天然沸石是一種架狀硅酸鹽礦物,在地殼中分布非常廣泛。目前世界上已有美國、日本及俄羅斯等40多個國家發(fā)現(xiàn)了沸石礦床,礦床的總數(shù)達1000多個,已發(fā)現(xiàn)的Zeolite有四十多種。在我國,沸石資源也相當豐富,且分布廣泛,價格低廉,產(chǎn)地涉及浙江、河北、山東、河南、黑龍江、遼寧、吉林、內(nèi)蒙等二十多個省區(qū)。我國已發(fā)現(xiàn)的沸石品種有大量斜發(fā)沸石礦床,另外還有方沸石、毛沸石、片沸石、鈉沸石、輝沸石及濁沸石等許多品種。由于沸石具有質(zhì)輕易碎、硬度較低、空隙度高、內(nèi)外比表面積大等特點以及良好的離子交換、吸附、催化、耐熱、耐酸、耐輻射性能,目前已被廣泛應用于建材工業(yè)、石油及化工、環(huán)境保護、農(nóng)牧業(yè)、輕工業(yè)及尖端技術等諸多領域。
天然沸石是一類硅鋁酸鹽多孔晶體材料,由SiO2、Al2O3、H2O、Na2O、K2O和CaO等主要成分組成,化學通式為:Ax/n(SiO2)(AlO2)x·mH2O,其中A為陽離子,x為陽離子個數(shù),n為價態(tài)數(shù),m為水分子數(shù)。硅氧四面體和鋁氧四面體是構成沸石骨架的最基本的結構單元,其中鋁氧四面體帶有一個負電荷,使得沸石具有陰離子骨架結構,需要額外的陽離子來平衡。但是由于陽離子和骨架結合比較弱,因此極易與其他陽離子發(fā)生交換作用,這是沸石具有離子交換特性的原因。
在沸石的骨架結構中排列著許多空穴和孔道,這些孔道允許一定大小的分子自由移動,陽離子和水分子便分布其中。當由于外在條件的改變使沸石內(nèi)部的水分子脫除后,沸石的骨架結構不會遭到破壞,而是形成空曠的空腔,可以用來吸附大量分子,使其具有吸附特性。