沸石是多年前由火山灰落入碱性水源并承受压力而产生的天然矿物,这种压力组合导致沸石可以形成二氧化硅-氧四面体的三维骨架结构,其晶体骨架呈带有孔隙的蜂窝状网络,是具有天然负电荷的稀有矿物之一。蜂窝结构和净负电荷的结合使沸石既能吸收液体又能吸收化合物,负电荷与阳离子如钙、镁、钾和钠平衡,并且这些阳离子可以进行交换。​

大约250,000年前,在罗托鲁瓦/陶波地区,强烈的火山活动产生了巨大的火山灰,这些火山被冲刷并侵蚀成湖泊,形成了深达80米的沉积层。随后的地下热活动迫使热水(120C)向上通过这些地层矿床,将粘土转变为具有有序内部结构序列的软岩,因此被称为沸石。

一、什么类型的沸石?

大约有40种不同的沸石类型,它们的出现取决于形成过程中的条件。位于新西兰北岛中部陶波火山带的Ngakuru沸石主要是丝光沸石和斜发沸石。地层中热水流动的位置、持续时间和强度决定了热变的程度。靠近热裂隙的沉积物被完全改变并且通常具有很强的机械强度,而那些较远的沉积物通常改变不良并且可以分解成组成粘土。

二、沸石是如何工作的?

第一,离子吸附能力 。在热变质阶段,无定形材料从粘土上被洗掉,留下铝和氧化硅的3D骨架,由于独特的配置,它们具有高负电荷(阳离子交换容量,通常大于100meq/100g)。溶液中带正电的阳离子(或悬浮在空气中的分子)可以被吸收到晶格上,根据pH值,阳离子浓度和电荷特性可以在以后释放。这种结合蜂窝结构和净负电荷,使沸石既能吸收液体又能吸附化合物。沸石既像海绵又像磁铁。吸收液体和交换磁性化合物,使其适用于各种用途,从消除异味到清理溢出的有毒物质,再到减少农场的氮和磷渗滤液。

第二,物理吸收能力。沸石具有超大的内外比表面积(高达145平方米/克)的特性,其可以吸收更多的液体。当干燥时,这些沸石中的一些能够以液体形式吸收高达自身重量的70%。例如,在运动草坪中,沸石将添加的肥料中吸收可溶性养分,使其可在以后满足植物需求吸水,增加持水能力,而不会对孔隙空间和渗透率产生不利影响。