Apakah Zeolit, dan mengapa ia begitu istimewa?

16/11/2022

Pemangkin kimia boleh datang dalam semua bentuk, saiz dan bentuk yang berbeza. Ia digunakan untuk menurunkan ambang tenaga yang diperlukan untuk mengaktifkan tindak balas kimia, dengan itu meningkatkan kadar-selalunya mengikut urutan magnitud. Dianggarkan 90% bahan kimia yang disintesis secara industri melibatkan beberapa penggunaan pemangkin.

Mencari pemangkin yang paling cekap dan khusus ialah bahagian penting dalam proses kimia, dan mempunyai pemangkin yang mudah didapati dan boleh disesuaikan kepada tindak balas yang berbeza adalah ideal—di sinilah keluarga bahan zeolit ​​bersinar.

Apakah Zeolit?

Zeolit ​​ialah kelas bahan dengan komposisi kimia dan sifat fiziko-kimia yang serupa. Mereka biasanya merupakan campuran kedua-dua silika, alumina, dan molekul air, dengan ion positif terikat longgar yang boleh ditukar dengan yang lain dengan mudah. Ion positif ini, serta struktur mikroporous unik zeolit, membolehkan mereka mempunyai keupayaan pemangkin yang boleh digunakan secara meluas. 

Zeolit ​​boleh didapati sebagai mineral semulajadi atau boleh dibuat secara buatan dalam skala yang lebih besar.
Zeolit ​​boleh didapati sebagai mineral semulajadi atau boleh dibuat secara buatan dalam skala yang lebih besar.

Terdapat lebih 250 struktur zeolit ​​yang diketahui, 40 daripadanya wujud secara semula jadi. Setiap struktur unik menerima jawatan 3 huruf oleh Suruhanjaya Struktur Persatuan Zeolit ​​Antarabangsa. 

Hablur membentuk struktur kekisi berulang, yang boleh dikenal pasti dan diukur melalui kristalografi. Zeolit ​​mempunyai kawasan permukaan yang luas kerana liang-liangnya dan boleh menyerap pelbagai jenis kation seperti natrium, kalsium, kalium, atau magnesium. Mereka juga boleh menyerap kation hidrogen untuk berfungsi sebagai asid pepejal. 

Apa yang menjadikan mereka unik?

Zeolit ​​pertama ditemui pada abad ke-18 apabila didapati bahawa stilbit mineral mengeluarkan sejumlah besar wap apabila dipanaskan. Ini membawa kepada pemahaman bahawa air boleh diserap ke permukaan bahan. Kajian lanjut telah mengenal pasti banyak mineral dalam keluarga zeolit, dengan banyak konfigurasi struktur dan saiz liang yang berbeza. 

Zeolit ​​adalah sangat stabil, tidak toksik, boleh digunakan semula, dan boleh dibuat daripada bahan semula jadi yang sangat banyak. Zeolit ​​buatan manusia boleh disintesis daripada pemanasan alumina dan silika dengan natrium hidroksida, dengan bahan kimia templat tambahan digunakan untuk membimbing struktur kristal semasa ia terbentuk.

Zeolit ​​boleh membentuk banyak struktur kristal yang berbeza, dengan liang bersaiz molekul yang berbeza yang boleh mengubah sifat pemangkin.
Zeolit ​​boleh membentuk banyak struktur kristal yang berbeza, dengan liang bersaiz molekul yang berbeza yang boleh mengubah sifat pemangkin.

Liang-liang bagi setiap jenis zeolit ​​yang berbeza boleh menyebabkan ikatan terputus di lokasi tertentu dan boleh berulang, memaksimumkan produk yang diingini dan meminimumkan sebarang derivatif yang tidak diingini. Ini amat berguna dalam kitar semula sisa plastik, di mana liang zeolit ​​boleh memotong kepingan molekul bersaiz khusus daripada polimer yang lebih besar, yang kemudiannya boleh digunakan semula menjadi polimer baharu atau bahan baharu sepenuhnya. Prinsip yang sama telah berjaya dalam mengubah metana, gas rumah hijau, kepada metanol.

Apa lagi yang boleh dilakukan oleh zeolit?

Bahan-bahan yang menarik ini juga mempunyai keupayaan untuk bertindak sebagai penapis molekul, menapis campuran molekul mengikut liang dalam struktur zeolit. Pengecualian saiz ini membolehkan penapisan dan penjerapan molekul yang berbeza bergantung pada yang mana daripada 250 struktur zeolit ​​digunakan. Zeolit ​​buatan manusia biasanya lebih disukai untuk ini, kerana saiz dan bentuk kristal boleh dimanipulasi dan mineral kurang berkemungkinan mengandungi bahan cemar.

Sama seperti penapis dapur, kristal zeolit ​​dengan mudah boleh memisahkan molekul yang lebih kecil daripada yang lebih besar.

Walaupun sifatnya yang diingini, sesetengah zeolit ​​mungkin sukar untuk digunakan pada skala industri. Untuk memerangi ini, bahan komposit telah direka untuk memaksimumkan faedah bahan dengan kekurangan yang lebih sedikit. Para saintis Sweden telah membangunkan komposit busa zeolit ​​yang ringan, yang mengekalkan luas permukaan zeolit ​​yang mencukupi untuk berguna dalam penjerapan terpilih karbon dioksida, mengeluarkannya dari atmosfera. Rangka kerja buih membolehkan lebih banyak gas bersentuhan dengan mangkin, berbanding serbuk zeolit ​​konvensional.

Zeolit ​​juga telah digunakan untuk membantu usaha pembersihan air, kerana kristal boleh menyerap dan menukar ion yang biasa ditemui dalam air keras seperti kalsium dan magnesium, menggantikannya dengan alternatif yang kurang berbahaya. 

Chemwatch sedia membantu

Chemwatch disokong oleh lebih 30 tahun kepakaran kimia, menawarkan perpustakaan SDS dan data bahan yang luas. Untuk maklumat lanjut tentang sifat fizikal dan kimia bahan, atau untuk mengetahui lebih lanjut tentang perkhidmatan kami, sila hubungi Chemwatch pasukan hari ini atau e-mel sales @chemwatch. Bersih

Sumber:

Pertanyaan Cepat