Zeolite作為一種重要的非金屬礦物,具有吸附、離子交換、催化等眾多優異的物化性能,被廣泛應用于建筑材料、環保材料、輕工業、農牧業等領域。
一、沸石構成
天然沸石由硅-氧四面體和鋁-氧四面體組成。硅(鋁)氧四面體在中間被氧原子連接,從而在三維空間中形成空腔或籠子。這些空腔和籠子以不同的形式連接以形成沸石。在孔隙系統中,陽離子和水分子占據了沸石的孔隙。在硅氧四面體中,鋁可以代替硅氧四面體中的硅。這種同構取代導致晶格之間的負電荷。孔和孔可用于吸附Na,K,Ca和其他可交換離子以保持電荷平衡。沸石晶體具有均勻的孔徑分布,并且可以選擇性地將小于其孔徑的分子吸附到空腔中。沸石內部的巨大靜電吸引力使沸石能夠優先吸附極性,不飽和和易于極化的分子,特別是對于水,氨,硫化氫,二氧化碳和其他具有強親和力的分子。
沸石還具有優異的離子交換性能。大量可移動陽離子分布在沸石晶體的空腔中,可以與其他陽離子交換。例如,斜發沸石和絲光沸石具有高的陽離子交換能力。沸石的結構特性使其具有優異的吸附,離子交換和催化性能等,因此廣泛用于建材,環保材料,輕工,農牧等領域,具有重要的環境、社會意義和經濟利益。
天然沸石的應用非常普遍,但主要以原礦形式使用,并且生產了少量的加工和改性產品。天然沸石礦物的應用需要改進沸石的加工和轉化技術,并開發高性能,高附加值的綠色產品。同時,必須將天然沸石的加工和轉化與應用結合起來以獲得更好的經濟效益。
二、沸石在建筑領域的應用與開發情況
建材工業是沸石的主要應用領域,其集中在水泥工業中。使用沸石作為水泥摻合料可以改善硬化水泥漿的體積穩定性,增加標簽,并降低成本。沸石在混凝土生產中用作礦物摻合料。它可以防止新鮮混凝土的滲出,分離和分層,簡化了泵送過程,降低了硬化混凝土的滲透性,提高了耐久性和抗集料堿化反應的能力,可以降低高性能混凝土自動收縮的開裂效果。水溶液中4A沸石的鈣離子交換容量通常大于300mgCaCO3/g。沸石的這一特性可用于提高混凝土的早期強度。
近年來,從傳統的“集料”到輕質板的制造以及防蛀,防霉,保溫的應用,沸石在建筑材料中的應用更加關注沸石的化學組成和理化性質的利用。,吸聲等技術含量并開發更高附加值的產品。沸石也可以應用于陶瓷材料。沸石陶瓷產品不僅生產工藝簡單,成本低廉,而且性能優良。例如,沸石陶瓷過濾器凈化吸附元件具有高的吸附和凈化效率。
沸石在我國的應用主要集中在建材工業和輕工業的環境保護方面,作為填充材料和加工“三廢”。它主要以原礦形式使用,加工和改性產品很少。沸石產品的開發重點應朝環境礦物材料的方向發展,充分利用沸石的優異理化性能,著眼于其深加工技術,開發高性能,高附加值的綠色環保產品。隨著工業技術的進步以及人類對物質文明的要求不斷提高,天然沸石肯定會顯示出更廣闊的應用前景。