Zeolite(zeolite)是一種含有水架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物,最早發(fā)現(xiàn)于1756年。瑞典的礦物學家克朗斯提(Cronstedt)發(fā)現(xiàn)有一類天然硅鋁酸鹽礦石在灼燒時會產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象,因此命名為“沸石”(瑞典文zeolit)。在希臘文中意為“沸騰”(zeo)的“石頭”(lithos)。此后,人們對沸石的研究不斷深入。
沸石的一般化學式為:AmBpO2p·nH2O,結(jié)構(gòu)式為A(x/q) [ (AlO2)x (SiO2)y ] n(H2O) 其中:A為Ca、Na、K、Ba、Sr等陽離子,B為Al和Si,p為陽離子化合價,m為陽離子數(shù),n為水分子數(shù),x為Al原子數(shù),y為Si原子數(shù),(y/x)通常在1~5之間,(x+y)是單位晶胞中四面體的個數(shù)。
自然界已發(fā)現(xiàn)的沸石有30多種,較常見的有方沸石、菱沸石、鈣沸石、片沸石、鈉沸石、絲光沸石、輝沸石等,都以含鈣、鈉為主。它們含水量的多少隨外界溫度和濕度的變化而變化。晶體所屬晶系隨礦物種的不同而異,以單斜晶系和正交晶系(斜方晶系)的占多數(shù)。方沸石、菱沸石常呈等軸狀晶形,片沸石、輝沸石呈板狀,毛沸石、絲光沸石呈針狀或纖維狀,鈣十字沸石和輝沸石雙晶常見。純凈的各種沸石均為無色或白色,但可因混入雜質(zhì)而呈各種淺色。玻璃光澤。解理隨晶體結(jié)構(gòu)而異。莫氏硬度中等。比重介于2.0~2.3,含鋇的則可達 2.5~2.8。沸石主要形成于低溫熱液階段,常見于噴出巖氣孔中,也見于熱液礦床和近代溫泉沉積中。沸石可以借水的滲濾作用,以進行陽離子的交換,其成分中的鈉、鈣離子可與水溶液中的鉀、鎂等離子交換,工業(yè)上用以軟化硬水。沸石的晶體結(jié)構(gòu)是由硅(鋁)氧四面體連成三維的格架,格架中有各種大小不同的空穴和通道,具有很大的開放性。堿金屬或堿土金屬 離子和水分子均分布在空穴和通道中,與格架的聯(lián)系較弱。不同的離子交換對沸石結(jié)構(gòu)影響很小,但使沸石的性質(zhì)發(fā)生變化。晶格中存在的大小不同空腔,可以吸取或過濾大小不同的其他物質(zhì)的分子。工業(yè)上常將其作為分子篩,以凈化或分離混合成分的物質(zhì),如氣體分離、石油凈化、處理工業(yè)污染等。
沸石的構(gòu)造與石英、長石的骨架有些不同。石英、長石的骨架構(gòu)造比較嚴緊,比重2.6~2.7,而沸石的骨架構(gòu)造比較空疏,比重2.0~2.2。其脫水后的空腔可大至47%,如菱沸石,甚至50%,如合成沸石。在長石構(gòu)造中,金屬陽離子都限制在O離子構(gòu)成的晶體骨架的空隙間,除非晶體被破壞,這些金屬陽離子是很難自由活動的。Na或K被Ca里換,必須與Si、Al的置換同時進行,即成對置換,必然引起Si/AI比的改變。
沸石的水分子與骨架離子和可交換金屬陽離子的聯(lián)系,般都是松弛而微弱的。這些水分子比陽離子更自由地可以移動和出入孔道。在有熱力的趨使下,可自由地脫、附而不影響其骨架構(gòu)造。吸附劑和干燥劑、催化劑、洗滌劑。
天然沸石是一種新興材料,被廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等部門,并且它的用途還在不斷地開拓。沸石被用作離子交換劑、吸附分離劑、干燥劑、催化劑、水泥混合材料。在石油、化學工業(yè)中,用作石油煉制的催化裂化、氫化裂化和石油的化學異構(gòu)化、重整、烷基化、歧化;氣、液凈化、分離和儲存劑;硬水軟化、海水淡化劑;特殊干燥劑(干燥空氣、氮、烴類等)。在輕工行業(yè)用于造紙、合成橡膠、塑料、樹脂、涂料充填劑和素質(zhì)顏色等。在國防、空間技術(shù)、超真空技術(shù)、開發(fā)能源、電子工業(yè)等方面,用作吸附分離劑和干燥劑。在建材工業(yè)中,用作水泥水硬性活性摻和料,燒制人工輕骨料,制作輕質(zhì)高強度板材和磚。在農(nóng)業(yè)上用作土壤改良劑,能起保肥、保水、防止病蟲害的作用。在禽畜業(yè)中,作飼料(豬、雞)的添加劑和除臭劑等,可促進牲口成長,提高小雞成活率。在環(huán)境保護方面,用來處理廢氣、廢水,從廢水廢液中脫除或回收金屬離子,脫除廢水中放射性污染物。
在醫(yī)學上沸石用于血液、尿中氮量的測定。沸石還被開發(fā)成為保健用品,用于抗衰老,去除體內(nèi)積累的重金屬。
在生產(chǎn)中沸石常用于砂糖的精制。
新型墻材(加氣混凝土砌塊)原料
隨著實心黏土磚逐步退出舞臺,新型墻體材料應用比例目前已達到80%墻體材料生產(chǎn)企業(yè)以煤矸石、粉煤灰、陶粒、爐渣、輕質(zhì)工業(yè)廢渣、重質(zhì)建筑垃圾、沸石等為主料,積極開發(fā)新型墻體材料,如木蘭清沸石內(nèi)墻壁材。
在化學蒸餾或加熱實驗當中常用來防止暴沸,這是因為沸石的結(jié)構(gòu)當中有大量的小孔,可作為氣泡的凝結(jié)核,使反應液平穩(wěn)沸騰。可用敲碎至米粒大小的素燒瓷片代替。