Kandungan dan Manfaat Katalis Zeolit

Minat baru dalam kinerja katalis zeolit ​​​​dengan adanya sejumlah air yang bervariasi telah mendorong eksperimen NMR solid-state yang dirancang untuk mengidentifikasi sifat interaksi air dengan dan di dalam zeolit ​​H-ZSM-5 konvensional dan yang dimodifikasi secara kimia. Berikut ini akan dijelaskan lebih mendetai.

Deskripsi Proses

Zeolit ​​​​adalah aluminium silikat yang ada secara alami dan juga diproduksi secara sintetis. Zeolit ​​memiliki struktur tiga dimensi dengan pori-pori. Ini terdiri dari silikon, aluminium dan ion oksigen. Ion silikon bermuatan netral dalam struktur kristal. Ion aluminium menyebabkan area negatif ada. Untuk menjaga keseimbangan beban, kation (Na+, K+…) atau proton (H+) ditempatkan di pori-pori sebagai counter-ion.

Setiap jenis zeolit ​​memiliki pori-pori berukuran sama di seluruh struktur kristal. Struktur kristal sebagian ditentukan oleh ukuran cincin struktur kristal. Mengubah rasio antara aluminium dan silikon dapat berdampak pada ukuran pori serta counter-ion.

Semua zeolit ​​alam mengandung aluminium dan bersifat hidrofilik. Bahan-bahan ini membentuk penyerap yang baik untuk zat polar (misalnya air dan zat yang larut dalam air). Ketika aluminium dihilangkan, zeolit ​​menjadi hidrofobik dan mampu menyerap zat apolar seperti VOC.

Zeolit ​​​​hidrofobik dapat diproduksi secara sintetis dalam bentuk kristal dengan diameter 1 m hingga 1 mm. Kristal-kristal ini terikat bersama menjadi butiran yang lebih besar, untuk mengurangi hambatan udara tempat tidur. Karena zeolit ​​sintetis lebih mahal dibandingkan dengan zeolit ​​alam, biasanya hanya digunakan sebagai zeolit ​​hidrofobik atau katalis zeolit.

Sama halnya dengan karbon aktif, zeolit ​​juga digunakan dalam unggun. Prinsip adsorpsi dalam bed dan saturasi bed sama dengan adsorpsi karbon aktif. Berbeda dengan karbon aktif, zeolit ​​tidak hanya digunakan sekali dan dimusnahkan setelah jenuh, tetapi digunakan dalam aplikasi regenerasi zeolit. Hal ini disebabkan oleh aspek biaya zeolit.

Zeolit ​​tidak memiliki kurva adsorpsi linier. Dengan kata lain, kapasitas adsorpsi tidak berkurang banyak untuk konsentrasi VOC rendah. Dengan demikian lebih cocok untuk bekerja dengan konsentrasi akhir yang rendah daripada karbon aktif atau polimer.

Zeolit ​​dapat diperoleh dengan ukuran pori antara 0,3 – 3 nm. Ukuran pori ini seragam untuk satu jenis zeolit. Zeolit ​​​​tidak akan menyerap molekul yang lebih besar dari ukuran pori. Molekul tanpa afinitas juga tidak akan teradsorpsi.

Keuntungan Menggunakan Zeolit

Penelitian terbaru telah menunjukkan bahwa air dapat secara positif mempengaruhi laju reaksi dalam kimia katalis zeolit, dan minat baru dalam pemrosesan katalitik molekul yang berasal dari biomassa memerlukan pemahaman nasib air di dalam dan pada katalis zeolit, sebagai fungsi pemuatan air.

Kontribusi kepadatan situs asam untuk adsorpsi air dalam zeolit ​​dinilai dengan membandingkan serapan massal dan percobaan molekuler pada rasio Si:Al yang bervariasi, dan menafsirkan hasil tersebut dalam konteks hasil NMR solid-state yang mengungkapkan molekul air dan gugus air yang teradsorpsi kuat.

Eksperimen NMR magic-angle spinning (MAS) in situ untuk pemuatan air mulai dari ca. 4 sampai 500 molekul air per unit sel zeolit ​​menunjukkan hal berikut:

(1) interaksi dominan adalah dari air yang teradsorpsi dari fase uap di situs asam interior, dan sinyal unik untuk situs air dan asam diselesaikan pada beban rendah;

(2) pertukaran rata-rata perubahan kimia situs asam/air pada beban yang lebih tinggi dapat digunakan untuk mengukur titrasi situs asam oleh air; dan

(3) H-ZSM-5 yang dimodifikasi secara hidrofobik yang diolah dengan silan tidak memungkinkan air fase cair untuk mengakses situs asam interior.

Metode MAS NMR in situ1H menunjukkan bahwa zeolit ​​asam yang disintesis dapat dibuat hidrofobik dengan adanya air fase cair, dengan hanya pengurangan minimal dalam jumlah total situs asam.

Air dan Zeolit

Secara historis, air dianggap mengurangi aktivitas dalam katalisis hidrokarbon berbasis zeolit. Saat ini, ada minat luas dalam memahami dampak sinergis air dalam transformasi katalitik bahan baku hidrokarbon non-tradisional oleh zeolit, misal bahan baku biomassa, karena sejumlah besar air dibebaskan pada tahap reaksi awal.

Pertanyaan mengenai peran aktif atau pasif air dalam katalisis asam padat telah mendorong pekerjaan kami untuk mempelajari dasar-dasar interaksi air-zeolit ​​dengan metode resonansi magnetik in-situ. Kami telah mengembangkan beberapa metode untuk memasukkan air ke dalam zeolit ​​​​dari jumlah jejak hingga jumlah akses.

Hasil pemuatan kecil, di bawah 0,5 molekul air per situs asam, telah menunjukkan informasi interaksi di tempat yang menarik pada tingkat molekuler, misalnya, menunjukkan proton situs asam dapat dideprotonasi oleh satu molekul air.

Selain itu, pengenalan air ke zeolit ​​termodifikasi organosilan hidrofobik menunjukkan air cair dapat diblokir di luar kristal, menyiratkan aplikasi potensial dari zeolit ​​termodifikasi hidrofobik. Untuk dampak positif air pada reaksi hidrokarbon, kami telah secara eksperimental menunjukkan bahwa jumlah jejak air meningkatkan reaktivitas isobutana di HZSM-5 hingga urutan besarnya.

Selanjutnya, situs aktif dikarakterisasi dengan adanya air untuk zeolit ​​yang dimodifikasi secara hidrofilik dan hidrofobik. Dari pekerjaan itu, kami menentukan bahwa hanya air fase uap yang dapat mengakses situs asam dalam katalis yang dimodifikasi organosilan, sementara air fase cair dikeluarkan dari volume interior katalis, yang mengarah pada peningkatan masa pakai katalis di lingkungan yang kaya air.

Ke depan, kami menyadari bahwa pusat reaksi aromatik umum untuk banyak konversi hidrokarbon penting dalam zeolit. Secara khusus, langkah-langkah alkilasi-dealkilasi telah ditunjukkan sebagai langkah-langkah kunci dalam konversi methonal-to-hydrocarbon (MTH).

Reaksi alkilasi-dealkilasi aromatik diselidiki sebagai reaksi uji untuk menyelidiki apakah air dapat memainkan peran aktif dalam menurunkan energi aktivasi untuk alkilasi rantai samping kritis dan langkah dealkilasi.

Kekurangan Zeolit

Seperti katalis padat konvensional, zeolit ​​menawarkan banyak keuntungan dibandingkan katalis cair: sedikit atau tidak ada korosi, tidak ada limbah atau masalah pembuangan, termostabilitas tinggi, mudah mengatur proses berkelanjutan, dll.

Zeolit ​​juga memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu dibandingkan katalis padat konvensional dalam sejumlah aplikasi tertentu. Keduanya dibahas dalam hal penyesuaian keasaman dan kebasaan, efek struktural, konsentrasi dan efek adsorpsi, pembentukan kokas dan penonaktifan.

Sebenarnya, keunggulan utama zeolit ​​dibandingkan katalis konvensional adalah karena kekuatan asamnya yang besar dan kemampuan adaptasinya yang besar untuk hampir semua jenis katalisis. Banyak aplikasi potensial zeolit ​​telah ditemukan dalam sintesis bahan kimia.

Keterbatasan utama adalah;

(i) sensitivitas besar zeolit ​​terhadap penonaktifan oleh adsorpsi ireversibel atau penyumbatan sterik produk sekunder berat dan

(ii) ketidakmungkinan menggunakan mikroporositasnya untuk sintesis molekul besar. Karena polaritas yang lebih besar dari senyawa fungsional, lebih sulit untuk mengeksploitasi selektivitas bentuk zeolit ​​​​untuk reaksi mereka daripada dalam kasus hidrokarbon.

Kinerja katalitik zeolit ​​dapat dibatasi oleh difusi reaktan dan produk. Untuk mengatasi keterbatasan difusi yang disebabkan oleh struktur mikropori zeolit, berbagai metode telah dikembangkan selama beberapa dekade terakhir. Pembuatan mesopori dengan perlakuan pascasintesis zeolit ​​merupakan alat yang sederhana dan efisien untuk memperpendek panjang jalur difusi (DPL).

Tetapi pengurangan DPL dengan metode ini terbatas. Sejauh ini, strategi dasar untuk mengubah panjang jalur difusi adalah mengubah ukuran kristal dan morfologi menggunakan metode sintesis tertentu. DPL terpendek dalam zeolit ​​​​dapat diperoleh dengan mengurangi ukuran kristal hingga satu unit sel dimensi.

Pada tahun 2009, Ryoo dan rekan kerja [3-4] membaptis awal bahan zeolit ​​​​baru dengan menggunakan senyawa bifungsional yang dirancang khusus termasuk setidaknya dua fungsi amonium kuaterner yang mengarahkan pembentukan zeolit ​​​​yang berbeda (MFI, *BEA), dihubungkan oleh alkil spacer dan rantai alkil hidrofobik menghambat pertumbuhan material lebih lanjut.

Mereka memperoleh struktur zeolit ​​​​ultra tipis (MFI, *BEA) dengan ketebalan yang dapat dikontrol dikombinasikan dengan mesoporositas yang teratur atau tidak teratur. Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk mengevaluasi dampak perampingan ekstrim zeolit ​​*BEA pada aktivitas katalitik, selektivitas dan stabilitas.

Untuk mengatasi hal ini, beberapa zeolit ​​beta disintesis (molecular iseve) dengan ukuran partikel dan morfologi yang berbeda: empat bahan terdiri dari kristal besar mulai dari 0,2 hingga 10 m dan dua zeolit ​​hierarkis dengan jaringan mesopori yang dibuat baik oleh agregasi kristal berukuran nanometer atau dengan menggunakan surfaktan organik tertentu (menghasilkan zeolit ​​nano-spons).

Kinerja katalitik zeolit ​​hasil sintesis dievaluasi dengan dua model reaksi, yaitu transformasi etanol menjadi hidrokarbon (350 °C, 3,0 MPa) dan hidroisomerisasi n-hexadekana (220 °C, 3,0 MPa). Dalam kasus isomerisasi n-alkana, bahan diubah menjadi katalis bifungsional.

Pengurangan ketebalan kristal zeolit ​​menjadi beberapa sel unit zeolit ​​meningkatkan difusi reaktan, zat antara dan produk. Tapi, pengurangan ekstrim dari ukuran kristal menurunkan frekuensi pergantian situs asam, meningkatkan toksisitas kokas, serta pada katalis bifungsional mendorong sintering logam. Optimalisasi dari deposit platinum dan pemahaman tentang hilangnya kekuatan asam dalam zeolit ​​​​nano-spons adalah beberapa poin penting untuk meningkatkan bahan baru ini.

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.