안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
정수기 필터나 석유화학 공장의 촉매로 쓰이는 제올라이트는 결정 내부에 수 앙스트롬 단위의 균일한 나노 구멍이 정교하게 뚫려 있는 알루미노규산염 광물입니다. 제올라이트가 분자체 역할을 하며 이온 교환을 수행할 수 있는 이유은 골격의 화학적 전하 상태와 나노 구멍의 물리적 크기에 있습니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.
제올라이트가 분자만 걸러내는 분자체의 원리는 제올라이트 내부 구멍의 크기는 종류에 따라 약 0.3~1.0nm 범위로 원자나 분자 몇 개 크기로 매우 완벽하게 균일하기 때문에 구멍 크기보다 작은 분자는 구멍 속으로 쏙 들어가 통과하지만, 구멍 크기보다 큰 분자는 입구에서 막혀 튕겨 나갑니다. 구멍을 통과할 수 있는 작은 분자들 사이에서도 극성이 강한 분자가 제올라이트 내부의 음전하 골격에 더 강하게 붙잡힙니다.
다음으로 센물을 단물로 바꾸는 이온 교환 원리는 센물에는 칼슘 이온이나 마그네슘 이온이 많이 들어있어 비누가 잘 풀리지 않고 가전제품에 석회수를 형성하는데, 제올라이트는 물속의 칼슘 이온을 제올라이트 내부에 갇히게 하고, 무해한 나트륨 이온이 물로 나와 센물이 단물로 바뀌게 만듭니다.