Porositas, Jenis, Struktur dan Sifat Kimia Zeolit
Zeolit adalah padatan kristal tiga dimensi, mikropori, dengan struktur terdefinisi dengan baik yang mengandung aluminium, silikon, dan oksigen dalam kerangka regulernya; kation dan air berada di pori-pori.
Atom silikon dan aluminium terkoordinasi secara tetrahedral satu sama lain melalui atom oksigen bersama. Secara komposisi, zeolit mirip dengan mineral lempung. Lebih khusus lagi, keduanya adalah alumino-silikat. Namun, mereka berbeda dalam struktur kristalnya.
Banyak jenis tanah liat memiliki struktur kristal berlapis (mirip dengan setumpuk kartu) dan mengalami penyusutan dan pembengkakan saat air diserap dan dikeluarkan di antara lapisan. Sebaliknya, zeolit memiliki struktur kristal 3 dimensi yang kaku (mirip dengan sarang lebah) yang terdiri dari jaringan terowongan dan sangkar yang saling berhubungan.
Air bergerak bebas masuk dan keluar dari pori-pori ini tetapi kerangka zeolit tetap kaku. Aspek khusus lain dari struktur ini adalah bahwa pori dan ukuran saluran hampir seragam, memungkinkan kristal untuk bertindak sebagai saringan molekuler.
Zeolit berpori adalah tuan rumah bagi molekul air dan ion kalium dan kalsium, serta berbagai ion bermuatan positif lainnya, tetapi hanya ukuran molekul yang sesuai untuk masuk ke dalam pori-pori yang diakui menciptakan properti "pengayakan". Karena strukturnya yang teratur dan dapat direproduksi, mereka berperilaku dengan cara yang dapat diprediksi.
Jenis-Jenis Zeolit
Zeolit adalah mineral alami yang ditambang di banyak bagian dunia; kebanyakan zeolit yang digunakan secara komersial diproduksi secara sintetis. Saat mengembangkan aplikasi untuk zeolit, penting untuk diingat bahwa tidak semua mineral ini sama.
Ada hampir 50 jenis zeolit yang berbeda (klinoptilolit, chabazite, phillipsite, mordenite, dll) dengan sifat fisik dan kimia yang bervariasi. Struktur kristal dan komposisi kimia merupakan perbedaan utama. Kerapatan partikel, selektivitas kation, ukuran pori molekul, dan kekuatan hanyalah beberapa sifat yang dapat berbeda tergantung pada zeolit yang bersangkutan. Penting untuk mengetahui jenis zeolit tertentu yang digunakan untuk memastikan bahwa zeolit tersebut sesuai dengan kebutuhan seseorang.
Ada banyak zeolit alam dan zeolit sintetis, masing-masing dengan struktur yang unik. Ukuran pori yang tersedia secara komersial berkisar dari sekitar 3 hingga sekitar 8 . Beberapa bahan komersial adalah: A, beta, mordenite, Y, ZSM-5.
Perbedaan terbesar antara zeolit alam dan sintetis adalah:
- Sintetis dibuat dari bahan kimia yang mengkonsumsi energi dan bahan alami diproses dari badan bijih alami.
- Zeolit sintetis memiliki rasio silika terhadap alumina 1 banding 1 dan zeolit klinoptotilit (klino) memiliki rasio 5 banding 1.
- Zeolit alam Clino tidak terurai dalam lingkungan yang agak asam, seperti halnya zeolit sintetis. Struktur zeolit alam memiliki lebih banyak silika tahan asam untuk menyatukan strukturnya. Zeolit alam clino diterima secara luas untuk digunakan dalam industri pertanian sebagai amandemen tanah dan sebagai aditif pakan.
Pada tahun 1948, Richard Barrer pertama kali memproduksi zeolit sintetis yang tidak memiliki pasangan alami. Pada waktu yang hampir bersamaan, Milton membuat bahan pertama yang tidak memiliki pasangan alami seperti zeolit A. Zeolit alam baru masih terus ditemukan, dan zeolit sintetis baru sedang ditemukan di banyak laboratorium di seluruh dunia.
Porositas dan Struktur
Kerangka zeolit terdiri dari TO4 tetrahedra [SiO4]4− dan [AlO4]5− yang dihubungkan oleh atom oksigen. Blok bangunan umum struktur zeolit terdiri dari tiga, empat, lima, dan cincin beranggota dix (n-MR). Setiap n-MR terdiri dari atom nT (T = Al atau Si) yang dihubungkan dalam sebuah cincin oleh ion O dan dengan demikian sebenarnya memiliki 2n atom (misalnya, unit 6-MR berisi 12 atom total).
Blok bangunan ini disusun dalam kerangka zeolitik yang berbeda untuk membentuk cincin yang lebih besar, yang mewakili pori-pori molekul. Tergantung pada susunan khusus dari blok bangunan unsur, saluran dan sangkar dengan ukuran dan konektivitas yang berbeda dapat hadir.
Delapan-, 10- dan 12-MR ditemukan di banyak struktur zeolit biasa dan biasanya disebut pori-pori kecil, menengah, dan besar. Fitur ini merupakan asal dari porositas zeolit yang terkenal, dengan luas permukaan spesifik (dari sorptiometri N2) biasanya dalam kisaran 300-900 m2/g.
Kehadiran pori-pori dengan ukuran yang seragam dan pasti memungkinkan campuran molekul dengan struktur yang berbeda untuk dipisahkan dan menjelaskan mengapa zeolit termasuk dalam kelas saringan molekuler.
Perbedaan struktur zeolit dapat dibedakan dari ukuran pori, dimensi zeolit/jenis konektivitas pori (1D, 2D, dan 3D), dan orientasi sangkar, rongga, dan jendela. Meskipun lebih dari 200 struktur zeolit yang berbeda saat ini dijelaskan dalam database yang disediakan oleh International Zeolit Association (IZA), struktur zeolit dengan ketersediaan dan aplikasi yang luas mungkin kurang dari selusin.
Pelabelan struktur zeolitik ditentukan oleh kode tiga huruf, yang dapat berbeda dari penunjukan komersial/biasa. Zeolit alam umumnya terbentuk dalam lingkungan basa dari sedimen dan material vulkanik dan ditemukan dalam struktur yang berbeda, seperti stilbita, klinoptilolit, erionit, anacime, mordenit, dan sebagainya.
Selain harganya yang cukup mahal, zeolit alam seringkali memiliki default dan ketidakteraturan dalam strukturnya, serta komposisi kimia yang berbeda, tergantung pada asalnya. Oleh karena itu, pengembangan metode laboratorium untuk mensintesis zeolit menyebabkan banyak aplikasi komersial zeolit.
Dari sudut pandang komersial, penjualan zeolit yang paling penting terkait dengan struktur FAU, Linde Type A (LTA), dan LKM. Misalnya, kerangka faujasite terdiri dari kandang sodalite yang dihubungkan melalui prisma heksagonal. Pori-pori disusun tegak lurus satu sama lain.
Pori, yang dibentuk oleh cincin beranggota 12, memiliki diameter yang relatif besar yaitu 7,4 .Å. Rongga bagian dalam memiliki diameter 12 .Å (supercage) dan dikelilingi oleh 10 kandang sodalite. Pada faujasit, adsorpsi sebagian besar terjadi di supercage atau di jendela yang mengarah ke sana. Karena sangat skematis, struktur zeolit dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori: zeolit berpori kecil dengan diameter pori 3 sampai 4,5 .Å dengan struktur LTA sebagai perwakilan (zeolit 3A dan 4A).
Zeolit tersebut mampu menyerap molekul kecil termasuk air, gas diatomik, amonia, dan n-parafin; zeolit berpori sedang dengan diameter pori antara 4,5 dan 6 .Å seperti pada struktur MFI (ZSM-5) atau feririt (FER), yang dapat mengakomodasi keberadaan aromatik kecil atau alkana bercabang; Zeolit berpori besar dengan diameter pori di atas 6 .Å seperti faujasites (FAU) dan mordenites (MOR), yang memungkinkan difusi parafin bercabang tinggi dan molekul yang lebih besar dalam sistem porinya.
Sifat Kimia
Dalam setiap struktur zeolitik, substitusi Si tetravalen dengan Al trivalen menyebabkan muatan negatif, yang dikompensasikan dengan adanya kation M, valensi n (disebut kation kompensasi-muatan atau kation ekstra-kerangka):
M𝑥/[AlO2]𝑥[SiO2]𝑦.𝑧H2O
di mana x + y mewakili jumlah total tetrahedra per unit kisi; y/x mewakili rasio molar Si/Al. Rasio ini harus lebih tinggi dari 1 (aturan Lowenstein) dan bahkan bisa mendekati tak terhingga (dalam struktur silikalit dan zeosil).
Beberapa tipe struktural dapat disintesis melalui kisaran rasio Si/Al yang agak tinggi (misalnya, faujasit menggunakan proses dealuminasi), sedangkan yang lain stabil hanya di bawah domain terbatas. Setelah proses sintesis hidrotermal pada 100-200 °C (kebanyakan dalam kondisi basa dengan adanya template organik), kation kompensasi muatan sering kali dari jenis Na+ dan NH4+ (K+) dan mempertahankan keelektronetralan kerangka.
Oleh karena itu, zeolit sintetis komersial sering ditemukan dalam bentuk natrium atau amonium. Namun demikian, kemungkinan untuk menukar kation-kation ini dengan mudah dengan kation monovalen atau multivalen lainnya (misalnya, H+, Ca2+, Ag+, dan Cu2+) adalah asal dari sifat pertukaran kation zeolit yang terkenal.
Sifat-sifat ini dapat digunakan untuk retensi kation dari cairan dan larutan, atau bahkan untuk menggabungkan spesies logam tertentu untuk memberikan adsorpsi spesifik zeolit atau sifat katalitik. Misalnya, keberadaan proton pada tempat pertukaran digunakan untuk memperoleh sifat katalisis asam, sedangkan pertukaran dengan kation logam transisi digunakan dalam katalisis oksidasi/reduksi atau untuk mendapatkan tempat perangkap tertentu.
Dengan kalsinasi bentuk amonium zeolit atau pertukaran dengan proton, gugus hidroksil dari tipe Si(OH)Al dihasilkan. Mereka dianggap sebagai situs asam Brönsted (BAS), karena mereka dapat memprotonasi basa Brönsted. Konsentrasinya menurun seiring dengan peningkatan Si/Al, tetapi kekuatan asam spesifiknya meningkat secara terbalik.
Keasaman zeolit jauh lebih kuat daripada yang terbentuk dalam aluminosilikat amorf, yang biasanya didasarkan pada gugus Al-OH. Selain itu, kekuatan asam BAS diketahui sangat bervariasi dengan struktur (MOR > MFI > BEA > FAU). Jenis situs kedua diwakili oleh situs asam Lewis (LAS).
Situs-situs ini adalah aluminium ekstra-kerangka (cacat) atau kation pada situs kompensasi muatan yang mengandung ikatan yang menjuntai (Ag+, Cu2+/Cu+, dll). Sebaliknya, zeolit yang ditukar dengan logam alkali sebagian besar bersifat basa. Banyak parameter yang mempengaruhi jumlah kation, yang dapat digabungkan dengan pertukaran ion untuk mencapai sifat adsorpsi tertentu.
Parameter ini sebagian besar adalah rasio Si/Al (yang menentukan kapasitas tukar teoritis), tetapi juga sifat, ukuran, dan muatan kation, suhu, pH, dan waktu pertukaran.
Di sisi lain, kontrol rasio Si/Al yang memadai (bila memungkinkan) juga memungkinkan untuk menyempurnakan karakter hidrofilik/hidrofobik dari zeolit yang diberikan. Sifat hidrofilik meningkat seiring dengan penurunan rasio Si/Al pada setiap struktur zeolit. Zeolit dengan rasio Si/Al rendah merupakan bahan pengering yang sangat baik, bahkan pada tekanan parsial air yang rendah.
Pusat hidrofilik adalah gugus OH (silanol) atau kation yang berasosiasi dengan aluminium yang terkoordinasi secara tetrahedral. Sebaliknya, ikatan Si-O-Si dari kerangka adalah homopolar. Ini menjelaskan karakter yang sangat hidrofobik dan stabilitas hidrotermal yang lebih penting dari zeolit silikat yang hampir murni (dengan rasio Si/Al yang 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