沸石是一組堿金屬或堿土金屬(主要是鈉、鉀、鎂和鈣)的鋁硅酸鹽。沸石具有三維晶體結(jié)構(gòu),形狀為四面體,在角部具有強(qiáng)結(jié)合的硅或鋁陰離子。這些結(jié)構(gòu)(Si-O-Al)在表面上呈現(xiàn)出均勻直徑的孔,與規(guī)則的內(nèi)部通道相連,大小和形狀各不相同,具體取決于化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu),具體取決于沸石的類(lèi)型。
空腔包含水的金屬和分子陽(yáng)離子。陽(yáng)離子可以通過(guò)晶格離開(kāi)并被交換的離子取代。水分子可以在許多沸石中可逆地提取。菱沸石和斜發(fā)沸石是48種礦物的一部分,這些礦物是具有商業(yè)用途的沸石的一部分。
這些礦物的沉積發(fā)生在新生代,主要在美國(guó)西部和墨西哥形成沉積。它們是火山灰和堿性水之間化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物,經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間形成。
由于硅和鋁之間的高半徑 2???1 菱沸石 和 5到 在斜發(fā)沸石,這些礦物質(zhì)是高度穩(wěn)定;然而,酸性溶液中的鋁酸鹽可以形成合成沸石。
斜發(fā)沸石是一種具有鋁硅酸鈉晶體的沸石,具有相互連接的晶格結(jié)構(gòu),就像具有相互連接的孔和通道的硅晶體。這種結(jié)構(gòu)允許范圍廣泛的化學(xué)和物理事件,允許以下過(guò)程:
氣體吸收:選擇性吸收特定的氣體分子。
吸水和放水:能夠吸水或放水,基質(zhì)結(jié)構(gòu)不發(fā)生化學(xué)或物理變化。
離子交換:將其陽(yáng)離子交換為鉛、鉈、銫或鍶陽(yáng)離子的能力。
有幾個(gè)因素會(huì)影響這些過(guò)程,例如溶液的濃度、pH值、溫度以及溶液中其他競(jìng)爭(zhēng)性陽(yáng)離子的存在。這些因素影響沸石的選擇性和容量。