無機離子交換材料是最早使用的離子交換物質，因為它的交換量不高，穩定性不大，在1935年以後就逐漸被合成有機樹脂所代替。近年來由於原子能事業的發展，合成有機樹脂在耐熱、耐照射方面不能滿足要求，所以又有回到無機離子交換劑的趨向。天然存在的高嶺石、結晶結構緊密的天然正長石、鈉氏石、灰長石、斜長石、鈣長石、掃雲母、黑雲母石、瓷土、焦葉石等經過磨碎後，均可作為陽離子交換劑使用。結構疏鬆屬於扁青類的斜方沸石、片沸石、剝沸石，方鈉礦等不經磨碎，即可放出晶體中的Na+、Ca2+離子進行交換。
基本介紹
- 中文名：無機離子交換材料
- 外文名：Inorganic ion exchange material
- 天然交換劑：高嶺石、天然正長石等
- 交換離子：Na+、Ca2+等
- 特點：選擇性強、穩定性高
- 套用於：石油工業等
無機化合物的優勢,特點,材料吸附活性位置,套用,
無機化合物的優勢
1.具有較低溶解度的無機化合物種類繁多。它們可通過不同的吸附方代吸附各種離子；
2.合成方法不斷發展；
3.介成過程中或合成後，可以對材料進行各種改性或預處理。對無機吸附劑的性能，人們已作了大量的研究，並且不斷發展出新的合成方法。這些無機吸附劑包括氧化物、水合氧化物、硫化物、磷酸鹽、鋁矽酸鹽以及系業鐵酸鹽。人們利用這些材料製備了各種新型吸附劑， 其離子交換容量和選擇性一般都要優於離子交換樹脂，而且具有很高的熱穩定性、機械穩定性和放射穩定性。
特點
①選擇性強。分子篩與普通陽離子的交換受孔徑和離子大小的限制，顯然對於最易進入的孔徑的離子選擇性最強。選擇性與pH、溫度、溶液性質等有關，還與競爭離子的種類、溶劑的不同、絡合劑的存在、溶液離子強度、陰離子類型等都有關係。
②穩定性高。分子篩是具有固定晶格、帶有一定大小的孔徑的堅硬的顆粒，可耐高溫(100-300℃)、一般氧化還原、電離輻射及滲透壓變化。雖然不溶於水及有機溶劑，但不耐強酸鹼，所以它的交換性能比有機離子交換樹脂更為穩定，但也和有機樹脂一樣易受有機物污染。在pH7-13下，分子篩是穩定的，而其它無機離子交換劑(如磷酸鋯)則會水解。
材料吸附活性位置
(1)配位水基團。由於偶極偶極作用的存在，吸附劑基體中金屬原子周圍的配位水基團可以被溶液中的其他極性分子(尤其是中性分子和陰離子)取代。
(2) 材料表面的羥基。材料表面的羥基可被溶液中比其具有更高配位能力的陰離子取代。
(3)鍵橋上的羥基。化學鍵形成的電橋被破壞，但後續反應要視吸附機制而定。
(4)鍵橋上或木端的氧原子。此類氧原子的質子化會導致鍵橋斷裂，未飽和配位則由金屬離子或陰離子尤其是羥基所占據。
(6)基體結構孔穴中的陽離子或氫離子。當基體結構孔穴被陽離子或氫離子填充時，最外面的離子就可以與溶液中的離子發生交換。
(7)不平衡的電荷或木飽和的配位數。當基體金屬元素氧化狀態改變，或者基體離子被所帶電荷不同的離子取代時，產生的不平衡電荷或未飽和配位數就會吸附溶液中的離子。
套用
1.石油工業。分子篩的主要用途是石油的催化裂化、異構化、加氫及脫水等。
2.液體和氣體的純化、分離。分子篩可以分離性質很近的物質，如苯與正庚烷的分離，空氣中氮和氧的分離等。
3.液體和氣體的乾燥。分子篩的吸水量高並速度快。對於含0.5%水的乙醇，一次通過就能降到十萬分之一。
4.無機離子的分離。無機離子的分離是分子篩的重要用途，特別是對放射性離子的分離。分子篩的成分很象普通玻璃， 而玻璃中鹼及鹼土金屬的浸出速度很低，因此將來可能發展成為良好的放射性廢物固化劑，保護環境。
5.環境保護上的套用。利用分子篩的篩選能力分離除去有害物質是保護環境的重要措施。
6.農業和園藝。分子篩可以用於禽畜棚捨去臭、土壤改良、化肥農藥載體、無土栽培等，還有人研究用來保持瓶花鮮艷。
