沸石的一個(gè)重要的性能是可以進(jìn)行可逆的陽(yáng)離子交換,通過這種交換,又改進(jìn)了沸石的吸附和催化性能,從而使沸石獲得了更廣泛的應(yīng)用沸石的離子交換一般是在水溶液中進(jìn)行的,其反應(yīng)可用下式表示:

Na（z）+M（l）→M（z）+Na（l）

式中,z表示沸石相,l表示溶液相,是溶液中取代沸石鈉離子的交換離子。常見的天然沸石,如斜發(fā)沸石和絲光沸石等都具有很高的陽(yáng)離子交換容量。

斜發(fā)沸石的理論交換容量為213mmol/100g,絲光沸石的理論交換容量為223mmol/100g

而片沸石的離子交換性能不如斜發(fā)沸石和絲光沸石。
有人曾利用競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)離子對(duì)絲光沸石巖銨容量的影響進(jìn)行堿金屬和堿土金屬陽(yáng)離
子交換順序的研究。研究結(jié)果表明堿金屬交換順序?yàn)?Cs+>Rb+>K+>Na
Li。堿土金屬為:Ba2+>Sr2t>Ca2+>Mg2+。

斜發(fā)沸石的選擇交換順序?yàn)?Cs+>Rb+>K+>NH4>Pb2+>Agt>Ba2+
Na+>Sr2+>Ca2+>Li+>Cd+>Cu+>Zn2+斜發(fā)沸石內(nèi)部各陽(yáng)離子與溶液中的NHI4發(fā)生交換的順序?yàn)?Ca2+>NNH4>K+,即Ca2+最容易與溶液中的NH+發(fā)生交換。

沸石的離子交換性能,主要與沸石結(jié)構(gòu)中的硅鋁比的高低,沸石孔穴的大小,
陽(yáng)離子位置的性質(zhì)有關(guān)。

沸石中的陽(yáng)離子完全是由于沸石中部分硅被鋁置換后,產(chǎn)生不平衡電荷而進(jìn)入其中的。硅鋁比高,則鋁替代硅少,[AlO4]四面體所形成的負(fù)電荷較小,格架電荷也較低。為平衡這些電荷而進(jìn)入沸石中的陽(yáng)離子也少,因此影響離子交換。

如X型和Y型分子篩,具有相同的晶體結(jié)構(gòu)和陽(yáng)離子位置,但它們的硅鋁比(SiO3/Al2O3)不同,前者為2.1~3.0,后者為3.1~6.0,所以陽(yáng)離子數(shù)目也不同,單位晶胞中Ⅹ型含86個(gè)Na⁺,而Y型只含56個(gè)Na⁺,因此離子交換性能也有差異,X型分子篩進(jìn)行離子交換比較容易,而Y型分子篩則比較難。

沸石孔穴的大小,直接影響離子交換的進(jìn)行。如A型分子篩主要孔道直徑約
為4.2A,因此凡直徑大小小于4.2A的陽(yáng)離子都可以取代Na⁺。如堿金屬K⁺,Rb,Lit,Cs⁺;堿土金屬Ca2⁺,Sr2⁺,Ba2⁺以及Ag⁺直徑都小于4.2A,故都可交換Na⁺。。

沸石中的鈉離子都以相對(duì)固定的位置分布于沸石晶格結(jié)構(gòu)中在不同位置上的鈉離子不但能量不同其空間位阻也不同。

在沸石的離子交換過程中，常采用離子交換度（即交換下來的鈉離子量占原有鈉離子量的百分?jǐn)?shù)）、離子交換容量（即每?100?克沸石中交換的陽(yáng)離子毫克當(dāng)量數(shù)）和交換效率（溶液中的陽(yáng)離子交換到沸石上的重量百分?jǐn)?shù))來表示溶液中的陽(yáng)離子被利用的效率。

離子交換過程中有時(shí)要達(dá)到較高的交換度可以利用間歇式多次交換法或連續(xù)交換法大量研究表明離子交換和高溫焙燒交替進(jìn)行可以明顯提高交換度和交換效率。所用的陽(yáng)離子是否可將沸石中的鈉離子交換下來主要取決于交換陽(yáng)離子的性質(zhì)（電荷、離子半徑等）和沸石的晶格結(jié)構(gòu)取決于二者的內(nèi)因。但當(dāng)改變外部條件時(shí)如溶液的溫度、濃度、pH 值和陰離子類型等都會(huì)對(duì)交換過程的進(jìn)行產(chǎn)生一定的影響。