沸石是含水的架狀硅鋁酸鹽礦物,分為天然和人造兩種,可用作沸石分子篩。由于天然沸石雜質(zhì)含量多,且空洞尺寸大小不一等問題,致使其分子篩的性能受限而難以實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。因此,在實(shí)際生產(chǎn)生活中,應(yīng)用最廣的是人工合成的沸石分子篩。?沸石分子篩因其具吸附性、離子交換性、催化性等性能而被廣泛應(yīng)用于石油化工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

一、沸石分子篩的發(fā)展歷程

沸石分子篩的應(yīng)用經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過程。沸石最初的應(yīng)用是作為吸水劑,用于干燥氣體、固體。經(jīng)過多年的探索與研究,20世紀(jì)初,在發(fā)現(xiàn)具有離子交換性能后,沸石分子篩作為凈水劑凈化工業(yè)廢水,作為吸附劑吸附工業(yè)廢氣,逐漸在吸附分離、離子交換等領(lǐng)域發(fā)揮作用。20世紀(jì)中期,隨著沸石分子篩催化性能的發(fā)現(xiàn),對(duì)沸石分子篩的應(yīng)用邁向了一個(gè)新的階段。在化工方面,尤其是在石油化工領(lǐng)域,超過80%的生產(chǎn)過程都涉及到催化,因此,沸石分子篩作為催化劑發(fā)揮著極為重要的作用。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展,沸石分子篩的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地拓寬?,F(xiàn)如今,沸石分子篩的應(yīng)用涉及環(huán)保、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、生命科學(xué)等諸多領(lǐng)域。

二、沸石分子篩的應(yīng)用領(lǐng)域?

第一,生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。沸石分子篩具有生物活性、生物穩(wěn)定性和良好的生物相容性。各種生物化學(xué)反應(yīng)過程與沸石分子篩的吸附、離子交換及吸附性質(zhì)緊密相關(guān),因此,沸石分子篩在生命科學(xué)、醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。Zeolite已被臨床用作止血藥物的組分,還可以作為胃保護(hù)藥物、抗氧化劑等;部分沸石對(duì)癌細(xì)胞具有抗增殖和促凋亡作用,可用于腫瘤治療;沸石也可以作為氧庫,改善血管和皮膚組織功能和傷口愈合的細(xì)胞性能;作為骨組織工程支架材料,沸石可以向細(xì)胞內(nèi)輸送氧氣,刺激成骨細(xì)胞分化;在骨植入金屬材料時(shí),沸石膜表現(xiàn)出抗腐蝕效果,并改善了這些植入物的骨結(jié)合。大量試驗(yàn)與理論相結(jié)合的詳細(xì)研究結(jié)果表明,沸石β和Y在作為藥物遞送劑方面存在著潛在用途。

基于介孔分子篩的非酶電化學(xué)傳感器,可在制藥工業(yè)中用于檢測(cè)生物分子的臨床調(diào)查和各種疾病生物標(biāo)志物的檢測(cè)。基于沸石的生物傳感器還可以進(jìn)一步擴(kuò)展到不同的酶和抗體,因此沸石分子篩被認(rèn)為在生物傳感器的應(yīng)用上具有廣闊的發(fā)展前景。

第二,環(huán)保方面的應(yīng)用。作為一種環(huán)境協(xié)調(diào)型材料,沸石分子篩的多孔特性、高吸附容量、離子交換性、催化性能等決定了其在環(huán)境保護(hù)方面廣泛的應(yīng)用。主要包括大氣治理(吸附廢氣中的碳?xì)浠衔铩O、H 2S等)、凈化飲用水、污水處理(吸附水中放射性污染物,如用表面活性劑對(duì)斜發(fā)沸石改性,同時(shí)從廢水中去除銨和硝酸鹽)、吸收廢熱和太陽熱能、廢物降解(催化聚乙烯、聚丙烯等塑料產(chǎn)品的降解、潤(rùn)滑油廢料的降解等)。基于介孔分子篩的非酶電化學(xué)傳感器提供了一種潛在的分析平臺(tái),可用于檢測(cè)水污染物(有機(jī)和無機(jī)金屬)。

總之,當(dāng)前沸石分子篩由于其自身特殊的結(jié)構(gòu)性能,在石油化工、環(huán)保、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用,具有廣闊的研究空間應(yīng)用前景。近年來關(guān)于沸石分子篩材料以及沸石分子篩膜材料的研究已經(jīng)取得較大進(jìn)展,并且也被應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中。