Apa yang Dapat Dipelajari dari Pemodelan Molekuler Zeolit

Zeolit ​​​​biasanya adalah aluminosilikat yang struktur kerangkanya memiliki pori-pori dimensi molekuler. Mereka banyak digunakan sebagai penukar ion dan sorben dan dalam katalisis dan pemisahan konversi hidrokarbon.

Penelitian zeolit ​​baru-baru ini berfokus pada perluasan ruang lingkup prosedur sintetik, pemanfaatan zeolit ​​lebih lanjut dalam proses komersial, dan penerapan teknik karakterisasi modern untuk mengungkap kompleksitas sifat struktural zeolit.

Zeolit (Saringan Molekuler)

Zeolit, yang juga disebut saringan molekuler, adalah bahan kristal mikro berpori yang dibentuk terutama oleh unit bangunan tetrahedral berbagi sudut SiO4 dan AlO4 yang membentuk kerangka tiga dimensi (3D) dengan saluran dan rongga dimensi molekuler yang terdefinisi dengan baik.

Ruang kosong di dalam kristal memungkinkan zeolit ​​untuk membedakan molekul berdasarkan ukuran atau bentuk geometrisnya. Dengan komposisi kimia yang bervariasi dan topologi pori yang unik, zeolit ​​telah digunakan dalam berbagai aplikasi industri seperti adsorpsi/pemisahan, proses pertukaran ion dan juga sebagai katalis dalam proses penyulingan minyak dan sintesis kimia halus.

Zeolit, yang ditemukan sebagai mineral di alam, adalah kelas penting dari bahan kristal mikropori anorganik yang jaringan berbasis oksidanya terdiri dari atom TO4, di mana T mengacu pada atom tetrahedral, paling umum Si dan Al. Sejak penemuannya, zeolit ​​telah menemukan aplikasi yang luas di berbagai bidang, terutama dalam proses katalisis, adsorpsi/pemisahan, dan pertukaran ion.

Terlepas dari penggunaan tradisional zeolit ​​​​yang telah membuat dampak ekonomi yang luar biasa pada berbagai sektor industri kimia di sektor petrokimia, penggunaan baru bahan zeolit ​​​​muncul untuk aplikasi seperti pendaran, listrik, magnet, obat-obatan, dan mikroelektronika.

Kemampuan zeolit ​​untuk digunakan dalam berbagai aplikasi secara langsung terkait dengan dua karakteristik khusus zeolit:

(1) struktur mikroporinya yang unik, dengan sistem saluran berpori dan/atau rongga berdimensi molekul yang memungkinkannya berperilaku sebagai saringan molekuler atau sebagai katalis selektif bentuk, dan

(2) rentang komposisi jaringan oksida yang serbaguna yang dapat membangun kerangka kerja yang berbeda, paling umum Si dan Al, tetapi juga diperluas ke berbagai macam atom tetrahedral lainnya seperti B, Ge, P, dan Ga.

Komposisi oksida menentukan sifat-sifat penting zeolit ​​seperti konsentrasi, kekuatan situs katalitik, dan karakter polar (hidrofilik/hidrofobik) permukaan saluran. Oleh karena itu, untuk mengoptimalkan zeolit, sangat penting untuk mengontrol dua karakteristik bahan zeolit ​​ini, jaringan keroposnya, dan komposisi kimianya.

Perpaduan

Zeolit ​​​​sintetis awalnya dibuat seluruhnya dari reagen anorganik dan banyak percobaan dilakukan untuk menentukan efek dari berbagai logam alkali dan alkali tanah. Kemajuan besar dalam sintesis zeolit ​​terjadi pada tahun 1961 ketika Profesor R.M. Barrer, dari Imperial College London, mulai bereksperimen dengan mengganti bagian dari kation alkali dan alkali tanah dengan kation organik seperti tetramethylammonium (TMA+)3. Dengan menggunakan TMA+, ia mampu mensintesis beberapa zeolit ​​yang kita gunakan saat ini.

Ahli kimia di Mobil Oil Company juga mulai memanfaatkan kation organik dalam sintesis zeolit, dan pada tahun 1967 mereka menjadi kelompok penelitian pertama yang membuat struktur zeolit ​​baru dengan kation organik, yang juga disebut sebagai templat atau agen pengarah struktur (SDA).

Bahkan saat ini, penggunaan SDA baru tetap menjadi strategi utama untuk menemukan struktur zeolit ​​baru. Seperti dikutip dari reference4, “templating adalah fenomena yang terjadi selama proses gelasi atau nukleasi dimana molekul organik mengatur oksida tetrahedra menjadi topologi geometris tertentu di sekelilingnya dan dengan demikian menyediakan blok bangunan awal untuk jenis struktur tertentu.”

Metode sintesis untuk zeolit ​​sangat banyak, termasuk pendekatan hidrotermal/solvotermal/ionotermal, dan terkadang sintesis juga dilakukan melalui metode gel kering, bantuan gelombang mikro, atau metode bebas pelarut. SDA sangat diperlukan dalam proses sintesis zeolit.

Aplikasi

Mikropori zeolit ​​memiliki ukuran molekul, yang memberikannya adsorpsi (Zeolit ​​Beta dan Zeolit ​​Seri Y-Type), katalitik (SBA-15, SBA-16, MCM-41, Al-MCM-41, MCM-48, FDU-12, ZSM-5, ZSM-11, ZSM-22, ZSM-35, SAPO-11, SAPO-34, TS-1, SSZ-13 dan KIT-6), dan sifat penukar ion (Beta Zeolit), yang sangat penting dalam bidang kimia industri.

Selain itu, minat berkembang dalam studi aplikasi zeolit ​​​​baru yang terkait dengan intensifikasi proses, kimia hijau, bahan hibrida, obat-obatan, penggunaan makanan hewani, aplikasi berbasis optik dan listrik, kain multifungsi, dan nanoteknologi. Beberapa aplikasi dijelaskan di bagian berikut.

Zeolit ​​digunakan dalam banyak aplikasi pemisahan dan pemurnian di beberapa bidang industri seperti proses penyulingan minyak bumi, petrokimia, pengolahan gas alam, produksi dan pemurnian gas industri, bahan kimia khusus, dan farmasi.

Adsorpsi pada zeolit ​​juga memainkan peran yang relevan dalam aplikasi pengurangan limbah lingkungan (yaitu, pemulihan pelarut dari off-gas industri, pengelolaan limbah radioaktif dan membuat pembangun untuk deterjen cucian bebas fosfat). Pemisahan adsorpsi komersial representatif yang dilakukan dengan zeolit ​​dilaporkan dalam.

Zeolit ​​​​sebagai Katalis untuk Sintesis Bahan Kimia Halus

Zeolit ​​​​adalah bahan mikropori kristal yang banyak digunakan dalam pemurnian dan untuk produksi bahan kimia dan petrokimia. Manfaat bahan-bahan ini sebagai asam padat atau katalis basa telah banyak dibahas dalam literatur.

Khususnya, zeolit ​​asam telah banyak digunakan sebagai katalis dalam industri penyulingan dan petrokimia karena perilaku katalitiknya yang sangat baik, memungkinkan penggantian asam berbahaya, pengurangan garam dan produk limbah lainnya, dan pencegahan korosi tanaman.

Dalam beberapa tahun terakhir, jumlah pekerjaan pada penggunaan zeolit ​​​​asam sebagai katalis untuk sintesis zat antara kimia dan bahan kimia halus telah meningkat pesat. Variasi topologi pori dan dimensi pori dalam bahan zeolit ​​serta kemungkinan untuk menyesuaikan keasaman (atau kebasaan) dan kemungkinan untuk meregenerasinya membuat bahan ini menjadi katalis heterogen yang menarik untuk sintesis bahan kimia halus.

Zeolit ​​dan Saringan Molekul dalam Aplikasi Sel Bahan Bakar (Fuel Cell)

Sel bahan bakar menggunakan energi kimia hidrogen atau bahan bakar lain untuk menghasilkan listrik secara bersih dan efisien. Jika hidrogen adalah bahan bakar, satu-satunya produk adalah listrik, air, dan panas. Sel bahan bakar unik dalam hal keragaman aplikasi potensialnya; mereka dapat menggunakan berbagai bahan bakar dan bahan baku dan dapat menyediakan daya untuk sistem sebesar pembangkit listrik utilitas dan sekecil komputer laptop.

Sel bahan bakar dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, menyediakan daya untuk aplikasi di berbagai sektor, termasuk transportasi, bangunan industri/komersial/perumahan, dan penyimpanan energi jangka panjang untuk jaringan listrik dalam sistem yang dapat dibalik.

Jika dibandingkan dengan pembangkit listrik atau teknologi pada kendaraan konvensional, fuel cell memiliki lebih banyak keunggulan. Sel bahan bakar dapat beroperasi pada efisiensi yang lebih tinggi daripada mesin pembakaran dan dapat mengubah energi kimia dalam bahan bakar secara langsung menjadi energi listrik dengan efisiensi yang mampu melebihi 60%.

Sel bahan bakar memiliki emisi yang lebih rendah atau nol dibandingkan dengan mesin pembakaran. Sel bahan bakar hidrogen hanya memancarkan air, mengatasi tantangan iklim kritis karena tidak ada emisi karbon dioksida. Juga tidak ada polutan udara yang menimbulkan kabut asap dan menyebabkan gangguan kesehatan di titik operasi. Sel bahan bakar tidak berisik selama operasi karena hanya memiliki sedikit bagian yang bergerak.

Sel bahan bakar bekerja seperti baterai, tetapi tidak habis atau perlu diisi ulang. Mereka menghasilkan listrik dan panas selama bahan bakar dipasok. Sel bahan bakar terdiri dari dua elektroda—elektroda negatif (atau anoda) dan elektroda positif (atau katoda)—yang diapit di sekitar elektrolit. Bahan bakar, seperti hidrogen, diumpankan ke anoda, dan udara diumpankan ke katoda.

Dalam sel bahan bakar hidrogen, katalis di anoda memisahkan molekul hidrogen menjadi proton dan elektron, yang mengambil jalur berbeda ke katoda. Elektron melewati sirkuit eksternal, menciptakan aliran listrik. Proton berpindah ke katoda melalui elektrolit. Kemudian mereka akan bersatu bersama elektron dan oksigen untuk menghasilkan panas dan air.

Sel bahan bakar menjanjikan pembangkitan energi yang bersih dan efisien untuk aplikasi stasioner, bergerak, dan portabel6. Berjuang untuk meningkatkan kinerja, zeolit ​​dan bahan mesopori semakin banyak digunakan dalam sel bahan bakar. Mereka telah digunakan untuk meningkatkan transpor proton, mengurangi crossover bahan bakar dan meningkatkan pengelolaan air dalam membran elektrolit.

Mereka berfungsi sebagai elektroda dan elektrokatalis dalam sel bahan bakar dan juga digunakan dalam konversi bahan bakar, reformasi, dan penyimpanan. Kontribusi zeolit ​​dan ayakan molekuler dalam penelitian sel bahan bakar terutama dibagi menjadi tiga bagian: (1) zeolit ​​​​dalam membran elektrolit, (2) zeolit ​​​​dalam elektrokatalisis sel bahan bakar, dan (3) zeolit ​​​​dalam pemrosesan bahan bakar untuk sel bahan bakar.

Departemen Energi AS (DOE) bekerja sama dengan laboratorium nasional, universitas, dan mitra industrinya untuk mengatasi hambatan teknis penting untuk pengembangan sel bahan bakar. Biaya, kinerja, dan daya tahan masih menjadi tantangan utama dalam industri sel bahan bakar.

Kesimpulan

Situs aktif yang paling penting dari katalis zeolit, sifat mereka, dan perilaku kimia sangat bergantung pada jenis struktur dan komposisi kimia kerangka. Dilaporkan bahwa dampak zeolit ​​​​dalam sains dan teknologi dalam 50 tahun terakhir tidak memiliki preseden di bidang bahan dan katalisis.

Hampir 200 jenis struktur zeolit ​​yang berbeda, dan banyak makalah ilmiah yang sangat baik tentang zeolit ​​telah merevolusi industri petrokimia. Selain itu, bahan berpori lainnya telah muncul termasuk bahan mesopori, sistem hierarkis, kerangka logam-organik (polimer kationik-periodik) dan organosilicas mesopori.

Semua bahan ini telah secara substansial meningkatkan sifat menarik dari bahan berpori baru. Kemungkinan untuk pencapaian baru dan menarik dalam penelitian zeolit ​​​​sepertinya tidak terbatas karena pengembangan zeolit ​​​​memiliki potensi untuk mencapai sejauh imajinasi kita dapat membimbingnya.

Distributor Zeolit Untuk Berbagai Aplikasi dan Industri

Jika Anda adalah perusahaan yang membutuhkan zeolit untuk pengolahan berbagai produk Anda, kami siap membantu. Ady Water jual zeolit untuk filter air jenis batu, pasir, dan tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram.

Kami juga sudah suplai zeolit ke industri food and beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Semua produk kami ready stock. Selain itu, kami juga dapat memberikan suplai hingga puluhan ton secara rutin per bulan atau sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk informasi lebih lanjut bisa hubungi kami di;

Pusat Zeolit Unggulan Ady Water Bandung

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

 

Zeolit Filtrasi Air Jakarta

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

 

Zeolit Untuk Air Bersih Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

 

 Atau Anda juga bisa langsung kontak sales kami secara langsung baik via phone maupun WhatsApp:

•         0821 2742 4060 (Ghani)

•         0812 2165 4304 (Yanuar)

•         0821 2742 3050 (Rusmana)

•         0821 4000 2080 (Fajri)

•         0812 2445 1004 (Kartiko)

•         0812 1121 7411 (Andri)               

Untuk Anda yang membutuhkan zeolit baik untuk kebutuhan pengolahan air rumah tangga maupun industri termasuk bagi Anda yang menjalankan bisnis pengolahan air, silahkan kontak kami segera.

Jika Anda memiliki pertanyaan seputar zeolit, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk zeolit sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan zeolit terbaik untuk berbagai aplikasi. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.