Kinerja Katalisis pada HOZ (Hieratically Organized Zeolite )

Proses katalitik berkontribusi pada lebih dari 90% manufaktur bahan kimia dan lebih dari 20% dari semua produk industri, dan sangat penting untuk memproduksi bahan kimia dan bahan bakar curah volume tinggi serta bahan kimia khusus dan obat-obatan.

Penggunaan katalis heterogen sangat diinginkan karena sesuai dengan prinsip-prinsip kimia hijau; menawarkan rute energi rendah ke produk, menghilangkan persyaratan untuk spesies tambahan, dan memfasilitasi pemulihan katalis untuk meminimalkan timbulan limbah selama isolasi produk.

Desain rasional dari padatan terstruktur, yang didukung oleh pengetahuan tentang hubungan struktur-fungsi dasar, memiliki potensi untuk menghadirkan katalis industri generasi berikutnya dengan kinerja yang ditingkatkan.

Misalnya, penggabungan mesoporositas dalam zeolit, dan sifat difusi massa superior yang terkait, dapat meningkatkan perengkahan katalitik fluida dibandingkan dengan zeolit ​​konvensional. Ada minat yang luas dalam pengembangan bahan berpori hierarkis tersebut, dan sintesis dan penerapan padatan mesopori-mikro telah ditinjau oleh beberapa peneliti.

Untuk katalisis fase cair, penggunaan penyangga mesopori dikembangkan untuk meminimalkan batasan difusi yang biasa diamati untuk bahan berpori mikro. Peningkatan signifikan dalam aksesibilitas di dalam pori dapat dicapai melalui penggunaan arsitektur mesopori 3D yang saling berhubungan di atas arsitektur 2D, misalnya dengan menstabilkan dispersi situs aktif yang tinggi,10atau meningkatkan difusi reagen selama reaksi katalitik ketika substrat besar digunakan.

Penggabungan makropori ke dalam arsitektur mesopori memberikan strategi alternatif untuk meminimalkan hambatan difusi, dan berpotensi meningkatkan distribusi situs aktif selama persiapan katalis. Simulasi menunjukkan bahwa dalam rezim difusi Knudsen, di mana reaktan/produk dapat masuk/keluar mesopori tetapi mengalami difusi yang menyertai, struktur pori bi-modal tersebut dapat secara signifikan meningkatkan aksesibilitas situs aktif.

Bahan berpori-mesopori hierarkis pertama dilaporkan pada tahun 1998 oleh Yang et al., meskipun hanya baru-baru ini aplikasinya dalam proses katalitik telah dieksploitasi. Mungkin mengejutkan bahwa penggunaan bahan meso-makro ini sebagai pendukung katalis tidak lebih luas, karena sintesisnya telah menjadi subyek beberapa tinjauan.

Akibatnya, tinjauan ini akan fokus pada penerapan bahan berpori makro hierarkis untuk katalisis heterogen. Struktur baru dapat diproduksi baik melalui perakitan sendiri kristalit untuk membentuk morfologi 3D yang sering menyerupai organisme alami, atau metode templating untuk menghasilkan kerangka rumit atau jaringan berpori hierarkis.

Strategi sintetik tipikal diklasifikasikan sebagai metodologi templating (templat keras/lunak, busa bio-molekul, dll.), perakitan mandiri (termasuk kontrol/induksi kimia spontan) atau perawatan pasca-sintetis (pengetsaan asam/basa, dealuminasi, dll.).

Kinerja Katalisis

Pengenalan meso- atau bahkan pori-pori makro di samping mikropori struktural yang ada dalam zeolit ​​mungkin bermanfaat untuk kinerja katalitik, yaitu, konversi keseluruhan serta selektivitas produk yang diinginkan.

Selanjutnya, jalur difusi reaktan berkurang dan aksesibilitas situs aktif ditingkatkan, sering mengakibatkan masa pakai katalis diperpanjang. Dengan demikian, zeolit ​​yang tersusun secara hierarkis sebagian besar diuji dalam reaksi katalitik dengan kepentingan industri.

Namun, dalam banyak kasus, peningkatan kinerja katalis yang diamati tidak secara langsung terkait dengan perubahan difusi dalam kristal zeolit, tetapi juga konsekuensi dari luas permukaan spesifik yang lebih tinggi, modifikasi kekuatan dan kepadatan situs aktif, serta penghilangan atau pembentukan. situs aktif spesifik memodifikasi selektivitas katalis.

Zeolit ​​banyak digunakan sebagai katalis padat (asam) dalam beberapa reaksi industri yang penting. Dalam katalisis asam, satu masalah dengan zeolit ​​​​adalah aktivitas tinggi dan heterogenitas situs asamnya dalam kristal tertentu atau bahkan di seluruh sampel.

Dengan demikian, konversi lebih lanjut dari produk utama menjadi produk sampingan lebih disukai. Beberapa dari produk ini mungkin sangat besar dan tetap terperangkap di pori-pori mikro sehingga menyumbat pori-pori ini. Akibatnya, aksesibilitas ke situs aktif oleh molekul reaktan berkurang secara signifikan. Hal ini dapat mengakibatkan pemanfaatan yang buruk dari volume kristal zeolit ​​dan penonaktifan katalis.

Akibatnya, salah satu target dalam merancang katalis zeolit ​​​​adalah untuk mencegah pembentukan produk samping yang besar tersebut. Hal ini dilakukan dengan mempercepat penghilangan produk utama dari mikropori dengan memasukkan mesopori atau makropori untuk berfungsi sebagai pori-pori transportasi.

Meskipun pemanfaatan zeolit ​​yang menunjukkan jaringan pori intrinsik yang tersusun secara hierarkis dalam katalisis adalah konsep baru, katalis berbasis zeolit ​​yang memiliki setidaknya dua sistem pori yang terhubung dengan ukuran pori yang berbeda setidaknya satu urutan besarnya telah digunakan dalam industri untuk beberapa dekade.

Ada beberapa contoh industri termasuk TS-1 (Enichem), MOR (DOW), dan zeolit ​​Y (Albermarle, BASF, Grace), yang mencerahkan sehubungan dengan jalur persiapan, sifat, dan kinerja katalitiknya. 3DDM, mordenit yang terdealuminasi dalam, telah dikembangkan oleh DOW untuk alkilasi benzena dengan propilena menjadi proses kumena.

Dalam hal ini, mesopori intrakristalin dibuat dengan mengukus dan perlakuan kimia berikutnya, seperti pencucian asam atau reaksi dengan EDTA atau agen pengkelat lainnya yang menghilangkan aluminium kerangka ekstra yang dihasilkan, yang menghasilkan kepadatan situs asam Brönstedt yang lebih rendah dengan, bagaimanapun, kekuatan asam yang lebih tinggi.

Selain itu, sistem saluran 1D MOR diperluas ke struktur berpori 3D. Karena mesoporositas terutama intrakristalin dan tidak memiliki akses langsung ke permukaan kristal eksternal, dampaknya pada perpindahan massa terbatas. Jadi, katalis ini dalam arti sempit tidak hierarkis.

Partikel submikron TS-1 dikumpulkan menggunakan pengikat silika mesopori untuk meningkatkan difusi antara partikel agregat. Contoh pertama dari katalis mikro-mesopori yang tersusun secara hierarkis ini penting untuk pengembangan proses industri yang penting seperti hidroksilasi fenol, ammoksimasi sikloheksanon, dan epoksidasi propana.

Akhirnya, sebagai konsekuensi dari proses persiapannya, Y ultra-stabil dealluminated (USY) mengandung mikro dan mesopori, yang dihasilkan selama kalsinasi induk NH4Y yang mengakibatkan penghancuran sebagian kerangka. USY paling banyak diterapkan untuk fluid catalytic cracking (FCC), di mana mesoporositas penting untuk memungkinkan molekul VGO yang lebih besar mengakses situs aktif dalam zeolit ​​Y.

Jelas bahwa dealuminasi menyebabkan jumlah situs asam yang lebih rendah dan hilangnya integritas kerangka zeolit ​​USY. Namun, kerugian ini lebih dari dikompensasi oleh penciptaan jenis situs asam baru dan peningkatan difusi molekul yang lebih besar.

Peningkatan mesoporositas dapat meningkatkan laju reaksi bimolekuler dan jalur reaksi oligomer yang memerlukan keadaan transisi yang besar.[308] Memisahkan efek ini dari keasaman yang dimodifikasi per situs dalam menjelaskan perbedaan aktivitas dan selektivitas dapat menjadi tantangan.

Wawasan pembentukan mesopori dalam zeolit ​​Y dicapai dengan menerapkan mikroskop elektron transmisi (TEM) 3D yang dikombinasikan dengan fisisorpsi nitrogen dan pengukuran porosimetri merkuri. Jansen dkk. menemukan sebagian besar mesopori dalam rongga di dalam kristal, dan menyatakan bahwa pembuatan sistem interkoneksi mesopori silindris memerlukan perawatan khusus.

Baru-baru ini, zeolit ​​Y dengan mesoporositas intrakristalin yang terkontrol dengan baik telah dibuat melalui sintesis berbantuan surfaktan. Ini adalah pertama kalinya mesoporositas yang terkontrol dengan baik dimasukkan ke dalam zeolit ​​Y dengan rasio Si/Al rendah, yang relevan dengan perengkahan katalitik.

Zeolit ​​Y berstruktur meso juga menunjukkan stabilitas hidrotermal yang sangat baik yang penting untuk aplikasi tersebut. Pengujian katalis FCC yang dibuat dari zeolit ​​Y berstruktur meso menunjukkan peningkatan selektivitas yang signifikan dalam hasil produk (lebih banyak bahan bakar transportasi, yaitu bensin dan oli siklus ringan (LCO), dan lebih sedikit kokas, gas kering, dan dasar yang tidak retak).

Zeolit ​​​​mesostruktur tidak hanya katalis FCC yang unggul, tetapi juga bahan yang ideal untuk berbagai aplikasi lain di mana difusi lambat menghadirkan faktor pembatas dalam proses reaksi, misalnya, perengkahan air.

Dalam dekade terakhir, pelapisan zeolit ​​​​pada berbagai dukungan telah menarik upaya penelitian intensif karena potensi aplikasi industrinya. Di antara sistem hierarki yang melibatkan zeolit ​​konvensional, A, X, dan Y adalah topologi yang paling banyak diselidiki.

Telah diketahui dengan baik bahwa saringan molekul titanium silikat, TS-1 (tipe MFI) menunjukkan sifat katalitik yang unik dalam reaksi oksidasi selektif industri menggunakan H2O2 berair. Secara khusus, penggunaan pelapis TS-1 pada reaktor berstruktur mikro juga telah dikembangkan pada tingkat skala pilot-plant untuk epoksidasi propena dengan H2O2.

Dalam beberapa tahun terakhir, zeolit ​​(Cu-SSZ-13 dan Cu-SAPO-34) yang dilapisi pada monolit sarang lebah diterapkan sebagai katalis DeNOx dalam berbagai teknologi pengendalian emisi. Selain itu, penggunaan zeolit ​​hierarkis khususnya bermanfaat untuk proses yang melibatkan molekul besar seperti poliolefin atau hidrokarbon rantai panjang.

Untuk memenuhi persyaratan efisiensi tinggi dari katalis zeolit, telah ada sejumlah penelitian tentang persiapan katalis zeolit ​​dengan mesoporositas intrakristalin. Katalis zeolit ​​hierarkis (mikro/meso-pori) ini telah dikembangkan dengan tujuan untuk lebih meningkatkan aksesibilitas situs aktif oleh reaktan.

Zeolit ​​​​hierarki telah dieksplorasi untuk berbagai reaksi berbeda yang dibahas secara rinci dalam sejumlah ulasan yang sangat baik. Mereka dilaporkan sebagai katalis stabil dan heterogen itu sendiri atau katalis berlapis pada dukungan teknis untuk berbagai reaksi termasuk metanol menjadi bensin atau olefin, alkilasi benzena dengan etena, alkilasi Friedel-Crafts aromatik, dehidroaromatisasi metana, sintesis metilen dianilin, oksidasi benzena menjadi fenol, dehidrasi gliserol menjadi akrolein, dan reaksi penataan ulang Beckmann, menunjukkan aktivitas tinggi dan selektivitas produk serta meningkatkan waktu hidup katalis.

Perhatikan bahwa sebagian besar studi yang disebutkan di atas telah dilakukan pada zeolit ​​hierarkis murni di bawah kondisi persiapan laboratorium tanpa menggunakan pengikat tambahan. Telah diketahui dengan baik bahwa bahan pengikat memiliki pengaruh besar pada efisiensi katalis zeolit ​​hierarkis baik dengan menghalangi pori-pori atau menghalangi akses ke situs aktif, sehingga mengurangi kinerja katalis.

Oleh karena itu, konsep penggunaan katalis zeolit ​​​​berjenjang dalam proses katalitik industri belum sepenuhnya dimanfaatkan, baik sebagai bahan zeolit ​​murni maupun sebagai komposit, misalnya, dilapisi ke penyangga.

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.