Zeolit Alam: Struktur, Manfaat dan Aplikasi di Berbagai Sektor

Zeolit ​​​​adalah sekelompok senyawa aluminosilikat mikropori kristal, baik yang berasal dari alam maupun sintetis, dengan struktur pori tipe rongga dan saluran yang ditentukan dari dimensi molekul. Zeolit ​​pertama kali dideskripsikan oleh ahli mineral Swedia Baron Axel Cronstedt pada tahun 1756. 

Mereka mendapatkan namanya dari bahasa Yunani zeo, mendidih, dan lithos yang berarti batu, karena pengamatan sederhana bahwa ketika dipanaskan batu-batu ini mendesis dan menggelegak, seolah-olah mendidih.

Rumus umum komposisi zeolit ​​adalah:

M_x/n[(AlO₂)x(SiO2)_y].mH₂O

dimana muatan negatif kerangka diseimbangkan oleh kation M bervalensi n, biasanya logam alkali atau alkali tanah tetapi ini dapat ditukar. Kerangka terbentuk dari berbagi sudut [SiO4]4- dan [AlO4]5- tetrahedra yang menentukan rongga dan saluran, di mana kation dapat ditemukan berkoordinasi dengan oksigen kerangka dan/atau molekul air.

Struktur kristal ini telah mengalami modifikasi melalui penggantian situs tetrahedral dengan galium, titanium dan fosfor, misalnya. Bab ini akan membahas secara singkat beberapa informasi umum yang terkait dengan zeolit, seperti: struktur, sifat dan aplikasi, dengan perhatian diberikan pada peran potensial mereka dalam penyimpanan hidrogen.

Struktur dan Nomenklatur

Metode penyebutan nama zeolit ​​seringkali bermuara pada konteks. Pada tingkat yang paling sederhana mereka sering disebut dengan huruf atau karakter sederhana, mis. Zeolit ​​A, X atau .Ω. Ini sering dialokasikan oleh orang-orang yang melakukan sintesis awal. Mereka juga dapat, jika mungkin, dirujuk oleh hubungannya dengan zeolit ​​alam.

Metode nomenklatur terakhir dan banyak digunakan yang diperkenalkan oleh International Zeolit ​​Association Structure Commission adalah kode tiga huruf yang digunakan untuk memberi label pada struktur dengan topologi kerangka yang serupa, sering kali menggunakan mineral alam sebagai sumber singkatannya.

Struktur tidak perlu memiliki konektivitas atau komposisi lengkap yang sama, dan sangat umum untuk topologi yang berbeda dihasilkan dari unit bangunan yang sama. Sebagai contoh zeolit ​​A adalah dari kelompok IZASC LTA (Linde Tipe 4A), sedangkan zeolit ​​X dan Y keduanya memiliki struktur faujasite, mineral alami, dan dilambangkan sebagai FAU.

Ketiganya terbentuk dari kandang β- atau sodalit. Struktur zeolit ​​ditentukan oleh tetrahedra berbagi sudut [SiO4]4- dan [AlO4]5-, ini disebut unit bangunan sekunder (SBU). SBU dianggap sebagai blok bangunan untuk struktur 3 dimensi. Ini membentuk dasar polihedra yang sangat sederhana, yang kemudian dapat terus terhubung dan membangun untuk memberikan jenis struktur kerangka kerja yang berbeda.

 Dalam beberapa kasus, SBU yang sama dapat digunakan untuk memberikan kerangka kerja yang berbeda menggunakan konektivitas yang berbeda. Misalnya, single 6 ring (S6R) dan single 4 ring (S4R), yang merupakan 2 dari 24 SBU yang dikategorikan. S6R dan S4R masing-masing dapat terhubung untuk membentuk versi ganda dari masing-masing cincin 6 ganda (D6R) dan cincin 4 ganda (D4R). S6R dan S4R juga dapat terhubung untuk membentuk β-cage atau sangkar sodalit, yang merupakan oktahedron terpotong. Ini membentuk dasar untuk 3 zeolit ​​yang digunakan dalam pekerjaan ini: zeolit ​​A, X dan Y.

Aplikasi

Inheren dalam jenis struktur pori reguler ini adalah sifat yang dapat dieksploitasi. Salah satu yang disebutkan sebelumnya adalah pertukaran ion yaitu penggantian kation penyeimbang muatan. Dalam praktiknya, sebagian besar logam blok-s dapat dengan mudah bertukar, asalkan ukuran kationnya tidak terlalu besar.

Logam blok-d baris pertama tidak sering sepenuhnya tertukar menjadi zeolit, dan dapat, jika pH tidak dikontrol dengan baik, menyebabkan runtuhnya kerangka. Kemampuan kation untuk dipertukarkan muncul dari lokasi dan mobilitasnya yang dapat diakses di dalam pori-pori zeolit, sebagian dikoordinasikan dengan jendela kerangka dan sebagian dengan perairan zeolit.

Struktur pori pada zeolit ​​biasanya mengandung air dan ketika mengalami dehidrasi akan terjadi regangan yang cukup besar pada kisi. Untuk meminimalkan regangan ini, kerangka sering akan dengan mudah menyerap spesies ionik atau molekuler ke dalam struktur porinya.

Karakteristik terakhir yang benar-benar dapat dieksploitasi adalah ke kerangka itu sendiri, dengan berbagai komposisi, ukuran pori, dan konektivitas pori. Dengan menggunakan karakteristik ini, kami memiliki media untuk selektivitas ukuran dan bentuk, sementara juga menawarkan fungsionalitas dalam bentuk situs asam kerangka.

Petrokimia dan Katalisis

Perusahaan seperti Exxon-Mobil, Linde, Chevron, untuk menyebutkan beberapa, telah banyak berinvestasi dalam penggunaan zeolit ​​di daerah ini. Misalnya, alkilasi toluena dengan metanol dimodifikasi menggunakan zeolit ​​untuk menghasilkan para-xilena sebagai produk eksklusif.

Melalui penggunaan berbagai macam topologi yang tersedia, peningkatan luas permukaan juga dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan katalisis melalui penggunaan logam mulia (Pt, Ag, Cu dan Ni, misalnya). Dengan menggunakan ini, retak preferensial untuk fraksi minyak ringan dapat terjadi, dan struktur pori yang lebih sempit dapat digunakan untuk menghasilkan rantai alkil linier. Demikian pula kapasitas mereka untuk menyediakan situs asam kuat (dalam bentuk H-zeolit), juga menyediakan aplikasi yang beragam.

Pengering dan Saringan Molekuler

Struktur pori zeolit ​​yang berdimensi molekul, dan sifat kerangka yang bermuatan serta kation yang dapat ditukar memberikan suatu sistem yang dapat digunakan untuk mengadsorbsi gas dan cairan polar. Zeolit ​​​​dengan mudah digunakan sebagai pengering karena adsorpsi air ke dalam kerangka bersifat reversibel.

Dengan penyetelan dengan kation selektif penyerapan preferensial gas limbah yang tidak diinginkan dari cerobong asap juga dimungkinkan, sementara film tipis saringan molekuler telah digunakan dalam pemisahan gas melalui adsorpsi selektif. 

Penggunaan zeolit ​​​​sebagai "saringan molekuler" mengeksploitasi selektivitas bentuk dan ukuran struktur pori zeolit, memungkinkan adsorpsi preferensial hidrokarbon sederhana dalam aliran reaksi sementara memungkinkan struktur aromatik yang lebih besar dikumpulkan secara terpisah.

Pelunak Air dan Penukar Ion

Karena diameter pori relatif di sebagian besar zeolit ​​dibandingkan dengan spesies kationik, ada tingkat mobilitas yang besar. Zeolit ​​NaA dikenal digunakan sebagai pelembut skala besar karena kemampuannya untuk menghilangkan kalsium dari larutan, untuk digantikan oleh natrium.

Seperti aplikasi pengering, zeolit ​​awal dapat diregenerasi sehingga menjadi pelunak air yang tahan lama dan ramah lingkungan. Untuk alasan ini zeolit ​​telah digunakan dalam bubuk pencuci, meskipun tidak dalam aplikasi regeneratif. Mereka juga telah digunakan dalam industri limbah nuklir untuk pembersihan dan isolasi limbah radioaktif.

Oklusi Bahan Tamu di Zeolit

Penggunaan volume pori internal untuk menampung bahan tamu telah dieksplorasi di berbagai bidang. Sementara bagian sebelumnya menguraikan penggunaan volume pori, tidak ada yang menggunakannya sebagai media penyimpanan. Di sini bahan menempati volume pori dan campuran intim pada skala nano terbentuk.

Telah terbukti bahwa zeolit ​​yang mengandung nitrat dan fosfat dapat digunakan sebagai aditif pupuk. Penempatan ion-ion ini dalam zeolit ​​memungkinkan mekanisme pelepasan lambat karena zeolit ​​direhidrasi; fosfat dan nitrat berdifusi keluar dan masuk ke lingkungan eksternal.

Difusi lambat ini telah mengurangi jumlah pencucian nutrisi ini ke badan air lokal, di mana dalam jumlah besar mereka dapat memiliki efek merugikan pada kehidupan akuatik. Contoh lain dari sistem pelepasan lambat telah dipelajari menggunakan molekul obat sebagai bahan oklusi.

Sekali lagi ini memiliki keuntungan menyediakan mekanisme pelepasan lambat untuk obat yang berpotensi memiliki penyerapan yang sangat cepat oleh tubuh. Karena banyak zeolit ​​tidak beracun, ini juga dapat memberikan metode yang berguna untuk menghindari kesulitan dalam formulasi pil obat dan potensi masalah dengan polimorf kristalografi. Penelitian menunjukkan bahwa berbagai lubang pori yang berbeda dapat digunakan sebagai kontrol mekanisme difusi.

Di bidang limbah nuklir, pertukaran ion telah menunjukkan tingkat keberhasilan yang besar dalam menangkap spesies anionik dan kationik. Iodida, misalnya, juga telah berhasil terperangkap, melalui penggabungan perak iodida dalam zeolit ​​A. Hal ini memungkinkan dekomposisi termal menjadi sodalit, menjebak iodida dalam sangkar β, yang melumpuhkannya. Hal ini ditunjukkan melalui pengujian pelindian dalam kondisi asam dan basa.

Volume pori zeolit ​​telah digunakan untuk menghasilkan replika negatif, dengan impregnasi dengan glukosa. Ini diikuti oleh pirolisis glukosa di bawah udara dan kemudian pembubaran kerangka meninggalkan karbon "zeolitik" berpori.

Ini memiliki potensi sebagai bahan penyimpanan hidrogen, dengan alasan untuk menyediakan area permukaan yang tinggi dan volume bebas dalam zeolit, dengan keunggulan berat yang terlihat pada struktur nano karbon. Enkapsulasi sulfida logam transisi dalam zeolit ​​Y digunakan untuk mencoba dan menyediakan situs katalitik yang cocok untuk hidro-proses.

Biasanya katalis dipasang pada permukaan alumina atau karbon dan dipostulasikan bahwa harus ada ukuran cluster yang optimal untuk memberikan aktivasi yang baik menuju reaksi yang diinginkan. Ditemukan meskipun katalis berbasis zeolit ​​menunjukkan hasil yang kurang menguntungkan, dibandingkan bahan yang didukung pada permukaan inang. Ini dianggap sebagai pembentukan kelompok di dalam pori-pori struktur lokal yang tidak diketahui.

Buhl dkk. mengambil bahan penyimpan hidrogen yang diketahui, dalam bentuk natrium borohidrida, dan menambahkannya ke gel sintesis solvotermal zeolit. Ini memungkinkan penggabungan unit borohidrida, misalnya, ke dalam kerangka sodalit sebagai templat terikat.

Pekerjaan ini memperluas agen templating berbeda yang digunakan untuk meningkatkan sintesis kerangka kerja, seperti yang diamati dengan penggunaan spesies tetrametil amonium, misalnya. Perubahan total pengikatan dan lingkungan menawarkan perubahan sifat desorpsi dan adsorpsi.

Dalam kasus borohidrida yang dienkapsulasi terjadi peningkatan suhu desorpsi dari 838 K dalam natrium borohidrida curah; penyerapan luas dengan onset sekitar 898 K, memuncak pada sekitar 943 K, diamati untuk borohidrida 'klatrat', menunjukkan bahwa enkapsulasi secara nominal menstabilkan borohidrida. Penambahan air kerangka memiliki efek merugikan dengan menyebabkan oksidasi borohidrida; perubahan ini dipantau melalui IR dan NMR.

Pembentukan cluster di pori-pori zeolit ​​telah dipelajari secara ekstensif, dengan berbagai logam yang berbeda yang tergabung, termasuk sebagian besar logam alkali serta kadmium dan perak. Penelitian ini terutama dilakukan untuk sifat magnetik dan elektronik.

Ditemukan bahwa struktur elektronik sering diubah menghasilkan spesies paramagnetik. Penelitian lain telah mengidentifikasi cluster logam kecil yang cocok untuk digunakan sebagai katalis. Gugus dalam zeolit ​​juga penting dalam pewarna dan pigmen.

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.