Sintesis Komposit Zeolit ​​​​ZSM-5/Siliceous untuk Peningkatan Adsorpsi Hidrofobik Senyawa Organik Volatil

Sintesis Komposit Zeolit ​​​​ZSM-5/Siliceous untuk Peningkatan Adsorpsi Hidrofobik Senyawa Organik Volatil

Dalam penelitian ini, kami menyelidiki hidrofobisitas dan perilaku adsorpsi-desorpsi dinamis senyawa organik volatil (VOC) dengan menerapkan dosis pelapisan optimal yang berbeda (25, 50, dan 75%) pada novel yang dirancang ZSM-5/MCM-41 dan ZSM-5 /Silicalite-1 komposit hierarkis. Luas permukaan spesifik yang relatif besar dan volume pori dari komposit ZSM-5/MCM-41 dan ZSM-5/Silicalite-1 dengan stabilitas yang sangat baik dibuktikan dengan analisis ex-situ XRD, FTIR, BET, SEM, dan sudut kontak air. 

Mengenai, penyelidikan adsorpsi-desorpsi toluena, komposit ZSM-5/MCM-41 memimpin waktu terobosan toluena yang stabil lebih lama tidak peduli dalam kondisi kering atau 50% lembab. Namun, dalam kondisi dosis pembebanan yang berbeda, waktu terobosan rasio pelapisan 75% adalah yang terpanjang, yaitu 1,6 kali lebih lama dari ZSM-5 murni di bawah adsorpsi basah. Sedangkan eliminasi sempurna toluena untuk ZSM-5/MCM-41-75% dilakukan dengan luas puncak desorpsi terbesar dan temperatur desorpsi terendah 101,9°C, sedangkan sudut kontak terbesar ZSM-5/MCM-41- 75% adalah 17,0° lebih tinggi dari zeolit ​​ZSM-5 murni. Oleh karena itu, kami percaya bahwa sorben hidrofobik saat ini akan memberikan wawasan baru dengan potensi penelitian yang besar untuk menghilangkan konsentrasi rendah VOC pada skala industri.

Kata Pengantar

Dengan industrialisasi, senyawa organik yang mudah menguap (VOC), sebagai prekursor yang signifikan dari kabut fotokimia dan aerosol organik sekunder (SOA), telah meningkatkan ancaman lingkungan yang ketat bagi banyak proses industri. Umumnya, VOC berasal dari berbagai sumber buatan manusia (misalnya, proses industri, emisi kendaraan, pembuatan pelarut, penguapan bensin, pembuatan pelapis bahan bakar) dan dalam bentuk gas pada tekanan atmosfer 133.322 Pa (Okada et al., 2012). 

VOC diumumkan untuk terdiri dari lebih dari 500 senyawa dengan sifat yang berbeda dan kebanyakan dari mereka terbukti memiliki toksisitas tinggi (Lewis et al., 2000). Sebagai oksidator fotokimia penting dari lingkungan atmosfer, beberapa VOC bertindak sebagai agen saraf yang dapat menyebabkan gangguan neurologis dan kanker sel, membawa ancaman besar bagi kesehatan manusia (Atkinson, 2000). Oleh karena itu, penghilangan polutan VOC telah menjadi salah satu bidang penelitian yang paling mendesak.

Dalam penelitian sebelumnya, beberapa teknologi pengurangan VOC dikembangkan, termasuk oksidasi (Johnsen et al., 2016; Zhang et al., 2016), pengolahan biologis (Chen et al., 2012; Cheng et al., 2016), kondensasi (Khan et al. dan Ghoshal, 2000), absorpsi (Darracq et al., 2010; Hariz et al., 2017) dan adsorpsi (Zhang et al., 2017). Namun, kendala ditemukan di setiap teknologi selama aplikasi praktis dan industri. Seperti, biaya operasi untuk pemusnahan VOC dengan teknologi oksidasi sangat besar karena suhu reaksi yang tinggi dan waktu retensi yang lebih lama. Sedangkan untuk pengolahan biologis, efisiensi penghilangan VOC rendah, dan waktu persistensi relatif lama. 

Teknologi kondensasi dan absorpsi akan meningkatkan biaya operasi karena pengolahan sekunder cairan scrubbing dan adsorben. Selain itu, dibandingkan dengan teknik ini, adsorpsi lebih dapat diterapkan untuk menghilangkan konsentrasi VOC yang rendah karena kelebihannya (yaitu, efisiensi tinggi, pengoperasian yang mudah, dan biaya pengoperasian sistem yang rendah) (Kim dan Ahn, 2012; Tefera et al., 2014).

Telah diketahui dengan baik bahwa efisiensi penyisihan dengan adsorpsi bergantung pada jenis dan sifat adsorben. Banyak bahan telah diperhitungkan secara luas dalam adsorpsi VOC, yang mengandung bahan karbon [misalnya, karbon aktif (Li et al., 2011; Qian et al., 2015), graphene (Shen et al., 2015) dan serat karbon aktif Baur et al. al., 2015], penyerap oksigen [misalnya, zeolit ​​(Li dan Yu, 2014), silika gel (Adjimi et al., 2014) dan oksida logam Castaño et al., 2017], dan adsorben polimer [misalnya, resin adsorpsi polimer Wang dkk., 2014]

Khususnya, karbon aktif dan zeolit ​​dicacah sebagai polutan VOC yang dikendalikan oleh adsorben utama oleh Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (USEPA). Selain itu, bahan karbon aktif (misalnya, karbon aktif, karbon yang dimodifikasi permukaan) sangat diterapkan karena selektivitas adsorpsi yang kuat untuk VOC. Namun, adanya ancaman kebakaran dan keamanan, penyumbatan stomata, dan kapasitas regeneratif yang tidak memadai dari bahan karbon aktif membatasi aplikasi praktisnya (Zhao et al., 1998). Di antaranya, zeolit ​​​​mikropori adalah kandidat yang baik untuk adsorben VOC karena sifatnya yang unik seperti sintesis sederhana, kapasitas adsorpsi tinggi, stabilitas termal tinggi, dan sebagainya.

Dalam penelitian kami sebelumnya (Li et al., 2018), meskipun zeolit ​​berpori mikro (seperti Y, ZSM-5 dan TS-1) mengungkapkan dan menjelaskan bahwa kapasitas adsorpsi yang tinggi untuk toluena, hidrofilisitas zeolit ​​yang serius membatasi aplikasinya. Oleh karena itu, sintesis dan aplikasi zeolit ​​hidrofobik telah menarik perhatian intensif. Di dalamnya, zeolit ​​all-silikon dapat memberikan kesempatan untuk mempersiapkan zeolit ​​hidrofobik relatif karena menahan pengaruh beberapa uap air karena bahannya yang berjenis silikon murni (walaupun mengandung sedikit silanol pada permukaan dinding amorf) (Serrano et al. ., 2004; Dou et al., 2011). 

Oleh karena itu, zeolit ​​silikat murni dimuat pada zeolit ​​mikropori ZSM-5, yang tidak hanya dapat membentuk material berpori multilayer, tetapi juga meningkatkan hidrofobisitas zeolit ​​mikropori. Beberapa penelitian yang dilaporkan bekerja tentang sintesis komposit ZSM-5/all-silicon zeolit ​​(misalnya, MCM-41, SiO2, dan Silicalite-1). Sebagian besar bahan yang dimodifikasi digunakan untuk sifat katalitik, tetapi sedikit laporan tentang adsorpsi penghilangan VOC (Li et al., 2016; Pan et al., 2018; Xian et al., 2018).

Di sini, kami bertujuan untuk mensintesis komposit ZSM-5/MCM-41 dan ZSM-5/Silicalite-1 berpori secara hierarkis untuk meningkatkan adsorpsi zeolit ​​berpori mikro untuk adsorpsi toluena dalam kondisi kelembaban. Untuk tujuan ini, komposit ZSM-5/MCM-41 dan ZSM-5/Silicalite-1 disintesis dan sifat adsorpsinya untuk toluena dalam kondisi kelembaban ditentukan. Sedangkan komposit ZSM-5/MCM-41 dan ZSM-5/Silicalite-1 dikarakterisasi secara ex-situ untuk membuktikan keunggulan zeolit ​​berpori ganda.

Bahan dan metode

Bahan:

Setiltrimetil amonium bromida (CTAB), natrium silikat (Na2SiO3·9H2O) dan tetrapropilamonium hidroksida (TPAOH) dibeli dari China Pharmaceutical Group Chemical Reagents Co., Ltd., natrium hidroksida (NaOH) dibeli dari Xilong Science Co., Ltd. , asam sulfat (H2SO4) dan tetraethylorthosilicate (TEOS) masing-masing dibeli dari Beijing Chemical Works dan Aladdin.

Persiapan Zeolit ​​dan Senyawa

Zeolit ​​ZSM-5 disintesis sesuai dengan penelitian sebelumnya (Kustova et al., 2006). Pertama, 0,3 g NaOH dan 0,3 g NaAlO2 dilarutkan dalam 9,8 g air suling, kemudian 19,4 g TPAOH dan 19,7 g TEOS ditambahkan ke dalam larutan di atas dan diaduk selama 2 jam pada suhu kamar. Gel homogen kemudian dipindahkan ke dalam autoklaf baja tahan karat berlapis Teflon dan diberi perlakuan hidrotermal pada suhu 170 ° C selama 72 jam. Kemudian, produk didinginkan dan disentrifugasi dengan air deionisasi sampai pH 7. Produk akhirnya dikalsinasi pada 550 °C selama 5 jam. Rasio molar Si/Al dari ZSM-5 murni adalah sekitar 100.

Silika murni MCM-41 disintesis dengan perlakuan hidrotermal (Serrano et al., 2004). Awalnya, 2,4 g CTAB dan 0,48 g NaOH dilarutkan dalam 60 g air deionisasi. Setelah itu, 14,75 g TEOS ditambahkan ke dalam larutan dan campuran diaduk selama 5 jam pada suhu kamar. Setelah itu, larutan yang dihasilkan dimasukkan ke dalam autoklaf baja tahan karat berlapis Teflon, dan dirawat selama 48 jam dalam kondisi statis pada 110°C. Produk padat yang diperoleh disaring, dicuci dengan air suling. Kalsinasi untuk menghilangkan surfaktan dilakukan pada 550 ° C di udara selama 8 jam.

Komposit ZSM-5/MCM-41 disintesis menurut langkah-langkah berikut (Witsarut dan Sirirat, 2016). Pertama, 4,25 g CTAB dilarutkan dalam 40 mL air deionisasi, kemudian 1,2 g ZSM-5 ditambahkan ke larutan sambil diaduk selama 24 jam pada suhu 25 °C untuk mendapatkan bubur A. Larutan B diperoleh dengan melarutkan 9,79 g natrium silikat dalam 100 mL air deionisasi dengan pH 11 diatur dengan menambahkan 6 M H2SO4. Setelah diaduk selama beberapa menit, sluri A ditambahkan tetes demi tetes ke dalam larutan B, larutan campuran diaduk selama 2 jam pada suhu kamar. Kemudian larutan gel dipindahkan ke dalam autoklaf baja tahan karat berlapis Teflon dan dipanaskan pada suhu 120°C selama 72 jam. Akhirnya, senyawa ZSM-5/MCM-41 disaring, dicuci, dikeringkan, dan dikalsinasi pada suhu 550 °C selama 6 jam.

Sintesis komposit ZSM-5/Silicalite-1 dilanjutkan dengan tahapan penelitian sebelumnya (Deng et al., 2014). Secara khusus 1,22 g TPAOH dilarutkan ke dalam 30 mL air deionisasi, kemudian 3,0 g zeolit ​​ZSM-5 ditambahkan ke larutan campuran dengan perlakuan ultrasonik selama 30 menit. Selanjutnya, 2,14 g TEOS ditambahkan setetes demi setetes ke atas campuran sambil diaduk selama 3 jam pada suhu 80°C. Campuran dipanaskan dalam autoklaf pada suhu 180°C dalam kondisi statis selama 48 jam. Terakhir, komposit dikumpulkan dengan sentrifugasi, kemudian dicuci, dikeringkan dan dikalsinasi pada suhu 550 °C selama 5 jam. Sintesis Silicalite-1 sama dengan metode di atas, perbedaannya hanya pada penyisihan ZSM-5.

Menurut metode di atas, rasio pelapisan MCM-41 dan Silicalite-1 adalah 50%. Bahan komposit dengan 25 dan 75% MCM-41 atau Silicalite-1 disintesis dengan menyesuaikan dosis.

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