Kandungan Heteroatom (Atom T) Pada Molecular Sieve

Pengenalan unsur T yang berbeda dengan Si dalam struktur zeolit ​​mensyaratkan bahwa keadaan oksidasi harus sesuai dengan kerangka terkait tetrahedra TO4. Penggabungan unsur-unsur dengan bilangan oksidasi tinggi atau rendah rumit karena muatan formal yang tinggi akan sulit untuk diseimbangkan (bilangan oksidasi harus antara +2 dan +5).

Atom T Pada Zeolit

Aturan pertama Pauling, terkait dengan ikatan ion dalam koordinasi tetrahedral, harus dipenuhi (RTn+/RO2- antara 0,225 dan 0,414). Akhirnya, komposisi kimia akhir harus menghadirkan muatan keseluruhan yang dikurangi menjadi satu unit TO2 antara -1 dan 0.

Untuk mengetahuinya, kami telah menunjukkan efek pengarah struktur dalam sintesis zeolit ​​yang ditunjukkan oleh OSDA dan anion fluorida. Namun demikian, penambahan atom T selain Si mampu mengarahkan pembentukan zeolit ​​yang berbeda meskipun OSDA yang digunakan sama.

Atom T spesifik juga dapat memberikan efek pengarah anorganik terhadap cincin atau sangkar kecil tertentu. Cincin ini mempengaruhi sudut dan jarak ikatan T-O-T dalam struktur kerangka, mengubah stabilitas kerangka relatif. Seperti yang telah dijelaskan oleh Zones et al. entalpi pembentukan struktur semua-silika meningkat ketika beberapa atom ditempatkan pada posisi kristalografi dengan sudut kecil (kurang dari 140º).

Data penelitian melaporkan bahwa zeolit ​​silikat dengan sangkar cincin empat anggota ganda (D4R) menunjukkan stabilitas yang lebih rendah daripada zeolit ​​lain tanpa sangkar jenis ini. Kemudian, stabilisasi struktur bahan yang mengandung sudut TOT dengan tegangan tinggi dengan pengenalan heteroatom spesifik berbeda dengan Si adalah determinan, seperti yang ditunjukkan selanjutnya.

Kasus menarik dalam sintesis zeolit ​​​​adalah pencapaian zeolit ​​​​dengan pori-pori ekstra besar. Seperti yang telah kami jelaskan pada artikel sebelumnya, persiapan struktur yang sangat terbuka dengan pori-pori lebih besar dari 12-cincin, membuka peluang baru dalam katalisis molekul besar.

Berilium, Seng, Dan Magnesium

Telah dijelaskan bahwa Be2+, ​​Mg2+, dan Zn2+ dalam kerangka zeolit ​​memperkenalkan fleksibilitas yang diperlukan dalam salah satu atom tetrahedral dari cincin-3 untuk menstabilkan struktur. Substitusi isomorfik dari atom divalen tersebut sebagai ganti Si dalam kerangka, menghasilkan dua muatan negatif yang harus diseimbangkan terutama oleh kation anorganik atau organik (Na+, K+, Ca2+, OSDA -Organic Structure Directing Agent-) yang ditemukan dalam gel sintesis.

Upaya sintesis pertama difokuskan pada pengenalan berilium dalam gel, karena banyak mineral berilosikat telah menunjukkan banyak 3-cincin. Kemudian, beberapa berilosilikat disintesis mengandung 3-cincin dalam strukturnya, seperti lovdarite, OSB-1 dan OSB- 2.

Menariknya, bahan OSB-1 menunjukkan sistem ekstra besar dari saluran 14-cincin dengan banyak 3-cincin dalam strukturnya. Kemudian, seperti yang diprediksi oleh peneliti, zeolit ​​berpori ekstra besar harus mengandung cincin kecil. Sayangnya, bahan ini menunjukkan stabilitas yang sangat rendah, dan berilium juga sangat beracun.

Heteroatom non toksik lainnya, seperti Mg dan Zn yang dapat mengarahkan pembentukan 3-cincin dipelajari dalam sintesis zeolit. Serangkaian zincosilicate yang mengandung 3-cincin dibuat oleh peneliti, sebagai VPI-7, VPI-9, dan VPI-10. Juga, zincosilicate serupa dengan VPI-7, RUB-17, disintesis oleh peneliti lainnya. Dalam kasus Mg, beberapa silikat kristal dapat dibuat dengan 3-cincin dalam strukturnya, tetapi mereka adalah fase padat

Boron Dan Aluminium

Efek pengenalan B atau Al dalam gel sintesis tidak sama. Ada banyak contoh dalam literatur bahwa selektivitas fase berbeda di bawah kondisi sintesis yang sama ketika atom trivalen diubah, seperti kasus SSZ-31 dan SSZ-33.

Hal ini dapat dikaitkan dengan modifikasi jarak dan sudut di sekitar situs yang diganti. Penggabungan B dalam kerangka zeolit ​​menyiratkan deformasi struktur yang lebih parah daripada dari pengenalan Al.

Kehadiran atom trivalen dalam koordinasi tetrahedral dalam kerangka sangat penting dalam katalisis. Penyisipan trivalen menciptakan muatan negatif dalam kerangka, yang dikompensasi oleh proton setelah kalsinasi OSDA-zeolit ​​(disintesis menggunakan molekul organik sebagai OSDA), atau setelah pertukaran NH4+ dan kalsinasi posterior dalam M+-zeolit ​​(disintesis menggunakan kation basa ).

Kemudian, substitusi aluminium dalam kerangka menciptakan situs asam Brönsted yang kuat yang memungkinkan penerapan zeolit ​​dalam berbagai proses yang membutuhkan katalis asam.93 Sebaliknya, zeolit ​​boron menunjukkan keasaman Bronsted yang lebih lemah dibandingkan dengan aluminosilikat.

Namun, ini dapat berubah menjadi keuntungan besar mengingat proses katalitik yang membutuhkan asam asam padat ringan. Selain itu, sintesis borosilikat memberikan rute pasca-sintesis yang menarik untuk pembuatan aluminosilikat yang tidak dapat dibuat dengan bentuk sintesis langsung.

Germanium

Masuknya Ge tidak menghasilkan perubahan apapun pada muatan zeolit, dan germanat biasanya memiliki struktur D4R, dimana germanium terkoordinasi secara tetrahedral. Jika semua atom T dalam sangkar D4R adalah Si4+, sudut TOT mendekati 145º.

Ini dapat dilonggarkan jika Ge dimasukkan, karena jarak Ge-O yang lebih besar dibandingkan dengan Si-O, dan oleh karena itu sudut Ge-O-Si lebih kecil. Perhitungan teoritis menunjukkan bahwa stabilitas unit D4R meningkat ketika Si4+ digantikan oleh Ge.

Mengikuti teori ini, untuk pertama kalinya dimungkinkan untuk mensintesis bentuk silikogermanat dari polimorf C dari Beta zeolit ​​(BEC). Polimorf itu diprediksi merupakan polimorf keluarga Beta yang unik dengan struktur D4R. Efek pengarah struktur anorganik Ge terhadap struktur BEC sangat luar biasa, dan struktur silicogermanate dicapai bahkan ketika OSDA yang berbeda digunakan.

Seperti yang diprediksi oleh Brunner dan Meier, sintesis dari beberapa silicogermantes baru yang mengandung cincin kecil dengan sistem pori ekstra besar telah dicapai ketika Ge telah dimasukkan dalam gel sintesis. IM-12 dan ITQ-15 adalah zeolit ​​ekstra besar pertama dengan sistem pori dua arah yang dibentuk dengan memotong 14- dan 12-MR, yang berisi kandang D4R.

ITQ-33 adalah silicogermanate dengan saluran pori ekstra besar lurus dengan bukaan melingkar 18-cincin, saling berhubungan oleh saluran 10-cincin. Topologi yang menarik ini memberikan sifat katalitik yang unik untuk perengkahan katalitik minyak gas vakum. 

Juga, dua silicogermanates baru, ITQ-40 dan ITQ-44, baru-baru ini dilaporkan dengan sistem saluran ekstra besar, masing-masing 16x15x15 dan 18x12x12, yang mengandung untuk pertama kalinya ganda tiga cincin (D3R) dalam strukturnya.

Titanium dan Timah

Substitusi isomorfik Ti ke dalam kerangka zeolit ​​​​dalam koordinasi tetrahedral menghasilkan katalisis oksidasi selektif yang menarik. Titanosilikat pertama yang dilaporkan adalah TS-1. Bahan ini bersifat isostruktural terhadap MFI aluminosilkat, dengan saluran 10-cincin, dan menunjukkan aktivitas dan selektivitas tinggi dalam reaksi oksidasi ketika H2O2 digunakan sebagai oksidan (seperti hidroksilasi aromatik, epoksidasi alkena).

Katalis ini adalah yang terbaik ketika molekul kecil direaksikan. Namun, ketika olefin ukuran besar harus direaksikan, diperlukan pori-pori yang lebih besar. Ti-Beta adalah katalis pori besar yang paling berhasil disintesis. Potensi mengendalikan ukuran kristal dan karakter hidrofilik/hidrofobik permukaan luarnya menawarkan sifat unik dalam reaksi oksidasi selektif.

Titanosilikat pori besar lainnya telah dilaporkan, seperti Ti-YNU-1109 dan Ti-ITQ-17. Dimasukkannya timah dalam struktur zeolit ​​memungkinkan penciptaan pusat asam tipe Lewis yang terisolasi yang sangat berguna untuk tujuan katalitik. Dalam pengertian ini, kapasitas unik timah yang diisolasi dalam koordinasi tetrahedral untuk mengaktifkan gugus karbonil telah ditunjukkan.

Penemuan zeolit ​​Beta yang mengandung Sn telah diakui sangat aktif dalam reaksi oksidasi Baeyer-Villiger untuk transformasi keton dalam ester menggunakan H2O2 sebagai oksidan. Sn-Beta juga telah ditunjukkan sebagai katalis yang sangat baik untuk selektifitas reduksi senyawa karbonil dengan alkohol (reaksi Meerwin-Ponndorf-Verley). Baru-baru ini, beberapa aplikasi baru yang menarik dari Sn-Beta dalam transformasi biomassa untuk mendapatkan produk yang berharga telah dijelaskan

Kesimpulan

Meskipun sejumlah besar struktur zeolit ​​ditemukan (mendekati 200), hanya 10% dari struktur tersebut yang diproduksi secara komersial. Sebagian besar proses kimia yang membutuhkan katalis zeolit ​​hanya menggunakan lima zeolit: FAU, Beta, ZSM-5, MOR, dan FER.

Hal ini dapat dijelaskan karena persiapan bahan tersebut tidak memerlukan biaya tinggi (OSDA mahal tidak digunakan), dan menunjukkan spektrum yang luas dari topologi kerangka dan sifat fisik-kimia (pori-pori kecil, sedang, atau besar; rongga besar; berbeda keasaman) yang memungkinkan aplikasinya dalam berbagai jenis proses katalitik.

Beberapa struktur baru yang baru-baru ini dilaporkan dalam literatur menunjukkan aktivitas atau selektivitas yang lebih baik daripada zeolit ​​komersial, tetapi dalam peningkatan produksinya, studi kelayakan komersialnya wajib dilakukan.

Dengan cara ini, biaya tidak hanya disebabkan oleh penggunaan bahan baku yang mahal (OSDA kompleks, atau elemen mahal seperti Ge), tetapi juga waktu sintesis, filtrasi (pengelolaan limbah), hasil sintesis, izin lingkungan, dan pertimbangan keamanan.

Selain itu, kolaborasi ilmiah dan industri antara produsen zeolit ​​​​dan pengembang aplikasi diperlukan untuk meningkatkan teknologi yang diperlukan untuk memperkenalkan material baru dalam aplikasi komersial.

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.