[科普中国]-钠沸石

沸石

沸石是沸石组矿物的总称，是工业、农业、国防和尖端科学技术领域的重要原料。沸石属于含水铝硅酸盐成分，其化学式可表达为“”，式中A代表Na、K、Ca、Ba、Sr等碱金属或碱土金属元素，x代表Al和si。沸石是由硅铝氧四面体组成的架状硅酸盐。其铝氧四面体中，氧原子有一价未得到中和，整个铝氧四面体带有负电，而由附近的Na+、K+、Ca2+、Mg2+等正离子进行电荷的平衡补偿。

人们在1756年发现了天然沸石，而后逐步加深了对其特性的认知，从而获得了日益广泛的用途。沸石中含有大量的孔道结构，这些孔道的存在使得沸石可以蕴含大量的碱金属阳离子。如果通过一定的手段，将填充在孔洞中的阳离子去除，并且去除掉孔洞内部的水分子，则可以获得一种具有大量未被填充孔洞的材料。由于沸石中的孔洞尺寸一般较小，因此小尺寸的分子可进入孔洞而大尺寸的分子无法进入孔洞之中。这种根据尺度大小来选择性吸附分子的特性，被称为分子筛1。

矿物特性钠沸石为纤维质沸石之一员，化学成分为，化学组成中Si/Al的变化不大，在

1.44-1.58间，有少量Na可被K，Ca等所置换。

晶体结构是Si-Al-O网状架构，属于斜方晶系；常呈针状且柱面结晶带上有垂直条纹；通常为放射状晶簇，亦为角锥状、纤维状、块状、粒状或致密状，易熔，熔融后呈透明珠体。 钠沸石

具有一个方向的优良解理，但是常因矿物晶体太小而不易辨别；硬度5-5.5；很小的比重(2.25)；外观颜色为无色或白色，罕呈黄色至红晕色，白色条痕；晶体呈透明至半透明，闪烁着玻璃光泽。

类似钠沸石的矿物有钙沸石（Scolecite），是另一个纤维质沸石，与钠沸石构造相似但具有单斜之对称性。

沸石在1756年首先为瑞典矿冶学家克朗斯提（B.Cronstedt）发现，沸石群矿物为一大群含水硅酸盐类所构成，它们均具有非常相似的化学组成、共生矿物以及产状。它们均为网状架构之含铝硅酸盐，具Na、Ca、K以及含量变化颇大的H2O占据架构之空洞。

结构中含有大约20%的水分，因水分会受热而失去，温度降低而再吸收，使得它在水中煮沸时会冒泡泡，容易被烧熔并成明显的发泡或膨胀（intumescence）现象，因此便得到沸石（Zeolite）这个名称（源自于希腊文中的“煮沸”与“石头”两个字）。在传统上沸石类被视为具良好结晶的矿物，见于火成岩之孔隙或脉中。

鉴定特征可由矿物晶癖、比重与共生矿物来判别。钠沸石(natrolite)、钙沸石(scolecite)与钙钠沸石(mesolite

)这三种沸石类矿物彼此有相关，常常在一起共生。这三种沸石都以链状或针状外形出现，十分难区分除了作详细的矿物成分分析之外，就只能简单的从晶型来判断：钠沸石与钙钠沸石为斜方晶系，钙沸石为单斜晶系。

产状与产地产状沸石见于玄武岩内孔洞而与其它沸石和方解石共生。其它种类的共生矿物有：霓辉石(aegirine)、钠长石(albite)、角闪石(amphibole)、石英(quartz)等。

产地著名的产地为捷克波西米亚之奥息格（Aussig）及赛雷榭（Salesel）；法国之普伊秋（Puy-de-Dome）；意大利特伦提诺之瓦迪法沙；美国纽泽西州之伯治丘。

共生特性基性岩浆的浅成侵入及喷发过程中形成辉绿岩-玄武岩。岩浆中大量的水热蒸气的逸出或封闭，

使岩石产生无数完整和破裂的气泡，岩石在冷凝收缩过程中产生无数裂隙，孔隙，这些都为岩浆期后的热液作用提供了通道，含矿热水溶液沿裂隙，孔隙充填，提供了良好的矿物结晶空间。热液不断的流动、补给，在适宜的物理、化学地质环境下，矿物不断的沉淀、结晶。 结晶作用呈显出一幕幕变幻无穷，不同阶段出现不同物质的结晶，它的结晶作用内幕至今还有很多不为人知晓，人类在攻克矿物生成的理论与实践中，还仅仅是一种矿物的人工合成技术，例如在高压釜中，SiO2溶液在籽晶片上生长石英晶体，但不能形成两相矿物的发晶。自然界的矿物共生现象变化万千，每一件完整的矿物晶体的共生现象，都是十分珍贵的。

玄武岩裂隙，孔隙中常充填物有绿泥石、方解石、石英、葡萄石，玛瑙、自然铜、孔雀石、赤铜矿、铜蓝、绿纤石、绿帘石、沸石，沸石矿物形成粗大晶体几率很小，一般都呈显微粒状集合体产出，在孔隙中形成矿物晶簇，更是十分罕见了。

用途沸石骨架结构中含有四、五、六、八、十或十二个四面体构成的环面，形成一定大小的孔洞及管道

，使得加热脱水处理过的沸石能选择性的吸附大小适当的分子，因此沸石又称为「分子筛」。沸石孔洞及管道中的阳离子及水分子，由于具有相当的抗动性，使得沸石有离子交换及可逆的吸水脱水特性；同时结构中不同大小的阳离子会使得沸石孔洞的大小与极性随之改变，也因此分子筛的功用就更富变化了。沸石除广泛的用为吸水剂外，还应用于核能废水中阳离子的处理及废气的吸收、工业废水的处理、家庭用清洁剂的软化剂、肥料和饲料的胺基固定剂。此外它还应用于石油炼制及石化工业上，特别是当做触媒裂解制程以生产燃料油、汽油的触媒。

沸石除了当作固体酸性触媒剂外，近年来更利用离子交换，将碱性较强的离子置入其孔洞结构中，来作碱性或酸碱两性的催化作用。此外，将金属原子（特别是过渡金属原子）置入沸石骨架空间中，如此不但可利用沸石的酸性催化作用，同时可进行原子态过渡金属的氧化还原反应，使支撑在沸石上的金属触媒，同时具有酸性及氧化或还原的催化效用。

实际应用在对虾养殖中的运用沸石是一种含碱金属或碱土金属的铝硅盐矿的总称。含有钙、镁、钾、钠、铁、铜、锰、硅等20多种常量和微量元素的铝硅酸盐非金属矿物。品种较多，颜色各异，但多为多孔隙颗粒。同一品种其颗粒内有许多大小均一的孔隙和孔道。孔道的直径随品种而有所不同。本品具有良好的吸附性、吸水性、可溶性、离子交换性、催化性等优良性状。 本品对氨氮、有机物和重金属等有害物质有明显的吸附和选择性离子交换能力，能有效地降低池底硫化氢毒性的影响，调节水体pH值，增加水中溶氧，为浮游生物生长繁殖提供充足的碳素和具有生物活性的元素；提高水体光合作用强度，因而可作为水产养殖中的水质、池塘底质净化改良剂和环境保护剂。

用法与用量

(1)鱼池使用浓度为20克/立方米水体。

(2)对虾育苗池使用粒度为60～80目，从蚤状幼体开始，每隔2天使用1次，每次500～1000克/立方米水面，全池泼洒。

(3)对虾养殖池作为环境保护剂时使用粒度为100～150目，用量为30～50克/立方米水面，严重污染的情况下可增至500克/平方米水面，撒布区以池底黑化较重或虾群集中处为主；在养殖生产中使用粒度为40～60目，从7月下旬起每隔10～15天在食场或全池遍洒，每次用量为45～60克/平方米水面。

(4)集约化养殖池在集约化养殖池中作为除氨装置，1千克沸石能交换去除1.2千克氨。其他养殖池的用量可参照以上酌情使用。

注意事项

①沸石槽应避免阳光直射。

②保持干燥。

③不要与化肥或其他药物一起存放或混合使用。

用作纸浆染色助剂沸石能强烈地吸附基体染料，因此可成功地作为染料的一种载体用于有色纸的生产。研究表明，用沸石制得的纸的比色值比用高岭土的要高。同时，沸石可减少染料对紫外线辐射的敏感性。

用作纸浆

用作纸浆漂白助剂德国专利透露，在纸浆漂白过程中沸石与所选择的有机酸具有独特的协同作用。在加螯合剂用过氧化物漂白木浆，废纸浆或混合浆的方法中，于漂白段前,同时往浆料添加天然或合成沸石或薄层晶状硅酸盐，浆浓为15%～25%。结果表明，它们与重金属离子形成络合物的能力比木素的大，反之就是添加易降解的有机螯合剂，其络合能力比添加沸石或硅酸盐的小。用1%的沸石A和0.2%的柠檬酸钠在pH7.2下预处理木浆，浆浓为20%，再用过氧化氢漂白，得到的漂白浆白度为70.1%，残余过氧化氢浓度为0.88%；而只用沸石A预处理木浆，过氧化氢漂白后，漂白浆白度为66.8%，残余过氧化氢浓度为0.24%；只用柠檬酸钠预处理，漂白浆白度为64.8%，残余过氧化氢浓度为0.11%。