Investigasi Katalitik Material 2D Vs. 3D: Zeolit 2D Vs. 3D Dalam Pirolisis Katalitik
Selain keasaman, porositas juga merupakan fitur kunci dari zeolit dalam hal aktivitas, selektivitas dan resistensi penonaktifan oleh deposisi kokas dalam pirolisis katalitik. Cukup sulit untuk mengkorelasikan dampak langsungnya pada hasil dan distribusi produk karena perubahan porositas biasanya disertai dengan variasi keasaman (kekuatan dan aksesibilitas).
Namun, ada bukti yang konsisten bahwa zeolit dengan mikropori yang terlalu kecil (misalnya SAPO-34, dengan 6 dan 8-cincin) hampir tidak aktif dalam meningkatkan uap pirolisis, yang sebagian besar terdiri dari molekul besar yang tidak dapat mengakses ruang internal zeolit.
Di sisi lain, zeolit dengan volume mesopori besar atau mikropori yang relatif besar (misalnya *BEA dan FAU, memiliki cincin beranggota 12) cenderung menghasilkan lebih banyak kokas karena polimerisasi molekul besar tidak terlalu dibatasi. Kombinasi sifat asam dan ukuran mikropori 10-cincin menjadikan ZSM-5 salah satu zeolit yang paling menjanjikan untuk pirolisis katalitik.
Katalitik Pirolisis
Pirolisis katalitik telah menunjukkan potensi tinggi untuk pencairan termokimia langsung biomassa untuk aplikasi energi. Semua produk cair, padat, dan gas dapat digunakan sebagai bahan bakar nabati. Katalis dapat dimasukkan ke dalam sistem pirolisis cepat seperti in situ (dicampur dengan bahan baku biomassa atau sebagai media perpindahan panas) atau ex situ (digabungkan dekat dalam reaktor di atas unggun atau sebagai reaktor sekunder).
Beberapa parameter mempengaruhi reaksi pirolisis katalitik yang mengarah ke hasil produk yang bervariasi, komposisi, dan sifat. Parameter ini meliputi komposisi bahan baku biomassa, jenis dan sifat katalis, dan parameter proses. Meskipun penelitian yang signifikan telah dilakukan di masa lalu, masih ada hambatan dalam mengembangkan pirolisis katalitik biomassa skala komersial yang harus diatasi.
Yang paling penting adalah hasil produk hidrokarbon cair yang rendah dan pembentukan kokas yang tinggi. Pengembangan katalis dan desain proses rekayasa sedang dalam perjalanan untuk mengidentifikasi rute yang berkelanjutan dan ekonomis untuk aplikasi energi dan kimia produk dari pirolisis katalitik biomassa.
Zeolit Hierarkis Dalam Pirolisis Katalitik
Uap pirolisis mengandung banyak molekul besar, termasuk oligomer fenolik yang berasal dari dekomposisi lignin, yang dimensinya terlalu besar untuk masuk ke dalam pori mikro zeolit. Untuk alasan itu, zeolit dengan luas permukaan luar yang lebih besar dan struktur hierarkis juga baru-baru ini dieksplorasi. Biasanya, hasil yang baik telah diperoleh melalui ZSM-5 hierarki karena aktivitas aromatisasi yang kuat dari zeolit ini, yang mengarah pada produksi bio-oil yang sangat terdeoksigenasi.
Dalam kasus hierarki ZSM-5 yang dibuat dengan desilikasi, telah diusulkan bahwa mesopori dapat dilihat sebagai "jalan raya" di mana molekul besar (seperti levoglucosan) dapat berdifusi ke mulut mikropori, di mana situs asam Brønsted yang ada aktif untuk konversi mereka menjadi fragmen kecil. Selain itu, mesopori juga mempromosikan pengangkutan produk reaksi, sehingga meningkatkan selektivitas hidrokarbon mono-aromatik.
Tampaknya kuncinya adalah keseimbangan yang tepat antara aksesibilitas mesopori yang tinggi dan kepadatan asam eksternal. Dengan cara ini, konversi prekursor arang besar dan oksigenat dapat dipromosikan pada permukaan luar, menghambat polimerisasinya menjadi kokas di dalam mikropori, dan meningkatkan hasil aromatik.
Hal ini dibuktikan oleh Gamliel et al., ketika membandingkan rute sintetis yang berbeda untuk memperkenalkan mesoporositas pada zeolit MFI:
(a) desilikasi dengan hidroksida organik;
(b) desilikasi dengan NaOH pada konsentrasi yang berbeda (desilikasi ringan dan kuat) dan
(c) desilikasi dengan bantuan surfaktan.
Performa terbaik dicapai dengan zeolit agak terdesilikasi karena mampu meningkatkan produksi monoaromatik dari 11,3% (diukur sebagai hasil karbon) untuk zeolit induk menjadi 19%. Namun, desilikasi yang lebih keras, meskipun menghasilkan volume mesopori yang lebih besar, mengurangi monoaromatik menjadi 15,9% dan meningkatkan hasil kokas (dari 43,4 menjadi 46,5%, diukur sebagai kokas + arang).
Hidrodeoksigenasi bio-minyak (dari pirolisis biomassa) dan senyawa lemak juga telah diselidiki menggunakan zeolit hierarkis sebagai pendukung fase aktif yang berbeda. Dengan demikian, hidrodeoksigenasi senyawa model bio-minyak telah diselidiki menggunakan katalis berbasis Pt dan Ni2P, masing-masing, didukung pada zeolit ZSM-5 hierarki. Demikian juga, Ni yang didukung pada zeolit USY hierarki telah menunjukkan efisiensi tinggi dalam hidrodeoksigenasi asam lemak, ester, dan minyak sawit.361
Zeolit 2D Vs. 3D Dalam Pirolisis Katalitik
Baru-baru ini, sampel zeolit MCM-22 (kerangka MWW) dengan rasio Si/Al yang berbeda telah dipelajari dalam pirolisis katalitik jerami gandum yang dicuci dengan asam pada 400–450 °C. Bahan dicirikan oleh kontribusi yang signifikan dari luas permukaan luar (160-190 m2 g−1) dan konsentrasi situs asam Brønsted yang lebih tinggi daripada yang Lewis.
Dalam hal derajat deoksigenasi keseluruhan dan produksi aromatik, kedua zeolit menunjukkan perilaku yang sama yang lebih buruk daripada katalis referensi MFI. Selain itu, jumlah kokas yang lebih tinggi diendapkan di atas zeolit MWW. Kokas ini lebih ringan dan menyajikan kandungan oksigen yang signifikan, yang menunjukkan bahwa pembentukannya sebagian besar dimediasi oleh senyawa teroksigenasi.
Zeolit 2D telah diterapkan dalam pirolisis katalitik biomassa padat untuk memanfaatkan luas permukaan luar dan dimensi porinya yang lebih tinggi, mengurangi efek difusi, untuk mengubah senyawa besar dalam uap pirolisis primer.
Lee et al. menggunakan unilamellar mesopori MFI nanosheets (UMNs) untuk meningkatkan uap pirolisis yang dihasilkan dari fraksi individu lignoselulosa: selulosa, hemiselulosa dan lignin. Untuk tujuan perbandingan, reaksi yang sama dilakukan tanpa katalis (pirolisis termal) menggunakan Al-SBA-15 sebagai perwakilan dari katalis asam mesopori.
Katalis UMN terdiri dari nanosheet zeolit yang dirakit secara acak dengan ketebalan 2,5 nm (lihat Bagian 5.2), luas BET 600 m2 g−1 dan ukuran mesopori rata-rata 6,3 nm. Area BET dan ukuran pori rata-rata sampel Al-SBA-15 masing-masing adalah 500 m2 g−1 dan 7,8 nm.
Mengenai keasaman, LKM unilamellar menunjukkan situs asam lemah dan kuat sedangkan Al-SBA-15 mesopori yang dipesan hanya mengandung situs asam lemah. Karena keasaman yang unggul, katalis UMN menunjukkan aktivitas yang lebih tinggi untuk perengkahan dan deoksigenasi dan menghasilkan bio-oil dengan kandungan oksigen yang lebih rendah dan dengan kualitas keseluruhan yang lebih baik.
Sementara monoaromatik hampir tidak terdeteksi dalam bio-minyak dari pirolisis termal dari setiap fraksi lignoselulosa, produksinya dipromosikan menggunakan katalis. Efek ini terutama penting pada zeolit yang hampir tiga kali lipat selektivitas monoaromatik dibandingkan dengan katalis Al-SBA-15 (misalnya 16% dari total distribusi senyawa vs sekitar 5%, masing-masing, dalam pirolisis katalitik lignin).
MCM-22 dan turunan delaminasinya, ITQ-2, telah diuji dalam pirolisis katalitik sekam padi oleh Naqvi et al. pada 450 °C dalam pirolisis unggun tetap skala lab dan dibandingkan dengan zeolit konvensional dengan ukuran mikropori yang berbeda (8, 10 dan 12-cincin). Meskipun informasi langka yang diberikan mengenai pembentukan kokas, beberapa kesimpulan diberikan.
Seperti yang diharapkan, zeolit berpori kecil (8-cincin: SAPO-34) tidak menghasilkan aromatik dan menunjukkan kapasitas deoksigenasi terendah. Zeolit ukuran pori besar (12-cincin: MOR) menunjukkan hasil padatan yang tinggi (char + coke) dan produksi aromatik yang rendah. Ukuran pori sedang dengan 10 cincin beranggota, dan khususnya ZSM-5 dan ITQ-2, menghasilkan kinerja terbaik dengan hasil serupa.
Kombinasi ukuran pori sedang dan kekuatan asam tinggi dari ZSM-5 dianggap bertanggung jawab untuk mencapai tingkat deoksigenasi tertinggi dan meningkatkan produksi aromatik bila dibandingkan dengan pirolisis termal.
Dalam kasus ITQ-2, luas permukaan luarnya yang lebih tinggi daripada induk MCM-22 (442 m2 g−1vs. 100 m2 g−1 dari MCM-22) secara efektif mengurangi hambatan sterik yang memungkinkan konversi senyawa gula yang lebih tinggi, yang menghasilkan produksi aromatik yang lebih tinggi dan posisi kedua dalam kapasitas deoksigenasi.
Zeolit MFI berpilar dan berpilar, dan modifikasinya dengan impregnasi MgO atau ZnO, juga telah dipelajari untuk pirolisis katalitik serpihan kayu kayu putih dalam reaktor unggun tetap skala lab yang beroperasi pada 500 °C.
Penggunaan zeolit mempromosikan dekarboksilasi dan dekarbonilasi sebagai rute deoksigenasi untuk uap pirolisis. ZSM-5 berlapis induk dan ZSM-5 berpilar menghasilkan hidrokarbon aromatik monosiklik paling efektif. Bagian mereka dalam total bio-oil meningkat dari 1,4 (pirolisis termal) menjadi 11,9 dan 7,5%, masing-masing.
Modifikasi dengan kedua oksida logam sangat mengurangi porositas dan keasaman penyangga zeolit. Akibatnya, pembentukan hidrokarbon aromatik berkurang mendukung aromatik teroksigenasi (3,4,5-trimethoxytoluene, 1,2,4-trimethoxybenzene dan 2,6-dimethoxyphenol menjadi yang paling melimpah). Di sisi lain, pembentukan kokas dan hidrokarbon poliaromatik yang tidak diinginkan juga berkurang.
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