemente, se dan los primeros pasos para conocer las posibilidades de las zeolitas en eltratamiento de diversas patologías que afectan al ser humano.

ZEOLITAS.
El mineral zeolita fue descubierto en 1756 por Baron Cronstedt, un mineralogista Sueco. Este investigador descubrió de forma natural la estibilita y fue el primero en reconocer que estos materiales tenían la capacidad de intercambiar sus cationes metálicos por tratamiento con soluciones acuosas de varias sales, lo cual ocurreen compuestos naturales y sintéticos, estos intercambiadores catiónicos fueron denominados “Zeolitas”.
El termino “Zeolita” fue utilizado desde entonces para designar a esta familia de minerales naturales que presentan como propiedades particulares el intercambio de iones y la deserción reversible de agua. Esta última propiedad dio origen al nombre genérico de zeolitas, el cual se deriva de dospalabras griegas, “ZEO” que ebulle y “Lithos” piedra.
Los tamices moleculares zeolíticos son del tipo cristalino como se descubrió originalmente. Smith definió las zeolitas como “Aluminosilicatos con una estructura esquelética, la cual posee cavidades ocupadas por iones y moléculas de agua, con considerable libertad de movimiento, permitiendo el intercambio iónico y la deserción reversible”.
Hoyen día, numeroso procesos industriales de refinación, petroquímica y química fina utilizan catalizadores a base de zeolitas.

ESTRUCTURAS ZEOLÍTICAS.
La estructura de una zeolita dada define en una gran extensión, su posible aplicación industrial, tanto en procesos físicos de separación y purificación, como en procesos químicos de refinación y petroquímica.
Básicamente las zeolitas sonaluminosilicatos cristalinos, con elementos del grupo IA y IIA, tales como sodio, potasio, magnesio y calcio. Estas constan de un esqueleto cristalino formado por la combinación tridimensional de tetraedros TO4 (T = Si, Al, … ) unidos entre si a través de átomos de oxígeno. La estructura presenta canales y cavidades de dimensiones moleculares en los cuales, se encuentran los eventuales cationes de...