Sifat-Sifat Zeolit
Zeolit sanggup dimanfaatkan sebagai penyaring molekuler, penukar ion, penyerap materi dan katalisator dengan sifat-sifat meliputi
1. Sifat dehidrasi (melepaskan molekul H20)
1. Sifat dehidrasi (melepaskan molekul H20)
Apabila dipanaskan. Pada umumnya struktur kerangka zeolit akan menyusut. Tetapi kerangka dasarnya tidak mengalami perubahan secara nyata.. Kristal zeolit normal mengandung molekul air yang berkoordinasi dengan kation penyeimbang. Pada keadaan ini kation akan berpindah posisi, sering kali menuju daerah dengan bilangan koordinasi lebih rendah. Zeolit terdehidrasi merupakan materi pengering (drying agents) yang sangat baik. Penyerapan air akan menciptakan kation kembali menuju keadaan koordinasi tinggi. Disini molekul H2O seperti mempunyai posisi yang spesifik dan sanggup dikeluarkan secara reversibel
2. Zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul
Adsorpsi terjadi pada permukaan pori membran. Partikel zeolit mempunyai tiga tipe pori, yaitu macropore dan micropore (masing-masing dengan ukuran >50nm dan <2nm). Di antara keduanya terdapat mesopore. Macropore merupakan saluran ke dalam partikel menuju micropore. Macropore tidak berkontribusi terhadap besarnya luas permukaan membran zeolit. Sebaliknya, micropore adalah penyebab besarnya luas permukaan membran zeolit. Micropore tersebut sebagian besar terbentuk selama proses aktifasi. Pada micropore inilah sebagian besar insiden adsorpsi terjadi.
Proses adsorpsi terjadi melalui tiga tahap, yaitu:
1. Macro transport: pergerakan material organik melalui sistem macropore membran zeolit.
2. Micro transport: pergerakan material organik melalui sistem mesopore dan micropore dari membran zeolit.
3. Sorption: melekatnya material organik pada permukaan membran zeolit, yaitu di permukaan macropore, mesopore dan micropore.
Ini lantaran struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit bisa menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya. Selain itu kristal zeolit yang telah terdehidrasi merupakan adsorben yang selektif dan mempunyai efektivitas adsorpsi yang tinggi. Zeolit yang terdehidrasi akan mempunyai struktur pori terbuka dengan internal surface area besar sehingga kemampuan mengadsorb molekul selain air semakin tinggi. Ukuran cincin dari jendela yang menuju rongga memilih ukuran molekul yang sanggup teradsorb. Sifat ini yang mengakibatkan zeolit mempunyai kemampuan penyaringan yang sangat spesifik yang sanggup dipakai untuk pemurnian dan pemisahan. Chabazite (CHA) merupakan zeolit pertama yang diketahui sanggup mengadsorb dan menahan molekul kecil ibarat asam formiat dan metanol tetapi tidak sanggup menyerap benzena dan molekul yang lebih besar. Selain itu zeolit juga sanggup dipakai sebagai adsorben zat warna brom dan untuk pemucatan minyak sawit mentah.
Zeolit yang dipakai sebagai penyaring molekular tidak menunjukkan perubahan cukup besar pada struktur kerangka dasar pada kehilangan cairan tubuh walaupun kation berpindah menuju posisi dengan koordinasi lebih rendah. Setelah dehidrasi, zeolit-A dan zeolit lainnya sangat stabil terhadap pemanasan dan tidak terdekomposisi dibawah 7000C. Volume rongga pada zeolit-A terdehidrasi ialah sekitar 50% dari volume zeolit.
| Struktur Zeolit |
3. Zeolit sebagai katalis
Berkaitan dengan tersedianya pusat-pusat aktif dalam saluran antar zeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk lantaran adanya gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis. Perbandingan kedua jenis asam ini tergantung pada proses aktivasi zeolit dan kondisi reaksi. Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya sanggup mengikat molekul-molekul basa secara kimiawi. Tidak semua katalis zeolit memakai prinsip deionisasi atau bentuk asam. Sifat katalisis juga sanggup diperoleh dengan mengganti ion Na+ dengan ion lantanida ibarat La3+ atau Ce3+. Ion-ion ini kemudian memposisikan dirinya sehingga sanggup mencapai kondisi paling baik yang sanggup menetralkan muatan negatif yang terpisah dari tetrahedral Al pada kerangka. Pemisahan muatan menghasilkan gradien medan elektrostatik yang tinggi di dalam rongga yang cukup besar untuk mempolarisasi ikatan C-H atau mengionisasi ikatan tersebut sehingga reaksi selanjutnya sanggup terjadi. Efek ini sanggup diperkuat dengan mereduksi Al pada zeolit sehingga unit [AlO4] terpisah lebih jauh. Tanah jarang sebagai bentuk tersubtitusi dari zeolit-X menjadi katalis zeolit komersial pertama untuk proses cracking petroleum pada tahun 1960an. Akan tetapi katalis ini telah digantikan oleh Zeolit-Y yang lebih stabil pada suhu tinggi. Katalis ini menghasilkan 20% lebih banyak petrol (gasolin) daripada zeolit-X.
Cara ketiga penggunaan zeolit sebagai katalis ialah dengan menggantikan ion Na+ dengan ion logam lain ibarat Ni2+, Pd2+ atau Pt2+ dan kemudian mereduksinya secara in situ sehingga atom logam terdeposit di dalam kerangka zeolit. Material yang dihasilkan menunjukkan sifat adonan antara sifat katalisis logam dengan pendukung katalis logam (zeolit) dan penyebaran logam ke dalam pori sanggup dicapai dengan baik.
Teknik lain untuk preparasi katalis dengan pengemban zeolit melibatkan adsorsi fisika dari senyawa anorganik volatil diikuti dengan dekomposisi termal. Ni(CO)4 dapat teradsorb pada zeolit-X dan dengan pemanasan hati-hati akan terdekomposisi meninggalkan atom nikel pada rongga. Katalis ini merupakan katalis yang baik untuk konversi karbon monoksida menjadi metana.
Zeolit mempunyai tiga tipe katalis selektif bentuk
1. Katalis selektif reaktan
Dimana hanya molekul (reaktan) dengan ukuran tertentu yang sanggup masuk ke dalam pori dan akan bereksi di dalam pori
2. Katalis selektif produk
Hanya produk yang berukuran tertentu yang sanggup meninggalkan situs aktif dan berdifusi melewati saluran (channel) dan keluar sebagai produk
3. Katalis selektif keadaan transisi
Reaksi yang terjadi melibatkan keadaan transisi dengan dimensi yang terbatasi oleh ukuran pori.
4. Zeolit sebagai penukar ion
Ini disebabkan lantaran adanya kation logam alkali dan alkali tanah. Kation tersebut sanggup bergerak bebas didalam rongga dan sanggup dipertukarkan dengan kation logam lain dengan jumlah yang sama. Akibat struktur zeolit berongga, anion atau molekul berukuran lebih kecil atau sama dengan rongga sanggup masuk dan terjebak. Beberapa zeolit mempunyai affinitas besar terhadap kation tertentu.
0 Response to "Sifat-Sifat Zeolit"
Posting Komentar