沸石作為一種具有優(yōu)異功能的非金屬礦物材料,在工業(yè)中有廣泛的應用。其顯著特點是孔隙度高、比表面積大,離子交換性、吸附性、催化性、耐酸性、耐熱性、耐輻射性等性能優(yōu)異, 因此被廣泛用于石油化工、環(huán)境保護、農(nóng)牧業(yè)、建材工業(yè)、輕工業(yè)及高新尖端技術等領域。沸石可用做催化劑、干燥劑、水質軟化劑、吸附劑、離子交換劑等,在工業(yè)上常作分子篩,用來凈化氣體、石油及廢水處理,海水提鉀、淡化、硬水軟化等。目前國際上對天然沸石的開發(fā)、研究和生產(chǎn)相當活躍。
一、沸石吸附性
沸石晶體的大量孔穴和孔道(孔穴度高達40%~50%),使沸石具有很大的比表面積,因此色散力強。結構比較空曠的沸石與活性炭的比表面積(800~1050m2/g)相近,結構空曠度較低的沸石也與微孔硅膠(500~600m2/g)相近,都明顯高于活性氧化鋁的比表面積(200~400m2/g)。又因為晶體內部各種構造形式的籠內充填著陽離子,并且部分硅(鋁)氧四面體骨架氧也有負電荷,在這些離子周圍形成強大的電場,從而還有強大的靜電引力。晶體內外表面過剩自由能所決定的色散力和這種靜電引力的存在,使得沸石有優(yōu)良的吸附性能。
二、沸石離子交換性
由于分子篩骨架中含有大量的AlO4四面體,其骨架是荷負電的。因而在其孔內必然有大量的金屬陽離子以平衡其骨架電荷。這些陽離子位于骨架外,是可以進行離子交換的離子源。
三、沸石擇形催化性
活化處理后的天然沸石,是具有催化性能的。沸石內部的孔穴相互溝通的通道大小決定了吸附質能否被吸附,只有那些分子直徑小于通道直徑的吸附質才能通過通道進入籠內被吸附。因此在沸石內部進行的許多催化具有擇形性。
另外,沸石還是理想的催化劑載體。例如具有催化活性的金屬離子可以通過離子交換進入沸石內部,再將其轉變?yōu)榫哂写呋钚缘膯钨|狀態(tài)或是化合物。這樣它們均勻的分布在沸石的籠內,具有極高的分散性,提高了催化劑的利用效率。
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