Apa itu Zeolit, dan mengapa mereka begitu istimewa?

16 / 11 / 2022

Katalis kimia dapat datang dalam berbagai bentuk, ukuran, dan bentuk. Mereka digunakan untuk menurunkan ambang energi yang diperlukan untuk mengaktifkan reaksi kimia, sehingga meningkatkan laju — seringkali dengan urutan besarnya. Diperkirakan 90% bahan kimia yang disintesis secara industri melibatkan beberapa penggunaan katalisis.

Menemukan katalis yang paling efisien dan spesifik adalah bagian penting dari proses kimia, dan idealnya memiliki katalis yang tersedia dan dapat disetel untuk berbagai reaksi—di sinilah keluarga bahan zeolit ​​bersinar.

Apa itu Zeolit?

Zeolit ​​​​adalah kelas bahan dengan komposisi kimia dan sifat fisiko-kimia yang serupa. Mereka biasanya campuran silika, alumina, dan molekul air, dengan ion positif yang terikat longgar yang dapat dengan mudah ditukar dengan yang lain. Ion positif ini, serta struktur mikropori unik zeolit, memungkinkannya memiliki kemampuan katalitik yang dapat diterapkan secara luas. 

Zeolit ​​dapat ditemukan sebagai mineral alami atau dapat diproduksi secara artifisial dalam skala yang lebih besar.
Zeolit ​​dapat ditemukan sebagai mineral alami atau dapat diproduksi secara artifisial dalam skala yang lebih besar.

Ada lebih dari 250 struktur zeolit ​​yang diketahui, 40 di antaranya terjadi secara alami. Setiap struktur unik menerima penunjukan 3 huruf oleh Komisi Struktur Asosiasi Zeolit ​​Internasional. 

Kristal membentuk struktur kisi berulang, yang dapat diidentifikasi dan diukur melalui kristalografi. Zeolit ​​memiliki luas permukaan yang luas karena pori-porinya dan dapat menyerap berbagai macam kation seperti natrium, kalsium, kalium, atau magnesium. Mereka juga dapat menyerap kation hidrogen untuk berfungsi sebagai asam padat. 

Apa yang membuat mereka unik?

Zeolit ​​pertama ditemukan pada abad ke-18 ketika ditemukan bahwa mineral stilbite mengeluarkan uap dalam jumlah yang signifikan saat dipanaskan. Hal ini menyebabkan pemahaman bahwa air dapat terserap ke permukaan material. Studi lebih lanjut telah mengidentifikasi banyak mineral dalam keluarga zeolit, dengan banyak konfigurasi struktural dan ukuran pori yang berbeda. 

Zeolit ​​​​sangat stabil, tidak beracun, dapat digunakan kembali, dan dapat dibuat dari bahan alami yang sangat melimpah. Zeolit ​​buatan manusia dapat disintesis dari pemanasan alumina dan silika dengan natrium hidroksida, dengan bahan kimia tambahan yang digunakan untuk memandu struktur kristal saat terbentuk.

Zeolit ​​dapat membentuk banyak struktur kristal yang berbeda, dengan pori-pori ukuran molekul yang berbeda yang dapat mengubah sifat katalitik.
Zeolit ​​dapat membentuk banyak struktur kristal yang berbeda, dengan pori-pori ukuran molekul yang berbeda yang dapat mengubah sifat katalitik.

Pori-pori dari masing-masing jenis zeolit ​​yang berbeda dapat menyebabkan putusnya ikatan pada lokasi yang spesifik dan berulang, memaksimalkan produk yang diinginkan dan meminimalkan turunan yang tidak diinginkan. Ini sangat berguna dalam daur ulang limbah plastik, di mana pori-pori zeolit ​​dapat memotong potongan molekuler berukuran khusus dari polimer yang jauh lebih besar, yang kemudian dapat digunakan kembali menjadi polimer baru atau bahan baru seluruhnya. Prinsip serupa telah berhasil mengubah metana, gas rumah kaca, menjadi metanol.

Apa lagi yang bisa dilakukan zeolit?

Bahan-bahan menarik ini juga memiliki kemampuan untuk berperilaku sebagai saringan molekuler, menyaring campuran molekul sesuai dengan pori-pori dalam struktur zeolit. Pengecualian ukuran ini memungkinkan untuk menyaring dan menyerap molekul yang berbeda tergantung pada struktur zeolit ​​​​250 mana yang digunakan. Zeolit ​​buatan biasanya lebih disukai untuk ini, karena ukuran dan bentuk kristal dapat dimanipulasi dan mineral cenderung mengandung kontaminan.

Sama seperti saringan dapur, kristal zeolit ​​dapat dengan mudah memisahkan molekul yang lebih kecil dari yang lebih besar.

Terlepas dari sifat-sifatnya yang diinginkan, beberapa zeolit ​​mungkin sulit untuk dikerjakan dalam skala industri. Untuk mengatasi hal ini, material komposit telah dirancang untuk memaksimalkan manfaat material dengan kekurangan yang lebih sedikit. Ilmuwan Swedia telah mengembangkan komposit busa zeolit ​​ringan, yang mempertahankan luas permukaan zeolit ​​yang cukup untuk berguna dalam adsorpsi selektif karbon dioksida, menghilangkannya dari atmosfer. Kerangka busa memungkinkan lebih banyak gas untuk bersentuhan dengan katalis, berbeda dengan bubuk zeolit ​​​​konvensional.

Zeolit ​​juga telah digunakan untuk membantu upaya pemurnian air, karena kristal dapat menyerap dan menukar ion yang biasa ditemukan dalam air sadah seperti kalsium dan magnesium, menggantikannya dengan alternatif yang tidak terlalu berbahaya. 

Chemwatch ada di sini untuk membantu

Chemwatch didukung oleh keahlian kimia selama lebih dari 30 tahun, dengan koleksi SDS dan data substansi yang ekstensif. Untuk informasi lebih lanjut tentang sifat fisik dan kimia suatu zat, atau untuk mempelajari lebih lanjut tentang layanan kami, silakan hubungi tim Chemwatch hari ini atau email penjualan@chemwatch.net

sumber:

Pertanyaan Cepat