Zeolit ​​Hirarki: Konsep dan Metode Bottom – Up Bag. II

Zeolit ​​​​ banyak digunakan dalam industri perminyakan dan kimia karena sifat katalitik dan adsorpsi selektifnya yang luar biasa dalam kombinasi dengan stabilitas termal dan kimia serta ramah lingkungan.

Saat ini, peran dominan zeolit ​​(sebagai katalis) adalah dalam upgrading minyak mentah. Sebagian besar proses petrokimia menggunakan zeolit, khususnya untuk reaksi selektif bentuk. Baru-baru ini, sejumlah contoh menarik dari zeolit ​​​​yang sangat aktif telah ditunjukkan dalam sintesis selektif bahan kimia halus dan perlindungan lingkungan.

Nama zeolit, diciptakan pada tahun 1756 dan berarti 'batu didih', mengacu pada kelas aluminosilikat kristal alami dan sintetis yang beragam namun seragam dan komposisi terkait dengan struktur kerangka yang mengandung pori mikro yang terdefinisi dengan baik, yang mampu mengadsorbsi dan membedakan molekul berdasarkan sifatnya. ukuran dan bentuk.

Zeolit ​​mengkristal dalam kondisi hidrotermal dari campuran sintesis yang sesuai. Ada upaya terus-menerus di berbagai laboratorium akademik dan industri untuk menemukan struktur kerangka kerja baru untuk proses tertentu dan untuk mendapatkan pemahaman mendasar yang lebih baik tentang mekanisme sintetik.

Zeolit – Metode Bottom Up

Zeolit ​​terkenal dengan jaringan mikroporinya yang teratur, stabilitas hidrotermal yang baik, luas permukaan yang besar, keasaman dan selektivitas yang tinggi. Sifat yang sangat baik ini membuat zeolit ​​sangat berguna untuk proses petrokimia dan pemurnian.

Namun, keberadaan hanya saluran mikropori juga membatasi difusi reaktan dan produk masuk dan keluar dari jaringan mikropori, terutama membatasi aplikasi zeolit ​​​​yang melibatkan molekul besar.

Pentingnya pengembangan zeolit ​​hierarkis telah menarik perhatian besar dalam beberapa tahun terakhir karena prospek peningkatan aksesibilitas untuk molekul besar. Memperkenalkan mesoporositas tambahan, dan bahkan makroporositas, ke dalam zeolit ​​konvensional menghasilkan kombinasi tiga skala ukuran porositas yang berbeda.

Ini memperluas struktur hierarki zeolit ​​​​asli dan sangat meningkatkan transportasi massa molekul sambil mempertahankan ukuran intrinsik, bentuk, dan selektivitas keadaan transisi zeolit. Aplikasi yang menjanjikan dari arsitektur zeolit ​​​​baru ini telah mendorong banyak upaya untuk mengembangkan berbagai strategi sintesis yang berbeda.

Dalam ulasan ini, kami merangkum dan mengevaluasi strategi sintesis modern (bottom-up) untuk memasukkan meso/makroporositas tambahan ke dalam zeolit ​​berpori mikro. Keuntungan dan keterbatasan dari strategi yang berbeda ini dibahas secara rinci.

Metode Soft - Template

Soft template menjelaskan rute sintesis ke zeolit ​​dengan adanya molekul surfaktan, membentuk susunan surfaktan (kebanyakan misel), yang mengarahkan pembentukan (biasanya) mesopori dalam lingkungan mikropori. Metode ini dapat dibagi menjadi templating lunak primer dan sekunder, keduanya memerlukan perlakuan hidrotermal untuk menginduksi kristalisasi.

Template lunak primer sering menggunakan surfaktan khusus yang dirancang khusus untuk merakit unit bangunan utama dalam kristalisasi zeolit ​​​​sedemikian rupa sehingga mesopori intra atau antar kristal terbentuk di samping pori mikro khas zeolit.

Oleh karena itu, surfaktan harus membawa dua fungsi: fungsi hidrofilik yang bertindak sebagai agen pengarah struktur untuk pembentukan zeolit ​​(misalnya, amonium di- atau multi-kuartener atau surfaktan organosilan), dan bagian hidrofobik atau penahan. pada gugus hidrofilik yang bertindak sebagai mesoporogen.

Tergantung dari konsentrasi yang dipilih, surfaktan menginduksi pembentukan misel pipih di bawah kondisi sintesis zeolit. Pembentukan zeolit ​​dimulai di sekitar bagian hidrofilik dari surfaktan, tetapi domain hidrofobik yang dibentuk oleh rantai karbon dari surfaktan membatasi pertumbuhan kristal zeolit ​​dalam susunan pipih seperti itu, setidaknya dalam satu arah.

Zeolit ​​​​yang dihasilkan mengkristal dalam bentuk lembaran yang sangat tipis dalam kisaran hanya beberapa nanometer. Jarak pendek ini merepresentasikan panjang korelasi terpendek. Mirip dengan lempung atau bahan seperti lempung, struktur ini memungkinkan pemisahan (delaminasi) dan restrukturisasi lembaran tunggal untuk memanfaatkan dimensi pendek.

Meskipun terpendek, bahan ini dapat memberikan tiga tingkat porositas yang berbeda:

i) porositas primer intrinsik (pori mikro) dari blok bangunan zeolit ​​​​dalam lamela tunggal (lembaran nano),

ii) porositas sekunder (lebih disukai mesopori) dapat terbentuk antara lamela zeolit ​​dengan proses tambahan, misalnya, proses pilar, dan

iii) porositas tersier (pori makro) antara agregat atau rakitan nanosheet.

Pendekatan soft-templating utama ini biasanya menghasilkan morfologi seperti lapisan. Namun dengan meningkatkan konsentrasi surfaktan, pemisahan fasa dapat diinduksi dan zeolit ​​hierarkis dari morfologi seperti spons dengan kombinasi porositas tambahan, intra dan interkristalin diperoleh.

Meskipun pendekatannya sangat umum, hanya sedikit topologi yang dilaporkan. Yang paling awal adalah FAU dan MFI. Baru-baru ini, rute ini telah diterapkan juga untuk sintesis aluminofosfat-, BEA- MEL-, dan MWW-.

Sebaliknya, pendekatan templating lunak sekunder terutama menggunakan surfaktan yang tersedia secara komersial, yaitu setiltrimetil-amonium bromida (CTAB), dan SDA klasik, yaitu, kation TPA, untuk menekan pembentukan silika amorf mesopori, yang biasanya terbentuk sebagai produk utama jika SDA klasik tidak ada, yang mengarahkan pembentukan fase zeolit.

Untuk mengatasi masalah ini, proses dua langkah berurutan telah dikembangkan di mana surfaktan ditambahkan tepat setelah pembentukan zeolit ​​dimulai. Subnano-kristal zeolit, yang terbentuk pada proses primer pertama, akan diatur oleh proses self-assembly dengan adanya surfaktan yang memulai pembentukan mesopori tambahan dalam proses hidrotermal.

Bergantung pada parameter sintesis lain seperti "waktu penuaan" yang sangat penting pada suhu yang berbeda, tetapi sebagian besar "suhu tinggi", sistem hierarkis dengan mesopori intra-kristal atau rakitan zeolit ​​dengan pori-pori antar-kristal dapat terbentuk.

Penilaian proses soft template:

Prasyarat: Diperlukan templat yang dirancang khusus yang biasanya secara teknis tidak tersedia; pengetahuan tentang proses pengorganisasian diri surfaktan dan agregat misel diperlukan.

Keuntungan: Sintesis biasanya dapat dilakukan sebagai sintesis satu pot, bahkan untuk metode sintesis sekunder sekuensial.

Keterbatasan: Karena kebutuhan akan dua template, prosesnya sangat rumit dan mahal. Jenis zeolit ​​yang diinginkan tergantung pada ketersediaan minimal dua template.

Peluang: Pilihan desain sangat luas, baik bagian dari template yang dirancang (primary template) dan kedua template (secondary template) dari sistem reaksi dapat dioptimalkan secara independen, yang memungkinkan untuk merancang sejumlah besar kombinasi dengan berbagai jenis zeolit.

Metode Non-Template

Metode non-templating dapat diklasifikasikan sebagai pendekatan bottom-up untuk pembentukan zeolit ​​yang tersusun secara hierarkis. Dua metode diringkas di bawah judul ini: i) perakitan sendiri nanocrystals atau prekursor kristalnya (domain) dan ii) induksi yang diarahkan pada target dari kembaran kristal untuk menghasilkan struktur seperti "rumah kartu" dengan mesopori interparticular. Prosedur preparasi adalah perawatan hidrotermal atau konversi gel kering.

Metode pertama, self-assembly nanocrystals untuk membentuk zeolit ​​dengan mesoporositas tambahan, dapat dikontrol dengan kontrol independen dari nukleasi, pertumbuhan kristal, dan agregasi selama proses hidrotermal yang sama. Biasanya, partikel primer (domain) dengan ukuran yang sangat kecil dihasilkan selama pra-periode, penuaan, dari campuran sintesis.

Partikel primer pra-dihasilkan in situ tumbuh dan berkumpul selama proses kristalisasi untuk membentuk struktur berpori terbuka dengan pertumbuhan yang intens. Tergantung pada keadaan saling tumbuh mereka, struktur hierarkis yang dihasilkan kurang lebih stabil di bawah tekanan mekanis atau termal.

Rute kedua, non-templat untuk pembentukan zeolit ​​yang terorganisir secara hierarkis didasarkan pada kembaran kristal yang berlebihan. Metode ini terbatas pada zeolit ​​dengan fase kristal isostruktural (kembar struktural) seperti MFI/MEL atau FAU/EMT, di mana mesopori antar-kristal terbentuk karena kembaran selama sintesis.

Proses ini mengarah ke kumpulan lapisan yang lebih disukai tumbuh dan dikumpulkan seperti rumah kartu di bawah kondisi ini. Di antara lapisan (pelat) jaringan berpori tambahan antar-pori mesopori (atau bahkan makropori) akan terbentang.

Perilaku pertumbuhan seperti itu diinduksi oleh SDA organik khusus seperti senyawa tetra butil fosfonium, beberapa organosilan tetapi bahkan oleh garam anorganik seperti litium karbonat atau seng nitrat. Aditif terakhir ini muncul sebagai alternatif murah untuk mesoporogen organik, seperti surfaktan, agregat berbasis surfaktan, atau misel yang diperlukan untuk pendekatan soft-templating.

Novel lain, teknik yang baru-baru ini dilaporkan, yang juga didasarkan pada efek kembaran adalah metode dua suhu. Selama seluruh sintesis, urutan suhu yang berbeda diterapkan untuk menginduksi pertumbuhan epitaksi, menghasilkan, misalnya, dalam rakitan seperti “rumah kartu” berbasis MFI/MEL atau FAU/EMT. 

Pada suhu yang berbeda, proses pertumbuhan berlangsung dengan tingkat pertumbuhan yang berbeda mendukung kecenderungan untuk tumbuh dan, dengan demikian, mendukung pembentukan agregat semua-zeolit ​​hirarkis.

Akibatnya, proses ini sangat mirip dengan sintesis zeolit ​​hidrotermal konvensional dan mungkin merupakan cara yang hemat biaya untuk menghasilkan zeolit ​​hierarkis dalam skala yang lebih besar. Namun, sifat bahan tersebut belum diselidiki secara rinci. Secara khusus, kemungkinan masalah stabilitas belum terpecahkan.

Penilaian metode non-templat:

Prakondisi: Diperlukan pasangan kembaran dari jenis zeolit, kondisi kristalisasi optimal untuk pendekatan kembaran seperti itu harus ditemukan.

Keuntungan: Proses sintesis hidrotermal satu pot mudah dan layak secara teknis.

Batasan: Menurut status pengetahuan saat ini, metode ini hanya dapat diterapkan untuk sejumlah topologi zeolit.

Peluang: Pendekatan ini tampaknya sangat murah dan secara teknis, tanpa perubahan peralatan yang tersedia, terukur dan layak.

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.