A zeolitok kristályos, háromdimenziós, víztartalmú, hidrofil, alkáli és alkáliföldfém kationokat tartalmazó, tektoszerkezetű alumíniumszilikátok.
Ennek a “makromolekulának” a legkisebb egységeit (A104)5- és (SiO4)4- tetraéderek sorozata képezi, melyeket oxigénhidak kötnek össze.
Miután a csatornákból a víz kiűzésre került, különböző gázokkal, mint ammónia, jódgőz, higanygőz, stb. tölthtető meg. A folyamat szelektív és függ a zeolittípus csatornaméretétől. A csatornáknál nagyobb átmérőjű molekulák nem képesek behatolni az üregekbe és ennek következtében nem tudnak adszorbeálódni. A csatornánál kisebb tényleges átmérőjű molekulák be tudnak hatolni és adszorbeálódnak. Ez a molekulaszitáló tulajdonság alapja a gázkeverékek szétválasztásának.
A zeolit kristályrácsban a kvarckristály rácsszerkezettel ellentétben a négy vegyértékű szilicium ionokat részben 3 vegyértékű alumínium ionok helyettesítik, amely negatív rácstöltéshez vezet, amit kicserélhető kationok egyenlítenek ki. A kationok ioncsere következtében, más vegyületek mint például víz, ammónia, széndioxid stb. adszorbció révén kötődnek meg reverzibilis formában a kristályszerkezet üregeiben.
Adszorbció alatt egy anyagnak a szomszédos fázis felületén való megkötődését értjük. Az adszorbció zeolitnál bekövetkezhet gázfázisból és folyadékfázisból egyaránt. A zeolitok speciális üreges szerkezetüknek köszönhetően kitűnő adszorbciós anyagok, különböző vegyületek számára, mint széndioxid, kéndioxid, ammónia, nitrogénoxidok, kénhidrogén stb.
A zeolitok negatív rácstöltésüknek köszönhetően kationcserélők és kitűnő megkötőképességgel rendelkeznek a különböző kationok vonatkozásában, mint ammónium, ólom, kadmium, nikkel, ezüst, réz, króm, ón stb. A természetes zeolitok ioncserélő kapacitása 1-2mekv/g között mozog, ami kétszer akkora mint a bentonité.
Minden egyes zeolitféleség különböző és rá jellemző ioncsere szelektivitással rendelkezik bizonyos fajtájú kationok jelenlétében. Ilyenkor a jelenlévő kationok közül bizonyos fajtákat előnyben részesít. Pl. a klioptilolit előszeretettel cseréli az ammóniumot nátriummal.
Az ioncsere szelektivitást befolyásolhatja a pH, hőmérséklet, a versenyző kationok, az oldószer megválasztása, oldaterősség, a jelenlévő anionok tipusa stb.