سنتز
 

روش ابداع شده توسط ميلتون در دهه ي 1940 بدين صورت بود که ژل هاي آلومينوسيليکاتي تشکيل شده از فلز قليايي واکنش پذير بوسيله ي فرآيند هيدروترمال کريستالي مي شوند. اين فرآيند در PH بالا و در دماي محيط انجام مي شود. ميلتون، برک و همکارانشان با انجام کارهاي سنتز توانستند بيش از 20 ماده ي زئوليتي با نسبت Si به AI کم و متوسط توليد کنند. ظهور مواد افزودني داراي کاتيون آمونيوم چهارتايي به عنوان عامل جهت دهنده ي ساختاري (SDA) و افزودن آنها به ژل قليايي بوسيله ي برر (Barrer) و همکارانش منجر به توليد زئوليت هاي غني شده با سيليس نوع A، زئوليت با سيليس بالا ، بتا و ZSM-5 شد. البته سنتزهاي بعد از ميلتون در دماي بالاتر (بين 100- 200 درجه سانتيگراد) انجام مي شد. (سنتز بوسيله ي روش ابداعي ميلتون در دماي 100C° و زير آن انجام مي شد).
افزوده شدن فلورايد به ژل رآکتيو منجر به کريستال هاي بزرگتر و کامل تر شد. در اين ساختارهاي غربال مولکولي علاوه بر تغييرات بالا، ساختارها و ترکيبات جديد ظهور کردند. در واقع يون هاي فلورايد در اين مورد به عنوان عوامل جهت دهنده ي ساختاري عمل مي کردند. افزودن فلورايد باعث گسترش ناحيه ي سنتز به PH هاي اسيد شد.
سنتز غربال هاي مولکولي بر پايه ي ALPO4 شبيه به فرآيند سنتز زئوليت هاي با سيليس بالا و غربال هاي مولکولي سيلسي است. براي توليد از کريستا ليزاسيون هيدروترمال ژل هاي آلومينا فسفاتي رآکتيو، يک ماده ي آميني يا کاتيون 4 تايي به عنوان عامل جهت دهنده ي ساختاري و دماي کريستاليزاسيون 200-100C° استفاده مي شود. عموماً اين نوع زئوليت ها داراي کاتيون هاي قليايي و قليايي خاکي نيستند ( برخلاف اکثر زئوليت ها ) و PH به طور نمونه وار اندکي اسيد ي يا بازي است.
در روش اصلاحي ديگر، مواد مزوپورس به روش سنتز هيدروترمال با سورفکتانت کريستال مايع توليد مي شود.
از دهه ي 1940 به بعد سرتاسر روش سنتز ميليتون دست خوش تغيير و اصلاح قرار گرفته است. زئوليت هاي بسياري با اين روش توليد شده اند.

کاربرد ها
 

کاربردهاي زئوليت ها و غربال هاي مولکولي پس از گذشت چند دهه رشد روزافزوني در صنعت پالايش نفت مخصوصا در کراکينگ ته مانده ي نفت (resid) و افزايش عدد اکتان داشته است. ZSM-5 به عنوان يک افزودني در فرآيندکراکينک کاتاليستي مايع ( FCC) استفاده مي شود تا عدد اکتان بالا رود. البته در فرآيند FCC از زئوليت هاي نوع Y که از سيلسيم غني شده اند نيز استفاده مي شود.
استفاده از کاتاليزورهاي زئوليتي درتوليد محصولات آلي و پالايش آنها به عنوان يک جهت گيري اصلي مطرح مي باشد. از زئوليت ها به عنوان عوامل پاک کننده (به جاي فسفات ها) استفاده مي شود. در واقع تنها حجم بزرگ استفاده از زئوليت هاي مصنوعي در اين صعنت مي باشد. محصولات تبادل يوني ساخته شده از زئوليت ها (چه مصنوعي، چه طبيعي) به طور وسيع در زدايش زباله هاي هسته اي (پس از اتفاق افتادن فجايع هسته اي مانند حادثه ي چرنويل) استفاده مي شود. کاربردهاي نوظهور براي زئوليت ها عبارتند از استفاده از پودر آنها در زداينده هاي عطر و افزودني هاي پلاستيک (البته اين کاربردها بالقوه مي باشد).
رشد عمده اي درکاربردهاي جاذب و مجزا اتفاق افتاده است. در اين کاربردها بواسطه ي زئوليت ها گازهايي همچون اکسيژن، نيتروژن و هيدروژن توليد مي شود. اخيراً کاربردهايي در زمينه ي غربال هاي مولکولي آب گريز اتفاق افتاده است که در اين کاربردها از غربال هاي ملکولي آب گريز مانند زئوليت هاي سيليسي نوع Y براي زدايش و بازگرداني ترکيبات آلي فرار (VOC) استفاده مي شود. اين نوع کاربردها بازار خوبي کسب کرده است.
يکي از ابعاد علمي جذاب که در دهه ها ي 1980 و 1990 انجام شده استفاده از غربال هاي مولکولي به عنوان مواد جامد پيشرفته (advanced Solid state matarials) مي باشد. اين کاربردهاي جديد عبارتند از: الکترونيک مولکولي، کوانتوم دات ها، زنجيره هاي کوانتومي، الکترودهاي زئوليتي باطري ها، مواد اپتيکي غير خطي و سنسورهاي شيميايي.
اخيراً گزارشاتي مبني بر استفاده از زئوليت ها به عنوان مواد دي الکتريک با Kکم آورده شده است. اين مواد دي الکتريک با K کم در ميکروپروسسرها کاربرد دارند.
زئوليت ها همچنين به عنوان مواد خام براي کامپوزيت هاي سراميکي مورد استفاده در صنعت الکترونيک کاربرد دارند.

فروش
 

به دليل آنکه غربال هاي مولکولي و زئوليت هاي مصنوعي به عنوان يک گروه جديد از مواد صنعتي در سال 1954 به بازار عرضه گشتند فروش اين مواد به سرعت افزايش يافت. به نحوي که در سال 2008 توليد اين مواد به ?1.8×10?^6 تن رسيده است. کاربردهاي اصلي اين مواد در جاذب ها، کاتاليزورها و مواد تبادل گريوني است. کاربردهاي پاک کننده از لحاظ حجمي بيشترين فروش را دارند. (%72) درکاربردهاي پاک کننده از زئوليت نوع A (و اخيراً P) به عنوان تبادل گريوني استفاده مي شود. در سال 2008 اين تخمين زده شد ه است که ?1.27×10?^6 تن از اين مواد درکاربردهاي پاک کننده مصرف مي شود. اگر چه دومين حجم بزرگ مصرف اين مواد در کاتاليزورهاست . (%17) اما اين کاربرد بيشترين ارزش فروش براي زئوليت ها را دارد. (حدود 55% از کل). کاتاليست هاي کراکينگ مايع ( FCC) که از زئوليت هاي غني شده با سيليس تشکيل شده اند، بيش از 95% از مصرف کل کاتاليزورهاي زئوليتي را به خود اختصاص داده اند در واقع حجم کمي از زئوليت ها در هيدرو کراکينگ و سنتز شيميايي ( پتروشيمي) کاربرد دارند. مصرف کاتاليزورها در سال 2008 ، 303000 تن تخمين زده شده است.
کاربردهاي جاذب متنوع بوده و شامل موارد زير مي شود. خشک کردن و خالص سازي گاز طبيعي و جريان هاي پتروشيميايي (مانند اتيلن، پروپيلن، عوامل سرد کننده و پنجره هاي عايق)، جداسازي بالک (مانند اکسيلن و پارافين نرمال) و در جداسازي هوا و توليد گاز اکسيژن بوسيله ي جاذب هاي فشار (PSA) يا جاذب هاي خلاء (VPSA). مصرف جاذب ها در سال 2008 به ميزان ?0.18×10?^6تن تخمين زده شده که اين ميزان 10% حجمي از کل توليد است. توليد جهاني زئوليت هاي طبيعي در سال 2008 به ميزان ?3.0×10?^6 تن تخمين زده شده است. چين وکوبا بيشترين مصرف از زئوليت هاي طبيعي را دارند. آنها از زئوليت براي بالا بردن استحکام سيمان استفاده مي کنند.
قيمت زئوليت ها براساس کاربرد تعيين مي شود. به طور نمونه وار قيمت کاتاليزورهاي زئوليتي در ايالات متحده ي آمريکا تقريبا 4-3 دلار بر کيلوگرم براي کاتاليزورهاي FCC و20 دلار بر کيلوگرم براي کاتاليزورهاي خاص است. جاذب هاي متداول 5-9 دلار بر کيلوگرم قيمت دارند. البته جاذب هاي خالص ده ها دلار برکيلوگرم قيمت دارند. قيمت زئوليت هاي مورد استفاده در پاک کننده ها 2 دلار برکيلوگرم است. زئوليت هاي طبيعي درکاربردهاي بالک به قيمت 0.25-0.4 دلار برکيلوگرم قيمت دارند. البته زئوليت هاي طبيعي که در کاربردهاي صنعت جاذب استفاده مي شوند. قيمت بالاتري دارند و هرکيلوگرم آنها3.50- 1.50 دلار قيمت دارند.
منبع انگليسي مقاله :
zeolites in industrial separation and catalysis/edited by santi kulpruthipanja/ wiley/2010