Memperluas Jangkauan Kimia Padatan Zeolit

Meskipun zeolit ​​aluminosilikat sejauh ini merupakan bahan yang paling baik dipelajari dan paling banyak diterapkan yang memiliki kerangka berpori terkoordinasi tetrahedral, banyak varian komposisi (termasuk bentuk silika murni) telah disiapkan, dan sekitar 20 elemen telah dilaporkan dimasukkan melalui substitusi ke dalam situs kerangka kation.

Ini bisa aliovalen, dengan valensi yang berbeda dari silikon (3+ atau kadang-kadang 2+), atau isovalent (dengan valensi yang sama). Dimasukkannya beberapa elemen memiliki efek yang lebih kuat pada karakteristik kimia daripada pada fitur struktural (B3+ untuk Al3+, misalnya) sedangkan penyertaan elemen tingkat tinggi seperti galium atau germanium dapat menghasilkan kristalisasi kerangka dengan fitur struktural yang sangat berbeda.

Kemudahan substitusi, stabilitas di situs tetrahedral dan sifat pengarah struktur bergantung pada jari-jari kationik (misalnya Li+, 0,59; Be2+, ​​0,27 ; Zn2+, 0,60 ; B3+, 0,11 ; Al3+, 0,39 ; Ga3+, 0,47 ; Fe3+ , 0,49 ; Ti4+, 0,42 ; Ge4+, 0,39 dibandingkan dengan Si4+, 0,26 ) dan keelektronegatifan.

Zeolit ​​Silika Murni

Banyak zeolit ​​yang dibuat menggunakan kation organik besar memiliki rasio Si/Al yang sangat tinggi, dan zeolit ​​silika murni dapat dibuat. Mineal ini disiapkan dalam larutan yang mengandung fluorida, sehingga muatan positif pada SDA diseimbangkan oleh ion fluorida yang dikoordinasikan dengan kerangka silikon, yang kemudian menjadi SiO4F 5 kali lipat.

Akibatnya, kemampuan struktur silika murni untuk menyediakan situs Si untuk koordinasi F- stabil akan berperan dalam menentukan produk dari sintesis tersebut. Camblor merangkum penggunaan ion F- dalam sintesis, menggambarkan banyak contoh di mana penempatan F, sering disukai pada Si di mana ia dapat diproyeksikan ke dalam kandang kecil.

Setelah penghilangan SDA organik dengan kalsinasi, fluorida juga dihilangkan, meninggalkan silika terkoordinasi tetrahedral yang sempurna. Tanpa ion fluorida dalam sintesis, mekanisme lain dari keseimbangan muatan diperlukan. Untuk SSZ-74,34 yang memiliki sistem pori 10MR terhubung 3D dan dibuat menggunakan templat yang serupa dengan yang digunakan untuk TNU-9 dan IM-5 (bis-N-methylpyrrolidiniumheptane) strukturnya memiliki 23 situs-T.

Situs T yang kosong dikelilingi oleh empat atom oksigen kerangka yang membentuk tetrahedron yang terdistorsi. Dua di antaranya membuat isi yang lebih dekat dengan muatan pada template dan dianggap sebagai gugus siloksi (Si-O-) meninggalkan dua lainnya sebagai gugus silanol, atom hidrogen yang terlibat dalam ikatan H dengan atom oksigen siloksi.

Meskipun pemesanan cacat seperti itu jarang terjadi, kemungkinan interaksi jenis ini adalah mekanisme yang tersebar luas dari penyeimbangan muatan polimorf silika murni yang dibentuk oleh organokasi ketika fluorida tidak tersedia, sehingga SSZ-74 dapat digunakan sebagai sistem model. Setelah kalsinasi dan penghilangan SDA organik, ada kemungkinan bahwa kekosongan tetap ada, meninggalkan situs yang memungkinkan untuk inklusi heteroatom lebih lanjut.

Metalosilikat: Substitusi Aliovalen

Ada bukti eksperimental yang kuat bahwa B3+, Fe3+ dan Ga3+ dapat dimasukkan dalam kerangka silikat tetrahedral, yang menunjukkan bahwa berbagai ukuran kation dapat ditoleransi. Sangat mungkin bahwa semua dapat mempengaruhi kristalisasi secara berbeda dari Al3+, tetapi kecenderungan untuk Ga3+ khususnya untuk pembentukan kerangka langsung adalah kuat.

ECR-34, misalnya, yang memiliki saluran 18MR, hanya dibuat sebagai gallosilikat.37 Meskipun seperti aluminosilikat, mereka menunjukkan perilaku pertukaran ion dan porositas permanen, mereka menunjukkan stabilitas hidrotermal yang lebih rendah. Substitusi kation logam divalen seperti Be2+ dan Zn2+ juga telah diamati, seringkali memberikan struktur yang unik, seperti sengosilikat VPI-938 dan berilosilikat OSB-2.

Akhirnya, juga dimungkinkan untuk memasukkan Li+ dalam posisi kerangka kerja. Meskipun memiliki kepentingan struktural yang cukup besar, bahan-bahan ini biasanya tidak menunjukkan stabilitas yang diinginkan untuk aplikasi.

Metalosilikat: Substitusi Isovalen

Tiga substitusi isovalen penting dalam silikat zeotipik, yaitu Ti4+, Sn4+ dan Ge4+. Titanosilikat dan stannosilikat terutama penting untuk sifat katalitiknya sedangkan germosilikat luar biasa untuk topologi baru yang mereka tunjukkan.

Zeotipe silika tinggi yang mengandung titanium seperti TS-1 (setara Ti dari silikalit-1) mengandung beberapa persen mol Ti di lokasi kation kerangka. Meskipun Ti adalah tetrahedral dalam bentuk bebas-template, terdehidrasi, ia siap bertindak sebagai asam Lewis untuk memperluas lingkup koordinasinya dengan adanya air atau, dengan aplikasi penting dalam oksidasi selektif, spesies peroksida.

Titanosilikat zeotipik lainnya telah dilaporkan (termasuk Ti-β41 berpori besar) tetapi ini tidak boleh disamakan dengan titanosilikat seperti ETS-10,42 di mana kerangkanya mengandung Ti terkoordinasi oktahedral dalam rantai atau kelompok. Ada juga bukti kuat untuk inklusi Sn4+ dalam struktur zeolitik, di mana lagi-lagi oksidasi selektif melalui keasaman Lewis dari situs logam aktif adalah kepentingan utama.

Ada banyak minat saat ini dalam sintesis dan struktur germanosilikat, sebagian timbul dari pengamatan bahwa FOS-5 germanat murni memiliki topologi struktur Beta C (BEC) (Beta C adalah nama yang diberikan untuk politipe hipotetis zeolit ​​Beta yang dibentuk oleh susun berurutan dari lapisan struktural yang serupa).

Selanjutnya, penyertaan germanium dalam silikat telah menghasilkan kristalisasi struktur zeotipik yang luar biasa (sistem saluran yang diberikan dalam tanda kurung), termasuk Beta C, ITQ-17 (12 MR × 12 MR × 12MR),45 IM-12 (14MR × 12MR × 12MR),46 ITQ-33 (18MR × 10MR × 10MR),47 IM-20 (12MR x 10MR x 10MR) dan ITQ-44 (18MR x 12MR x 12MR).

Kerangka kerja tetrahedral penuh dari struktur ini dicirikan oleh unit D4R, 3MR dan bahkan D3R, sehingga menimbulkan kerangka kerja dengan kepadatan situs tetrahedral rendah dan pori-pori besar (seperti yang diprediksi oleh Meier untuk kerangka yang mengandung kepadatan tinggi 3R dan 4R)49 germanosilikat ITQ-17 (BEC) dan ITQ-44, ditunjukkan pada Gambar 14, menampilkan beberapa fitur struktural ini.

Kecenderungan inklusi germanium di situs tetrahedral untuk mendukung pembentukan cincin kecil SBU dikaitkan dengan radius non-ikatan yang lebih besar dari Ge vs. Si, dan akibatnya kemampuan untuk membentuk sudut OTO yang lebih kecil yang menstabilkan 3MR dan 4MR.

Baru-baru ini dilaporkan germanosilikat ITQ-3751 memiliki Ge dan Si dalam koordinasi tetrahedral, dan juga kepadatan tinggi D4Rs, tetapi dalam kasus ini salah satu puncak dari 4MRs dibuat menjadi kelompok O3GeOH, dengan gugus hidroksil menjuntai memproyeksikan ke dalam ruang pori dan memberikan apa yang disebut struktur terputus (diwakili dalam kode 3 huruf dengan tanda hubung, -ITV).

Struktur kristal kiral adalah mesopori, dengan kepadatan kerangka terendah diamati untuk zeolit ​​(10,2 T /1000 3) dan rongga dalam rezim mesopori (3D terhubung melalui bukaan 30MR, masing-masing 20 × 5 ). Meskipun struktur Ge yang tinggi memiliki fitur yang berpotensi menarik untuk katalisis, biaya GeO2 yang relatif tinggi dan stabilitas hidrotermal germanosilikat yang rendah merupakan hambatan untuk aplikasinya. Namun demikian, mereka menawarkan inspirasi bagi mereka yang mencari padatan zeolit ​​berpori ekstra besar.

Aluminofosfat Dan Aluminofosfat Tersubstitusi

Penemuan zeotipe aluminofosfat (AlPO) oleh UOP pada tahun 1982 menandai perluasan besar dari kisaran komposisi jenis padatan mikropori ini. Mereka dapat dianggap berasal dari zeolit ​​silika murni dengan substitusi terurut Al + P 2Si, sehingga komposisi kerangkanya adalah AlPO4 dan Al dan P menunjukkan pergantian yang ketat di situs kerangka tetrahedral.

Ada kesamaan yang kuat antara zeotipe AlPO dan zeolit ​​dalam struktur dan sintesisnya (seperti zeolit ​​silika tinggi, AlPO mengkristal secara hidrotermal melalui penggunaan SDA organik) tetapi ada juga perbedaan penting dalam struktur dan yang lebih penting, dalam kimia.

Perbedaan struktur yang paling jelas adalah bahwa pergantian Al dan P yang ketat di situs kerangka mengesampingkan keberadaan cincin bernomor ganjil dalam struktur AlPO. Juga, meskipun banyak jenis kerangka yang diamati sebagai silikat dan AlPO (LTA, FAU, CHA, AFI, dll) ada contoh di mana hal ini tidak terjadi, terutama untuk VPI-5, AlPO 18MR.

Dalam struktur ini alasannya mungkin karena struktur VPI-5 awalnya dibuat dengan Al dalam koordinasi oktahedral dengan empat atom oksigen kerangka dan dua dari molekul air. Hanya setelah dehidrasi, kerangka yang sepenuhnya terkoordinasi secara tetrahedral diproduksi.

Koordinasi tambahan untuk Al ini (untuk membuatnya menjadi 5 atau 6 kali lipat) juga signifikan untuk memungkinkan muatan positif dari alkylammonium SDA diseimbangkan dengan ion F- atau OH- yang terkoordinasi dengan kerangka dalam AlPO yang disintesis.

Secara kimia, kerangka AlPO zeotipik memiliki tingkat karakter ionik yang lebih tinggi daripada zeolit, dan dapat dipertimbangkan dalam hal ion fosfat yang dihubungkan oleh kation logam. Selain mempengaruhi kemampuan Al untuk meningkatkan koordinasinya, ionitas yang lebih besar ini mempengaruhi pola substitusi kerangka. Yang paling penting adalah kation logam divalen untuk Al dan Si untuk P (atau untuk P dan Al).

Seperti halnya dalam substitusi aliovalen Si4+ oleh Al3+ dalam zeolit, substitusi Al3+ oleh M2+, diikuti dengan penghilangan SDA bermuatan, dapat menimbulkan kerangka terprotonasi anionik yang memungkinkan pertukaran ion. Ketika M dapat mengalami oksidasi menjadi keadaan trivalen (Mn, Fe, Co) kemungkinan tambahan oksidasi kerangka muncul, yang merupakan signifikansi katalitik.

Organozeolit ​​

Upaya sintetik yang cukup besar telah dilakukan untuk memasukkan gugus organik menggantikan atom oksigen dalam kerangka zeolit, dengan tujuan memodifikasi sifat zeolit ​​untuk membuatnya lebih hidrofobik. Hasil dirangkum dalam tinjauan Tatsumi.

Jelas bahwa untuk beberapa zeolit, seperti zeolit ​​Beta, tingkat substitusi yang tinggi dimungkinkan dengan sintesis langsung menggunakan siloksan yang dijembatani metilen O3Si-CH2-SiO3. Penelitian ini telah kewalahan dalam dekade terakhir oleh sejumlah besar kerangka organik logam hibrida yang dibangun secara eksklusif menggunakan penghubung organik, sehingga kemungkinan ide awal pada akhirnya akan menemukan ekspresi dalam rentang bahan yang jauh lebih luas.

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.