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

Zeolit bisa disebut sebagai batuan yang terbentuk karena aktivitas vulkanik. Batu zeolit, dalam aplikasinya memiliki beragam kegunaan dari mulai yang sederhana seperti digunakan sebagai salah satu material filter air di akuarium, filter air limbah menjadi air bersih hingga pada proses yang lebih rumit seperti rekayasa jaringan pada tubuh baik itu kulit, tulang dan gigi.

Pada level industri yang lebih besar, zeolit juga bermanfaat untuk berbagai produk seperti deterjen. Selain itu, zeolit juga digunakan dalam berbagai industri hidup seperti agrikultur, aquakultur hingga manfaatnya untuk keseimbangan lingkungan hidup. Nah, pada artikel ini kami akan membahas tentang bahan kalitik zeolit 3D ke 2D. Silahkan simak pembahasan berikut ini.

Pengantar

Kegiatan penelitian dan perkembangan terkini di bidang zeolit ​​tiga dimensi dan analog dua dimensinya ditinjau. Zeolit ​​​​adalah katalis heterogen industri yang paling penting dengan berbagai aplikasi.

Namun, mereka memiliki kekurangan dari ukuran pori terbatas yang tidak memungkinkan penetrasi molekul yang menuntut secara sterik ke sistem saluran mereka dan ke situs aktif. Kami secara singkat menyoroti di sini sintesis, sifat, dan potensi katalitik dari zeolit ​​tiga dimensi diikuti dengan diskusi tentang zeolit ​​hierarkis yang menggabungkan mikro dan mesoporositas.

Bagian terakhir dikhususkan untuk analog dua dimensi yang dikembangkan baru-baru ini. Pendekatan sintetis bottom-up dan top-down baru untuk zeolit ​​dua dimensi, sifat-sifatnya, dan kinerja katalitik dibahas secara menyeluruh dalam ulasan ini.

Ya, pembahasan ini akan kami bagi beberapa artikel karena cukup panjang. Pada bagian pertama ini, kami membahas pendahuluan dan zeolit 3 dimensi dengan poin pertama, sitesis. Anda bisa mencari pembahasan berikutnya yang berkaitan dengan tulisan ini dengan judul yang sama.

Pendahuluan

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.

Meskipun upaya yang signifikan dalam sintesis zeolit, masih ada keterbatasan dalam meningkatkan ukuran pori-porinya. Sementara beberapa zeolit ​​memiliki jendela masuk yang terdiri dari hingga 30 atom T (silikon atau atom lain dengan koordinasi tetraheral dalam kerangka), jendela terbesar yang relevan secara industri dibentuk oleh 12 atom T dalam kasus FAU zeolit.

Ini sangat membatasi kemungkinan penggunaan zeolit ​​​​untuk transformasi substrat yang lebih besar (lebih besar). Akibatnya, beberapa pendekatan penting baru-baru ini dikembangkan untuk mengatasi keterbatasan ini. Semuanya menargetkan peningkatan aksesibilitas situs aktif dalam zeolit ​​tetapi dengan cara yang berbeda.

Dalam kasus nanozeolit, pembatasan ukuran kristal zeolit ​​hingga puluhan nanometer meningkatkan permukaan luar kristal zeolit ​​dan mengurangi jalur difusi di dalam kristal. Sebaliknya, zeolit ​​hierarkis terdiri dari mikropori dan mesopori yang memfasilitasi difusi reaktan dan produk.

Pendekatan bottom-up dan top-down telah dijelaskan memberikan zeolit ​​hierarkis dengan sifat katalitik yang ditingkatkan. Sementara zeolit ​​tradisional telah dikonseptualisasikan sebagai jaringan 3D, terobosan baru-baru ini mengungkapkan pembentukannya sebagai padatan berlapis kristal, yang dapat menyebabkan mis. untuk menciptakan arsitektur yang diperluas.

Tujuan dari tinjauan ini adalah untuk membahas hubungan antara sintesis – sifat – kinerja katalitik zeolit ​​tiga dimensi (3D) termasuk nanozeolit ​​dan yang hierarkis dibandingkan dengan berbagai bentuk dengan struktur dua dimensi (2D).

Persamaan dan perbedaan sifat kimia dan tekstur dari zeolit ​​yang berbeda disorot berdasarkan contoh yang berbeda dari kinerja katalitik termasuk reaksi perengkahan, transformasi biomassa, kimia aromatik selektif bentuk dan sintesis kimia halus.

Zeolit ​​Tiga Dimensi Klasik

Perpaduan (Synthesis)

Meskipun zeolit ​​​​yang pertama diketahui adalah mineral alami, yang saat ini memiliki aplikasi yang paling relevan adalah zeolit ​​​​sintetis, yang telah ditemukan dan dikembangkan dalam penelitian laboratorium.

Zeolit ​​​​sintetis biasanya diperoleh dengan kristalisasi gel yang mengandung sumber air, silika dan alumina (logam lain) di bawah kondisi hidrotermal pada pH dasar, suhu dalam kisaran 60–200 °C dan tekanan autogenous. Gel sintesis biasanya juga mengandung agen basa dan kation alkali, serta senyawa organik yang dapat bertindak sebagai agen pengarah struktur.

Rasio Si/Al merupakan parameter kunci dari sintesis karena dapat menentukan jenis struktur zeolit ​​​​yang terbentuk, kristalinitasnya, serta kinetika proses kristalisasi. Secara umum, rasio Si/Al pada zeolit ​​lebih rendah dibandingkan dengan gel. Berbagai sumber silika dan alumina dapat digunakan termasuk reagen polimer dan monomer.

Karena kelarutan silika dan alumina yang rendah dalam air, agen mineralisasi, seperti NaOH atau KOH, harus ditambahkan ke gel untuk melarutkan prekursor dan mendorong pembentukan ikatan Si-O-Si dan Si-O-Al melalui reaksi kondensasi. Konsentrasi alkali juga merupakan parameter kunci dari sintesis yang harus seimbang.

Demikian pula, kondisi kristalisasi yang parah, seperti suhu tinggi dan waktu yang lama, mendukung pembentukan fase yang lebih stabil secara termodinamika. Pengadukan juga memiliki pengaruh yang kuat terhadap kristalisasi zeolit. Ini dapat dicapai dengan cara yang berbeda, seperti menggunakan pengaduk mekanis yang ditempatkan secara internal atau dengan memutar bejana kristalisasi.

Banyak sintesis zeolit ​​yang dilakukan di laboratorium berlangsung dalam kondisi statis, yang dapat menyebabkan komposisi gel yang tidak seragam dan kontaminasi. Pada umumnya, pengadukan menyebabkan kristalisasi berlangsung dengan kinetika yang lebih menguntungkan, yang mengarah pada pembentukan kristal yang lebih kecil dengan distribusi ukuran yang lebih sempit.

Mekanisme kristalisasi zeolit ​​biasanya digambarkan dengan kombinasi klasik dari tahap nukleasi dan pertumbuhan kristal. Fasa padat amorf (hidrogel) sering terbentuk pada awal kristalisasi. Dalam mekanisme yang dimediasi larutan, nukleasi dan pertumbuhan kristal diasumsikan berlangsung hanya dengan partisipasi spesies terlarut, sedangkan fase padat amorf apa pun, yang mungkin ada, bertindak sebagai reservoir nutrisi.

Sebaliknya, dalam mekanisme hidrogel-dimediasi kristalisasi zeolit ​​dianggap terjadi oleh reorganisasi fase padat amorf yang terbentuk selama tahap awal pengobatan hidrotermal. Skema perantara, yang mencoba untuk mendamaikan yang sebelumnya, mengusulkan nukleasi terjadi dalam hidrogel, sedangkan pertumbuhan kristal akan terjadi dengan penggabungan spesies larut. Dengan mempertimbangkan keragaman komposisi gel, kondisi sintesis dan struktur zeolit, mayoritas berpendapat bahwa mekanisme kristalisasi zeolit ​​​​umum tidak ada.

Penggabungan senyawa organik ke dalam gel sintesis telah berperan dalam penemuan struktur zeolit ​​​​baru (terutama dengan komposisi silika tinggi) selama beberapa dekade terakhir mengungkapkan peran mereka sebagai agen pengarah struktur.

Mereka mempengaruhi proses kristalisasi melalui modifikasi kimia gel, sebagai bahan pengisi pori atau cetakan. Dalam kasus terakhir, ada spesifisitas yang sangat tinggi antara template organik dan struktur zeolit. Hal ini, misalnya, kasus kation tetrapropilamonium dan struktur zeolit ​​​​MFI karena pemasangan yang hampir sempurna dari molekul organik dan mikroporositas zeolit.

Pembibitan telah banyak diterapkan dalam sintesis zeolit ​​​​untuk mempercepat proses kristalisasi karena menyediakan sumber inti eksternal, sehingga mengurangi periode induksi yang terkait dengan langkah nukleasi. Pembibitan juga efektif untuk sintesis zeolit ​​bebas organotemplate, yang memiliki keuntungan penting dalam hal pengurangan biaya reagen dan menghindari perlakuan kalsinasi zeolit ​​untuk menghilangkan bahan organik.

Kehadiran air diperlukan untuk kristalisasi zeolit ​​karena memungkinkan pelarutan prekursor Si dan Al dan sangat terlibat dalam kimia gel. Namun, kelebihan air mungkin juga memiliki efek yang tidak diinginkan, seperti penurunan hasil zeolit ​​dan pembentukan aliran limbah berair.

Oleh karena itu, sejumlah metode telah dikembangkan untuk meminimalkan kadar air selama kristalisasi zeolit. Ini adalah konversi gel kering, transportasi fase uap dan sintesis dengan bantuan uap.

Sintesis zeolit ​​juga telah dilakukan dengan perlakuan hidrotermal terhadap xerogel yang diresapi basah. Pendekatan non-klasik ini telah ditinjau bersama dengan kontribusi yang terkait dengan rute hijau untuk sintesis zeolit ​​​​dalam karya terbaru.

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.