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沸石的特性与应用

发布时间:2017/07/13 点击量:0

  天然沸石是一种含水架状结构硅铝酸盐矿物质,沸石格架的铝(硅)氧四面体,氧原子有的化合价未得到中和,使整个铝氧(硅氧)四面体带有负电,为保持电中性,缺少的正电荷由附近带正电的阳离子如k、Na、Ca、Mg等碱或碱土金属离子来补偿平衡,这些平衡阳离子和水分子与格架结合的不紧密极易与周围水溶液的阳离子发生交换作用,交换后的沸石晶体结构不被破坏,这就使沸石具有离子交换性。
  沸石的结构  
  1、沸石的离子交换性:
  天然沸石是一种含水架状结构硅铝酸盐矿物质,沸石格架的铝(硅)氧四面体,氧原子有的化合价未得到中和,使整个铝氧(硅氧)四面体带有负电,为保持电中性,缺少的正电荷由附近带正电的阳离子如k、Na、Ca、Mg等碱或碱土金属离子来补偿平衡,这些平衡阳离子和水分子与格架结合的不紧密极易与周围水溶液的阳离子发生交换作用,交换后的沸石晶体结构不被破坏,这就使沸石具有离子交换性。
  2、沸石的亲和性
  沸石晶格内部有很多大小均一的孔穴和通道,孔穴和通道的体积有的可占沸石晶体体积50%以上,这些空穴和通道在一定物理化学条件下具有精确而固定的直径(3—10A)。各种不同的沸石其直径也不同,小于这个直径的物质能够被其吸附,而大于这个直径的物质则被排除在外。沸石具有较大的静电吸引力,在它的铝硅酸盐格架上的电荷即阳离子晶格上的负电与平衡阳离子正电的电荷中心在空间上是不重叠的,所以在其孔穴中有很大的静电吸引力,因而使沸石对具有偶极矩或四极分子的物质以及具有可极化分子的物质显示出良好的亲和性。
  3、沸石的吸附性
  沸石具有很大的比表面积(达500-800平米/克)因而能产生较大色散力,可用做出色的吸附剂,对于主要由扩散力起作用的吸附过程,在大多数情况下,特别是在低分压范围内,沸石的吸附容量很大,高于其它许多吸附剂,但在高分压范围内,沸石的吸附容量往往很小。
  4、沸石的基本组成

化学成分

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

TiO

百分比

68.52

11.59

1.04

3。27

1.13

1。69

0.68

0.1


  鉴于沸石其独特的分子结构,决定了它具有离子交换及静电吸引能力,耐酸、耐碱热稳定等性能良好,是一种良好的吸附剂。天然沸石经过多种特殊工艺活化后,使沸石吸附性能更强,离子交换性能更好,更有利于去除水中各种污染物,成为多功能深度水处理的能替代活性炭的新型材料。
  根据沸石的性能和特点,广泛应用于建材工业、农业、轻工业、环保及国防等领域。
  1、在建材工业领域
  ①作水泥活性混合材,水泥工业用量最大。该矿石粉碎后不再做其它加工,可直接掺入水泥熟料中而不降低其符号,从而降低水泥的生产成本。
  ②用沸石作发泡剂,用于制造泡沫轻质建筑砌块,配制多孔混凝土,生产硅钙板、建筑灰膏等。
  ③用沸石烧制人工轻骨料“陶粒”,具有轻质、高强、吸水率等特点。陶粒广泛应用于新型建筑材料工业及建筑业,代替粘土砖。还可用作农业搞无土栽培。再环保方面做洁净美化,污水过滤、烟尘过滤、隔音材料等。
  ④用沸石作固化剂,可将有害废料固定在混凝土中。
  ⑤可加工成小颗粒,直接掺入水泥中作轻骨料,生产建筑砌砖、空心砖、轻质高强板材等。
  2、在化学工业领域
  ①在离子交换方面,沸石主要用于废水处理,除去或回收重金属离子,海水提钾、海水淡化和硬水软化,放射性废物处理等。
  ②在吸附分离方面,沸石主要用于干燥剂,对气体、液体进行分离、净化和提纯。
  ③催化剂及催化剂载体:沸石在石油化工领域主要作催化剂或催化剂载体,用于石油的催化裂化。
  ④填料:沸石可作塑料、树脂、涂料的充填料。
  3、在轻工业领域
  沸石在造纸、人造革、橡胶、钙塑材料、三合板、洗涤剂、肥皂、牙膏等产品中作充填剂、涂层剂、去污剂、吸附剂、粘结剂配料、低温漂白催化剂。
  4、在陶瓷工业领域
  用沸石制造轻质瓷砖,具有可锯、可钉性能。还可用来制造轻质陶瓷和发泡轻质陶瓷等制品,可减轻产品重量,提高强度和耐火性、不透水性等。可以代替高岭土、石英、长石烧制外墙砖。
  5、在农业领域
  天然沸石可制作农药载体和农药颗粒剂(缓释剂)等。还可作肥料载体和土壤改良剂,起提高土壤含氮量,降低土壤粘性,提高透水性等作用。用沸石制作保鲜剂,可用于食品、水果、蔬菜的防腐保鲜。还可搞无土栽培和在蔬菜保护地上的应用。还可作家畜(如猪、牛、兔)等的饲料添加剂。
  6、在环境保护领域
  沸石可作除臭剂、清污控制剂(在多孔沸石表面涂以氧化钛,利用光催化剂一氧化钛在萤光灯下能发挥解除恶臭的作用的原理,可生产吸附有毒化学物质的环保建筑材料,以防止住宅装修综合症的发生)。还可作放射性废物清除剂,饮用水清洁剂和其它用途的优质吸附剂。

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