Fotooksidasi Dalam Sangkar (Cage) Zeolit
Oksidasi alkana kecil, alkena dan senyawa aromatik (berasal dari minyak mentah dan gas alam) sangat penting untuk sebagian besar industri kimia. Oksigen molekuler adalah oksidan ideal pada prinsipnya karena begitu luas dan tersedia, tetapi cenderung kurang selektivitas, dan hampir selalu menghasilkan produksi produk sampingan yang tidak diinginkan yang memerlukan pemisahan menggunakan proses yang menuntut dalam hal biaya energinya. .
Kurangnya selektivitas ini disebabkan oleh fakta bahwa reaksi oksidasi dalam fase gas atau cair cenderung berlangsung melalui intermediet radikal bebas, dan terkenal menghasilkan oksidasi berlebih dan produk lain yang dihasilkan dari penggabungan radikal dan disproporsionasi.
Eksotermisitas relatif juga merupakan ciri reaksi dengan O2, dan mobilitas radikal bebas yang tidak terbatas mendorong serangan sembarangan pada rantai hidrokarbon awal dan produk oksidasi utamanya.
Ini adalah dispensasi alam bahwa molekul produk teroksidasi cenderung lebih reaktif terhadap radikal bebas daripada hidrokarbon induknya, dan karenanya persaingan kinetik mendukung pembentukan produk poli-substitusi atau over-oksidasi.
Ketika reaksi berlangsung dan produknya terakumulasi, efeknya menjadi lebih nyata dan dalam kebanyakan situasi praktis konversi ke produk yang diinginkan dibatasi hanya beberapa persen. Berbagai pendekatan telah dieksplorasi untuk mengoptimalkan hasil reaksi oksidasi secara lebih hidup.
Molekul O2 dan molekul hidrokarbon dapat bersama-sama diaktifkan untuk menginduksi transfer elektron dari yang terakhir ke yang pertama, menghasilkan pembentukan kation radikal hidrokarbon bersama dengan anion radikal superoksida (O2).
Kation radikal alkana dan alkena yang dihasilkan sangat asam sehingga dapat mentransfer proton ke bagian superoksida, menghasilkan radikal alkil atau alil dan radikal hidroperoksil (HOO). Meskipun ini adalah radikal yang sama seperti yang dihasilkan dalam reaksi oksidasi fase gas atau fase cair normal, pada suhu sekitar dan dalam lingkungan terbatas, reaktivitasnya dapat dikontrol sehingga selektivitas yang lebih besar berlaku dalam produk akhir.
Transfer muatan semacam ini dapat diinduksi ketika foton diserap oleh kompleks tumbukan molekul hidrokarbon dan molekul O2. Produksi status transfer muatan (CT) hidrokarbon-O2 yang diinduksi cahaya pertama kali diamati pada 1950-an oleh Evans dan oleh Mulliken dan rekan kerja mereka.
Dalam hidrokarbon cair jenuh oksigen dan campuran gas-O2 di bawah tekanan tinggi, penyerapan optik dicatat di wilayah UV dari pasangan CT tumbukan, yang terungkap sebagai ekor serapan tanpa struktur yang panjang. Meskipun demikian, banyak produk yang berbeda selalu diproduksi.
Logam Alkali Zeolit
Frei dan rekan-rekannya telah berhasil melakukan oksidasi fotokimia hidrokarbon dalam zeolit menggunakan O2. Hasil pekerjaan ini diringkas dalam dua ulasan yang tumpang tindih104,105. Dengan tidak adanya pelarut, zeolit yang ditukar kation menyediakan lingkungan mikro di mana molekul reaktan dapat teradsorpsi sehingga membatasi mobilitasnya, dan karenanya mencegah reaksi penggabungan radikal yang cenderung mendominasi kimia sistem fase gas atau cair.
Sebuah analogi dari molekul yang mengandung zeolit adalah dengan sistem '' matriks-terisolasi'', di mana molekul yang terkandung dapat bereaksi dengan spesies lain yang sangat lokal, tetapi sebaliknya secara difusi dicegah untuk mengalami reaksi lebih lanjut yang tidak diinginkan, seperti yang digunakan untuk membuat pengukuran spektroskopi pada spesies reaktif.
Logam alkali atau kation logam alkali tanah yang ada dalam zeolit kurang “dilarutkan” oleh kerangka zeolit, dan karenanya memberikan medan elektrostatik permukaan yang besar yang cenderung menstabilkan keadaan CT yang sangat polar dari kompleks tumbukan hidrokarbon-O2. Tergantung pada sejauh mana stabilisasi, reaksi oksidasi melalui CT mungkin dipromosikan hanya dengan menggunakan cahaya tampak.
Penggunaan radiasi tampak dengan panjang gelombang yang lebih panjang daripada UV, akan memastikan pembentukan produk foto primer dengan jumlah energi berlebih yang minimum, sehingga meminimalkan homolisis ikatan (terutama ikatan lemah misalnya O-O dalam peroksida atau hidroperoksida) dan reaksi kopling acak dari radikal bebas yang dihasilkan.
Oleh karena itu penguraian senyawa sensitif seperti peroksida, dan oksidasi berlebih akan dibatasi. Dalam hal biaya, cahaya tampak jauh lebih murah untuk diproduksi daripada cahaya pada panjang gelombang UV, dan kurang kejam untuk digunakan sehubungan dengan peraturan Kesehatan dan Keselamatan. Keberhasilan pendekatan ini diringkas dalam contoh berikut:
Laporan pertama adalah oksidasi 2,3-dimetilbut-2-ena yang teradsorpsi dalam zeolit-NaY (SiyAl¼2.4). BaY juga digunakan dan bentuk zeolit-L yang ditukar Naþ dan Ba2+. Zeolit-zeolit khusus ini juga digunakan sebagai inang untuk sebagian besar percobaan berikutnya.
Zeolit-Y memiliki struktur faujasit dengan jaringan 3 dimensi (sarang lebah) dari sangkar super bulat berdiameter 13A, dan dihubungkan oleh ''jendela'' bukaan 8A. Sebaliknya, zeolit-L memiliki struktur saluran uni-dimensional dengan diameter 7A.
Zeolit Y dan L sangat berguna dalam studi reaksi fotooksidasi, karena mereka dapat dibuat bebas dari situs asam Brønsted atau Lewis ketika didehidrasi di bawah vakum, kehadirannya dapat memperumit mekanisme perancangan untuk mereka.
Rata-rata terdapat 1-2 molekul hidrokarbon untuk setiap supercage zeolit-Y, dan satu molekul O2 per 3-4 supercage. Ditemukan bahwa penyinaran 2,3-dimetilbut-2-ena bahkan pada panjang gelombang cahaya 750nm mengakibatkan oksidasi alkena, menghasilkan produk 2,3-dimetil-3-hidroperoksil-1-butena, bersama dengan sejumlah kecil (2%) aseton yang berasal dari dekomposisi termal alkena primer hidroperoksida.
Spektrum optik dari sistem ini menunjukkan ekor serapan panjang yang memanjang ke wilayah spektrum merah (sampai 750nm) dari serapan CT. Ketika 2,3-dimetilbut-2-ena dan O2 hadir bersama-sama dalam fase cair atau gas, ekor CT dimulai hanya pada 400nm, yang menyiratkan ada stabilisasi kompleks CT yang tereksitasi oleh medan elektrostatik permukaan zeolit dengan naik untuk 350nm yang sebesar 3.5eV.
Muatan negatif formal per dinding supercage di zeolit-Y adalah -7, dan terletak pada kerangka atom oksigen, tetapi diimbangi oleh kation yang terlindung dengan buruk sehingga menghasilkan kekuatan medan elektrostatik 0,3VyA dan 0,9VyA untuk NaY dan BaY, masing-masing. Jadi dipol besar pasangan ion CT sekitar 15 unit Debye akan berinteraksi kuat dengan medan permukaan internal, memberikan stabilisasi untuk itu dan sangat membantu pembentukannya dalam matriks zeolit.
Oksidasi propilena membutuhkan panjang gelombang yang lebih pendek (5520nm), sesuai dengan fakta bahwa potensi ionisasi propilena (9,7eV) lebih besar dari itu (8,3eV) untuk 2,3-dimetilbut2-ena, tetapi selektivitas produk terbukti lebih sulit untuk dicapai dalam sistem ini. Produk awal alil hidroperoksida stabil ketika zeolit dipertahankan pada suhu 100C dan dibentuk bersama dengan 13% propilen oksida sebagai produk minor.
Jika zeolit yang mengandung alil hidroperoksida dibiarkan hangat dengan propilena berlebih masih ada, propilen oksida dihasilkan, tetapi hanya akrolein jika propilena berlebih dipompa sebelum pemanasan. Mekanisme yang masuk akal dapat digunakan jika alil hidroperoksida adalah produk utama foto-oksidasi propilena, tetapi diubah menjadi akrolein melalui dehidrasi.
Propilen oksida lebih masuk akal diproduksi oleh reaksi ''gelap'' yang melibatkan transfer atom ''O'' dari hidroperoksida ke propilena berlebih, menghasilkan alil alkohol sebagai produk tambahan. Efisiensi kuantum 20% disimpulkan untuk pembentukan hidroperoksida primer dengan selektivitas 98%, yang keduanya luar biasa dan belum pernah terjadi sebelumnya untuk oksidasi propilena atau alkena sederhana lainnya.
Konversi toluena menjadi benzaldehida, bahan kimia industri penting yang digunakan dalam pembuatan berbagai rasa, wewangian, dan bahan kimia pertanian, tidak semudah yang dibayangkan, karena tidak ada reaksi yang diketahui dapat mengoksidasi toluena secara selektif menjadi benzaldehida, yang rentan terhadap oksidasi berlebih menjadi asam benzoat seperti pada autoksidasi toluena, yang dikatalisis oleh ion Co3+.
Namun, ketika toluena digabungkan dengan molekul oksigen dalam zeolit BaY atau CaY dan disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang 5600nm, benzaldehida adalah satu-satunya produk organik. Ketika proses ditampung dalam zeolit yang didinginkan hingga 60C, benzil hidroperoksida terperangkap tetapi ini terlihat mengalami dehidrasi secara spontan pada pemanasan matriks hingga suhu kamar.
Indikasinya adalah bahwa hidroperoksida merupakan fotoproduk primer dan perantara kritis dalam pembentukan benzaldehida. Bahkan pada konversi toluena 50% selektivitas dipertahankan.
Over-oksidasi benzaldehida menjadi asam benzoat dihindari karena yang terakhir memiliki potensi ionisasi yang jauh lebih besar (9,5 eV) daripada toluena (8,8eV), sehingga penyerapan CT benzaldehida-O2 tidak mencapai ke wilayah yang terlihat, membuat bahan tidak dapat diakses untuk fotolisis pada panjang gelombang ini. Konversi serupa etilbenzena menjadi asetofenon dicapai juga dengan selektivitas lengkap dalam zeolit BaY
Alkana juga dapat dioksidasi dalam zeolit menggunakan molekul oksigen. Sikloheksana memiliki potensi ionisasi yang hampir sama dengan propilena dan penyinaran sikloheksana dan zeolit NaY bermuatan O2 dengan cahaya hijau atau biru (5520nm) menghasilkan oksidasi alkana semata-mata menjadi sikloheksil hidroperoksida dan sikloheksanon ditambah air.
Hidroperoksida sikloheksil ditemukan mengalami penataan ulang termal bersih untuk membentuk sikloheksanon. Selektivitas tetap bahkan pada konversi tinggi sikloheksana, di atas 40%. Reaksi dipantau dengan spektroskopi inframerah FT in-situ dan penyerapan reaktan yang terlihat dideteksi oleh spektroskopi reflektansi difus dengan onset sekitar 500nm. Penyerapan dikaitkan dengan transisi sikloheksana-O2 CT, yang digeser dari UV ke daerah yang terlihat oleh medan elektrostatik kandang zeolit yang sangat tinggi.
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