Investigasi Katalitik Material 2D Vs. 3D: Reaksi Kondensasi dan Isomerisasi
Reaksi Kondensasi
Reaksi kondensasi, salah satu kelas reaksi di mana dua molekul bergabung, biasanya dengan adanya katalis, dengan eliminasi air atau molekul sederhana lainnya. Kombinasi dua molekul identik dikenal sebagai self-condensation.
Aldehida, keton, ester, alkuna (asetilen), dan amina adalah di antara beberapa senyawa organik yang bergabung satu sama lain dan, kecuali amina, di antara mereka sendiri untuk membentuk molekul yang lebih besar, banyak di antaranya merupakan senyawa antara yang berguna dalam sintesis organik. Katalis yang biasa digunakan dalam reaksi kondensasi meliputi asam, basa, ion sianida, dan ion logam kompleks.
Reaksi kondensasi adalah reaksi antara dua reaktan yang menghasilkan satu produk yang lebih besar dan produk kedua yang lebih kecil seperti air. Jenis reaksi ini telah diilustrasikan dalam reaksi banyak gugus fungsi yang mengandung oksigen atau nitrogen. Produk reaksi kondensasi meliputi eter, asetal, ester, imina, dan amida.
Reaksi kondensasi telah mendapatkan perhatian khusus dalam transformasi biomassa untuk biofuel dan produksi bahan kimia yang berharga. Reaksi ini melibatkan pembentukan ikatan C-C dan pelepasan oksigen dalam bentuk air. Oleh karena itu, reaksi ini memungkinkan senyawa kecil, teroksigenasi, dan reaktif, biasanya terdapat dalam bio-minyak pirolisis (misalnya asam, aldehida, ester, fenolat, furanik, dll.), untuk diubah menjadi molekul yang lebih besar, terdeoksigenasi, dan lebih stabil.
Banyak reaksi kondensasi telah diterapkan secara tradisional dalam kimia organik di mana katalis asam atau basa homogen banyak digunakan. Katalis homogen tidak dapat diperoleh kembali, dan ada masalah ekonomi dan lingkungan untuk memulai pencarian katalis padat sebagai pengganti.
Salah satu contohnya adalah kondensasi aldol dari aldehida atau keton dengan adanya katalis basa homogen, seperti natrium hidroksida. Karena aldehida dan keton hadir dalam bio-minyak pirolisis dalam jumlah yang signifikan, reaksi ini telah dianggap sebagai cara yang sangat masuk akal untuk meningkatkannya. Kondensasi aldol dapat dilakukan dalam fase cair dan uap.
Khususnya opsi fase uap memungkinkan sambungan langsung ke pembuangan reaktor pirolisis tanpa perlu mengkondensasikan uap primer. Meskipun sebagian besar katalis padat yang diteliti memiliki sifat basa, beberapa bahan asam (khususnya zeolit) juga telah diuji menunjukkan hasil yang menjanjikan.
Zeolit berpori besar, terutama zeolit *BEA, ditemukan sebagai katalis yang baik untuk kondensasi aldol. Namun, keberadaan situs asam Brønsted dalam zeolit jenis ini mendorong penonaktifan katalis dengan pembentukan kokas. Oleh karena itu, upaya pengembangan katalis dengan peningkatan ketahanan terhadap penonaktifan telah dilakukan.
Puertolas dkk. mencoba untuk memodulasi keasaman zeolit USY dengan impregnasi dengan fase aktif kedua dan menggunakan katalis yang dihasilkan dalam kondensasi aldol uap pirolisis kayu ek pada 400 °C. Penulis memodifikasi zeolit dengan K-exchange atau mendukung MgO. Katalis yang dipertukarkan menunjukkan kinerja yang lebih baik daripada MgO/USY (masing-masing 24,7% reduksi oksigen vs 15,2%), tetapi dengan mengorbankan produksi lebih banyak kokas (masing-masing 26,1 vs 16,5% berat).
Demikian pula, zeolit ZSM-5 hierarki telah menunjukkan aktivitas katalitik yang jauh lebih tinggi daripada rekan konvensional mereka untuk kondensasi aldol yang melibatkan molekul besar, terutama dalam sintesis vesidryl.
Impregnasi zeolit ZSM-5 yang terstruktur secara hierarkis dengan kation logam (Sn, Cu, Ni, atau Mg) telah menghasilkan katalis yang mendorong reaksi penghilangan oksigen bio-minyak secara selektif. Reaksi ketonisasi asam dengan aldehida untuk menghasilkan keton tampaknya lebih disukai daripada situs asam Lewis yang dibuat setelah penggabungan kation Mg melalui pertukaran ion.
Zeolit 2D vs. 3D dalam kondensasi aldol
Karena peningkatan luas permukaan luarnya dibandingkan dengan zeolit konvensional, zeolit dua dimensi dianggap sebagai katalis yang lebih tepat untuk reaksi kondensasi aldol yang melibatkan senyawa besar, karena terjadi pada uap pirolisis primer dari biomassa.
Kikhtyanin dkk. mengeksplorasi berbagai zeolit berlapis milik keluarga MWW dalam kondensasi aldol furfural dan aseton. Reaktor batch yang beroperasi pada 100 °C di bawah tekanan autogenous digunakan dan aktivitasnya dibandingkan dengan zeolit Beta.
Semua katalis tipe MWW (MCM-22 dan MCM-49, yang dicirikan oleh struktur berlapis 3D, serta turunannya yang terdelaminasi dan terpilar, MCM-56 dan MCM-36) lebih aktif daripada zeolit *BEA dan zeolit konvensional lainnya. zeolit sebelumnya diuji oleh penulis yang sama.
Selain itu, selektivitas terhadap FAc (4-(2-furyl)-3-buten-on) selalu di atas 80%. Di antara empat zeolit tipe MWW, MCM-22 memberikan kinerja terbaik, yang dikaitkan dengan partisipasi situs aktif yang terletak di dalam supercage, selain yang terletak di permukaan luar.
Di sisi lain, MCM-36 berpilar menunjukkan konversi terendah dari keluarganya, yang menunjukkan bahwa memasukkan pilar silikat menurunkan aktivitasnya. Selain itu, MCM-36 dinonaktifkan lebih cepat oleh kokas karena reaksi polimerisasi pada situs aktif eksternal yang mudah diakses yang dibuat oleh delaminasi dan pilar.
Isomerisasi
Valorisasi beberapa molekul yang ada dalam biomassa, seperti gula dan terpen, menjadi bahan kimia halus atau biofuel berkualitas lebih tinggi dapat dicapai dengan reaksi isomerisasi. Dalam kasus gula tertentu, sudah ada proses isomerisasi biokatalitik komersial untuk glukosa menjadi fruktosa.
Namun demikian, penggunaan enzim amobil membawa keterbatasan operasional yang penting termasuk peluruhan aktivitas yang cepat, kondisi operasi yang kaku dan juga kebutuhan untuk menerapkan perlakuan pemurnian pada pakan. Dalam konteks ini, katalis anorganik heterogen sedang diselidiki dengan tujuan untuk menggantikan enzim sebagai katalis isomerisasi glukosa.
Zeolit, karena keserbagunaannya yang tinggi, juga telah dieksplorasi dalam jenis reaksi ini. Hasil yang menggunakan zeolit basa (NaX dan KX)382 dan asam (zeolit Sn-BEA, Sn-MFI, Ti-BEA, Y) tersedia. Zeolit NaX dan KX dasar mencapai selektivitas tinggi terhadap fruktosa (sekitar 90%) tetapi konversi glukosa agak rendah (10-20%).
Zeolit asam telah menunjukkan kinerja yang lebih baik, dan khususnya, Sn-Beta, berkat kemampuannya untuk mengaktifkan gugus karbonil, menunjukkan aktivitas yang sangat dekat dengan rute enzim. baik suhu maupun kondisi pH.
Moliner et al. melaporkan distribusi produk dari 46 wt% glukosa, 29 wt% fruktosa dan 8 wt% mannose setelah mereaksikan larutan glukosa 45% berat menggunakan Sn-Beta (1 [ruang tipis (1/6-em)]: [ruang tipis (1/6-em)] Sn[ruang tipis (1/6-em)]:[ruang tipis (1/6-em)]rasio molar glukosa) sebagai katalis selama 60 menit pada 110 °C. Reaksi terjadi tanpa adanya penurunan aktivitas katalis walaupun pada pH = 2.
Ini bermanfaat baik untuk kombinasi isomerisasi dengan hidrolisis asam pati untuk menghasilkan glukosa untuk isomerisasi, atau untuk menggabungkan isomerisasi dengan dehidrasi katalis asam lebih lanjut, mis. menjadi 5-HMF. Reaksi isomerisasi lain yang menarik menggunakan zeolit asam adalah konversi xilosa menjadi xilulosa.
M. Paniagua et al. membandingkan zeolit FAU (Y), *BEA (Beta) dan MFI (ZSM-5), mengamati zeolit pertama sebagai yang paling aktif menghasilkan xylulose hingga 47%. Li et al., menggunakan perhitungan DFT periodik untuk menentukan mekanisme isomerisasi glukosa menjadi fruktosa pada berbagai Sn-zeolit (MOR, *BEA, MFI dan MWW).
Meskipun energi adsorpsi glukosa lebih tinggi yang disebabkan oleh mikropori 10-cincin MWW yang lebih sempit, diperkirakan bahwa Sn-MWW dapat memberikan konversi yang tinggi karena adanya fraksi kecil, tetapi sangat reaktif, dari situs yang dapat diakses.
Kehadiran mesopori untuk mengatasi keterbatasan aksesibilitas situs aktif juga bermanfaat dalam reaksi isomerisasi. Bahan hierarkis Sn-ZSM-5 telah mampu melakukan isomerisasi selektif glukosa, xilosa, dan laktosa, yang mengalami keterbatasan akses atau difusi dalam Sn-ZSM-5 murni mikro.
Demikian juga, Sn-Beta memfasilitasi konversi selektif gula menjadi intermediet penting untuk memproduksi alkil laktat. Etanolisis furfuril alkohol terbarukan telah dilakukan pada hierarki ZSM-5 dengan hasil tinggi menjadi etil levulinat.394 Dengan cara yang sama, zeolit yang mengandung niobium hierarki telah diterapkan untuk isomerisasi dihidroksiaseton menjadi alkil laktat dan asam laktat dengan hasil lebih dari 95% .
Zeolit 2D vs. 3D dalam reaksi isomerisasi
Penerapan zeolit berlapis dalam reaksi isomerisasi senyawa turunan biomassa sejauh ini jarang dieksplorasi. Sn-self-pillared-pentasil (Sn-SPP) dan Sn-MWW(SP)-SSE (analog dari aluminosilikat MCM-36) terbukti menjadi katalis yang sangat efektif dalam isomerisasi glukosa menjadi fruktosa menggunakan pendekatan alternatif, ketika glukosa diubah menjadi etilfruktosida (yang membantu menggeser kesetimbangan isomerisasi) dan fruktosa diperoleh setelah hidrolisis fruktosida dengan air pada akhir reaksi. Hasil fruktosa hingga 60% telah dilaporkan.
Resp berpilar diri ini. katalis terpilar menisomerisasi bahkan disakarida (laktosa menjadi laktulosa resp. maltosa menjadi maltulosa), di mana katalis seperti Sn-BEA gagal karena substrat terlalu menuntut secara sterik.
Isomerisasi -pinene, sebagai perwakilan dari terpen yang ada dalam minyak esensial pohon pinus, telah dicoba pada MCM-22 dan turunan hierarkis mikropori-mesopori yang diperoleh dengan pasca-perawatan asam. Tujuan dari reaksi tersebut adalah untuk menghasilkan campuran limonene dan camphene, senyawa yang menarik di bidang kosmetik dan obat-obatan.
Performa yang sangat baik diperoleh pada hierarki MCM-22, dengan konversi penuh dan selektivitas 93,7% pada campuran limonene dan camphene (76,2% limonene dan 17,5% camphene) di bawah kondisi reaksi yang digunakan.
Perilaku katalitik yang baik tersebut dikaitkan dengan keseimbangan yang tepat antara sifat asam dan tekstur. Selain itu, katalis dapat didaur ulang secara efisien dengan perawatan pencucian ringan, yang menunjukkan stabilitas struktural yang baik dan penghilangan senyawa organik yang difasilitasi oleh keberadaan mesopori.
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