芜湖红花山沸石矿业有限公司

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沸石是一族具有连通孔道的呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物。沸石结构可以分为三个部分：铝硅酸盐构架、构架中相互连结的孔隙（孔道和空穴）、在孔道或空穴中的阳离子和水分子。

构架中硅氧四面体内的硅四价阳离子常被铝三价正离子置换，出现过剩负电荷，由碱土金属离子补偿，这些补偿阳离子与晶格结合力很弱，具有很高的自由度，活跃在孔道中，使沸石具有优良的离子交换性能。构架中连通的孔道、孔穴使沸石拥有很大的内表面积，特别当“沸石水”受热溢出后，通道和孔穴更加空旷，相应内表面积更加巨大。而且脱水沸石内部具有很强的库仑场和极性，表现出强烈的吸附性，加之沸石孔道大小均匀，尺寸固定，形状规则，因此吸附具有选择性，即具有分子筛和离子筛的功能。此外，沸石还具有耐酸、耐高温、耐辐射等性能。这些物化性能决定了沸石在环境治理方面必将具有广泛的应用前景。

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视频作者：芜湖红花山沸石矿业有限公司

沸石改性的方法，可以概括为以下三种类型：

(1)结构改性，即通过改变沸石的成分比，从而达到改变沸石结构的目的，如使用酸处理或碱处理沸石，使其骨架脱铝。沸石经过此类处理改性后，可处理掉孔道中的堆积物，使孔道的有效空间拓宽，增大比表面积，增加吸附活性中心，可大幅提高改性沸石的吸附能力。

(2)沸石表面改性，通过加入不能进入沸石内部孔道的大分子有机阳离子，在沸石表面形成了类似胶束的表面层，从而达到改性目的。由于表面活性剂活性很高，他们能与沸石表面的羟基发生反应，并连接到沸石的表面，形成了具有稳定结构的硅氧层，因此通过此方法改性后的沸石具有多种不同类型离子的处理能力，吸附量也大为提高，引起了广泛的重视和研究。

(3)内孔结构改性，天然沸石是由硅氧(SiO)四面体和铝氧(A10)四面体通过处于顶点的氧原子互相联结而成，这种特殊的结构使沸石带有负电荷，为了保持中性，必须要有带正电荷的离子来抵消，因此沸石易于和外界的质子、碱金属和碱土金属离子等发生电荷平衡，如Na、ca、K、Ba2等。而沸石和外界的离子交换，并不影响其内部骨架结构。沸石和外界阳离子之间的相互影响就赋予了沸石新的离子交换能力。

沸石疏水的原理分析：

常用的沸石分子筛是一种人工合成的不溶性铝硅酸盐，它的晶体结构属立方晶系，由Si/O 和 Al/O 四面体结构单元所组成。其中硅原子或铝原子构成四面体的中心，所有硅氧四面体和铝氧四面体都是通过共用顶点的氧原子而连接成多元环，多元环互相连接而成立体的骨架。这类铝硅酸盐中硅氧比为1∶2，符合于式 SiO2。由于在格架中有 Al3+离子代替了 Si4+离子，格架就带负电荷，为平衡Al/O 四面体的负电荷，在格架的空隙中必须存在补偿电荷的阳离子存在，这些阳离子便成为极性点，使沸石分子筛具有亲水特性。人工合成的沸石的吸湿能力比硅胶还强，能达到每升空气中的水分低于10-4mg。因此要提高沸石分子筛的疏水性，就要通过消除极性离子，即降低结晶中铝的含量，疏水沸石结晶骨架中，没有铝原子，只有硅与氧原子。硅与氧原子的键距为1.6，离子半径各为0.40及1.40，因此吸附微孔被氧原子所包围。这种 Si -O -Si 键中的氧原子并不呈碱性，也不形成氢键。从而微孔表面无极性，表现出疏水特性。