一、沸石分子篩的性能

1、吸附性能

沸石分子篩的吸附是一種物理變化過程。產(chǎn)生吸附的原因主要是分子引力作用在固體表面產(chǎn)生的一種“表面力”，當(dāng)流體流過時(shí)，流體中的一些分子由于做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而碰撞到吸附劑表面，在表面產(chǎn)生分子濃聚，使流體中的這種分子數(shù)目減少，達(dá)到分離、清除的目的。

由于吸附不發(fā)生化學(xué)變化，只要設(shè)法將濃聚在表面的分子趕跑，沸石分子篩就又具有吸附能力，這一過程是吸附的逆過程，叫解析或再生。

由于沸石分子篩孔徑均勻，只有當(dāng)分子動(dòng)力學(xué)直徑小于沸石分子篩孔徑時(shí)才能很容易進(jìn)入晶穴內(nèi)部而被吸附，所以沸石分子篩對于氣體和液體分子就猶如篩子一樣，根據(jù)分子的大小來決定是否被吸附。

由于沸石分子篩晶穴內(nèi)還有著較強(qiáng)的極性，能與含極性基團(tuán)的分子在沸石分子篩表面發(fā)生強(qiáng)的作用，或是通過誘導(dǎo)使可極化的分子極化從而產(chǎn)生強(qiáng)吸附。

這種極性或易極化的分子易被極性沸石分子篩吸附的特性體現(xiàn)出沸石分子篩的又一種吸附選擇性。

2、離子交換性能

通常所說的離子交換是指沸石分子篩骨架外的補(bǔ)償陽離子的交換。沸石分子篩骨架外的補(bǔ)償離子一般是質(zhì)子和堿金屬或堿土金屬，它們很容易在金屬鹽的水溶液中被離子交換成各種價(jià)態(tài)的金屬離子型沸石分子篩。

離子在一定的條件下，如水溶液或受較高溫度時(shí)比較容易遷移。在水溶液中，由于沸石分子篩對離子選擇性的不同，則可表現(xiàn)出不同的離子交換性質(zhì)。金屬陽離子與沸石分子篩的水熱離子交換反應(yīng)是自由擴(kuò)散過程。擴(kuò)散速度制約著交換反應(yīng)速度。

通過離子交換可以改變沸石分子篩孔徑的大小，從而改變其性能，達(dá)到擇形吸附分離混合物的目的。

沸石分子篩經(jīng)離子交換后，陽離子的數(shù)目、大小和位置發(fā)生改變，如高價(jià)陽離子交換低價(jià)陽離子后使沸石分子篩中的陽離子數(shù)目減少，往往造成位置空缺使其孔徑變大；而半徑較大的離子交換半徑較小的離子后，則易使其孔穴受到一定的阻塞，使有效孔徑有所減小。

3、催化性能

沸石分子篩具有獨(dú)特的規(guī)整晶體結(jié)構(gòu)，其中每一類都具有一定尺寸、形狀的孔道結(jié)構(gòu)，并具有較大比表面積。

大部分沸石分子篩表面具有較強(qiáng)的酸中心，同時(shí)晶孔內(nèi)有強(qiáng)大的庫侖場起極化作用。這些特性使它成為性能優(yōu)異的催化劑。

多相催化反應(yīng)是在固體催化劑上進(jìn)行的，催化活性與催化劑的晶孔大小有關(guān)。沸石分子篩作為催化劑或催化劑載體時(shí)，催化反應(yīng)的進(jìn)行受到沸石分子篩晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形狀都可以對催化反應(yīng)起著選擇性作用。在一般反應(yīng)條件下沸石分子篩對反應(yīng)方向起主導(dǎo)作用，呈現(xiàn)了擇形催化性能，這一性能使沸石分子篩作為催化新材料具有強(qiáng)大生命力。

二、沸石分子篩的結(jié)構(gòu)

它具有晶體的結(jié)構(gòu)和特征，表面為固體骨架，內(nèi)部的孔穴可起到吸附分子的作用。孔穴之間有孔道相互連接，分子由孔道經(jīng)過。由于孔穴的潔凈性質(zhì)，分子篩的孔徑分布非常均一。分子篩依據(jù)其晶體內(nèi)部孔穴的大小對分子進(jìn)行選擇性吸附，也就是吸附一定大小的分子而排斥較大物質(zhì)的分子。

沸石分子篩按其孔或通道體系可分為小孔，中孔（介孔）和雙孔沸石三個(gè)組別?？捎糜诟谎蹩諝獾淖儔何椒蛛x。

三、沸石分子篩的應(yīng)用

沸石分子篩晶體具有吸附性、可交換性等諸多優(yōu)良性能，所以被廣泛應(yīng)用于石油化工工業(yè)、洗滌劑工業(yè)、精細(xì)化工等工業(yè)。在沸石分子篩的研究中，以廉價(jià)天然礦物為原料制備分子篩和其功能性的研究是該領(lǐng)域中最具有價(jià)值的研究之一。紅輝沸石屬于輝沸石族，是其中的一個(gè)礦物種，紅輝沸石以含水架狀鋁硅酸鹽為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在不同溫度環(huán)境下對各種陽離子具有選擇吸附性，且具有良好的催化功能、可加工性能、低硬度、低熱膨脹性能，且熱穩(wěn)定性較好，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境材料，農(nóng)牧業(yè)改良，化工添加劑和吸附劑等領(lǐng)域。

1、畜牧業(yè)生產(chǎn)

分子篩獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了其有良好的吸附性能和離子交換性能，利用分子篩為載體，吸附接枝抗菌物質(zhì)制成飼料添加劑，可以增加抗菌劑的緩釋能力，提高抗菌劑利用效率，從而達(dá)到事半功倍的目的，同時(shí)，分子篩自身也具有一定的殺菌能力，能提高牲畜的抗病能力，且分子篩無毒無害，性能穩(wěn)定，不會(huì)被動(dòng)物吸收。利用分子篩吸附二甲酸鉀制得的分子篩抗菌劑能大幅度提高二甲酸鉀的抑菌能力。

2、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)

利用分子篩良好的吸附性能和分散性能，可以作為藥物的載體，對藥物中的有效成分進(jìn)行吸附接枝，可以提高藥物的緩釋性能，增強(qiáng)藥效，延長藥物作用的時(shí)間，且分子篩無毒無害，服用之后在人身體內(nèi)不發(fā)生吸收，對身體無毒副作用。還可以載入特定病菌，有效地抑制細(xì)菌生長。沸石分子篩良好的離子交換性能可以吸附交換重金屬離子，從而可以制備高度活性和耐久性的抗菌劑。

3、污水處理

天然紅輝沸石具有一定的離子交換和吸附性能，利用其性能可以從污水中吸附氨氮，從而達(dá)到凈化污水的效果。天然紅輝沸石經(jīng)過特殊處理之后，可以形成分子篩，分子篩的離子交換與吸附性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天然沸石，這使其能夠更好地吸附污水中的重金屬離子及其他有害離子，如：鎳、鋅、鉻、鎘、汞、鐵等離子及酚、氨氮、三氮、磷酸根離子等有機(jī)物，因此，分子篩是處理污水的新型材料。

4、農(nóng)業(yè)

利用分子篩的吸附性能及陽離子交換性能，可以改良土壤性能，降低土壤pH，提高農(nóng)作物需要的微量元素的供應(yīng)，交換農(nóng)作物所需要的K、Na、Mg、Ca等離子，起到間接肥的作用。同時(shí)，分子篩可以吸附雙氫胺等物質(zhì)配成肥料緩釋劑，不僅大幅度提高了氮肥實(shí)際利用率，延長氮肥有效期，還可以改善農(nóng)作物營養(yǎng)狀況，提高農(nóng)作物生長活力和抵御病毒能力，最終達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)增收的目的。