Kapasitas Adsorpsi CO2 dalam Zeolit ​​dan Bahan Hidroksida Ganda Berlapis (3)

Kapasitas Adsorpsi CO2 dalam Zeolit ​​dan Bahan Hidroksida Ganda Berlapis (3)

Sifat tekstur bahan R0-H komersial dan bahan pasca-modifikasi dirangkum dalam Tabel 2. Luas permukaan spesifik kedua zeolit ​​(komersial dan meso) mendekati 360–370 m2/g, tidak terpengaruh oleh keberadaan mesopori. Sedikit penurunan sekitar 20% pada permukaan BET dapat diamati setelah pelapisan dengan sampel LDH, R0@LDH, sementara total volume pori hampir dua kali lipat.

Untuk mendapatkan lebih banyak wawasan tentang porositas sampel tersebut. Variasi ukuran pori terhadap kisaran mesopori di antara sampel diverifikasi sementara mulai dari R0-H hingga R0-meso H dan R0@LDH. Zeolit ​​​​murni dicirikan oleh keberadaan satu-satunya mikropori bersama dengan mesopori yang memiliki 4-6 nm yang ditugaskan untuk porositas interkristalin. Perubahan profil diameter pori untuk R0-meso H menyoroti keberadaan mesopori sekitar 12 nm, menunjukkan karakter mesopori sampel ini. 

Mengenai zeolit ​​yang dilapisi dengan LDH, ukuran pori semakin meningkat pada kisaran mesopori. Keberadaan pori makro juga dapat dibuktikan, kemungkinan karena adanya LDH pada permukaan kristal zeolit ​​(Li et al., 2018). Mikropori zeolit ​​mungkin masih dapat diakses selama adsorpsi nitrogen setelah prosedur pelapisan LDH tetapi difusi mungkin sebagian terhalang. Bagaimanapun, penggunaan zeolit ​​​​untuk sintesis nanokomposit LDH@ZSM-5 memungkinkan peningkatan luas permukaan spesifik dibandingkan dengan LDH murni.

Kapasitas penangkapan CO2 dari sampel yang disiapkan disajikan pada Gambar 5A. Untuk mengevaluasi pengaruh sifat kation bersama dengan keberadaan mesopori, sampel meso-H R0-H dan R0 mengalami pertukaran kationik untuk mendapatkan bentuk natriumnya. Pada prinsipnya, kapasitas penyerapan CO2 meningkat ketika proton ditukar dengan kation natrium (R0-H vs. R0-Na dan R0 meso-H vs. R0 meso-Na, berturut-turut). Meskipun beberapa perbedaan dapat diamati karena adanya mesopori, kapasitas yang lebih tinggi dapat dicapai melalui bentuk Na-zeolit. 

Penelitian sebelumnya telah menggarisbawahi bahwa interaksi utama antara permukaan zeolit ​​dan CO2 adalah interaksi gradien medan-quadrupole (Hasegawa dan Matsumoto, 2017) yang sebanding dengan r−3 dan valensi kation, z. Karena jari-jari ionik H+ adalah yang terkecil, jarak ion-CO2 adalah yang terpendek dan oleh karena itu interaksinya akan menjadi yang terkuat. Molekul karbon dioksida dalam zeolit ​​berpori kecil dan sedang sangat teradsorpsi, mungkin menghambat difusi molekul lain di dalam pori-pori, menghasilkan kapasitas serapan CO2 yang lebih kecil. Yang terakhir menjelaskan penyerapan yang diamati lebih rendah untuk sampel asam R0 dan R0-meso dibandingkan dengan rekan-rekan mereka yang ditukar Na.

Kehadiran mesopori (R0-H vs. R0-meso H) menyebabkan kapasitas penyerapan yang lebih rendah, berbeda dengan apa yang dapat diharapkan dengan mempertimbangkan keterbatasan perpindahan massa. Penjelasan yang mungkin dapat didasarkan pada penghilangan atom Al selama pembuatan mesopori, oleh karena itu mengurangi jumlah situs adsorpsi potensial untuk molekul karbon dioksida. Memang, kapasitas penyerapan yang dicapai pada sampel R0-meso H adalah 1,033 mmolCO2/g, menjadi nilai yang persis sama yang dicapai pada H-ZSM-5-D. Zeolit ​​selanjutnya memiliki Si/Al = 43, yang hampir tiga kali lipat daripada untuk R0-H (Si/Al = 15). Efek ini sebagian ditekan setelah pertukaran zeolit ​​dengan Na+, mungkin karena difusi yang lebih baik dari molekul karbon dioksida melalui saluran zig-zag yang sempit, sehingga memungkinkan akses yang lebih mudah ke situs aktif.

Gambar 5B menunjukkan kurva serapan CO2 sebagai fungsi waktu untuk setiap sampel. Patut disebutkan bahwa sampel Na-tukar dan zeolit ​​asam mengikuti tren yang sama, yang berbeda dari sampel dilapisi LDH. Semua sampel dicirikan oleh proses adsorpsi cepat (kurang dari 3 menit) diikuti oleh efek kontrol difusi tergantung pada bahannya. Sedikit perbedaan dapat diamati pada zeolit ​​H mikro dan mesopori (R0-H vs. R0-meso H) mengenai tahap adsorpsi kedua, yaitu tahap periode panjang selanjutnya. 

Untuk R0-H, adalah mungkin untuk membedakan peningkatan berat yang kontinu tetapi jauh lebih lambat secara berlawanan dengan sampel R0-meso H. Efek ini menunjukkan bahwa keberadaan mesopori dapat menghindari masalah difusi selama proses adsorpsi. Demikian juga untuk sampel yang ditukar Na, penurunan berat sampel yang terus menerus diamati, sehingga menunjukkan bahwa sebagian kecil molekul CO2 teradsorpsi dengan cepat dan lemah pada permukaan zeolit. Dampak difusi lebih jelas pada R0@LDH pada 40 °C, dibatasi pada 200 °C.

LDH

Pola difraksi sampel berbasis MgAl dan CaAl disajikan pada Gambar S3. Mg-Al-NO3 dan Ca-Al-NO3 yang sangat kristalin berhasil dibuat menggunakan metode kopresipitasi yang mengarah ke fase LDHs murni (Wang et al., 2015) dengan puncak karakteristik pada 11,7°, 23,7°, 34,7°, dan 39,3° , sesuai dengan bidang dasar refleksi (003), (006), (009) dan (015) (Climent et al., 2004). Karena bahan turunan LDH akan diaktifkan oleh perlakuan termal sebelum penyerapan CO2, pola XRD juga dicatat setelah kalsinasi. LDH biasanya kehilangan struktur berlapisnya, berubah menjadi oksida ganda berlapis (LDO) yang memiliki tiga jenis situs aktif. Perubahan struktur dan komposisi mungkin merupakan parameter yang paling penting untuk diperhitungkan untuk aplikasi sebagai sorben. 

Dapat disimpulkan dari kurva TGA (Gambar S4), bahwa perubahan struktural terjadi pada suhu yang berbeda untuk MgAl dan CaAl LDHs. MgAl LDH pertama-tama kehilangan air interlayernya hingga 200 °C. Dari suhu ini, terjadi dehidroksilasi lapisan oktahedral serta penghilangan anion nitrat kompensasi muatan interlayer, yang bertahan hingga 400 °C. Dua langkah penurunan berat badan yang sama dapat dibedakan untuk CaAl LDH, dalam hal ini suhu akhir 550 °C. 

Berdasarkan itu dan untuk memastikan pembentukan LDO, LDH MgAl dan CaAl dikalsinasi masing-masing pada 400 ° C dan 750 ° C selama 5 jam, dan pola difraksi XRD disajikan pada Gambar S3. Seperti yang diharapkan, setelah kalsinasi, sampel kehilangan struktur aslinya dan berubah menjadi fase oksida logam campuran murni, masing-masing MgAl2O4 dan CaAl2O4.

Gambar SEM sampel LDH disajikan pada Gambar 6. MgAl LDH menunjukkan morfologi seperti mawar spheroidal yang berbeda dari CaAl LDH di mana hanya agregat biasa yang dapat diamati.

Sifat tekstur padatan segar (LDH) dan terkalsinasi (LDO) disajikan pada Tabel 3. Luas permukaan spesifik MgAl LDH lebih dari dua kali lebih tinggi dari CaAl satu. Dalam kedua kasus, SBET meningkat setelah kalsinasi, meskipun kenaikannya jauh lebih tinggi untuk MgAl, mencapai 224 m2/g. Ukuran pori serupa untuk kedua sampel, meningkat untuk MgAl setelah kalsinasi. Demikian juga dengan volume pori, perbedaan penting antara sampel dapat dideteksi, MgAl menunjukkan volume pori yang jauh lebih tinggi. Dalam kedua kasus, nilai meningkat setelah kalsinasi, menjadi lebih penting untuk sampel MgAl.

Nilai kapasitas karbon dioksida disajikan untuk kedua sampel pada Gambar 7A. Keunggulan sampel MgAl dibuktikan pada kedua suhu, yang tampaknya logis dengan mempertimbangkan luas permukaan spesifik dan volume pori yang lebih tinggi. Demikian juga untuk kurva serapan (Gambar 7B), kedua sampel dicirikan oleh adsorpsi yang cepat (lebih unggul dari zeolit) dan hambatan difusi pada tahap kedua, yang dibuktikan dengan peningkatan berat yang terus menerus sebagai fungsi waktu.

Perbandingan Sorben

Secara umum, kapasitas penyerapan CO2 tergantung pada faktor yang berbeda seperti yang dibahas di seluruh kontribusi ini. Kontrol yang cermat terhadap parameter ini untuk bahan yang berbeda adalah alat yang efektif untuk memilih aplikasi yang sesuai untuk bahan yang tepat.

Untuk meringkas dan membandingkan dengan benar, kapasitas penangkapan CO2 dari semua bahan disajikan pada Gambar 8. Pada suhu rendah, nilai serapan tertinggi dicatat untuk zeolit ​​penukar Na. Seperti disebutkan di atas, keberadaan mesopori tidak memberikan pengaruh yang penting, sebaliknya terhadap rasio Si/Al dan sifat kation. Pengaruh rasio Si/Al telah ditunjukkan untuk kristal zeolit ​​berukuran besar (sampel H-ZSM-5-A hingga H-ZSM-5-D). 

Demikian juga, efek sifat kation telah dibuktikan berapa pun ukuran kristalnya. Saat menaikkan suhu, kinerja LDH yang unggul jelas. Meskipun pada suhu 40°C, kapasitas R0@LDH tetap lebih rendah dibandingkan zeolit ​​murni (R0-H dan R0-Na), pada suhu yang lebih tinggi lapisan LDH menghasilkan bahan sorben yang lebih efisien, sebanding dengan CaAl LDH. Namun demikian, sorben potensial terbaik pada suhu menengah tetap MgAl LDH.

Kesimpulan

Sintesis dan karakterisasi kristal zeolit ​​ZSM-5 berukuran besar dan material turunan LDH telah berhasil dilakukan. Bahan-bahan tersebut menunjukkan kapasitas penyerapan CO2 yang efisien. Telah ditunjukkan dengan jelas bahwa penangkapan CO2 sangat bergantung pada konsentrasi atom Al dalam kerangka zeolit ​​serta sifat kationnya. Sebaliknya, karakter mesopori tampaknya tidak menimbulkan efek penting.

Untuk LDH, luas permukaan spesifik yang tinggi dikombinasikan dengan volume pori yang tinggi muncul sebagai faktor penentu untuk mencapai adsorpsi yang tinggi. Ketika membandingkan bahan yang berbeda, nilai serapan tertinggi pada suhu rendah terdaftar untuk zeolit ​​penukar natrium. Saat meningkatkan suhu hingga 200 ° C, keunggulan LDH telah terbukti dengan jelas.

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