Metode Modifikasi Zeolit: Rasio SiO2/Al2O3, Seng/Aluminasi, Sintesis

Zeolit ​​​​adalah mineral yang terutama terdiri dari aluminosilikat, dan penggunaan komersial utamanya dalam industri adalah sebagai surfaktan. Kata zeolit ​​awalnya ditemukan pada tahun 1756 oleh ahli mineral Swedia Axel Fredrik Cronstedt. Nama zeolit ​​terdiri dari kombinasi dua kata Yunani (zéo, yang berarti "mendidih" dan lithos (yang berarti "batu").

Zeolit ​​​​banyak digunakan dalam industri pemurnian air sebagai katalis untuk persiapan bahan canggih. Penggunaan zeolit ​​yang paling penting dalam pembuatan pembersih pakaian juga digunakan dalam pengobatan dan pertanian dan metanol menjadi bensin dan metanol menjadi dimetil eter.

Untuk zeolit ​​alam, hanya 9 spesies yang ditemukan melimpah di alam. Sifat fisik dan kimia zeolit ​​alam berbeda dan jenis spesimen yang berbeda Zeolit ​​juga memiliki perbedaan sifat fisik (ukuran pori, ukuran kristal, kapasitas) ion yodium dan kapasitas penyerapan) dan komposisi kimia.

Penggunaan zeolit ​​alam dan sintetik berasal dari sifat fisik dan kimianya yang merupakan fungsi dari struktur kristal dan komposisi kimia zeolit. Buku resensi ini mempelajari sifat, aplikasi dan modifikasi serta hasil selektivitas.

Penerapan perlakuan sekunder atau pasca sintesis zeolit ​​dan ayakan molekuler telah menghasilkan bahan termodifikasi dengan sifat yang diinginkan untuk aplikasinya sebagai katalis. Pencucian asam, stabilisasi uap, dan halida logam uap serta reaksi suhu rendah dengan garam silikon fluorida semuanya menghasilkan zeolit ​​​​yang sama-sama kekurangan aluminium kerangka namun memiliki sifat katalitik yang berbeda.

Kerangka Rasio SiO2/Al2O3

Metode modifikasi properti adsorben yang sukses secara komersial adalah penyesuaian kerangka rasio SiO2/Al2O3 dengan sintesis langsung. Ini menarik secara komersial karena, penyesuaian dapat dilakukan dalam satu langkah dalam tahap sintesis skema manufaktur dasar, dan tidak seperti dealuminasi atau desilikasi tidak perlu menambahkan langkah ke proses produksi, atau memerlukan bahan baku baru.

Selain itu, metode sintesis langsung menawarkan kontrol komposisi kerangka yang sangat baik, serta meminimalkan konsentrasi cacat. Metode pasca-sintesis yang agresif, seperti dealuminasi, dapat meninggalkan cacat konektivitas yang mengubah distribusi muatan permukaan adsorpsi dan kimia dan oleh karena itu, berdampak pada sifat adsorpsi, sebagai hasilnya.

Kelemahan dari pendekatan sintesis langsung hanyalah terbatasnya kisaran rasio SiO2/Al2O3 yang dapat diakses, saat ini dengan metode sintesis yang dikenal. Zeolit ​​Faujasit X dan Y termasuk yang paling sering dimodifikasi dengan cara ini. Faktanya, banyak pemasok komersial menawarkan produk zeolit ​​X pada tiga rasio SiO2/Al2O3 yang berbeda yaitu 2,5, 2,3 dan 2,0.

Produk SiO2/Al2O3 yang berbeda ini dibuat dengan sintesis langsung menggunakan resep sintesis yang berbeda dalam setiap kasus. Dalam istilah adsorpsi, signifikansi dari perubahan rasio zeolit ​​X SiO2/Al2O3 ini adalah perubahan jumlah kation ekstra-kerangka, terutama yang dapat diakses oleh molekul gas yang bertindak sebagai situs adsorpsi utama dalam struktur.

Contoh dampak perubahan rasio SiO2/Al2O3 dari 2,5 menjadi 2,0 untuk zeolit ​​X penukar ion Li, pada tingkat penukaran ion Li. Terbukti bahwa kapasitas N2 meningkat dengan menurunkan SiO2 /Al2O3 rasio zeolit ​​X.

Secara komersial, perubahan rasio SiO2/Al2O3 juga telah berhasil diterapkan pada proses pemurnian udara untuk menghilangkan setidaknya CO2 dari aliran udara menggunakan zeolit ​​X 31 bentuk Na, serta pemurnian hidrogen menggunakan adsorben zeolit ​​X yang ditukar ion Ca 32, di antara yang lain.

Contoh terbaru dari penyetelan kekuatan adsorpsi dengan modifikasi kerangka rasio SiO2/Al2O3 zeolit ​​A diberikan oleh Palomino et al 33. Mereka menunjukkan bahwa selektivitas untuk pemisahan CO2/CH4 ditingkatkan dengan menurunkan kandungan Al dari zeolit ​​A menjadi mengubah bentuk isoterm dari dekat persegi panjang menjadi lebih linier. Ini berfungsi untuk meningkatkan kapasitas kerja untuk pemulihan CO2 di bawah kondisi proses yang relevan.

Kerangka Seng / Aluminasi

Perlakuan pasca-sintesis aluminasi telah digunakan untuk menyiapkan adsorben yang memiliki kandungan Al yang lebih tinggi dibandingkan dengan induknya sebagai bentuk yang disintesis. Maksud utama dari proses aluminasi adalah untuk memasukkan atom Al ke dalam kerangka zeolit ​​​​untuk mengurangi rasio SiO2/Al2O3 di luar rentang yang dicapai dengan metode sintesis yang diketahui.

Seperti halnya dealuminasi, berbagai perlakuan dan reagen pasca-sintesis telah diusulkan untuk reaksi aluminasi. Reagen umum termasuk uap AlCl3 dan/atau perawatan hidrotermal ringan dengan larutan NaAlO2 atau KAlO2. Data adsorpsi pada zeolit ​​aluminasi agak langka.

Kuznicki et al menunjukkan bahwa aluminasi zeolit ​​chabazite alami berhasil menurunkan rasio SiO2/Al2O3 dan meningkatkan kapasitas pertukaran ion yang mendukung keberhasilan pasca-modifikasi. Dalam pekerjaan kami sendiri, kami berhasil mengaluminasi sejumlah zeolit ​​termasuk offretite dan chabazite tetapi menemukan bahwa kapasitas adsorpsi CO2 dan N2 tidak meningkat, sebagai akibat dari modifikasi ini.

Interpretasinya adalah bahwa setiap situs kation baru yang dihasilkan oleh perlakuan aluminasi tidak dapat diakses oleh adsorbat CO2 atau N2. Sejumlah penulis telah mengusulkan mekanisme untuk aluminasi yang melibatkan sarang hidroksil dan cacat pada kerangka, cocok untuk penyisipan kerangka baru Al spesies.

Jika konsentrasi cacat penting maka aluminasi tanpa pembentukan spesies Al non-kerangka mungkin sulit dicapai secara praktis dan ini dapat mewakili alasan lain untuk dampak rendah dari modifikasi semacam ini pada sifat adsorpsi zeolit ​​​​umum.

Seperti halnya Al, substitusi kerangka kerja lain telah dicoba, mungkin terutama menggunakan Zn (seng). Premis memperkenalkan heteroatom divalen menggantikan Si tetravalen dalam kisi zeolit ​​​​adalah menarik dari perspektif menghasilkan situs adsorpsi tambahan dengan meningkatkan muatan negatif bersih pada kerangka adsorben melalui substitusi.

Kepentingan di antara komunitas adsorpsi adalah untuk menyiapkan adsorben yang mengandung Zn sehingga aturan Lowenstein masih dipatuhi dan jumlah kation ekstraframework meningkat sehubungan dengan kerangka aluminosilikat murni. Beberapa kemajuan menuju tujuan ini diwujudkan oleh MacDougall et al, yang melaporkan penggabungan Zn yang berhasil dengan pendekatan pasca-sintesis dan sintesis langsung.

Studi adsorpsi dengan gas umum digunakan untuk menunjukkan bahwa zeolit ​​yang mengandung Zn ini memiliki sifat adsorpsi yang baik. Sejak pengungkapan ini, sejumlah penelitian termasuk pekerjaan komputasi telah mendukung stabilitas yang baik dari atom kerangka Zn.

Namun, dengan metode sintesis saat ini, hanya tingkat substitusi Zn yang rendah yang tampaknya dapat dicapai, yaitu pengendalian kinerja. Kesulitan untuk memasukkan sejumlah besar Zn ke dalam kerangka mungkin merupakan konsekuensi dari ikatan Zn-O yang lebih panjang dan regangan kisi tambahan yang dibuat.

Manfaat mencoba zincation atau aluminasi tetap dalam mencoba membuat bahan silika rendah baru. Ini sulit diperoleh belakangan ini, sebagian besar karena tidak adanya jalur sintesis baru untuk kerangka kerja yang stabil dengan muatan negatif bersih yang tinggi.

Substitusi Kerangka (Sintesis)

Kelas lain dari metode modifikasi yang ditinjau di sini dari sudut pandang adsorpsi, adalah variasi komposisi yang dapat dicapai terutama melalui, pendekatan sintesis langsung. Meskipun metode aluminasi dan sengat yang dijelaskan di atas mempengaruhi komposisi kerangka adsorben, modifikasi ini paling sering diterapkan pada struktur zeolit ​​​​yang disintesis sebelumnya.

Namun, penggabungan heteroatom lain yang berhasil, termasuk galium dan germanium telah dicapai dengan mengidentifikasi reagen dan kondisi yang sesuai dan menerapkan teknik sintesis hidrotermal.

Baru-baru ini, resep sintesis telah dikembangkan yang memungkinkan atom oksigen kerangka diganti dengan menjembatani gugus metilen, membuka kemungkinan lebih lanjut untuk modifikasi komposisi kerangka dari adsorben.

Namun dalam hal adsorpsi, jenis substitusi kerangka ini belum mengungkapkan beberapa sifat unik yang dapat membenarkan biayanya. Masalah lain adalah stabilitas struktur heteroatom dan apakah mereka kompatibel atau tidak dengan proses pembuatan adsorben yang dijelaskan di atas, serta persyaratan aplikasi.

Sejauh pengetahuan kami, tidak ada proses adsorpsi komersial menggunakan zeolit ​​tersubstitusi heteroatom. Manfaat yang mungkin mereka bawa adalah melalui panjang dan sudut ikatan yang berbeda yang pada gilirannya dapat menyebabkan posisi baru untuk kation non-kerangka dan/atau distribusi baru untuk situs kation ini, versus struktur induk aluminosilikat.

Perubahan lain pada penggunaan metode sintesis untuk menambahkan komponen baru ke komposisi zeolit ​​adalah premis oklusi atau enkapsulasi. Tujuannya di sini adalah menggunakan teknik sintesis untuk secara selektif menambahkan komponen untuk mengisi area tertentu dari struktur zeolit.

Contoh efek ini diberikan oleh Johnson et al yang menunjukkan bahwa bahan ZK-21 yang mengandung fosfat dapat dibuat dengan menambahkan beberapa reagen fosfor ke gel sintesis. Produk dicirikan dengan teknik MAS NMR yang menunjukkan bahwa spesies fosfat telah secara selektif dimasukkan ke dalam kandang Sodalite ZK-21.

Para penulis dapat menunjukkan bahwa struktur ZK-21 yang tersumbat P memiliki selektivitas hukum Henry yang lebih tinggi untuk N2/O2 daripada sampel referensi yang tidak tersumbat. Peningkatan sifat adsorpsi yang dilaporkan dalam penelitian ini dikaitkan dengan efek pemblokiran dan/atau redistribusi muatan kerangka kerja.

Keuntungan utama dari penggunaan pendekatan sintesis ini, dibandingkan metode impregnasi adalah spesifisitas tinggi yang diperoleh untuk lokasi spesies yang tersumbat dalam satu langkah preparasi.

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.