Rute yang Diterapkan Secara Teknis ke Zeolit ​​Hirarki

Minat besar telah muncul dalam beberapa tahun terakhir dalam pengembangan zeolit ​​hierarkis, memiliki setidaknya dua tingkat porositas. Zeolit ​​hierarkis menunjukkan peningkatan aksesibilitas, yang mengarah pada peningkatan aktivitas katalitik dalam reaksi yang menderita keterbatasan sterik dan/atau difusi.

Selain itu, porositas sekunder menawarkan ruang yang ideal untuk pengendapan fase aktif tambahan dan untuk fungsionalisasi dengan bagian organik. Namun, permukaan sekunder mewakili diskontinuitas kerangka kristal, dengan konektivitas rendah dan konsentrasi silanol yang tinggi.

Akibatnya, zeolit ​​hierarkis menunjukkan "perilaku zeolit" yang lebih sedikit daripada yang konvensional dalam hal keasaman, karakter hidrofobik / hidrofilik, efek kurungan, selektivitas bentuk dan stabilitas hidrotermal. Namun demikian, permukaan sekunder ini jauh dari amorf, yang memberikan zeolit ​​hierarkis dengan seperangkat fitur baru.

Berbagai macam strategi inovatif telah dikembangkan untuk menghasilkan porositas sekunder dalam zeolit. Dalam tinjauan ini, rute sintetik berbeda yang mengarah ke zeolit ​​hierarkis telah diklasifikasikan ke dalam lima kategori: penghilangan kerangka atom, prosedur berbantuan surfaktan, hard-templating, zeolitisasi padatan yang terbentuk sebelumnya dan metode berbasis organosilan.

Kemajuan yang signifikan telah dicapai baru-baru ini dalam beberapa alternatif ini. Ini termasuk desilikasi, karena keserbagunaannya, templating ganda dengan surfaktan amonium polikuaterner dan reorganisasi kerangka kerja dengan perlakuan dengan larutan dasar yang mengandung surfaktan. Dalam dua kasus terakhir, bahan yang disiapkan menunjukkan urutan mesoscopic dan bidang kisi zeolitik.

Demikian juga, hasil yang menarik telah diperoleh dengan penggabungan berbagai jenis organosilan ke dalam gel kristalisasi zeolit, mengambil keuntungan dari afinitas tinggi untuk spesies silikat dan aluminosilikat. Kristalisasi spesies organofungsional mendukung pembentukan komposit organik-anorganik yang, setelah kalsinasi, diubah menjadi zeolit ​​hierarkis.

Namun, terlepas dari kemajuan yang mengesankan dalam strategi baru untuk persiapan zeolit ​​hierarkis, tantangan signifikan masih ada di depan. Yang secara keseluruhan adalah pengembangan metode yang serbaguna dalam hal struktur dan komposisi zeolit, yang mampu menyesuaikan sifat porositas sekunder, dan ditingkatkan dengan cara yang hemat biaya. Karya-karya terbaru telah menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk meningkatkan sintesis zeolit ​​hierarkis dengan mudah melalui desilikasi.

Aspek ekonomi dapat menjadi hambatan yang signifikan untuk aplikasi komersial zeolit ​​hierarkis karena sebagian besar strategi sintesis yang dikembangkan sejauh ini menyiratkan penggunaan prosedur dan reagen yang lebih mahal dibandingkan dengan zeolit ​​konvensional. Namun demikian, penggunaan zeolit ​​hierarkis sebagai katalis yang efisien untuk produksi senyawa bernilai tambah tinggi dapat sangat mengkompensasi peningkatan biaya produksi ini.

Jalur yang Diterapkan Secara Teknis

Meskipun sejumlah besar jalur berbeda untuk zeolit ​​terorganisir secara hierarkis yang dijelaskan dalam literatur, jumlah proses persiapan yang direalisasikan secara teknis relatif jarang.

Tinjauan skalabilitas jalur yang berbeda, keuntungan dan keterbatasannya untuk jenis zeolit ​​yang berbeda dan dengan demikian bahkan di bawah sudut pandang rasio Si/Al diberikan oleh Perez-Ramirez dan rekan kerja. Namun, juga dilaporkan sebelumnya modifikasi zeolit ​​dengan hasil pasca perawatan yang berbeda, seperti yang kita ketahui sekarang, dalam bahan yang tersusun secara hierarkis.

Secara historis, mereka diterapkan untuk mengoptimalkan sifat aplikatif, terutama dengan fokus pada stabilitas katalis dalam lingkungan reaktif dari suatu proses dengan tujuan untuk meningkatkan hasil atau selektivitas dalam proses katalitik atau adsorpsi itu sendiri.

Bahkan jika mereka tidak bernama bahan "hierarki" pada hari-hari awal, saat ini berdasarkan wawasan yang diperoleh dengan menggunakan metode karakterisasi baru dan sangat khusus, kita harus mengklasifikasikan mereka dalam hal ini.

Saat ini, hampir semua zeolit ​​mesopori dengan sistem pori intra kristal yang secara teknis disiapkan dan diterapkan diperoleh dengan metode pasca perawatan, seperti:

i) Mengukus,

ii) Pencucian dengan larutan basa (misalnya, NaOH) dan atau asam (misalnya, HCl) dan

iii) Proses disolusi/rekristalisasi (juga disebut sebagai proses “Riving”) diklasifikasikan sebagai pendekatan “top-down”.

Semua jalur ini dikenal karena kesederhanaannya, terutama dengan kombinasi peralatan dan prosedur teknis yang sudah diterapkan, seperti autoklaf berpengaduk untuk sintesis hidrotermal zeolit ​​​​yang menyediakan juga zeolit ​​awal untuk perawatan pasca dan peralatan pasca perawatan untuk pengukusan, pelindian asam atau basa, ekstraksi, atau kombinasinya.

Ikhtisar tentang metode pasca-sintetis diberikan, misalnya, oleh Verboekend et al. dan Garcia-Martinez et al. dengan fokus pada perbandingan strategi umum dan khususnya dengan fokus pada zeolit ​​Y (FAU) yang secara teknis penting. Secara khusus, apa yang disebut proses “riving”, menghasilkan zeolit ​​FAU hierarkis dengan sistem mesopori yang dirancang dengan baik dan dapat disesuaikan.

Mengukus

Pengukusan adalah salah satu metode yang paling awal dilaporkan untuk meningkatkan stabilitas termal dan hidrotermal zeolit, yaitu zeolit ​​Y, untuk digunakan dalam proses teknis. Pengukusan memerlukan suhu perlakuan lebih dari 500 °C biasanya dalam aliran yang menyediakan uap air. Kedua, suhu dan keberadaan air memulai serangan dan hidrolisis ikatan Al-O-Si dalam kerangka zeolit.

Karena hidrolisis yang sedang berlangsung, kerangka zeolitik terdekomposisi sebagian dengan menghilangkan sebagian besar atom Al dari kerangka dan meninggalkan mesopori dalam kristal. kristalinitas.

Dengan demikian, fragmen aluminosilikat amorf diproduksi, yang tetap berada di mesopori dan dapat menyebabkan penyumbatan sistem pori. Dalam kombinasi dengan perlakuan asam, seperti yang telah ditunjukkan sebelumnya oleh Lohse et al., diameter mesopori yang dihasilkan meningkat dari sekitar 10-20 nm setelah ekstraksi fragmen yang mengandung aluminium yang tersisa dengan pencucian dalam larutan asam ringan, misalnya, larutan HCl anorganik atau/dan asam pengompleks organik.

Namun, zeolit ​​Y mesopori yang dihasilkan menunjukkan kristalinitas yang jauh lebih rendah daripada zeolit ​​Y yang tidak diolah, tetapi menunjukkan stabilitas yang lebih tinggi sebagai katalis di bawah kondisi proses terkait. Katalis seperti itu dikenal sebagai USY (ultrastabil Y).

Bahkan yang disebut zeolit ​​Y (HMVUSY) sangat mesopori sangat sangat stabil dapat diperoleh dengan kombinasi prosedur perawatan yang dijelaskan di atas. HMVUSY adalah contoh yang sangat deskriptif dari bahan hierarkis dengan seperangkat mesopori intrakristalin yang saling berhubungan, seperti yang ditunjukkan oleh de Jong et al. menggunakan mikroskop elektron.

Pencucian dengan Larutan Alkali dan/atau Asam

Mayoritas topologi zeolit ​​​​yang menarik secara teknis (yaitu, MFI, BEA, FER, MOR) mengandung lebih banyak atom Si daripada Al dalam kerangkanya. Oleh karena itu, penghilangan sebagian atom Si adalah metode yang layak dan mudah diterapkan pada skala industri.

Dibandingkan dengan perlakuan asam, yang secara istimewa menghilangkan kerangka Al setelah prosedur pengukusan, perlakuan alkali ringan secara selektif mengekstraksi atom Si dari kerangka, membentuk mesopori, misalnya, dalam zeolit ​​ZSM-5.

Karena fakta bahwa fragmen silika amorf, yang terbentuk dalam proses ini, sepenuhnya diambil oleh larutan alkali, mesopori dalam zeolit ​​yang terdesilikasi terbuka dan dapat diakses dari luar, yang menguntungkan untuk difusi reaktan dan aksesibilitas molekul besar.

Proses Pembubaran/Rekristalisasi ("Riving")

Nama "riving" kembali ke metode yang dipatenkan pertama kali pada tahun 2009 oleh J. Y. Ying dan J. Garcıa-Martınez dan kemudian dinamai sebagai proses "riving" oleh kelompok yang sama. Proses ini dicirikan oleh perlakuan alkali yang lebih ringan dari zeolit ​​dengan adanya surfaktan, biasanya surfaktan tetraalkilamonium seperti kation setiltrimetil amonium, yang bertanggung jawab untuk mesostrukturisasi kristal mikropori.

Dalam lingkungan basa, surfaktan memasuki kristal, dapat membentuk misel dan "mematahkan" (membelah atau membagi) kristal, bertindak sebagai SDA untuk menggabungkan kembali spesies terlarut yang terbentuk selama serangan alkali untuk membangun kembali kerangka zeolit. Metode ini telah diterapkan pada topologi zeolit ​​yang lebih luas, yaitu FAU, MOR, atau MFI. Penulis lain, yang melaporkan resep serupa, menggunakan istilah "sintesis speudomorfik" (Chal et al. dan "rekristalisasi" (Ivanova et al.).

Dibandingkan dengan pendekatan demetalasi lainnya, penulis mengklaim bahwa tidak ada kehilangan material yang terjadi selama proses "riving" dan bahkan lebih menguntungkan, sifat kimia dan fisik yang khas, seperti, misalnya, mikroporositas, kristalinitas, dan untuk aplikasi katalitik yang penting juga keasamannya , dipertahankan.

Melihat katalis dan adsorben yang sudah digunakan dalam proses teknis umum, menjadi jelas bahwa sejumlah zeolit ​​​​yang telah diterapkan dalam proses teknis harus diklasifikasikan sebagai 'hierarkis', misalnya USY (zeolit ​​tipe FAU) sebagai komponen utama dari katalis FCC.

Sebagian besar pendekatan preparasi yang dijelaskan di atas memiliki beberapa kelemahan, seperti proses preparasi multitahap yang diamati, kebutuhan dalam jumlah besar, dan sering kali templat dan aditif organik tidak tersedia secara teknis.

Selain itu, beberapa aliran limbah (basa; asam, organik) memerlukan proses pengolahan khusus yang ramah lingkungan. Ini biasanya menghasilkan protokol sintesis yang lebih kompleks dan dengan demikian meningkatkan biaya produksi yang harus dibayar dengan peningkatan kinerja.

Sementara persiapan zeolit hierarkis pada skala teknis saat ini dilakukan terutama dengan pendekatan top-down, teknik bottom-up atau campuran juga menarik jika jumlah langkah proses yang diperlukan kecil dan/atau template (co-) yang murah digunakan. .

Selain itu, daur ulang dan penggunaan kembali template yang lebih mahal harus dipertimbangkan, yang, bagaimanapun, mungkin akan menambahkan langkah-langkah proses tambahan. Oleh karena itu, prediksi umum yang mendekati—prosedur top-down atau bottom-up—tampak lebih andal untuk penggunaan teknis sangat sulit.

Dengan demikian, persiapan teknis komponen dasar katalis FCC adalah contoh yang baik, standar USY di satu sisi dan FAU mesopori yang baru dikembangkan sesuai dengan teknik "riving", mengikuti pendekatan top-down dan bottom-up, masing-masing.

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.