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沸石的作用原理及应用前言沸石是一种具有特殊结构和化学性质的矿石，由于其独特的吸附和离子交换能力，被广泛应用于多个领域，包括环境保护、化工、石油等。
本文将介绍沸石的作用原理及其常见应用。
作用原理沸石的作用原理主要包括吸附和离子交换两个方面。
1.吸附作用沸石因其多孔性和大比表面积，具有很强的吸附作用。
其孔径大小和表面电性可调节，可以选择性地吸附特定大小和电性的分子。
通过吸附作用，沸石可以去除空气中的有害气体、调节湿度、净化水源等。
2.离子交换作用沸石具有离子交换能力，通常以钠离子（Na+）为主要交换离子。
当沸石中的钠离子被其他离子替换时，会发生吸附和释放热效应。
通过离子交换作用，沸石可以去除水中的有害离子，例如硬水中的钙离子。
应用领域沸石由于其独特的作用原理，被广泛应用于以下领域：1.环境保护–空气净化：沸石可以去除有害气体，如甲醛、苯等有机物，净化室内空气质量。
–水处理：沸石可以去除水中的重金属离子、氨氮等有害物质，使水质变得清洁。
2.化工–吸附剂：沸石可以用作吸附剂，用于分离和纯化混合物中的有机物，如石油和化学品。
–催化剂：沸石可以作为催化剂的载体，用于催化石油加工中的重整、裂化等反应。
3.石油–分离剂：沸石可以用于石油中的分离和提纯，如分离正构烷烃和异构烷烃。
–干燥剂：沸石可以吸附石油中的水分，减少水分对石油产品的腐蚀作用。
4.其他应用–动物饲料：沸石可以用作动物饲料的添加剂，帮助消化、吸收营养。
–土壤改良剂：沸石可以改善土壤的通气性和保水性，提高土壤的肥力。
结论沸石作为一种具有特殊结构和化学性质的矿石，具有吸附和离子交换的作用原理。
由于其作用原理的优势，沸石在环境保护、化工、石油等领域得到了广泛应用。
随着科技的发展和应用需求的增加，沸石的应用前景将更加广阔。
沸石沸石（zeolite）是一种矿石，最早发现于1756年。
瑞典的矿物学家克朗斯提（Cronstedt）发现有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为“沸石”（瑞典文zeolit）。
在希腊文中意为“沸腾”（zeo）的“石头”（lithos）。
此后，人们对沸石的研究不断深入。
沸石因成分不同分为:方沸石Na[AlSi2O6]·H2O、钙沸石Ca[Al2Si3O10]·3H2O。
其含水量与外界温度及水蒸气的压力有关，加热时水分可慢慢逸出，但并不破坏其结晶构造。
一般呈浅色，玻璃光泽，硬度3－3.5，比重2.0－2.4。
沸石族矿物见于喷出岩，特别是玄武岩的孔隙中，也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。
简介（历史）1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。
表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。
虽然沸石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。
人造沸石是：磺酸化聚苯乙烯；天然沸石：铝硅酸钠。
沸石族矿物常见于喷出岩，特别是玄武岩的孔隙中，也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。
浙江省缙云县为我国境内沸石储量最高的地区。
化学式[1]沸石的一般化学式为：AmBpO2p·nH2O，结构式为A(x/q) [ (AlO2)x (SiO2)y ] n(H2O) 其中：A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子，B为Al和Si，p为阳离子化合价，m为阳离子数，n为水分子数，x为Al原子数，y为Si原子数，(y/x)通常在1～5之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。
分子量：218.247238自然界已发现的沸石有30多种，较常见的有方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石等，都以含钙、钠为主。
它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。
晶体所属晶系随矿物种的不同而异，以单斜晶系和正交晶系（斜方晶系）的占多数。
改性沸石的改性方法及应用改性沸石包括范围很广，从经简单的离子交换处理直到结构完全崩塌而得到的产品都属改性沸石范围。
天然沸石经过改性，可以明显提高其孔隙率及表面活性，提高吸附性能、离子交换性能及交换容量等，从而提高其使用价值。
1、利用离子交换原理改性沸石的离子交换性能在无氧和有氧的情况下进行，适用范围较广，所以这种改性方法应用广泛。
用酸和碱分别改性沸石，从电镜分析中看出，经过改性的沸石表面明显伸展开，表面积增大，酸浸沸石呈木絮状，从而使其吸附能力大大增强。
这说明经离子交换后，可提高其离子交换能力。
研究了去除有盐存在下的废水中的氨氮，用1%NaCl的溶液改性，然后在30℃干燥24h，发现这种改性沸石对氨氮有较高的去除率并能快速达到平衡，溶液中若存在Ca2+，Mg2+则有助于氨氮的去除，若存在K＋则阻止了氨氮的去除。
使用天然沸石处理核废水中的碘化物效果并不明显，但用NH4+，Na+，Pb2+，Ag+，Cd2+，Hg+，Hg2+，Tl+等溶液对沸石进行改性，结果表明其中Ag+，Pb2+，Tl+改性的沸石对I-的吸附较好。
工业废水中的重金属离子对环境污染极大，沸石本身格架结构特征和配位键的不平衡决定了沸石能作为阳离子交换剂使用。
将改性沸石用于处理采油废水中的COD的研究，经不同的活化方法得到的改性沸石对COD 的吸附能力为：盐酸活化的氢型沸石>氢氧化钠活化的钠化沸石>加热活化的沸石>未活化的沸石，对此可解释为由半径较小的H+的置换了半径较大的阳离子，拓宽了孔洞，表面积明显增加，裸露的酸中心明显增多，极大提高了吸附能力，结果是去除率达75％左右，成本仅为药剂价格的1/10。
将一定量的天然沸石加入浓度为50%的MgCl2和AlCl3混合液中，制得除磷材料，该材料对磷酸氢二钾的处理效果最佳其次是磷酸二氢钾，焦磷酸盐。
其除磷效果要优于于常用的除磷剂硫酸铝和聚铝，因此值得推广和应用。
由此可见，为了平衡负电荷而进入沸石晶体中的金属离子（一般为Na+，K+），可被其他离子置换，这样对沸石的结构影响很小，但对沸石的离子交换和吸附性能影响很大，而且其交换的离子相对来说是比较无害的Na+，Ca2+，K+，因此，沸石是处理工业废水中的一种理想原料。
p型沸石化学式p型沸石，又称铝酸盐沸石，是一种广泛应用于化工、医药、环保等领域的重要功能性材料。
其化学式为 Na96[(AlO2)96(SiO2)96]·mH2O，其中m表示水分子数。
下面我们来具体了解一下p型沸石的性质、应用及制备方法：一、性质：1. p型沸石具有良好的物理化学性质，在高温、酸碱条件下均能保持较好的稳定性。
2. p型沸石的比表面积非常大，达到400-800m2/g，这使其能够吸附气体和分子筛分化学物质。
3. p型沸石的孔径尺寸较小，仅为4-10Å，因此能够高效地分离不同尺寸的分子。
4. p型沸石具有较好的吸附性能，能够吸附污染物和有机分子等物质，可应用于废水处理、空气净化等领域。
二、应用：1. 催化剂：由于p型沸石的良好物理化学性质，如比表面积大、酸碱稳定性好等特点，因此被广泛地应用于催化剂领域，如汽车废气净化催化剂、石油炼制催化剂等。
2. 分离材料：p型沸石的小孔径使其能够高效地分离不同尺寸的分子，因此被广泛地应用于分离材料领域，如空气分离、石油分离等。
3. 废水处理：p型沸石的良好吸附性质使其能够吸附污染物，因此被广泛地应用于废水处理领域，如重金属离子吸附、有机物吸附等。
4. 医药领域：p型沸石在医药领域也有广泛的应用，如吸附药物、纳米药物传递器等。
三、制备方法：1. 饱和水热法：将硅酸和铝酸进行混合，加入氢氧化钠和不同种类的有机物，然后进行饱和水热反应制备p型沸石。
2. 水热转化法：将β型沸石进行水热转化反应，可以得到p型沸石。
3. 合成模板法：将有机模板剂加入反应体系中，通过模板作用能够获得p型沸石。
以上是关于p型沸石的相关介绍，希望能够对您有所帮助。
是沸石族矿物的总称，是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物。
按沸石矿物特征分为架状、片状、纤维状及未分类四种，按孔道体系特征分为一维、二维、三维体系自然界已发现的沸石有30多种，较常见的有[2]方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石等，都以含钙、钠为主。
它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。
沸石还具有“营养”价值。
在饲料中添加5%的沸石粉，能使禽畜生长加快，体壮肉鲜，产蛋率高。
由于沸石的多孔性硅酸盐性质，小孔中存有一定量的空气，常被用于防暴沸。
在加热时，小孔内的空气逸出，起到了气化核的作用，小气泡很容易在其边角上形成。
在禽畜业中，作饲料（猪、鸡）的添加剂和除臭剂等，可促进牲口成长，提高小鸡成活率。
在环境保护方面，用来处理废气、废水，从废水废液中脱除或回收金属离子，脱除废水中放射性污染物。
沸石是碱金属或碱土金属的含水骨架状铝硅酸盐矿物。
含有Si、Al、Na、K、Ca、Fe、Cu、Zn、Mn、I、Pb、Hg、Cd、As、F、V、Ba、Be、Ma、Zr、Ti、Sn、Cr、Ni、Mo、Y、Yb、No、La、S、Sr、Th、Ce等元素，具有大小均一的空腔和通道，具有离子交换性能、吸附性能、催化性能、热稳定性和耐酸性等。
自然界中已发现的沸石矿物约有50多种，而具有应用价值的是斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石等。
由于沸石具有独特的内部结构和结晶化学性质，因而沸石在饲料中具有独特的应用价值。
自1959年日本将其应用于畜牧业之后，而且沸石是一种广泛存在、贮量丰富的矿产资源，在我国21个省分布，贮量达上百亿吨，其矿层在地面表层，容易开采，加工方便，价格低廉，在饲料中使用可降低饲料成本。
国内外的大量试验表明,沸石不仅能够促进动物生长、提高生产性能、降低饲料消耗、增加经济效益,而且还具有防疫保健、除臭灭菌、改善环境等多种功能。
天然沸石的特性及其在饲料中的作用天然沸石是一种架状结构矿物，其基本结构是由许多的硅氧四面体通过氧桥联接而成的特殊孔道体系H1。
收稿日期:2002-10-24;修回日期:2003-04-16作者简介:赵善雷(1969-),男,山东人,工程师,大学本科,电话:(0533)2944198。
新型P 沸石的性能及应用前景赵善雷(中铝山东分公司化学品氧化铝公司,山东 淄博 255065)摘要:介绍了新型P 沸石的晶体结构、化学组成的特点,并与4A 沸石在钙交换能力、钙交换速率、液体携带能力和抗再沉淀性能等方面进行了对比,指出了新型P 沸石是一种优异的助洗剂,展望了新型P 沸石良好的应用前景。
关键词:洗涤剂助剂;P 沸石;无磷粉中图分类号:T Q64914 文献标识码:A 文章编号:1001-1803(2003)05-0321-02 20世纪70年代,欧洲、北美和日本等一些地区的水体相继发生了富营养化问题,导致了在世界范围内控制和禁止含磷洗涤剂的生产和应用,4A 沸石作为公认最好的代磷助剂在洗涤剂中获得大量应用。
但4A 沸石本身具有一些弱点:①钙离子交换速度慢,这将导致洗涤过程中活性物质迅速与金属离子结合,生成沉淀而造成去污力下降;②无分散能力,无法解决污垢的再沉积性及本身的沉淀性,必须与抗再沉淀剂配合使用;③高塔喷粉过程中易与硅酸盐形成大的结团,从而影响硅酸盐的配入量。
因此4A 沸石受到来自磷酸盐支持者的过多批评和来自层状硅酸盐的竞争压力。
新型P 沸石正是在这种情况下被开发出来。
1 新型P 沸石的结构和组成P 型沸石的晶型结构不是单一的,它可以是立方晶系,如P1型、B1型或Pc 型;也可以是四方晶系,如P2或Pt 型[1]。
新型P 沸石的结构比较特别,它类似于P1型结构,并伴存四方晶型畸变,其粉末X 射线衍射特征数据见表1,其化学组成式可表示如下:Na 2O ・x SiO 2・Al 2O 3・y H 2O 。
根据Lowenstein 定理,沸石中SiO 2与Al 2O 3的摩尔比值(x )可达到的最低值是210,此时铝含量最高,钠也是如此,n (Al )/n (Na )总是约等于110。
钠不是束缚在晶格内部,而是作为离子存在于沸石孔道之中。
当孔道容易接近并充满水时,这些钠离子是可自由移动的,能被钙离子交换。
当x =210(最大的铝和钠含量)时,理论钙交换能力也最大,这一点对洗涤剂很重要,因为它提供最大化的软化水能力。
一般的P 型沸石具有较高的x 值,不适合用于洗涤剂。
新型P 沸石x 值为210,平均粒径比4A 沸石小,约为017μm 。
新型P 沸石的粒度分布如图1所示,是理想的洗涤剂原料。
表1 新型P 沸石X 射线衍射数据T ab.1 X -ray diffraction date for the new P zeolite晶面指数(h k l )晶面间距d /nm衍射强度(I/I 0)1 0 1017131 760 0 2015109252 0 0015021311 1 2014150172 1 1014100660 1 3013220613 1 00131761002 2 201291171 2 3012706593 2 1012687420 0 401255134 0 001250161 1 401240274 1 101236711注:h ∶k ∶l 为某族晶面方向余弦之比,表示该族晶面,记为h k l 。
图1 新型P 沸石的粒度分布Fig.1 Particle size distribution of the P zeolite2 新型P 沸石的性能211 钙变换速率由于新型P 沸石的晶体尺寸较小,所以它的比表面比4A 沸石大(新型P 沸石的比表面约为40m 2/g ,・123・第33卷第5期2003年10月 日用化学工业China Surfactant Detergent &C osmetics V o1.33N o.5Oct.2003而A 型沸石的比表面约为1m 2/g )。
其开放的、互相贯通的晶格网络系统决定了离子从晶体表面到晶体内部扩散的快速性,因而比4A 沸石拥有更高的钙交换速率,即完成交换所需的时间更短,尤其是在低水温下(见图2)。
图2 钙交换速率的比较Fig.2 Calcium exchange rate212 有效钙交换能力当新型P 沸石与4A 沸石拥有相同的可交换钠离子组分时,理论上它们应该具有相同的钙交换能力。
但是,由于助剂及溶液中的钠离子和钙离子之间存在着动态平衡,所以,助剂的钙交换能力是有限度的。
这个平衡态势依赖于助剂中的离子交换强度。
新型P 沸石具有较高的钙交换强度,其有效钙交换能力较高,且液相中钙离子含量较低。
小孔穴尺寸提供了宽广的骨架交互作用,而且,可变的P 型骨架形态更易变形以达到骨架交互作用的最大值。
因此,新型P 沸石钙交换(以CaC O 3计)能力(E )比4A 沸石更强(见图3)。
图3 钙交换能力的比较Fig.3 Calcium effective exchangecapacity 新型P 沸石具有较高的有效钙交换能力和较快的钙交换速率,特别是在较高的钙离子浓度下,其软化水的效率比4A 沸石高10%～30%。
213 抗沉淀性能在洗涤过程中,残留物可能遗留在织物纤维上,这种情况经常出现在沸石颗粒较大时,因为它们不能有效地被漂洗出来,无机钙盐的沉淀也是如此。
新型P 沸石具有极小的颗粒(粒径<1μm ),在洗涤过程中几乎被完全漂洗出来。
并且由于其较强的钙交换动力学性能,洗水中钙的含量极低,因此,实际在织物上不会由于化学沉淀形成灰分(如图4所示),这为减少昂贵的抗再沉淀剂用量提供了可能,例如一些高聚物(聚丙烯酸、马丙共聚物等),甚至可完全不用。
图4 两种沸石在洗涤过程中的灰分残留比较Fig.4 Residues during wash process214 液体携带能力洗衣粉含有固体和液体组分,为获得洗衣粉的自由流动性,固体组分必须“携带”液体组分(如表面活性剂),洗衣粉配方中通常强制使用大量的固体助剂或填料,一方面是为了提高洗涤性能或降低成本,另一方面是为了配入足够的液体表面活性成分。
新型P 沸石具有更好的液体携带性能,它携带非离子能力(LCC )超过4A 沸石约50%(如图5所示)。
图5 各种助剂的非离子携带能力比较Fig.5 Liquid carrying capacity新型P 沸石具有的极高的液体携带能力对“非塔”工艺生产洗衣粉很重要,这样就节约了投资、降低了能耗,同时也提供了优化配方,减少沸石配入量,削减或取消填充剂的空间。
新型P 沸石较小的孔道尺寸发挥了非常好的毛细管作用,具有很强的液体保持力。
因此,新型P 沸石与4A 沸石相比,表面活性剂更不易流失,含有这种沸石的洗涤剂产品能保持良好的流动性。
215 高塔喷粉流程中与硅酸盐的相容性4A 沸石在高塔喷粉过程中与硅酸盐的相容性不 (下转第332页)19881115-1171[2]王家富1具有开发价值的无花果[J].云南农业,1999(4):121[3]周建华,郑海1无花果的研究开发[J].食品科技,1999(2):24-25.[4]生吉萍,孙志健,申琳,等1无花果的营养和药用价值及其加工利用[J].农牧产品开发,1999(3):10-111[5]孟正木,王侑先,纪江,等1无花果化学成分的研究[J].中国药科大学学报,1996,27(4):202-2041Determination of flavor components ofvolatile oil in ficus carica by capillary gas chrom atographyZHANGJun2song,J IA Chun2xiao,MAO Duo2bin,ZHANG Wen2ye(Department of F ood and Bioengineening,Zhengzhou Institute of Light Industry,Zhengzhou 450002,China)Abstract:The v olatile oil of ficus carica was extracted by a supercritical fluid with average yield of3136%.The quantitative analysis of15flav or com ponents have been conducted by capilary G C method.The linear correlation cofficient of the method ranges from019921to019998,recoveries ranges from8413%to9818%.G ood reproducibility was obtained with RS D rangies from0197%to4165%1The results of the experiment show that the analytical method is rapid,sensitive and suitable for analysis of flav or com ponents of v olatile oil in ficus carica.The supercritical fluid extraction method can maximally keep the original chemical com ponents in ficus carica unchanged,im prove quality of the v olatile oil that can be used in development of new products.K ey w ords:additives for cosmetic;ficus carica;supercritical extraction;G C;quantitative analysis;v olatile oil (上接第322页)好,硅酸盐起着粘接剂的作用,使干燥后的产品呈现大的结团,为避免这种情况,不得不大幅度地削减硅酸盐的配入量或以后配料的方式加入硅酸盐。
新型P 沸石不存在此类问题,它与硅酸盐的相容性很好,并且对洗衣粉的结构、漂白剂的稳定性、对机件的腐蚀性均起到较好的改进作用。
3 新型P沸石应用前景展望(1)从市场容量看。
随着禁磷地区的扩大,无磷粉的产量也在急剧上升,目前国内已达到40万t/a 的规模,4A沸石的销量也达到8万t/a,并且无磷粉的比例还在逐年增加。
新型P沸石作为比4A沸石性能更优异的代磷助剂,将与4A沸石一样获得大量应用。
