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沸石


  沸石是沸石族礦物的總稱,是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸礦物。按沸石礦物特征分為架狀、片狀、纖維狀及未分類四種。按孔道體系特征分為一維、二維、三維體系。
  任何沸石都由硅氧和鋁氧四面體組成,四面體只能以頂點相連,即共用一個氧原子,而不能“邊”或“面”相連,鋁氧四面體本身不能相連,其間至少有一個硅氧四面體,而硅氧四面體可以直接相連。硅氧四面體中的硅,可被鋁原子置換而構成鋁氧四面體。但鋁原子是三價的,所以在鋁氧四面體中,有一個氧原子的電價沒有得到中和,而產生電荷不平衡,使整個鋁氧四面體帶負電,為了保持中性,必須有帶正電的離子來抵消,一般是由堿金屬和堿土金屬離子來補償,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金屬離子。由于沸石具有獨特的內部結構和結晶化學性質,因而使沸石擁有多種可供工農業利用的特性。
  沸石的化學組成十分復雜,因種類不同有很大差異,沸石的一般化學式為:AmBpO2p·nH2O,結構式為Ax/q[(AlO2)x(SiO2)y]nH2O,其中:A為Ca、Na、K、Ba、Sr等陽離子,B為Al和Si,q為陽離子電價,m為陽離子數,n為水分子數,x為Al原子數,y為Si原子數,y/x通常在1~5之間,(x+y)是單位晶胞中四面體的個數。
  沸石可視為由(SiO2)m衍生出來的,由于一定數量的Si4+被Al3+所置換形成的一種含水架狀結構的多孔硅鋁酸鹽礦物質。其基本結構為硅氧四面體(SiO4)和鋁氧四面體(AlO4)。四面體中,中心硅(鋁)原子的周圍有四個氧原子。每個硅(鋁)氧四面體單元,只有通過頂點彼此連接形成各種形式的結構。由于Si4+被Al3+取代形成的類質同晶結構而產生的負電荷,需要引入相應在的陽離子來中和抵消之,故一般結構的沸石均含有可交換的陽離子充斥于硅酸鹽薄層之間,其基本結構的組成特點決定了沸石有較大的靜電力和離子交換性能。同時在硅(鋁)氧結構骨架間有許多通道和空穴,具有空曠的骨架結構,擁有巨大的空腔表面,每克樣品的內表面積高達1100m2,僅次于活性炭。色散力和靜電力的加合決定了沸石的吸附能力特別強。由于靜電力,沸石還對極性物質具有優先選擇吸附作用。

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