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沸石晶体内大量孔穴和孔道, 使沸石具有很大的比表面积, 加上晶体结构从而形成静电引力, 使沸石具有相当大的应力场,产生较强吸附性能。
沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的铝盐矿物。其内部充满了细微的孔穴和 通道,比还要复杂得多,1立方微米具有100万个纳米级孔穴。沸石拥有巨大的比表面积,一克改性沸石粉的表面积相当于一个足球场面积。
沸石内孔穴和通道在物理化学条件下,具有固定的直径,小于这个直径的物质能被其吸附,而大于这个直径的物质则被排除在外, 因此具有筛选分子的作用。
沸石的晶体构造可分为三种组分:
(1)、铝盐骨架;
(2)、骨架内含可交换阳离子M的孔道和空洞;
(3)、潜在相的水分子,即沸石水。
沸石的构造与石英、长石的骨架有些不同。石英、长石的骨架构造比较严紧,比重2.6~2.7,而沸石的骨架构造比较空疏,比重2.0~2.2。其脱水后的空腔可大至47%,如菱沸石,甚至50%,如合成沸石。
在长石构造中,金属阳离子都限制在O离子构成的晶体骨架的空隙间,除非晶体被破坏,这些金属阳离子是很难自由活动的。Na或K被Ca交换,与Si、Al的置换同时进行,即成对置换,必然引起Si/AI比的改变。
在似长石构造中,金属阳离子位于比较开阔的相互通连的空隙间,比重2.14~2.45,阳离子可以通过构造的通路互相交换,而不破坏其晶体骨架。水方石和水霞石曾被认为是沸石族矿物。
在沸石构造中,金属阳离子位于晶体构造较大并相互通连的孔道或空洞间。因此,阳离子可自由地通过孔道发生交换作用,而不能影响其晶体骨架,像2(Na,K)(Ca2+)这样的交换,在沸石中是容生的,而在长石中是不能的。这种形式的交换作用,可能是离子交换的端形式,只限于沸石及类似的矿物。
沸石的水分子与骨架离子和可交换金属阳离子的联系,一般都是松弛而微弱的。这些水分子比阳离子自由地可以移动和出入孔道。在有热力的趋使下,可自由地脱、附而不影响其骨架构造。
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