沸石的離子交換性能

沸石的離子交換性能

離子交換是沸石的重要性能之一。在沸石晶格的孔（腔）中，K、Na、Ca和水分子等陽離子與晶格結(jié)合不緊密，容易與周圍水溶液中的陽離子交換，交換后的沸石晶格結(jié)構(gòu)不受破壞。據(jù)調(diào)查，斜發(fā)沸石巖石對(duì)NH4 離子的總交換量在50~220mmol/100g之間，K 離子的總交換量一般在9~26mg/g之間，少數(shù)在9mg/g以下，絲光沸石對(duì)NH4 離子的總交換量一般在50~188.73mmol/100g之間，沸石離子交換容量大于9mg/a，比沸石離子交換容量大得多，這是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其他特性決定的。

沸石的來源及發(fā)展現(xiàn)狀

天然沸石主要產(chǎn)生于巖梁活動(dòng)晚期的低溫?zé)嵋弘A段，沸石族礦物常見于噴出巖，特別是玄武巖的空隙中，也見于沉積巖、變質(zhì)巖及熱液礦床和某些近代溫泉沉積中，是硅酸鹽中儲(chǔ)量蕞大的一類礦物。沸石是在 1756 年由瑞典礦物學(xué)家Cronsted苐一次在玄武巖中發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)榉惺诩訜嶂寥廴跁r(shí)，伴有沸騰現(xiàn)象而得名。沸石是火山熔巖形成的一種含水架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，含有鈉、鎂、鈣、鉀、鋇等成分。1959 年日本蕞先將沸石用于飼料添加劑，目前世界上沸石添加劑已經(jīng)商品化生產(chǎn)，關(guān)于沸石的專利已有3000多項(xiàng)。

天然沸石含有畜禽生長發(fā)育所需的全部常量元素和大部分微量元素。這些元素都以離子的狀態(tài)存在，能被畜禽所利用。此外，沸石還具有獨(dú)特的催化性、吸附性、離子交換性、耐酸性、熱穩(wěn)定性以及耐毒性等。從沸石被發(fā)現(xiàn)起就廣泛應(yīng)用于畜禽飼料、水產(chǎn)養(yǎng)殖、獸藥及飼料添加劑等各領(lǐng)域。

天然沸石孔隙直徑為0.3～1.1nm，聚合物分子鏈直徑約為0.218nm，聚合物分子鏈直徑小于天然沸石孔隙直徑時(shí)，才可以在天然沸石孔道內(nèi)，形成多層吸附，導(dǎo)致天然沸石聚合物吸附量遠(yuǎn)大于油藏砂巖的吸附量。

聚合物在天然沸石顆粒表面的多層吸附，相當(dāng)于在顆粒外表形成了一個(gè)由聚合物分子組成的包裹層，這使得天然沸石顆粒的視體積增大、被補(bǔ)集的概率增大，但顆粒同時(shí)也表現(xiàn)出“黏彈性”，當(dāng)其遇到孔隙喉道時(shí)發(fā)生形變，從而減少被補(bǔ)集概率，這種“捕集-釋放”過程會(huì)增大流動(dòng)阻力。

此外，吸附在天然沸石顆粒外表和孔隙內(nèi)表面的聚合物分子鏈間會(huì)發(fā)生纏繞，這會(huì)增大天然沸石顆粒在孔隙內(nèi)的流動(dòng)阻力。