NaCl活化对天然沸石结构的影响-
沸石遇水时的膨胀变化
沸石遇水时的膨胀变化沸石是一种常见的硅酸盐矿物，因其可以在高温下沸腾而得名。
沸石的晶体结构中存在着较大的孔隙，这些孔隙在干燥状态下可以容纳大量的气体和液体。
当沸石遇到水时，会发生膨胀变化，这是由于水分子占据了沸石孔隙中的空间，导致沸石体积的增大。
当沸石干燥时，其孔隙中充满了空气或其它气体。
当这些孔隙被水分子占据时，水分子之间的氢键作用力和沸石孔隙的表面张力共同作用，使得沸石的体积膨胀。
具体来说，水分子通过氢键相互连接，形成了一个庞大的网络结构，这个网络结构将沸石的孔隙填充得更加紧密，从而使沸石的体积增大。
另外，沸石的孔隙形状和大小各不相同，因此不同种类的沸石遇水膨胀的程度也会有所不同。
有些沸石的孔隙较大，膨胀的程度就相对较小；有些沸石的孔隙较小，膨胀的程度就相对较大。
此外，水的温度和压力也会对沸石的膨胀程度产生影响。
在较高的温度和压力下，水分子之间的氢键作用力更强，导致沸石的膨胀程度更大。
沸石遇水膨胀的特性在实际应用中具有重要的意义。
例如，在石油工业中，沸石可以用于吸附和分离石油中的水分和杂质；在建筑领域，沸石可以作为混凝土的外加剂，提高混凝土的抗裂性和耐久性；在环保领域，沸石可以用于吸附和去除水中的有害物质，如重金属离子和有机物等。
此外，沸石遇水膨胀的特性还可以用于制造各种有趣的实验和玩具。
例如，有些商家将沸石加工成各种形状和大小的玩具，当这些玩具遇到水时，会迅速膨胀，形成各种有趣的形状和图案。
这些玩具不仅可以供儿童玩耍，还可以帮助儿童了解科学原理和自然现象。
总之，沸石遇水时的膨胀变化是一个有趣的现象，它不仅可以帮助我们更好地了解硅酸盐矿物和水的性质，还可以在实际应用中发挥重要的作用。
在未来，随着科学技术的不断发展和进步，相信人们会更加深入地研究和利用沸石的性质和应用价值。
斜发沸石Na~+／K~+交换过程的分子动力学模拟
硅酸盐学报· 1724 ·2009年斜发沸石Na+/K+交换过程的分子动力学模拟袁俊生，叶海彬，石林(河北工业大学，海水资源利用化工技术教育部工程研究中心，天津 300130)摘要：使用Materials Studio软件包中的CASTEP模块对斜发沸石(Si与Al的摩尔比为4)孔道中的Na+迁徙轨迹、水合Na斜发沸石孔道中Na+与水分子的构象、以及孔道中K+–Na+的离子交换过程进行了模拟研究。
结果表明：在含有Na+的斜发沸石孔道中，由于八元环骨架中的Al/Si取代位的局部结构形变所引起晶格能量的扰动，导致Na+被吸引在该取代位；Al原子在孔道中的分布决定着孔道中Na+的分布，且孔道中的H2O有将Na+固定在沸石骨架上的趋势；由于沸石孔道中不同离子间和孔道中的阳离子与骨架上的原子间的相互作用，导致沸石孔道中K+和Na+发生离子交换，证明了斜发沸石具有优先选择K+的特性，得出的K-斜发沸石的结构参数与文献吻合较好。
关键词：分子动力学模拟；斜发沸石；水合；离子交换中图分类号：O641 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2009)10–1724–06MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF Na+/K+ ION-EXCHANGE PROCESSES INCLINOPTILOLITEYUAN Junsheng，YE Haibin，SHI Lin(Engineering Research Center of Seawater Utilization of Ministry of Education, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China)Abstract: The diffusion trajectory of Na+, the configuration of Na+ and water molecules in hydrated clinoptilolite, and the Na+/ K+ ion exchange process in the channel of clinoptilolite (the mole ratio of Si to Al is 4) were simulated using the Materials Studio software package′s CASTEP module. The results show that a perturbation of the lattice energy caused by the local deformation of the structure of the Al/Si substitution on the eight-membered ring framework results in the Al/Si substitution attracting the Na+. The distribution of the Al sites on the extra-framework site determines the distribution of the Na+ in the channel. The water molecule suppresses the mo-bility of Na+ and stabilizes the Na+ on the zeolite framework. The interaction between ions in the channel and the interaction between the ions and the zeolite framework lead to the K+–Na+ ion-exchange process in the channel, which means that clinoptilolite has selec-tivity to K+. The structure parameters of the final K-clinoptilolite agree well with the reference.Key words: molecular dynamics simulation; clinoptilolite; hydration; ion-exchange斜发沸石(Na6[Al6Si30O72]24H2O)是自然界中分布最广的沸石矿物之一，广泛用于海水卤水提钾、气体净化、污水处理等领域。
酸活化和热活化对海泡石显微结构的影响
非 金 属 矿
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酸活化和热活化对海 泡石显微结构 的影 响
李计元 周彩楼 马 玉 书 张永刚 张 颖
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沸石在水处理中的应用研究
摘要氨氮是引起水体富营养化和环境污染的重要物质，采用沸石去除水中氨氮是水污染控制领域的研究热点之一。
沸石是一种廉价的非金属矿物，具有独特的吸附和离子交换性能。
天然沸石在改性过程中, 硅的质量分数显著减少，而钠的质量分数增多. 这样有利于NH4+-N的交换反应，因此改性沸石对氨氮的吸附NH4+-N的性能加强。
本研究首先对天然沸石进行了改性，确定了最佳的改性条件，并通过采用动态法研究改性沸石吸附柱去除微污染水源中氨氮的规律，包括改性沸石的粒径大小、入水流速、初始氨浓度等参数的影响，绘制穿透曲线。
通过研究，本文得出了以下结论：①沸石改性的最佳条件为：NaCl溶液浓度3mol/L，水浴温度70～75℃，时间3h；②NaCl改性沸石的去除率明显高于未改性的。
相比之下对氨氮的去除率增加了8%；③沸石粒径越小，去除率越高，改性效果越好。
沸石粒径在0.5-1mm是对氨氮的去除率最高；④入水流速越小，改性沸石对氨氮的去除率越高；⑤废水的初始浓度越低，改性沸石对氨氮的去除率越高。
最高可到达74%.关键词：改性沸石氯化钠氨氮吸附Abstract+)is an important contaminant for eutrophication of water Ammonia-nitrogen(NH4bodies and environmental pollution. Zeolite is a cheap non-metallic minerals,with unique adsorption and ion -exchange performance。
After natural zeolite is modified quality score of silicon significantly reduces，And quality score of Sodium increases。
It helps in ammonium-ion exchange， so dsorption performance of modified zeolite strengthens。
关于沸石分子筛
沸石是呈架状结构的多孔含水铝硅酸盐的晶体的总称，通用的化学式：(Na，K)x(Mg，Ca，Sr，Ba)y[Al x +2y Si n-(x +2y)].mH2OX：碱金属离子个数；Y：碱士金属离子个数；n：铝硅离子个数之和；m：水分子的个数。
从电价配位情况看：一价、二价阳离子的电价数之和等于铝离子的个数。
沸石水不参与电价平衡。
1 沸石的分类1.1 天然沸石与合成沸石天然沸石能形成规模较大的工业矿床有：斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石等五种。
而我国真正被利用的主要是斜发沸石和丝光沸石。
合成沸石现在应用的沸石多为人工合成，如标注为x 型、Y 型、A 型的，都是人工合成的即，使可以有天然存在。
合成的沸石规整？且稳定？，还可以有杂原子骨架沸石。
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。
后发现磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，因此分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛1.2 沸石的晶体结构SiO2和Al2O3两种成份占沸石矿物总量的80％。
但不同的铝硅比值却构成不同的沸石矿物种类。
H2O也是沸石的主要成份之一，含量在10％左右，但水不参与沸石的骨架构成，仅吸附在沸石晶体的微孔中。
各种沸石之问的主要差别在于它们之间的骨架结构不同。
所谓“骨架”，是指由氧、硅、铝三种原子构成的三维空间结构，不包括碱、碱土金属和水。
沸石骨架结构中的基本单元是由四个氧原子和一个硅(铝)原子堆砌而成的硅(铝)氧四面体。
硅氧四面体和铝氧四面体再逐级组成单元环、双元环、笼(结晶多面体)构成三维空间的架状构造沸石晶体。
改性沸石法去除微污染水中氮的研究
改性沸石法去除微污染水中氮的研究本课题以氨氮浓度大约为5mg/L的微污染水为研究对象，其COD浓度低于20mg/L，以开发适合我国国情的废水脱氮技术为目标，对沸石离子交换去除氨氮的处理工艺进行了探讨，并对其改性处理效果及再生效果进行了试验研究。
研究了沸石经NaCl、NH4NO3改性处理后对微污染饮用水中氨氮的吸附。
结果表明：改性沸石对氨氮有较好的吸附，吸附温度为常温，NaC1溶液、NH4N03溶液改性沸石的最佳浓度分别为0.6—1mol/L、1.5—2mol/L，氨氮的去除率达90％。
近年，随着社会经济发展和城市化进程，河流受生活污水和工业废水污染的情况日趋严重，其中特别以污水对河流产生的污染问题更为突出，使我国出现日益严重的水质性缺水现象，严重影响了人民的生产和生活，并制约了社会的可持续发展。
尤其以氨氮的富营养化污染为最严重。
微污染饮用水中，普遍都含有一定浓度的氨氮。
氨氮浓度过高，会抑制自然硝化，降低水体自净能力。
目前净水工艺广泛采用过滤介质活性炭法，但价格昂贵。
本文采用改性沸石去除水中的氨氮，工艺简单，易再生，处理成本低，去除率高。
沸石是一族具有连通孔道、呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物，特殊的晶体化学结构使沸石拥有离子交换、高效选择性吸附、催化、耐酸、耐辐射等优异性能和环境属性。
由于它的特殊结构，对氨具有优先选择交换性、良好的再生性和低的运行成本及各种温度下皆有效的特点，己被用于去除废水中高浓度氨。
利用它去除水中的氨氮，取得良好的效果，为微污染饮用水中氨氮的去除提供了一种高效、实用、经济的新方法。
近年来，国内外对沸石特别是斜发沸石和丝光沸石在微污染饮用水源处理中的应用作了大量研究工作，沸石在饮用水处理中有着很好的应用前景。
沸石去除氨氮的原理氨氮在水中以离子态NH4+和分子态NH3两种形式存在。
沸石去除氨氮的原理为：①两种形式的氨氮自溶液本体向沸石表面迁移，部分分子态的氨氮在颗粒外表面动态吸附平衡；②颗粒外表面流体界面膜内的传质；③颗粒内的扩散和分子态的氨氮在孔隙内的动态吸附平衡；④离子态的氨氮在孔隙表面上的动态离子交换过程平衡；⑤交换后的离子向溶液本体扩散。
天然沸石成分
天然沸石成分概述天然沸石是一种特殊的矿物质，其主要成分是硅酸盐。
它在地质、化学、环境等领域都有着重要的应用价值。
本文将详细介绍天然沸石的成分、结构以及其在不同领域的应用。
成分天然沸石是一种含有水分子的微孔结构矿物质，主要由硅酸盐组成。
硅酸盐是一种化学物质，它由硅元素、氧元素和其他金属离子组成。
在天然沸石中，硅酸盐的结构是非常复杂的，通常包含硅氧四面体和金属离子。
在天然沸石中，常见的硅酸盐有菱镁石、沸石、斜沸石等。
菱镁石是一种含有镁离子的硅酸盐矿物，其化学式为MgFe(SiO3)2。
沸石和斜沸石是一种含有钠离子或钙离子的硅酸盐矿物，其化学式分别为Na2O·Al2O3·4SiO2·9H2O和CaO·Al2O3·4SiO2·9H2O。
结构天然沸石具有特殊的结构特点，其微孔结构使其具有较大的比表面积和吸附能力。
微孔结构由硅氧四面体和金属离子构成，硅氧四面体通过边缘或顶角与金属离子相连接，形成不同形状和大小的孔隙。
天然沸石的孔隙可以分为大孔隙和小孔隙两类。
大孔隙的直径通常在1纳米以上，适用于吸附大分子物质，如有机染料、金属离子等。
小孔隙的直径通常在1纳米以下，适用于吸附小分子物质，如水分子、气体分子等。
应用领域由于天然沸石的特殊结构和成分，它在各个领域都有着广泛的应用。
地质学天然沸石是一种常见的地质矿物，它广泛存在于火山岩、沉积岩等地质储层中。
地质学家可以通过研究沸石的成分和分布来推断地壳运动、火山活动等地质过程，并且可以通过沸石的形成条件来判断地质环境和演化历史。
化学工业天然沸石在化学工业中有着重要的应用价值。
沸石可以作为催化剂和吸附剂使用。
例如，沸石可以用于石油催化裂化过程中的催化剂，可以提高反应速率和产物选择性；沸石还可以用于废水处理中的吸附剂，可以去除水中的有机物、重金属离子等。
环境科学天然沸石对环境的影响和保护具有重要意义。
沸石可以吸附空气中的有害气体和颗粒物，如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等，可以净化空气。
沸石的原理和使用方法
沸石的原理和使用方法沸石是一种天然的矿物质，具有很多优良的物理和化学特性。
沸石的主要成分是硅酸盐，其中的铝离子被部分替换成了钙、钠等阳离子。
沸石有一种特殊的晶体结构，可以吸附水分、气体、金属离子等物质。
沸石的物理特性沸石的晶体结构非常独特，它由一个复杂的网状结构组成，其中有很多小孔和通道。
这些小孔和通道的大小和形状都不相同，从几个纳米到几个微米不等。
沸石的这种结构决定了它具有良好的分子筛效应，可以对各种分子进行选择性的吸附和透滤。
沸石是一种具有碱性的物质，它的表面带有一些负电荷。
这些负电荷可以吸引一些带正电荷的离子，如钠离子、铵离子等。
沸石还具有一些化学活性位点，可以与某些小分子发生化学反应，或者催化某些化学反应。
沸石的应用1.吸附和分离沸石对水分和空气中的气体都有很好的吸附作用，可以用于水和空气的净化和干燥。
此外沸石还可以用于分离和回收一些有机化合物、金属离子等。
2.催化沸石具有一些化学活性位点，可以催化某些化学反应。
常用的催化反应有裂解、加氢、脱氮、脱硫等。
3.调味沸石可以吸附一些味道较重的物质，如异味、油脂等，可以用于调味。
4.医药沸石具有一定的吸附和分离性能，可以用于一些医药制品的分离和纯化。
沸石还具有一些生物活性，可以用于制备和改良一些中药。
1.水处理将粉末状的沸石放入水中，可以吸附其中的杂质和氯气等。
2.空气净化将沸石放入要分离的混合物中，然后进行过滤或振荡，即可将其中需要分离的物质提取出来。
4.催化反应将沸石放入反应的反应体系中，可以起催化作用。
将沸石与食品一起烹调，可以去味脱油，使食品更加美味。
天然沸石的改性方法【文献综述】
毕业论文文献综述化学工程与工艺天然沸石的改性方法一、前言部分我国地域辽阔，沸石种类颇多，目前已经发现的沸石有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、片沸石、方沸石、钙十字沸石、钙钾十字沸石、辉沸石、浊沸石、钠沸石等13个矿种。
我国的沸石以斜发沸石为主，丝光沸石次之，它们多属火山物质蚀变沉积成岩的产物。
一般矿体规模大，品位稳定，矿石质量较好，且多数分布在我国的中、东部地区。
虽然我国拥有丰富的天然沸石资源，但是沸石矿的开发和利用还处于发展中的初级阶段。
矿石主要用于水泥拌料、沸石碳铵复合肥料及饲料添加剂等6种产品，高产值的产品(应用于环保、轻化工等领域的产品)所占的比例太少，其采掘量与蕴藏量相比极不相称。
所以，对于我国天然沸石的研究和开发势在必行。
一般的天然沸石，如斜发沸石、丝光沸石等都具有较高的硅铝比和较高的水含量，表现出较弱的阴离子场强；另外，天然矿石中又含有大量的不具有离子交换性能的杂质，例如石英，所以天然沸石的CEC很低。
我们认为，过低的阳离子交换容量限制了它在某些方面的开发和应用，尤其是在高产值的环保领域。
二、主题部分沸石是最广为人知的微孔材料家族。
沸石具有三维空旷骨架结构，其骨架是由硅氧四面体SiO4和铝氧四面体AlO4所组成，统称为TO4四面体（基本结构单元）。
所有TO4四面体通过共享氧原子连接成多员环或笼，被称为次级结构单元（SBU）。
图1展示了常见的次级结构单元。
这些次级结构单元组成沸石的三维结构。
骨架中由环组成的孔道是沸石最主要的结构特征，而笼可以被看成是更大的建筑块。
通过这些SBU不同的连接可以产生许多甚至无限的结构类型。
例如，从β笼（方钠石笼）出发，可以产生方钠石（SOD）（一个β笼直接连接到另外一个β笼），A型沸石（LTA）（二个β笼通过双4员环相连），八面沸石（FAU）（二个β笼通过双6员环相连）和六方结构的八面沸石（EMT）（另一种二个β笼通过双6员环的连接方式）。
在A型沸石中，β笼围成一个直径为11.4 Å 的大笼，其最大窗口只有8员环（直径约4.1 Å），而在八面沸石（FAU）中，β笼围成一个直径为11.8 Å的大笼（称为超笼），其最大窗口为12员环（直径约7.4 Å）。
酸处理及有机修饰对天然沸石表面疏水性的调控及其机制
酸处理及有机修饰对天然沸石表面疏水性的调控及其机制酸处理及有机修饰对天然沸石表面疏水性的调控及其机制摘要：天然沸石是一种广泛应用于催化、吸附和分离等领域的材料，表面的疏水性对其性能起着重要的影响。
本文以天然沸石为研究对象，通过酸处理和有机修饰方法来调控其表面疏水性。
实验结果表明，在适宜的酸处理条件下，沸石的表面疏水性能得到显著提升，而有机修饰进一步增强了其疏水性。
本文还探讨了酸处理和有机修饰对沸石疏水性调控的机制，包括改变表面化学组成和结构、引入疏水基团等。
通过深入理解这些调控机制，可以为天然沸石在催化、吸附和分离等领域的应用提供理论指导和技术支持。
关键词：天然沸石；表面疏水性；酸处理；有机修饰；调控机制1. 引言天然沸石是一种具有规则微孔结构的颗粒状材料，由于其大比表面积和优良的吸附性能，在催化、吸附和分离等领域具有广泛应用。
然而，沸石材料的表面性质对其应用性能起着重要的影响。
表面疏水性是沸石的一个重要性质，它直接影响了沸石与水等极性物质的相互作用，进而影响了吸附、分离和传质等过程。
因此，对沸石表面疏水性的调控具有重要的理论和应用价值。
2. 酸处理对沸石表面疏水性的调控2.1 酸处理方法酸处理是一种常用的方法，可以有效地调控沸石的表面性质。
通常采用浸泡法，在一定温度和酸浓度条件下，将沸石样品浸泡在酸溶液中一段时间，然后用水洗净，再进行干燥处理。
常用的酸包括盐酸、硫酸和氢氟酸等。
2.2 酸处理对沸石表面的影响酸处理能够改变沸石表面的化学组成和结构，进而影响其表面性质。
研究表明，酸处理可以去除沸石表面的铝、硅等元素，导致表面的硅铝比值增加，从而增强了沸石的疏水性。
此外，酸处理还能产生一定数量的酸基团，使沸石表面带有一定的酸性，进一步增强了其疏水性。
3. 有机修饰对沸石表面疏水性的调控3.1 有机修饰方法除了酸处理，有机修饰也是一种常用的方法，可以调控沸石的表面性质。
通常采用浸渍法，在适当的有机溶剂中溶解有机修饰剂，将沸石样品浸渍在溶液中，随后进行干燥处理。
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NaCl活化对天然沸石结构的影响*
摘要：对天然沸石进行了NaCl溶液动态活化处理，结果表明：活化后沸石
的Si/Al比有所增加，孔径相对较大且比较均匀，数量也明显增加，从而提高沸
石的离子交换性能和吸附性能。
关键词：沸石 Si/Al比 SEM
天然沸石直接用于水处理，一般效果很差，需要经过经过一定的活化才能达
到较好的吸附效果。沸石活化通常采用离子交换法，使沸石晶体内阳离子发生转
化，从而沸石的孔径和比表面积都发生变化，提高其吸附性能。
1、试验部分
1.1 实验材料
采用购买的河北承德的斜发沸石，外观呈淡绿色，筛分14～20目的颗粒。
活化剂为氯化钠，分析纯。
1.2 沸石活化方法及装置
沸石在活化前用去离子水洗涤数次，去除表面的粉体物质，烘干。在直径为
45mm、高为300mm的玻璃柱中装入预处理的天然沸石300g，然后从顶部注入
1mol/L的NaCl溶液，流速为为0.4m/h，活化时间为24h。活化后的沸石从玻璃
柱中倒出，洗去残余的活化液，烘干。
图1 沸石活化装置示意图
1.3 测试方法
用能谱分析仪(EDS)分析沸石的成分分析。
通过日本Hitachi S-4300扫描电子显微镜获得沸石表面的显微照片。
2、结果与讨论
2.1 改性前后沸石成分分析
对天然沸石和活化沸石作能谱分析，化学成分如表所示。经过活化后，沸石
的Si/Al比有所增加。Si/Al比的大小影响沸石的离子交换性能等，硅铝比不同的
沸石中，高硅沸石电荷密度较低，对阳离子选择性较高。这说明活化沸石的离子
交换性能和吸附性能均有所增强。(如表1)
2.2 改性前后沸石的表面结构分析
天然斜发沸石和活化沸石的扫描电子显微镜(SEM)照片如图2所示。
天然斜发沸石 活化沸石
图2 SEM照片(2000倍)
通过对比SEM照片，对微观结构的变化进行分析：天然斜发沸石结构相对
比较致密，孔径分布不均匀且相对较小，对较大离子吸附困难；活化沸石的孔径
相对较大且比较均匀，数量也明显增加，使得表面积增大，从而提高了吸附能力。
这是由于活化剂中的Na+与天然沸石孔道中的一些半径较大的阳离子如Mg2+等
发生离子交换，使得被堵塞孔道被打开，或空间位阻变小。
3、结语
(1)活化后沸石Si/Al比有所增加，从而提高了离子交换性能和吸附性能；
(2)活化后沸石的孔径相对较大且比较均匀，数量也明显增加更多，使得表
面积增大，从而提高了吸附能力。
参考文献
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水,2000,16(4):11~13.