特別寄稿！ ニフティーサーブ「よしみ」さん著ゼオライトについての解説です。
私がゼオライトの話題に首を突っ込んでから早半年あまりになりました。水槽の世界を考えますと、半年で答えなど出てくるわけもないのですが、そこはほれ、ご興味のある方もお出でですし、水草を知らないおじさんは一発かましたくなりました。
ゼオライトは天然及び合成を含めると現在１００種類を超えています。名称の所以は、スエーデンの鉱物学者Cronstedtと言うおっさんが、アイスランドの火山で見つけたそうです。この鉱物は加熱すると泡のような状態になり沸騰するように見えることからboil・stoneギリシャ語でzeolite（日本名・フッ石）と言う学名を与えたそうな。
化学組成は、SiO2,AlO3,H2O,Na2O,K2O,CaOですが、この割合は天然・産地・人工によって変わります。
結晶性のアルミノケイ酸塩でありますが、ゼオライトを水に入れてもけして酸っぱくなったり塩っぱくなったりしませんのでご安心を(^^)
天然物は概ね白色であり、産地によりややベージュに見えるものもある。北海道から裏日本にかけて取れるものは緑っぽいものもあります。
採掘された時点では塊ですが、乾燥・クラッシャーと言う行程を経て、製品になるものは微粉末から、石ころの様な物まで有りますが水槽関係では直径２ｍｍ〜５ｍｍ程度のものが適当でしょう。鉱物としては柔らかい部類で爪で潰すと形が変わります。更に潰すと爪の形が変わります。（＾＾；
世界的には中国東部・北アメリカ西部に豊富にあり、国内では、北海道から九州まで存在しますが、グリン・タフタ（緑色凝灰岩）地域に分布するものに限られています。
国内の埋蔵量は、2.3〜1.7ﾗ1010ですから、え〜と、とにかくよくわからんほど有るつーことでしょうか（＾＾；
国内産地のタイプとしては３タイプ有り、以下の通りに分類されます。
産地別タイプ 特徴 白石タイプ 宮城県白石市川原子産のもので、微細粒、硬質、均質で白色度は良好である。
そのゼオライトは光学顕微鏡では認知できないことが多い。モルデナイトを主とする
が、クリノプチロライトを主とするものなど両者共存するものもある。
この両者の違いは電顕写真では結晶形状差が見られますが、どの文献を見てもゼオライ
トとしての特徴に大きな違いはないと有ります。
ちなみに私の手元にあるものは白石タイプです。大谷石タイプ 宇都宮市大谷の大谷石を代表とする。軽石凝灰岩や火山礫凝灰岩が原石なので軽石片や
異質岩片等が含まれる。軽石片は俗に「みそ」と呼ばれる。一般に粗しょう、硬質であ
るが、軽石だけが粘土化していることが多い。白色度が一般に良くない。このゼオライ
トは比較的大きく光学顕微鏡で認められる。矢木沢タイプ 秋田県平鹿郡大森町矢木沢産の物を代表とする。モンモリナイトを多量に伴うので柔ら
かく粘土質、外観が酸性白土やベントナイトに似ている。やや粗しょうで光学顕微鏡で
認められる。やはりモンモリナイトを伴うためゼオライトの量は多くない。選定の時は、袋の上から爪で潰して容易に崩れる物はパスしましょう。産地によって性能にバラツキがありますし、気の根っこや、鉄鉱石なども含まれていますので、流水で軽く洗ってからご使用になる方が宜しいようです。最初は麦飯石を入れたように白濁しますが直に水は澄んできます。
今までのご報告によりますと農協入手がお薦めです。但し２０ｋｇ単位ですが、余った分は、植木の根腐れ防止に、またご家庭の冷蔵庫・靴などに新聞紙で包んで入れておきますと脱臭・脱湿をしますので家では重宝しております。(^^)
廃棄は一般の燃えないゴミでＯＫのようです。
テクトアルミノケイ酸塩は、四面体の中心に位置する珪素の一部がアルミニュウムに置き換えられ、その不足分をカチオン（陽イオン）で補っております。結晶水が他の鉱物と比較して著しく多く、加熱しますとこの結晶水は一度に放出せず、連続的に脱水していきます。
脱水された後もゼオライトの結晶構造は破壊されずに、縦横に通ずる多孔質体になり、その空隙と空孔は、海綿のようになります。ゼオライトの空孔径は、３〜１０オングストローム（１ｵﾝｸﾞｽﾄﾛｰﾑは１億分の１ｾﾝﾁ）であり、結晶の網目構造は規則正しい四面体を形成しております。
公園にあるジャングルジムをイメージして下さい。ジャングルジムの鉄棒の間隔が３０〜４０センチとした場合、３ミリ前後の一粒のゼオライトは、一辺が５００ｋｍに及ぶ立方体になります。この巨大ジャングルジムの回りには大小さまざまな分子が存在し飛び交っています。ピンポン玉、テニスボール、バスケットボール位の物から、運動会のだるま転がし、あるいはガスタンク位の分子があるとすると、小さい分子はジャングルジムの格子の中に入り込むことが出来ますが、当然それより大きい物は入れません。これがゼオライトの選択的吸着、分子ふるいと言われる所以であります。
ＮＨＫスペシャルの様にコンピューター・グラフィックで動画を作れば、イメージしやすいのですが、皆さんも頭の中で目一杯想像してみて下さいね。(^^)
尚、合成ゼオライトは水熱合成等で、高温・高圧で水と反応させ、格子構造あるいは空孔径等を用途に合わせて特化するようです。高温といっても反応時は４００度以下の温度範囲のようですが。後述するゼオライトの応用では、天然ゼオライトより応用範囲が広いのですが、水槽関連と言うことでここでは省きます。
ゼオライトの空孔の中には自由に動くことの出来る陽イオンが存在し、陰イオンや極性分子を静電気的に吸着します。
物理的な見方をすれば、陽イオンは空孔内で振動していると表現する方が正しいでしょう。
また、異なった陽イオンを含む溶液と接すると、お互いに交換すると言う特性があります。これが塩基交換でありまして、塩基置換容量（Ｃ．Ｅ．Ｃ）の値で表されます。天然ゼオライトの場合、この塩基置換容量は産地によりバラツキがあります。概ね乾燥状態で５０〜１９０meq/100gであり、水槽にご使用の場合は、１５０meq/100g以上の物が適当でしょう。
ご購入の際は必ずこの表記をご確認下さい。無い物はパスしましょう。(^^)
ゼオライトは活性炭のように吸着をしますが、環境条件により放出もありますので厳密な吸着物質にはなり得ませんが、そこはほれ、一般的にと言うのがありますので列挙します。（順不同）
吸着物質 概略 水素 � 窒素 水槽関連物質 ナトリウム � カルシウム 水槽関連物質 マグネシウム 水槽関連物質 カリウム 水槽関連物質 バリウム � アンモニア 水槽関連物質 アルコール � 硫化水素 水槽関連物質 メチルメルカプタン � トリメチルアミン � 炭酸ガス 水槽関連物質 その他・・・ � （窒素・カリウム） これについては肥料にもなりますが、
私の水槽経験不足でコメントできません。（カルシウム・マグネシウム） 通常水道水には含まれていて、水の硬度を左右する
物質ですが、水槽に適する硬度は特殊な動植物を除き
低い方が宜しようです。特に汲み置き水に使用した場合
の威力は絶大で、蒸散の激しい蓋無し水槽の場合の足
し水等には、カルシウムの蓄積が防止できると思います。
ちなみに、私が現在使用中の汲み置き水用ゼオライト３ｋ
ｇは、既に３０回程水道水を処理し、６００Ｌを超えています
が、未だにＧＨ５〜６の水道水２０Ｌを１時間で０〜１まで下
げます。初期状態から減衰していないようです。（アンモニア・硫化水素） アンモニアは、特にお魚の糞に多量に存在しますが、濾材
中のバクテリアがそのほとんどを消化することにより、大き
な問題ではありませんが、ディスカスのベアタンク等では大
食漢と蛋白質系の餌による水の汚れにゼオライトが使われ
ているようです。硫化水素は主に食品業界では、うま味成分
であるアミノ酸中に存在する硫黄分等が、熱により一部分解
し、硫化水素に変化して独特の臭いを発生することは周知
の通りですが、水槽中での硫化水素発生は未確認です。（炭酸ガス） これは水草にとって光と同様に主食となるほど不可欠の要
素ですが、前述の汲み置き水でテトラの試薬で測定した限
りでは、吸着はそれほどでもないようです。
- 水道水 初期値 18ml １時間後 16ml でした。
- 水草水槽での炭酸ガス強制添加には特に問題にならないと考えます。
【ゼオライトの再生】
5%前後の食塩水に数時間浸けた後、水洗いをして天日かフライパンで乾燥させれば再使用可能と言うことが一般的のようです。
また、250〜500度付近で焼成してもアンモニア、その他水分などが脱離し再生可能とあります。
700〜900度以上になると徐々にゼオライトの構造破壊が起き、クリストバル石になりその特性を失います。
陸地内に存在するゼオライトが海水と遭遇すると、直ちに反応し再生するなんて、自然とは本当に神秘的ですね。(^^)
水槽の応用といきたいのですが、なんせご存じのように、水槽経験未熟のためにいい加減な発言は控えさせていただいて、ここはゼオライトを水槽にご使用経験のある皆様にお任せして、極めて一般的という事でお許しをお願いいたします。m(..)m
そもそもゼオライトの分野には前述のように大きく分けて、天然ゼオライトと合成ゼオライトが存在します。その応用技術は多方面で研究されてきましたが、天然ゼオライトは、イオン交換特性を利用した硬水軟化剤また、土壌改良剤としての応用が主であります。合成ゼオライトは、接触分解触媒の技術により、石油精製・洗剤・紙等多方面に応用されています。
天然・合成共に共通特性である分子ふるい作用また、極性物質に対する強い親和力は、微量成分の除去あるいは高純度ガスの製造に適していて、石油化学原料の精製から冷蔵庫のフロンガスの脱水に至るまで極めて広範囲に利用されています。一方触媒・吸着剤と言った工業的に使用される以外に、クロマトグラフの充填剤あるいはガス、特殊な液体の包蔵剤と言った用途にも使用され、さらに、ゼオライトを用いて体内のイオン交換平衝維持を行わせる研究も進められ、医療法面への応用にも期待されていいると言うことは大変興味深いです。
以前にも洗剤の中のゼオライトについてのご質問があり、また一番身近な応用例なので取り上げてみました。
低リン・無リン洗剤と言う言葉は耳慣れていますが、湖及び河川また内湾等で富栄養化による赤潮の発生問題は周知の通りですが、１９５５年ころよりトリポリリン酸ナトリウムが洗剤用ビルダーとして使われてきました。１９７０年後半頃より、リン及び窒素による水質汚濁が社会問題になり、再びゼオライトによる合成洗剤の低リン化・無リン化の研究が開始されました。
当初は洗剤にゼオライトを使用した場合の安全性について心配されたが、アルミノケイ酸塩粘土鉱物と同類で天然であり豊富に存在しているため、生物に対する安全性はなんら問題ないと考えられました。
ゼオライトの洗剤用ビルダーとしての効果は、洗濯に使用する水の阻害要因となるカルシウムやマグネシウムのカチオンを捕捉して硬水を軟水化する。洗い出された汚れ成分の再付着を防ぐ。また、洗剤自体をケーキングしないサラサラした流動性の良い状態に保持する効果があります。
布に付着した汚れ成分の中には、泥、ほこり等に含まれる硬水成分の他に、汗などの分泌物やそれらが発酵し分解して生じる酸性成分等が含まれています。これらの成分は洗濯液の硬度を上昇させるだけでなく、ｐＨを低下させ洗剤の洗浄能力を著しく阻害します。したがってゼオライトは洗濯液の硬度を下げると共にｐＨの低下を制御する事により、洗浄性能を維持しています。
洗濯槽のパルセーターなどの損傷についても、粘土やケイ砂等と比べて微粒子化されたゼオライトは磨耗率が低くなっています。
また、界面活性剤溶液で処理した乾燥ゼオライトは結晶の表面状態が変わり、フワフワした沈殿になるので、緩い水流でもパイプを詰まらせることなく排水されることが解っています。
土壌が砂質であったり、花崗岩などの鉱物に富んでいる場合には、施用した肥料成分は土壌に保持されることなく、水の下降運動などでそのほとんどが流亡してしまいます。日本は環太平洋の造山地帯の一隅に横たわっているので火山活動が著しく、火山灰や火山れき等の影響を受けた土壌が広く分布しています。此の様な土壌ではアロフェンが土壌の主要成分として存在する場合が多く、他の結晶性粘土鉱物と異なり、その粒子の表面が陽電荷電的性質を現しやすい。そのためにカチオン保持力が弱く、アンモニウム・カリウム・カルシウム等の肥料成分の流亡を招きやすい。
ゼオライトを１０ａ当たり１０ｔの割合で施用した場合、土壌のカチオン交換容量が倍増し、肥料成分の損失を低下させることが出来ます。ゼオライトの施用は水田土壌ばかりでなく、畑土壌の改良に対しても有効で、畑土壌は酸化条件下にあるために施肥したアンモニウムは容易に硝酸に変化し、雨水に溶けて流亡しやすい。畑土壌にゼオライトを施要すると硝酸化作用が制御されて、窒素肥料成分が効率的に利用され、小麦や大豆の収穫が十数パーセント増大する。
しかし、肥料の施用量が少量に過ぎると、ゼオライトに吸着されて作物に利用されにくくなる恐れがあります。したがってゼオライトを施要する場合には施肥量及びその方法について配慮する必要があります。
家畜の排泄物は水分が多く、臭気も発散するのでその処理がなかなか困難です。野菜の有機肥料栽培が盛んになってきた昨今、家畜の排泄物を肥料として再生させ、農産物の生産に利用することはリサイクルの意味からも意義深いものであります。
例えばゼオライトを鶏糞に混合すれば鶏糞の水分含量は低下し、アンモニアガスやうじの発生も制御され、出来たゼオライトと鶏糞の混合物はそのまま窒素、リン、カリウムに富む肥料として土壌に施要することが出来ます。
その他畜産分野ではゼオライトを飼料に混ぜて鶏・豚・牛等に与えると、家畜の消化器官の障害防止、発育速度の増大、排泄物の不快臭防止等の効果があります。
妊娠豚にゼオライトを飼料に混ぜて投与したところ、新生豚の発育量が生後３５日で対照区のものの約２倍に達していると言う報告もあります。
最近農村における住宅地域の混在が進行していますが、それに伴って家庭及び学校、病院など公共施設の雑排水および屎尿の排泄が急激に増大しました。
そのため排水処理場の処理能力を超えた汚水の一部が農業用水路に流入し、水質汚濁を招いています。
農業用水の汚濁程度は、用水のpH,SS,COD,DO,導電率、全窒素濃度、アンモニア態窒素(NH4-N)濃度などにより判定される。特に全窒素およびNH4-Nの濃度は水稲の生育・収量に直接影響を及ぼします。
用水中に溶解している窒素の濃度が全Ｎとして３〜７ｐｐｍ、NH4-Nとして２〜５ｐｐｍに達すると水稲は過繁茂状態に陥り、籾収量の減少を招くことになる。従って用水が用水路を流通する間に水質を浄化する必要があるが、その浄化資材としてゼオライトの利用が考えられます。
水処理の分野では、淡水魚を飼養する場合、特に循環式養成池で飼養する場合には用水の浄化、再生が必要となる。その理由は、用水を循環させて飼養している過程で用水中にしばしばアンモニウムイオンが生じるからである。アンモニウムイオンは魚類にとって極めて有害な成分であります。これを除去できるような工夫を循環式養魚システムに施す必要があるが、アメリカでは此の様な養魚システムにゼオライトを利用した水質浄化機構を組み込んで用水のアンモニウムイオン（０．３４〜１．４３ｐｐｍ）の９９％を除去できた例が報告されています。
放射性同位元素を含む水処理に用いる研究が多く報告されている。
ゼオライトはＣｓを極めてよく交換除去することから、低レベルの放射物質を含む廃液を空間速度５０ｈｒ-1で流通させて、通水容量比（Ｃ．Ｖ．）5000になってもなお９９％以上のＣｓが除かれることが報告されています。
また、農作物のパッケージフィルムにゼオライトを練り混み、主に果物から発生するエチレンガスを吸着し追熟を遅らせる応用も行われております。
最後までお読みいただきありがとうございました。
眠くなりませんでしたでしょうか（＾＾；
ゼオライトの包蔵特性などまだ書き足らないところがありますが、ここはＡＱＵＡですので省きました。
ゼオライトと寝起きを共にして１８年。大いに偏見に満ちた私見満載であります。
ダラダラと書きました内容は、無機化学の分野ですが、一般の化学は高等学校まで、物理学は大学の一般教養課程までの知識しか持ち合わせておりませんので、不備な点が多々あると思います。また、古い参考文献もありますのでデーターの誤り、表現の間違いなどありましたら、ご指摘下さいませ。
参考文献「ゼオライトの科学と応用」冨永博夫／編 講談社 \3,910
その他手元の雑多資料
最後にゼオライトをあたかも魔法の○○石等と称し、高額で販売されているものに惑わされることなく、皆さんの工夫により、天然にしかも豊富に存在し、そして極めて低廉なゼオライトが、ＡＱＵＡで有効活用できればこれ以上の喜びはありません。