沸石是具有基本結(jié)構(gòu)為硅氧四面體［SiO4］4－和鋁氧四面體［AlO4］5 -的規(guī)則晶體， 四面體以共角頂?shù)姆绞竭B成硅鋁氧骨架。其硅鋁氧骨架中形成很多寬闊的孔穴和孔道。此種獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和晶體性質(zhì)決定了沸石具有陽離子交換選擇性、耐高溫、耐酸堿腐蝕等優(yōu)良性質(zhì)。粉煤灰的化學(xué)組分與天然沸石的前驅(qū)體火山灰物質(zhì)相似，主要由硅鋁酸鹽非晶形玻璃相物質(zhì)( SiO2 和Al2O3)、晶相物質(zhì)(石英石、莫來石、磁鐵礦和赤鐵礦)及少量未燃燒的炭組成。粉煤灰的活性主要取決于其內(nèi)部玻璃相物質(zhì)的化學(xué)活性。機(jī)械粉磨的物理方法通過對(duì)粉煤灰進(jìn)行磨細(xì)加工破壞玻璃相物質(zhì)表面的保護(hù)膜釋放內(nèi)部的 SiO2 和 Al2O3， 增大比表面積，提高細(xì)度，但是達(dá)到優(yōu)化細(xì)度后，繼續(xù)研磨對(duì)提高其物理活性效應(yīng)無明顯作用， 難以大幅度提高其活性。

化學(xué)活化方法能夠顯著提高粉煤灰活性， 堿性試劑是最常用的活性激發(fā)劑。自1985 年 Holler 等報(bào)道以來，多項(xiàng)專利和技術(shù)文章提出了不同的水熱活化方法利用粉煤灰合成沸石。現(xiàn)在常用的堿性活化方法依據(jù)活化過程中是否有水的介入分為濕法和火法(干法) 兩大類。水熱法是濕法的代表方法， 主要使用堿溶液將粉煤灰中的玻璃相物質(zhì)溶解為硅鋁酸鹽膠體， 水熱條件下結(jié)晶轉(zhuǎn)化為沸石。干法 (火法) 是將粉煤灰與助熔劑(堿、鹽或堿、鹽混合物) 一定比例混合后高溫煅燒， 破壞粉煤灰中惰性物質(zhì)莫來石、石英石的結(jié)構(gòu)，促使 SiO2和 Al2O3 的釋放和沸石的轉(zhuǎn)化。

相關(guān)學(xué)者的研究表明水熱法合成沸石時(shí)，NaOH可以使粉煤灰生成菱沸石和羥基方鈉石， 而KOH作為堿性活化劑時(shí)卻沒有此類沸石化產(chǎn)品生成。KOH活化粉煤灰的效率沒有NaOH 高，鉀基沸石的合成時(shí)間更長，粉煤灰中惰性晶相的溶解需要更高的KOH活化劑濃度和更低的反應(yīng)溫度。

另外值得一提的是，粉煤灰中玻璃體在粉煤灰沸石化的過程中起到關(guān)鍵作用， 因?yàn)閴A性試劑可以使含Si 含Al 的玻璃體發(fā)生溶解， 因此玻璃體中的硅鋁組成或硅鋁比(Si/Al)影響沸石前驅(qū)體中硅鋁的組成， 進(jìn)而影響合成沸石的類型。Inada等學(xué)者認(rèn)為堿性活化條件下沸石的形成機(jī)理包括:堿液中粉煤灰(特別玻璃相物質(zhì)) 中Al和Si的溶解釋放，沸石前驅(qū)體硅鋁酸溶膠的沉積及沸石的晶化，并且發(fā)現(xiàn)低硅鋁比的貧硅粉煤灰傾向形成羥基方鈉石， 而高硅鋁比的富硅粉煤灰傾向形成 Na-P1 沸石。

粉煤灰非晶相物質(zhì)為酸性氧化物，易受堿性試劑激發(fā)，因此粉煤灰堿性活化是粉煤灰沸石合成的有效途徑，包括干法和濕法兩種， 兩者的區(qū)別主要在于是否有介質(zhì)水的介入。水熱法是濕法活化粉煤灰的基礎(chǔ)方法，水熱法之前輔助高溫熔融可以提高沸石純度，堿熔法、鹽熔法屬于干法，合成的沸石晶體不規(guī)則。與濕法相比，干法對(duì)釋放粉煤灰中玻璃相物質(zhì)中的Si和Al的作用有限；不論濕法或干法， 堿的作用主要是促使粉煤灰Si和Al的釋放，促進(jìn)晶相物質(zhì)向非晶相無機(jī)聚合物的轉(zhuǎn)化。堿的種類、濃度是影響粉煤灰沸石化的重要因素， 影響合成沸石的類型和純度，NaOH 比 KOH 更有效。粉煤灰原料中的Si、Al組成及母液中的Si /Al 是影響粉煤灰沸石化的另一重要因素，可以通過外部添加Si源或Al源的方法來調(diào)控合成沸石的類型和粒徑。