Zeolit : Kapasitas Adsorpsi CO2 dalam Zeolit ​​dan Bahan Hidroksida Ganda Berlapis

Zeolit : Kapasitas Adsorpsi CO2 dalam Zeolit ​​dan Bahan Hidroksida Ganda Berlapis

Pengembangan teknologi yang memungkinkan kita untuk mengurangi emisi CO2 adalah wajib di masyarakat saat ini. Dalam hal ini, kami menyajikan di sini studi perbandingan adsorpsi CO2 pada tiga jenis bahan: zeolit, hidroksida ganda berlapis (LDH), dan komposit LDH berlapis zeolit. Pengaruh rasio Si/Al zeolit ​​terhadap kapasitas penyerapan zeolit ​​serta keberadaan mesopori telah diteliti. Dengan membandingkan hasil ini dengan kinerja LDH yang terkenal, kami bertujuan untuk memberikan wawasan tentang faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kapasitas penangkapan CO2 di atas zeolit, sehingga menyediakan alat yang berguna untuk menyetel sifat mereka setelah perawatan.

Kata Pengantar

Peningkatan luar biasa dalam penggunaan bahan bakar fosil dalam 200 tahun terakhir telah berkontribusi pada peningkatan stabil tingkat CO2 di atmosfer (Smil, 2017). Menjadi aktor utama yang bertanggung jawab atas efek rumah kaca, menyebabkan pemanasan global yang belum pernah terjadi sebelumnya, mendekati skenario pesimistis (Stanley, 2003). Beberapa upaya telah dilakukan untuk mengurangi emisi tersebut, baik dengan optimalisasi proses industri saat ini, atau dengan penerapan energi terbarukan yang tidak menghasilkan CO2 (Princiotta, 2011; lvarez et al., 2017). 

Namun, yang terakhir tetap pada keadaan yang tidak cukup matang, terhambat oleh biaya tinggi untuk implementasi dan pemeliharaannya, terutama di negara berkembang (Mustapa et al., 2010; Horbach et al., 2014). Oleh karena itu, ini mengarah pada kebutuhan untuk terus menghabiskan bahan bakar fosil untuk menghasilkan energi, dan akibatnya, memungkinkan pelepasan CO2 lebih lanjut di atmosfer. Sayangnya, bahan bakar fosil bukanlah faktor unik yang meningkatkan jejak karbon saat ini. Kontribusi signifikan datang dari beberapa kegiatan industri seperti produksi semen atau baja, yang emisi CO2nya berkontribusi secara dramatis untuk mempercepat perubahan iklim.

Teknologi penangkapan CO2 baru-baru ini diterapkan di industri. Namun, satu-satunya teknologi yang matang secara komersial untuk menangkap CO2 tetap merupakan scrubbing berbasis amina, tetapi biaya tinggi dan produk sampingannya yang berbahaya memaksa umat manusia untuk menemukan teknologi alternatif (Veltman et al., 2010; Vericella et al., 2015; Chen C. .dkk., 2017).

Pengembangan adsorben/sorben padat baru telah berkembang pesat dalam dekade terakhir, didahului oleh kerja kelompok Sircar (Sircar et al., 1996). Sorben yang terakhir dapat diklasifikasikan menjadi suhu rendah (<200 °C), suhu menengah (200-400 °C), dan suhu tinggi (> 400 °C) penyerap/sorben CO2 tergantung pada rentang suhu kerja mereka (Wang dkk., 2012, 2015; Cao dkk., 2014). LDH, yang dikenal sebagai senyawa mirip hidrotalsit, adalah kelas bahan berlapis yang terdiri dari kation mono atau di dan trivalen. 

Sampai saat ini, beberapa penelitian telah berurusan dengan potensi tinggi penyerap CO2 yang diturunkan dari LDH, terutama LDH Mg-Al konvensional, yang menunjukkan kinerja yang hebat pada suhu tinggi (Alpay dan Ding, 2000; Hutson dan Attwood, 2008; Sharma et al. ., 2008; Lwin dan Abdullah, 2009; Chang et al., 2013). Demikian juga, zeolit ​​juga telah menjadi sasaran penelitian ekstensif untuk adsorpsi CO2 karena kapasitas penangkapannya yang tinggi, suhu regenerasi yang rendah dan stabilitas yang tinggi selama beberapa siklus adsorpsi-desorpsi (Siriwardane et al., 2005; Pham et al., 2014; Bande. dkk., 2015; Chen C. dkk., 2017; Hasegawa dan Matsumoto, 2017)

Mengenai sorben yang bekerja pada kisaran suhu menengah, penelitian terbaru menunjukkan potensi besar dari zeolit ​​berlapis LDH (Li et al., 2018). Peningkatan yang cukup besar dalam adsorpsi CO2 diamati setelah pelapisan LDH di atas inti zeolit ​​​​pada suhu berkisar antara 30 hingga 300 ° C (Othman et al., 2006).

Di sini, kami menyajikan studi adsorpsi CO2 yang terdiri dari tiga jenis bahan yang disebutkan di atas. Dampak rasio zeolit ​​​​Si/Al pada kapasitas penangkapannya, serta keberadaan mesopori telah disorot. Dengan membandingkan hasil ini dengan kinerja terkenal dari LDHs dan LDH@zeolit ​​komposit, kami bertujuan untuk memberikan wawasan tentang faktor-faktor yang dapat mempengaruhi penangkapan CO2 di zeolit, sehingga menyediakan alat yang berguna untuk menyempurnakan fitur mereka pada pasca-perawatan yang berbeda (LDH pelapisan, pengenalan mesoporositas).

Eksperimental
Zeolit ​​Kristal Besar

Zeolit ​​NH4-ZSM-5 disintesis langsung melalui rute yang dimediasi fluorida yang diadaptasi dari penelitian kami sebelumnya. Dalam sintesis khas, sumber Al (jumlah yang berbeda untuk mencapai rasio molar Si/Al berikut: 200, 100, 50, dan 25) pertama kali ditimbang dalam labu Erlenmeyer 150 mL di mana 50 mL air suling ditambahkan di bawah pengadukan kuat (700 rpm, rt). Setelah pembubaran lengkap, TPABr (0,498 g) dan NH4F (1,103 g) ditambahkan secara berurutan. Akhirnya, 1,607 g silika padat (Aeroperl 300/30, Evonik) ditambahkan perlahan selama 5 menit. 

Gel didiamkan selama 2 jam di bawah pengadukan yang kuat dan akhirnya diautoklaf pada 443 K selama 144 jam. Bentuk H-zeolit ​​dengan mudah diperoleh setelah kalsinasi tunggal pada 823 K selama 15 jam di udara statis, yang diperlukan untuk menghapus template sepenuhnya. Sampel diberi nama masing-masing sebagai H-ZSM-5-A, H-ZSM-5-B, H-ZSM-5-C dan H-ZSM-5-D, mengikuti urutan yang terkait dengan rasio molar Si/Al (biasanya dilambangkan sebagai SAR) menurun.

Bahan Berasal Zeolit

Zeolit ​​ZSM-5 komersial (CBV3020E) yang memiliki rasio molar Si/Al 15 dibeli dari Zeolyst dalam bentuk amoniumnya. Zeolit ​​​​dikalsinasi pada 600 ° C selama 4 jam untuk menghasilkan bentuk protonnya, bernama R0-H, atau mengalami pertukaran kationik untuk menghasilkan bentuk natriumnya R0-Na. Yang terakhir dilakukan dengan menukar tiga kali zeolit ​​dengan NaCl 1 M pada 80 ° C selama 1 jam, diikuti dengan penyaringan dan pengeringan. Untuk membuat zeolit ​​mesopori, 200 mg bubuk komersial dalam bentuk protonnya direaksikan dengan perlakuan basa dengan 0,15 mL NaOH 0,2 M pada 65°C selama 30 menit. 

Larutan disaring, dikeringkan dan ditambahkan ke dalam 30 mL larutan tetraetilamonium hidroksida (TEAOH, 0,1 M) dan 100 mg alkali lignin (Aldrich). Setelah diaduk, larutan dipindahkan ke autoklaf dan ditempatkan dalam oven pada suhu 150 ° C selama 10 jam, diikuti dengan penyaringan, pengeringan dan kalsinasi pada suhu 550 ° C selama 15 jam (jalan 1 jam untuk membakar template). Sampel diperlakukan tiga kali dengan 1 M NH4Cl pada 80 ° C, diikuti dengan filtrasi, pengeringan dan kalsinasi pada 550 ° C untuk melepaskan NH3 untuk memastikan bentuk proton dari zeolit. Sampel diberi nama R0-meso-H. Mengikuti prosedur yang sama seperti untuk R0-H, sampel mesopori mengalami pertukaran kationik lain untuk meninggalkan bentuk natriumnya R0-meso-Na.

Material R0-H juga dilapisi dengan Mg-Al LDH menggunakan metode kopresipitasi. Perlu dicatat bahwa berdasarkan hasil yang diperoleh (H-ZSM-5-D vs. R0-H), hanya sampel komersial yang dipilih untuk prosedur pelapisan. Pertama, 200 mg zeolit ​​didispersikan dalam 40 mL air suling selama 30 menit, diikuti dengan penambahan 0,212 g natrium karbonat dan dispersi selama 20 menit. Kemudian, 40 mL larutan berair yang mengandung 1,918 mmol magnesium nitrat heksahidrat (Mg(NO3)2,6H2O) dan 0,955 mmol aluminium nitrat nonahidrat (Al(NO3)3,9H2O) ditambahkan tetes demi tetes ke larutan sebelumnya selama sekitar 1 jam. di bawah pengadukan yang kuat. 

PH larutan dijaga konstan pada 10 dengan menambahkan 1 M natrium hidroksida. Setelah diaduk selama 4 jam, padatan disaring dan dicuci. Sampel diaduk selama 4 jam dalam 40 mL etanol, dan kemudian disaring dan dikeringkan. Komposit dikalsinasi pada suhu 400 °C selama 5 jam untuk mendapatkan LDO (oksida ganda berlapis) dan akhirnya diberi nama R0@LDH.

LDH

LDH MgAl dan CaAl dibuat dengan menggunakan metode kopresipitasi. Semua bahan kimia dibeli dari Acros Organics, VWR dan Sigma-Aldrich. Singkatnya, larutan garam yang mengandung campuran prekursor M2+ dan Al(NO3)3 9H2O ditambahkan tetes demi tetes ke dalam larutan basa (100 mL) yang mengandung Na2CO3 (NaNO3 untuk CaAl LDHs) dan aditif. PH larutan pengendapan dijaga konstan pada 10 (atau 11 untuk CaAl LDHs) dengan penambahan larutan NaOH (4M). 

Campuran yang dihasilkan didiamkan pada suhu kamar selama 12 jam dengan pengadukan terus menerus. Campuran tua kemudian disaring dan dicuci dengan air deionisasi diikuti dengan pengeringan pada 100 ° C dalam oven. Untuk mempelajari dampak degradasi struktural (pembentukan LDO), sampel MgAl LDH akhirnya dikalsinasi pada 400 °C selama 5 jam di udara statis. Sementara itu, CaAl LDH diperlakukan pada 750 ° C selama 5 jam di atmosfer yang sama. Sampel diberi nama sebagai LDH segar atau LDH dikalsinasi.

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