Цеоліт в акваріумі: вся правда без купюр!

Все про застосування цеоліту в акваріумі

Про застосування цеоліту в акваріумі можна зустріти багато різношерстої, недостовірної, заплутаної та неоднозначної інформації. У цій статті нам хотілося б у простій формі і без зайвої розмитості донести суть цеоліту та доцільність його застосування в акваріумістиці.

Якщо стиснути поняття цеолітів до мінімуму, то можна сказати, що цеоліти - це велика група близьких за складом і властивостями мінералів, алюмосилікати водні кальцію і натрію з підкласу каркасних силікатів, зі скляним або перламутровим блиском, відомих своєю здатністю віддавати і знову поглинати воду в залежності від температури та вологості. Іншою важливою властивістю цеолітів є здатність до іонного обміну - Вони здатні селективно виділяти і знову вбирати різні речовини, а також обмінювати катіони.

Найбільш поширені представники групи цеолітів – натроліт, шабазит, гейландит, стильбіт (десмін), морденіт, томсоніт, ломонтит, кліноптилоліт.

Зі сказаного можна дійти невтішного висновку, що цеоліт – це сорбент і ионит. А також те, що важлива природа цеоліт. Зустрічається близько 50 видів природного цеоліту та понад 150 видів синтезованого штучно. Відразу забіжимо вперед і скажемо, що кліноптілоліт - той природний цеоліт, який найкраще застосовувати в акваріумістиці.

Сорбційні властивості цеоліту. Природний цеоліт набухає у воді і може, за даними сільськогосподарської літератури, вбирати до 70% води від своєї маси. Це означає, що цеоліт здатний, за аналогією з активованим вугіллям, утримувати деякі речовини. Серед акваріумістів постійно виникають дискусії щодо сорбційних властивостей цеолітів. Багато хто з яких зводиться до того, що цеоліт поганий сорбент. Але! Якщо вникнути глибше, у суть цеоліту, його гідність – це зовсім на «механічна сорбція». Нижче представлені лабораторні дослідження з цього питання.

Сорбційні характеристики цеоліту та активованого вугілля.

Медосу цеоліт

Найголовніше в цеоліті – те, що він є іонітом! А точніше катіонітом! У цьому його користь!

Іоніти - тверді нерозчинні речовини, здатні обмінювати свої іони на іони з навколишнього розчину. Іоніти поділяються на катіоніти, що поглинають катіони, та аніоніти, що поглинають аніони.

Цеоліти - це мінерали з групи водних алюмосилікатів лужних і лужноземельних елементів, які характеризуються наявністю тривимірного алюмокремнекисневого каркасу, що утворює системи порожнин і каналів, в яких розташовані лужні, лужноземельні катіони та молекули води. Загальний об`єм системи порожнин та каналів цеоліту становить до 50 % об`єму каркасу цеоліту. Катіони та молекули води слабо пов`язані з каркасом і можуть бути частково або повністю заміщені шляхом іонного обміну та дегідрації. Іонообмінні властивості цеолітів визначаються особливостями хімічної спорідненості іонів та кристалічної структури цеоліту.

Встановлено здатність цеолітів адсорбувати радіоактивні іони цезію з розчинів, видаляти NH4+, отримувати іони Cu, Pb, Zn, Cd, Ba, Co, Ag та інших металів.

До речі, і приклад, у природних катіонітів встановлено такі ряди селективності:

Шабазит

Li+< Ca2+ < Sr2+> Ba2+, Na+

Морденіт

Zn2+< Cu2+< Cd2+< Ca2+< Li+< Sr2+< Na+< Pb2+ < NH4+< K+< Rb+< Ag +< Cs+

Серпентініт

Mn2+ < Zn2+ < Ni2+ < Co2+ < Fe2+< Cr3+

Бентоніт

Cr3+< Fe2+< Ni2+< Mn2+< Zn2+< Co2+ < Cu2+.

І ось ми тихим сапом підкралися, по суті, цеоліту – видаляє іони амонію NH4+! Це найголовніша властивість, яку ми можемо застосувати в акваріумістиці. Багатьом із вас знають, що таке азотний цикл в акваріумі. Для початківців коротко пояснимо: будь-яка органіка в акваріумі мінералізується мікроорганізмами (бактерії/грибки) в NH4/NH3 амоній/аміак, потім нітрифікаторами він переводяться в нітрит NO2, потім в нітрат NO3, а далі за допомогою процесів денітрифікації нітрат розкладається до газоподібного стану або споживається рослинами, як джерело азоту. За посиланням вище, ви можете докладніше дізнатися про ці процеси.

Азотний цикл в акваріумі С.Спотт

Так от, NH4, NO2, NO3 - це отрути, страшні отрути, це причина всіх акваріумних бід і нещасть: хвороби, загибель рибок та інших гідробіонтів, причина водоростевих спалахів. Допустимі концентрації в акваріумі: NH4 – 0, NO2 – 0, NO3 до 50. У стабільному акваріумі, де чітко налаштований біобаланс проблем із азотистими сполуками не буває. Але, часто у новачків виникають із цим проблеми через неправильний догляд та перенаселення акваріуму, з інших причин.

Що робити у такій патовій ситуації?! Безумовно, потрібно налагоджувати біологічну рівновагу: усувати причину дисбалансу та високих концентрацій отрут, регулярно підмінювати частину води на свіжу, застосовувати препарати, що блокують азотисті, наприклад, Sera Toxivec, застосовувати стартові препарати-концентрати бактерій нітрифікаторів типу Tetra SafeStart.

Проте, одним із найефективніших засобів у вирішенні цієї проблеми буде цеоліт. Що він робить у цій ситуації? Забираючи на себе катіони NH4+, він стає блокатором азотистих – тримає амоній у собі і не дає йому далі нітрифікуватись у NO2, NO3.

Допитливий читач, напевно, запитає: «Окей, ФанФішка! Ну, а наскільки цеоліт ефективніший за інші заходи»? Наша відповідь буде такою: спираючись на особистий досвід та форумну практику, очевидно, що цеоліт – це найефективніше-екстренний засіб для нівелювання концентрацій азотистих. І ось чому. Усі стартові препарати – це концентрати нітрифікуючих бактерій, які видаляють NO2, NO3. Вони не можуть діяти миттєво, бактеріям потрібен певний час для того, щоб переробити азотісти, крім того є інші фактори, що не дозволяють ідеалізувати стартові препарати і зводити їх до панацеї. Препарати типу Sera Toxivec миттєво блокують аміак/амоній NH4/NH3 та NO2, за аналогією з цеолітом не даючи перейти їм у NO3. Але! Але штука вся в тому, що ці препарати саме блокують, а не видаляють із води азотисті, вони просто переводять їх у безпечну для гідробіонтів форуму, грубо кажучи, препарат дає шанс рибам не отруїтися доти, доки акваріуміст налагодить біобаланс: підмінами води. посиленням фільтрації, аерації, розсаджуванням риби і т.д.д. На що може піти тижні.

У чому козир цеоліту? Він оперативно "бере в обіг" амоній і утримує його над воді, саме у собі. Все, що потрібно акваріумісту - це дістати його з фільтра після ліквідації азотистого НП.

Результати фільтрації господарсько-побутових стоків на фільтрі з цеолітовим завантаженням.

Важливі не лише слова, а й факти. Таблиця вище – забійний аргумент на користь цеоліту! За вісім годин роботи, він прибрав звірячі концентрації NH4 у стічних водах! А ось таблиця нижче показує нам, як довго працює цеоліт.

Як вбачається з таблиці ефективність цеоліту на сьому добу суттєво знижується. Проте, випробування були проведені у стічних водах. В акваріумі таких забруднень немає. Орієнтовно термін використання цеоліту в акваріумі – 1-2 місяці. Точніші терміни вам ніхто не назве, оскільки багато залежить від індивідуально взятих умов акваріума, параметрів води та якості самого цеоліту.

Отже, підбиваючи підсумки з цеоліту, як матеріалу для фільтрації, можна сказати, що цей алюмосилікат - порятунок для тих, у кого стався спалах азотистих і фосфатів і необхідне чаклунство =)

Використання цеоліту в стабільних акваріумах - справа неоднозначна.до. їм можна збити "азотний ланцюжок", т.е. може бути порушена рівновага: "азотиста їжа" та пропорційна колонія "їдців бактерії". Втім, це можна віднести і до активованого вугілля та до інших акваріумних препаратів. Важливо застосовувати їх правильно та за призначенням.

Найкращий цеоліт для акваріума - це кліноптилоліт, тому що він найбільш ефективно адсорбує амоній. Водночас інші цеоліти досить непогано справляються з цим. У цьому питанні немалу роль відіграє ціноутворення. Якщо в цеоліті міститься 60-80% кліноптилоліту, він значно дорожчий. Зверніть увагу, що краще використовувати природні калієві цеоліти або натрікаливі - цеоліти для сільського господарства та тварин (у інших зоомагазинах немає). Натрієві цеоліти, як правило, використовують для осушення газів. Хоча, це питання дуже специфічне через різноманіття цеолітів.

Цеоліт фото

Хімічний склад цеолітів в спрощеному вигляді може бути представлений формулою: | , Mg2+), z – число молекул адсорбованої води, а відношення у/г може змінюватися в широких межах від 1 у разі низькокремнистих цеолітів А і Х до ∞, як це має місце у разі кристалічних силікалітів. В останньому випадку концентрація катіонів M в цеоліті прагне нуля. Це означає, що залежить від природи цеоліту. Безумовно, можна попросити у виробника сертифікат на цеоліт, щоб бачити орієнтовний склад, але погодьтеся від партії до партії.

Також зверніть увагу, що цеоліти іонізують Ca та Mg, а значить пом`якшують воду. У більшості регіонів нашої країни вода жорстка, тому таку властивість цеоліту можна звести в плюс.

Цеоліт та акваріумні рослини

Мабуть, це все, що можна сказати про цеоліт! А ні! Не всі. З урахуванням іоногенної специфіки цеолітів їх можна застосовувати в акваріумах травниках. З давніх-давен землеробство і рослинництво використовує властивості цеолітів, вони здатні покращити грунт:

1. Цеоліти виступають у ролі акумуляторів та регуляторів поживних елементів ґрунту. Акумуляція та регулювання живильних елементів особливо важливі для тих іонів, які легко вимиваються^-та NH⁺, або швидко перетворюються на недоступні для рослин форми: фосфор, залізо, цинк, марганець і т.д.д. Так, цеолітовий щебінь зменшує вимивання азоту із ґрунту в 4-5 разів. У результаті це дозволяє рослинам ефективно використовувати поживні речовини ґрунту та добрив.

2. Знизити надходження в рослини токсичних речовин та радіонуклідів із ґрунту. Цеоліт адсорбує радіонукліди і важкі метали, що знаходяться в грунті, переводить їх у пов`язаний стан, таким чином, вони не вимиваються з грунту і не поглинаються рослинами.

3. Цеоліти сприяють зниженню нітрифікації азоту в ґрунті та значно зменшують вміст нітратів у врожаї.

4. У тепличних господарствах використання цеолітового субстрату (суміш торфу та цеоліту) дає збільшення врожаю овочів до 60%, збільшує вміст вітамінів до 70%.

5. Вирощування на цеолітовому субстраті розсади суниці та квітів – гіацинтів, гвоздик, тюльпанів забезпечує високу схожість насіння, гарне укорінення, розвиток потужної кореневої системи, проростання насіння на 25-30 днів раніше.

Фактично те саме стосується "симбіозу цеоліту з акваріумними рослинами". Цеоліт виступає, як буфер корисних макро та мікро-елементів, які споживаються рослинами. Давайте детальніше розглянемо, що відбувається при додаванні частини цеоліту в ґрунт. По-перше, цеоліт бере на себе іони амонію. По-друге, як було написано обмінюється з катіонами металів, які є мікро-елементами необхідними для рослин (Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co). По-третє, самі селективно виділяти у воду речовини (склад цеоліту: Al₂O₃ - 12,9-13,2% - SiO₂ - 66,2-78,3% - До₂O - 4,0-4,8% - Na₂O - 1,8-2,2% - CaO - 1,8-2,4% - Fe₂O₃ - 0,8-1,2% - V - 0,0003% - Mn - 0,001% - Cu - 0,001% - Be - 0,001% - Rb - 0,001% - As - 0,03% -.

Таким чином, можна сказати, що цеоліт в акваріумному ґрунті виступає як Перший національний "Банк рослинних ласощів" =). Але, як же так, вигукне допитливий читач! Адже рослини споживають азот - N з NO3, причому тут NH4!? Та й взагалі, він утримує все в собі, яка від цього користь рослинам!?

Насправді, Природа – це унікальна чарівниця, вона все вигадала! І часом дивуєшся наскільки закони Природи таємничі, унікальні та чудові!

По-перше, спочатку потрібно розвінчати міф, який блукає всіма акваріумними інтернет-ресурсами, про те, що акваріумні рослини беруть азот тільки з NO3. Це далеко не так. Якщо ви уважніше погляньте на картинку азотного циклу, яка опублікована вище, то побачите, що стрілочки до рослин ведуть не тільки від NO3, а й від NO2 і NH4. Картинка взята із чудової книги З.Спотт "Вміст риб у замкнутих системах". Понад те, наукові сільськогосподарські джерела стверджують, що з малих концентраціях NH4 рослини воліють брати азот саме з NH4, а чи не з NO3.

По-друге, необхідно пояснити, як цеоліти віддають рослинам потрібні елементи. Відбувається це досить просто і в той же час хитро. Коріння всіх рослин здатні виділяти кислоти, а точніше полігалактуронові кислоти, пектини, за допомогою яких відбувається іонообмін. Ось докладніше, як це відбувається: "Метали проникають через коріння в розчинній формі - у вигляді вільних іонів або комплексних сполук. Первинне поглинання катіонів металів із ґрунтового розчину здійснюється епідермісом кореня з кореневими волосками внаслідок дифузії до поверхні кореня та обмінної адсорбції на негативно заряджених групах полігалактуронової кислоти, пектинових та інших речовин, локалізованих у паренхімі кореня. Паренхіма, що включає клітинні стінки кори кореня та міжклітинний простір, займає не більше 10% обсягу кореня. Дифундуючим молекулам води та іонам вона чинить лише слабкий опір. У молодих коренів рослин катіонообмінна ємність паренхіми вище, ніж у старих коренів. Адсорбовані в проникному просторі кореня іони надходять через клітинну стінку в ендодерму (внутрішній шар клітин кори) і далі до інших клітин рослин...

Якщо спростити сказане, то суть зводиться до того, що через кореневі виділення відбувається виборчий іонний обмін на потрібні рослині елементи, що перебувають у цеоліті (в грунті, водному середовищі). При цьому в цеоліті вивільняється "вільне катіонне місце" і він знову притягує до себе із середовища "новий катіон". Таким чином, можна сказати, що цеоліт – це акумулятор, буфер і регулятор речовин необхідних для рослини. Він накопичує та віддає за запитом рослини потрібні на даний момент елементи!

Ось такі дивовижні властивості привносить цеоліт в наше акваріумно-рослинне життя. Тепер давайте поговоримо про нюанси.

По-перше, варто сказати, що практичним шляхом доведено, що рослини вважають за краще харчуватися через кореневу систему, а не через лист, навіть довгостебельні. Мабуть, тільки мохам і водоплавним рослинам (ряска, піст і т.п.д.) не потрібен цеоліт.

По-друге, треба розуміти, що обмін катіонами цеоліту і коріння відбуватиметься лише за безпосереднього контакту.

Коріння рослини облягаючі камені

Напевно, деякі з вас використовували фірмові акваріумні підкладки, і бачили відносно рідкісні камінці 5-10 мм. Як правило – це і є цеоліт. Але! По відношенню до коріння рослин, ці камінці просто поодинокі горбили. Потрібен винятковий, максимальний контакт. Домогтися цього можна лише великою кількістю дрібнофракційного цеоліту. Є рекомендація, що найкраща фракція цеоліту для рослин – це мікронізований цеоліт, із середнім розміром частинок 5 мікрометрів (0,005 мм).

Однак, варто сказати, що така цеолітова фракція дуже дорога через складність виробництва, вона продається оптом для використання в медицині. У зоомагазинах, та й в інтернеті особливо, ви такої фракції не знайдете. Так, дрібнозернистий катіоніт має більш високу ємність, ніж крупнозернистий внаслідок більш розвиненої поверхні. Але з іншого боку, що дрібніше зерна катіоніту, то більше вписувалося його гідравлічний опір і витрата електроенергії на фільтрування води, тому оптимальні розміри зерен іонітів для акваріумного грунту ~ 0,3 - 2 мм. І ще за законами фізики дрібна фракція проникає крізь більшу і опускається на дно, що не добре, тому що не буде рівномірного розподілу.

Фракція цеоліту для акваріуму

По-третє, не варто боятися, що цеоліт витягуватиме всі добрива з води. Іонна ємність цеоліту небезмежна, він накопичує в межах своїх можливостей та тримає елементи. Інші елементи знаходяться у воді і витягуються лише у разі вивільнення рослиною "катіонного місця". Загальна рекомендація за кількістю – 20-30% цеоліту від усієї акваруїмної підкладки.

По-четверте, все ж таки варто розуміти, що цеоліт - це не Цар і Бог. Насправді, іонним обмінним або як його ще називають наші акваріумісти – СЕС (Cation Exchange Capacity), хоча російською – це звучить Катіонна Обмінна Ємність – КОЕ=)... володіють не тільки цеоліти. Той же торф, вермікомпост та інші гумати мають його. Єдине але - вони вичерпні: споживаються рослинами, зменшуються і власне зникає іоннообмінна ємність. Цеоліт - монліт лежить у грунті і нікуди не зникає. Тобто, є постійним, стабільним іонообмінником!

Ось і вся правда про застосування цеоліту в акваріумі! Тепер ви з повним усвідомленням справи можете купувати та застосовувати його для своїх акваріумних потреб. Який цілить ми можемо порадити вам? Питання дуже і дуже складне, т.до. досконально ми не знаємо складу цеолітів у різних виробників. Тому рекомендуватимемо цеоліт виходячи з ціноутворення. Буржуйські цеоліти коштують дорого через логістику, наші коштують у рази дешевше. Тому зверніть увагу саме на них, наприклад, на цеберко від вітчизняного бренба Прайм. Ціна за літрве відерце ~ 150р.

У спойлері інформація про Prime цеоліт від виробника.

Природний цеоліт відноситься до алюмосилікатів. Структура цього каменю пориста, містить порожнечі, вони зайняті молекулами води та іонами великого розміру, які вільно пересуваються, завдяки чому виникають іонний обмін та оборотна дегідратація. Саме наявність каналів і порожнин у структурі природного цеоліту дозволяє ефективно використовувати його як сорбент.

Відома висока іонообмінна селективність каменю до радіоактивних елементів, здатність сорбувати важкі метали, фенол та ін. Здатність сорбування набуває природних цеолітів після того, як їх зневоднюють шляхом нагрівання. Якщо змінити умови, сорбовані молекули різних речовин можна легко видалити, а обмінні катіони замінити іншими. Ця їх особливість дозволяє використовувати дані природні камені в кількох циклах.

Область застосування цеоліту виключно широка. Його можуть використовувати будь-які станції водоочищення, до складу яких входять фільтрові споруди.
Вважається, що вода, що пройшла очищення природним цеолітом, стає цілющим для людини. Завантаження у фільтри природного цеоліту замість кварцового піску або інших фільтруючих матеріалів дозволяє покращити якість води, що зазнала очищення, збільшити швидкість фільтрування, витрачати менше води, необхідної для того, щоб промити фільтр. Можливе зменшення собівартості води, оскільки скорочується кількість реагентів на її очищення. Вода позбавляється бруду, бактерій, шкідливих паличок, запаху, залізних домішок. Водночас сполуки алюмінію та заліза затримуються краще, а мутність води зменшується.

Природний цеоліт активно використовується в рослинництві та овочівництві. Завдяки цьому природному каменю збільшується схожість насіння, прискорюється зростання рослин, зміцнюється їх коренева система. Адже відомо, що кристалічні грати природного цеоліту винятково багаті на мікроелементи.

Цеоліти-кліноптилоліти використовуються для харчових та медичних цілей. Кристали цього виду мають овальну форму, тому безпечні для слизової оболонки кишечника і шлунка. Пори цеоліту сорбують аміак, метан, а також сірководень, але водночас не вступають у взаємодію з амінокислотами, вітамінами, білками та іншими органічними сполуками зі складною структурою.

Широко застосовують природний цеоліт і в побуті, наприклад, для нейтралізації запахів у холодильнику.

І, звичайно, цеоліти знайшли широке застосування у рибництві.

Цеоліти мають каркасну структуру, в порожнинах і каналах якої знаходяться катіони лужних і лужноземельних металів і молекули води. Унікальні властивості дозволяють використовувати їх велику пористість для ефективного поглинання з водних розчинів амонійного азоту (NH3+NH4+), нітрит- і нітрат-іони (NO2-,NO3-).

Діючи як селективний іонообмінник, природний цеоліт використовує весь потенціал своєї каркасної структури, поєднуючи при очищенні води процеси сорбції та фільтрації.

Насичена пориста структура цеоліту вже нездатна до іонного обміну може бути регенерована (звільнена) із практично повним відновленням його унікальних властивостей.

Найбільш ефективним природним цеолітом у процесах водоочищення є Сокірніт. Використання Сокирніта в процесах водоочищення пов`язане з механічним впливом на зернисте завантаження. У цьому відношенні поряд з підвищеною пористістю кліноптилоліт має механічну міцність.

Ефект, що отримується від зміни стандартних фільтруючих завантажень на Сокирніт, показує якісне покращення технологічних параметрів роботи фільтрів.

При заміні кварцового піску Сокирнітом – збільшення фільтроциклу на 8-16 годин, швидкість фільтрування води через цеолітовий фільтр зростає до 9-11 м/с, замість 5-7 м/с піщаного фільтра.

При заміні вугільно-пісочного завантаження — промивання здійснюється в 2 рази рідше, обсяг води для видалення 95% забруднень у 1,7 разу менший, витрата води на промивання на 34% нижче.

Порівнюючи біологічну та іонообмінну фільтрацію на Сокирните: бактерії, що нітрифікують, не можуть швидко реагувати на зміни навантажень і якість води, в той час як очищення води за допомогою іонного обміну — стабільний і передбачуваний процес, що не вимагає тривалої підготовки. Сокирнітовий фільтр може швидко вводиться в експлуатацію, при відпрацюванні змінюватись на запасний. Одна з важливих переваг застосування у фільтрах Сокирнітового завантаження – можливість здійснення іонного обміну в широкому інтервалі температур – від 1 до 40 °С.

Рибоводні комплекси, що використовують біологічне очищення, Сокирніт використовують у біофільтрі як завантаження у фільтрах киплячого шару.

Сокирнітове наповнення має суттєві переваги:
- питома вага легша за пісок-
- вартість набагато дешевша за активоване вугілля-
- доступність-
- оберігає біофільтри від різкого підвищення навантаження.

Декілька прикладів використання природних цеолітів як наповнювач фільтрів:
Використання Сокирнітового фільтра в напівзамкненій циркуляційній системі (джерелом водопостачання служив міський водогін) на рибній фермі, де вирощували молодь лосося, показало, що Сокирнітовий фільтр працював з 80%-вою ефективністю, а концентрація аміаку у вирістних ємностях. За розрахунками фахівців за 7 днів роботи у циркуляційній системі було відфільтровано близько 790 г амонійного азоту. Експериментальні дані також свідчили про те, що за 18 діб утримання в установці загальна маса лососів при годівлі гранульованим кормом збільшилася на 68 кг (початкова маса становила 118 кг).

У Нальчикському племінному форельовому господарстві також отримано позитивні результати щодо випробування установки для інкубації ікри форелі з використанням Сокирніта. Вода в систему надходила з артезіанської свердловини.

Як сорбент використовували Сокирніт фракції 1-3 мм, яким заповнювали колонку 120 мм і довжиною 150 см. Швидкість циркуляції води 30 л/год. Концентрація іонів амонію не перевищувала 0,15 мг/л, а вміст нітритів і нітратів у воді протягом усього процесу було відповідно 0,015 і 0,8 – 0,9 мг/л. Результати випробувань показали, що вихід личинок становить 98%, на контролі 85-90%.

Відео про цеоліт

Круті ролики про рослини і травник від ФанФішки