Prinsip Dasar dan Mekanisme Struktur Zeolit Sintesis (Molecular Sieve)

Pemerintah telah menekankan pada peningkatan kualitas lingkungan melalui pengelolaan yang lebih baik terutama dalam kualitas udara dan air, pengelolaan limbah padat serta pemanfaatan teknologi yang lebih bersih. Saat ini, melalui kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, zeolit ​​​​dapat berkontribusi pada lingkungan yang lebih bersih dan aman dalam banyak cara.

Zeolit Secara Umum

Dalam deterjen bubuk, zeolit ​​​​telah menggantikan pembangun fosfat berbahaya, yang telah dilarang di banyak negara karena risiko pencemaran air. Dalam industri perminyakan dan hidrokarbon, proses kimia dapat lebih efisien dengan zeolit ​​​​sebagai katalis, sehingga menghemat energi dan secara tidak langsung mengurangi polusi.

Proses dapat dilakukan dalam langkah yang lebih sedikit dan meminimalkan limbah dan produk sampingan yang tidak perlu. Selain itu, zeolit ​​juga dapat bertindak sebagai asam padat yang dapat mengurangi kebutuhan asam cair korosif dan sebagai katalis redoks dan sorben di mana mereka dapat menghilangkan polutan atmosfer seperti gas buang mesin dan CFC perusak ozon.

Zeolit ​​​​juga dapat digunakan untuk memisahkan bahan organik berbahaya dari air dan menghilangkan ion logam berat termasuk yang dihasilkan oleh fisi nuklir dari air.

Zeolit ​​​​adalah aluminosilikat terhidrasi dari logam alkali dan logam alkali tanah dengan struktur kerangka kerja terbuka yang sepenuhnya terhubung silang yang terdiri dari berbagi sudut SiO4 dan AlO4 tetrahedra. Ada sekitar 40 zeolit ​​alam yang telah diidentifikasi selama 200 tahun terakhir dan lebih dari 150 zeolit ​​telah disintesis.

Jenis zeolit ​​alam yang paling umum adalah analcim, chabazite, clinoptilolite, erionite, mordenite dan phillipsite sedangkan untuk zeolit ​​sintetis; yang paling umum adalah zeolit ​​A, X, Y dan ZSM-5. Baik zeolit ​​alam maupun sintetik digunakan secara komersial karena sifat adsorpsi, pertukaran ion, saringan molekuler, dan katalitiknya yang unik.

Zeolit ​​​​sintetis (molecular sieve) di sisi lain, memiliki beberapa keunggulan dibandingkan analog alami mereka. Sintetis tentu saja dapat diproduksi dalam keadaan fase murni yang seragam. Hal ini juga memungkinkan untuk membuat struktur yang diinginkan yang tidak muncul di alam seperti zeolit ​​A.

Karena bahan baku utama yang digunakan untuk membuat zeolit ​​​​adalah silika dan alumina, yang merupakan salah satu komponen mineral yang melimpah di bumi, potensi untuk memasok zeolit ​​hampir tidak terbatas. Akhirnya, proses pembuatan zeolit ​​yang direkayasa oleh manusia membutuhkan waktu yang jauh lebih sedikit daripada 50 hingga 50.000 tahun seperti yang ditentukan oleh alam.

Prinsip Dasar Sintesis Zeolit

Zeolit ​​​​adalah bahan berpori mikro dengan dampak besar dalam industri kimia. Kombinasi sifat fisika-kimia yang sangat baik, stabilitas termal yang tinggi, dan kemampuan menyesuaikan sifat teksturnya (seperti ukuran dan bentuk pori-pori dan rongga) menawarkan sejumlah besar peluang untuk menerapkan bahan-bahan tersebut dalam proses kimia yang relevan secara industri. Dalam bab ini, gambaran umum pencapaian paling menarik dalam pembuatan zeolit ​​​​dalam enam puluh tahun terakhir disajikan.

Zeolit ​​​​adalah bahan mikropori yang dibentuk oleh TO4 tetrahedra (T=Si, Al…), saling berhubungan oleh atom oksigen, menciptakan pori-pori dan rongga dengan ukuran dan bentuk yang seragam dalam rentang dimensi molekul.

Karakteristik khusus ini memungkinkan pembedaan molekul dengan presisi kurang dari 1 .1 Kemudian, kesempatan untuk membuat struktur zeolit ​​dengan topologi kerangka yang berbeda, dan juga komposisi kimia yang berbeda telah memungkinkan penerapannya di berbagai bidang, seperti pemisahan, adsorpsi gas, pertukaran ion dan katalisis, dan baru-baru ini, biomedis dan elektronik.

Sejak deskripsi pertama sintesis hidrotermal zeolit ​​dicapai di laboratorium oleh Barrer pada tahun 1940-an, minat ilmiah dan industri di bidang ini meningkat. Sejumlah besar (hampir 200) struktur baru yang berbeda telah ditemukan sejak saat itu.

Pada prinsipnya, zeolit ​​​​dapat disintesis dalam media berair di bawah kondisi hidrotermal (suhu antara 100ºC dan 200ºC) dengan adanya kation organik dan/atau anorganik dan agen penggerak. Sejumlah besar variabel mempengaruhi kristalisasi hidrotermal dari saringan molekuler, dan menentukan kinetika dan fase kristal akhir yang terbentuk.

Meskipun upaya penting untuk merasionalisasi persiapan zeolit,6 hubungan antara struktur yang terbentuk dan variabel sintesis awal tidak sepenuhnya dipahami karena kompleksitas mekanisme sintesis dan sifat metastabil dari zeolit.

Dalam bab ini, gambaran umum tentang prinsip-prinsip dasar dalam sintesis zeolit ​​disajikan. Pertama, mekanisme sintesis yang diusulkan diringkas dengan cepat, diikuti dengan revisi variabel determinan dan pengaruhnya terhadap kristalisasi zeolit. Akhirnya, beberapa pertimbangan untuk potensi peningkatan zeolit ​​dalam produksi komersial disajikan.

Mekanisme Sintesis Zeolit

Beberapa mekanisme telah diusulkan untuk pertumbuhan zeolit ​​sejak penemuan zeolit ​​sintetis pertama di laboratorium. Sebagai perkiraan umum, mereka didasarkan pada transformasi fase reaktan awal dalam bentuk amorf menuju produk mikropori kristal, melalui kristalisasi yang dimediasi larutan atau transformasi padat.

Selanjutnya, mekanisme sintesis zeolit ​​​​utama diperkenalkan secara singkat. Mekanisme pertama yang mungkin untuk sintesis zeolit ​​diusulkan oleh peneliti Barrer et al. Dalam karya awal ini, mereka membahas bahwa aluminosilikat dibuat oleh unit bangunan sekunder, sebagai cincin polihedra, dan bukan dari penambahan individu Al atau Si tetrahedra.

Bertahun-tahun kemudian, ahli menggambarkan mekanisme komplementer, di mana terutama, pertumbuhan kristal terjadi dalam fase padat. Mereka mengklaim pembentukan inti, di mana pertumbuhan zeolit ​​​​terjadi melalui reaksi polimerisasi dan depolimerisasi yang dilakukan oleh kelebihan ion hidroksida.

Pada tahun 1966, seorang peneliti memperkenalkan hipotesis mekanisme pertumbuhan yang dimediasi larutan di mana padatan amorf dilarutkan menjadi spesies terlarut oleh natrium hidroksida, yang mengarah ke pengendapan kristal zeolit ​​​​dari spesies tersebut dalam larutan.

Mengikuti hipotesis yang dimediasi larutan yang sama, data penelitian juga melaporkan bahwa pertumbuhan zeolit ​​terjadi dari fase larutan, tetapi dia menggambarkan keseimbangan dinamis amorf dengan fase cair, yang memungkinkan pelepasan spesies larut yang membentuk inti dan kristal selanjutnya.

Pengenalan kation amonium kuaterner sebagai organic structure directing agent (OSDA) dalam sintesis zeolit, memungkinkan penyusunan struktur zeolit ​​baru, seperti Beta12 dan ZSM-5.13 Kemudian, molekul organik tersebut menunjukkan peluang baru untuk mempelajari mekanisme pertumbuhan zeolit.

Dalam hal ini, peneliti mengusulkan dua jalur berbeda tergantung pada sumber silika yang digunakan untuk preparasi ZSM-5.14. Ketika silika polimerik digunakan, mereka menggambarkan "mekanisme A", di mana sejumlah kecil inti tumbuh mengikuti skema berbasis larutan.

Sebaliknya, jika silikat monomer digunakan, mereka mengklaim "mekanisme B", di mana sejumlah besar inti menciptakan mikrokristalin kecil dengan transformasi fase padat. Data ilmiah, dengan baik menunjukkan pengaruh OSDA dalam pembentukan zeolit.

Kompleks awal dibentuk oleh molekul air di sekitar OSDA, diikuti oleh substitusi isomorf dari molekul air tersebut oleh silikat, membentuk silikat seperti klatrat. Akhirnya, nukleasi terjadi dengan merakit unit-unit tersebut dalam kristal akhir. Peneliti juga menunjukkan pembentukan awal komposit anorganik-organik pra-terorganisir (<3nm) yang mengarah pada agregasi spesies tersebut.

Berbagai mekanisme pembentukan zeolit ​​yang disajikan memberikan informasi yang sangat menarik sebagai titik awal untuk mencoba merasionalkan sintesis zeolit. Namun, banyaknya reaksi kimia, kesetimbangan, dan variasi kelarutan yang terjadi pada gel menghasilkan proses yang sangat kompleks.

Dengan demikian, stabilisasi dan penentuan setiap prekursor zeolit ​​tergantung pada kondisi sintesis awal adalah tugas yang sulit. Adanya sumber heteroatom yang berbeda, kation anorganik, kation organik dengan ukuran fleksibilitas muatan yang berbeda, zat mineralisasi, gel pekat-dilusi, suhu… membuat sangat memperumit kapasitas untuk mengontrol tahap pertama sintesis pada skala atom (nukleasi) dan pertumbuhan kristal berikutnya.

Oleh karena itu, meskipun kontrol dan pemahaman mekanisme sintesis tetap menjadi tantangan utama dalam sintesis zeolit, para ilmuwan telah mencapai banyak pedoman untuk mengarahkan pembuatan jenis struktur tertentu selama lima puluh tahun terakhir. Selanjutnya, prinsip-prinsip utama variabel kimia yang berbeda dalam gel sintesis diperkenalkan.

Penutup

Penggunaan zeolit ​​tidak lagi terbatas pada bidang katalisis dan adsorpsi asam basa tetapi telah meluas ke bidang lain seperti katalisis supramolekul, fotokimia, nanokimia, dan elektrokimia. Di sini menekankan korelasi dan konsep tertentu yang memungkinkan pemahaman sintesis zeolit ​​​​dalam arti kimia yang paling luas.

Pendekatan ini terbatas pada sintesis zeolit ​​aluminosilikat; perubahan yang tepat dalam kimia akan memungkinkan aplikasi untuk metalosilikat mikro lainnya juga. Sintesis hidrotermal zeolit ​​aluminosilikat melibatkan beberapa langkah dasar di mana campuran spesies Si dan Al, kation logam, molekul organik, dan air diubah melalui larutan jenuh basa menjadi aluminosilikat kristal berpori mikro.

Proses kimia kompleks yang terlibat dalam transformasi ini dapat dilambangkan sebagai "zeolitisasi." Proses zeolitisasi diaktifkan secara termal, dan biasanya berlangsung pada suhu tinggi untuk mencapai hasil kristal yang tinggi dalam periode waktu yang dapat diterima.

Karena fenomena kimia yang terjadi selama genesis zeolit, prosesnya dapat dibagi menjadi tiga langkah dasar: pencapaian supersaturasi, nukleasi, dan pertumbuhan kristal. Penuaan atau pematangan gel menggambarkan periode waktu dan fenomena yang terjadi setelah pembuatan gel ketika gel dibiarkan di bawah suhu kristalisasi.

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.