Zeolit: Struktur, Properti dan Sifat Pertukaran Ion
Minat terhadap zeolit dan aplikasinya terus meningkat selama beberapa dekade. Ini dapat dijelaskan oleh keserbagunaan luar biasa dari struktur-struktur khusus itu dan kemungkinan variasi penggunaan yang hampir tak terbatas. Di atas 34 spesies mineral zeolit yang berbeda (alami), ratusan struktur dapat dibuat khusus secara artifisial; ini memperluas cakupan penggunaan bahan-bahan tersebut.
Struktur Zeolit
Zeolit adalah kristal, aluminosilikat
terhidrasi. Rumus umum yang mewakili struktur mereka dapat ditulis sebagai
berikut:
Apa yang tidak diberitahukan oleh rumus
umum kepada kita adalah susunan spasial atom-atom dalam materi yang memberikan
mereka sifat-sifat yang sangat khusus. Struktur mikroskopis setiap zeolit
didasarkan pada tetrahedral yang terbentuk antara kation silikon (Si4+) atau
Aluminium (Al3+) kecil dan empat atom oksigen.
Tetrahedra itu adalah unit utama dari mana
seluruh struktur dibangun. Mereka kemudian dikumpulkan dalam struktur tertentu
bernama Secondary Building Units (SBU). Seringkali, tata letak tersebut dapat
digambarkan sebagai unit polihedral. Misalnya, jika kita mempertimbangkan
contoh kerangka [83], atom aluminium dan silikon terletak di titik sudut
kuboctahedron terpotong.
Oktahedron terpotong dan struktur
kuboctahedron terpotong di mana simpul unit polihedral ditempati oleh atom
aluminium dan silikon; atom oksigen tidak ditampilkan tetapi mereka terletak di
sekitar titik tengah garis yang menghubungkan dua situs tetrahedral (Al atau
Si).
SBU biasanya digunakan untuk mengklasifikasikan
zeolit dalam kelompok dan merupakan unit dasar dari mana topologi dapat
dijelaskan. Penting untuk dicatat bahwa dalam banyak kasus, beberapa SBU
diperlukan untuk menggambarkan topologi tertentu.
Perakitan beberapa SBU dapat mengarah pada
deskripsi struktur ruang zeolit yang sebenarnya. Perakitan 8 unit oktahedron
terpotong dengan 8 cincin empat anggota ganda (D4R) menciptakan supercage di
tengah struktur zeolit tipe A.
Akhirnya, bahan zeolit adalah polimer
anorganik yang blok bangunan dasarnya adalah rakitan khusus SBU. Banyaknya
jumlah SBU serta berbagai kombinasi yang dapat dilakukan darinya memungkinkan
untuk membangun struktur zeolit yang hampir tak terbatas.
Bentuk-Bentuk Aplikasi Zeolit
Struktur mikropori (ultraporositas) yang
mereka tunjukkan membuatnya menjadi adsorben yang sangat baik. Proses pemisahan
membuat sebagian besar properti itu dan lebih khusus lagi proses pemisahan
gas-gas dan gas-uap. Diketahui jika lajari permeansi beberapa gas melalui
membran zeolit tipe-Y.
Adsorpsi selektif CO2 yang besar menjadikan
penggunaan zeolit ini sebagai proses pemisahan gas-gas yang sangat baik yang
tersebar di industri gas alam. Memodifikasi derajat hidrasi zeolit terbukti
memiliki pengaruh yang kuat terhadap permeabilitas terhadap uap air dan setiap
jenis gas.
Zeolit juga dapat digunakan sebagai
saringan molekuler yang memungkinkan hanya molekul yang masuk ke dalam
pori-pori zeolit yang melewatinya. Aplikasi properti ini dilaksanakan oleh
Van Hoof et al.] di mana pelarut organik didehidrasi menggunakan zeolit tipe
NaA.
Pengurangan molekuler juga dimungkinkan
berkat struktur khusus zeolit. Contoh yang paling mencolok adalah upaya pada
tahun sembilan puluhan di lokasi bencana Tchernobyl dan kemudian pada tahun
2011 di lepas pantai Fukushima, Jepang, para ilmuwan telah menggunakan sejumlah
zeolit untuk menyerap sebanyak mungkin polusi radioaktif oleh sesium 137.
Aplikasi lain dari zeolit menggunakan
afinitas struktur terhadap kation yang berbeda. Zeolit dapat digunakan
sebagai bahan penukar ion untuk menghilangkan kation dari larutan. Pertukaran
ion terjadi antara zeolit dan larutan yang mengandung kation yang menunjukkan
afinitas lebih tinggi terhadap zeolit daripada ion lawan positif yang sudah
ada dalam struktur. Sifat ini telah digunakan dalam Bagian IV untuk pertukaran
ion zeolit tipe 13-X.
Akhirnya, zeolit juga digunakan sebagai katalis untuk berbagai reaksi berkat konsentrasi tinggi situs asam aktif (Lewis dan Brønsted) yang mereka tunjukkan. Di atas segalanya, minat menggunakan zeolit sebagai katalis juga berasal dari kekhususannya terhadap molekul tertentu.
Memang, aktivitas katalitik dikombinasikan dengan pembatasan ukuran
batas reaktan – penetrasi spesies tergantung pada ukurannya dibandingkan dengan
ukuran pori – hanya mendorong reaksi kimia tertentu dan dengan demikian membuat
zeolit menjadi katalis spesifik.
Rasio dan Counter Ion
Berbagai macam penggunaan zeolit terutama
disebabkan oleh karakteristik khusus dari strukturnya. Aktivitas zeolit
tertentu tergantung pada bagaimana sifat-sifatnya disetel.
Rasio
Silicon-to-Aluminium (Si/Al)
Rasio Silicon-to-Aluminium (Si/Al) adalah
salah satu parameter yang mengatur reaktivitas zeolit. Pertama, berdasarkan
rumus umum zeolit, jumlah entitas bermuatan dalam struktur berhubungan erat
dengan jumlah atom aluminium. Semakin banyak gugus AlO4- dalam zeolit, semakin
banyak muatan negatif yang perlu diseimbangkan dan akibatnya, semakin banyak
ion lawan positif.
Selain memastikan elektro-netralitas
struktur, ion positif tersebut memainkan peran penting dalam reaktivitas zeolit
karena lokasinya di luar kerangka Al-O-Si. Seperti dijelaskan di atas, jumlah
mereka terkait erat dengan jumlah unit AlO4- dan akibatnya dengan rasio Si/Al.
Sifat ion lawan juga menentukan reaktivitas zeolit.
Kedua, jika rasio Silicon-to-Aluminium
memiliki pengaruh kuat pada reaktivitas (dan daya katalitik) zeolit, ia juga
memiliki dampak besar afinitasnya terhadap air. Memang, semakin tinggi rasio
Si/Al, semakin hidrofobik zeolit dan sebaliknya.
Penurunan rasio Si/Al meningkatkan afinitas
zeolit terhadap air dan dalam kasus reaksi antara spesies organik yang
dikatalisis oleh sifat asam zeolit, molekul air lebih mungkin untuk teradsorpsi
pada permukaan zeolit menyebabkan deaktivasi. katalis dan dengan demikian
penurunan konversi.
Di sisi lain peningkatan rasio Si/Al
menurunkan afinitas air terhadap katalis yang lebih tersedia untuk berinteraksi
dengan spesies organik dan secara efisien memainkan peran katalis asam untuk
reaksi organik.
Sifat
Ion Lawan (Counter-Ion)
Counter-ion positif sederhana yang lebih
umum ditemukan dalam zeolit adalah alkali seperti Li+, Na+ atau K+, alkali
tanah seperti Mg2+, Ca2+ atau Ba2+ dan lebih jarang elemen milik kolom lain
dari klasifikasi periodik seperti La3+.
Gugus atom seperti kation amonium NH4+ juga
merupakan struktur umum yang menyeimbangkan muatan negatif kerangka zeolit.
Namun, sifat kation menentukan kekuatan katalitik asam dari zeolit. Keasaman
Brønsted yang lebih tinggi dari zeolit diperoleh ketika kation
ekstraframework adalah hidrogen H+.
Penentuan keasaman zeolit telah
dipelajari secara luas dan sekarang diketahui bahwa zeolit menunjukkan kedua
jenis situs asam: gugus pendonor proton dan fungsi penerima elektron. Jika
keduanya berperan dalam reaktivitas zeolit, sifat Brønsted katalis tampaknya
mendominasi.
Sistem Saluran Dan Ukuran Pori
Di satu sisi, rumus kimia empiris zeolit
(rasio silikon-terhadap-Aluminium dan sifat ion lawan positif) adalah
parameter yang menentukan yang mempengaruhi sifat zeolit. Di sisi lain, tata
letak khusus atom di ruang angkasa sangat penting dan juga mengatur reaktivitas
zeolit dan kekuatan katalitiknya.
Disposisi spasial atom dan tedrahedra dalam
zeolit dapat dicirikan oleh dimensi D dan ukuran pori dari struktur mikropori
zeolit. Dimensi D dari sistem saluran zeolit adalah angka yang mencirikan
apakah saluran kosong saling berpotongan atau tidak. Jumlah ini bisa dari satu
sampai tiga tergantung pada jenis zeolitnya. Saluran memungkinkan difusi molekul
reaktan dalam zeolit.
Dalam sistem saluran satu dimensi (1-D),
saluran tidak saling berpotongan. Ini adalah kasus zeolit seperti Mordenit
atau zeolit tipe L (LTL). Saluran paralel dan akibatnya tidak berpotongan.
Difusi molekuler terbatas pada satu arah dalam kasus itu. Struktur ini dapat
digambarkan dengan sistem tabung paralel.
Sistem saluran dua dimensi (2-D)
menunjukkan dua sistem saluran berbeda yang dihubungkan. Dalam pengaturan
khusus ini, kita dapat melihat sistem saluran utama di mana saluran paralel dan
terhubung berkat sistem saluran yang lebih kecil atau dua sistem saluran yang saling
bersilangan.
Sistem saluran tiga dimensi (3-D)
menunjukkan tiga sistem saluran yang berpotongan. Ketiga saluran tersebut dapat
memiliki diameter yang ekivalen atau diameter juga dapat bergantung pada arah
koordinat kartesius (X, Y, Z). Struktur Faujasite (FAU) adalah contoh sistem
kanal 3-D. Dalam sistem Faujasite, saluran di tiga arah adalah equidimensional.
Apapun dimensi sistem saluran, ukuran
saluran tersebut adalah parameter yang akan menentukan apakah molekul tertentu
(reaktan atau tidak) dapat masuk ke dalam kisi zeolit hanya akan dapat
tinggal di luar kerangka dan bereaksi pada kisi. permukaan luar zeolit.
Diameter saluran ditentukan oleh jenis struktur dan jumlah atom oksigen yang ada di tepi cincin bukaan. Mendasarkan penentuan jumlah atom oksigen adalah perkiraan karena suhu dan energi kinetik dari molekul difusi dapat mempengaruhi apakah suatu molekul akan dapat memasuki struktur atau tidak. Namun, asumsi ini berlaku secara umum.
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.
Komentar
Posting Komentar