Zeolit Aplikasi Penyimpanan Dan Pemisahan Gas: Mekanisme Pembentukan ZeolitSAPO 34
Dalam kasus membran zeolit SAPO 34, sejumlah penelitian dan upaya telah dilakukan untuk mengembangkan membran bebas cacat berkualitas tinggi. Dalam literatur banyak pekerjaan telah dilakukan pada zeolit SAPO 34 untuk pemisahan gas dan aplikasi penyimpanan. Dalam pekerjaan kami upaya telah diberikan untuk mengimprovisasi struktur membran dan meminimalkan cacat dengan teknik yang berbeda untuk menargetkan efisiensi pemisahan yang lebih tinggi.
SAPO 34 adalah zeolit berpori kecil (diameter pori 0,38 nm), dan memiliki kerangka jenis chabazite (CHA) yang merupakan anggota keluarga zeolit yang menjanjikan. Materi yang menarik dan efisien ini telah dipelajari untuk berbagai aplikasi. Tapi terutama kinerjanya terhadap pemisahan hidrogen dari gas ringan lainnya seperti CO2, N2, CH4, dll cukup terkenal.
Mekanisme Pembentukan Zeolit SAPO 34
Pada tahap pertama dan sebelum pembuatan membran, kristal benih zeolit SAPO 34 disintesis dengan teknik hidrotermal, dan karakterisasi dilakukan secara sistematis untuk mengetahui pertumbuhan zeolit SAPO 34 selama proses hidrotermal. Studi terperinci tentang pembentukan bertahap kristal benih SAPO 34 pada waktu yang berbeda mulai dari campuran gel awal hingga 120 jam pada 170 ° C dijelaskan dalam pekerjaan kami sebelumnya.
Kristalisasi lengkap SAPO 34 terlihat hanya setelah 120 jam sintesis hidrotermal pada 170 ° C. Semua puncak difraksi sebagian besar mirip dengan struktur chabazite SAPO 34, dan nilai-d, yaitu, (100), (110), (210), (220), (211), dan (131), adalah sesuai dengan yang dilaporkan dalam literatur. Data menunjukkan citra FESEM kristal benih SAPO 34 dan hampir semua kristal berbentuk kubus dengan ukuran 2-3 mikron.
Data juga menggambarkan spektrum FTIR serbuk zeolit SAPO 34 yang dikumpulkan pada waktu yang berbeda mulai dari 0 (gel awal) hingga 120 jam, selama sintesis benih dengan metode hidrotermal. Berbagai frekuensi getaran zeolitik ditetapkan sesuai dengan literatur yang dilaporkan. Dari penelitian ini, dipastikan bahwa setelah 120 jam, struktur chabazite lengkap dari zeolit SAPO 34 terbentuk.
Pita karakteristik pada 480, 534, dan 568 cm−1 dikaitkan dengan getaran SiO4, (Si, Al) O4, dan PO4, masing-masing. Selain itu, puncak getaran pada 638 cm-1 yang dicocokkan dengan cincin ganda-6 (D6) akan menjadi bukti kunci untuk kelengkapan kerangka CHA. Pembentukan bertahap SAPO 34 menghasilkan periode waktu yang berbeda, dan karakterisasi detail dijelaskan dengan benar dalam literatur.
Dalam hal sintesis membran, membran zeolit SAPO 34 disintesis pada penyangga tanah liat-Al2O3 dengan metode hidrotermal ex situ (pertumbuhan sekunder). Dalam pendekatan kami, kami telah menyiapkan membran zeolit SAPO 34 yang terdiri dari tiga bagian: substrat, lapisan perantara, dan lapisan benih.
Lapisan antara terdiri dari lapisan oksida polimer/anorganik dengan kristal biji zeolit yang tersebar. Pentingnya lapisan perantara yang digunakan untuk sintesis membran dibahas dalam hasil yang kami laporkan. Representasi skematis untuk preparasi membran SAPO 34 diberikan di sini untuk pemahaman yang lebih baik.
Dalam sintesis membran SAPO 34, lapisan antara silika diusulkan untuk pengendapan selektif kristal benih zeolit yang berorientasi dengan lapisan tunggal yang tersusun rapat pada pendukung tubular tanah liat-Al2O3 yang murah dan kemudian mengalami pertumbuhan sekunder di bawah kondisi hidrotermal yang sesuai.
Akibatnya, cacat yang homogen dan berkurang pada membran yang sangat berorientasi dapat disintesis secara sederhana. Organisasi mikrokristal zeolit dengan orientasi terkontrol pada substrat telah menjadi subjek yang menarik secara ilmiah, dan baru-baru ini, beberapa pendekatan telah dikembangkan untuk membuat film zeolit dengan orientasi terkontrol.
Secara signifikan, penggunaan lapisan antara silika sebagian besar didasarkan pada stabilitas termal dan mekanik, serta mampu bertahan dalam tekanan yang sangat tinggi. Permukaan silika dalam kondisi normal diperoleh kembali dengan gugus hidroksil reaktif, Si-OH, yang disebut gugus silanol, dan densitas yang tinggi dari gugus –OH permukaan tersebut dapat meningkatkan cakupan yang tinggi dari film zeolit yang dihasilkan dan kristal yang sangat berorientasi.
Selanjutnya, implikasi dari lapisan silika memainkan peran penting selama pengembangan membran. Pertama-tama, lapisan ini membantu membuat permukaan penyangga lebih halus untuk pengendapan kristal benih dalam arah yang seragam, dan yang terpenting lapisan ini berfungsi sebagai lapisan blokade untuk penetrasi kristal benih zeolit ke bagian dalam penyangga.
Juga memfasilitasi untuk mempertahankan lapisan pendukung dengan lebih banyak gugus hidroksil (–OH) dan sebagai hasilnya memberikan dukungan dengan lebih banyak titik nukleasi di mana kristal dapat mengikat dukungan melalui interaksi van der Waals dan ikatan-H.
Selain itu, mengurangi pembentukan retak akibat tegangan pada antarmuka pendukung-zeolit selama langkah kalsinasi. Membran yang disintesis dicirikan oleh XRD, FESEM, dan pemetaan unsur FESEM, dll. Akhirnya kualitas sebenarnya dari membran dievaluasi dengan studi permeasi gas.
Pembentukan membran SAPO 34 fase murni dengan tingkat kristalinitas tinggi dan orientasi yang benar dikonfirmasi oleh analisis XRD. Data menunjukkan pola XRD dari substrat yang dimodifikasi dan tidak dimodifikasi, bersama dengan lapisan membran pada substrat tersebut.
Lapisan membran SAPO 34 yang dibuat pada penyangga yang tidak dimodifikasi menunjukkan bahwa semua puncak difraksi paling mirip dengan struktur chabazite SAPO 34, dan intensitas puncak seperti (220), (211), (131), dll. sangat sangat menonjol yang menunjukkan adanya kristal SAPO 34 murni dari permukaan membran dengan orientasi acak.
Dalam hal pola XRD membran SAPO 34 yang dibuat pada penyangga termodifikasi silika, hasil yang cukup menarik dirasakan, yaitu intensitas puncak (210) yang meningkat secara drastis dibandingkan dengan puncak lainnya. Dapat dijelaskan bahwa membran berkembang ke arah orientasi yang lebih tinggi. Selain itu, lapisan membran juga berasosiasi dengan sejumlah kecil kristal yang tidak berorientasi.
Intensitas puncak tunggal yang lebih kuat membuktikan kemungkinan pembentukan membran berorientasi pada permukaan pendukung termodifikasi silika yang memainkan peran penting dalam menentukan kinerja tinggi membran. Interpretasi yang sama juga terlihat dari hasil FESEM. Data menggambarkan mikrograf FESEM dari pendukung telanjang dan permukaan pendukung tanah liat-Al2O3 yang dimodifikasi silika, masing-masing.
Dari gambar FESEM, dapat dijelaskan bahwa sebagian besar kristal benih diendapkan dengan orientasi yang tepat bersama dengan beberapa partikel benih yang mengalami disorientasi yang mengganggu selama proses penyemaian. Kemudian selama sintesis hidrotermal pada suhu 170 °C selama 120 jam, lapisan benih tumbuh secara epitaksial dan membentuk lapisan membran yang berorientasi pada penyangga.
Juga, data menggambarkan morfologi permukaan lapisan membran SAPO 34. Ini menunjukkan bahwa permukaan penyangga seluruhnya tertutup oleh kristal berbentuk kubus yang seragam dan kompak, dan tidak ada retakan, lubang kecil, atau cacat makroskopik lainnya yang terlihat.
Mikrograf FESEM dari lapisan membran SAPO 34 yang disiapkan pada permukaan pendukung yang tidak dimodifikasi telah dijelaskan sebelumnya. Diskusi yang dapat dipahami dijelaskan dalam makalah kami yang diterbitkan.
Pekerjaan ini merupakan upaya dan diharapkan memiliki banyak kepentingan untuk membuat membran berorientasi tinggi yang bebas cacat dan murah yang dapat menawarkan aplikasi potensial yang aman, sederhana, dan ramah lingkungan untuk aplikasi pemisahan gas. Kemudian kinerja pemisahan gas akhir dari membran SAPO 34 dibahas untuk menjelaskan efisiensi membran.
Juga pendekatan lain yang berhasil diterapkan untuk mengembangkan membran bebas cacat yang berorientasi pada permukaan pendukung. Membran SAPO 34 yang berorientasi ditumbuhkan pada penyangga menggunakan teknik hidrotermal pertumbuhan sekunder (berbiji) diikuti dengan penyisipan 11-mercaptoundecanoic acid capped paladium (MUA-Pd) nanopartikel ke membran.
Sebelum sintesis membran, pertama-tama pendukung tanah liat-Al2O3 diperlakukan dengan polimer polidiallyldimethylammonium chloride (PolyDADMAC), diikuti dengan pengendapan lapisan benih secara homogen dalam orientasi teratur pada permukaan pendukung.
Untuk menyimpan NP Pd dalam matriks membran, teknik dip-coating sederhana digunakan. Dalam prakteknya, selama perlakuan termal membran Pd/SAPO 34, penyebab cacat adalah karena penghilangan zat pengarah struktur (SDA) dari pori-pori zeolit.
Namun menariknya, keberadaan Pd NPs yang terperangkap di dalam pori-pori non-zeolitik dan menyumbat cacat membran. Membran hasil sintesis dikarakterisasi dengan teknik XRD, TEM, XPS, dan FESEM. FESEM dan pemetaan unsur penampang membran menegaskan bahwa sebagian besar NP Pd disimpan pada antarmuka membran dan lapisan pendukung yang dapat meningkatkan efisiensi membran, yaitu efisiensi pemisahan.
Pembentukan fase murni, zeolit SAPO 34 sangat kristal pada permukaan pendukung dan keberadaan NP Pd pada permukaan membran dikonfirmasi oleh pola difraksi sinar-X (XRD). Dari pola XRD membran Pd/SAPO 34 terlihat bahwa intensitas puncak (210) lebih tinggi dari puncak lainnya (100), (−110), (220), (211), dan (−131). dan membuktikan adanya kristal berorientasi pada lapisan membran.
Fase kubik berpusat muka Pd telah diidentifikasi dari puncak Pd (111) yang menegaskan keberadaan NP Pd di lapisan membran. Interpretasi dari hasil XRD menjelaskan keberadaan NP Pd, dan informasi penting adalah bahwa keberadaan NP Pd tidak mempengaruhi struktur kristal zeolit SAPO 34.
Itu karena nanopartikel yang terlibat terlalu besar untuk berada di rongga (0,38 nm) kerangka. Secara umum, selama proses perlakuan panas, agen pengarah struktur (SDA) atau bahan organik lainnya dihilangkan, dan sebagai hasilnya, pori-pori non-zeolitik, yaitu, celah, cacat, atau retakan interkristalin, terbentuk.
Oleh karena itu, dapat dipercaya bahwa pori-pori non-zeolitik ditempati oleh NP Pd selama perlakuan termal membran, dan interpretasi lebih lanjut ditetapkan oleh studi FESEM, analisis EDAX, dan pemetaan unsur. Hasil ini dijelaskan dalam pekerjaan kami sebelumnya. Untuk pemahaman yang jelas, hasil FESEM dijelaskan di sini.
Data penelitian menggambarkan mikrograf FESEM dari lapisan membran Pd/SAPO 34 yang disiapkan pada penyangga yang dimodifikasi PolyDADMAC. Tampaknya lapisan membran seragam terbentuk dengan struktur yang saling terkait. Keseragaman membran dicapai karena cakupan dan orientasi yang tepat dari kristal benih pada dukungan yang pada akhirnya memfasilitasi pembentukan membran berkualitas tinggi.
Data FESEM perbesaran tinggi menunjukkan bahwa tidak ada retakan, lubang kecil, atau cacat makroskopik lainnya yang terlihat pada lapisan membran. Kemudian untuk mengetahui struktur membran setelah perlakuan termal dilakukan karakterisasi FESEM lebih lanjut. Permukaan membran dianalisis dengan hati-hati dengan memilih area yang berbeda.
Selama inspeksi, area yang rusak diidentifikasi, dan untuk memverifikasi keberadaan nanopartikel di dalam area yang rusak, analisis EDAX pada area yang sama dilakukan. Puncak Pd diidentifikasi bersama dengan zeolit SAPO 34, dan rasio Si/Al mengkonfirmasi pertumbuhan lengkap zeolit SAPO 34.
Tampilan penampang FESEM menunjukkan bahwa ketebalan membran adalah ~20–25 mikron. Studi FESEM mengungkapkan bahwa membran padat yang saling bertautan berhasil dibentuk pada permukaan pendukung. Namun, kehadiran NP Pd yang menempati dan dicolokkan ke pori-pori non-zeolitik membantu pengembangan membran cacat yang hampir berkurang.
Terlihat bahwa dua fenomena penting dilakukan secara bersamaan selama perlakuan termal. Pertama, dalam proses kalsinasi pembentukan pori-pori non-zeolitik selama penghilangan agen pengarah struktur, dan secara bersamaan pada langkah kedua NP Pd bermigrasi dan terperangkap di dalam pori-pori non-zeolitik dan menyumbat cacat. Akhirnya, untuk memeriksa kualitas membran Pd/SAPO 34, studi permeasi gas dilakukan pada suhu kamar dalam tekanan umpan yang berbeda.
Karya ini menyoroti bagaimana pori-pori non-zeolitik dari membran yang disintesis dapat diperbaiki dengan penyisipan nanopartikel paladium dalam matriks membran. Orientasi dan pengurangan pori-pori non-zeolitik secara drastis pada lapisan membran dapat meningkatkan kualitas membran untuk aplikasi pemisahan gas.
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