Ozonasi Katalitik Bahan Kimia Organik Rekalsitran Dalam Air Menggunakan Vanadium Oksida Bermuatan Zeolit ​​ZSM-5 (4)

Ozonasi Katalitik Bahan Kimia Organik Rekalsitran Dalam Air Menggunakan Vanadium Oksida Bermuatan Zeolit ​​ZSM-5 (4)

Pengaruh Nilai pH Awal pada Penghilangan TOC dari Adsorpsi, SOP, dan COP

Nilai pH awal untuk larutan nitrobenzena dan asam benzoat tidak berdampak pada kapasitas adsorpsi PZSM dan V1/ZSM450 (Gambar 5B). Keduanya sedikit menyerap nitrobenzene (Gambar 5B1) dan asam benzoat (Gambar 5B2) dari larutan pada berbagai nilai pH awal. Namun nilai pH awal secara signifikan mempengaruhi efisiensi SOP, PZSM-COP, dan V1/ZSM450-COP (Gambar 5B). Konsentrasi hidroksida yang tepat dalam larutan selanjutnya dapat mendorong dekomposisi ozon menjadi •OHs dan meningkatkan mineralisasi (Elovitz et al., 2008). Oleh karena itu, SOP secara efisien menghilangkan penyisihan TOC pada kondisi basa lemah (nilai pH awal pada 9) dibandingkan dengan kondisi sangat asam (nilai pH awal pada 3,5) dan basa (nilai pH awal pada 11).

PZSM-COP dan V1/ZSM450-COP lebih efisien menghilangkan TOC relatif terhadap SOP pada nilai pH awal antara 3,5 dan 9. Penghilangan TOC pada kondisi asam (nilai pH awal pada 3,5) menggunakan PZSM-COP lebih tinggi daripada yang dilakukan pada kondisi lemah keasaman (nilai pH awal pada 6,5) dan alkalinitas lemah (nilai pH awal pada 9). Dalam kondisi asam, Na+ dalam struktur Si-ONa-Al dari zeolit ​​ZSM-5 berinteraksi dengan H+ dalam larutan. Nilai pH larutan yang meningkat selama adsorpsi PZSM mengkonfirmasi adanya mekanisme pertukaran ion ini. Struktur Si-OH-Al yang baru terbentuk meningkatkan keasaman zeolit ​​ZSM-5, meningkatkan aktivitas katalitik. V1/ZSM450-COP memiliki penghilangan TOC yang tinggi relatif terhadap PZSM-COP di bawah nilai pH awal antara 3,5 dan 9. Penghilangan TOC yang efisien untuk bahan kimia yang berbeda terjadi pada nilai pH awal yang berbeda.

Menggunakan V1/ZSM450-COP, TOC tertinggi yang dihilangkan dari larutan nitrobenzena (Gambar 5B1) terjadi pada nilai pH awal 9, yang mendekati nilai pHpzc (9,25) dari V1/ZSM450. Gugus hidroksil permukaan yang tidak bermuatan (-OHs) bermanfaat untuk dekomposisi ozon menjadi •OHs (Zhao et al., 2008). Permukaan -OHs pada V oksida (V-OHs) memiliki muatan netral pada nilai pH basa 9, hal ini meningkatkan interaksi yang terjadi antara permukaan V-OHs dan ozon. Ketika nilai pH awal lebih rendah dari nilai pHpzc V1/ZSM450, sebagian permukaan -OH pada V oksida terprotonasi (V-OH2+) dan interaksi antara V-OH dan ozon berkurang. 

Efek ini dapat diamati dengan jelas dari data eksperimen yang dihasilkan pada pH 3,5 yang lebih rendah. Hasil selanjutnya dipengaruhi oleh pembentukan simultan Si-OH-Al yang terjadi dalam kondisi asam, meningkatkan aktivitas katalitik. Karena itu, penggunaan V1/ZSM450-COP menghasilkan penghilangan TOC yang hampir identik yang diamati pada nilai pH 3,5 dan 6,5. Nilai pKa nitrobenzena dalam air adalah 11,9, yang lebih besar dari nilai pH awal yang digunakan secara eksperimental. Nilai pKa yang tinggi dan pada kondisi pH operasional yang lebih rendah berarti bahwa nitrobenzena tidak terdisosiasi dan ada dalam bentuk molekulnya (Langer et al., 2008). Oksidasi katalitik permukaan nitrobenzene tidak secara signifikan dipengaruhi oleh pH awal, di bawah kondisi eksperimental kami.

Menggunakan V1/ZSM450-COP untuk perlakuan asam benzoat, interaksi antara V-OH permukaan dan ozon berkurang pada nilai pH awal 6,5, relatif terhadap 9. Pada nilai pH 6,5 dan 9, asam benzoat ada terutama dalam keadaan ionik karena nilai pKa-nya 4,2. V-OH2+ terprotonasi pada permukaan katalis memfasilitasi interaksi dengan benzoat pada nilai pH 6,5, meningkatkan reaksi oksidasi permukaan dengan benzoat dibandingkan dengan nilai pH 9. V1/ZSM450-COP juga menghilangkan TOC pada nilai pH 6,5 dan 9. Karena pKa-nya, asam benzoat ada dalam keadaan molekulernya pada pH 3,5, mengurangi reaksi oksidasi permukaan antara V-OH2+ dan benzoat. Situs katalitik aktif pada Si-OH-Al juga secara bersamaan meningkat, mendorong oksidasi.

Pada nilai pH awal 11, SOP dan PZSM-COP secara sebanding menghilangkan TOC. Pada pH ini, aktivitas katalitik zeolit ​​ZSM-5 terhambat. Pada kondisi basa kuat, struktur Si-ONa-Al lebih dominan jika dibandingkan dengan Si-OH-Al. Oleh karena itu, aktivitas katalitik turunan Si-OH-Al tidak terjadi pada PZSM dan V1/ZSM450. Pada nilai pH tinggi di atas pHpzc (9,25) untuk V1/ZSM450, sebagian permukaan -OH pada V oksida disajikan dalam bentuk V-O− yang terdeprotonasi. Aktivitas katalitik dari V-OHs dan interaksi ozon menurun untuk V1/ZSM450. V1/ZSM450-COP menunjukkan penghilangan TOC yang rendah pada nilai pH 11.

Mekanisme Penghapusan Bahan Kimia di ZSM-5 Zeolit ​​​​Mengkatalis Ozonasi

Selama COP, generasi •OH dipromosikan oleh berbagai katalis dan dapat memfasilitasi penghilangan ROC (Chen et al., 2018). Selama SOP, pengenalan NaHCO3 memiliki pengaruh pada TOC yang dikeluarkan dari larutan yang mengandung nitrobenzena dan asam benzoat. Proses SOP menghilangkan TOC terutama melalui oksidasi langsung dan •OH tidak dihasilkan secara signifikan. TOC yang dihilangkan oleh PZSM-COP hampir sama dengan SOP setelah penambahan 0,5 dan 1,0 g/L NaHCO3

Mineralisasi yang terjadi selama PZSM-COP adalah hasil dari oksidasi yang dimediasi oleh •OHs dan oksidasi langsung. Penambahan NaHCO3 secara signifikan menghambat aktivitas V/ZSM450-COPs relatif terhadap PZSM-COP (Gambar 6A,B), menunjukkan bahwa V oksida yang dimuat meningkatkan aktivitas dengan menghasilkan •OHs. Transfer elektron antara oksida logam multivalen dan molekul ozon mempercepat dekomposisi ozon menjadi •OH aktif (Zhuang et al., 2014). Oksida V logam yang ada bersama (V5+ dan V4+) lebih lanjut mendorong pembentukan •OHs melalui transfer elektron. 

Penghambatan lebih lanjut dari aktivitas V/ZSM450-COPs tidak diamati pada konsentrasi NaHCO3 yang lebih tinggi, hingga 1,5 g/L. V/ZSM450-COP masih menunjukkan tingkat penyisihan TOC yang tinggi dibandingkan dengan SOP, menunjukkan bahwa oksidasi •OH bukan satu-satunya proses mineralisasi. Sebelumnya telah ditentukan bahwa degradasi bahan kimia dalam COPs dapat ditingkatkan dengan pembentukan kompleks oksida logam-kimia, seperti asam MnO2-oksalat (Andreozzi et al., 1996) atau asam CoO-karboksilat (Pines dan Reckhow, 2003) , pada permukaan katalis. Senyawa dapat diadsorpsi ke katalis V/ZSM dan diaktifkan, membentuk kompleks yang sangat reaktif yang mendorong mineralisasi.

Mekanisme penghilangan nitrobenzena dan asam benzoat dengan V1/ZSM450-COP diilustrasikan pada Gambar 6C: (1) senyawa termineralisasi atau terdegradasi menjadi zat antara melalui ozonasi langsung. Senyawa dan zat antara dapat diadsorpsi sebagian oleh V1/ZSM450. (2) Ozon terlarut teradsorpsi pada situs aktif Si-OH-Al dan kemudian terurai menjadi •OHs. (3) Ozon terlarut teradsorpsi pada situs aktif V-OHs, di mana ozon mengoksidasi V4+-OHs menjadi V5+-OHs, bersama dengan pembentukan •OHs. (4) Bahan kimia dan zat antara yang teradsorpsi dioksidasi atau diaktifkan melalui reaksi transfer elektron dan mereduksi V5+-OHs menjadi V4+-OHs. (5) Spesies teroksidasi atau teraktivasi selanjutnya didesorbsi dari permukaan katalis dan selanjutnya dioksidasi oleh •OH dan molekul ozon pada permukaan katalis dan dalam larutan.

Jalur Reaksi Bahan Kimia di ZSM-5 Zeolit ​​​​Mengkatalis Ozonasi

Produk degradasi nitrobenzena dan asam benzoat setelah perlakuan V1/ZSM450-COP pada menit ke 5, 10, dan 15 ditentukan menggunakan GC-MS. Untuk nitrobenzena, produknya adalah o-nitrofenol, m-nitrofenol, p-nitrofenol, dan fenol setelah 5 menit pengobatan; 4-nitrocatechol dan 1, 2, 4-trihydroxybenzene setelah 10 menit pengobatan dan; 1, 3, 4-trihidroksi-6-nitrobenzena, alkohol, aldehida, dan keton setelah 15 menit perawatan. Untuk asam benzoat, produknya adalah fenol setelah 5 menit perawatan; 1, 2, 4-trihidroksibenzena setelah 10 menit pengobatan; alkohol dan; aldehida dan keton setelah 15 menit pengobatan.

Dua jalur reaksi untuk mineralisasi nitrobenzena dan asam benzoat selama V1/ZSM450-COP diilustrasikan (Gambar 7) berdasarkan produk antara yang diamati. Untuk nitrobenzena, •OHs berinteraksi dengan nitrobenzena (jalur 1) melalui adisi elektrofilik pada a-, b-atau g-karbon. Kemudian o-nitrophenol, m-nitrophenol, dan p-nitrophenol diproduksi setelah 5 menit (Di Paola et al., 2003). Nitro (-NO2) adalah gugus fungsi pemberi elektron, yang dapat meningkatkan kerapatan elektron pada posisi meta, memfasilitasi adisi elektrofilik •OHs pada - -atau -karbon. 

Intensitas puncak nitrofenol diamati secara kuantitatif sebagai: m-nitrofenol > o-nitrofenol > p-nitrofenol. Adisi elektrofilik •OHs pada nitrofenol kemudian menghasilkan 4-nitrocatechol dan 1, 2, 4-trihydroxybenzene setelah 10 menit pengobatan (Zhao et al., 2008). Adisi elektrofilik •OHs terjadi terus menerus pada 4-nitrocatechol, membentuk 1, 3, 4-trihydroxy-6-nitrobenzene. Kemudian reaksi pembukaan cincin, menghasilkan alkohol, aldehida, atau keton terjadi setelah perawatan 15 menit. 

Untuk asam benzoat, adisi elektrofilik •OHs (jalur 1) terjadi dengan asam benzoat dan membentuk asam hidroksil-benzoat, asam dihidroksi-benzoat, asam trihidroksi-benzoat, dan asam tetrahidroksi-benzoat (Albarrán dan Mendoza, 2018). Nitrobenzena dan asam benzoat keduanya mengikuti jalur degradasi yang sama (jalur 2). Ozon molekuler menyerang nitrobenzena dan asam benzoat melalui penambahan nukleofilik, menghasilkan fenol setelah 5 menit (Kasprzyk-Hordern et al., 2003; Nawrocki dan Fijołek, 2013). Penambahan elektrofilik tambahan pada cincin aromatik fenol menghasilkan hidrokuinon dan trihidroksibenzena (Brillas et al., 1998; Goi et al., 2004)

LAYANAN ADY WATER

Jual zeolit untuk filter air jenis Batu, Pasir, dan Tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram. Sudah suplai zeolit ke industri Food and Beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Ready Stock, kemampuan suplai hingga puluhan ton rutin per bulan

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung. 

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi. 

1. Alamat Bandung:

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

2. Alamat Jakarta Timur

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater