离子交换化学性能

A. 有关离子交换膜的化学习题

1·名称解释
离子交换膜——四氟乙烯同具有离子交换基团的全氟乙烯基醚单体的共聚物。全氟磺酸膜：电阻小、化学性能稳定；全氟羧酸膜：阻止OH- 迁移性能好，电流效率高；全氟磺酸—羧酸复合膜：既有全氟羧酸膜阻止OH-迁移性能好，电流效率高的优点，又具有全氟磺酸膜电阻小，化学性能稳定，氯气中氢含量少，膜使用寿命长等优点。

2·为什么盐水要进行二次精制？
解：如果精制盐水中含有较多的多价阳离子（如Ca 2+、Mg 2+、Al 3+、Fe 3+），则会增加精制盐水中Na+进行离子交换及渗过膜微孔的难度。工业上常将食盐水作二次精制处理，以除去多价阳离子，使其在允许的含量以内。在螯合塔中进行。螯合树脂。

3·离子交换膜法工艺过程？
答：一次盐水精制；二次盐水精制；电解；烧碱蒸发。

4·离子交换膜法电解工艺条件分析
解：(1) 饱和食盐水的质量。
（2) 电解槽的操作温度70-90℃。操作温度不能低于65℃。电解槽温度通常控制在70-90℃之间。
(3) 阴极液中NaOH的浓度。当阴极液中NaOH浓度上升时，膜的含水率就降低，膜内固定离子浓度上升，膜的交换能力增强，电流效率高。但是NaOH浓度过高，膜中OH－离子反渗透到阳极机会增多，使电流效率下降。
(4) 阳极液中NaCl的含量210g/L。

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B. 房间内有甲醛怎么才能消除呢

甲醛是持续释放的，并且其释放年限很长，材料含有的甲醛深入其内部，想要将甲醛彻底的去除，其难度堪比登天！目前我们能做到的就是将其稳定在安全的范围内，推荐几种靠谱的方法给大家。

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C. 一般物理化学性质及工艺性能

一、沸石的一般物理性质

1.孔径

沸石内部具有大量的均匀的微孔，微孔的体积占沸石晶体体积的50%以上。其孔径与一般物质的分子大小的数量相当，一般孔穴(笼)为0.6nm～1.5nm，孔道直径为0.3～1.0nm。而其他几种多孔性物质，如活性炭、多孔硅胶、活性氧化铝的孔径不均匀，从零点几纳米到几千纳米。图18－20是几种多孔性物质的孔径分布情况，从图中可以看出，只有沸石的孔径是非常均匀的，其他多孔性物质的孔径分布有一个较宽的范围。

图18－20 几种多孔性物质孔径分布图

2.晶穴(笼)体积

沸石具有蓬松的骨架结构，晶穴体积约占总体积的50%，根据沸石的晶体结构可以计算晶胞体积和晶穴体积。沸石的晶体结构中，有不同的晶穴。例如A型沸石有两种晶穴(笼):α笼和β笼，α笼的大小为1.14nm(对内接的球)，r=0.57nm，V_α=4πr³/3=4×3.14×5.7³/3=0.7757nm³，β笼的大小为0.66nm(对内接的球)，r=0.33nm，V_β=4πr³/3=4×3.14×3.3³/3=0.150nm³，V_α+V_β=0.926nm³，一个A型沸石晶胞的体积为V_A=α³₀=1.816nm³，孔穴率V_A/(V_α+V_β)=926/1816=49.5%。

也可以利用某种吸附质在饱和蒸气压P=P₀时的饱和吸附量以下式计算:

非金属矿产加工与开发利用

式中:d_a———液体吸附量的比重，g/mL;

X_s———饱和吸附量，g/1g沸石;

V_p———晶穴体积，mL/g。

例如:吸附质为H₂O时，25℃时的饱和蒸气压为25mmHg(24g/m³)的吸附量为0.289g/1g沸石，d_w=1g/ml，V_w=X_w/d_w=0.289/1g沸石/1g/mL=0.289mL/g(即1克沸石在此条件下的吸附的水所占的体积)。

孔隙率ρ_t:1克沸石吸附的水的体积V_w/1克沸石的体积V_Z。

非金属矿产加工与开发利用

d_z=1.54g/mL，为4A型沸石的脱水密度。一个A型沸石晶胞的晶穴体积:V_ρ=ρ_t·V=44.5%×V_p=P_*·V×1.861=0.828nm³。

按α笼和β笼的大小计算的体积为0.926nm³，较吸附质测量结果稍大，利用水作吸附质得X、Y型沸石的晶穴体积为0.355mL/g。一般地，加入黏结剂成型后的合成沸石，孔穴体积稍有减少。4A型沸石成型颗粒的孔穴体积为0.231mL/g。5A型沸石成型颗粒的孔穴体积为0.244mL/g，NaX型沸石成型颗粒孔穴体积为0.80mL/g。

3.表面积

与其他多孔性物质相比，沸石具有很大的总表面积，这些表面积主要存在于晶穴的内部。外表面积仅占总表面积的1%左右。将沸石的颗粒视为立方体，立方体的边长等于平均颗粒的大小。例如，将脱水的4A型沸石当成边长为1μm的立方体颗粒，1个颗粒的体积为1μm³=10^－12cm³，4A型沸石的脱水后的密度为1.54g/mL，比容则为:1/1.54=0.65cm³/g，1g沸石含有的1μm的颗粒为:

0.65/10^－12=6.5×10¹¹(颗/g)

一个1μm颗粒的表面积为6×10^－8cm²=6×10^－12m²，则1克沸石的外表面积为:

6.5×10¹¹×6×10^－12m²=3.98m²。

4A型沸石的内表面积的计算:

4A型沸石的晶胞参数为:α₀=1.23nm，每个晶胞中含有一个α笼，α笼可近似地被看成球形，直径为1.14nm，若略去β笼不计，一个α的内表面积为:

4πr²=4π(1.14/2)²=4.0nm²，一个晶胞中含有一个Na₁₂［Al₁₂Si₁₂O₄₈］·27H₂O分子，分子量为2190，1摩尔的任何物质含有6.02×10²³个分子，重量以克为单位，与分子量相同，1克这种物质含有的分子为6.02×10²³/2190个，1克这种物质的内表面为:4.0nm²×6.02×10²³/2190=1100m²。

实际上，在A型沸石中，八元环为相邻的两个α笼的共用。加上晶体不完整，估算的理论内表面积则比实际的内表面积要大些。所以，沸石的表面积主要是指内表面积，常见的多孔性物质及天然矿物的表面积见表18－4。

表18－4 常见的多孔性物质及天然矿物的表面积

4.密度

含水沸石的密度范围一般为2.0～2.3g/cm³，沸石的密度与沸石的结构和阳离子有关。沸石的密度随阳离子的分子量增加而增加。交换了Ba的沸石密度可达2.8g/cm³，常见的几种脱水后的沸石的密度为:4A分子筛为1.54克/cm³，5A沸石为1.57g/cm³，13X分子筛为1.43g/cm³，常见沸石的密度见表18－5。

5.比热

合成沸石的平均比热为0.2×4.186J/(g·℃)。

6.稳定性

沸石在水中呈碱性。达到平衡吸水时的pH值的9～10.5，沸石具有良好的耐酸性和热稳定性。我国浙江丝光沸石的耐酸性试验表明:在2N、4N、6N的HCl和王水中，在90℃温度下处理2小时，晶体结构无破坏，0.1N的NCl中，230℃处理10天，结构均无破坏，当盐酸浓度达10N时，结构才开始破坏，在强酸中，Si/Al>3的沸石(如丝光沸石Si/Al=5)分解沉淀出SiO₂。

沸石的耐热性能很好，在600～700℃的温度下晶体结构不发生变化，如丝光沸石加热至750℃持续10小时，晶体仍部分保持原来的结构，加热至850℃，持续12小时，晶体结构才开始破坏，斜发沸石一般加热至650℃持续12小时，结构不变，800℃下持续12小时，结构破坏，热稳定性仅次于丝光沸石，一般地Si/Al越大，即在组成范围内，硅含量越高，热稳定性越好，因此沸石能在较高的温度条件下使用。

常见沸石的物理性质见表18－5。

表18－5 常见沸石的物理性质

(据中国科学院大连化学物理研究所分子筛组，1978)

二、沸石的吸附性质

一切固体物质表面的原子或分子，与其内部的原子或分子所处的状态是不同的。在固体物质内部，原子或分子所受到的引力是对称的，处在力场饱和的平衡状态，而位于表面的原子或分子，处于不饱和的力场中，所受的力是不对称的，使其固体表面存在过剩的表面自由能，即表面有吸附力场的存在，这是固体表面对气体或液体具有吸附作用的原因。这种吸附力作用的范围较小，一般为0.5nm左右，当被吸附的分子距离力场稍远时，吸附力就迅速减少。当气体或液体进入吸附力场作用范围时就会被吸附，使表面的物质剩余键力抵消，从而降低了固体表面的自由能，固体物质更为稳定。

从理论上讲，一切固体物质的表面都具有吸附作用，实际上，只有多孔性能或很细的粉末物质，由于具有很大的比表面积，即有大量的吸附力场的存在，才具有明显的吸附作用，才能被称为吸附剂，如活性炭、硅胶、沸石、凹凸棒石、海泡石等。

由于沸石内部具有疏松的孔穴、通道、巨大的比表面，强大的饱和力场使其具有优良的吸附性能，而晶穴又较小，那么流体分子则不能避开这种力场的作用，所以，脱水后的沸石对气体分子有液化的趋势，因此对气体分子的吸附量较大。由于孔穴、通道大小均可固定，和普通分子大小相当，所以只有那些直径比孔小的分子才能通过孔道被吸附，而直径大于孔道的分子则不能被吸附，因而具有选择性吸附的性质。另外，沸石和其他类型的吸附剂相比，在较高的温度和较低的吸附质分压下，仍有较高的吸附容量等特点。

1.吸附容量大

脱水沸石，其内部具有很多内表面很大的孔穴，可吸附大量的分子，尤其是对极性分子如H₂O，H₂S，NH₃等或含有极性基团—OH， 的分子以及易极化的分子有很大的吸附容量。这是因为阳离子和带负电荷的硅铝氧骨架所构成的沸石，本身是一种极性物质，其中阳离子给出一个强的局部正电场，吸引极性分子的负极中心，或者是通过静电诱导使易极化分子极化，极性越强的或越易被极化的分子，也就越易被沸石吸附，常见的几种干燥剂的吸水能力(相对湿度为6%)见表18－6及表18－7。

表18－6 常见的几种干燥剂的吸水能力

表18－7 几种干燥剂的吸水能力比值(在不同的相对湿度条件下)

表18－85 A沸石与硅胶吸附能力的比值(25℃，50mmHg)

图18－21 5A分子筛上的选择吸附

从表18－6可见，沸石的吸水能力，较硅胶和氧化铝都高，高氯酸镁的吸水性能虽强，但它的化学活泼性也太强，可使用的范围是有限的。沸石在吸水的同时，还可吸附以下的分子:NH₃，SO₂，CO₂等。吸附能力H₂O>NH₃>H₂S>SO₂>CO₂。

从表18－8中可见，沸石吸附这些分子的能也较硅胶强，这种性质在用沸石处理天然气时，可同时吸附其中的H₂O，CO₂，N₂S等，使天然气中CO₂含量小于50×10^－6，H₂S含量小于5.73mg/m³，5A分子筛在25℃，50×133.322Pa压力下，对H₂S的吸附值可达25%。

2.选择性吸附

沸石的孔穴，孔道大小均匀，固定，和普通分子大小相当，孔穴直径在0.6～1.5nm，孔道直径约在0.3～1.0nm，沸石孔径的大小，决定了可以进入晶穴内部的分子大小，例如，用5A分子筛对正己烷(直径为0.49nm)和分子直径大于0.5nm的苯、四氧萘、甲基环己烷的混合物吸附实验的结果表明:5A分子筛可选择吸附正己烷分子，而对直径大于0.5nm的分子几乎没有吸附作用，见图18－21。其他吸附剂，如硅胶、活性炭的孔径不均匀，对不同大小的分子的吸附几乎不具选择性，表18－9是5A沸石、硅胶、活性炭对烃类的吸附情况，从表中可以看出，沸石对不同大小的分子表现出明显的选择性吸附。从表18－10可以看出，5A分子筛对醇类分子的吸附也显出明显的选择性。

表18－9 几种吸附剂对烃类的吸附

表18－10 醇类的吸附

图18－22 5A分子筛上的吸附等温线(－75℃)

3.对极性分子的吸附量大

在吸附过程中，沸石的孔径大小不是唯一的因素，含有极性基团— ，或含可极化的基团 —等的分子，能与沸石表面发生强烈的作用，在极性分子CO和非极性分子Ar的混合气体中，二者的直径接近:CO为0.28nm，Ar为0.383nm，都小于0.4nm。沸点也接近:CO为－192℃，Ar为－186℃，但CO为极性分子，而Ar为非极性分子，它们在5A型沸石上的吸附曲线如图18－22所示，可以看出它对CO的吸附量远大于Ar。

沸石除具有其特殊性外，也具有一般吸附剂的共性，即吸附量随着吸附质的沸点增高而增大。如乙烷(0.44nm)沸点－88℃，CO(0.28nm)沸点－192℃，乙烷直径虽较CO大，但由于乙烷沸点高出很多，沸石对乙烷的吸附能力大于CO，在同一种沸石上，乙烷在25℃、700×133.322Pa条件下，吸附量为10.2%，而CO在0℃、750×133.3Pa时吸附量仅为5.1%，且乙烷是非极性分子，CO为极性分子，这说明在此条件下，吸附质沸点不同所引起的吸附强弱差异超过了极性因素的作用，不能再由极性与非极性分子间的差异决定选择性了。

沸石对不饱和化合物的分子也有较强的吸附能力，且不饱和度越大，吸附能力也越强，从表18－11可见，沸石较硅胶、活性炭吸附剂有较强的吸附不饱和烃的能力。

表18－11 沸石对不饱和分子的吸附

4.高温、低分压下的吸水性好

沸石是高温吸附剂，图18－23表示温度对各种吸附剂平衡吸附量的影响，从图可以看出，温度高于室温时，硅胶和氧化铝的吸水量迅速下降，超过120℃时，吸附量接近于零，而5A型沸石超过100℃时吸水量还有13%，温度高达200℃时，仍保留有4%的吸水量，而活性氧化铝，特别是硅胶，几乎丧失了吸水能力。

在低水蒸气分压下，与硅胶、活性炭相比，沸石仍具有较高的吸水能力。图18－24是几种干燥剂在不同相对湿度时的吸水量。

图18－23 吸水等压线(10mmHg)

图18－24 几种干燥剂在25℃时的吸水量

5.吸水后的沸石再生性能好

所谓再生，就是通过加热使沸石所吸附的水脱去，从而恢复吸附能力，再生温度越高，脱附就越彻底，一般采用的温度为200～300℃，过高的再生温度对沸石的使用寿命有不利的影响，在200℃下，沸石的残留水量为4.5%，400℃时为1.6%。

三、沸石的离子交换性质

沸石的一个重要性能就是可以进行可逆的阳离子交换，通过离子交换，可以调节晶体内的电场及表面酸性，从而可改变沸石的性质，调节沸石的吸附性和催化特性，例如:将NaA型沸石交换为KA型沸石时，吸氧能力基本消失(O₂的直径为0.28nm)，交换为CaA型沸石时，能吸附丙烷(丙烷直径为0.49nm)。

离子交换技术

沸石阳离子交换一般是在水溶液中进行，其反应可用下式表示:

A⁺Z^－+B⁺→B⁺Z^－+A⁺

式中，Z^－为沸石的阳离子骨架，A⁺为交换前沸石中含有的阳离子，B⁺为水溶液中的主体阳离子。

常见的天然沸石，如斜发沸石和丝光沸石等都具有很高的阳离子交换容量，斜发沸石的理论交换容量为213mmol/100克，丝光沸石的理论交换容量为223mmol/100克±。

沸石阳离子交换过程中，通常用离子交换度，即交换下来的钠离子量占沸石中原有阳离子量的百分数，离子交换容量，即每百克沸石中交换的阳离子毫摩尔数(mmol)，以mmol/100克表示。

离子交换技术，一般在水溶液中进行，这种交换方法要求交换上去的金属阳离子在水溶液中以阳离子(简单的或结合)状态存在，水溶液的pH值范围不应破坏沸石的晶体结构。常用的交换条件:温度为室温至100℃，时间数十分钟到数小时，溶液浓度为0.1～0.2mol。

NaA(4A)型沸石径Ca²⁺或K⁺交换为相应的CaA(5A)或KA(3A)型沸石，NaX(13X)型沸石经Ca²⁺交换为CaX(10X)型沸石，是水溶液中交换的典型例子。

盐熔交换法:碱金属卤化物、硫酸盐、硝酸盐型都可用来提供阳离子交换的酸盐溶液，但要求其熔化的温度必须低于沸石结构破坏温度。在熔盐溶液中，除有阳离子交换反应进行外，还有一部分盐类包藏在沸石的笼内，因此，可形成特殊性能的沸石。

例如:将Li、K、Cs、Ag、Tl等金属的硝酸盐和硝酸钠混合，加热到330℃与NaA型沸石进行交换，其中Li、Ag及Na的硝酸盐可包藏到β笼中，因此可以将沸石中的Na⁺全部交换。非水溶液交换:当所需要交换的金属处于阴离子中，或者金属离子是阳离子，但它的盐不溶于水，或者虽溶于水(AlCl₃、FeCl₃)，但溶液中呈强酸性，容易破坏沸石骨架等，此时可采用非水溶液中离子交换法，一般使用有机溶剂，如二甲基亚砜［(CH₃)₂SO］，乙腈(CH₃CN)等，配成交换溶液，例:1克PtCl₂、溶于100ml二甲基亚砜溶剂中，再加入混有12克NaX型沸石的100ml二甲基亚砜的浆液，在65℃下搅拌交换两天半，用二甲基亚砜洗涤4次，水洗10次，于45℃干燥5天，343℃焙烧3小时，产品分析结果，含Pt3.8%。

非水溶液交换:当所需要交换的金属处于阴离子中，或者金属离子是阳离子，但它的盐不溶于水，或者虽溶于水(AlCl₃、FeCl₃)，但溶液中呈强酸性，容易破坏沸石骨架等，此时可采用非水溶液中离子交换法，一般使用有机溶剂，如二甲基亚砜［(CH₃)₂SO］，乙腈(CH₃CN)等，配成交换溶液，例:1克PtCl₂、溶于100ml二甲基亚砜溶剂中，再加入混有12克NaX型沸石的100ml二甲基亚砜的浆液，在65℃下搅拌交换两天半，用二甲基亚砜洗涤4次，水洗10次。于45℃干燥5天，343℃焙烧3小时，产品分析结果，含Pt3.8%。

蒸气交换法:某些盐类在较低的温度下就能升华为气态，沸石可在这种气态环境中进行离子交换，如NH₄Cl在300℃为气态，沸石中的Na⁺可以和NH₄Cl蒸气进行交换。

沸石阳离子交换性能，主要与沸石中的硅铝比的高低。沸石的孔穴大小，阳离子位置以及阳离子的性质有关。

沸石中的阳离子完全是由于沸石中部分硅被铝置换后，产生不平衡，电荷较少，格架电荷亦较低，为平衡这些电荷而进入沸石中的。因此它也影响离子的交换。如X型和Y型沸石分子筛，具有相同的晶体结构和阳离子位置，但它的硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)不同，X型为2.1～3.0，Y型为3.1～6.0，所以阳离子数目也不同，单位晶胞中X型含有86个Na⁺，因此，离子交换性质也有差异，X型分子筛进行离子交换比较容易，而Y型分子筛则比较困难。沸石孔穴的大小直接影响离子交换的进行，如A型分子筛主要孔道直径约0.42nm，因此凡是直径小于0.42nm的阳离子都可以取代Na⁺，碱金属K⁺，Rb⁺，Cs⁺，碱土金属Ca²⁺，Sr²⁺，Ba²⁺以及贵金属Ag⁺，直径都小于0.42nm，故都可以交换Na⁺。

沸石的离子交换具选择性。常见的几种天然沸石离子交换容量见表18－12。

表18－12 常见的几种天然沸石离子交换容量 单位:mmol/100g

其中，菱沸石中的阳离子交换选择性顺序如下:

Ti⁴⁺>K⁺>Ag⁺>Rb⁺>NH⁺₄>Pb²⁺>Na⁺>Ba²⁺>Sr²⁺>Ca²⁺>Li⁺

多数的一价阳离子优先于二价阳离子交换。

在斜发沸石中，几种阳离子的交换选择性能顺序为:

K⁺>NH⁺₄>Na⁺>Ba²⁺>Ca²⁺>Al³⁺

我国河北省独石口斜发沸石岩对Cs²³⁷的选择交换容量为0.15～0.25mg/g;方沸石中的Na⁺易于被Ag⁺，Ti，Pb等交换。吉林省石堋的方沸石岩，其孔径0.26nm，方沸石含量30%～50%，小于NH⁺₄离子的直径(d_NH+4=0.28nm)，从而对NH⁺₄交换容量很低，只有0.18～0.54mg/g沸石，但对直径小于0.26nm的Ca，Cr，Cd具有较高的离子交换容量，日本曾用方沸石除Cu，Cd等离子，效果较好。

经过离子交换后的沸石，其吸附性质，诸如吸附速度、吸附选择性、吸附容量等都可以发生变化，在大多数情况下，比表面积要变小，这常是由于交换后引起沸石结构破坏所致，经多价阳离子交换后，多数沸石的热稳定性有所提高，如经稀土金属离子交换后的Y型沸石有很好的热和水热稳定性，这种特性广泛地利用在沸石的催化剂中。

四、沸石的催化性能

沸石具有排列整齐的晶穴和均匀的孔径，其晶体骨架是阴离子，因此，就有阳离子平衡电荷，二者构成了沸石的互相依存、不可分割的组成部分，沸石作为整体而言，不同类型的沸石的催化活性有很大的差异。

1960年，美国雷特发现合成沸石的催化性能后，沸石的应用很快扩大到石油化工领域，研究表明，沸石具有良好的催化性能，是有效的催化剂和催化剂载体。

沸石的阳离子骨架类型、孔穴大小、孔道、内外表面积、阳离子种类及交换性与其催化性能有很大的关系。

多相催化反应是在固体的催化剂表面上进行的，催化活性与催化剂的活性表面大小有关。对于沸石，99%以上的表面是在晶穴内，因此，沸石作为催化剂和催化剂载体时，催化反应的进行受着沸石晶穴大小的控制。只有比晶孔小的分子可以出入，所以，沸石催化剂对反应物和产物分子的形状和大小都表现出很大的选择性。例:对正乙烷(0.49nm)异相化的异乙烷(0.56nm)用Pd(0.5)－CaY(孔径约0.9nm)型沸石做催化剂时，其异乙烷的产率为70.3%，当用Pd(0.5)－CaA型沸石(孔径0.4～0.5nm)做催化剂时，产率为2.4%。

这是因为正乙烷(0.49nm)可以进入CaA型沸石(0.5nm)的晶穴中，同时发生催化和异构化反应，但异构产物(异乙烷0.56nm)不能从沸石晶孔中逸出，在这种情况下，或者是异构物残留在沸石晶穴内，或者是继续反应为直链烃而逸出，故CaA型沸石上正乙烷催化产物中几乎不含异构烃，异丁烷/正丁烷<0.05。

当外界条件变化时，如温度升高，占沸石总表面积百分之一的外表面亦可成为不可忽视的因素，如钙丝光沸石上的苯加氢生成环乙烷的反应，由于苯(0.68nm)和环乙烷(0.61nm)的分子都大于丝光沸石的孔径，因此反应只能在沸石的外表面上进行，130℃时，环乙烷产率只有4.2%，温度升高到200℃后，产率升为37.5%。

阳离子与催化性能有很大的关系

据反应类型的不同，沸石催化剂的活性中心或者位于充满阳离子的位置上，或者位于脱去阳离子后的空位上，因此，阳离子的性质对催化反应也起重要作用。合成沸石中的阳离子一般也是一价的Na⁺，它和其他一价阳离子具有相似的催化性能，但通常认为:一价阳离子在沸石中完全中和了负电荷中心，它们在沸石的晶穴中能量是均一的;另一方面，通过实验表明，钠型沸石确无酸性中心，因此，一价金属阳离子沸石在羰离子型反应中，几乎没有催化活性，当一价离子被二价或多价金属离子置换后，才能显示出静电场作用或酸性作用。

在沸石催化剂中，大量应用了稀土阳离子沸石催化剂，稀土金属离子与二价阳离子沸石相比，在催化裂化、芳烃烷基化等羰离子型反应中的催化活性都高于二价的阳离子沸石，且具有较高的热稳定性和抗水蒸气性能。

天然沸石一般不能直接用做催化剂，需要用离子交换法将其改为H型沸石才能加以应用。在羰离子型反应中，一般均采用氢型或脱阳离子及多价金属型沸石做催化剂，而沸石中的阳离子多数为钠离子，钠离子的存在对这反应不利，通常用离子交换法把Na₂O降至0.3%以下，制成氢型或脱阳离子型沸石，从而显示出强的羰离子活性。

通常用铵盐［NH₄Cl，(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃］溶液交换沸石中的钠离子，铵基型沸石加热至260℃时，NH⁺₄就开始分解，形成含H⁺的中间体，这叫氢型沸石，由于H⁺很小，具有很强的极化能力，可与沸石的晶格生成羟基，在高温时这些羟基以水的形式脱除，就形成脱阳离子型沸石。过程见图18－25。结构(Ⅱ)代表铵型，结构(Ⅲ，Ⅳ)代表氢型，结构(Ⅴ)代表脱阳离子型，由于氢型转变为脱阳离子型没有截然的分界线，在一般活化温度范围内可能是二者的混合物。

对于高硅(Si/Al>5)沸石，如丝光沸石和毛沸石等可直接用酸处理获得氢型沸石，由X、Y型沸石直接用酸处理，会破坏它的晶体结构。

图18－25 几种沸石的转变过程示意图

用RE³⁺或RE³⁺—NH⁺₄交换的X型或Y型沸石以及—NH⁺₄交换的丝光沸石与硅铝催化剂相比，具有活性高、选择性好、稳定性高以及抗毒能力强等特点，为了保证固体催化剂的强度和传热要求，都采用沸石载体体系，沸石颗粒做活性组分分散在硅铝凝胶或白土中，一般含有沸石5%～25%，载体可将沸石晶粒隔开，使沸石分散均匀，以最佳地发挥沸石的性能，并对沸石晶粒有黏结作用，以达到催化剂的强度要求。

天然沸石是理想的催化剂载体，许多具有催化活性的载体金属，可以通过离子交换进入沸石孔穴中，随后还原成元素状态，这样可以提高金属的利用效率。

D. 如何去除房间异味

首先，如果我们能闻到刺激性气味的时候，说明室内甲醛的浓度已经高于正常的入住标准了。那么怎样去除室内的甲醛以及其它有害物质呢？下面就教大家几个快速有效的方法。

1、刚装修完的房子想要尽快的去除室内的甲醛以及异味，首先要做的就是开窗通风，在开窗的同时可将橱柜门及抽屉打开，通过空气对流的方式，将甲醛稀释并排放到室外去。这一步虽然简单，但是也要注意天气情况，以免大风大雨破换了新装修家居环境。

总结：甲醛去除方法多样，大家可以根据自己的实际情况选择对应的除甲醛方案，建议采用自然方式开窗通风+绿植+睿石配合使用，实用且健康。活性炭如果定期对其更换或拿到室外进行暴晒，也会有不错的效果。睿石是天然的矿石，未经过人工处理，不是规则的多色颗粒，购买时请认准官网，如果发现有商家把规则颗粒当睿石销售，请当心！

E. 土壤胶体的土壤吸收性能

土壤的吸收性能是指土壤能吸收、保留土壤溶液中的分子和离子，悬浮液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。
土壤的吸收性能对土壤肥力和性质有非常重要的作用。
a：土壤的吸收性能与土壤保肥、供肥性关系密切
因为土壤具有吸收性能，所以我们施用的肥料（无论是无机的还是有机的，无论是固体的、液体的还是气体的）都能长久的保存在土壤中，而且随时能释放出来供植物吸收利用。
b：土壤的吸收性能能影响到土壤的酸碱性以及缓冲性等化学性质
c：土壤的吸收性能能直接或间接地影响到土壤的结构性、物理机械性、水热状况等。 按照吸收性能产生的机制，土壤吸收性能分为以下几种类型：
a.土壤机械吸收性：土壤对物体的机械阻留，土壤机械吸收性能的大小主要取决于土壤的孔隙状况。孔隙过粗，阻留物少，孔隙过细，会造成阻留物下渗困难，容易形成地面径流和土壤冲刷。
b.土壤物理吸收性能：指土壤对分子态物质的保存能力包括：
（1）正吸咐：养分集聚在土壤胶体的表面，胶体表面养分的浓度比溶液中大。
（2）负吸咐：土壤胶体表面吸咐的物质较少，胶体表面的养分浓度比溶液中低。
c.土壤的化学吸收性能：易溶性盐在土壤中转变成难溶性盐而沉淀、保存在土壤中的过程，这一过程是以纯化学反应为基础的，称为化学吸收，比如可溶性的磷酸盐，在土壤中与Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等，发生化学反应生成难溶性的磷酸钙，磷酸镁、磷酸铁、磷酸铝。化学吸收性能虽然能使易溶性养分保存下来，减少流失，但同时也降低了这些养分对植物的有效性，所以在生产上要尽量避免有效养分的化学固定的产生，但化学吸收也有一些好处，比如H2S、Fe2+对水稻根系有毒害作用，但是在水田嫌气条件下H2S+Fe2+→FeS↓降低它们的毒害作用。
d.土壤的物理化学吸收性能：土壤对可溶性物质中的离子态养分的保持能力；由于土壤胶体带正电荷和负电荷，能吸咐土壤溶液中电性相反的离子，被吸咐的离子还能与土壤溶性中的同电性的离子发生交换而达到动态平衡，这一过程以物理吸咐力基础，但又表现出化学反应的某些特征，所以称为土壤的物理化学吸咐性能或土壤的离子交换作用。
f.生物吸收性能：是土壤中植物根和微生物对营养物质的吸收，它具有选择性和创造性，同时能累积和集中养分。
上述几种土壤吸收性能并不是孤立存在的，而且相互联系，相互影响的，在这几种土壤吸收性能中对土壤的供肥性和保肥性贡献最大的是土壤的物理化学吸收性能。 土壤的物理化学性能其实质就是土壤的离子交换作用包括：
（1）土壤的阳离子交换：带负电荷的土壤胶体所吸咐的阳离子与土壤溶液中的阳离子发生交换而达到动态平衡的过程。
（2）土壤的阴离子交换：带正电荷的土壤胶体所吸咐的阴离子与土壤溶液中的阴离子发生交换而达到动态平衡的过程。
1.土壤的阳离子交换作用：
通常土壤所带负电荷的数量远比正电荷多，土壤胶体表面的负电荷能吸咐土壤溶液中的阳离子以中的电性，被吸咐的阳离子在一定的条件下也能被土壤溶液中其它的阳离子交换下来→土壤的阳离子交换作用。
比如土壤胶体上原来吸咐有Ca2+，当我们施用K2SO4后，Ca2+就能被K+交换下来而进入土壤溶液。
土壤溶液中的离子转移到土壤胶体上→吸咐
土壤胶体上吸咐的离子转移到土壤溶液→解吸
A.土壤阳离子交换作用的特点：
a.可逆反应：也就是说已吸咐在土壤胶体上的阳离子当土壤溶液的组成和浓度发生改变时，完全可以被其它的阳离子代换下来而进入土壤溶液，这一点在植物营养上有很重要的作用，它使被吸咐的离子并不会失去对植物的有效性，植物对养分的吸收主要是吸收土壤溶液的养分，土壤胶体表面的养分绝大部分需要转移到土壤溶液中才能被吸收，由于阳离子交换反应是可逆反应，使得被吸咐的阳离子，完全可以被其它的阳离子交换下来，重新进入土壤溶液供植物吸收利用，所以被吸咐的阳离子并没有失去对植物的有效性。
b.等当量交换：也就是说一个Ca2+可交换两个K+，1molFe3+可交换3molK+或Na+。
c.符合质量作用定律
d.反应迅速，能迅速达到平衡
B.土壤的阳离子交换能力
指一种阳离子将土壤胶体上的另外一种阳离子交换下来的能力。
影响土壤阳离子交换能力的因素主要有以下几个方面：
a.电荷数量：根据库仑定律，离子电荷价越高，受胶体的吸咐能力越大，交换能力越大，所以M3+>M2+>M+。
b.离子半径和水合半径：对于同价的离子，离子半径越大，水合半径越小，交换能力越强：
Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
在这一系列中，H+是例外，H+的交换能力>Ca2+、Mg2+，因为H+的半径小，水化程度也弱，运动速度快，所以交换能力强，所以离子的运动速度也是影响离子交换能力的一个因素。
c.离子浓度，因为离子交换受质量作用定律支配，所以对交换能力弱的阳离子，增加它的浓度，也可以交换那些交换能力强的阳离子。
C.土壤的阳离子交换量：（CEC）
通常是指在一定的pH条件下，1kg干土所能吸咐的全部交换性阳离子的厘摩尔数，单位：Cmol/kg。
影响土壤阳离子交换量的因素：
a.胶体的类型：不同的土壤胶体所带负电荷的数量不同，阳离子交换量也不同
负电荷数量：腐殖质>蛭石>蒙脱石>伊利石>高岭石。
阳离子交换量：腐殖质>蛭石>蒙脱石>伊利石>高岭石
b.土壤质地：质地越粘重，粘粒越多，CEC越大，另外含OM高的土壤，CEC也比较大。
c.土壤pH：pH会影响到可变负电荷的数量，从而影响到土壤的阳离子交换量，pH上升可以增加土壤可变负电荷的数量，从而使土壤阳离子交换量增加。
土壤的阳离子交换量，基本上代表了土壤能够吸咐阳离子的数量，也就是土壤的保肥能力。
D.土壤的盐基饱和度
土壤胶体上吸咐阳离子基本上可分为两类：
当土壤胶体上吸咐的阳离子，全部是盐基离子时，土壤呈现盐基饱和状态，这种土壤称盐基饱和土壤；当土壤胶体上吸咐的阳离子，一部分是盐基离子，另一部分是致酸离子时，土壤呈现盐基不饱和状态，这种土壤称为盐基不饱和土壤。
土壤盐基饱和的程度，一般用盐基饱和度来表示，它指的是交换性盐基离子占阳离子交换量的百分率。
盐基饱和度的作用：
a.可以反映土壤的酸碱性：盐基饱和度的高低实际上也就反映出了致酸离子含量的高低，所以能反应出土壤的酸碱性：
北方土壤：盐基饱和度大，土壤pH较高
南方土壤：盐基饱和度低，土壤pH低
b.判断土壤肥力水平
盐基饱和度>80%→肥沃土壤，50—80%→中等肥力水平，<50%肥力水平较低。
E.交换性阳离子的有效度
土壤胶体表面吸咐的离子，可以通过离子交换进入土壤溶液供植物吸收利用，所以被土壤胶体吸咐的阳离子，不会失去对植物的有效性，但是被土壤胶体吸咐的阳离子的有效度，并非在任何条件下都完全相同，从土壤角度讲影响交换性阳离子有效度的因素主要有以下一些方面：
a.离子饱和度（土壤胶体上吸咐的某一种离子的总量占土壤阳离子交换量的百分率）
植物对养分的吸收虽然可以通过根系与土壤胶体之间接触代换而被吸收，但是通过接触代换而吸收的养分数量很少，植物主要还是吸收土壤溶液中的养分，也就是说土壤胶体上吸咐的阳离子，必须要解吸到土壤溶液中才能被吸收利用。
土壤胶体上某种离子的饱和度越大，被解吸的机会越大，该离子的有效度越大，所以交换性阳离子的有效度不仅仅与该种离子的绝对数量有关，更主要的还取决于该种离子的饱和度：
虽然交换性Ca2+的绝对数是乙土壤>甲土壤，但是Ca2+的饱和度甲土壤>乙土壤，所以Ca2+的有效度，甲土壤>乙土壤。
所以施肥要相对集中施用，增加离子饱和度，能提高肥效。
b.陪补离子效应
土壤胶体上同时吸咐着多种离子，对于其中任何一种离子来讲，其它的各种离子都是它的陪补离子。比如土壤胶体上吸咐有K+、Ca2+、NH4+、Na+那么K+的陪伴离子就是Ca2+、NH4+、Na+。NH4+的陪伴离子就是K+、Ca2+、Na+。
某一种交换性阳离子的有效度，与陪补离子的种类关系密切，一般来讲陪补离子与土壤胶体之间的吸咐力越大，越能提高被陪离子的有效度。
比如：假如K+的陪补离子是Ca2+，由于Ca2+与土壤胶体之间的吸咐力>K+，所以K+容易被交换下来，从而提高K+的有效度。
如果K+的陪补离子是Na+，由于Na+与土壤胶体间的吸咐力<K+，K+不易被交换下而降低K+的有效度。
c.粘土矿物的类型
不同的粘土矿物由于晶体构造不同，吸咐阳离子的牢固程度也不同，在一定的盐基饱和度范围内，蒙脱石类粘土矿物吸咐的阳离子，一般位于晶层之间，吸咐比较牢固，有效度相对较低，而高岭石类粘土矿物吸咐的阳离子一般位于晶体外表面，吸咐力弱，有效度相对较高。
2.土壤对阴离子的交换吸咐
A.土壤对阴离子的静电吸咐（非专性吸咐）
土壤胶体虽然以带负电荷为主，但是在某些特定条件下土壤胶体也可带正电荷。
比如Fe，Al，氧化物在酸性条件下的解离，能带正电荷：pH<4.8,Al2O3.3H2O→Al(OH)2++2H+.
又比如高岭石在酸性条件下表面—OH的解出，能带正电荷。
腐殖质分子中R—NH2的质子化能带正电荷：
R—NH2+H+→RNH3+
这样这些带正电荷的土壤胶体就能通过静电引力而吸咐阴离子，这种通过静电引力而对阴离子产生的吸咐我们称为土壤对阴离子的非专性吸咐，被吸咐的阴离子，可被其它的阴离子所代换，属交换性的阴离子。
影响阴离子非专性吸咐的因素，主要有以下两个方面：
a.阴离子的种类：一般阴离子的价数越多，吸咐力越强；在同价阴离子中，水含半径小的离子吸咐力强。
F－>草酸根>柠檬酸根>H2PO4－>HCO3－>H2BO3－>CH3COO－>SO42－>Cl－>NO3－
b.带正电荷土壤胶体的种类：
一般来讲带正电荷的土壤胶体主要是Fe、 Al、 Mn的氧化物，所以含Fe、 Al、Mn的氧化物高的强酸性土壤容易产生阴离子的非专性吸咐。
B.土壤胶体对阴离子的专性吸咐

F. 膨润土的用途是什么

膨润土（蒙脱石）可做净化脱色剂、粘结剂、触变剂、悬浮剂版、稳定剂、充填料、权饲料、催化剂等，广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域，所以蒙脱石是一种用途广泛的天然矿物材料。

膨润土可用来作防水材料，如膨润土防水毯、膨润土防水板及其配套材料，釆用机械固定法铺设。蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理。

(6)离子交换化学性能扩展阅读：

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换。

故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24个领域100多个部门中应用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。

G. 房子刚装修好，除去甲醛最有效的方法是什么

新房除甲醛常用的方式有：
1、开窗通风
2、绿色植物
3、活性炭
4、空气净化器
5、除甲醛药剂喷雾（光触媒、生物酶等）
6、甲醛治理公司
各种方式介绍：
1、开窗通风主要利用流通的空气把游离甲醛排出去，这是最经济实用的方式，但是不能根除污染源头的甲醛
2、绿色植物对甲醛的吸收是有的，但因为植物的叶片比较小，而且是一个被动式反应，所以即使能吸收，量也非常小。如果甲醛超标比较严重的话，用100盆植物，不如开窗半个小时。
3、活性炭是吸附的原理，吸附一段时间后会饱和，饱和后会再次释放甲醛，容易造成二次污染，因此需要定期更换。
4、空气净化器除甲醛的原理和活性炭一样，空气净化器是利用里面的活性炭滤网吸附，吸附满了之后也会再次释放造成二次污染，需要定期更换。
5、除甲醛药剂喷雾主要是把甲醛分解掉，有些厂家会夸大效果说能封闭甲醛，不让源头的甲醛释放出来，其实是实现不了的，还有的说可以渗透到板材里，把里面的甲醛分解掉，这是夸大。除甲醛药剂喷雾主要是分解释放出来的游离甲醛。
6、甲醛治理公司水平参差不齐，有些也是只喷点除甲醛的药剂就完事了，这种方式是会反弹的。正规的除甲醛公司会先利用高温熏蒸液把污染源头的甲醛快速释放出来，然后再用除甲醛的药剂喷涂去分解释放出来的游离甲醛，只有这样才不会反弹。

方法介绍了这么多，建议除甲醛之前先做甲醛检测，然后根据数据来选取更适合的方式。
国家制定的标准是关闭门窗12个小时，甲醛含量低于0.1算达标，如果检测数值在0.2以下又不是急着入住的情况下可以选择开窗通风除甲醛，如果超标数值在2倍以上又急着入住的可以考虑找正规的甲醛治理公司除甲醛。

H. 物理化学性质及工艺性能

由于累托石晶体结构中具有蒙脱石层和云母层，因此它既具有蒙脱石的物化性能，其热稳定性又优于蒙脱石。

衡量累托石粘土工艺性能的指标包括:吸蓝量、pH值、阳离子交换总量和分量、粒度和粒度分布、比表面积、电动电位、胶质价、造浆率、可塑性、耐火度、湿态和干态抗压强度等。

一、一般形态物性特征

累托石粒度极细，一般为2μm，平均粒径约0.82μm。纯净累托石为白色，比重变化大，随含水量不同而变化，无水累托石比重为2.8，含水多的可降到1.3;硬度低，具有滑感。累托石多为细鳞片状，也可见到板条状、纤维针状晶体。

二、胶体学性能

累托石的晶体结构中含有膨胀性的蒙脱石晶层，具有较大的亲水表面，在水溶液中显示出良好的亲水性、分散性和膨胀性。胶质价、可塑性指数和比表面是衡量累托石上述性能的重要技术指标，实测累托石粘土(含70%累托石)的胶质价一般在50～60mL/15g，膨胀容5.8cm³/g，塑限31.3%，液限68.2%，塑性指数为36～37。

累托石具有良好的胶体性能，在水中极易分散成颗粒极细的微粒，加之累托石粒子具有较高的电荷，因此，累托石具有极佳的造浆性能，其造浆率为12～27m³/t，而且失水量小，为7～15mL，动塑比0.6×10²～1.5×10²s^－1，各项指标达到或超过了国际上公认的API13m³/t造浆用膨润土标准。

累托石粘土湿压强度大于0.5kg/cm²，干压强度大于5kg/cm²，是质量较好的铸造用黏结剂用粘土。

累托石具有优良的胶体化学特征，在电解质水溶液中，水化阳离子在带负电荷的累托石表面形成胶体双电层，静电引力使阳离子趋向累托石，离子的热运动又有逃逸的倾向，两种反向作用，使累托石黏粒周围阳离子的数量随着与黏粒表面距离增加而减少，并形成水化阳离子紧密内层和高度水化的扩散层。累托石的ξ电位最低点的pH值比其他粘土低，因此，只需加少量碱，就能形成分散良好的优质浆料。累托石矿物表面、累托石颗粒间及累托石晶层内，所含各种形式的水分，将明显改变它的物理化学性质。强结合水使累托石具有较高的黏滞性和塑性抗剪强度;弱结合水是高度水化阳离子扩散层内的渗透吸附水。

三、吸附性和离子交换性能

由于累托石晶体结构中的蒙脱石层具有层负电荷，显示电极性，使其能吸附各种无机离子、有机极性分子和气体分子，一般用吸蓝量衡量累托石吸附能力的大小。湖北钟祥累托石的吸蓝量为64～68mmol/100g，相当于蒙脱石吸蓝量的1/2～1/3。层间的水化阳离子可被其他阳离子交换，阳离子交换性能是累托石矿物具有的极其重要的特性，许多工业产品的制备，就是利用它这种特性。表19－3给出了我国部分产地累托石的阳离子交换容量。

表19－3 我国部分产地累托石的阳离子交换容量

四、耐高温性能

累托石粘土具有良好的抗高温性能，耐火度较高，是一种优质的耐火材料。累托石的耐火度达1660℃，在1000℃时结构分解，形成莫来石，莫来石是富铝的耐高温矿物相。

五、耐蚀性

碱蚀率(20%NaOH中煮沸2小时)为10.2%，酸蚀率(20%HCl中煮沸2小时)为8.7%。