[科普中国]-八面沸石

八面沸石（Faujasite）是斜发沸石其矿物结构发生变化，由单斜晶系变为立方晶系，晶格参数及硅铝比均经过较大的变化而形成的。

简介八面沸石的改型过程的机理实际是沸石再结晶过程，即是硅酸盐阳离子骨架再形成的过程。斜发沸石在NaOH和NaCl的水溶液中，固相晶态的斜发沸石软化，受到介质中(OH)-的催化而发生解聚，生成沸石结构单元，晶核进一步有序化，生成八面沸石晶体。1

特点八面沸石的化学式为Na(AlSi5O12)·4H2O，立方晶系。对称型2/m，晶体呈片状或板状，集合体呈放射状、毛发状。白色或无色，玻璃光泽，解理平行{010}完全，硬度3.5～4，相对密度2.16。多产于火山岩气孔中，也可以是火山碎屑、火山熔岩的蚀变产物。八面沸石结构比较稳定，是很好的天然分子筛材料。1

形成过程沸石骨架的最基本结构是由硅氧四面体及铝氧四面体基本结构单元所构成。在这两种四面体中，中心原子是硅（或铝），每个硅（或铝）原子周围有四个氧原子。氧原子的两个相邻四面体所共用的这种连接方式，称作氧桥。各个四面体经氧桥互相连接起来后，有的成链状，有的成环状。各种不同的多元环又可以通过氧桥互相连接成具有三维空间多面体（称为晶穴、孔穴或空腔）。由于这种多面体多呈中空的笼状，所以常称为笼。在分子筛的晶体结构中，笼的形式有各种各样，如α笼、β笼、γ笼、八面沸石笼等。其中β笼也称作方钠石笼，实际上它是一个截角（也称削角）或平切八面体，是将八面体的六角顶切掉后的形式，共有24个顶角的十四面体。而截面八面体中有六个四元环、八个六元环。相邻的β笼之间，通过六元环用六个氧桥互相连接，这样连接起来的结构就是八面沸石。1

产出天然八面沸石最早是在玄武岩中发现的，现已知主要产于未变质的沉积岩层中，尤其是火山碎屑的沉积岩层中。在土壤中也有产出，此外也可以作为某些硅酸盐矿物次生产出。1

已知的天然沸石大约有36种，人造沸石已经超过100种。这些沸石矿物种分布数量上极不均衡，且不易鉴别，需借助X射线、光学显微镜、差热、红外光谱等方法确定。1

工业应用八面沸石的晶体结构特点决定了它具有广泛的工业应用：

（1）钡沸石作为离子交换材料：通过沸石提供的2Na+来交换Ca2+，使得原来含Ca较高的硬水软化，也可以淡化海水或从海水中提取K，可用于废水处理，除去废水中的放射性元素、重金属离子和氨态氮（NH3-N）及磷酸根等有害离子。据研究，通过熔化沸石可将Cs、Sr长久固定在沸石晶格里，以防止污染扩散，甚至可以回收使用。1

（2）钡沸石作为分子筛：当加热时，笼和通道中的水分子逐渐逸出，并不破坏晶体结构，在适当条件下还可以重新吸收水分，这种形式的水叫做沸石水。利用沸石的分子筛性可分离混合气体、液体，清除废气，处理天然气等，还可以用于土壤的改良，即将营养料吸附于沸石晶格中不易于流失而只被作物缓慢吸收。1

此外，也可以用于水泥、建材工业上，制成坚固轻巧的制品。还可以用离子交换法对沸石进行改型，使之改型成为Ca型、K型、Na型等，以适用于不同的工业应用。1

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学