沸石是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物。按沸石矿物特征分为架状、片状、纤维状及未分类四种,按孔道体系特征分为一维、二维、三维体系。
任何沸石都由硅氧四面体和铝氧四面体组成。四面体只能以顶点相连,即共用一个氧原子,而不能“边”或“面”相连。铝氧四面体本身不能相连,其间至少有一个硅氧四面体。而硅氧四面体可以直接相连。硅氧四面体中的硅,可被铝原子置换而构成铝氧四面体。但铝原子是三价的,所以在铝氧四面体中,有一个氧原子的电价没有得到中和,而产生电荷不平衡,使整个铝氧四面体带负电。为了保持中性,必须有带正电的离子来抵消,一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子。由于沸石具有独特的内部结构和结晶化学性质,因而使沸石拥有多种可供工农业利用的特性。
世界上已发现的天然沸石一般为浅灰色,有时为肉红色。拿在手上明显感到比一般石头轻,这是因为沸石内部充满了细微的孔穴和通道,比蜂蜜房要复杂得多。假如把沸石比作旅馆,那么1立方微米的这种“超级旅馆”内竟有100万个“房间”!的这些房间能根据“旅客”(分子和离子)的性别、高矮、胖瘦、嗜好的不同自动开门或挡驾,不会让“胖子”到“瘦子”的房间去,也不会使高个子与矮个子同住一室。根据沸石的这一特性,人们用它来筛选分子,获得很好的效果。这对在工业废液中回收铜、铅、镉、镍、钼等金属微粒具有特别重要的意义。沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能,因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂,也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。沸石还具有“营养”价值。在饲料中添加5%的沸石粉,能使家禽长加快,体壮肉鲜,产蛋率高。由于沸石的多孔性硅酸盐性质,小孔中存有一定量的空气,常被用于防爆沸。在加热时,小孔内的空气逸出,起到了气化核的作用,小气泡很容易在其边角上形成。
浙大团队研发铜基沸石纱布口罩沸石可以用于研制口罩了,你们听说了吗?
近日,浙江大学化学系范杰科研团队研制出能1分钟快速灭活的防护口罩,经浙江大学附属第壹医院c染病诊治国家重点实验室测试,该口罩1分钟内灭活效率大于99%。
今年4月,浙江大学组织科研队伍针对疫情展开科研攻关,范杰团队首先利用自主研发的柔性纳米沸石纤维技术解决了沸石粉末在口罩上均匀负载的问题。此后,该团队又与浙大一院c染病诊治国家重点实验室P3实验室姚航平、吴南屏研究员团队合作,对沸石的纳米结构和组成进行的筛选,将达到99%的病毒灭活效率所需的时间从4小时缩短到1分钟。
“病毒在沸石纱布上快速灭活的机制还需要进一步研究,目前的结果表明灭活速率速度可能与沸石纱布上的沸石尺寸有关,普通沸石粉末尺寸在十几微米左右,表面光滑,而沸石纱布上的沸石其晶体尺寸只有100-200纳米。纳米沸石晶粒堆积的表面是凹凸不平的,晶粒之间存在着大量与尺寸相当的孔洞,大大增加了其捕获病毒的能力,便于沸石骨架锁定的‘铜离子'精准进攻病毒蛋白分子并破坏其结构和生物功能。”范杰说。
范杰表示:“当前测试通过病毒原液与口罩材料的接触,模拟唾液与痰液携带病毒的传播方式,后续还要对模拟病毒空气或气溶胶c染模式进行检测。另外,高危环境下佩戴该款口罩的有效性还需要进行临床研究验证。”
沸石的作用有哪些?沸石的可以作为吸附剂和干燥剂、催化剂、洗涤剂、其他用途(污水处理、土壤改良剂、饲料添加剂)
天然沸石是一种新型材料,在工业、农业、等部门得到了广泛的应用,其应用仍在不断发展。沸石用作离子交换剂、吸附剂、干燥剂、催化剂和水泥混合物。
在石油和化学工业中,用于石油炼制的催化裂化和加氢裂化以及石油的化学异构化、重整、化和歧化;气体和液体净化、分离和储存剂;硬水软化和海水淡化剂;特殊干燥剂(干空气,氮气、碳氢化合物等)。
在轻工业中,用于造纸、合成橡胶、塑料、树脂、涂料填充剂和颜料。在、航天技术、超真空技术、能源开发和电子工业中用作吸附剂和干燥剂。在建材工业中,用作水泥水硬性混合材,烧成人工轻骨料,制作轻质高强板、砖。
作为农业土壤改良剂,具有保肥、保水、防虫害的作用。在畜牧业中,作为饲料添加剂和除臭剂,可以促进家畜的生长,提高鸡的成活率。在环境保护方面,用于处理废气和废水,去除或回收废水中的金属离子,去除废水中的性污染物。
沸石的吸附性能沸石的吸附性能
沸石具有很大的比表面积(500-1000米2/克)因而能产生较大的扩散力,故可用作出色的吸附剂。沸石晶格内部有很多大小均一的孔穴和通道,孔穴之间通过开口的通道彼此相连,并与外界沟通。孔穴和通道的体积占沸石晶体体积的50%以上,其中存在许多脱附自由的沸石水。沸石水的多少,可随外界的温度和湿度变化而变化。沸石内部的孔穴和通道,在一定的物理化学条件下,具有固定的直径(约3~11Å),各种不同的沸石,其直径也不同,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。这种现象被称为“分子筛”作用。但并非所有的沸石都能起分子筛作用。有些沸石孔径太小,就没有筛分分子的作用。沸石不仅具有吸附水的性能,而且还具有吸附氧化钙、SO2、F2、氮、铵、以及吸附性物质的性能,以浙江缙云丝光沸石为例,吸附氧化钙为150.01mg/g,吸铵量177.47mmol/100g,SO2120mg/g,氮吸附量(STP)为12.93~17.11 mg/g,55.4 mg/g。