天然沸石的基本性質及物化性能

1、天然沸石的基本性質

沸石是(shi)一(yi)種(zhong)礦石(shi)，是(shi)一(yi)種(zhong)分布很廣的(de)硅酸鹽類礦物，最早(zao)發現于(yu) 1756 年(nian)。沸(fei)石(shi)礦主要存在于(yu)噴出巖，特別是(shi)玄武巖的(de)孔隙中。沸(fei)石(shi)的(de)分子式(shi)為(wei)(wei)AmBpO2p·nH2O，其中：A為(wei)(wei)Ca、Na、K、Ba、Sr等陽離子，B為(wei)(wei)Al和Si，p為(wei)(wei)陽離子化合價，m為(wei)(wei)陽離子數，n為(wei)(wei)水分子數，它(ta)們的(de)含水量多少(shao)隨外界(jie)的(de)溫度與濕(shi)度的(de)變化而變化。

我國沸石礦資源非常豐富，廣泛分布于我國東部地區，在全國 21 個省（自治區）發現沸石礦產地150 多處，已開采 50 余處，開采和發展前景十分廣泛。現已發現40種天然沸石礦物，以方沸石、斜發沸石、絲光沸石等較為常見。現今利用較多的為斜發沸石、絲光沸石等。

天然(ran)沸石的(de)(de)內部一(yi)般是由硅(gui)氧四面體(ti)(ti)和鋁氧四面體(ti)(ti)構成(cheng)的(de)(de)，而由這些四面體(ti)(ti)再逐級地組(zu)成(cheng)單元環(huan)、雙(shuang)元環(huan)、多(duo)元環(huan)為三維空間架狀構造的(de)(de)結晶(jing)多(duo)面體(ti)(ti)，如圖1所示。正(zheng)是其(qi)獨特(te)的(de)(de)性(xing)質，使(shi)天然(ran)沸石擁有較強的(de)(de)吸附性(xing)能。

2、天然沸石的物化性能

天然沸石具有大(da)量且規則(ze)的(de)(de)(de)孔(kong)道孔(kong)穴(xue)結構，使其有很大(da)的(de)(de)(de)比表面積，通(tong)常(chang)這些孔(kong)道和孔(kong)穴(xue)被(bei)水填(tian)充，加熱可(ke)去除水分(fen)子(zi)。正是因(yin)為這些性(xing)(xing)質，使其具備離子(zi)交換性(xing)(xing)和吸附性(xing)(xing)等獨(du)特的(de)(de)(de)物理化學性(xing)(xing)能(neng)；除此(ci)以外，沸石還具有良好的(de)(de)(de)熱穩定性(xing)(xing)、導電性(xing)(xing)、可(ke)脫水性(xing)(xing)、多孔(kong)性(xing)(xing)等性(xing)(xing)能(neng)。

（1）吸(xi)附性能。天然沸石的(de)(de)(de)大比表面(mian)積加上(shang)特殊的(de)(de)(de)分子結構而形成的(de)(de)(de)較(jiao)(jiao)大靜(jing)電(dian)引力(li)，使其具有很大的(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)力(li)場。當沸石結構中的(de)(de)(de)水被去除掉后，其內部的(de)(de)(de)孔穴和(he)孔道就會(hui)“空(kong)缺”，由(you)于沸石中的(de)(de)(de)孔穴孔道的(de)(de)(de)大小和(he)形狀不會(hui)變化，和(he)普通的(de)(de)(de)分子大小相(xiang)當，因此(ci)沸石會(hui)對氣體(ti)(ti)或(huo)(huo)者分子具有相(xiang)當強的(de)(de)(de)吸(xi)附力(li)。沸石在色散(san)力(li)和(he)靜(jing)電(dian)力(li)的(de)(de)(de)共同作用(yong)下對H2O、NH3、CO2等(deng)極性分子有較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)親和(he)力(li)，具有較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)吸(xi)附性能。工業(ye)上(shang)利用(yong)這些(xie)制(zhi)成吸(xi)附劑(ji)或(huo)(huo)者干燥劑(ji)，用(yong)于吸(xi)附或(huo)(huo)分離某(mou)種(zhong)氣體(ti)(ti)和(he)液體(ti)(ti)。

（2）離(li)子(zi)交(jiao)換性(xing)能。天然沸石中含有大量的Ca、Na、K等陽(yang)(yang)離(li)子(zi)，這些離(li)子(zi)可與(yu)其它離(li)子(zi)進行可逆交(jiao)換。交(jiao)換后，可以使靜電場發生變(bian)化，從而(er)可以改變(bian)它的吸附(fu)性(xing)能，其程度(du)(du)隨陽(yang)(yang)離(li)子(zi)性(xing)質(zhi)和交(jiao)換度(du)(du)的不同(tong)而(er)不同(tong)。陽(yang)(yang)離(li)子(zi)的性(xing)質(zhi)包括(kuo)陽(yang)(yang)離(li)子(zi)電荷的多少、與(yu)陽(yang)(yang)離(li)子(zi)半徑有關的各種特性(xing)等。

（3）催(cui)化(hua)性(xing)(xing)能。天(tian)(tian)然沸(fei)石(shi)擁(yong)有(you)極大的(de)(de)表面(mian)積，在其結(jie)晶(jing)骨(gu)(gu)架和平衡離(li)(li)子上面(mian)的(de)(de)電荷布局密度較(jiao)大。其中(zhong)，在結(jie)晶(jing)骨(gu)(gu)架上出現了酸性(xing)(xing)物質(zhi)，使其具有(you)酸性(xing)(xing)性(xing)(xing)質(zhi)，因(yin)此(ci)天(tian)(tian)然沸(fei)石(shi)是(shi)一種(zhong)十分有(you)效的(de)(de)固(gu)體(ti)催(cui)化(hua)劑。天(tian)(tian)然沸(fei)石(shi)所(suo)催(cui)化(hua)的(de)(de)很多反應都屬于正(zheng)碳離(li)(li)子型，其顯著(zhu)特點是(shi)對許多反應都有(you)著(zhu)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)。利用天(tian)(tian)然沸(fei)石(shi)作為載體(ti)，然后再加上具有(you)催(cui)化(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)金屬，就可(ke)以更好地體(ti)現其催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)。

（4）其它性質。天然沸石除了具(ju)有上(shang)述(shu)幾種性(xing)質以(yi)外，還具(ju)有極好的耐(nai)酸(suan)性(xing)和熱穩定性(xing)。使用和再生(sheng)時，沸(fei)石往往會受到高溫和強酸(suan)甚至是高壓的作(zuo)用，所以(yi)沸(fei)石的耐(nai)高溫和耐(nai)強酸(suan)性(xing)能非(fei)常好。