Yang Perlu Anda Tahu: Sensor Kimia Berbasis Zeolit

Sebagian besar upaya telah difokuskan pada sintesis membran zeolit ​​​​permselektif untuk pemisahan campuran gas atau cairan. Namun, ada banyak pekerjaan untuk pengembangan aplikasi lain untuk zeolit ​​​​seperti perangkat optik, film dengan konstanta dielektrik rendah, sensor gas / cair, dll.

Pengetahuan yang komprehensif untuk preparasi kristal zeolit ​​​dengan bentuk, ukuran, morfologi dan struktur kristal yang diinginkan dan perakitan masa depan dalam film tipis hingga tebal sangat membantu dalam desain aplikasi baru ini.

Selain itu, stabilitas mekanik dan termal dan sifat fisikokimia zeolit ​​yang dirakit dalam film sangat penting. Bagian ini didedikasikan pada penggunaan zeolit ​​untuk persiapan sensor, yang berhubungan langsung dengan aplikasi penghematan energi. Perkembangan baru di lapangan setelah tahun 2005 akan ditinjau.

Pembuatan Sensor

Proses penginderaan kimia melibatkan pengenalan molekul spesies kimia (analit) dan transduksi informasi kimia menjadi sinyal terukur. Banyak faktor yang harus diperhatikan dalam merancang sensor baru seperti sensitivitas material, selektivitas, reproduktifitas, keandalan, tingkat pengembangan/demonstrasi/penerimaan, kemudahan penggunaan, relevansi dengan pengukuran in-situ dan real-time, ketahanan, dll.

Berbagai macam detektor untuk analit (gas/cair) ada tetapi tidak memenuhi semua persyaratan yang diperlukan dari sensitivitas tinggi, selektivitas, stabilitas jangka panjang, respon cepat, dan integrasi yang tepat dalam jaringan terukur.

Beberapa pendekatan untuk meningkatkan selektivitas dan sensitivitas sensor terhadap analit tertentu meliputi:

i) desain bahan yang sangat selektif,

ii) manipulasi arsitektur antarmuka pada skala molekuler,

iii) memantau kinetika reaksi dalam situasi di mana kontrol kinetik bekerja (film tipis, partikel kristal kecil),

iv) penggunaan susunan sensor yang melibatkan beberapa set pelapis/transduser, dan

v) susunan sensor dengan respons yang dapat direkam sebagai fungsi suhu atau perubahan lingkungan.

Pada bagian ini penekanan akan diberikan pada desain bahan yang sangat selektif, yaitu saringan molekuler (zeolit). Banyak metode fabrikasi yang digunakan dalam produksi sensor kimia berbasis zeolit. Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan ketika memilih teknik produksi termasuk biaya, kemurnian, porositas, keandalan dan reproduktifitas.

Sejumlah penelitian telah membahas tujuan untuk mendapatkan lapisan tipis zeolit ​​pada berbagai substrat seperti logam mulia dan non-mulia, kaca, keramik, silikon, dan bahkan substrat biologis. Teknik umum untuk persiapan sensor meliputi (1) sablon, (2) teknik sol-gel, (3) pelapisan celup dan spin, dan (4) pertumbuhan langsung dengan dan tanpa pra-penyemaian substrat.

Memang, struktur zeolit ​​​​yang terkontrol sepenuhnya, komposisi kimia yang disetel dengan baik dan kapasitas pertukaran ion membuatnya menarik sebagai senyawa selektif bentuk sejati. Namun, difusi lambat di mikropori mereka menyebabkan laju reaksi lamban.

Untuk mengatasi keterbatasan ini, bahan zeolit ​​telah diproduksi dan dirakit dalam skala nano. Kemajuan yang cukup besar telah dicapai di bidang ini dengan merakit zeolit ​​​​dalam film tipis baik dengan perlekatan terkontrol pada lapisan tunggal rakitan diikuti oleh pertumbuhan atau dengan teknik pola yang berbeda.

Keserbagunaan zeolit ​​terhadap struktur pori, luas permukaan, aktivitas katalitik, dimensi partikel dan morfologi sangat menarik untuk aplikasi sensor. Kapasitas adsorpsinya, luas permukaan dan porositas yang tinggi, keberadaan ion bergerak, dan aktivitas katalitik menjadikannya kandidat yang menarik untuk penginderaan / deteksi kimia.

Secara umum sensor telah dikategorikan dalam empat kelompok berdasarkan prinsip fisika dan mekanisme operasi:

(1) kromatografi dan spektrometri,

(2) sensor elektrokimia,

(3) sensor massa, dan

(4) sensor optik.

Klasifikasi yang sangat rinci dari perangkat sensor gas berdasarkan zeolit ​​disajikan oleh Moos et all. Sensor kimia berbasis zeolit ​​dibagi dalam dua kelompok tergantung pada peran masing-masing saringan molekuler.

Zeolit ​​​​dapat bertindak sebagai elemen fungsional utama, yang merupakan kasus prinsip sensor yang mengandalkan langsung pada sifat konduktif, adsorptif, atau katalitik dari satu jenis saringan molekuler tertentu dan interaksinya dengan analit.

Kelompok kedua termasuk perangkat di mana zeolit ​​​​adalah elemen pelengkap atau sekunder. Sebagai contoh, bahan tuan rumah-tamu dengan situs aktif dienkapsulasi dalam pori-pori zeolit ​​dipertimbangkan. Pada bagian berikut, kelompok pertama sensor berdasarkan sifat spesifik zeolit ​​akan direvisi.

Sensor Penyerap

Berbagai macam struktur nano dan pendekatan untuk deposisi mereka pada dukungan dua dimensi menghasilkan sejumlah besar laporan yang menggambarkan aplikasi penginderaan mereka. Ini adalah area penelitian aktif berdasarkan kebutuhan untuk mendapatkan peningkatan jumlah data dalam aliran proses kimia dan makanan serta pemantauan lingkungan.

Menerapkan saringan molekuler selektif diharapkan dapat meningkatkan kinerja dan terutama selektivitas terhadap satu analit versus yang lain. Kehadiran kation kompensasi muatan seperti alkali, alkali tanah, proton, dll. dalam kerangka anorganik menambah pertukaran ion dan sifat selektif.

Selain itu, sifat hidrofobik bahan silika murni atau sifat hidrofilik aluminosilikat membuat padatan ini berguna sebagai adsorben spesifik molekul organik atau air dalam fase gas atau cair. Makalah ulasan tentang penggunaan zeolit ​​​​dan bahan berbasis zeolit ​​​​untuk pengembangan sensor gas telah diterbitkan oleh Long.

Potensi zeolit ​​​​sebagai bahan selektif tinggi terhadap gas tertentu disorot dan jalan putih untuk penelitian lebih lanjut disarankan. Perilaku adsorpsi selektif zeolit ​​menghasilkan perubahan massa yang terukur. Oleh karena itu berbagai macam sensor gas dikembangkan menggunakan lapisan zeolit ​​yang diendapkan pada perangkat piezoelectric microbalances (QCM) atau permukaan gelombang akustik (SAW).

Berbagai macam saringan molekuler telah disimpan pada perangkat sensor dan sejumlah besar analit telah diselidiki. Untuk ekuilibrasi cepat sensor dengan molekul dalam fase gas, jalur difusi dalam kristal zeolit ​​harus diminimalkan.

Kristal zeolit ​​ZSM-5 dan LTA berukuran nano dipasang pada elektroda emas QCM dan isoterm serapan n- dan i-butana diturunkan dari perubahan frekuensi QCM. Hal ini menunjukkan bahwa perilaku respon dari sensor piezoelektrik berbasis zeolit ​​tergantung pada struktur kerangka serta pada ukuran dan bentuk molekul analit.

Penyerapan selektif n-butana dalam struktur tipe LTA ditunjukkan, mengkonfirmasi kemampuan menghasilkan sensor molekuler yang mampu mengenali dan membedakan molekul dalam 1 Å. Selain itu, zeolit ​​tipe LTA yang diendapkan pada sensor gas magnetoelastik digunakan untuk pengenalan propilena secara selektif dan bukan propana. Selektivitas tinggi didasarkan pada adsorpsi propilena dalam saringan molekul berpori kecil.

 Sifat elastis film polikristalin zeolit ​​di bawah adsorpsi gas yang berbeda juga diukur. Pengaruh molekul teradsorpsi pada sifat mekanik dari film zeolit ​​ditentukan. Adsorpsi gas seperti CO2 dan N2, pada nanocrystals faujasite menginduksi perubahan modulus elastisitas film zeolit, dan ini telah digunakan sebagai parameter penginderaan.

Tidak hanya massa tetapi juga sifat mekanik kristal zeolit ​​diubah dengan adsorpsi gas. Sensor zeolit ​​​​juga terbukti lebih selektif karena bertindak sebagai elemen penginderaan selektif ukuran dan bentuk, pada dasarnya mengecualikan pengganggu potensial seperti molekul hidrokarbon besar, alkohol bercabang, dll. dari mencapai elemen sensor dan mengganggu respons nitrogen dioksida.

Sebagian besar zeolit ​​murni tanpa fungsionalitas tambahan telah digunakan sebagai sensor selektif ukuran untuk air, hidrokarbon, CO, NOx, dll. Namun, fungsionalitas tambahan pada sensor zeolit ​​telah diperkenalkan melalui penggunaan kapasitas pertukaran ionnya. Jadi logam yang berbeda diperkenalkan dalam film zeolit ​​dan selektivitas terhadap molekul yang diinginkan telah dirangsang.

Persiapan bahan penginderaan yang stabil secara kimia/termal berdasarkan zeolit ​​kaya silikon yang mengandung spesies ion logam yang cocok untuk aplikasi sensor dalam kondisi tertentu menggunakan zeolit ​​AgH-ZSM-5 telah didemonstrasikan. Ditunjukkan bahwa spesies ion logam dengan sifat penginderaan terletak dalam saluran zeolit ​​yang kaya silikon.

Adsorpsi/desorpsi air dalam Ag-ZSM-5 dicatat dengan spektroskopi IR. Sifat Ag-ZSM-5 sepenuhnya dapat direproduksi selama beberapa hari bahkan pada suhu tinggi, yang membuka kemungkinan penerapan Ag-zeolit ​​sebagai sensor suhu tinggi.

Baru-baru ini, dalam kelompok kami kluster logam yang berbeda (Ag, Pt, Pd, Cu, Cd, dll.) yang tergabung dalam lingkungan terbatas (berbagai jenis zeolit) sebagai sensor gas dipelajari. Porositas dan aksesibilitas ke cluster logam untuk mendeteksi CO, NOx, hidrokarbon dan uap air telah diselidiki.

Untuk reaktivitas dan selektivitas yang ditingkatkan pada antarmuka berpori yang mengandung logam, sifat transportasi dari bahan yang diatur sendiri ditunjukkan untuk meningkatkan kinerja penginderaan mereka, terutama dalam hal selektivitas dan stabilitas.

Penginderaan terhadap analit yang berbeda pada zeolit yang mengandung logam telah diukur dengan spektroskopi IR in-situ. Selain itu, fungsi ganda dari sensor zeolit yang mengandung logam terhadap CO dan alkohol telah ditunjukkan. Selain itu, terlihat bahwa keberadaan air di dalam sel tidak mengganggu fungsi sensor gas.

Sejumlah besar sensor solid state telah dirancang dan dibawa ke pasar untuk mendeteksi gas berbahaya, berbahaya, dan beracun, khususnya dalam keselamatan, otomotif, kontrol proses, atau aplikasi rumah tangga. Deteksi aman bahan energik tinggi seperti 1, 1-diamino-2,2-dinitroethylene (Fox-7) teradsorpsi dalam zeolit tipe MFI oleh Raman dan 13C NMR telah dilaporkan.

Molekul FOX-7 teradsorpsi dalam zeolit MFI dan deteksi dengan metode spektroskopi dilakukan dengan aman, yang didasarkan pada sifat penyerapan zeolit. Dengan menggunakan bahan dengan struktur pori yang berbeda dan afinitas terhadap gas berbahaya dan beracun, kimia sensor berdasarkan perilaku penyerapan selektif telah disiapkan.

 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.