Zeolit ​​sebagai Katalis Padat Asam / Basa

Katalisis asam Brønsted adalah salah satu kelas yang paling penting dari konversi kimia dan sangat penting untuk reaksi dalam penyulingan minyak bumi dan industri petrokimia, termasuk misalnya hidrokarbon cracking, alkilasi dan oligomerisasi, dehidrasi alkohol kondensasi aldol ketonisasi, dan esterifikasi. Berbagai macam asam padat digunakan untuk reaksi tersebut dengan zeolit ​​menjadi salah satu kelompok yang mendominasi.

Bronsted Acid Site

Zeolit ​​​​ adalah tektosilikat dengan sejumlah cara potensial yang mengesankan untuk menghubungkan sudut bersama SiO4 tetrahedra membentuk berbagai pori dan rongga. Beberapa dari kerangka tetrahedra ini secara sintetis ditukar dengan elemen lain selain Si4+, biasanya Al3+, tetapi juga Ga3+, B3+, Ge4+, dan Ti4+.

Ketidakseimbangan muatan tercipta, jika kation logam memiliki tingkat oksidasi 3+. Muatan negatif yang dihasilkan dari dalam tetrahedron dengan oksigen diseimbangkan oleh kation logam atau H+. Proton distabilkan sebagai gugus OH pada salah satu dari empat atom oksigen yang menghubungkan tetrahedron ke atom tetangga. Ini mungkin berfluktuasi posisinya di antara empat atom oksigen. Ini menghasilkan gugus OH “jembatan” dengan potensi untuk bertindak sebagai situs asam Brønsted (BAS)

Banyak zeolit, termasuk ZSM-5 dan BEA, telah dikarakterisasi dengan memantau interaksi antara situs asam zeolit ​​​​dan molekul uji, seperti -triisopropilbenzena, piridin dan alkilpiridin, untuk menyelidiki lokasi, aksesibilitas dan kekuatan zeolit. Situs asam Brønsted -triisopropilbenzena dapat digunakan untuk membedakan situs asam Brønsted yang terletak di permukaan eksternal dan internal di sebagian besar zeolit ​​saluran pori menengah dan besar.

Situs asam Brønsted pada permukaan luar zeolit ​​pori sedang juga dapat diukur menggunakan -di-tert-butil-piridin dan -trimetilpiridin. Disimpulkan bahwa menggunakan kombinasi molekul probe, termasuk percobaan co-adsorpsi, memberikan diferensiasi antara situs asam yang terletak di saluran dan rongga dengan ukuran berbeda dan pada permukaan eksternal dan internal dari berbagai struktur zeolit.

Kami tidak bermaksud untuk memberikan tinjauan yang komprehensif, melainkan tinjauan umum dari reaksi organik terbaru yang telah menggunakan zeolit ​​​​sebagai katalis asam ringan atau padatan dasar untuk transformasi kimia yang efisien dan selektif dari substrat yang cukup sensitif. Di artikel ini, kita akan membahas sedikit tentang zeolite sebagai katalis padat asam/basa. Ini termasuk keberhasilan zeolite dalam menggantikan asam Lewis.

Zeolit

Zeolit, baik yang terbentuk secara alami maupun sintetik, merupakan padatan aluminosilikat dengan struktur kristal dan ukuran pori dalam rentang mikropori (<10 ). Mereka dapat digambarkan sebagai kerangka tetrahedron SiO4 dan AlO4 yang terikat silang di sudut-sudutnya oleh ion oksigen yang sama.

Substitusi isomorfik Si+4 dengan ion trivalen Al+3 menghasilkan muatan negatif dalam kisi, yang perlu dikompensasi. Penyertaan dalam struktur kristal kation, seperti logam alkali atau alkali tanah, mengkompensasi elektrovalensi tetrahedron yang mengandung aluminium. Ruang antara tetrahedron, yang merupakan saluran mereka, secara alami ditempati oleh molekul air.

Zeolit ​​​​dehidrasi dapat bertindak sebagai saringan molekuler, karena dimensi pori-porinya sedemikian rupa sehingga hanya menerima molekul dengan ukuran, bentuk, dan polaritas tertentu. Volume kosong zeolit ​​yang tersedia berhubungan langsung dengan sifat pengayakannya.

Ada berbagai cara di mana mereka digunakan untuk mengambil keuntungan dari properti ini. Memang, zeolit ​​kationik alkali sebagian besar digunakan sebagai adsorben untuk pemurnian gas industri, seperti penangkapan CO2. Mereka juga memiliki kecenderungan tinggi untuk menangkap air dan molekul polar lainnya, seperti NH3 dan H2S.

Kation penyeimbang muatan dapat dipertukarkan sebagian atau seluruhnya oleh kation lain, karena mereka terikat pada kisi melalui interaksi Coulomb, atau baik oleh ion amonium, yang kemudian dapat diuraikan, atau dengan perlakuan panas dalam gas amonia dan proton, sehingga menghasilkan bentuk asam Brønsted dari zeolit.

Baru-baru ini, zeolit ​​​​terprotonasi juga telah disintesis dengan menggunakan agen templating, pada kenyataannya dekomposisi mereka menyebabkan memiliki proton sisa, yang menetralkan muatan negatif bersih pada kerangka atom aluminium. Situs asam Brønsted dalam zeolit ​​​​adalah gugus hidroksil yang menjembatani antara Al dan Si tetrahedral, sedangkan sumber keasaman kedua, keasaman Lewis, dianggap berasal dari spesies aluminium kerangka dan ekstra kerangka (EFAL) [3].

Zeolit Sebagai Asam Padat

Dalam tiga puluh tahun terakhir, zeolit, sebagai asam padat, telah menjadi sangat sukses sebagai katalis dan telah digunakan untuk berbagai macam reaksi, seperti pemecahan ikatan karbon-karbon, isomerisasi kerangka, polimerisasi, alkilasi aromatik dengan alkena atau alkohol dan reaksi katalis asam lainnya.

Alasan keberhasilan mereka dalam katalisis terkait dengan beberapa fitur spesifik. Pertama-tama, zeolit, karena struktur berpori seperti sangkar, memiliki luas permukaan dan kapasitas adsorpsi yang sangat tinggi. 

Selain itu, ukuran saluran dan rongganya berada dalam kisaran khas untuk banyak molekul yang diinginkan dan pada saat yang sama menawarkan selektivitas bentuk, yang dapat digunakan untuk mengarahkan reaksi katalitik tertentu ke arah produk yang diinginkan, menghindari reaksi samping yang tidak diinginkan.

Perlu juga disebutkan bahwa untuk hidrogenasi/dehidrogenasi, aktivitas zeolit ​​asam dilakukan oleh logam seperti Pt, Pd, Ni dan, dalam hal ini, katalis padat bertindak sebagai pendukung yang menyediakan permukaannya yang besar sebagai deposit logam yang tercantum di atas.

Keasaman Brønsted dari zeolit, ketika muatan negatif yang ada pada kerangka tersubstitusi Al dikompensasi oleh kation basa, dapat dihasilkan dengan menukar kation sintesis dengan proton. Dengan kata lain, jumlah situs asam Brønsted dari zeolit ​​bergantung pada rasio kerangka Si/Al.

Di sisi lain, telah dibuktikan secara eksperimental bahwa, sementara densitas situs asam ini meningkat dengan kandungan Al+3, kekuatannya yang rendah diamati, yang berarti keasaman Brønsted dari zeolit ​​juga dipengaruhi oleh adanya keasaman Lewis.

Lebih umum, beberapa faktor terlibat dengan kinerja katalitik zeolit, kemampuan substrat untuk menyaring melalui pori-porinya, topologi kerangka kristal dan kerangka ekstra dan, juga, medan elektrostatik yang dihasilkan oleh kerangka Si/ Rasio Al.

Di antara katalis padat yang digunakan untuk asilasi aromatik Friedel-Craft, zeolit ​​telah berhasil menggantikan asam Lewis AlCl3, FeCl3, SnCl4, dan TiCl4 untuk aplikasi akademis dan industri, karena selektivitas bentuk yang ditawarkan oleh bahan ini. Dalam beberapa kasus, beberapa logam, khususnya, triflat logam seperti La(OTf)3, Ce(OTf)4, Y(OTf)3, dan Zn(OTf)2, digabungkan dalam kerangkanya dan lebih stabil, efisien, dan dapat didaur ulang katalis diperoleh.

Hasil di bidang ini memungkinkan kemajuan menuju penggunaan metodologi yang lebih ramah lingkungan dan sangat ditinjau oleh Sartori dan Maggi. Penulis yang sama juga memberikan gambaran lengkap tentang katalisis heterogen yang diterapkan di bidang reaksi proteksi dan deproteksi gugus fungsi selama sintesis organik.

Zeolit ​​juga banyak digunakan dalam bidang ini, dan memiliki keuntungan dalam memberikan penanganan reaksi yang lebih mudah dan langkah pemurnian akhir, bersama dengan peningkatan selektivitas yang diperoleh untuk bahan kimia pelindung.

Bagaimanapun, aplikasi zeolit ​​​​sebagai katalis asam pada dasarnya telah dikaitkan dengan pengembangan kilang dan petrokimia. Di kilang minyak, mereka memainkan peran kunci, karena menghasilkan katalis yang sangat aktif, selektif, dan tahan lama, dan, pada kenyataannya, telah menggantikan asam mineral sebagai katalis padat baru yang ramah lingkungan.

Selain itu, telah terbukti bahwa bahan-bahan ini akan memiliki peran kunci juga untuk konversi biomassa. Faktanya, zeolit, sebagai katalis padat, menawarkan keuntungan karena dapat disetel dan dapat didaur ulang, dan mudah dipisahkan dari campuran reaksi. Untuk semua alasan yang terdaftar, mereka sangat berguna untuk proses produksi bahan kimia halus yang bersih dan ekonomis, yang menjadi bidang minat yang berkembang.

Zeolit Asam / Basa

Dalam semua aplikasi yang dikutip, zeolit ​​digunakan karena sifat asam-basanya; namun, diskusi kimia untuk menentang peran kunci ini masih menjadi perdebatan aktif. Baik zeolit ​​asam dan basa tersedia, tetapi zeolit ​​asam telah menemukan aplikasi luas dalam proses industri yang penting serta dalam reaksi kimia organik.

Sebagai perbandingan, lebih sedikit perhatian telah diberikan, dalam teknologi kimia, untuk penerapan zeolit ​​​​sebagai "katalis dasar" untuk reaksi akademis, sementara hasilnya sama sekali tidak ada untuk proses industri. Memang, hubungan struktur-aktivitas untuk sifat dasar mikropori zeolit ​​masih menjadi diskusi terbuka.

Yang jelas, pasangan asam-basa zeolit ​​berbeda dengan senyawa asam-basa homogen, karena kekuatannya agak dipengaruhi oleh jenis kation yang dapat ditukar, kandungan aluminium, dimensi struktural, dan porositas.

Ada juga hasil terbaru yang berhubungan dengan zeolit ​​​​sebagai padatan dasar / asam untuk transformasi organik molekul peptida dan karbohidrat, karena aplikasi luas ditemukan pada substrat ini. Selain itu, dalam studi terbaru tentang aktivitas modulasi zeolit, untuk kedua tujuan, katalis asam dan basa dilaporkan, untuk membuktikan aplikasinya yang berharga dalam beberapa reaksi organik yang sangat berguna.

Untuk semua proses organik yang dilaporkan, penggunaan zeolit ​​​​sebagai katalis padat dapat menghindari pembentukan produk sampingan dan limbah, lebih sering dikaitkan dengan katalis homogen tradisional, selain mudah dipisahkan dari produk akhir dan juga diregenerasi, jika perlu, untuk digunakan kembali lebih banyak dalam proses yang sama.

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.