Aplikasi Biomedis dari Nanopartikel Zeolitik Melalui Sistem Hidrogel

Bahan berpori adalah solusi berkelanjutan yang menjanjikan untuk beberapa masalah global termasuk meningkatnya permintaan energi bersama dengan kebutuhan untuk persetujuan lingkungan yang lebih ketat untuk kontaminan industri, menipisnya sumber daya, dan meningkatkan kesehatan.

Kapasitas bahan berpori ini, secara fisik dan kimia, merupakan titik tarik karena menunjukkan lingkungan atom lokal yang berbeda setelah terpapar pada permukaan padat versus permukaan curah. Jadi, jumlah atom permukaan yang lebih banyak, atau dengan kata yang lebih baik, peningkatan luas permukaan spesifik dari padatan berpori akan menyebabkan reaktivitas material yang lebih tinggi dan peningkatan kemanjuran dalam aplikasi yang relevan.

Nanopartikel Zeolit

Tiga strategi telah digunakan untuk tujuan ini untuk membantu pengurangan ukuran padatan padat, untuk menghasilkan sebagian besar partikel dengan struktur pori terbuka, atau untuk menggabungkan dua pendekatan ini dengan menyiapkan partikel skala nano yang terdiri dari pori-pori nano yang dapat diakses dan homogen yang memaksimalkan fraksi atom yang terpapar ke permukaan.

Menurut International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), struktur berpori diurutkan menjadi tiga kelompok berdasarkan diameter porinya: struktur mikro dengan diameter pori hingga 2 nm, material mesopori yang mengandung pori dalam kisaran 2 50 nm , dan padatan berpori makro dengan pori-pori lebih besar dari 50 nm. Tergantung pada karakteristik struktural dan komposisinya, masing-masing kelas mikro dan mesopori dibagi lagi menjadi subfamili bahan berpori.

Ukuran partikel itu sendiri mungkin menjadi faktor lain untuk klasifikasi. Secara umum, partikel dengan ukuran hingga 100 nm, setidaknya dalam satu dimensi, dianggap padatan berpori berukuran nano yang mungkin hanya berisi rentang pori mikro dan mesopori. Kristal yang dikembangkan baru-baru ini dengan ukuran yang tidak melebihi 15 nm dikenal sebagai NP ultra-kecil.

Padatan berpori dengan seragam, struktur pori periodik disebut sebagai bahan berpori yang dipesan. Partikel berpori dengan struktur periodik semakin mendapat perhatian karena dapat menjadi alat yang diduga dalam penginderaan, pemisahan, penyimpanan, dan transformasi molekul kecil.

Secara khusus, zeolit ​​digunakan secara luas di berbagai bidang industri yang berkaitan dengan katalisis, adsorpsi, pertukaran ion, dll. Karena banyaknya publikasi yang dikumpulkan tentang sintesis dan penerapan NP zeolit ​​​​dan jangkauannya yang meluas dalam biologi dan kedokteran, tujuannya dari tinjauan ini adalah untuk memberikan ringkasan aplikasi biomedis terbaru dari kelompok yang berbeda dari bahan nano berpori zeolit.

Zeolit ​​​​adalah kelas mineral dengan struktur berpori teratur yang memiliki kisaran pori mikro yang terutama ditemukan di alam. Dari sudut pandang komposisi kimia, zeolit ​​terdiri dari oksida logam kristal yang blok bangunannya terdiri dari atom tetrahedral (misalnya, Si, P, Al, Ti, B, Ga, Ge, Fe, dll.) yang terikat pada empat atau dua oksigen atom, di mana setiap oksigen terhubung ke dua atom tetrahedral.

Harus dipertimbangkan bahwa hubungan struktur-properti penting untuk diwujudkan dalam situasi sekarang. Aplikasi zeolit ​​secara luas berasal dari asam padat dan efisiensi pertukaran ionnya karena kerangka kuatnya yang berakar pada struktur berbasis anorganiknya.

Diameter mikropori dalam zeolit ​​biasanya kurang dari 0,7 nm, yang dapat digunakan untuk pengayakan molekuler. Selanjutnya, penggabungan atom logam terisolasi ke dalam kerangka silikat dan/atau pengenalan kation melalui pertukaran ion menampilkan karakteristik yang menentukan. Produksi zeolit ​​yang dapat dirancang berdasarkan karakteristik struktural dan fisiknya akan menjadi masalah yang menantang di masa depan.

Pembuatan Biomaterial Berpori Zeolitik Melalui Sistem Hidrogel

Seperti disebutkan, bahan zeolit ​​disintesis dengan berbagai metode dalam lima sistem sintesis, yaitu, sistem hidrogel konvensional, template sintesis ruang terbatas, mikroreaktor, pendekatan top-down, dan sistem sintesis nanosheet zeolit.

Peningkatan produksi zeolit, bagaimanapun, tergantung pada sistem berbasis hidrogel yang terdiri dari fase padat dan cair massal, di mana tulang punggung zeolit ​​terbentuk di sekitar spesies templating bermuatan, yaitu kompleks logam alkali dan kation-air atau molekul organik.

Produksi zeolit ​​​​melalui sistem hidrogel didasarkan pada strategi, di mana bahan amorf mengalami reorganisasi kimia dan struktural hingga mencapai susunan zeolit. Inti zeolit ​​terbentuk di bagian padat dari sistem, sedangkan kerangka zeolit ​​menyebar ke jaringan gel sampai kristalit dilepaskan dari matriks padat dan terus berkembang di dalam larutan induk.

Dengan demikian, produksi zeolit ​​​​melalui sistem hidrogel dapat dianggap berlangsung dalam tiga langkah:

(1) nukleasi pada antarmuka gel-cair,

(2) pertumbuhan dan pelepasan inti zeolit ​​dari matriks gel, dan

(3) pertumbuhan dalam larutan induk sampai selesainya produk zeolit ​​kristal penuh.

Produksi zeolit ​​​​massal dalam komposisi hidrogel menunjukkan tingkat heterogenitas yang cukup besar. Keutamaan heterogen dari proses nukleasi zeolit ​​​​telah disetujui secara konsensus, dan biasanya ada kesepakatan bahwa nukleasi zeolit ​​​​menyimpang dari proses kristalisasi klasik yang menampilkan produksi kristal dari larutan lewat jenuh.

Ini mungkin salah satu produk paling rumit dari kristalisasi hidrotermal, di mana biasanya satu unit sel terbentuk dari beberapa ratus atom. Jadi, kontrol ekspansi zeolit ​​​​dalam sistem seperti itu lebih rumit. Kerumitan dan heterogenitas peristiwa yang tinggi dalam fase padat dan cair dari sistem juga menciptakan masalah kritis dan menantang dalam memantau mekanisme produksi zeolit.

Namun, kemajuan yang cukup besar telah diperoleh dalam beberapa tahun terakhir, dan ada kesepakatan luas atas peristiwa mendasar yang terjadi selama proses nukleasi zeolit. Sebagai contoh, menjadi jelas bahwa ukuran partikel gel prekursor dalam sistem ditentukan oleh alkali hidroksida, misalnya, dalam hal memproduksi zeolit ​​tipe FAU dengan aplikasi industri.

Diameter bahan akhir zeolit ​​​​dapat diatur dengan kontrol yang cermat dan sistematis dari kimia gel awal yang memfasilitasi pembentukan padatan zeolit ​​​​berukuran ultra kecil, nanometer, atau mikrometer dengan distribusi ukuran partikel yang seragam.

Sistem tertutup digunakan untuk mensintesis kristal zeolit, di mana komponen gel awal bereaksi bersama, sehingga reaksi ini pada akhirnya mengarah pada nukleasi dan pertumbuhan lebih lanjut dari fase kinetik yang paling menguntungkan. Dalam keadaan ini, pengendalian pertumbuhan zeolit ​​memungkinkan pengaturan ukuran kristal akhir.

Sederhananya, ada pembatasan sumber nutrisi, dan pertumbuhan padatan berhenti setelah komponen bangunan habis. Ada hubungan terbalik antara proses nukleasi dan ukuran kristal, sehingga peningkatan jumlah inti menyebabkan penurunan ukuran kristal ultimit.

Oleh karena itu, kontrol yang akurat dari peristiwa nukleasi zeolit ​​dan pertumbuhan kristal secara simultan diperlukan untuk pengaturan skala partikel zeolit. Yang terakhir ini sangat penting ketika tujuannya adalah produksi partikel berukuran nano dengan distribusi ukuran yang sempit, di mana homogenitas produk muncul dari keseragaman temporal dan spasial dari proses nukleasi.

Tim peneliti yang berbeda telah berfokus pada bahan zeolit ​​​​jenis FAU karena pengaruh yang sangat besar dari jenis zeolit ​​​​ini pada industri petrokimia. Pada 1990-an, nanocrystals tipe FAU diproduksi, dengan memanfaatkan sejumlah besar tetramethylammonium hydroxide dan 15-crown-5 eter, dan sangat mengurangi jumlah Na2O dalam sistem awal.

Hal ini diikuti oleh beberapa upaya untuk meningkatkan hasil produksi. Valtchev dan Bozhilov menggambarkan kemungkinan mensintesis bahan nano tipe FAU melalui sistem bebas template organik. Hu et al menghasilkan zeolit ​​Y berukuran submikrometer (subfamili tipe FAU) menggunakan hidrogel bebas-templat organik, dan prosedur tersebut dioptimalkan oleh Kim et al.

Pada tahun 2012, produksi zeolit ​​tipe EMT berukuran nano tanpa template dilaporkan oleh Ng et al. Setelah itu, pada tahun 2015 dilaporkan fabrikasi zeolit ​​tipe FAU oleh Awala et al. Bahan zeolit ​​ini memiliki sifat yang luar biasa, seperti kristal efisiensi tinggi (di atas 80%), volume mikropori (0,30 cm3 g−1) sebanding dengan rekan konvensional mereka (kristal berukuran mikrometer), partikel yang sangat kecil (10–15 nm) dengan distribusi ukuran yang sempit, stabilitas termal yang luar biasa, dan rasio Si/Al yang dapat dimodifikasi antara nilai 1,1 dan 2,1 (zeolit ​​X atau Y).

Bahan tipe EMT ultrasmall, padatan lain dengan kapasitas signifikan dalam reaksi katalitik dan pemisahan, diperoleh melalui sistem bebas-templat organik. Nanomaterial ini distabilkan pada kondisi suhu yang hampir ambien di mana kristal nano ultrasmall (7-15 nm) dirakit dan kemudian diperbesar menjadi 50-70 nm di bawah kristalisasi berkepanjangan.

Selain ukurannya yang sangat kecil, distribusi ukuran partikel yang seragam di lingkungan yang kaya natrium dan biaya produksi yang rendah merupakan pencapaian besar yang membuat teknik sintesis ini unik.

Selain FAU dan EMT, zeolit ​​jenis BEA, LTI, MFI, dan MOR adalah beberapa jenis kerangka industri yang paling penting. Dalam bidang biologi dan medis, penggunaan zeolit ​​dimulai pada awal 1990-an, ketika kemampuan kerangka FAU (X, Y), LTA (Linde Tipe A, zeolit ​​A), dan MOR diterapkan sebagai pencitraan resonansi magnetik (MRI). ) agen kontras dan / atau agen bakterisida bersama dengan potensi mereka untuk aplikasi gigi atau farmakologis direalisasikan.

Sejak itu, kemajuan dalam sintesis kerangka zeolitik yang berbeda telah semakin membuka jalan untuk memperluas eksploitasi mereka dalam penelitian biomedis dan sektor industri. Jenis zeolit ​​yang paling banyak digunakan di daerah ini adalah FAU, EMT, klinoptilolit, BEA, FER, LTA, LTL (Linde Tipe L, zeolit ​​L), MFI, MOR, dan ZSM.

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.