Difusi Molekul Dalam Zeolit; Fitur Kunci Adsorpsi
Difusi molekul dalam zeolit adalah fitur kunci dalam proses penting adsorpsi dan katalisis oleh bahan-bahan ini. Untuk alasan ini, ada perhatian besar untuk menentukan detail mendasar dari proses difusi dalam zeolit, paling sering menggunakan molekul probe yang dipilih.
Seperti yang jelas di bagian berikut, ada berbagai dan keragaman pendekatan eksperimental dan teoretis yang diadopsi dalam tujuan ini. Kombinasi gradien medan berdenyut (PFG) NMR dan hamburan neutron kuasi-elastis (QENS) digunakan untuk mengukur difusi deret homolog molekul n-alkana, hingga n-tetradekana, dalam zeolit tipe MFI.
Difusivitas adalah besaran menengah antara yang diukur untuk NaCaA dan zeolit NaX, dan dalam urutan diameter pori masing-masing. Adapun zeolit NaA, tingkat difusi menurun secara monoton dengan bertambahnya panjang rantai karbon, seperti yang diharapkan.
Namun, hal ini kontras dengan perilaku n-alkana yang teradsorpsi ke dalam NaCaA yang menunjukkan penyimpangan mencolok dari tren ini untuk panjang rantai enam atom karbon ke atas. Menerima bahwa kesepakatan umum ditemukan antara dua metode, difusifitas yang diukur dengan PFG NMR lebih kecil daripada yang ditentukan menggunakan QENS dengan satu urutan besarnya.
Kontradiksi yang tampak ini dapat dijelaskan dalam istilah “jarak” gerak yang berbeda yang diakses oleh metode ini, seperti yang cukup umum ketika menggunakan metode yang berbeda dengan rentang waktu pengukuran yang berbeda.
Dengan demikian, PFG NMR memonitor perpindahan skala molekul biasanya dari jarak mikron (106m), dan karenanya dapat mencerminkan hambatan transpor tambahan dan hambatan difusi yang dikenakan di seluruh butir zeolit. Ini tidak penting untuk QENS, yang sebaliknya mengukur perjalanan molekul pada jarak yang jauh lebih rendah.
Ada dua perkembangan terbaru dari teknik PFG NMR yang telah diusulkan untuk pengukuran difusi molekul dalam zeolit yang diserap dalam bentuk cairan multikomponen. Pendekatan ini memiliki potensi kepentingan praktis karena di hampir semua aplikasi nyata, zeolit berinteraksi dengan campuran komponen daripada dengan zat tunggal.
Metode tersebut mencakup opsi untuk meningkatkan sensitivitas sehubungan dengan perpindahan pada dimensi yang dikurangi dengan prinsip baru pencocokan pulsa gradien medan dan sehubungan dengan selektivitas antara komponen yang berbeda dengan menggabungkan PFG NMR dengan magic angle spinning (MAS) NMR dan dengan pencitraan mikro sistem gradien.
Molekul Banzena
Koefisien difusi ditentukan untuk etana, etena, air dan benzena yang teradsorpsi dalam zeolit NaX, dan hasilnya dibandingkan dengan yang diukur sebelumnya untuk bahan-bahan ini seperti yang ada dalam sistem teradsorpsi yang lebih sederhana.
Energi dan entropi yang mengontrol adsorpsi benzena pada bahan jenis MFI (ZSM-5) asam (HyZSM-5) dan non-asam (Silicalite-1) telah dipelajari menggunakan metode gravimetri dan kalorimetri bersama dengan spektroskopi IR in situ di untuk membuat evaluasi kualitatif dan kuantitatif dari cara benzena berinteraksi dengan pori-pori dan gugus fungsional Si(OH) dan Si(OH)Al dalam struktur.
Menurut interpretasi isoterm adsorpsi, ada situs adsorpsi untuk benzena yang ada dalam bahan jenis MFI yang dibatasi secara sterik. Ini adalah interaksi antara molekul benzena dan dinding pori yang mendominasi energi adsorpsi, sedangkan interaksi yang lebih terlokalisasi dengan gugus hidroksil yang menjembatani tidak terlalu signifikan.
Ketika molekul benzena dekat dengan gugus Si(OH)Al O22H, pergeseran frekuensi regangan diamati, yang mencerminkan geometri adsorpsi lokal molekul benzena di samping kekuatan asam gugus OH dan kekuatan basa benzena. Dua jenis gangguan OH diamati yang diperhitungkan dalam hal menjadi dua orientasi molekul benzena di dalam pori-pori.
Satu orientasi memiliki cincin yang sejajar dengan dinding pori dan yang lainnya berorientasi pada gugus OH yang menjembatani. Ketika cakupan permukaan meningkat, molekul benzena menjadi teradsorpsi tambahan pada kelompok Si(OH)Al yang lingkungannya tidak dibatasi, diperkirakan kemungkinan besar pada bukaan pori-pori.
Difusivitas transpor telah ditentukan untuk benzena perdeuterasi yang teradsorpsi dalam zeolit NaX menggunakan pengukuran spin-echo neutron. Untuk membantu perbandingan dengan simulasi dinamika molekul yang baru-baru ini dilaporkan, difusivitas yang dikoreksi digunakan. Difusi diukur untuk pemuatan benzena dari dan molekul per supercage NaX, dan pada suhu 300, 350 dan 400K.
Baik difusivitas terkoreksi dan transportasi terlihat meningkat ketika pemuatan meningkat dari 1 menjadi 3 molekul benzena per sangkar, tetapi kemudian menurun tajam untuk rata-rata 4,5 molekul di setiap sangkar. Kesesuaian yang sangat baik ditemukan antara hasil eksperimen dan simulasi untuk ketergantungan pemuatan dan nilai keseluruhan untuk difusi yang dikoreksi.
Perilaku kapasitas panas benzena dan heksafluorobenzena yang terkurung dalam pori-pori zeolit NaY telah ditentukan, baik untuk senyawa individu maupun sebagai campuran biner 1:135. Kedua molekul adalah planar dan non-polar, dengan momen quadrupole listrik molekul yang besarnya sama36 tetapi berlawanan tanda (29C m2 untuk benzena dan 31.7C m2 untuk heksafluorobenzena).
Sebagai padatan, keduanya meleleh pada suhu yang sama hingga setengah derajat C, dan memiliki titik didih yang persis sama (80,2C). Panas penguapan juga sama untuk keduanya, sedangkan panas peleburan untuk C6H6 hanya 86% dari C6F6. Ketergantungan pemuatan yang kuat ditemukan, dan kapasitas panas yang ditentukan pada pemuatan menengah sangat besar, menunjukkan bahwa lebih banyak tingkat energi dapat diakses dengan cepat setelah celah energi pertama diatasi.
Ini masuk akal jika eksitasi mode getaran permukaan yang sangat anharmonik dangkal (''lembut'') dari spesies adsorbat terjadi. Dalam campuran 1:1 C6H6 dan C6F6 yang teradsorpsi, kapasitas panas sebagian besar didominasi oleh interaksi intramolekul antara molekul C6H6 dan C6F6 yang terpisah, daripada interaksinya dengan zeolit.
Khususnya, tidak ada transisi fase yang diamati pada rentang suhu dan tingkat pembebanan yang sangat besar, seperti yang mengingatkan pada perilaku fluida superkritis. Dalam studi lain, perilaku difusi yang tampak berbeda dari alkana yang teradsorpsi dalam zeolit yang dapat disimpulkan tergantung pada teknik tertentu yang digunakan untuk mengukurnya, dijelaskan.
Hasilnya menunjukkan bahwa ketika berbagai kumpulan data yang dilaporkan dalam literatur dikoreksi untuk pemuatan alkana yang digunakan dalam jenis pengukuran tertentu, kesepakatan yang lebih dekat diperoleh di antara mereka. Dengan menggunakan metode kolom panjang nol (ZLC), difusi alkana linier (n-heksana menjadi n-tetradekana) dalam zeolit NaCaA diukur.
Ada penurunan monoton yang ditemukan dengan meningkatnya panjang rantai dari n-heksana ke n-undekana, sedikit peningkatan dari nundecane ke n-tridecane, dan dataran tinggi terakhir di n-tetradecane. Sementara kesepakatan dengan hasil yang diperoleh dari pengukuran PFG-NMR masuk akal, maksimum yang diucapkan yang ditemukan dalam studi eutron spin echo baru-baru ini tidak terlihat.
Data QENS
Perbedaan antara data ZLC pengenceran tak terbatas dan teknik mikroskopis tidak dapat dijelaskan oleh intrusi resistensi permukaan karena jelas dari pengukuran pembebanan parsial bahwa difusi internal adalah faktor pengendali. Energi aktivasi untuk difusi alkana linier dalam NaCaA semuanya terletak pada kisaran 20–26kJ mol1. Data QENS telah diukur untuk difusi sendiri n-alkana (hingga heksadekana) dalam silikalit.
Pada 300K, difusivitas terukur lebih besar dalam silikalit daripada di Na-ZSM-5, sesuai dengan perhitungan dinamika molekuler dan dengan teori keadaan transisi hierarkis perhitungan dinamika Brown. Energi aktivasi untuk difusi mendekati 5kJ mol1 untuk rantai karbon satu sampai enam unit, tetapi meningkat ketika jumlah karbon meningkat melalui seri C8–C16 menjadi sekitar 15kJ mol1 untuk C16.
Penjelasan yang mungkin muncul dari simulasi hierarkis, yang menunjukkan bahwa alkana C1-C6 cenderung ditempatkan seluruhnya di dalam rongga segmen saluran tunggal dan berdifusi dengan melompat melintasi persimpangan saluran yang kurang menguntungkan. Molekul dengan panjang yang lebih besar dipaksa untuk mengangkangi persimpangan saluran dan agar difusi terjadi, mereka harus terlebih dahulu mengalami perubahan konformasi.
Karena pengukuran QENS dan simulasi keduanya menyelidiki gerakan pada dimensi kecil (nm) yang sama, kesepakatan yang baik ditemukan di antara keduanya. Ketika PFG-NMR digunakan untuk mengukur difusifitas diri dalam sistem yang sama, ditemukan nilai yang jauh lebih rendah, karena (seperti disebutkan sebelumnya) teknik mengukur gerakan pada jarak yang jauh lebih jauh (mikron; 106m) dan oleh karena itu lebih sensitif terhadap cacat pada kristal silikalit. Medan gaya yang digunakan untuk menggambarkan interaksi antara alkana linier dan kation Na+ dalam zeolit tipe faujasit, telah diperbesar sehingga mencakup kation Ca2+.
Medan gaya dipasang untuk mereproduksi posisi kation Na+ dan Ca2+ dalam zeolit LTA bersama dengan sifat adsorpsi n-alkana yang diambil alih semua suhu dan tekanan yang tersedia dari literatur besar yang berlaku pada topik tersebut. Telah dilakukan pemeriksaan ulang kritis terhadap data eksperimen, yang awalnya dilaporkan pada tahun 1973 dan menunjukkan variasi osilasi yang tidak biasa dari difusivitas mikrokristalin n-alkana dalam zeolit-T dengan nomor karbon.
Fenomena ini disebut ''efek jendela''. Sebaliknya, evaluasi baru-baru ini menunjukkan bahwa sumber variasi sebenarnya merupakan artefak dari analisis asli. Pola laju serapan yang diamati dapat dijelaskan dalam hal intrusi resistensi perpindahan panas terbatas dan non-linearitas isoterm, dengan hanya mengambil ketergantungan monoton yang diharapkan dari difusivitas intrinsik dengan panjang rantai.
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.
Tags :
Ady Water
ADY WATER
Konsultasi Gratis dengan para sales kami untuk menemukan solusi yang paling tepat untuk kebutuhan Bapak Ibu
- Ady Water
- Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194
- Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830
- Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480
- Kupang Panjaan I No.18, DR. Soetomo, Kec. Tegalsari, Kota SBY, Jawa Timur 60264
- 022 723 8019