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沸石是一種礦石,最早發現于1756年。瑞典的礦物學家克朗斯提(Cronstedt)發現有一類天然硅鋁酸鹽礦石在灼燒時會產生沸騰現象,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,結構式為 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,n為水分子數,x為Al原子數,y為Si原子數,(y/x)通常在1~5之間,(x+y)是單位晶胞中四面體的個數。

  自然界已發現的沸石有30多種,較常見的有[1]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。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,但可因混入雜質而呈各種淺色。玻璃光澤。解理隨晶體結構而異。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,工業上用以軟化硬水。沸石的晶體結構是由硅(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,與格架的聯系較弱。不同的離子交換對沸石結構影響很小,但使沸石的性質發生變化。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的分子。工業上常將其作為分子篩,以凈化或分離混合成分的物質 ,如氣體分離、石油凈化、處理工業污染等。

  沸石沸石有很多種,已經發現的就有36種。它們的共同特點就是具有架狀結構,就是說在它們的晶體內,分子像搭架子似地連在一起,中間形成很多空腔。因為在這些空腔里還存在很多水分子,因此它們是含水礦物。這些水分在遇到高溫時會排出來,比如用火焰去燒時,大多數沸石便會膨脹發泡,像是沸騰一般。沸石的名字就是因此而來。不同的沸石具有不同的形態,如方沸石和菱沸石一般為軸狀晶體,片沸石和輝沸石則呈板狀,絲光沸石又成了針狀或纖維狀等等。各種沸石如果內部純凈的話,它們應該是無色或白色,但是如果內部混入了其他雜質,便會顯出各種淺淺的顏色來。沸石還具有玻璃樣的光澤。我們知道沸石中的水分可以跑出來,但這并不會破壞沸石內部的晶體結構。因此,它還可以再重新吸收水或其他液體。于是,這也成了人們利用沸石的一個特點。我們可以用沸石來分離煉油時產生的一些物質,可以讓它使空氣變得干燥,可以讓它吸附某些污染物,凈化和干燥酒精等等。沸石礦物有很廣的分布。特別多見于由火山碎屑形成的沉積巖石中。在土壤中也有發現。

  【發現】
  沸石最早發現于1756年。瑞典的礦物學家克朗斯提(Cronstedt)發現有一類天然硅鋁酸鹽礦石在灼燒時會產生沸騰現象,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。

  1932年,McBain提出了“分子篩”的概念。表示可以在分子水平上篩分物質的多孔材料。雖然沸石只是分子篩的一種,但是沸石在其中最具代表性,因此“沸石”和“分子篩”這兩個詞經常被混用。人造沸石是:磺酸化聚苯乙烯; 天然沸石:鋁硅酸鈉。

  【用途】
   吸附劑和干燥劑 
   催化劑 
   洗滌劑 
   其他用途(污水處理、土壤改良劑、飼料添加劑)


  【特性】
   沸石沸石是沸石族礦物的總稱,是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸礦物。按沸石礦物特征分為架狀、片狀、纖維狀及未分類四種,按孔道體系特征分為一維、二維、三維體系。任何沸石都由硅氧四面體和鋁氧四面體組成。四面體只能以頂點相連,即共用一個氧原子,而不能“邊”或“面”相連。鋁氧四面體本身不能相連,其間至少有一個硅氧四面體。而硅氧四面體可以直接相連。硅氧四面體中的硅,可被鋁原子置換而構成鋁氧四面體。但鋁原子是三價的,所以在鋁氧四面體中,有一個氧原子的電價沒有得到中和,而產生電荷不平衡,使整個鋁氧四面體帶負電。為了保持中性,必須有帶正電的離子來抵消,一般是由堿金屬和堿土金屬離子來補償,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金屬離子。由于沸石具有獨特的內部結構和結晶化學性質,因而使沸石擁有多種可供工農業利用的特性。

  世界上已發現的天然沸石一般為淺灰色,有時為肉紅色。拿在手上明顯感到比一般石頭輕,這是因為沸石內部充滿了細微的孔穴和通道,比蜂房要復雜得多。假如把沸石比作旅館,那么1立方微米的這種“超級旅館”內竟有100萬個“房間”!的這些房間能根據“旅客”(分子和離子)的性別、高矮、胖瘦、嗜好的不同自動開門或擋駕,絕對不會讓“胖子”到“瘦子”的房間去,也不會使高個子與矮個子同住一室。根據沸石的這一特性,人們用它來篩選分子,獲得很好的效果。這對在工業廢液中回收銅、鉛、鎘、鎳、鉬等金屬微粒具有特別重要的意義。

  沸石具有吸附性、離子交換性、催化和耐酸耐熱等性能,因此被廣泛用作吸附劑、離子交換劑和催化劑,也可用于氣體的干燥、凈化和污水處理等方面。沸石還具有“營養”價值。在飼料中添加5%的沸石粉,能使禽畜生長加快,體壯肉鮮,產蛋率高。

  由于沸石的多孔性硅酸鹽性質,小孔中存有一定量的空氣,常被用于防暴沸。在加熱時,小孔內的空氣逸出,起到了氣化核的作用,小氣泡很容易在其邊角上形成。

  天然沸石是一種新興材料,被廣泛應用于工業、農業、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、化學工業中,用作石油煉制的催化裂化、氫化裂化和石油的化學異構化、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)。在輕工行業用于造紙、合成橡膠、塑料、樹脂、涂料充填劑和素質顏色等。在國防、空間技術、超真空技術、開發能源、電子工業等方面,用作吸附分離劑和干燥劑。在建材工業中,用作水泥水硬性活性摻和料,燒制人工輕骨料,制作輕質高強度板材和磚。在農業上用作土壤改良劑,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。 

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