Struktur Fundamental Zeolit yang Harus Anda Pahami

Zeolit telah lama digunakan dan sampai sekarang terus dikembangkan untuk mengetahui lebih jauh tentang kandungan dan manfaatnya. Paling tidak, saat ini kita bisa mengetahui jika ada zeolit yang langsung diambil dari alam (zeolit alam), zeolit yang dikombinasikan dengan material lain (zeolit modifikasi) dan juga zeolit yang terbuat dari berbagai mineral yang diteliti di laboratorium (zeolit sintesis – molecular sieve).

Zeolit ​​​​dalam arti sempit adalah aluminosilikat kristal yang sangat berpori yang terdiri dari kerangka tiga dimensi yang terhubung secara tetrahedral dan kation penyeimbang muatan kerangka ekstra. Kerangka tersebut mengandung pori-pori yang mampu mengambil molekul berukuran hingga 1 nm (tergantung pada jenis strukturnya) dan geometri pori dapat mencakup sangkar dan/atau saluran, dan terhubung secara satu, dua, atau tiga dimensi.

Komposisi kimia dari komponen kerangka dan ekstra kerangka dapat meluas sangat luas dengan tetap mempertahankan karakter zeolitik. Variasi kimia ini dapat muncul secara langsung selama sintesis, atau pasca-sintetis: perubahan termasuk pertukaran kation penyeimbang muatan dan kerangka, masuknya gugus organik ke dalam kerangka dan penggantian oksigen kerangka.

Artikel ini memperkenalkan keragaman jenis struktur kerangka dan juga menjelaskan beberapa kimia struktural yang dialami struktur zeolit, menekankan bahwa sifat-sifat zeolit, yang membuatnya dapat diterapkan secara luas, secara langsung berkaitan dengan struktur periodik.

Struktul Zeolit: Fisik dan Kimia

Zeolit ​​​​adalah kristal, padatan berpori berdasarkan silika, struktur kerangka yang dibangun dari tetrahedra berbagi sudut dan memiliki saluran dan sangkar yang cukup besar untuk menampung kation kerangka ekstra yang dapat ditukar dan memungkinkan penyerapan molekul yang reversibel hingga ca. berukuran 1nm. Sebagai hasil dari karakteristik struktural ini, zeolit ​​​​memiliki aplikasi luas sebagai penukar ion, adsorben, dan katalis.

Selanjutnya, karena ada hubungan langsung antara struktur kristal dan sifat fisiknya, ada minat yang kuat pada struktural kimianya baik dari akademisi maupun teknologi.

Awalnya ditemukan sebagai mineral aluminosilikat alami, baru setelah karya perintis Barrer di bidang akademis dan Breck, Milton, Kerr dan Flanigen di industri, potensi sintesis skala besar dan aplikasi komersialnya dapat mulai direalisasikan.

Rincian konsep dan strategi sintesis saat ini dan akun aplikasi terkini akan diberikan di tempat lain dalam buku ini, tetapi sejarah sintesis pertama dari berbagai jenis struktur silikat zeolitik termasuk struktur yang pertama kali diamati sebagai mineral, kemudian disintesiskan (molecular sieve). Ini menunjukkan upaya penelitian yang berkelanjutan dan mempercepat di bidang ini dan juga peningkatan penggunaan molekul 'templat' organik untuk menyiapkan struktur baru.

Istilah struktural kimia tidak hanya mencakup deskripsi kerangka berbeda yang dapat ditunjukkan oleh zeolit ​​​​dan bahan terkait, dan cara kation kerangka ekstra dan molekul tamu diatur dalam ruang pori, tetapi juga detail penting tentang kemungkinan substitusi atau varian kimia dan sifat cacat struktural, yang mungkin kristalografi atau tidak terkait dengan struktur periodik.

Lebih jauh lagi, struktur zeolitik tidak boleh dianggap kaku dan lembam, tetapi lebih responsif, misalnya terhadap perubahan suhu dan tekanan; terbuka untuk modifikasi tanpa penghancuran, misalnya dengan pertukaran ion, perlakuan hidrotermal atau nitridasi; dan interaktif, terutama dalam proses adsorpsi dan katalisis.

Memang, penerapan bahan-bahan ini membutuhkan pemahaman mendalam tentang cara mereka dapat disesuaikan untuk penggunaan pra-aplikasi dan menanggapi kondisi saat aktivasi dan penggunaan (regenerasi dan penggunaan kembali). Dalam bab ini, struktur kimia zeolit ​​akan dijelaskan dan kristalo- dan fisika-kimia yang mendasarinya akan dijelaskan.

Berbagai jenis struktur telah diproduksi selama beberapa dekade sintesis inovatif dan detail struktural terkait telah muncul selama periode yang sama melalui analisis struktural yang cermat, menggunakan teknik difraksi sinar-X dan neutron, mikroskop elektron, dan berbagai metode spektroskopi yang telah terlihat terus-menerus. peningkatan dalam akurasi, resolusi dan penerapan, serta detail aplikasi dari bahan yang menarik ini, dijelaskan di tempat lain dalam teks ini dan lainnya.

Dasar-Dasar Fundamental Struktur Zeolit

Secara tegas didefinisikan, zeolit ​​​​adalah aluminosilikat dengan struktur kerangka yang terhubung secara tetrahedral berdasarkan sudut-berbagi aluminat (AlO4) dan silikat (SiO4) tetrahedra. Secara konseptual, mereka dapat dianggap sebagai kerangka silika murni dengan Si tersubstitusi oleh Al.

Substitusi Al3+ Si4+ ini memberikan muatan negatif keseluruhan ke kerangka. Ini diseimbangkan dengan adanya kation penyeimbang muatan kerangka ekstra yang terletak di dalam ruang pori, terkoordinasi dengan atom O kerangka, yang juga mampu mengambil atom dan molekul netral yang cukup kecil untuk masuk melalui jendela pori.

Dalam zeolit ​​yang disiapkan, mereka biasanya kation logam alkali atau alkali tanah atau kation alkilamonium, tetapi setelah modifikasi pasca-sintetis mereka dapat ditukar ion ke hampir semua kation anorganik atau diganti dengan proton.

Blok bangunan utama dari kerangka kerja adalah tetrahedra. Biasanya, jarak ikatan Al-O dan Si-O masing-masing adalah 1,73 dan 1,61 , dengan sudut OTO (T adalah kation tetrahedral) dekat dengan sudut tetrahedral, 109,4˚.7 Sudut ikatan SiÔSi antara tetrahedral lebih bervariasi , di mana sudut rata-rata adalah 154˚ dengan kisaran 135-180˚ dan mode 148˚.8 Variasi sudut TÔT memungkinkan keragaman kerangka yang luas.

Perhitungan struktur elektronik ab initio bahan zeolit ​​menunjukkan muatan formal +2 berasosiasi dengan Si, dan -1 dengan kerangka oksigen.9 Keterkaitan Al-O-Al tidak teramati pada zeolit ​​yang disintesis secara hidrotermal, karena muatan negatif berasosiasi dengan tetrahedra aluminat berinteraksi secara tidak baik, suatu pengamatan dinyatakan sebagai aturan Löwenstein.

Pada kandungan Al yang tinggi, dengan Si/Al mendekati 1, hal ini memerlukan pemesanan jarak dekat; pada Si/Al =1 (seperti yang terjadi pada zeolit ​​A, misalnya), pergantian Si-O-Al-O-Si yang ketat pada tetrahedra yang berdekatan diamati.

Kerangka Zeolit: Unit Bangunan Sekunder Dan Geometri Pori

Analisis topologi dari kemungkinan cara menyusun tetrahedra untuk menghasilkan struktur zeolit ​​hipotetis menunjukkan bahwa jumlahnya praktis tidak terbatas, bahkan jika batasan stabilitas struktural diperhitungkan. Mempertimbangkan silikat, sejauh ini telah dilaporkan 143 topologi kerangka: jumlah ini meningkat sampai 197 untuk kerangka tetrahedral dari semua komposisi.

Daftar rinci, terkini, dan referensi yang cermat dari semua struktur kerangka kerja terbuka yang terhubung secara tetrahedral yang dilaporkan (dari semua komposisi, dan dengan kepadatan situs-T kerangka di bawah 20 T/1000 3) tersedia di web, milik Komisi Struktur Asosiasi Zeolit ​​Internasional.

Silikat dan tetrahedra aluminat adalah unit bangunan utama zeolit, tetapi kerangka juga dapat dipertimbangkan dalam hal unit bangunan sekunder (SBU) yang merupakan susunan tetrahedra terkait, sering diamati di beberapa struktur. Ini, sendiri atau dalam kombinasi dengan unit bangunan lain, memberikan kerangka kerja. Di antara semua SBU ini, sangkar sodalit, atau sangkar , adalah yang paling penting, karena merupakan SBU kunci dalam dua jenis zeolit ​​terpenting, A dan zeolit ​​X, serta sodalit itu sendiri.

Struktur zeolit ​​juga umumnya digambarkan dalam hal ukuran, geometri dan konektivitas ruang pori yang ditentukan oleh kerangkanya. Ukuran saluran atau bukaan pori (jendela) yang mengontrol akses molekuler ke dalam pori diberikan dalam hal ukuran cincin yang membatasi.

Zeolit ​​​​dengan saluran atau jendela yang dijelaskan oleh planar 8MR memiliki ukuran pori sekitar 4 dan dikenal sebagai pori kecil‟, yang memiliki jendela atau saluran planar 10MR sebagai pori sedang (5,5 ) dan yang memiliki jendela atau saluran 12MR sebagai pori besar ( 7,5 ).

Ini adalah dimensi perkiraan, dan dapat bervariasi dengan planaritas dan eliptisitas cincin. Selain itu, diketahui zeolit ​​dengan bukaan 7MR, 9MR dan 11MR. Beberapa struktur memiliki bukaan yang dibatasi oleh 14MR atau bahkan 18MR atau lebih – ini disebut sebagai padatan berpori ekstra besar.

Geometri ruang pori dapat digambarkan dalam bentuk saluran, yang mungkin seragam atau tidak seragam dalam penampang dan dapat berpotongan dengan saluran lain atau untuk struktur lain dalam bentuk sangkar, dihubungkan melalui jendela.

Akhirnya, konektivitas ruang pori dapat berupa satu dimensi, 1D, (saluran tidak terhubung), 2D (di mana setiap titik dalam bidang dalam sistem pori dapat diakses dari titik lain di bidang itu) atau 3D, di mana setiap bagian dari ruang pori dapat diakses dari titik lain di dalam kristal.

Selain struktur kerangka, penting juga untuk mengetahui lokasi kation ekstra kerangka. Banyak penentuan situs kation seperti itu telah dilakukan dari data difraksi, baik pada padatan terhidrasi maupun dehidrasi, dan lokasi situs kation ditemukan bergantung pada ukuran dan muatan kation, suhu dan ada tidaknya molekul yang teradsorpsi.

Secara umum kation meminimalkan energinya dengan memaksimalkan koordinasinya dengan kerangka atom oksigen (dan adsorbat) dan meminimalkan interaksi tolak menolaknya dengan kation lain.

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.