Agen Mineralisasi Pada Molecular Sieve (Zeolit Sintesis)

Zeolit pada dasarnya telah digunakan di beragam aplikasi karena penerapannya di hampir semua bidang kehidupan manusia di mana bahan kimia; terjadi proses biokimia dan fisikokimia. 

Mereka dapat digunakan untuk pemurnian gas serta campuran dan larutan cair dengan penyerapan, untuk menyimpan molekul, untuk penyaringan dan penyaringan, untuk tujuan pertukaran ion dan juga untuk katalisis di bawah lingkungan nonoksidasi dan pengoksidasi.

Upaya Pembuatan Zeolit Sintesis (Molecular Sieve)

Upaya sintesis zeolit ​​dapat ditelusuri kembali pada awal tahun 1848 ketika Wöhler pertama kali melakukan rekristalisasi afofilit yang dilakukan dengan memanaskannya dalam larutan air pada suhu 180-190°C pada suhu 10-12 atm.

Diikuti oleh ini, beberapa upaya dilakukan selama tahun 1860-an dan Claireveille menjadi orang pertama yang mensintesis levynite melalui metode hidrotermal di laboratorium. Sayangnya, data yang ditunjukkan oleh Barrer (1983) mengatakan bahwa data untuk sintesis tidak secara rinci dijelaskan.

Baru pada tahun 1940-an sintesis zeolit ​​mendapat perhatian besar, terima kasih kepada Barrer, Milton dan rekan kerja atas kerja rintisan mereka. Hingga saat ini, area sintesis zeolit ​​masih terus berkembang, sehingga ditemukan zeolit ​​sintetik dengan topologi baru dan serapan katalitik baru serta 19 sifat pemisahan.

Byrappa dan Yoshimura (2001) melaporkan bahwa ada tiga proses umum yang digunakan untuk menghasilkan zeolit. Ada sebagai berikut: 1. Pembuatan zeolit ​​ayakan molekuler sebagai bubuk kristal kemurnian tinggi. 2. Konversi mineral lempung menjadi zeolit. 3. Proses berdasarkan penggunaan bahan baku alami lainnya.

Karena pentingnya industri mineral ini, banyak upaya dilakukan untuk mengungkap mekanisme yang bertanggung jawab untuk pembentukannya dari prekursornya. Seni membuat sintesis zeolit telah menjadi minat ilmiah karena konsep ini dapat diturunkan untuk sintesis zeolit yang dibuat khusus.

Seperti kita ketahui, sintesis aluminosilikat zeolit melibatkan pencampuran bersama spesies Si dan Al, kation logam, molekul organik dan air, yang kemudian diolah secara hidrotermal dan campuran tersebut kemudian diubah menjadi aluminosilikat kristal berpori mikro. Proses ini juga dapat dilambangkan sebagai zeolitisasi.

Agen Mineralisasi

Zat mineralisasi adalah spesi kimia yang memungkinkan peningkatan kelarutan spesies silikat atau aluminosilikat, antara lain, dalam gel sintesis melalui pelarutan dan pengendapan.19 Zat mineralisasi bertindak sebagai katalis dalam proses tersebut, yang dikonsumsi selama pembubaran spesies, dan pulih setelah kristalisasi zeolit.

Agen mineralisasi yang paling luas adalah OH-. Anion hidroksil meningkatkan kelarutan sumber silikon dan aluminium, mengarahkan pembentukan silikat terlarut dan anion aluminat [Si(OH)4-nOnn-, Al(OH)4-]. Penggunaan OH- sebagai zat mineralisasi, ketika tidak ada OSDA dalam gel sintesis, biasanya mengarahkan pembentukan zeolit ​​yang kaya aluminium.

Sebagai contoh, zeolit ​​A (LTA) dan zeolit ​​X (FAU) yang kaya aluminium dicapai pada pH lebih besar. Dalam kasus tersebut, biasanya, sumber OH- adalah hidroksida logam alkali (NaOH, KOH…), dan sejumlah besar muatan positif dimasukkan dalam padatan kristal akhir oleh kation anorganik kecil ekstra-kerangka tersebut.

Mereka harus diimbangi dengan kehadiran sejumlah besar atom aluminium dalam kerangka. Seperti yang akan dijelaskan nanti, pengenalan atom trivalen dalam kerangka, seperti Al, memperkenalkan muatan negatif dalam kerangka anorganik.

Sebaliknya, ketika OSDA (Organic Structure Directing Agent), seperti amina atau garam amonium kuaterner, dimasukkan ke dalam gel sintesis, rasio Si/Al meningkat. Zeolit ​​silikat tinggi dapat diperoleh karena molekul organik mengisi volume kosong zeolit, memasukkan lebih sedikit muatan positif ke dalam padatan akhir, dan oleh karena itu, lebih sedikit atom aluminium dalam kerangka yang diperlukan.

Ketika sintesis dilakukan pada suhu tinggi dan pH tinggi (>10) menggunakan OH- sebagai agen mineralisasi, kelarutan spesies yang tinggi diperoleh, tetapi juga beberapa masalah stabilitas termal OSDA dapat diamati. Dalam kondisi tersebut, kation amonium kuaterner dapat mengalami degradasi Hoffman yang terkenal.

Pengenalan anion fluorida sebagai agen mineralisasi merupakan terobosan dalam sintesis zeolit. Ini pertama kali dijelaskan oleh Flanigen dan Patton pada tahun 1978. Dalam hal ini, beberapa spesies kompleks fluoro (TF6n-, di mana T adalah Si, Al…) terbentuk dalam gel sintesis.

Salah satu keuntungan dari sintesis rute fluorida dibandingkan dengan yang basa tradisional adalah bahwa yang pertama dapat dilakukan pada pH mendekati netral (atau sedikit basa), meningkatkan stabilitas molekul organik yang digunakan sebagai OSDA, karena degradasinya oleh mekanisme Hoffman dapat dihindari.

Secara umum, zeolit ​​silikat tinggi yang disintesis pada pH tinggi memiliki sejumlah besar cacat konektivitas, karena persyaratan untuk menyeimbangkan muatan positif dari molekul OSDA yang menghalangi pori-pori dan rongga zeolit.

Namun, zeolit ​​silikat tinggi yang dibuat dalam media F memiliki jumlah cacat yang lebih sedikit daripada bahan yang disintesis dalam media OH. Ini karena anion fluorida mengarahkan pembentukan sangkar kecil (seperti cincin empat anggota ganda, D4R) yang tersisa di dalam sangkar ini dalam padatan akhir dan menyeimbangkan muatan positif OSDA.

Selain itu, sintesis zeolit ​​dalam F-media cenderung membentuk kristal yang lebih besar daripada preparasi yang dimediasi alkali. Akibatnya, preparasi kristal yang lebih sempurna dalam media fluorida (kristal besar dan mengandung lebih sedikit cacat) akan mempengaruhi sifat hidrofobisitas/hidrofilisitasnya, dan kemudian, sifat adsorbsi dan katalitiknya.28 Sejak rute media fluorida dilaporkan, beberapa struktur zeolitik baru telah disintesis.

Baru-baru ini, Zones dan rekan kerja telah meninjau 34 hubungan antara agen mineralisasi yang digunakan dalam sintesis zeolit ​​silikat tinggi dan kepadatan kerangka zeolit ​​(FD). FD dapat dikaitkan dengan volume rongga, dan oleh karena itu, dengan volume mikropori zeolit ​​(semakin rendah FD, semakin besar volume rongga).

Mereka telah mengamati padatan zeolit ​​​​kepadatan rendah ketika substitusi kisi tinggi silikon (Al, Zn, Be, B) dilakukan dalam media hidroksida.35 Kecenderungan umum dalam media fluorida adalah pencapaian kisi kerangka terbuka (kepadatan kerangka rendah) di bawah kondisi reaksi terkonsentrasi.36 Pengamatan tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.

Kesimpulan

Seperti dijelaskan di atas, zeolit ​​pertama disintesis dalam media alkali. Mereka mengkristal sebagai zeolit ​​yang kaya aluminium (Si/Al mendekati 1) karena adanya sejumlah besar atom natrium kerangka ekstra. Namun demikian, pada tahun 1961, OSDA diperkenalkan untuk pertama kalinya dalam sintesis zeolit ​​oleh Barrer et al.

Penggunaan kation tetraalkilamonium memungkinkan peningkatan rasio kerangka Si/Al, ditentukan oleh OSDA (Organic Structure Directing Agent) yang dimasukkan ke dalam zeolit. Lebih sedikit muatan positif yang dimasukkan oleh molekul organik daripada oleh kation anorganik kecil di kandang SOD, membutuhkan lebih sedikit muatan anionik dalam kerangka zeolit.

Oleh karena itu, molekul organik dapat menentukan jumlah elemen trivalen dalam kerangka zeolit, tetapi juga karakteristik struktural, seperti dimensi pori dan rongga, tergantung pada bentuk, ukuran, hidrofobisitas, dan jumlah muatan molekul OSDA.

Amina dan ion amonium kuaterner adalah OSDA yang paling sering digunakan dalam sintesis zeolit. OSDA meningkatkan stabilitas termodinamika dalam organik Prinsip dasar sintesis zeolit ​​43 sistem anorganik selama langkah nukleasi, melalui interaksi dengan kerangka zeolit.

Tidak ada ikatan kovalen antara organik dan anorganik dalam komposit ini, tetapi proses perakitan terjadi dengan interaksi lemah seperti gaya van der Waals, yang menunjukkan efek pengarah struktural.

Korelasi ideal antara bentuk dan ukuran OSDA dan rongga kerangka dikenal sebagai efek "templat". Dua contoh yang sangat baik dari arah struktur "templat" adalah sintesis ZSM-18 menggunakan triquat sebagai OSDA,39, dan sintesis MCM-61 menggunakan molekul 18-Crown-6.

Hubungan antara sifat OSDA dan karakteristik sangkar dan pori-pori zeolit ​​yang terbentuk telah dipelajari. Gies dan Marler 42 menemukan bahwa enam puluh satu molekul dapat digunakan untuk mengontrol struktur klatrasil. Mereka menunjukkan bahwa molekul besar mengarahkan pembentukan clathrasils dengan kandang besar, sedangkan molekul kecil mengarahkan kristalisasi clathrasils dengan kandang kecil.

Selain itu, Nakagawa dan Zones meningkatkan ukuran zat pengarah struktur, menunjukkan bahwa ketika ukuran OSDA ditingkatkan, selektivitas produk berubah dari clathrasil menjadi zeolit ​​berpori besar yang berpori mikro.

Selanjutnya, jika geometri diubah dari molekul siklik ke linier, ada transisi dari clathrasils ke saringan molekul berpori mikro dengan pori-pori 10 cincin, dan evolusi dari molekul organik linier ke bercabang memungkinkan mendapatkan cincin 10 tiga dimensi ( LKM) sebagai ganti cincin 10 dimensi (ZSM-48).

Secara umum, selektivitas OSDA terhadap zeolit ​​berkorelasi dengan ukuran molekul. Jika jumlah atom karbon dan nitrogen dalam molekul pengarah struktur meningkat, jumlah struktur yang diperoleh berkurang. Oleh karena itu, spesifisitas sebagai "templat" meningkat ketika ia berevolusi dari molekul kecil dan fleksibel menjadi molekul besar dan kaku.

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.