天然沸石的结构特征

2.1天然沸石的结构特征

天然沸石是一种含水的钙、钠以及钡、钾的铝硅酸盐矿物。其独特的内部结构是由硅氧四面体和替代的铝氧四面体为基本结构单元，而硅氧四面体和铝氧四面体再逐级组成单元环、双元环、多元环、笼构成主要为三维空间的架状构造的结晶多面体。沸石晶体内部存在着大最的排列有序、大小均匀、彼此贯通并与外界相连的孔穴和孔道（孔径一般0.3～1nm）。沸石晶体格架中含水量的多少随外界温度和湿度等变化而变化，但并不影响其晶体的内部结构。所以当改变条件时，沸石水往往可以自由地排出或重新吸入，不损坏沸石品体结构。由于沸石作为最典型的具有纳米介孔结构的多孔非金属矿，可作为制造纳米结构组装材料的载体与媒介，而日益受到科技界的密切关注。

2.2 沸石主要物理性能

(1）吸附性能：沸石晶体的大量孔穴和孔道，使沸石具有很大的比表面积，加上特殊的分子结构而形成的较大静电引力，使沸石具有相当大的应力场。当沸石内部的孔穴和孔道一旦有“空缺”时，沸石就会表现出对气体或液体具有很强的吸附能力，尤其是对so2、no2、nh3及某些有机蒸气等敏感性的气体吸附更为有效。通常情况下，丝光沸石的吸附性能高于斜发沸石，经活化处理（如酸浸、焙烧）的沸石吸附性能高于未加处理的沸石。实践表明，沸石的吸附作用具有选择性和再生性特点，工业上利用沸石这种特性制成吸附剂或干燥剂，用于吸附分离某些气体和液体，特别是制成深度干燥剂，比硅胶和合成沸石还有效。

(2）阳离子交换性能：沸石的阳离子交换性，是其重要性能之一。沸石中的k+、na +、ca2+等阳离子与结晶格架的结合并不很紧密，具有在水溶液中与其他阳离子进行可逆交换的性质。交换后的沸石晶格结构并末被破坏，只是通过离子交换使得晶体结构内部的电场、比表面积等发生某种变化。沸石离子交换性能的大小不仅与沸石的种类有关，而且还与沸石的硅铝比值，晶格中孔径大小，孔道疏通情况，阳离子的位置和性质以及交换过程中的温度、压力、离子浓度、流速和ph值等诸多因素有关。有时为了提高交换率，可以人为地将沸石进行预处理。如专利技术（c n1283518a）沸石活化新工艺是这样实现的：将沸石岩粉碎至一定粒度后，高温加热，将天然沸石的内部孔道打通，增大其比表面积，再将加热后的沸石采用氯化钠溶液浸泡，可增加其离子交换容量，从而提高天然沸石的吸附性及离子交换性能，更有利于去除水中的各种污染物。