Membran Matriks, Reaktor Membran dan Perangkat Sel Bahan Bakar Zeolit

Penelitian aktif pada preparasi membran zeolit telah berlangsung lebih dari 20 tahun dengan tujuan untuk mentransfer sifat intrinsik zeolit yang unik ke modul membran. Namun, harapan bahwa membran zeolit dapat mencapai kinerja yang lebih baik dalam hal membran polimer, dilengkapi dengan ketahanan termal dan kimia yang sangat baik, masih belum terwujud.

Penyusunan membran zeolit, khususnya dalam skala besar, masih menjadi tantangan. Kerugian utama dari membran zeolit adalah kemampuan proses dan stabilitas mekanik yang buruk, fluks yang sangat sering buruk dan kesulitan teknis yang terkait dengan penyegelan pada suhu tinggi.

Biaya membran zeolit ​​yang jauh lebih tinggi juga merupakan hambatan untuk pemanfaatan industri besar mereka. Jelas, metode pemrosesan harus dikembangkan lebih lanjut untuk memastikan aplikasi industri membran zeolit ​​yang didukung.

Membran Matriks Campuran Yang Mengandung Zeolit

Saat ini ketika membran polimer mencapai batas kinerjanya dan membran zeolit ​​tidak dapat memenuhi persyaratan industri, alternatif yang dapat diterima adalah membran matriks campuran. Pada membran campuran matriks kristal zeolit ​​dibenamkan dalam polimer yang menutup celah antara partikel zeolit ​​dengan matriks kedap gas.

Dengan demikian, sifat-sifat matriks inang dapat ditingkatkan dengan kekuatan pemisahan pengisi. Membran komposit seperti itu menggabungkan keunggulan membran polimer seperti kemudahan proses, stabilitas mekanik yang baik, selektivitas yang dapat diterima dan biaya rendah dengan permeabilitas dan selektivitas zeolit ​​yang lebih tinggi.

Selain itu, membran matriks campuran menggabungkan mekanisme difusi larutan dari membran polimer dan kemampuan penyaringan molekul zeolit. Upaya pertama untuk persiapan membran tersebut adalah pada tahun 1950, dan setelah itu kelompok yang berbeda secara berkala kembali ke konsep ini.

Dari pertengahan 1980-an kebangkitan konsep diamati terkait yaitu dengan penemuan Kulprathipaja dan rekan kerja. Zeolit ​​berpori kecil (LTA-110, CHA-111, NSI-type) lebih disukai dalam preparasi membran matriks campuran. Karakteristik zeolit ​​penting yang mendukung keberhasilan preparasi membran matriks campuran adalah ukuran partikel, karena partikel zeolit ​​berukuran nano lebih sesuai daripada rekan-rekan mereka yang berukuran mikron.

Masalah antarmuka antara pengisi mikro dan matriks polimer adalah masalah lain yang menjadi perhatian, yaitu karena pembasahan yang buruk. Masalah ini tidak diamati ketika pengisi mineral adalah bahan mesopori atau zeolit ​​yang mengandung mesopori.

Saat ini membran matriks campuran diharapkan dapat membuka prospek baru bagi teknologi membran dalam proses pemisahan dan pemurnian. Demikian pula dengan membran zeolit ​​yang didukung, membran matriks campuran masih belum pada tingkat yang memungkinkan aplikasi industri besar.

Namun, semua kondisi yang diperlukan disatukan dan tidak berisiko untuk memprediksi terobosan dan penggunaan industri baru-baru ini dari membran matriks campuran yang mengandung zeolit.

Reaktor Membran Zeolit

Menggabungkan aktivitas katalitik zeolit ​​dan selektivitas dalam reaktor membran merupakan konsep menarik yang dapat membuka prospek besar dalam pengolahan kimia. Topik ini telah dipelajari secara aktif selama dekade terakhir. Sudah ada beberapa contoh di mana membran zeolit ​​meningkatkan reaksi kimia. Namun, ada beberapa kasus di mana membran zeolit ​​aktif secara katalitik.

Tidak ada gunanya bahwa katalis klasik yang biasa digunakan dalam suatu reaksi mungkin tidak baik bila diterapkan pada reaktor membran. Yang terakhir ini dengan jelas ditunjukkan oleh Dalmon dan rekan kerja dalam dehidrogenasi i-butana dalam unggun katalitik tetap yang menggunakan membran tipe-MFI untuk memisahkan hidrogen.

Tim dari IRCE-Lyon mengungkapkan bahwa reaktor membran membutuhkan katalis yang dirancang khusus yang memiliki aktivitas katalitik yang sesuai dengan kemampuan permeasi membran. Dengan demikian peran membran zeolit ​​​​dalam reaktor katalitik terbatas pada perpindahan kesetimbangan atau penghilangan reaksi secara selektif. penghambat laju.

Jumlah reaksi yang diuji pada reaktor membran zeolit ​​cukup besar. Hasil yang paling menjanjikan diperoleh dalam de-hidrogenasi, oksidasi parsial, isomerisasi atau esterifikasi. Misalnya, membran zeolit ​​silikalit-1 (tipe MFI) digunakan dalam de-hidrogenasi katalitik i-butana.

Dalam percobaan unggun kemasan konvensional, konversi kesetimbangan termodinamika diperoleh, sedangkan dalam reaktor membran zeolit ​​konversi i-butana adalah 15% lebih tinggi, yang dikaitkan dengan penghilangan hidrogen selama reaksi.

Yang terakhir menyebabkan dua konsekuensi penting:

(i) reaksi sebaliknya memiliki laju yang lebih rendah, dan

(ii) hidrogenolisis ditekan sehingga meningkatkan selektivitas terhadap i-butana.

Proses esterifikasi memberikan contoh suara lain dari peningkatan reaksi kimia dengan menghilangkan produk reaksi yang tidak diinginkan. Zeolit ​​hidrofilik (tipe LTA) digunakan untuk menghilangkan produk air yang terbentuk dalam reaksi asam oleat dengan etanol.

Lebih banyak saringan molekul hidrofobik seperti zeolit ​​T dan ZSM-5 telah digunakan dalam esterifikasi asam asetat dengan etanol . Penghilangan air dalam proses Fischer-Tropsch oleh membran zeolit ​​juga menunjukkan hasil yang menjanjikan

Meringkas diskusi di atas dapat dikatakan bahwa fungsi utama membran zeolit ​​​​dalam reaktor adalah ekstraksi molekul kecil seperti air atau hidrogen, sehingga meningkatkan konversi dan/atau hasil. Membran zeolit ​​juga dapat meningkatkan selektivitas reaksi dengan mengontrol lalu lintas reaktan ke fase katalitik aktif.

Akhir-akhir ini, tren penurunan ukuran dan miniaturisasi reaktor diamati. Komposit yang mengandung zeolit ​​berukuran mikron dan bahkan berukuran nano digunakan dalam berbagai transformasi katalitik yang menunjukkan hasil yang menjanjikan.

Contoh menarik diterbitkan oleh Yang et al., yang mensintesis dimetil eter dari syngas pada zeolit ​​yang dienkapsulasi manik-manik Cu-ZnO-Al2O3. Setiap manik-manik Cu-ZnO-Al2O3 ditutupi dengan cangkang zeolit ​​tipe MFI yang tipis. Katalis komposit yang mengandung zeolit ​​menunjukkan kinerja yang jauh lebih baik daripada katalis oksida klasik.

Dalam percobaan paralel, manik-manik Cu-ZnO-Al2O3 dimasukkan ke dalam reaktor yang terdiri dari lapisan zeolit ​​yang mengontrol lalu lintas reaktan. Yang perlu diperhatikan, katalis komposit (core-shell beads) menunjukkan kinerja yang lebih baik daripada reaktor yang terdiri dari membran zeolit. Ini adalah contoh spektakuler sinergi antara membran zeolit ​​dan katalis.

Lai dkk. melaporkan contoh reaksi kimia halus yang dilakukan dalam mikroreaktor membran di mana penghilangan produk samping air selama reaksi memberikan peningkatan 25% dalam konversi. Geometri mikroreaktor tidak terbatas pada partikel bulat.

Misalnya, Yeung dan rekan kerjanya menggunakan reaktor saluran mikro yang terdiri dari membran NaA zeolit ​​dan katalis CsNaX dalam reaksi antara benzaldehida dan etil sianoasetat untuk menghasilkan etil-2-siano-3-fenilakrilat.

Mikroreaktor multisaluran yang terdiri dari nanopartikel TS-1 digunakan untuk oksidasi selektif berkelanjutan dari anilin oleh hidrogen peroksida. Daftar contoh dapat diperluas lebih lanjut untuk mengungkapkan minat jangka panjang dan aktivitas tinggi di bidang ini. Kami percaya bahwa minat terhadap mikroreaktor akan terus tumbuh di era nanoteknologi.

Zeolit ​​Dan Perangkat Sel Bahan Bakar

Meningkatnya permintaan energi mungkin merupakan masalah paling serius yang dihadapi dunia di awal milenium baru. Perangkat sel bahan bakar dianggap sebagai salah satu instrumen yang paling menjanjikan untuk menghasilkan energi yang bersih dan efisien. Sel bahan bakar menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik, melepaskan air dan panas sebagai produk sampingan.

Perbedaan prinsip antara sel bahan bakar dan baterai konvensional adalah bahwa sel bahan bakar adalah sistem termodinamika terbuka yang mengkonsumsi reaktan dari sumber eksternal dan dengan demikian perangkat dapat beroperasi selama bahan bakar disuplai.

Elemen kunci dalam sel bahan bakar adalah membran elektrolit yang memediasi reaksi elektrokimia antara elektroda dan menyediakan konduksi ion yang cepat dan selektif. Saat ini, membran berbasis polimer sedang dikomersialkan dan menunjukkan kinerja yang memuaskan. Namun, mereka membatasi suhu operasi hingga sekitar 80 °C.

Oleh karena itu, alternatif berbasis bahan anorganik yang berbeda dipertimbangkan, di mana membran dapat menjadi satu-satunya anorganik atau komposit anorganik-organik. Zeolit ​​​​dan saringan molekuler adalah salah satu kandidat terbaik karena saluran dan sangkarnya ditempati oleh air atau pelarut dan kation lain yang mengkompensasi muatan negatif kerangka.

Dengan demikian konduktivitas ionik adalah sifat intrinsik zeolit ​​​​yang dapat dieksplorasi dalam mencari membran sel bahan bakar yang berkinerja lebih baik. Baru-baru ini Yeung dan Han telah merevisi aplikasi zeolit ​​dan ayakan molekuler dalam aplikasi sel bahan bakar.

Menurut analisis mereka, zeolit ​​​​memiliki keunggulan sebagai elektrolit sehubungan dengan membran polimer perfluorosulfonik dalam sel bahan bakar metanol langsung dan dapat menghadapi masalah crossover bahan bakar.

Mereka mengantisipasi bahwa dalam waktu dekat membran polimer-zeolit ​​komposit akan berkembang pesat. Selanjutnya, kemajuan dalam sintesis zeolit ​​​​dan fabrikasi konstruksi morfologi zeolit ​​​​yang kompleks tentu akan membawa semua lapisan zeolit ​​​​untuk aplikasi dalam perangkat sel bahan bakar.

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.