일라이트의 특성

[올림이]

일라이트

1.일라이트의 특성

발견된 역사가 짧고 그 매장량이 희귀하여 지금까지는 많이 알려지지 않았으나, 1987년 국내(충북 영동)에서 대량의 일라이트 광맥이 발견되면서 서서히 사람들에게 알려지기 시작하였습니다.

Illite라는 단어는 1937년 Grim등에 의해서 명명되어지고, 결정구조도 밝혀졌으며, 일라이트라는 이름을 니질암석에서 나타나는 점토 크기의 운모에 붙였다.

점토광물중 운모족은 운모류에 속하는 아족으로 삼팔면체형 운모와 이팔면체형 운모가 있고, 삼팔면체형 운모에는 금운모, 흑운모, 레피돌라이트, 전왈다이트, 애나자이트, 철운모 및 시데로 필라이트 등이 있으며, 이팔면체 운모 아족에는 백운모, 펜자이트, 세라트나이트, 토베라이트, 새리사이트, 피라고나이트, 해록석 및 일라이트가 있다.

여러 문헌에서 일라이트에 대해 브라베이사이트(bravaisite), 수화운모, 수화 백운모, 수화펜 일라이트, K-운모, 운모질점토, 견운모 및 점토질 운모 등 여러 가지 명칭을 거의 동의어처럼 사용해 왔다.

Neaman과 Brown(1987)은 점토질 운모안에 견운모, 수화운모 및 일라이트를 포함시켜 기재하고 있으며, 일라이트는 혼합층을 이루지 않고, 10Å의 저면간격을 가지며, 팔면체 자리에서 Fe<1인 것으로 정의 하였다. 하지만 Illite는 운모와 비교하여 Si에 대한 Al의 치환율이 낮아 사면체의 Al의 함량이 낮고, 층간의 K의 함량도 낮으며, 운모보다 많은 양의 물을 함유한다는 점에서 구분된다.

사면체 층과 팔면체 층이 1:1 층을 이루고 있는 Illite의 기본 구조는 SiO4 사면체가 육각환형 구조를 이루고 사면체층과 팔면체층이 1:1 층을 이루고 있는 필로규산염(phyllosilicate) 광물(층상 규산염)에 속한다.

일라이트는 운모보다 사면체 자리에 Al의 치환이 적으며, 펜자이트의 조성으로 치우친다(文, 1996). 팔면체 자리에서 Al을 치환하는 Mg의 양이 적어, 이들의 층전하는 O22를 기준으로 2(-)보다 작게 되고, 양이온 흡착능력이 있어 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집 침전을 유발, 탁도를 매우 향상시킨다.

상온에서는 5∼25 마이크론으로 원적외선이 방사되어, 탈취능력도 우수하게 나타난다. 화학적 특징으로는 천연 무기비금속 광물의 자발적인 화학반응 능력은 없고, 물, 유기 용매, 산 및 알칼리에도 불용성이다.

일라이트는 열수 환경이나 변성환경의 풍화작용에 의해서도 형성되며(Eberl과 Hower, 1977; Thompson 1985; Chamley, 1989; 민 등, 1988), 주로 I/S(일라이트 스멕타이트) 혼합층을 이루고, 퇴적암내에 흔히 산출되는 점토광물이다.

일라이트는 중금속, 유독가스에 대한 흡착, 탈취, 분해기능이 탁월하며,상온에서 원적외선 방사량이 지금까지 알려진 광물들 중 최대치를 나타냅니다.

성분으로는 - 산화규소, 알루미나,산화철, 칼슘,나트륨,마그네슘,기타

한편, 점토광물질로서 지금까지 밝혀진 특성을 보면 Zeolite, bentonite, kaolinite 등이 있으며, 이들은 주로 탈취제, 이온교환제 및 토성개량제 등으로 사용되고 있다.

2.제오라이트

Zeolite는 스웨덴의 광물학자 Cronstedt(1756)가 최초로 스틸바이트(stilbite)를 발견하였으며, 이 광물의 명칭을 끓는 돌(Zein lithos)라는 뜻의 Zeolite라고 불려지게 되었다.

Zeolite는 염기성 화강암내의 공극이나 세맥의 형태로 산출된다고 생각되어 왔으나, 변성암이나 화산암류의 풍화로 생성된다. 우리 나라의 경우 경북 영일 지역에서 개발(1960년대)되고 있다.

Zeolite의 기본 구조는 AlO4와 SiO4 사면체와 이들과 결합하고 있는 Mg, Ca, Mn등이 팔면체 구조를 이루는 텍토규산염(tectosilicate) 광물(망상구조형)에 속하고, SiO4 사면체의 Si를 Al이 치환하는 경우 양전하의 부족을 K, Na 등이 그 부족을 채우고, AlO4와 SiO4 사면체의 결합에 따라 Chain 구조와 Plate 구조 등을 이룬다.

 이들은 또한 구조내 channel을 형성하고 있는데, 이 channel 내에는 다량의 물을 함유하거나, Ca, Na, K 등이 양이온들을 흡착하고 있다.

 이 구조내의 물분자는 가열하면, 증발하고, 다시 냉각되는 과정에서, 수분을 흡수하거나, 암모니아, 알콜 등을 흡착하기도 한다. Zeolite의 광물학적 특성으로는 양이온 교환특성, 흡착 및 분자체 특성, 촉매특성, 탈수 및 재흡수 특성 기타 물질과 관련된 광종에 따라 다르게 나타나고 있다.

이런 특성을 이용하여 농업, 화공업, 요업, 제지업, 제약업, 에너지 및 환경공학에 응용되고 있고, 또한 이들은 가축, 가금의 사료에 소량 사용하면 증체량, 산란율 및 사료효율의 개선효과가 있으며, 연변의 방지, 효과가 입증되어 사료로서의 가치가 인정되었다(Onagi, 1966; Arscott, 1975, 1976; Torii, 1977; 閔 등, 1988).

 이런 Zeolite의 광물학적 특성을 이용하여, 정수제, 석유화학분야의 FCC 촉매제, 또는 방사성 폐기물처리제등에 사용되고 있으며, 활성 양이온 교환 능력이 탁월하여, 세제 보강제, 공기중의 유해물질 흡착, 탄화수소의 이성체 분리 및 합성 가솔린 제조 등의 촉매로 널리 사용되고 있다.

▶ 제오라이트

이것은 광물질로 주성분은 규산알미늄이다.

이 물질은 흡착작용과 이온교환작용을 한다.

전자현미경으로 보면 항아리모양의 구멍이 있어 그 구멍보다 작은 입자는 흡착되고 큰 것은 흡착되지 않는다.

용도는 기체의 특정 까스를 선택 흡착하여 분리 할때 쓰인다.

또한 액체에서도 응용이 가능 하다.

이온교환작용도 하는데 물 안에는 여러  이온이 녹아 있다. 나트륨,칼슘,마그네슘 이온  등의 양이온(+전하를 띠는 입자),염화은,황산,인산 이온 등의 음이온(-)이다.

칼슘,마그네슘 이온을 많이  함유하는 물은 경수이며 이러한  이온을 흡착 시켜 연수로 만든다.

이런 이온이 흡착되면  줄어든 만큼 제오라이트로부터 나트륨이온이 나온다.

이 반응을 이온교환반응이라 하며 경수를 연수로 바뀌는 작용은 제오라이트에 남아 있는 동안은 계속되나  칼슘,마그네슘으로 치환되면 작용은 없어진다.