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現實際應用。因此,在實際生產生活中,應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用于石油化工、農業、醫學等領域。
一、沸石分子篩的發展歷程
沸石分子篩的應用經歷了漫長的發展過程。沸石最初的應用是作為吸水劑,用于干燥氣體、固體。經過多年的探索與研究,20世紀初,在發現具有離子交換性能后,沸石分子篩作為凈水劑凈化工業廢水,作為吸附劑吸附工業廢氣,逐漸在吸附分離、離子交換等領域發揮作用。20世紀中期,隨著沸石分子篩催化性能的發現,對沸石分子篩的應用邁向了一個新的階段。在化工方面,尤其是在石油化工領域,超過80%的生產過程都涉及到催化,因此,沸石分子篩作為催化劑發揮著極為重要的作用。隨著科技的進步與發展,沸石分子篩的應用領域也在不斷地拓寬。現如今,沸石分子篩的應用涉及環保、農業、醫藥、生命科學等諸多領域。
二、沸石分子篩的應用領域?
第一,生物醫學領域的應用。沸石分子篩具有生物活性、生物穩定性和良好的生物相容性。各種生物化學反應過程與沸石分子篩的吸附、離子交換及吸附性質緊密相關,因此,沸石分子篩在生命科學、醫藥等領域發揮著重要的作用。沸石已被臨床用作止血藥物的組分,還可以作為胃保護藥物、抗氧化劑等;部分沸石對癌細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胞性能;作為骨組織工程支架材料,沸石可以向細胞內輸送氧氣,刺激成骨細胞分化;在骨植入金屬材料時,沸石膜表現出抗腐蝕效果,并改善了這些植入物的骨結合。大量試驗與理論相結合的詳細研究結果表明,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傳感器,可在制藥工業中用于檢測生物分子的臨床調查和各種疾病生物標志物的檢測。基于沸石的生物傳感器還可以進一步擴展到不同的酶和抗體,因此沸石分子篩被認為在生物傳感器的應用上具有廣闊的發展前景。
第二,環保方面的應用。作為一種環境協調型材料,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境保護方面廣泛的應用。主要包括大氣治理(吸附廢氣中的碳氫化合物、CO、H 2S等)、凈化飲用水、污水處理(吸附水中放射性污染物,如用表面活性劑對斜發沸石改性,同時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、聚丙烯等塑料產品的降解、潤滑油廢料的降解等)。基于介孔分子篩的非酶電化學傳感器提供了一種潛在的分析平臺,可用于檢測水污染物(有機和無機金屬)。
總之,當前沸石分子篩由于其自身特殊的結構性能,在石油化工、環保、生命科學、醫學等領域中發揮著重要作用,具有廣闊的研究空間應用前景。近年來關于沸石分子篩材料以及沸石分子篩膜材料的研究已經取得較大進展,并且也被應用到實際生產生活中。