Hirarki Zeolit dalam Ilmu Material; Aspek Sejarah dan Ukuran Pori
Ungkapan "hierarki" dengan fokus pada bahan berpori tidak didefinisikan dengan jelas. Sebelumnya, kami telah memberikan penjelasan rasional. Berikut ini akan dijelaskan lebih lanjut tentang arti kata hirarki, aspek sejarah hingga ukuran pori zeolit.
Arti Kata Hirarki
Dalam arti yang lebih sempit, sesuai dengan pertimbangan dan definisi umum di atas tentang pembagian dan pembagian entitas, harus mempertimbangkan keberadaan entitas interaksi antara tingkat pori yang berbeda sebelum sistem pori keseluruhan benar-benar "hierarkis."
Selain itu, tergantung pada pola interkonektivitas antara sistem pori berukuran berbeda (tingkat pori), yang disebut bahan hierarkis (berpori secara hierarkis) adalah diklasifikasikan menjadi dua jenis; yakni;
Tipe-hierarki I: Sistem pori, di mana setiap tingkat (pori lebih besar/lebih lebar) terbagi lagi menjadi beberapa spesies pada tingkat berikutnya (pori-pori lebih kecil/sempit).
Tipe-Hierarki II: Sistem pori yang saling terhubung dengan ukuran pori yang berbeda, di mana pori-pori yang lebih besar (lebih lebar) berpotongan dengan sistem pori yang lebih kecil, yaitu pori-pori kecil bercabang dari pori besar yang kontinu.
Oleh karena itu, dalam arti yang tepat (sempit) dari definisi hierarki ini, sistem berpori bi- atau multimodal dapat dinamai "hierarkis," hanya jika porositas menunjukkan struktur yang teratur dan berperingkat baik yang menghasilkan perilaku yang memungkinkan pemisahan aliran (cair atau gas) menjadi pecahan yang lebih kecil.
Secara umum: aliran besar harus dipecah menjadi aliran yang lebih kecil atau sebaliknya untuk memenuhi fungsi distribusi dengan hambatan difusi/transportasi minimum. Tujuan umumnya adalah untuk mencapai distribusi yang paling efisien (cepat dan luas) melalui subdivisi. Untuk pengumpulan arus kecil dari area yang luas untuk mendapatkan outlet cepat, istilah "hierarki terbalik" disarankan.
Jadi, misalnya, arteri yang mengantarkan darah kaya oksigen dari paru-paru ke jaringan menunjukkan hierarki tipe I, sedangkan vena yang membawa darah tanpa oksigen kembali ke paru-paru menunjukkan hierarki tipe I "terbalik".
Jenis hierarki yang berbeda sering digabungkan dalam sistem alami (misalnya, pohon: akar mengumpulkan air, akan diangkut ke batang dan kemudian didistribusikan lagi melalui cabang dan daun). Akibatnya, sistem berpori dalam suatu partikel harus dipertimbangkan secara keseluruhan dan dievaluasi untuk mencirikannya sebagai hierarki.
Jika interaksi antara sistem pori tidak memungkinkan peningkatan fungsi transportasi, sistem seperti itu tidak boleh disebut "hierarkis." Dengan demikian, perlu ditekankan lagi, bahwa keberadaan dua (atau lebih) ukuran pori yang berbeda dalam suatu material saja bukanlah kriteria yang cukup untuk “hierarki.”
Hirarki dalam Ilmu Material: Aspek Sejarah
Sistem yang mengandung zeolit hierarkis pertama disiapkan, seperti dalam sistem alami, sebagai komposit, namun, berdasarkan diatom yang telah dibentuk sebelumnya dan/atau kaca berpori sebagai penopang silika sekitar 20 tahun yang lalu di akhir 90-an . Tergantung pada kondisi reaksi, kedua bahan berbasis silika dapat bertindak sebagai pendukung dan/atau sebagai bahan baku untuk pembentukan zeolit.
Jadi, sudah pada tahun 1985, paten diajukan mengklaim penggunaan kaca berpori dalam bentuk butiran sebagai pendukung untuk pembuatan komposit kaca/zeolit berpori. Namun, di tahun-tahun berikutnya, laporan dalam literatur ilmiah terbuka jarang terjadi. Sejumlah paten dan sangat sedikit laporan menjelaskan penggunaan komposit kaca/zeolit berpori untuk berbagai aplikasi potensial, yaitu, dalam katalisis, reverse osmosis, membran, dan pervaporasi.
Kelompok kedua dari laporan awal berurusan dengan penggunaan diatom sebagai kerangka untuk membangun komposit zeolit /diatom. Di satu sisi, diatom digunakan hanya sebagai dukungan untuk ditumbuhi lapisan zeolit polikristalin.
Di bawah kondisi tertentu, analog dengan kaca berpori, partikel diatom dikonsumsi secara total (yaitu, sebagai reagen) dan diubah dalam sintesis menjadi zeolit membentuk tubuh cetakan zeolit polikristalin murni mandiri yang relatif stabil yang memiliki bentuk bahan awal.
Proses seperti itu sering disebut pseudomorfik, yaitu bentuk bahan induk tetap bahkan ketika bahan itu sendiri benar-benar berubah. Hirarki dalam hal ini dibangun dengan pori-pori dalam kisaran pori makro dan mikro, yang disediakan oleh dukungan itu sendiri dan zeolit yang terbentuk selama proses zeolitisasi. Kemudian, pendekatan ini menggunakan biomaterial sebagai templat, diterapkan pada struktur alami lainnya seperti kayu, daun, dll. dan bahkan keramik biomimetik.
Laporan awal lainnya bergantung pada efek "templating" (sekarang diklasifikasikan sebagai hard-templating) dari bola lateks, yang harus dihilangkan sesudahnya, biasanya dengan kalsinasi.
Rongga antar-khusus dari kemasan tersebut dapat disusupi i) dengan campuran sintesis zeolit atau ii) dapat diisi dengan dispersi nanokristal zeolit yang siap untuk menghasilkan setelah sintesis hidrotermal (akhirnya) struktur stabil yang terdiri dari zeolit tumbuh dengan pori-pori mikro yang disusun menjadi jaringan makropori yang saling berhubungan secara periodik.
Menengok ke belakang, katalis perengkahan berbasis FAU USY (zeolit Y ultrastabil) untuk proses FCC, yang dibuat dengan pasca-perawatan dengan uap, harus dihitung sebagai salah satu zeolit hierarkis yang digunakan secara teknis pertama. Katalis FCC semacam itu. mengandung mesopori dalam mikro, sebagian besar zeolit sekitarnya.
USY adalah komponen utama katalis perengkahan fluida yang digunakan dalam transformasi minyak mentah hingga saat ini. Dealuminasi kerangka juga meningkatkan stabilitas termal (hidro) mereka. Karena lokasinya di dalam kristal, mesopori yang diinduksi uap ini tidak secara signifikan mempengaruhi sifat difusi intrakristalin. Jadi, bahkan lebih dari 50 tahun setelah penemuan, efek dari proses dealuminasi dengan adanya uap masih belum sepenuhnya dipahami.
Sementara jumlah laporan dengan kata kunci "hierarki" dan khususnya "bahan hierarkis" dan "zeolit hierarkis" terus meningkat, bagaimanapun, tidak selalu jelas apakah bahan ini benar-benar hierarkis dalam arti sebenarnya.
Klasifikasi dan Kombinasi Ukuran Pori
Menurut IUPAC, pori-pori dibagi menjadi tiga kelompok menurut lebar pori internalnya: pori mikro dengan lebar kurang dari 2 nm, pori mesopori dengan lebar antara 2 dan 50 nm dan pori makro dengan lebar lebih besar dari 50 nm. Kelas ukuran pori ini tertanam dalam kisaran nanopore yang mendefinisikan pori-pori hingga 100 nm.
Penggolongan menjadi mikro, meso-, dan makropori terkait dengan fenomena adsorpsi utama yang ada, pengisian pori mikro, adsorpsi multilayer, dan kondensasi kapiler. Ketiga level pori ini menyediakan ruang untuk fenomena transpor yang sangat berbeda: difusi konfigurasional, Knudsen, dan molekul (normal), masing-masing.
Mempertimbangkan klasifikasi ukuran pori yang diberikan oleh IUPAC, kita dapat membagi bahan yang mengandung zeolit yang dilaporkan sejauh ini dalam dua kategori utama, yaitu, bimodular dan multimodular, dan enam subkategori:
I) Sistem Bimodular: Sistem berpori mikro/meso
- Sistem berpori mikro/makro
II) Sistem pori multimodular (banyak): Sistem pori mikro/meso/makro
- Mikro/multipel meso
- Mikro/beberapa makro atau
- Beberapa mikro (setidaknya dua zeolit) dan sistem berpori tambahan
Di sini harus disebutkan bahwa sistem meso/marcro juga ada, tetapi tidak dalam target perspektif ini yang berfokus pada material berbasis zeolit. Variasi khusus adalah sistem inti/kulit, susunan berlapis seperti pada membran dan partikel berongga, yang dapat dihitung sebagai hierarki sampai batas tertentu seperti yang didefinisikan di atas.
Dalam semua kasus ini, sistem pori yang berbeda tidak terdistribusi secara statistik ke seluruh tubuh partikel. Pori-pori tambahan disusun secara asimetris dan dicirikan oleh gradien dimana urutan ukuran pori dapat bervariasi dari besar ke kecil atau sebaliknya.
Keuntungan yang diharapkan untuk penggunaan bahan berpori berbasis zeolit yang terorganisir secara hierarkis didorong terutama oleh dua aspek:
i) Pilihan untuk mengubah molekul yang lebih besar, yang tidak dapat—karena ukuran geometrisnya—berdifusi ke dalam mikropori zeolitik (karena efek saringan molekuler) dan tidak mencapai permukaan kristal dalam dan
ii) memperpendek panjang jalur perjalanan untuk molekul yang harus masuk atau meninggalkan pori-pori kecil zeolit mikro (proses difusi didorong).
Kedua aspek tersebut diharapkan dapat meningkatkan perilaku adsorpsi dan desorpsi dan akhirnya kinerja katalitik, yang menghasilkan, misalnya, sangat sering dalam masa pakai katalitik yang lebih baik dari bahan-bahan tersebut.
Data ilimiah menjelaskan perbedaan rezim difusi dalam kaitannya dengan ukuran porinya dan menunjukkan perbedaan perilaku difusi molekul: di dalam pori makro (berwarna biru)—difusi normal atau molekuler, mesopori (berwarna merah)—difusi Knudsen, dan mikropori (berwarna hijau) difusi intra-kristal.
Difusivitas molekul dalam lingkungan yang dijelaskan di atas berbeda berdasarkan urutan besarnya. Dengan demikian, proses adsorpsi atau katalitik yang dioptimalkan mungkin memerlukan desain interaksi yang disesuaikan dan ditargetkan dengan baik pada semua tingkat porositas dalam suatu material.
Memang, difusivitas yang terlalu rendah akan menghasilkan pemanfaatan kristal zeolit yang buruk. Dalam kasus seperti itu, hanya sebagian kecil, sebagian besar hanya tepi, kristal zeolit dicapai oleh molekul yang bereaksi dan, sebagai akibatnya, reaksi kimia yang diinginkan hanya terjadi di area kristal ini.
Untuk memanfaatkan seluruh kristal untuk reaksi (faktor efektivitas tinggi), misalnya, karakteristik, atau yang disebut panjang korelasi L (nilai L dapat diperkirakan dengan hasil bagi: Volume partikel katalis dibagi dengan permukaan luar partikel ini).
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