Sintesis Komposit Zeolit ​​​​ZSM-5/Siliceous untuk Peningkatan Adsorpsi Hidrofobik Senyawa Organik Volatil (3)

Sintesis Komposit Zeolit ​​​​ZSM-5/Siliceous untuk Peningkatan Adsorpsi Hidrofobik Senyawa Organik Volatil (3)

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.

Sifat Adsorpsi Toluena Bahan

Pengaruh lapisan silika zeolit ​​untuk adsorpsi toluena secara sistematis diselidiki di bawah kondisi kering dan basah. Kurva terobosan toluena ditunjukkan pada Gambar 5, perhitungan kapasitas adsorpsi jenuh didasarkan pada Persamaan (1). Gambar 5A dengan jelas menunjukkan bahwa waktu terobosan komposit zeolit/MCM-41 menjadi lebih lama daripada zeolit ​​induk baik dalam kondisi kering maupun basah. Dilaporkan bahwa waktu terobosan yang lebih lama menunjukkan kapasitas adsorpsi yang lebih baik untuk konsentrasi konstan. 

Dalam kondisi kelembaban, kurva terobosan dari semua komposit mikropori sangat miring, yang disebabkan oleh situs adsorpsi yang ditempati oleh molekul air menyebabkan difusi toluena yang lambat dan waktu saturasi yang lebih lama. Gambar 5B menunjukkan bahwa semua kurva adsorpsi membutuhkan waktu yang cukup lama dari terobosan ke saturasi, menggambarkan bahwa resistensi perpindahan massa yang besar. Hal ini disebabkan karena pintu masuk mikropori utama yang sempit di dalam zeolit ​​mikropori dapat menyebabkan laju difusi yang rendah (Kim dan Ahn, 2012). Namun demikian, juga dapat dilihat dari Gambar 5 bahwa semua kompleks ZSM-5/Silicalite-1 memiliki waktu terobosan yang lebih lama daripada ZSM-5 pada kondisi kelembaban relatif 50%.

Tabel 2 menjelaskan sifat adsorpsi toluena dari berbagai sampel dalam kondisi kering dan basah, yang diperoleh dari kurva terobosan pada Gambar 5. Secara keseluruhan, senyawa ZSM-5/MCM-41 dengan dosis yang berbeda memberikan waktu terobosan yang lebih lama untuk toluena, sementara menyajikan kapasitas adsorpsi yang lebih rendah karena waktu saturasi yang lebih rendah. Dari Tabel 1, luas permukaan spesifik ZSM-5/MCM-41 juga lebih besar dari zeolit ​​mikropori utama. Kapasitas adsorpsi mikropori adsorben terutama dipengaruhi oleh luas permukaan spesifik dan volume pori, hasil ini konsisten dengan data isoterm adsorpsi gravimetri (Huang et al., 2002).

Namun, waktu terobosan terlama menurun dengan meningkatnya MCM-41 karena sifat adsorpsi yang buruk (hanya 9,9 dalam kondisi kering) dari MCM-41. Sebaliknya, sifat adsorpsi meningkat dengan meningkatnya MCM-41 atau silikalit-1 dalam kondisi basah, hal ini terutama karena sifat hidrofobik MCM-41 dan silikalit-1 yang lebih baik. Baik material komposit ZSM-5/MCM-41 dan ZSM-5/Silicalite-1 menyajikan properti adsorpsi toluena terbaik dengan 75% MCM-41 atau silikalit-1 pembebanan. 

Di bawah kondisi kelembaban 50%, waktu terobosan ZSM-5/MCM-41-75% dan ZSM-5/Silicalite-1-75% masing-masing adalah 1,6 kali dan 1,2 kali lebih lama daripada ZSM-5 murni. Dalam kebanyakan kasus, gugus =Si-OH pada permukaan bahan berbasis silika bertindak sebagai situs adsorpsi untuk berbagai molekul VOC. Adsorpsi toluena oleh zeolit ​​bersilika bekerja melalui ikatan hidrogen sistem yang lemah dengan silanol pada permukaan luar (Kosuge et al., 2007).

Toluena-TPD dari ZSM-5/Senyawa Bersilika

Menurut uji toluena-TPD, toluena yang bekerja langsung dengan situs adsorpsi didesorbsi dengan naiknya suhu. Suhu desorpsi berhubungan langsung dengan intensitas adsorpsi adsorben-adsorbat (Serrano et al., 2004). Gambar 6 membandingkan kurva toluena-TPD untuk tiga jenis zeolit ​​murni dan dua komposit ZSM-5/silika-75%. Kurva toluena-TPD dari semua adsorben menunjukkan hanya satu puncak desorpsi, menunjukkan bahwa hanya ada satu jenis situs adsorpsi. 

Faktanya, suhu desorpsi utama ZSM-5/MCM-41-75% adalah 101,9°C, yang memiliki area puncak desorpsi terbesar dan suhu desorpsi terendah, menunjukkan bahwa ZSM-5/MCM-41-75% adalah adsorben terbaik di antara semua komposit ZSM-5/silika. Namun, kami melakukan uji Ar-TPD dan desorpsi ZSM-5/MCM-41-75%. Bandingkan kurva toluena-TPD dan Ar-TPD, jelas bahwa tidak ada puncak untuk Ar-TPD (Gambar S1A). Selain itu, satu uji adsorpsi-desorpsi siklik juga dilakukan dengan GC (Gambar S1B). 

Hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak ada puncak desorpsi lain di bawah 250 °C kecuali yang sekitar 100 °C, yang sesuai dengan hasil toluena-TPD (101,9 °C). Oleh karena itu, dapat dipastikan bahwa puncak sekitar 101,9°C merupakan toluena. Hasil suhu desorpsi juga menunjukkan bahwa 180°C sudah cukup untuk desorpsi toluena untuk semua adsorben. Berdasarkan analisis TPD, stabilitas siklus ZSM-5 dan ZSM-5/MCM-41-75% untuk adsorpsi toluena dipelajari, dan 180°C dipilih sebagai suhu desorpsi. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kedua bahan memiliki stabilitas siklus yang baik (Gambar S2).

Evaluasi Hidrofobisitas

Sudut kontak air dapat menunjukkan karakteristik hidrofilik atau hidrofobik dari permukaan luar secara langsung. Gambar tetesan air pada MCM-41, ZSM-5, Slicalite-1 dan semua permukaan komposit zeolit ​​ZSM-5/silika ditunjukkan pada Gambar 7. Sudut kontak ZSM-5/MCM-41-25%, ZSM -5/MCM-41-50% dan ZSM-5/MCM-41-75% masing-masing adalah 22,9°, 27,2°, dan 37,1°, sedangkan sudut kontrak ZSM-5/Silicalite-1-25%, ZSM- 5/Silicalite-1-50% dan ZSM-5/Silicalite-1-75% berturut-turut adalah 23,3, 25,9, dan 36,4°. 

Dari semua sudut kontak yang diukur, zeolit ​​ZSM-5 menunjukkan sudut kontak terendah (20,1°) karena sifat hidrofiliknya. Ketika zeolit ​​ZSM-5 dilapisi dengan silika MCM-41 dan silikalit-1, senyawa tersebut menunjukkan peningkatan hidrofobisitas yang nyata dengan sudut kontak air yang lebih tinggi daripada ZSM-5. Selain itu, ZSM-5/MCM-41-75% dan ZSM-5/Silicalite-1-75% menunjukkan sudut kontak terbesar dengan pembebanan 75% dosis kedua komposit, yaitu masing-masing 37,1 dan 36,4°. 

Hasil ini sesuai dengan hasil adsorpsi toluena sebelumnya dalam kondisi basah. Hidrofobisitas yang lebih tinggi dari komposit dengan dosis 75% dapat dikaitkan dengan kombinasi kekasaran permukaan skala ganda (Bernardoni dan Fadeev, 2011). Berdasarkan citra SEM (Gambar 4), terlihat bahwa permukaan komposit ZSM-5/MCM41-75% dan ZSM-5/Silicalite-1-75% lebih kasar dibandingkan zeolit ​​murni. Jadi sudut kontaknya lebih besar dari zeolit ​​murni.

Menurut penelitian sebelumnya, zeolit ​​berpori mikro dapat secara signifikan meningkatkan hidrofobisitas dengan zeolit ​​semua silika berlapis, mekanisme hidrofobisitas lainnya adalah bahwa molekul air yang paling stabil digabungkan ke kation permukaan, selanjutnya oleh hidrogen terkait dengan air terkoordinasi atau gugus silanol yang terikat pada air disosiatif. Oleh karena itu, kation permukaan atau gugus Si-OH dapat membuat molekul air tetap berada di permukaan dinding pori. Namun, air bebas berinteraksi lemah dengan permukaan pori silika, karena molekul air membentuk gugus amorf melalui ikatan hidrogen antarmolekul yang terbatas (Cheng dan Reinhard, 2006).

Kesimpulan

Sifat hidrofobisitas dan dinamika adsorpsi-desorpsi toluena diselidiki untuk komposit hierarki ZSM-5/MCM-41 dan ZSM-5/Silicalite-1 dengan dosis pelapisan yang berbeda, semuanya memiliki karakterisasi yang berbeda. Selain itu, struktur kristal komposit ZSM-5/MCM-41 agak rusak akibat perlakuan alkali, yang mempengaruhi pembentukan mesopori selama proses hidrotermal, dan keberadaan template merusak keteraturan ZSM-5. 

Sebaliknya, senyawa ZSM-5/Silicalite-1 menunjukkan stabilitas yang lebih baik. Untuk studi adsorpsi-desorpsi toluena, luas permukaan spesifik yang relatif besar dan volume pori komposit ZSM-5/MCM-41 menunjukkan waktu terobosan toluena yang lebih lama tidak peduli dalam kondisi kering atau 50% lembab. Di bawah 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. Sudut kontak terbesar ZSM-5/MCM-41-75% adalah 17,0° lebih tinggi dari zeolit ​​ZSM-5 murni. 

Perlu dicatat, alasan peningkatan adsorpsi hidrofobik dengan melapisi zeolit ​​bersilika adalah karena kekasaran permukaan multi-skala dan air bebas membentuk gugus amorf melalui ikatan hidrogen antarmolekul yang terbatas, sehingga molekul air berinteraksi secara lemah dengan permukaan berpori bahan bersilika.

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