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沸石


  沸石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。
  任何沸石都由硅氧和铝氧四面体组成,四面体只能以顶点相连,即共用一个氧原子,而不能“边”或“面”相连,铝氧四面体本身不能相连,其间至少有一个硅氧四面体,而硅氧四面体可以直接相连。硅氧四面体中的硅,可被铝原子置换而构成铝氧四面体。但铝原子是三价的,所以在铝氧四面体中,有一个氧原子的电价没有得到中和,而产生电荷不平衡,使整个铝氧四面体带负电,为了保持中性,必须有带正电的离子来抵消,一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子。由于沸石具有独特的内部结构和结晶化学性质,因而使沸石拥有多种可供工农业利用的特性。
  沸石的化学组成十分复杂,因种类不同有很大差异,沸石的一般化学式为:AmBpO2p·nH2O,结构式为Ax/q[(AlO2)x(SiO2)y]nH2O,其中:A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子,B为Al和Si,q为阳离子电价,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。
  沸石可视为由(SiO2)m衍生出来的,由于一定数量的Si4+被Al3+所置换形成的一种含水架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质。其基本结构为硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(AlO4)。四面体中,中心硅(铝)原子的周围有四个氧原子。每个硅(铝)氧四面体单元,只有通过顶点彼此连接形成各种形式的结构。由于Si4+被Al3+取代形成的类质同晶结构而产生的负电荷,需要引入相应在的阳离子来中和抵消之,故一般结构的沸石均含有可交换的阳离子充斥于硅酸盐薄层之间,其基本结构的组成特点决定了沸石有较大的静电力和离子交换性能。同时在硅(铝)氧结构骨架间有许多通道和空穴,具有空旷的骨架结构,拥有巨大的空腔表面,每克样品的内表面积高达1100m2,仅次于活性炭。色散力和静电力的加合决定了沸石的吸附能力特别强。由于静电力,沸石还对极性物质具有优先选择吸附作用。

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