Metode Modifikasi Zeolit: Pertukaran Ion, Impregnasi dan Dealuminasi/Desilikasi

Dalam hal adsorben komersial saat ini, metode modifikasi paling penting yang digunakan adalah pertukaran ion, mengubah rasio SiO2/Al2O3 kerangka dengan sintesis atau dengan modifikasi pasca-sintesis dan membentuk adsorben tanpa pengikat dengan perawatan destruksi kaustik pada partikel yang diaglomerasi. Metode impregnasi telah menemukan beberapa kegunaan juga tetapi, biasanya untuk komposisi adsorben untuk aplikasi niche tertentu.

Pertukaran ion

Salah satu metode penyesuaian komposisi yang paling berhasil adalah penggunaan pertukaran ion untuk menggantikan sebagian atau seluruh kation dari sintesis, dengan yang lain yang telah dipilih agar sesuai dengan aplikasinya. Metode ini telah diadopsi secara luas di industri, sebagian besar karena kesederhanaan komparatif dari proses pertukaran ion.

Kontak cairan langsung dengan larutan garam yang mengandung kation baru adalah semua yang diperlukan untuk mencapai beberapa tingkat pertukaran ion. Seringkali, kation yang hadir untuk kompensasi muatan kerangka negatif, adalah situs adsorpsi terkuat (pusat kepadatan muatan tertinggi).

Oleh karena itu, pertukaran ion satu jenis kation dengan yang lain berfungsi untuk mengatur jumlah, posisi dan jenis situs adsorpsi yang ada dalam zeolit ​​​​dan berdampak besar pada sifat adsorpsi. Dalam arti praktis, pertukaran ion dapat dilakukan pada bubuk atau partikel yang diaglomerasi, yang menawarkan beberapa fleksibilitas bagi produsen adsorben untuk menemukan proses dan peralatan yang optimal.

Contoh efek mendalam pada sifat adsorpsi kation yang berbeda, dimana isoterm N2 pada 27C diplot untuk bentuk Na, Ca dan Li dari zeolit ​​X. Dalam masing-masing kasus ini, derajat pertukaran ion > 99% dengan analisis kimia dan rasio SiO2/Al2O3 adalah sama dalam setiap kasus.

Jelas dari data ilmiah bahwa NaX memiliki afinitas terendah untuk adsorpsi N2 dari tiga bahan dengan bentuk Li dan Ca jelas menyerap lebih banyak N2 pada tekanan yang setara. Ini dipahami oleh rasio massa-ke-muatan yang lebih tinggi dari Li dan Ca yang mengarah pada interaksi yang lebih kuat dengan momen kuadrupol N2.

Penyesuaian jenis kation untuk mempengaruhi penyerapan satu gas di atas yang lain (sering dilambangkan dengan istilah selektivitas) telah berhasil diterapkan pada pemisahan fase curah, serta pemurnian.

Metode pertukaran ion digunakan untuk membuat adsorben LiX, CaX dan CaA untuk pemisahan udara dan/atau pemulihan H2 dengan adsorpsi ayunan tekanan. diusulkan oleh orang lain untuk aplikasi pemisahan udara, khususnya.

Contoh-contoh sebelumnya menggunakan metode pertukaran ion untuk mengubah sifat adsorpsi kesetimbangan dari zeolit ​​yang diberikan. Namun, teknik pertukaran ion juga dapat digunakan untuk menyesuaikan ukuran pori dan membuat atau meningkatkan sifat penyaringan molekuler.

Contoh yang paling terkenal dan relevan secara industri dari penggunaan penukar ion untuk menyesuaikan ukuran mikropori zeolit ​​adalah rangkaian penyerap 3A, 4A dan 5A. Dari sintesis langsung, bentuk Na diperoleh dengan ukuran pori ~4Å (oleh karena itu, penunjuk 4A). Pertukaran ion bentuk yang disintesis dengan setidaknya 50-70% K, menciptakan ukuran pori lebih dekat ke ~3Å. Alternatifnya, mengganti kation Na dalam 4A dengan 50-70% Ca memberikan ukuran pori ~5Å.

Dalam contoh ini, kombinasi jari-jari kationik dan posisi kation bertanggung jawab atas ukuran pori mikro yang efektif. Dalam 4A yang disintesis dan didehidrasi, kation Na berada di 2 posisi utama, pada 6 cincin beranggota (6MR) dari kandang Sodalite, di sekitar pinggiran kandang utama, serta secara tunggal menempati salah satu jendela 8MR yang mengarah ke kandang besar. Posisi natrium dan jari-jari kationiknya menghasilkan ukuran pori efektif ~4Å.

Memperkenalkan 50-70% K melalui pertukaran ion, mengarah pada penggantian primer kation Na dalam 8MR. Jari-jari kationik yang lebih besar dari kalium mempengaruhi pengurangan ukuran pori hingga ~3Å. Pertukaran ion Ca2+ untuk Na+ berfungsi sedikit berbeda. Posisi Ca yang disukai adalah 6MR dari sangkar Sodalite dan valensi Ca yang lebih tinggi, mengarah ke jendela 8MR yang bebas kation dan dengan demikian memungkinkan ukuran pori 8MR penuh ~5Å, dalam kasus zeolit ​​5A .

Contoh zeolit ​​A ini memberikan pelajaran penting sehubungan dengan kebutuhan untuk memahami baik struktur kristal dari adsorben, serta posisi dan preferensi lokasi dari kation yang berbeda. Seperti yang diajarkan dalam studi kasus LiX, kation yang baru dipertukarkan dapat mengambil posisi yang tidak diinginkan dalam struktur, berlawanan dengan posisi yang menguntungkan di mana perubahan positif pada sifat adsorpsi dapat direalisasikan.

Impregnasi

Impregnasi secara rutin digunakan untuk membuat komposisi katalis, termasuk katalis zeolit, tetapi di daerah adsorpsi zeolit ​​tidak banyak digunakan sebagai metode utama untuk modifikasi adsorben. Menariknya, ada beberapa contoh yang menggembirakan dari komposisi adsorben dimana metode impregnasi telah berhasil digunakan untuk meningkatkan kapasitas kerja dan khususnya, untuk meningkatkan atau mengubah selektivitas dari satu komponen ke komponen lainnya.

Dalam adsorben karbon, serta gel silika dan alumina, impregnasi cukup umum digunakan untuk menyesuaikan sifat adsorpsi. Misalnya, Chao et al 20 mengimpregnasi adsorben karbon aktif dengan garam halida terdispersi untuk meningkatkan selektivitasnya untuk menghilangkan senyawa Hg yang ada dalam gas buang dan Prichett et al 21 mengajarkan alumina yang dimodifikasi dasar untuk meningkatkan kapasitas CO2 dan pembuangan air di atas alumina yang tidak diolah untuk udara pra-pemurnian.

Contoh zeolit ​​yang menyoroti kekuatan impregnasi untuk mengubah sifat adsorpsi adalah impregnasi zeolit ​​Y oleh CuCl, dilaporkan oleh Xie et al. Dalam karya ini, penulis menunjukkan bahwa zeolit ​​NaY sebelum impregnasi selektif untuk CO2 atas CO. Setelah impregnasi dengan monolayer dekat garam Cu(I), selektivitas sekarang dibalik mendukung CO.

Zeolit ​​Y yang diresapi garam tembaga ini telah berhasil digunakan di pabrik skala komersial untuk memulihkan CO pada kemurnian di atas 99% dari aliran syngas. penghilangan senyawa belerang, terutama dari bahan bakar dan sumber transportasi.

Penggunaan impregnasi lainnya, yang cukup berbeda dari contoh di atas, adalah modifikasi ukuran pori untuk membuat saringan molekuler spesifik baru untuk pemisahan berdasarkan ukuran. Contoh, dalam literatur terbuka tentang peningkatan selektivitas CO2/CH4 dan H2/CH4 dari ZSM-5 yang dimodifikasi mulut-pori dan zeolit ​​lainnya, menunjukkan bahwa ini mungkin merupakan metode modifikasi yang layak untuk pemisahan berbasis ukuran.

Dealuminasi/Desilikasi

Dealuminasi, seperti impregnasi telah secara rutin digunakan untuk memodifikasi komposisi katalis zeolit. Sejumlah besar agen dealuminasi dan metode telah diusulkan dalam literatur, semua memiliki efek mengubah rasio SiO2/Al2O3 kerangka, serta mempengaruhi keasaman zeolit, permukaan saluran, dan bahkan ukuran pori.

Mengingat korespondensi sifat adsorpsi kesetimbangan dari adsorben dengan sifat kimia, struktural dan elektronik dari permukaan adsorben, modifikasi seperti dealuminasi secara alami akan mengubah sifat produk versus bentuk induk yang disintesis.

Dampak seperti yang diajarkan oleh Stach et al untuk adsorpsi hidrokarbon pada zeolit ​​X dan Y yang mengalami dealuminasi adalah panas adsorpsi yang lebih rendah karena pengurangan heterogenitas energik dari adsorben. Kesimpulan serupa dari kekuatan adsorpsi yang lebih rendah dan heterogenitas permukaan zeolit ​​terdealuminasi telah dilaporkan untuk air dan uap lainnya.

Oleh karena itu, sebagai strategi untuk mengurangi polarisasi adsorben dan/atau meningkatkan hidrofobisitas adsorben, dealuminasi adalah metode yang dicoba dan diuji. Dalam hal praktik industri, penulis tidak mengetahui adanya aplikasi adsorpsi skala besar menggunakan zeolit ​​terdealuminasi, pada saat ini.

Desilikasi mengacu pada penghilangan selektif Si dari kisi zeolit. Mengingat banyaknya reagen yang berbeda dan kondisi pretreatment yang telah berhasil menghilangkan Al dari kisi zeolit, mudah untuk membayangkan spesies Si lebih sulit untuk dihilangkan secara selektif.

Namun, sejumlah laporan mengajarkan penghapusan selektif kerangka kerja Si menggunakan solusi dasar. Laporan desilikasi sukses zeolit ​​A, X dan ZSM-5 diterbitkan oleh beberapa kelompok. Kepentingan dari sudut pandang aplikasi adsorpsi adalah laporan yang relatif baru dari generasi mesoporositas intrakristalin dalam zeolit ​​oleh perawatan pasca sintesis desilikasi.

Penulis yang sama menunjukkan manfaat dari peningkatan kinetika serapan spesies hidrokarbon besar dalam desilikat ZSM-5, dibandingkan dengan bahan induk yang tidak dimodifikasi. Penggunaan desilikasi juga telah dianjurkan sebagai bagian dari strategi untuk mempersiapkan zeolit ​​dengan struktur pori hierarkis, yang menawarkan manfaat pengurangan keterbatasan perpindahan massa mikropori.

Pada pemisahan gas yang paling umum, hambatan transpor utama adalah keterbatasan pori makro pada partikel adsorben yang diaglomerasi. Namun, pada pemisahan mikropori yang terbatas seperti pelunakan air, menambahkan beberapa mesopori untuk memperpendek panjang transpor efektif, pada prinsipnya, merupakan strategi yang baik untuk meningkatkan efisiensi pemisahan. Yang mengatakan, dampak komersial dari generasi mesoporositas internal untuk aplikasi adsorpsi masih harus ditentukan dan diukur.

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.