Zeolite作为一种重要的非金属矿物,具有吸附、离子交换、催化等众多优异的物化性能,被广泛应用于建筑材料、环保材料、轻工业、农牧业等领域。
一、沸石构成
天然沸石由硅-氧四面体和铝-氧四面体组成。硅(铝)氧四面体在中间被氧原子连接,从而在三维空间中形成空腔或笼子。这些空腔和笼子以不同的形式连接以形成沸石。在孔隙系统中,阳离子和水分子占据了沸石的孔隙。在硅氧四面体中,铝可以代替硅氧四面体中的硅。这种同构取代导致晶格之间的负电荷。孔和孔可用于吸附Na,K,Ca和其他可交换离子以保持电荷平衡。沸石晶体具有均匀的孔径分布,并且可以选择性地将小于其孔径的分子吸附到空腔中。沸石内部的巨大静电吸引力使沸石能够优先吸附极性,不饱和和易于极化的分子,特别是对于水,氨,硫化氢,二氧化碳和其他具有强亲和力的分子。
沸石还具有优异的离子交换性能。大量可移动阳离子分布在沸石晶体的空腔中,可以与其他阳离子交换。例如,斜发沸石和丝光沸石具有高的阳离子交换能力。沸石的结构特性使其具有优异的吸附,离子交换和催化性能等,因此广泛用于建材,环保材料,轻工,农牧等领域,具有重要的环境、社会意义和经济利益。
天然沸石的应用非常普遍,但主要以原矿形式使用,并且生产了少量的加工和改性产品。天然沸石矿物的应用需要改进沸石的加工和转化技术,并开发高性能,高附加值的绿色产品。同时,必须将天然沸石的加工和转化与应用结合起来以获得更好的经济效益。
二、沸石在建筑领域的应用与开发情况
建材工业是沸石的主要应用领域,其集中在水泥工业中。使用沸石作为水泥掺合料可以改善硬化水泥浆的体积稳定性,增加标签,并降低成本。沸石在混凝土生产中用作矿物掺合料。它可以防止新鲜混凝土的渗出,分离和分层,简化了泵送过程,降低了硬化混凝土的渗透性,提高了耐久性和抗集料碱化反应的能力,可以降低高性能混凝土自动收缩的开裂效果。水溶液中4A沸石的钙离子交换容量通常大于300mgCaCO3/g。沸石的这一特性可用于提高混凝土的早期强度。
近年来,从传统的“集料”到轻质板的制造以及防蛀,防霉,保温的应用,沸石在建筑材料中的应用更加关注沸石的化学组成和理化性质的利用。,吸声等技术含量并开发更高附加值的产品。沸石也可以应用于陶瓷材料。沸石陶瓷产品不仅生产工艺简单,成本低廉,而且性能优良。例如,沸石陶瓷过滤器净化吸附元件具有高的吸附和净化效率。
沸石在我国的应用主要集中在建材工业和轻工业的环境保护方面,作为填充材料和加工“三废”。它主要以原矿形式使用,加工和改性产品很少。沸石产品的开发重点应朝环境矿物材料的方向发展,充分利用沸石的优异理化性能,着眼于其深加工技术,开发高性能,高附加值的绿色环保产品。随着工业技术的进步以及人类对物质文明的要求不断提高,天然沸石肯定会显示出更广阔的应用前景。