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鈉沸石是沸石的一類,為含水的鈉的鋁硅酸鹽礦物。鈉沸石的晶體為玻璃狀又細又長,或為纖維狀塊體。它們生在玄武岩岩石的空洞里或裂縫中。鈉沸石為纖維質沸石之一員,化學成分為Na2Al2Si3O10.2H2O,某些K和Ca可以取代Na。起名於1803年,源自拉丁文「natrium,意指成分含鈉。別名有Aedelite、Mesotype、Apoanalcite、Bergmannite、Mesotype

1礦物特性

鈉沸石為纖維質沸石之一員,化學成分為Na2Al2Si3O10.2H2O,化學組成中Si/Al的變化不大,在
鈉沸石

  鈉沸石

1.44-1.58間,有少量Na可被K,Ca等所置換。
晶體結構是Si-Al-O網狀架構,屬於斜方晶系;常呈針狀且柱面結晶帶上有垂直條紋;通常為放射狀晶簇,亦為角錐狀、纖維狀、塊狀、粒狀或緻密狀,易熔,熔融后呈透明珠體。 鈉沸石
具有一個方向的優良解理,但是常因礦物晶體太小而不易辨別;硬度5-5.5;很小的比重(2.25);外觀顏色為無色或白色,罕呈黃色至紅暈色,白色條痕;晶體呈透明至半透明,閃爍著玻璃光澤。
類似鈉沸石的礦物有鈣沸石(Scolecite,CaAl2Si3O10.3H2O),是另一個纖維質沸石,與鈉沸石構造相似但具有單斜之對稱性。
沸石在1756年首先為瑞典礦冶學家克朗斯提(B.Cronstedt)發現,沸石群礦物為一大群含水硅酸鹽類所構成,它們均具有非常相似的化學組成、共生礦物以及產狀。它們均為網狀架構之含鋁硅酸鹽,具Na、Ca、K以及含量變化頗大的H2O佔據架構之空洞。
結構中含有大約20%的水分,因水分會受熱而失去,溫度降低而再吸收,使得它在水中煮沸時會冒泡泡,容易被燒熔並成明顯的發泡或膨脹(intumescence)現象,因此便得到沸石(Zeolite)這個名稱(源自於希臘文中的「煮沸」與「石頭」兩個字)。在傳統上沸石類被視為具良好結晶的礦物,見於火成岩之孔隙或脈中。

2鑒定特徵

可由礦物晶癖、比重與共生礦物來判別。鈉沸石(natrolite)、鈣沸石(scolecite)與鈣鈉沸石(mesolite
鈉沸石

  鈉沸石

)這三種沸石類礦物彼此有相關,常常在一起共生。這三種沸石都以鏈狀或針狀外形出現,十分難區分除了作詳細的礦物成分分析之外,就只能簡單的從晶型來判斷:鈉沸石與鈣鈉沸石為斜方晶系,鈣沸石為單斜晶系。

3產狀與產地

產地
著名的產地為捷克波西米亞之奧息格(Aussig)及賽雷榭(Salesel);法國之普伊秋(Puy-de-Dome);義大利特倫提諾之瓦迪法沙;美國紐澤西州之伯治丘。

4共生特性

基性岩漿的淺成侵入及噴發過程中形成輝綠岩-玄武岩。岩漿中大量的水熱蒸氣的逸出或封閉,
鈉沸石

  鈉沸石

使岩石產生無數完整和破裂的氣泡,岩石在冷凝收縮過程中產生無數裂隙,孔隙,這些都為岩漿期后的熱液作用提供了通道,含礦熱水溶液沿裂隙,孔隙充填,提供了良好的礦物結晶空間。熱液不斷的流動、補給,在適宜的物理、化學地質環境下,礦物不斷的沉澱、結晶。 結晶作用呈顯出一幕幕變幻無窮,不同階段出現不同物質的結晶,它的結晶作用內幕至今還有很多不為人知曉,人類在攻克礦物生成的理論與實踐中,還僅僅是一種礦物的人工合成技術,例如在高壓釜中,SiO2溶液在籽晶片上生長石英晶體,但不能形成兩相礦物的發晶。自然界的礦物共生現象變化萬千,每一件完整的礦物晶體的共生現象,都是十分珍貴的。
玄武岩裂隙,孔隙中常充填物有綠泥石、方解石、石英、葡萄石,瑪瑙、自然銅、孔雀石、赤銅礦、銅藍、綠纖石、綠簾石、沸石,沸石礦物形成粗大晶體幾率很小,一般都呈顯微粒狀集合體產出,在孔隙中形成礦物晶簇,更是十分罕見了。

5用途

沸石骨架結構中含有四、五、六、八、十或十二個四面體構成的環面,形成一定大小的孔洞及管道
鈉沸石

  鈉沸石

,使得加熱脫水處理過的沸石能選擇性的吸附大小適當的分子,因此沸石又稱為「分子篩」。沸石孔洞及管道中的陽離子及水分子,由於具有相當的抗動性,使得沸石有離子交換及可逆的吸水脫水特性;同時結構中不同大小的陽離子會使得沸石孔洞的大小與極性隨之改變,也因此分子篩的功用就更富變化了。沸石除廣泛的用為吸水劑外,還應用於核能廢水中陽離子的處理及廢氣的吸收、工業廢水的處理、家庭用清潔劑的軟化劑、肥料和飼料的胺基固定劑。此外它還應用於石油煉製及石化工業上,特別是當做觸媒裂解製程以生產燃料油、汽油的觸媒。
沸石除了當作固體酸性觸媒劑外,近年來更利用離子交換,將鹼性較強的離子置入其孔洞結構中,來作鹼性或酸鹼兩性的催化作用。此外,將金屬原子(特別是過渡金屬原子)置入沸石骨架空間中,如此不但可利用沸石的酸性催化作用,同時可進行原子態過渡金屬的氧化還原反應,使支撐在沸石上的金屬觸媒,同時具有酸性及氧化或還原的催化效用。

6實際應用

用作紙漿染色助劑
沸石能強烈地吸附基體染料,因此可成功地作為染料的一種載體用於有色紙的生產。研究表明,用沸石製得的紙的比色值比用高嶺土的要高。同時,沸石可減少染料對紫外線輻射的敏感性。
用作紙漿

用作紙漿漂白助劑

德國專利透露,在紙漿漂白過程中沸石與所選擇的有機酸具有獨特的協同作用。在加螯合劑用過氧化物漂白木漿,廢紙漿或混合漿的方法中,於漂白段前,同時往漿料添加天然或合成沸石或薄層晶狀硅酸鹽,漿濃為15%~25%。結果表明,它們與重金屬離子形成絡合物的能力比木素的大,反之就是添加易降解的有機螯合劑,其絡合能力比添加沸石或硅酸鹽的小。用1%的沸石A和0.2%的檸檬酸鈉在pH7.2下預處理木漿,漿濃為20%,再用過氧化氫漂白,得到的漂白漿白度為70.1%,殘餘過氧化氫濃度為0.88%;而只用沸石A預處理木漿,過氧化氫漂白后,漂白漿白度為66.8%,殘餘過氧化氫濃度為0.24%;只用檸檬酸鈉預處理,漂白漿白度為64.8%,殘餘過氧化氫濃度為0.11%。
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