沸石
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この項目では、物質としてのゼオライトについて説明しています。同一名称の企業については「ゼオライト (企業)」をご覧ください。

「沸石」はこの項目へ転送されています。突沸防止用の多孔質物体については「沸騰石」をご覧ください。
ゼオライト (沸石)代表的なゼオライトであるA型ゼオライトの骨格構造 (LTA)

ゼオライト(沸石〈ふっせき〉、: zeolite)とはミクロ多孔性の結晶性アルミノケイ酸塩であり[1]、細孔径は0.3?1 nmである。分子ふるいイオン交換材料、触媒および吸着材料として利用され、工業的に重要な物質である。組成式はMn+
1/n(AlO2)?(SiO2)x・yH2Oで表される。天然に存在する鉱物である天然ゼオライトと[2]、人工的に合成されるモレキュラーシーブおよびハイシリカゼオライトがさまざま用途に応じて使い分けられ、工業的に広く普及している。
概要ゼオライトは天然品と合成品に大別され、後者はさらにモレキュラーシーブとハイシリカゼオライトとに分類される。

ゼオライトはギリシャ語の zeo(沸騰する)と lithos()を合わせて名付けられた。これは成分に含まれるとアルミノケイ酸塩骨格との結びつきが弱いため、加熱すると容易に水を脱離して沸騰しているように見えるためである(濁沸石(英語版)に至っては、外気に触れただけで脱水し、白濁・脆化してしまう)。1756年スウェーデン鉱物学者クルーンステットアイスランドにて火山岩の調査中に発見し命名したとされる[3][4]

ゼオライトは微細なものも含めると火成岩堆積岩変成岩の全てにおいて非常に多様な岩石に含まれている。産出地は沸石水として結晶の中に水がたくさん含まれていることからわかるように、水に富んでいる環境であることが多い。また、概してゼオライトは100℃程度の比較的低温の熱水から晶出する。そのような地質環境が実現する主な場所としては、溶岩と水が相互作用する場所(温泉地帯、枕状溶岩など)や、ペグマタイト鉱床での末期の生成物、さらには岩石の隙間に地下水が浸入する場所、などが挙げられる。特に溶岩と水が相互作用する場所では、大きな晶洞が生じやすく、良質で美しい鉱物標本を多産することがある(インド中部のデカン高原など)。日本も北海道東北地方北関東中国地方などで豊富に産出され、特に島根県などが主な産地である[5]。このようにして自然界に存在するゼオライトを天然ゼオライトと呼ぶ。

対して、合成ゼオライトとは人工的に合成されたゼオライトである。合成は水熱合成法が主流であり、天然には存在しない骨格構造および組成を有するゼオライトが得られる。1905年にドイツの R. Gans がゼオライトのパームチット (Permutite) を合成し、無機イオン交換体としての機能が着目されるようになった[6]。1950年代までに開発されたゼオライトA、ゼオライトXは総じてモレキュラーシーブと呼ばれ、広く普及している。1960年代になるとAl含有量が少ないハイシリカゼオライト (high-silica zeolite) の触媒特性が見出され石油化学分野で注目され、ゼオライトYZSM-5を中心に研究開発が加速した。

天然ゼオライトは肥料飼料添加物などとして使われる。モレキュラーシーブはイオン含有量が多く親水的であり、イオン交換材、脱水剤、分離材などとして利用される。ハイシリカゼオライトでは高耐熱性・疎水的という特徴から固体酸触媒、環境触媒、脱臭剤などとして利用される。

通常の合成ゼオライトは原料として純度の高いシリカ酸化アルミニウムを用いる一方で、石炭発電所等で発生する石炭灰 (フライアッシュ) を再生資源として原料に用いる試みもあり、このようにして得られたゼオライトは慣例で人工ゼオライトと呼ばれている[7]


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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