作為重要非金屬環保礦物材料之一的沸石開發與應用備受人們青睞。本書介紹了沸石的性質、特征及改性、合成方法和測定技術，特別是著重介紹近年來國內外沸石的開發與應用成果，即沸石作為環境工程材料用于治理廢水、廢氣、放射性廢料的新技術、新方法和新思路，以促進和推動沸石在我國環境保護方面的開發與應用。同時，本書還重點介紹了沸石在化學化工、農業、畜牧業、能源和醫藥等方面的重要應用研究成果。
本書可供廣大從事礦物材料開發人員、環境保護專業和化學化工、農業、能源及新材料等領域的科研人員和生產人員參考。本書也可作為無機非金屬材料、化學化工、環境、地質學等相關專業的本科生、研究生教學參考書使用。
第1章沸石礦物與沸石種類
1.1概述
1.2沸石的成因
1.3礦產類型及其分布
1.3.1礦床的成因類型
1.3.2礦床的工業類型
1.3.3礦產的分布情況
1.3.4我國沸石礦床特征
1.4沸石礦物的特征
1.4.1斜發沸石(clinoptlolite)
1.4.2絲光沸石(mordenite)
1.4.3毛沸石(erionite)
1.4.4菱沸石(chabazite)
1.4.5片沸石(heulandite)
1.4.6鈣十字沸石(phillipsite)
1.4.7方沸石(analcime)
1.4.8濁沸石(laumontite)
1.4.9鎂堿沸石(ferrierite)
1.4.10八面沸石(fauzasite)
1.4.11鈉沸石(natrolite)
1.4.12輝沸石(stilbite)
1.4.13斜堿沸石(amicite)
1.4.14銨白榴石(ammonioleucite)
1.4.15板沸石(barrerite)
1.4.16貝爾伯格石(bellbergite)
1.4.17硅鋰鋁石(bikitaite)
1.4.18伯格斯石(boggsite)
1.4.19鍶沸石.(系列)［brewsterite.(series)］
1.4.20水硅錳鈣鈹石(chiavennite)
1.4.21刃沸石(cowlesite)
1.4.22環晶沸石.(系列)［dachiardite.(series)］
1.4.23鋇沸石(edingtonite)
1.4.24柱沸石(epistilbite)
1.4.25十字沸石(garronite)
1.4.26鋅硅鈉石(gaultite)
1.4.27水鈣沸石(gismondine)
1.4.28鈉菱沸石.(系列)［gmelinite.(series)］
1.4.29戈硅鈉鋁石 (gobbinsite)
1.4.30纖沸石(gonnardite)
1.4.31古柱沸石(goosecreekite)
1.4.32戈塔迪石(gottardiite)
1.4.33交沸石(harmotome)
1.4.34香花石(hsianghualite)
1.4.35氯硼硅鋁鉀石(kalborsite)
1.4.36白榴石(leucite)
1.4.37插晶菱沸石.(系列)［levyne.(series)］
1.4.38鈹硅鈉石(lovdarlte)
1.4.39莫里鉛沸石(maricopaite)
1.4.40針沸石(mazzite)
1.4.41麥鉀沸石(merlinoite)
1.4.42中沸石(mesolite)
1.4.43蒙特索馬石(montesommaite)
1.4.44穆丁鈉石(mutinaite)
1.4.45鉀沸石(offretite)
參考文獻
第2章沸石的結構與性能
2.1沸石的結構
2.1.1沸石結構的一般特征
2.1.2沸石結構中的幾種空穴形狀
2.1.3幾種主要沸石的結構
2.2沸石的物理、化學性質
2.2.1沸石的化學成分
2.2.2沸石的吸附性能
2.2.3沸石的離子交換性能
2.2.4沸石的吸附.交換性能
2.2.5沸石的離子交換平衡常數
2.2.6沸石改性后的吸附與交換性能
2.2.7沸石的催化性能
2.2.8沸石的穩定性
2.3沸石的工業品級
參考文獻
第3章沸石的加工、改性與合成
3.1天然沸石的選礦
3.2天然沸石的工業加工方法
3.3天然沸石的改性處理方法
3.3.1P型沸石
3.3.2Cu型沸石
3.3.3H型沸石
3.3.4Na型沸石
3.3.5NH+4型沸石
3.3.6Ca型沸石
3.3.7八面沸石
3.3.8有機化沸石
3.3.9非骨架元素的改性
3.3.10骨架元素的改性
3.3.11其他改性
3.4沸石的人工合成
3.4.1水熱合成
3.4.2堿處理法
3.4.3沸石膜的合成
3.4.4超細分子篩的合成和應用
3.4.5利用粉煤灰合成沸石
3.4.6其他合成
參考文獻
第4章沸石在環境保護中的應用
概述
4.1除氟
4.1.1飲用水中除氟
4.1.2高氟水中除氟
4.2水中去除有機物質
4.2.1水中去除有機污染物
4.2.2對養殖廢水的處理
4.2.3含苯胺廢水的治理
4.2.4屠宰廢水的處理
4.2.5改性沸石對印染廢水的脫色研究
4.2.6微量苯酚和苯的去除
4.2.7有機印染污水處理
4.3去除放射性物質
4.3.1從水中去除放射性物質
4.3.2從固體中去除放射性物質
4.4除氨氮
4.4.1飲用水中去除氨氮
4.4.2沸石吸附劑脫除煉油廢水中低濃度氨氮試驗的研究
4.4.3沸石處理稀土生產中氨氮廢水的實驗研究
4.4.4沸石生物濾池處理低濃度生活污水的工藝
4.4.5工業污水脫氮
4.4.6城市污水脫氨氮
4.4.7生物沸石床污水脫氮
4.4.8沸石蘆葦床除氮中試研究
4.4.9沸石與活性炭聯合除氨氮
4.4.10沸石脫氨氮后再生技術
4.5處理含磷廢水
4.6處理含砷廢水
4.7處理含重金屬(鉛鎳鋅鎘銅鐵錳汞)廢水
4.7.1處理含鉛廢水
4.7.2處理含鉛、鋅、鎳電鍍廢水
4.7.3處理含鉛、鎘廢水
4.7.4處理含鎳廢水
4.7.5處理含銅廢水
4.7.6去除廢水和水源中的鐵和錳
4.7.7處理含汞廢水
4.7.8處理含鉻廢水
4.7.9利用粉煤灰合成沸石處理含銅、鉛、鎘廢水
4.8水質的綜合處理
4.8.1處理常州運河微污染水源
4.8.2沸石濾料對黃河原水的處理
4.8.3垃圾滲濾液對地下水污染的PRB原位處理技術
4.8.4生物沸石反應器在水處理中的應用
4.8.5沸石在自來水廠中的應用
4.8.6天然沸石的改性及其對造紙廢水的脫色研究
4.8.7改性天然沸石處理富營養化公園湖水樣的實驗研究
4.8.8天然沸石吸附技術防治暴雨徑流氮磷污染
4.8.9沸石聯合生物作用處理焦化廢水
4.9沸石在廢氣與污染氣體中的應用
4.9.1沸石在去除卷煙和食品生產煙氣中亞硝胺的應用
4.9.2新型脫除SO2催化劑的研究
4.9.3沸石膜對純氣體的滲透性研究
4.9.4納米沸石.堇青石整體式功能材料
4.10沸石在環境材料中的應用——抗菌方面的應用
4.10.1銀型抗菌沸石
4.10.2銅型抗菌沸石
4.10.3雙金屬抗菌沸石
4.10.4液相離子交換法制備沸石抗菌劑
4.11沸石在環境材料中其他方面的應用
4.11.1作濾料
4.11.2作紅外輻射材料
4.11.3作納米TiO2光催化劑載體
4.11.4其他
4.12結束語
國內主要參考文獻
國外主要參考文獻
第5章沸石在工業催化過程中的應用
5.1環境友好型催化劑——沸石
5.2沸石在催化裂化中的應用
5.2.1優良裂化催化劑應具備的條件
5.2.2沸石裂化催化劑的性質
5.2.3影響催化劑活性和選擇性的因素
5.2.4工藝過程的改進
5.3沸石在石油化工原料產品生產中的應用
5.3.1ZSM.5型催化劑的合成及苯乙烯的制備
5.3.2β沸石的合成及其在裂化催化劑中的應用
5.3.3Y型沸石的合成及其在裂化催化劑中的應用
5.3.4沸石在乙苯和異丙苯合成中的應用
5.3.5沸石在直鏈烷基苯(LAB)合成中的應用
5.3.6沸石在己內酰胺合成中的應用
5.3.7沸石在丙烯環氧化制環氧丙烷中的應用
5.4沸石在加氫異構化、加氫裂化中的應用
5.5我國沸石催化劑研究開發現狀
參考文獻
第6章沸石在其他領域中的應用
6.1沸石在建筑材料工業中的應用
6.1.1作硅酸鹽水泥的活性混合材料
6.1.2沸石彩色水泥
6.1.3利用沸石粉配制高性能混凝土
6.1.4沸石在建筑膠黏劑中的應用
6.2現代陶瓷工業中沸石的應用
6.3沸石在農業土地土壤改良中的應用
6.3.1天然沸石在農業土壤改良中的應用
6.3.2天然沸石在農業上作為沸石肥料添加劑
6.3.3天然沸石的其他營養效應
6.4天然沸石在畜牧養殖及飼料業中的應用
6.4.1用作微量元素預混料的載體
6.4.2改善機體消化代謝，促進營養物質吸收
6.4.3促進生長，提高生產性
6.4.4吸附有毒有害物質，防治疾病
6.4.5改善畜牧生產環境
6.4.6沸石在飼料應用中應注意的問題
6.4.7沸石在反芻動物生產上的應用
6.4.8天然沸石在水產養殖業中的應用
6.5沸石在開發能源方面的應用
6.6沸石在輕工業中的應用
6.6.1在造紙工業中的應用
6.6.2在制糖業中的應用
6.6.3在洗滌劑工業中的應用
6.6.4在紅外輻射材料中的應用
6.7沸石分子篩材料在醫藥領域中的應用
6.7.1作為離子吸附劑及抗菌助劑
6.7.2抗癌藥物助劑
6.7.3模擬酶及生物傳感器
6.7.4其他方面的應用
6.8沸石在國防、空間技術中的應用
6.9沸石在原子能工業中的應用
6.10沸石在電子工業中的應用
6.11沸石在超真空技術方面的應用
6.12沸石在食品工業中的應用
參考文獻
第7章沸石的鑒定與測試
7.1沸石的鑒定
7.1.1沸石巖的野外鑒別特征
7.1.2沸石的簡易鑒定方法
7.1.3沸石的專門鑒定方法
7.2沸石交換容量的測試
7.2.1總離子交換容量的測試
7.2.2陽離子交換容量的測試
7.2.3沸石吸鉀量的測定
7.3沸石的比表面積測試
7.3.1連續流動色譜法
7.3.2極性有機分子吸附法
7.4沸石的相對密度的測試
7.5硅鉬黃光度法測定沸石分子篩中的硅
7.6吸光光度法測定沸石分子篩中的鋁
7.7洗滌劑助劑4A沸石新理化指標及測試方法
參考文獻
附錄沸石信息資源
參考文獻
《沸石加工與應用》及時版自2005年7月出版以來，受到讀者關注和歡迎，甚感欣慰，在此表示深深謝意。
隨著我國國民經濟的快速發展，人們生活水平迅速提高，人類與自然和諧發展的理念已深入人心。在這一背景下，作為重要非金屬環保礦物材料之一的沸石開發與應用備受人們青睞，主要表現在自2005年以來，每年都有數十家新廠礦誕生，每年都有數百篇論文公開發表。目前沸石加工產品和種類更具多樣化，其應用領域日益廣泛。
本書第二版修訂時仍從科學、通俗和推動低碳環保理念出發，參照2005年以來有關沸石近期研究和科技成果，刪除原及時版中個別重復、概念模糊內容，新增大量沸石近期研究和應用科技成果。主要修訂包括以下內容。
? 第3章豐富P型沸石的合成與應用，增加沸石膜的新型合成方法和樹型有機沸石的研究內容，重點增加沸石咪唑酯骨架結構材料合成及性能、填充型沸石分子篩滲透汽化膜的研究進展內容。
? 第4章增加沸石處理氟、氨氮、磷、金屬離子及養殖廢水、印染廢水、放射性污染的新技術、新方法；重點補充沸石與活性炭、沸石與生物膜的結合，并綜合處理環境污染研究與應用；增加負載金屬沸石抗菌材料在建筑涂料、生活用品和臨床醫療上的新成果和新應用。
? 第6章增加農業土壤改良、畜牧業的應用進展和功能沸石的近期研究成果，如儲氫沸石、陶瓷沸石等。
? 第7章按照近期巖石礦物分析技術，重新修訂和編寫沸石的鑒定測試方法。
參加本書第二版編寫的分工如下：佘振寶(第1～4章、第7章)；宋乃忠(第5章、第6章)。此外，葛小燕同學給予本稿件多方面協助和幫助。全書由佘振寶統稿。在第二版修訂過程中，還得到化學工業出版社的支持和幫助。在此表示感謝！
由于編著者水平和時間有限，書中疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評、指正。
編著者2013年3月
沸石是當今世界新興礦產資源。在1756年，瑞典礦物學家克朗斯特德把產在冰島玄武巖杏仁孔內的形態美好白色透明的晶體拿到了實驗室，在進行吹管分析加熱時，有明顯的泡沸現象，因此取名為Zeolite(希臘文Zeo=Boil=沸，Lite=stone=石)意為沸騰的石頭，簡稱沸石。這種美麗的晶體礦物很快引起世界上許多地質學家和礦物學家的興趣，極大地吸引了礦物收集者，并為世界許多國家的博物館所收藏。
在很長一個時期，有關天然沸石的地質研究工作做得很少，但對于天然沸石性能的研究工作卻做了許多。化學家Weigel和Steinhoff(1925)的最早工作揭示：脫水沸石有吸附小的有機分子，使其與大有機分子分離的能力。Mc Bain(1932)論述這種現象時稱之為"分子篩"。在20世紀30年代和40年代，許多有關沸石脫水、吸附和離子交換性質的進一步研究，多半是在美國Barter(1938)和日本Sameshima(1929，1934，1935)的實驗室進行的。這些研究工作集中在當時已知沸石中最有意義的菱沸石和絲光沸石上。當時，化學家認為，天然沸石是稀有的，沒有工業規模的礦床，因而注意力轉向了人工合成。1944年到1960年，化學家致力于低溫水熱合成。
20世紀50年代初期，由于X射線衍射儀的問世，沸石的鑒定獲得突破。50年代后期，日本、北美等地相繼發現了大規模的沉積沸石礦床，人們認識到沸石是分布很廣泛的多種沉積巖和低級變質的重要造巖礦物。之后的30多年時間里，世界上有40多個國家相繼報道了產于火山沉積巖中的沸石礦床(點)，計達3000處左右(此數字不包括中國，據不統計，截至2000年，中國已發現此種礦床、礦點400余處)。沸石礦床(點)的大量發現，引起了世界各國對天然沸石的重視，并加速了對沸石特性和用途的研究。從此，沸石從博物館的陳列品迅速變為具有廣泛用途的工業礦物，成為當今世界各國十分重視的新興礦產資源。
我國地質工作者，為了盡快開發和利用這一新興的礦產資源，已經開展了大量的沸石的普查找礦工作。1972年以來，先后在浙江、山東、河南、河北、遼寧等許多地區找到了一些有工業價值的天然沸石礦床和400多個礦點，已有百余處產地進行不同規模的開采，可利用儲量達40109t，年開采量為8106t。
沸石獨特的吸附、離子交換和催化性能為沸石的利用開拓了廣闊的前景。沸石密度小，發泡性高，活性好，用于生產水泥時，能大大改善水泥的性能，提高產量，降低成本；由沸石巖燒制成的輕骨料、輕質磚瓦，其容量小，強度高，吸水率低，是一種很有前途的新型建筑材料；利用沸石的吸附性能，可作宇宙飛行、超真空技術的特殊吸附劑，氫氣純制、氧與氮分離、天然氣凈化的分離和凈化劑；沸石的催化性能可用于石油化工的催化裂化劑，可以提高石油的質量和產率。除此之外，沸石還用于國防、能源開發、電子、輕工等幾十個部門。隨著工農業生產的發展，沸石研究工作的深入，它的應用范圍還在不斷擴大。
沸石結構特殊，由鋁硅酸鹽格架和格架中的孔道、孔穴和陽離子，以及水分子組成。格架中硅氧四面體內的Si4+常被Al3+置換，出現過剩負電荷，由堿土金屬離子補償。這些補償陽離子與晶格結合力很弱，具有很高的自由度，活躍在孔道中，使沸石具有優良的離子交換性能。格架中連通的孔道、孔穴使沸石擁有很大的內表面積，特別是當"沸石水"受熱逸出后，通道和孔穴更加空曠，相應內表面積更加巨大，而且脫水沸石晶穴內部具有很強的庫侖場和極性，表現出強烈的吸附性，加之沸石孔道大小均勻，尺寸固定，形狀規則，因此吸附具有選擇性，即具有分子篩、離子篩功能。除此之外，沸石還具有耐酸、耐高溫、耐輻射等性能。這些物化性能賦予沸石獨特的環境屬性，也奠定了它在環境治理方面的重要地位。沸石的吸附、離子交換與催化性能，可作為控制環境污染、海水淡化、改良土壤和化工生產的經濟、高效和環境友好的材料。著名礦物學家F?穆普頓曾指出:由于全球性環境調節及環保需要，20世紀70年代開始人類進入"沸石世紀"。
在互聯網上，以短語natural zeolite為關鍵字查找，英文搜索各著名網站平均得到885個信息頁，國內搜索門戶網站平均得到86個信息頁。據Bright Planet公司近期研究表明，目前INTERNET上頁面總數約達5000億個，而其中列入搜索引擎數據庫僅是頁面總數的1/500左右。這說明，沸石——一種環境友好的工業礦物，正在快步走進我們的身邊，走進我們的生活。
本書在介紹有關沸石性質同時，著重介紹近年來國內外將沸石作為環境工程材料用于治理廢水、廢氣、放射性廢料的部分新技術、新思路；介紹沸石所具有的環境修復、環境凈化、環境替代等多種功能，以促進沸石在我國環境保護方面的更廣泛應用。
本書旨在總結他人的工作以供學習和讀者參考。由于沸石礦物的種類、命名和結構受發現地、發現年代的限制，使同一種類的沸石礦物在表述上略有不同，請諒解。參加本書編寫的有佘振寶(第1章、第2章、第3章、第4章 )、宋乃忠(第5章、第6章和第7章)。全書由佘振寶統稿。姜桂蘭教授給予了很多指導和幫助，在此表示衷心的謝意！
由于時間倉促，編者水平有限，本書錯漏之處在所難免，請各位讀者指正。
編者2005年5月
