Dari Bahan Katalitik Zeolit ​​3D Ke 2D: Zeolit 3 Dimensi Klasik Bag. II

Artikel ini masih melanjutkan bahasan sebelumnya. Pada bagian pertama, dibahas tentang zeolit 3 dimensi klasik dengan poin pertama synthesis. Di artikel ini, kami akan membahas poin kedua dan ketiga yakni struktur dan sifat zeolit dan modifikasi zeolit. Silahkan simak bahasan berikut ini.

Struktur dan sifat zeolit

Menurut definisi klasik, zeolit ​​adalah kristal aluminosilikat mikro berpori dengan rumus umum M2/nO·Al2O3·ySiO2, di mana “n” menyatakan valensi kation M.

Struktur zeolit ​​dibentuk oleh susunan 3D tetrahedra TO4 (T sesuai dengan atom Si dan Al), dihubungkan oleh jembatan oksigen, yang menghasilkan kerangka terbuka dengan pori-pori dan rongga yang dapat diakses oleh molekul yang memiliki diameter kinetik cukup kecil untuk menembus ke dalam zeolit. saluran zeolit.

Dengan mempertimbangkan semua kemungkinan susunan unit TO4, sejumlah besar struktur zeolitik dapat dihasilkan. Namun, dalam praktiknya, hanya sejumlah kecil struktur yang telah disintesis. Namun demikian, jumlah zeolit ​​yang diketahui terus meningkat dan pada April 2018, Asosiasi Zeolit ​​Internasional telah mengakui 235 struktur yang diketahui, diwakili oleh kode kerangka tiga huruf.

Ukuran pori yang ada dalam struktur zeolit ​​sebagian besar di bawah 1 nm, sehingga jelas berada dalam kisaran mikropori (<2 nm). Ukuran saluran ini secara langsung berkaitan dengan jumlah atom T yang ada di cincin pori. Mereka biasanya diklasifikasikan sebagai zeolit ​​berpori kecil (8 cincin), zeolit ​​berpori sedang (10 cincin), zeolit ​​berpori besar (12 cincin), dan zeolit ​​berpori ekstra besar (> 12 cincin).

Dengan demikian, ukuran pori biasanya ditentukan oleh dimensi minimum dan maksimumnya. Dalam kasus zeolit ​​​​dengan sistem pori multidimensi, terjadinya perpotongan antara saluran memiliki efek yang sangat positif pada perilaku katalitiknya karena ini melemahkan penonaktifannya secara signifikan oleh penyumbatan pori ketika kokas diendapkan.

Zeolit ​​aluminosilikat klasik dikenal dengan sifat asam dan pertukaran kationnya, yang berasal dari muatan negatif ekstra kerangka yang terkait dengan Al tetrahedra yang perlu diseimbangkan oleh kation lawan eksternal.

Pertukaran kation lawan dapat dilakukan dengan mengkontakkan zeolit ​​dengan larutan kation lain hingga tercapai kesetimbangan antara zeolit ​​dan fasa cair. Biasanya, zeolit ​​disintesis dalam bentuk natrium atau kalium (terkait dengan agen mineralisasi) yang dapat diubah menjadi bentuk proton melalui pertukaran ion dengan garam amonium diikuti dengan kalsinasi untuk menghilangkan amonia.

Zeolit ​​​​asam, dibuat dengan cara ini, digunakan dalam berbagai reaksi yang dikatalisis asam.33,34 Pada prinsipnya, keasaman dalam zeolit ​​muncul dari keberadaan situs asam Brønsted yang terhubung langsung dengan atom Al dalam posisi kerangka tetrahedral; namun, zeolit ​​juga dapat mengandung sejumlah besar situs asam Lewis, yang dibentuk oleh dehidrasi situs Brønsted atau terkait dengan spesies Al kerangka ekstra yang dapat dibentuk selama perlakuan sintesis atau kalsinasi.

Rasio antara situs asam Brønsted/Lewis biasanya menurun untuk rasio Si/Al yang rendah dalam kerangka. Jadi, sementara zeolit ​​silika tinggi menunjukkan keasaman tipe Brønsted, situs asam Brønsted dan Lewis hadir dalam konsentrasi yang signifikan dalam zeolit ​​dengan rasio Si/Al rendah.

Sangat luar biasa bahwa, dibandingkan dengan aluminosilikat amorf, situs asam dalam zeolit ​​​​lebih kuat dan lebih seragam, yang merupakan konsekuensi langsung dari sifat kristal zeolit. Berbagai metode teoritis dan teknik eksperimental telah dikembangkan dan diterapkan untuk karakterisasi situs asam zeolit.

Meskipun kurang berkembang dibandingkan fitur asam, zeolit ​​juga dapat menyajikan sifat dasar. Ini adalah kasus pertukaran ion zeolit ​​dengan kation alkali, serta zeolit ​​yang mengandung logam dasar dan oksida logam yang tersumbat.

Jadi, reaksi seperti alkilasi toluena dengan metanol, siklo-penambahan karbon dioksida menjadi etilen oksida, isomerisasi 1-butena, dan alkilasi toluena dengan etilena terjadi mis. atas zeolit ​​X dasar. Ukuran pori mikro zeolit ​​berada pada tingkat dimensi molekul molekul organik kecil. Akibatnya, mereka menunjukkan apa yang disebut selektivitas bentuk dan efek penyaringan molekuler.

Zeolit ​​​​dapat membedakan antara molekul yang hanya memiliki sedikit variasi dalam ukuran atau bentuknya, sehingga molekul yang lebih besar tidak dapat menembus pori mikro zeolit ​​​​atau berdifusi sangat lambat melalui saluran sementara yang lebih kecil dapat berdifusi jauh lebih cepat.

Akibatnya, perbedaan besar telah diamati dalam penyerapan dan reaktivitas senyawa seperti xilena atau n- vs. iso-alkana. Konsep selektivitas bentuk diperkenalkan pada 1960-an, yang awalnya diklasifikasikan menurut tiga jenis: reaktan, produk, dan selektivitas bentuk keadaan transisi tergantung pada spesies mana yang terkait dengan pembatasan sterik paling penting.

Selanjutnya, sejumlah istilah telah diciptakan terkait erat dengan efek selektivitas bentuk, seperti kontrol lalu lintas molekuler, katalisis saku permukaan, dan selektivitas mulut pori.

Modifikasi Zeolit

Sementara zeolit ​​tradisional dikenal sebagai aluminosilikat, telah disadari sejak awal bahwa ada kemungkinan untuk menyiapkan beberapa struktur zeolit ​​dalam bentuk silika murni. Bahan yang dihasilkan hampir tidak memiliki keasaman atau kapasitas pertukaran ion, tetapi tujuannya adalah untuk menggunakannya sebagai pendukung untuk fase aktif katalitik lainnya atau dalam proses pemisahan dan pemurnian dengan memanfaatkan hidrofobisitas tinggi dan efek penyaringan molekul.

Namun, jumlah struktur zeolit, yang telah dibuat sebagai zeolit ​​silika murni, relatif terbatas karena keberadaan spesies Al dalam gel sangat penting dalam banyak kasus untuk sintesis zeolit ​​​​yang diinginkan dengan kristalinitas tinggi. Jadi, misalnya, bentuk silika murni dari zeolit ​​Beta sulit untuk disintesis dalam media basa, yang dicapai dengan rute fluorida.

Peningkatan rasio Si/Al telah umum digunakan sebagai metode untuk meningkatkan stabilitas zeolit. Untuk zeolit ​​silika rendah ini dicapai dengan perawatan pasca-sintesis yang menyebabkan ekstraksi dan penghilangan spesies Al.

Ini adalah kasus zeolit ​​USY (ultrastabil Y), biasanya dibuat dengan perlakuan uap untuk mengekstrak sebagian besar Al dari struktur diikuti dengan mencuci spesies kerangka ekstra dengan asam encer. USY adalah katalis yang luar biasa yang digunakan dalam perengkahan fraksi minyak berat dalam proses FCC.

Berbagai metalosilikat dengan struktur zeolit ​​telah dibuat melalui sintesis langsung dengan substitusi isomorf dari atom Al3+ oleh kation trivalen lainnya, seperti Sb3+, B3+, Ga3+, dan Fe3+. Bahan zeolit ​​ini mengandung situs asam Brønsted dengan keragaman kekuatan, yang memiliki efek luar biasa pada sifat katalitiknya dalam banyak reaksi.

Jadi, antimonosilikat, borosilikat, ferisilikat, dan galosilikat dengan struktur MFl telah ditemukan menunjukkan selektivitas para yang jauh lebih tinggi untuk alkilasi etilbenzena dengan etanol daripada zeolit ​​HZSM-5, karena situs asam yang lebih lemah dari metalosilikat mengkatalisis menjadi lebih rendah tingkat isomerisasi yang tidak diinginkan dari p-dietilbenzena.

Demikian juga, zeolit ​​yang mengandung Ga3+ dalam kerangka telah menunjukkan sifat katalitik yang sangat baik dalam aromatisasi alkana, sedangkan zeolit ​​dengan Fe3+ yang dimasukkan ke dalamnya telah menunjukkan aktivitas katalitik yang luar biasa untuk dekomposisi NOx.

Penggantian Al oleh kation tetravalen telah menghasilkan bahan dengan keasaman Lewis, menunjukkan sifat katalitik yang sangat berbeda dari yang ditunjukkan oleh aluminosilikat yang sesuai. Dengan demikian, penggabungan Ti4+ ke dalam kerangka zeolitik membuka jalan bagi pengembangan bahan, seperti zeolit ​​titanium silikalit 1 (TS-1), dengan sifat redoks dan kinerja katalitik yang luar biasa dalam reaksi oksidasi parsial.

Selain itu, katalis zeolitik yang mengandung atom Sn, Zr, Hf atau Nb dalam struktur telah menunjukkan sifat yang luar biasa dalam sejumlah reaksi konversi biomassa karena karakter asam Lewis yang unik dari situs logam tetrahedral yang sesuai, yang mendorong aktivasi dan konversi oksigen- mengandung molekul.

Last but not least, penggabungan isomorfik Ge4+ membuka jalan menuju sejumlah zeolit ​​berpori besar dan ekstra besar dan di samping itu beberapa zeolit ​​​​ini dapat diubah menjadi yang lain melalui mekanisme ADOR.

Zeolit ​​juga telah digunakan sebagai pendukung untuk berbagai fase aktif untuk memodifikasi dan melengkapi sifat mereka. Fase aktif ini termasuk logam, oksida logam, garam logam dan kompleks logam, menghasilkan bahan dengan sifat multifungsi dan aplikasi dalam berbagai macam reaksi di berbagai sektor seperti penyulingan minyak, petrokimia, bahan kimia, valorisasi limbah, penghilangan polutan dalam gas dan cair, sungai, produksi biofuel, dll.

Akhirnya, upaya penelitian besar-besaran telah dilakukan dengan tujuan untuk menyesuaikan sifat zeolit ​​yang berhubungan langsung dengan porositas dan aksesibilitas situs aktif untuk meningkatkan perilaku katalitiknya, terutama dalam reaksi yang melibatkan substrat besar yang dikendalikan oleh batasan sterik dan difusi.

Oleh karena itu, bahan zeolit ​​jenis baru yang menunjukkan peningkatan aksesibilitas dan luas permukaan luar/mesopore telah dikembangkan, yang meliputi zeolit ​​berukuran nano, hierarkis, dan 2 dimensi, seperti yang diulas pada bagian selanjutnya.

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.