Porositas, Karakterisasi Dan Sifat Struktur Zeolit Alam – Klinoptilolit – Sebagai Sorben
Klinoptilolit adalah salah satu zeolit alam yang paling umum, mudah diperoleh dari tambang, cocok sebagai sorben karena karakteristik alaminya. Meskipun banyak peneliti mengklasifikasikannya dalam keluarga heulandit tetapi rasio Si/Al dan stabilitas termal membuatnya berbeda dari heulandit (4 Si/Al < 5.2 dan Si/Al < 4 pada 750–800 dan 450–550 °C, masing-masing ).
Menurut Coombs, mineral keluarga heulandit diklasifikasikan berdasarkan kation tukar dominan sebagai berikut: K-, Na-, Ca- dan Sr-heulandit serta K-, Na- dan Ca-klinoptilolit. Namun sebelumnya famili ini dibagi menjadi spesies klinoptilolit kaya Si miskin dan kaya Si, spesies klinoptilolit kaya Si miskin dan kaya Si.
Struktur kristal klinoptilolit dan heulandit memiliki kerangka alumini-nosilikat 3 dimensi, yang struktur spesifiknya menyebabkan berkembangnya sistem mikropori dan saluran yang ditempati oleh molekul air dan kation yang dapat dipertukarkan. Parameter sel satuan kedua kristal mirip satu sama lain.
Berdasarkan hasil penelitian difraksi sinar-X (XRD), parameter sel satuan klinoptilolit adalah sebagai berikut: a = 17,66Å, b = 17,963Å, c = 7,400Å dan .β = 116°47′. Untuk heulandit adalah: a = 17,718Å, b = 17,897Å, c = 7,428Å dan β = 116°25′. Sistem saluran dua dimensi terbentuk pada barisan mineral heulandit/klinoptilolit (sejajar dengan sumbu a dan c) berdasarkan fitur struktur kerangka alumino-silikat.
Ada dua saluran yang berjalan sejajar satu sama lain dan dengan sumbu c: saluran yang terdiri dari cincin 10-anggota (tetrahe-dron) dengan ukuran 4,4–7,2Å dan saluran yang terdiri dari cincin 8-anggota dengan ukuran 4,1–4,7Å dan saluran berjalan sejajar dengan sumbu yang terdiri dari cincin 8 anggota dengan ukuran 4,0–5,5Å. S
Beberapa informasi berbeda tentang jendela saluran mineral keluarga heulandit diterbitkan oleh peneliti lain: 2,8–4,7 saluran sejajar dengan sumbu dan 3,1–7,5 dan 3,6–4,6 saluran sejajar dengan sumbu c.
Data yang dikutip bersifat ambigu dan tidak dapat menyelesaikan masalah identifikasi struktur kerangka cli-noptilolite dan parameter berpori. Ukuran pori kerangka alumino-silikat dari klinoptilolit juga tidak terbatas. Perlu diperhatikan bahwa ketidakjelasan tersebut menimbulkan masalah dalam studi struktur berpori zeolit menggunakan metode adsorpsi. Pilihan yang tepat dari adsorbat adalah kesulitan utama.
Kehadiran porositas sekunder juga menarik dan dapat menimbulkan beberapa masalah dalam studi struktur berpori klinoptilolit sama seperti pada zeolit lainnya. Porositas primer (mikroporositas) terjadi karena struktur kristal butir mineral zeolit yang spesifik, sedangkan porositas sekunder berkaitan dengan ukuran butir zeolit dan mineral lain pada batuan zeolit.
Mesopori adalah permukaan aktif untuk katalisis, saluran transpor, dan adsorpsi molekul yang relatif besar. Juga beberapa sifat teknologi yang tidak dapat dijelaskan oleh adsorpsi dalam pori-pori mikro, dapat dijelaskan oleh porositas sekunder.
Berdasarkan beberapa hasil penyelidikan struktur, klinoptilolit dicirikan sebagai adsorben mineral dengan struktur mikropori. Di sisi lain, nilai volume mesopori total yang tinggi pada distribusi ukuran pori polimodal diperoleh oleh peneliti lain menggunakan metode adsorpsi pada klinoptilolit alam. Kehadiran mesopori dapat mengakibatkan analisis struktur berpori zeolit yang tidak akurat.
Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk menyelidiki sifat fisik dan struktural, heterogenitas dan hierarki pori-pori klinoptilolit untuk memilih sorbat yang tepat untuk klinoptilolit dengan menggunakan: Difraksi sinar-X (XRD), fluoresensi sinar-X (XRF), Spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR), metode adsorpsi/desorpsi nitrogen, pemindaian mikroskop elektron (SEM), mikroskop gaya atom (AFM), dan analisis termogravimetri (TGA).
Eksperimental
Bahan. Batuan klinoptilolit dari wilayah Aftar (Semnan Barat, Pegunungan Alborz Tengah, 200 km Timur Teheran, Iran) digunakan dalam penelitian ini. Sampel bubuk diayak dengan diameter kurang dari 70 m dan diserahkan ke XRD, XRF, DTA, TGA dan FTIR.
Difraksi sinar-X (XRD). Analisis difraksi serbuk sinar-X dilakukan dengan menggunakan instrumen analisis XRD (Philips X'Pert pro, Belanda). Sampel pertama digiling, dipasang pada pemegang kemudian diperkenalkan untuk analisis. Sumber terdiri dari: radiasi CoKα (λ = 1,79Å), monokromator pada optik sekunder, daya 40 kV dan arus 35 mA. Setiap sampel dipindai dalam rentang 2θ 4-85. Analisis XRD menunjukkan bahwa klinoptilolit merupakan mineral utama dalam sampel dan kandungan albite dan mordenite rendah.
Fluoresensi sinar-X (XRF) dan berat jenis. Fluoresensi sinar-X sampel telah dipelajari menggunakan Instrumen Analisis XRF (Philips Magix Pro, Belanda). Hasil penelitian menunjukkan bahwa SiO2, Al2O3 dan CaO merupakan komponen utama. Kation penukar utama adalah Ca, K, Na dan Mg, dan loss on ignition (LOI) adalah 13,44 wt. %. Data menunjukkan komposisi kimia sampel. Densitas sampel klinopti-lolit yang ditentukan (berat – 3,007 g, volume – 1,421 cm3 pada 23,9 °C) adalah 2,103 g/cm3.
Spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR). Spektroskopi inframerah transformasi Fourier dari klinoptilolit telah dipelajari menggunakan Instrumen Analisis FTIR (Bruker vertex70, Jerman). Sampel dilacak dalam kisaran 4000-400 cm-1 dan intensitas pita dinyatakan dalam transmitansi (%).
Metode adsorpsi-desorpsi. Sampel klinoptilolit dihancurkan untuk mendapatkan butiran berdiameter 0,5-1 mm, dicuci dengan air suling dan dikeringkan pada suhu kamar (25 °C, kelembaban relatif 45%) (kering udara). Perlakuan sampel hancuran klinoptilolit (10 g) dilakukan dengan penambahan 250 cm3 larutan HCl 2 M.
Setelah 24 jam fase padat dipisahkan dari larutan dan dikeringkan pada suhu kamar. Parameter struktural sampel ditentukan dengan metode adsorpsi/desorpsi nitrogen suhu rendah. Sampel dikeluarkan pada suhu 300 ° C di bawah vakum selama 5,0 jam untuk mencapai berat konstan.
Luas permukaan spesifik (S), total pori dan volume mikropori (Vtot dan Vmic) dan diameter pori rata-rata (D) dihitung menggunakan data adsorpsi, yang diperoleh melalui instrumen NOVA 2200e (Quanta-chrome Nova 2200e, USA). Menggunakan metode Brunauer-Emmett-Teller (BET), luas permukaan spesifik (SBET) dihitung.
Vtot kemudian dievaluasi dengan mengubah volume nitrogen yang teradsorpsi pada p/ps 0,98 menjadi volume adsorbat cair. Menggunakan metode Barrett-Joyner-Halenda (BJH), luas permukaan mesopori SBJH dan volume mesopori VBJH dihitung. Volume mikropori dihitung dengan metode t-plot. Model Saito-Foley [13] diterapkan untuk perhitungan ukuran pori mikro.
Analisis termal diferensial. Dalam DTA, perbedaan suhu antara sampel dan bahan referensi seperti -Al2O3 dicatat saat keduanya menjalani program pemanasan yang sama. Dalam penyelidikan, TGA umumnya digunakan dengan DTA untuk mengikuti reaksi hidrasi.
Perilaku termal klinoptilolit diselidiki pada kisaran suhu 38-1200 °C menggunakan instrumen analisis termal DTA/TGA (Netzsch STA409 PC Luxx, Jerman). Kondisi percobaan adalah: meningkatkan suhu dari ambien ke 1200 °C pada laju pemanasan 10 °C/menit, atmosfer dinamis gas N2 dan alumina sebagai bahan referensi.
Studi mikroskop elektron. SEM adalah teknik yang kuat diterapkan dalam microimaging dari berbagai permukaan. Teknik ini dapat digunakan dalam mengeksplorasi struktur permukaan untuk menentukan ukuran partikel dan tekstur pada permukaan tersebut.
Struktur pori klinoptilolit telah dipelajari dengan menggunakan scanning electron microscopy (LEO 1450VP, England) dan atomic force microscopy (ARA-AFM 0101/A, Iran) yang dipasang menggunakan Mount Instruments (STRUERS, Labopress3, Denmark).
Kesimpulan
Struktur pori klinoptilolit memiliki sifat yang heterogen. Dua jenis porositas seperti porositas primer dan porositas sekunder diamati. Porositas primer dapat didefinisikan sebagai mikroporositas yang disajikan oleh sistem nanotube dari kerangka aluminosilikat 3 dimensi klinoptilolit.
Mesoporositas dan makroporositas membentuk porositas sekunder. Mesoporositas dibentuk oleh pori-pori slot yang ditentukan terutama oleh kemampuan membelah kristal zeolit. Pori makro terdiri dari pori-pori berbagai bentuk yang terletak di antara blok kristal zeolit dan mineral lain dalam batuan klinoptilolit.
Metode adsorpsi/desorpsi nitrogen hanya dapat digunakan untuk mesopori dan tidak untuk evaluasi mikropori klinoptilolit mentah. Evaluasi mikroporositas klinoptilolit dengan metode adsorpsi/desorpsi nitrogen dapat dilakukan setelah perlakuan asam ketika pori mikro kerangka aluminosilikat tidak terhalang selama pencucian asam.
Klinoptilolit lebih tepat untuk mengadsorbsi molekul yang diameter kinetiknya lebih kecil dari 3 nm karena pori-pori terbanyak berada pada kisaran mikropori; molekul dengan diameter lebih besar tidak dapat ditembus untuk saluran mikropori klinoptilolit.
Perlakuan asam meningkatkan volume mikropori dan luas permukaan spesifik klinoptilolit; oleh karena itu akan meningkatkan efisiensi adsorpsi. Pemanasan pada 400 °C menghilangkan molekul air yang ada di saluran klinoptilolit yang dapat membuka blokir saluran dan meningkatkan penetrasi sorbat melalui saluran, meningkatkan efisiensi adsorpsi.
Metode adsorpsi nitrogen menunjukkan bahwa butiran klinoptilolit memiliki luas permukaan spesifik dan volume pori yang lebih tinggi dibandingkan dengan batuan, sehingga dapat meningkatkan efisiensi adsorpsi. Untuk memilih metode modifikasi fisik dan kimia yang sesuai untuk setiap sorbat, semua karakterisasi, porositas dan sifat struktural klinoptilolit ini harus dipertimbangkan.
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 : Pasir Zeolit
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