沸石自身具有多規律孔穴結構，其孔穴與一般物質的分子大小相當，直徑約在0.3~1nm之間，其比表面積高達400~800m2/g，特殊的物理結構使沸石具有選擇性吸附和高效吸附兩大吸附特性。依托於自身強大的吸附性能，如今沸石已被廣泛應用於水處理、土壤修復、綠色建材、石油加工、日用化工等多個領域中，並且其吸附性能的更多作用仍被科研人員繼續深入挖掘。

沸石的特殊結構

沸石的最基本構成單元是矽氧四面體和鋁氧四面體，其在平面內結構如下圖1所示，其中矽氧四面體通過共用所有氧而相互連結在一起，如下圖2所示。

圖1 沸石單元結構圖

圖2 沸石基本結構圖

通過微觀觀察可知，沸石結構可分為3個部分：鋁矽酸鹽格架；格架中相互連接的孔隙（孔道或孔穴）；在孔道或空穴中的陽離子和水分子。沸石的這種特殊結構決定瞭其具有較強的吸附性，因此目前作為一種優良的吸附劑被廣泛應用。

沸石的吸附性能

與傳統固體吸附劑有所差異（如活性炭等），沸石吸附性能具有兩大明顯特點，即選擇性吸附與高效吸附性。

選擇性吸附沸石的孔徑分佈均勻，且大多在10nm 以下，與一般物質的分子大小相當，因而具有分子篩的選擇吸附性。在一般情況下，沸石的中心大空穴和孔道都充滿水分子，這些水分子圍繞可交換陽離子形成水化球。

通常來說，在350-400°C下加熱數小時或更長時間，沸石將失去水分。這時，有效直徑小到足以通過孔道的分子將易於被沸石吸附在脫水孔道和中心空穴中，而直徑過大無法進入孔道的分子將被排斥，這就是大傢所熟知的“分子篩”的篩分能力。

在沸石的構架中，陰離子晶格上的負電荷與平衡陽離子的正電荷中心在空間上是不重疊的，因此沸石內部具有較大的靜電吸引力。正是由於這種靜電力的關系，使得沸石對極性、不飽和及易極化分子具有優先的選擇吸附作用。 另外，分子篩對分子的極性大小具有選擇作用，極性越大可越容易被極化的物質，就越容易被吸附。

高效吸附沸石具有高效吸附性，特別是對水、氨、硫化氫、二氧化碳等分子具有較強的親合力。

沸石的吸附性能試驗

陜西科技大學材料科學與工程學院的王鵬等研究人員，通過對國投盛世的沸石材料進行吸附性試驗，驗證瞭沸石具有的強吸附性。

文獻來源自知網：

《王程，李文傑河北圍場天然沸石的礦物學特征及吸附性研究》

在試驗過程中，研究人員通過對天然沸石SEM照片和能譜分析，並進行吸附性試驗分析，發現沸石對甲苯、水蒸氣、苯等具有良好的吸附效果。這是由於苯和甲苯是芳香族化合物，苯環與沸石中的陽離子如Na+、K+和Ca2+之間存在較強的相互作用，因此苯和甲苯可通過苯環與沸石中陽離子的相互作用而發生結合。此外，天然沸石豐富的孔道結構也有助於苯和甲苯的吸附。

天然沸石吸附甲苯擬合圖

針對沸石吸附氨氮等元素的試驗中，研究學者Englert 等人通過試驗發現，天然沸石對氨氮的吸附量為13.4 mg /g，用去離子水清洗後吸附量為15.3 mg /g，用NaCl 改性後吸附量可達到18.2mg /g。等用鹽熱改性後的沸石，其氨氮吸附能力可提高37.12%。

根據某水產公司試驗可知，將同重量的沸石與活性炭同時投入到池塘中，對兩組材料的吸附數據進行比較可知。在對氨的吸收效率更好是使用沸石實驗組，其可以減少至5.57mg/L的有毒氣體，與原始樣品相比降低瞭58.1％，但在相同的條件下，活性炭僅減少瞭1.49mg/L的有毒氣體，與原始樣品相比降低瞭15.9％。此外，在實驗過程中，用活性炭處理過的水樣品中，pH值從7.2逐漸增加到9.13。原因是活性炭吸附氮離子，導致出現超高pH值，而用沸石處理的水樣品，具有相對穩定的pH值。

試驗再次證明，沸石可作為優質的吸附劑應用於水處理等領域，並具有較強的吸附有害物質、重金屬等性能，並且在此過程中，其PH值更為穩定、安全。

沸石吸附性能的應用

凈化工業廢氣、室內空氣

化工、輕工、塗料行業排放的碳氫化合物、硫氧、氮氧、一氧化碳、硫化氫等是污染大氣的主要有害氣體，依托於自身的吸附性能，沸石能夠對這些有害氣體具有良好的吸附、凈化功能，特別是在低溫范圍內具有其他吸附劑所不具備的吸附能力。利用天然沸石的吸附性能及耐酸耐高溫特性，可吸附工廠廢氣中的SO2，合成氨場廢氣中回收氨，以及回收CO、NO等碳氮氧化物，從而減少環境污染。

另外，沸石內墻壁材作為新型環保裝飾材料，以天然沸石為原材料，其可以吸附分解室內甲醛、VOC、苯等有害氣體，確保室內空氣環境的健康、安全。

水處理中的應用

沸石對氨氮等污染物具有良好的吸附效果，因此被廣泛應用於水處理領域中。依托於自身強大的吸附性能，沸石能夠易於吸附水中的Fe3+、Ni2+、Cu2+、Pb2+、Hg2+等重金屬離子，並且具有吸附容量大、吸附和解吸速度快、再生條件溫和、使用時間長等優勢，因此目前作為優秀的水處理吸附劑被國內外水處理領域所應用。

土壤改良中的應用

由於土地的不合理利用，土壤中的養分元素日益貧乏。而肥料施入土壤後，又會發生揮發、淋溶等損失。利用沸石具有較強的吸附能力，將其加入到土壤中，可起到保肥供肥的作用，提高養分的生物有效性。

另外，沸石能改善土壤通透性，提高排水滲透能力。沸石的骨架拓步結構決定瞭內部孔隙的容積和通道，孔隙容積由孔道和孔穴構成，孔穴通過窗口互相連接。各種沸石都有一定大小的窗口，土壤中的Na+、Cl-都可以通過此“窗口”進入到沸石內部被其吸附。並且，施用沸石可使土壤中的鹽分趨於減少，堿化度降低，並對土壤的pH值起到緩沖作用。

總之，沸石依托於自身強大的吸附性，目前已被人們廣泛應用於多個領域，並且具有吸附效果優異、無二次污染、可反復使用等優勢，因此具有廣闊的發展潛力與前景。而國內外研究者們也在繼續不斷深入地開發、研究沸石的吸附性能，以充分提高其對目標污染物的吸附性能，獲得更佳的使用效果。