Zeolite通常用于破壞臭氧,因為它可以加速將臭氧轉化為氧氣的過程。需要陽離子來平衡鋁硅酸鹽骨架的負電荷。含有硅和鋁的四面體排列在三維框架中,形成相互連接的通道并形成具有大表面積的結構。
天然沸石的一些用途是:干燥;離子交換反應;某些反應的催化作用;氣體分離。
干燥:干燥是指除去水分。沸石是干燥劑或干燥劑,它們可以去除大氣中的水分。沸石 A 是一種合成沸石,通常用作洗滌劑中的軟水劑。沸石 A 的分子式為 Na12(Al12Si12O48)27H2ONa+ 是平衡鋁硅酸鹽離子電荷的陽離子。鋁硅酸鹽離子的電荷 = 12 x +1 = 12+,鋁硅酸鹽離子的分子式為Al12Si12O4812+,沸石還含有27個結晶水(27H2O)。
松散的結晶水可以通過加熱從沸石中排出:將無水沸石置于潮濕空氣中會導致水被沸石吸收,因為系統試圖根據勒夏特列原理重新建立平衡。
陽離子交換:在沸石結構的通道內,與沸石骨架離子鍵合的離子(例如 Na+)可以被帶更多電荷的陽離子置換。
陽離子交換取決于:吸附強度,溶液中陽離子的相對濃度。
水軟化:含有 Ca2+ 或 Mg2+ 的硬水可以通過裝有鈉沸石 NaZ 的柱子。雙正 Ca2+ 或 Mg2+ 陽離子將 Na+ 離子從沸石顆粒骨架內的通道中置換出來:
Na+ 不會像 Ca2+ 或 Mg2+ 那樣與肥皂形成沉淀,所以水已經軟化了。由于陽離子交換是平衡反應,因此可以通過使濃氯化鈉溶液或鹽水通過沸石來再生鈉沸石。根據 Le Chatelier 原理,增加 Na+(aq) 的濃度會使平衡位置向左移動,有利于鈉沸石的重新形成并將 Ca2+ 或 Mg2+ 釋放回溶液中。
控釋氮肥:尿素是一種常見的水溶性氮肥,可以通過根區浸出。尿素通過在許多土壤中發現的酶脲酶轉化為氨。
氨與土壤中的水反應形成銨離子:
土壤細菌將銨離子轉化為硝酸根離子,硝酸根離子很容易從土壤中浸出。
沸石可用于通過三種方式減少這種含氮養分的損失:尿素可以包含在沸石框架內,防止尿素滲入根區。沸石骨架中含有的尿素減緩了土壤細菌將尿素轉化為銨離子的速度。銨離子吸附到沸石的通道中可以保護它們免受硝化細菌的侵害,硝化細菌會將它們轉化為可浸出的硝酸根離子。隨著時間的推移,銨離子會緩慢地釋放到土壤中。
控釋氮肥:含有交換離子如銨的沸石可以與磷酸鹽礦物(如磷灰石、磷酸鈣)混合以生產控釋磷肥。沸石從磷灰石中吸收 Ca2+ 并將磷酸鹽和銨離子釋放到土壤中:
當磷酸鹽被植物吸收時,沸石將釋放更多的磷酸鹽和銨離子,以試圖根據勒夏特列原理重新建立平衡。
催化:氫離子 H+ 可以結合到沸石結構中以實現電荷補償。這些氫離子與橋接氧結合,形成酸性基團。這些沸石的行為類似于酸,可以在其通道內引發一系列化學反應。只有特定形狀的分子才能進入和離開沸石中的通道,因此沸石催化劑被認為是形狀選擇性的。