2 Metode Sintesis Zeolit di Lab; Solvotermal dan Hidrotermal

Zeolit ​​dapat disintesis dari bahan baku yang berbeda, bisa berupa alami atau buatan manusia. Namun, semua bahan baku tidak cocok untuk mensintesis zeolit jika dilihat dari sudut pandang ekonomi. Oleh karena itu, bahan baku harus memiliki beberapa kriteria. Mereka harus murah, tersedia, biaya produksi rendah, selektivitas, hasil produksi tinggi, dan lebih sedikit zat asing.

Metode Solvotermal

Metode sintetik solvotermal adalah istilah umum untuk menggunakan pelarut yang dapat digunakan untuk mensintesis zeolit. Biasanya, air merupakan pelarut yang dapat diandalkan. Namun, banyak pelarut organik seperti alkohol (misalnya, metanol, etanol, pentanol), etilen glikol, hidrokarbon dan piridin telah berhasil digunakan untuk sintesis zeolit.

Seperti halnya air, pelarut molekuler ini menghasilkan tekanan autogenous yang signifikan pada suhu tinggi. Sifat pelarut yang digunakan dalam metode ini dapat berupa pelarut polar nonpolar atau hidrofobik dan hidrofilik. Dalam hal menggunakan pelarut ionik (cairan ionik), istilah ini ditetapkan sebagai ionotermal.

Oleh karena itu, semua metode hidrotermal dan ionotermal pada dasarnya adalah metode solvotermal, sedangkan semua metode solvotermal tidak. Namun demikian, perbedaan mendasar di antara mereka adalah pelarut tetap dalam bentuk molekul baik dalam solvotermal dan hidrotermal sedangkan sifat cairan ionik melaporkan sifat spesifik seperti tekanan uap rendah.

Hal yang perlu diketahui, metode solvotermal ini memiliki ketergantungan pada tekanan dan suhu, serta pada beberapa hal seperti komposisi, sumber reaktan, alkali, rasio silika, kondisi pengadukan, waktu penuaan, waktu penyemaian, kation anorganik dan juga pelarut.

Oleh karena itu, metode ini menawarkan kontrol yang mudah dan tepat dari ukuran, distribusi bentuk, kristal dari produk akhir zeolit ​​melalui penyesuaian parameter yang tepat. Ada beberapa upaya sebelumnya untuk mensintesis zeolit ​​​​melalui metode solvotermal.

Misalnya, Takako dkk. (2012) melaporkan preparasi zeolit ​​aluminosilikat tipe litosit (−LIT) dengan perlakuan solvothermal serbuk zeolit ​​silika rendah yang didispersikan dalam KOH yang mengandung alkohol, dan campuran tersebut diperlakukan pada 200−250 °C selama 15−120 jam tanpa pengadukan. Cui dkk. (2014) mengembangkan zeolit ​​omega dari magadiit dengan struktur kristal yang baik dan kemurnian tinggi melalui pendekatan solvotermal.

Namun, lebih mudah untuk menggunakan metode sintesis yang berbeda secara gabungan seperti hidrotermal-solvotermal dan metode solvotermal berbantuan gelombang mikro. Misalnya, Jamil dkk. (2016) mengilustrasikan sintesis zeolit ​​ZSM-22 melalui metode fabrikasi solvotermal berbantuan gelombang mikro menggunakan co-solvent yang berbeda seperti etanol, 2-propanol, gliserol dan etilen glikol.

Dalam studi lain, Setthaya et al. (2016) pembuatan zeolit ​​Faujasite dan P1 dengan pemanfaatan metode hidrotermal dan solvotermal masing-masing menggunakan sumber SiO2 dan Al2O3 dari abu sekam padi dan metakaolin. Jika alkohol digunakan sebagai media untuk sintesis zeolit, maka laju nukleasi dan pertumbuhan kristal partikel zeolit ​​sangat terpengaruh.

Terlepas dari keberhasilan pekerjaan ini dalam aspek-aspek tertentu, ia masih menderita karena menggunakan pelarut organik yang berbeda yang pendekatannya berbahaya bagi lingkungan, energik dan memakan waktu. Namun, metode ini semakin populer dari hari ke hari.

Metode Hidrotermal

Teknik hidrotermal dianggap sebagai jalur utama sintesis zeolit ​​(Rabenau, 1985). Pendekatan ini tidak lain adalah solvotermal di mana air digunakan sebagai pelarut, dan basa digunakan sebagai mineralizer pada suhu dan tekanan yang berbeda.

Secara konvensional, sintesis hidrotermal perlu menggunakan wadah tertutup yang biasanya terbuat dari autoklaf baja polipropilen dan berlapis teflon (PTFE). Suhu lebih rendah dibutuhkan jika menggunakan metode ini. Itulah sebabnya, metode ini sangat mudah dan lebih murah dibandingkan dengan metode lain.

Zeolit ​​biasanya disintesis melalui pendekatan hidrotermal karena beberapa keuntungan yang disepakati oleh para peneliti yang berbeda, yang meliputi konsumsi energi yang rendah, reaktivitas yang tinggi. reaktan, perawatan yang mudah atas solusi, polusi udara yang lebih rendah, pembentukan fase metastabil dan fase kental yang unik.

Ada banyak faktor yang dapat mempengaruhi kinerja metode hidrotermal seperti suhu dan tekanan, komposisi batch, rasio silika dan aluminium, bahan reaktan, alkalinitas keseluruhan, waktu penuaan, kondisi template, dan penyemaian.

Sampai saat ini, telah ada beberapa upaya sebelumnya untuk mensintesis zeolit ​​melalui metode hidrotermal konvensional. Misalnya, Wang dkk. (2007) mengilustrasikan pembuatan zeolit ​​sintetis (yaitu, ZSM-5) dari perlit yang diperluas (atau kaolin) melalui metode hidrotermal. Kelompok penelitian lain mengembangkan zeolit ​​terstruktur hierarkis yang berbeda (BEA, LTA, FAU) melalui pendekatan hidrotermal konvensional.

Namun, baru-baru ini, banyak perbaikan telah diajukan pada metode ini. Misalnya, Yao et al. (2018) mensintesis bubuk Zeolit ​​​​X dari diatomit (yaitu, bahan baku dengan kandungan silika tinggi dengan alumina) melalui metode hidrotermal hijau dan langsung.

Zeolit ​​X ini memiliki potensi besar untuk aplikasi teknologi industri, katalitik dan adsorpsi. Tsujiguchi dkk. (2014) melaporkan sintesis zeolit ​​A dari kaca aluminoborosilikat melalui pendekatan hidrotermal. Mereka melakukan perlakuan asam sebelum perlakuan hidrotermal yang berguna untuk menghasilkan zeolit ​​A fase tunggal dengan kristalinitas tinggi.

Limbah kota juga telah digunakan untuk menghasilkan zeolit ​​A karena harganya sangat murah dan memiliki kandungan alumina yang lebih tinggi. Zeolit ​​K–F disintesis dari limbah kaca wadah amber dengan memanfaatkan metode hidrotermal satu pot.

Keuntungan dari proses ini adalah tidak memerlukan pra-perawatan untuk aktivasi atau penghilangan komponen berbahaya. Namun, metode hidrotermal konvensional tidak memenuhi persyaratan keberlanjutan yang parah.

Meng dan Xiao (2014) melaporkan, menggunakan agen pengarah struktural, mereka merakit dan mengisi volume pori zeolit ​​hasil sintesis secara langsung yang secara konstan membutuhkan pembakaran suhu tinggi untuk dihilangkan. Oleh karena itu, ada peluang besar produksi gas berbahaya dan rumah kaca karena pembakaran suhu tinggi.

Selain itu, pembangkitan tekanan autogenous yang tinggi dalam autoklaf baja berlapis (PTFE-) karena memanaskan campuran reaksi, dapat mengembangkan ulir yang parah untuk peralatan. Juga, pendekatan sintesis hidrotermal konvensional sering dipandang sebagai metode konsumsi energi yang tinggi karena membutuhkan waktu yang lama (1-20 hari) untuk produksi akhir.

Selain itu, pada metode hidrotermal konvensional pengendalian nukleasi sulit dilakukan karena pengadukan yang lambat sehingga nukleasi yang tidak terkendali menyebabkan terbentuknya ukuran kristal yang lebih besar. Meskipun, agitator digunakan untuk mengatasi masalah tersebut tetapi hanya mempromosikan gerakan lapisan makroskopik sehingga pencampuran di dalam lapisan tergantung pada difusi lambat molekul reaktan.

Untuk mengatasi keterbatasan yang disebutkan di atas strategi hidrotermal konvensional untuk sintesis zeolit, peneliti telah mengembangkan beragam cara cara berkelanjutan untuk strategi sintesis seperti metode hidrotermal berbantuan gelombang mikro, metode hidrotermal fusi alkali, metode hidrotermal berbantuan fusi alkali dengan microwave, dan metode hidrotermal berbantuan ultrasound.

Sintesis berbantuan gelombang mikro memiliki karakteristik '' efek gelombang mikro ''. Katsuki dkk. (2005) menyoroti sintesis zeolit ​​melalui pemanasan gelombang mikro yang menawarkan kebutuhan waktu yang lebih rendah untuk produksi zeolit ​​atas metode hidrotermal konvensional. Setelah itu, mereka menilai, pemanfaatan pemanasan gelombang mikro selama sintesis dapat dilakukan secara efisien untuk mengurangi waktu reaksi sintesis.

Misalnya, Chon et al. (1996) membuat zeolit ​​NaY melalui pemanasan microwave selama 10-15 menit dengan kristalinitas dan kemurnian tinggi. Meng dan Xiao (2014) menyatakan bahwa tindakan pencegahan yang berlebihan diperlukan selama pemanasan microwave jika tidak, dapat mengembangkan tekanan tinggi yang dapat menyebabkan reaksi lain terutama jika menggunakan pelarut dengan titik didih rendah.

Juga telah dilaporkan tentang hidrotermal berbantuan sonokimia untuk sintesis zeolit. Misalnya, Jusoh dkk. (2017) melaporkan pertumbuhan hidrotermal zeolit ​​T berbantuan sonokimia. Namun, sintesis zeolit, terutama dari bahan baku limbah, seringkali berpeluang membentuk produk multifase dan membutuhkan waktu lama.

Oleh karena itu, fusi alkali sebelum perlakuan hidrotermal dapat mempersingkat waktu sintesis dan mencegah semua multifase inert. Sampai saat ini, telah ada beberapa upaya untuk mensintesis zeolit ​​melalui metode hidrotermal berbantuan alkali. Sebagai contoh, sintesis zeolit ​​X juga telah dilakukan dari bahan baku bauksit kadar rendah dengan menggunakan metode sintesis dua langkah.

Mereka adalah aktivasi fusi alkali dan reaksi hidrotermal. Di sisi lain, Belviso et al. (2017) menggunakan mineral lempung untuk menghasilkan zeolit ​​sintetis (yaitu sodalit, faujasit dan zeolit ​​tipe A). Mereka menggunakan jalur hidrotermal alkali dan fusi pra-alkali dengan atau tanpa penambahan alumina.

Tailing bauksit limbah industri juga telah digunakan untuk sintesis zeolit ​​X (Qiang et al., 2019). Bahan baku lainnya seperti limbah debu perlit, fly ash dan steel slag juga telah digunakan untuk sintesis zeolit ​​faujasite, Zeolit ​​Y dan X melalui metode hidrotermal.

Oleh karena itu, metode fusi alkali membutuhkan suhu yang lebih tinggi di atas 800 °C dan berlanjut selama 2 jam. Namun, untuk mencapai suhu yang lebih tinggi dalam waktu yang sangat singkat, para peneliti telah menanamkan sistem pemanas gelombang mikro ke dalam metode hidrotermal fusi alkali. Misalnya, Li et al. (2018) mengusulkan sintesis zeolit ​​​​dengan memanfaatkan metode hidrotermal berbantuan microwave dan fusi alkali. Mereka menggunakan fly ash batubara sebagai bahan baku.

Selanjutnya, penliti melaporkan metode hidrotermal berbantuan gelombang mikro yang diolah dengan fusi untuk fabrikasi zeolit ​​​​dari abu layang insinerasi limbah padat kota (MSWI). Pretreatment fusi mengubah kuarsa menjadi bentuk amorf sehingga mudah larut menjadi larutan hidrotermal dan setelah itu fabrikasi zeolit ​​dipercepat.

Memiliki beberapa kelemahan, metode hidrotermal masih menjanjikan untuk menghasilkan zeolit ​​jenis faujasite, X, Y dan ZSM-5 yang cocok untuk aplikasi tertentu. Singkatnya, sintesis zeolit ​​dengan pemanfaatan metode hidrotermal memiliki potensi besar dengan keuntungan yang sangat besar.

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.