Sintesis, karakterisasi, dan penerapan zeolit hierarkis menjadi topik yang semakin menarik di kalangan ilmuwan. Zeolit hierarkis yang memiliki porositas sekunder pada skala meso dan makro, yang dikenakan pada struktur mikropori primer adalah kelas asli bahan berpori yang menunjukkan kemampuan penyaringan molekul dan transportasi massa yang cepat.
Bahan-bahan ini, karena kombinasi sifat katalitik zeolit konvensional dengan peningkatan akses dan pengangkutan reagen dalam meso atau mikroporositas tambahan, merupakan solusi efektif untuk masalah transportasi massal, yang terjadi saat menggunakan zeolit konvensional dalam reaksi katalitik.
Yang terakhir memungkinkan molekul substrat untuk mengakses situs aktif yang terletak di dalam mikropori dan mengurangi katalis, yang mengarah pada peningkatan laju reaksi dan waktu hidup katalis (waktu penghapusan deaktivasi molekul produk yang lebih lambat).
Selain itu, porositas sekunder zeolit hierarkis menciptakan ruang yang ideal untuk pengendapan fase katalitik aktif yang mengontrol ukurannya dan memungkinkan tercapainya dispersi yang tinggi dan interaksi yang kuat antara zeolit dan mediumnya.
Zeolit Hierarkis
Zeolit terkenal dengan jaringan mikroporinya yang teratur, stabilitas hidrotermal yang baik, luas permukaan yang besar, keasaman dan selektivitas yang tinggi. Sifat yang sangat baik ini membuat zeolit sangat berguna untuk proses petrokimia dan pemurnian.
Namun, keberadaan hanya saluran mikropori juga membatasi difusi reaktan dan produk masuk dan keluar dari jaringan mikropori, terutama membatasi aplikasi zeolit yang melibatkan molekul besar. Pentingnya pengembangan zeolit hierarkis telah menarik perhatian besar dalam beberapa tahun terakhir karena prospek peningkatan aksesibilitas untuk molekul besar.
Memperkenalkan mesoporositas tambahan, dan bahkan makroporositas, ke dalam zeolit konvensional menghasilkan kombinasi tiga skala ukuran porositas yang berbeda. Ini memperluas struktur hierarki zeolit asli dan sangat meningkatkan transportasi massa molekul sambil mempertahankan ukuran intrinsik, bentuk, dan selektivitas keadaan transisi zeolit. Aplikasi yang menjanjikan dari arsitektur zeolit baru ini telah mendorong banyak upaya untuk mengembangkan berbagai strategi sintesis yang berbeda.
Pengenalan zeolit sintetis telah menyebabkan perubahan paradigma dalam proses katalisis, pemisahan, dan adsorpsi, karena sifat uniknya seperti kristalinitas, luas permukaan tinggi, keasaman, kapasitas pertukaran ion, dan karakter selektif bentuk. Namun, keberadaan mikropori tunggal dalam bahan-bahan ini sering menimbulkan keterbatasan difusi intra-kristal, sehingga pemanfaatan volume aktif zeolit dalam reaksi yang dikatalisis menjadi rendah.
Tinjauan kritis ini mengkaji kemajuan terbaru dalam bidang zeolit yang berkembang pesat dengan peningkatan aksesibilitas dan transportasi molekuler. Strategi untuk meningkatkan efektivitas katalis pada dasarnya terdiri dari sintesis zeolit dengan pori-pori lebar dan/atau dengan panjang difusi pendek.
Pendekatan yang tersedia ditinjau sesuai dengan prinsip, keserbagunaan, efektivitas, dan tingkat kenyataan untuk implementasi praktis, membangun hubungan yang kuat antara sifat bahan yang dihasilkan dan fungsi katalitik.
Kami secara khusus membahas bidang zeolit hierarkis yang menarik, yang menggabungkan dalam satu bahan kekuatan katalitik mikropori dan akses yang difasilitasi dan konsekuensi transportasi yang ditingkatkan dari jaringan mesopori yang saling melengkapi. Zeolit hierarkis dengan dua (atau lebih) tingkat ukuran pori menguntungkan untuk banyak reaksi katalitik yang penting dalam industri.
Selain metode demetalisasi konvensional dan metode mesoporogen, ada peningkatan minat dalam pengembangan metode bebas mesoporogen yang hemat biaya untuk menghasilkan struktur hierarki zeolit.
Faktanya, zeolit hierarki telah diterapkan dalam berbagai reaksi katalitik penting, yang menunjukkan aktivitas katalitik dan selektivitas yang sangat meningkat. Namun, hubungan yang melekat antara struktur hierarkis dan sifat katalitik masih belum sepenuhnya dipahami.
Zeolit hierarkis yang mengandung mikroporositas dan meso/makroporositas telah muncul sebagai cabang baru dan penting dari zeolit karena potensinya untuk meningkatkan perpindahan massa dan aksesibilitas molekuler, yang merupakan kunci untuk mengatasi keterbatasan sterik, difusi, dan pembentukan kokas dalam reaksi katalitik.
Dalam ulasan ini, kami menyajikan kemajuan terbaru yang signifikan dalam pembuatan zeolit hierarkis melalui strategi mesoporogen, bebas mesoporogen, dan demetalisasi dan membahas kelebihan dan kekurangan masing-masing metode.
Dampak dari struktur hierarki zeolit (misalnya, CHA, FAU) pada peningkatan aktivitas katalitik dan selektivitas produk disorot. Akhirnya, kami membahas tantangan saat ini dan perspektif masa depan untuk konstruksi yang dirancang dari katalis zeolit hierarki untuk memenuhi permintaan yang meningkat untuk aplikasi katalitik industri.
Sejarah dan Struktur
Makalah ini dikhususkan untuk "zeolit hierarkis," prinsip-prinsip persiapan dan karakterisasi mereka serta aplikasi potensial. Tujuannya adalah untuk memberikan diskusi kritis tentang keadaan seni saat ini tentang topik hangat "zeolit yang terorganisir secara hierarkis."
Zeolit adalah kuda kerja industri kimia yang digunakan sebagai katalis dan adsorben dalam banyak proses. Keunggulan khusus zeolit adalah, selain, misalnya, luas permukaannya yang tinggi, jumlah situs aktif yang tinggi, stabilitas yang tinggi. karena struktur kristalnya, sistem porinya yang terdefinisi dengan baik, yang mengarah pada sifat penyaringan molekuler yang khas yang menghasilkan selektivitas bentuk dalam reaksi katalitik.
Dalam penelitian industri, fokusnya terletak pada pengembangan adsorben dan katalis baru yang lebih efisien. Khusus untuk zeolit, penelitian ilmiah di bidang sintesis berfokus pada;
i) material baru dengan arsitektur pori yang berbeda, terutama pori-pori yang lebih besar,
ii) pengembangan konsep persiapan baru, seperti konsep perakitan–pembongkaran–organisasi–pemasangan kembali (ADOR),
iii) adaptasi metode bio-terinspirasi dalam ilmu material dan rekayasa reaksi,
iv) pengembangan hirarki bahan yang mengandung zeolit, dan
v) penyelidikan mekanisme pembentukan zeolit, misalnya, menggunakan alat diagnostik in situ yang baru dikembangkan.
Berangkat dari definisi umum hierarki, tinjauan kritis ini akan menghubungkan aspek konsep penyusunan dan metodologi karakterisasinya dengan pertanyaan terkait (potensial) penerapannya. Meskipun beberapa ulasan tentang zeolit hierarkis sudah ada yang membahas sudut pandang yang berbeda dari topik, diskusi lintas-tema dan penghubung umum tidak ada.
Dengan demikian, kontribusi kami mencoba untuk meringkas, mengklasifikasikan, dan mendiskusikan kemajuan terbaru dalam persiapan, karakterisasi, dan penerapan zeolit hierarkis dan akan menyoroti kemajuan luar biasa di lapangan serta mengatasi keterbatasan dan masalah terbuka dan akan menunjukkan tidak didefinisikan dengan jelas atau hasil yang dipahami sepenuhnya.
Secara historis, hierarki ekspresi kembali ke kata Yunani "hieros" (takut) dan "archein" (aturan) yang menggambarkan peringkat pengudusan di gereja-gereja karena pentingnya mereka. Dengan demikian, ungkapan "hierarki" belum dibuat sehubungan dengan material atau sistem berpori pada khususnya. Namun, hierarki ditemukan di mana-mana; itu adalah properti umum dari prinsip organisasi dasar di alam.
Seseorang dapat menemukan hierarki pada prinsipnya di hampir semua bahan biologis dan terutama dalam sistem kehidupan, misalnya, seperti di pohon, daun, kayu, tulang, sirkuit darah, hanya untuk beberapa contoh. Namun, bahkan sebagai prinsip yang lebih umum ditemukan juga dalam ekologi, sosial, ekonomi, dan bahkan dalam sistem teknis.
Tinjauan awal tentang bahan biologis hierarkis diberikan oleh Currey dalam buku teks dan dalam kompilasi artikel yang diedit oleh Cowin dan baru-baru ini oleh Bäuerlein et al. Fratzl dkk. telah mengulas materi alam dalam aspek belajar dari alam. Ini telah menjadi inspirasi untuk pengembangan bahan baru yang disebut sebagai "bionik" dan "biomimetik."
Namun, para insinyur memiliki elemen kimia tambahan di kotak peralatan mereka, yaitu logam, misalnya, besi, kromium, nikel, untuk membangun jembatan dari berbagai jenis, atau menara seperti "La Tour Eiffel," yang tentu saja dibangun dari satu blok bangunan struktural yang tersusun secara hierarkis yang sebagian besar terdiri dari baja (besi).
Sebaliknya, sistem hierarkis di alam biasanya merupakan komposit yang dibuat dari sangat sedikit elemen ringan termasuk karbon, nitrogen, oksigen, hidrogen, serta kalsium dan fosfor, hanya untuk menyebutkan yang paling penting.
Pada hari-hari awal, para ilmuwan material mengandalkan terutama pada proses pembentukan dan perakitan untuk konstruksi sistem hierarkis seperti jembatan, menara, atau kisi-kisi baja untuk bangunan tinggi dan pencakar langit. Sebaliknya, alam selalu menerapkan pendekatan bottom-up dengan menggunakan sejumlah elemen yang tersedia, terutama karbon, oksigen, dan hidrogen.[38]
Mekanisme pertumbuhan di alam dikendalikan oleh proses perakitan sendiri yang biasanya didorong oleh gaya tanding yang menghasilkan bahan komposit yang lebih disukai dengan fungsi yang diinginkan yaitu, kekuatan atau kekakuan, misalnya, tulang. Saat ini, karena wawasan yang lebih dalam dan kontrol yang lebih baik dari proses pembentukan struktur, kami sedang dalam perjalanan untuk membuat material yang rata dengan struktur hierarkis dengan proses bottom-up.
Dengan demikian, banyak fungsi bahan diciptakan melalui susunan hierarki elemen strukturalnya. Seringkali, proses pengorganisasian diri ini mengarah pada struktur tertentu. Hirarki selalu terkait dengan properti tertentu seperti kekuatan, komposisi kimia, atau transportasi seperti fluks, profil aliran, dll.
Jadi, dalam sistem alami seperti kayu dan tulang, lingkaran darah atau di ruang tunggu makhluk hidup, "sistem pori" mereka dioptimalkan masing-masing di bawah aspek kekuatan tinggi atau profil fluks yang dioptimalkan. Dengan demikian, ini menggambarkan keragaman terjadinya 'hierarki' properti dalam contoh alami dan teknis.
Saat ini, juga bahan berpori, yaitu zeolit berpori mikro, yang penting sebagai katalis, adsorben, atau penukar ion, bergantung pada struktur pori hierarkis yang dirancang dengan baik dan sengaja untuk mengatasi keterbatasan transportasi ke saluran mikro yang sempit dan saling berhubungan.
Namun demikian, dalam literatur tentang bahan berpori, ungkapan "hierarki" sehubungan dengan porositasnya sangat sering digunakan dalam arti yang sangat luas untuk sistem yang hanya berisi sejumlah jenis pori yang berbeda dalam bentuk ukuran pori bi- atau multimodal distribusi, secara independen apakah dan bagaimana dua (atau lebih) sistem pori yang berbeda saling berhubungan.
Namun, dalam arti sempit, kita harus mempertimbangkan adanya interaksi antara tingkat pori yang berbeda sebelum seseorang dapat menyebut sistem pori secara keseluruhan "hierarkis."
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.
