沸石(zeolite)是一種礦石,最早發(fā)現(xiàn)于1756年。瑞典的礦物學(xué)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(shí)會(huì)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(duì)沸石的研究不斷深入。
McBain提出了“分子篩”的概念。表示可以在分子水平上篩分物質(zhì)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(gè)詞經(jīng)常被混用。人造沸石是:磺酸化聚苯乙烯; 天然沸石:鋁硅酸鈉。沸石族礦物常見于噴出巖,特別是玄武巖的孔隙中,也見于沉積巖、變質(zhì)巖及熱液礦床和某些近代溫泉沉積中。浙江省縉云縣為我國境內(nèi)沸石儲(chǔ)量最高的地區(qū)。
化學(xué)式
[1]沸石的一般化學(xué)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(jià),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(gè)數(shù)。
品種
自然界已發(fā)現(xiàn)的沸石有30多種,較常見的有[2]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(dá) 2.5~2.8。沸石主要形成于低溫?zé)嵋弘A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(jìn)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(duì)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。
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