Prinsip Kerja Gas Yang Diserap Dalam Zeolit
Adsorbed gasatau gas yang diserap bisa didefinisikan sebagai gas yang terakumulasi pada permukaan bahan padat, seperti butiran batuan reservoir, atau lebih khusus partikel organik dalam reservoir serpih. Pengukuran gas teradsorpsi dan gas interstitial, yaitu gas yang terkandung dalam ruang pori, memungkinkan perhitungan gas di tempat dalam reservoir.
Metode Adsorpsi Gas
Adsorpsi gas ke padatan terutama dihasilkan melalui gaya molekul van der Waals dalam kasus adsorpsi fisik dan ikatan kimia sisa dalam kasus adsorpsi kimia. Secara umum diyakini bahwa adsorpsi fisik disebabkan oleh gaya molekul van der Waals, di mana adsorpsi multilayer dapat terjadi.
Dapat disimpulkan dari prinsip energi minimum bahwa preferensi selalu diberikan pada adsorpsi molekuler dalam kisaran tingkat energi minimum, dan kemudian adsorpsi molekuler pada tingkat energi berikutnya dimungkinkan.
Adsorpsi terjadi pada setiap permukaan padat yang dapat mencapai kejenuhan dengan cepat tanpa memerlukan energi aktivasi, dan gas yang berbeda dapat diadsorpsi, tetapi kandungan gas yang diadsorbsi sangat berbeda. Adsorpsi molekuler lapisan tunggal dan adsorpsi multilayer molekuler dapat terjadi pada permukaan padat.
Adsorpsi fisik adalah mekanisme utama adsorpsi dalam serpih, yang memiliki waktu adsorpsi yang singkat, reversibilitas. Tentunya, fisisorpsi dengan gaya lemahnya lebih reversibel daripada kemisorpsi, universalitas, dan kurangnya selektivitas.
Adsorpsi kimia merupakan lanjutan dari adsorpsi fisika, dimana suatu reaksi kimia terjadi (termasuk pembentukan atau pemutusan ikatan kimia) ketika suatu kondisi tertentu terpenuhi. Energi aktivasi yang dibutuhkan untuk adsorpsi kimia juga tinggi, dan oleh karena itu laju adsorpsi lambat pada suhu normal. Adsorpsi kimia gas memiliki waktu adsorpsi yang lama, ireversibilitas, diskontinuitas, dan selektivitas.
Adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia bekerja sama untuk menyelesaikan adsorpsi gas alam, tetapi dominasi keduanya bervariasi dengan kondisi reservoir, dan molekul gas. Adsorpsi berlangsung cepat di awal, dan melambat saat proses adsorpsi berlangsung.
Karena merupakan reaksi permukaan, molekul gas yang teradsorpsi dapat dengan mudah terdesorbsi dari permukaan partikel serpih, yang siap memasuki keadaan terlarut dan keadaan bebas. Ketika laju adsorpsi dan laju desorpsi sama, kesetimbangan dinamis adsorpsi dapat dicapai. Proses kesetimbangan dinamis adsorpsi gas.
Gas serpih sebagian ada dalam keadaan teradsorpsi di reservoir serpih, dan kandungan gas teradsorpsi dari serpih menentukan tingkat konsentrasi gas dalam serpih. menunjukkan adsorpsi gas alam yang kuat, yang terkait dengan struktur molekul dan gas alam.
Selain memiliki struktur media berpori ganda, serpih juga memiliki luas permukaan internal yang besar, khususnya rekahan, yang memainkan peran kunci dalam adsorpsi molekul gas alam. Ketika gas diproduksi dan tekanan reservoir eksternal turun, gas yang teradsorpsi dilepaskan secara nonlinier.
Dalam studi gas, kurva isoterm adsorpsi dihasilkan menggunakan eksperimen batch adsorpsi di laboratorium di bawah suhu konstan. Isoterm dapat secara intuitif mencerminkan karakteristik adsorpsi serpih, dan dengan demikian pemahaman tentang hubungan antara kandungan gas yang teradsorpsi dan tekanan serpih.
Prinsip Adsorpsi Gas
Prinsip adsorpsi gas didasarkan pada kinetika teoritis dan konsep mekanik statistik, yang tidak akan dibahas secara mendalam dalam buku ini tetapi pembaca dirujuk ke karya klasik Aranovich dan Donahue (1995), Brunauer, Emmett, dan Teller (1938). ), Dubinin (1966), dan Langmuir (1918).
Selain itu, modifikasi dan klarifikasi dari konsep awal ini ditemukan di Busch dan Gensterblum (2011), Clarkson, Bustin, dan Levy (1997), Mosher, (2011), Ozdemir, Morsi, dan Schroeder (2004), dan Yao, Liu , Tang, Tang, dan Huang (2008). Pentingnya konsep adsorpsi adalah penerapannya pada penyerapan karbon dioksida dan peningkatan pemulihan metana (Lin, 2010; Mosher, 2011; Ozdemir, 2004).
Sebagai contoh; adsorpsi gas pada luas permukaan internal batubara mencakup tiga model: monolayer (Tipe I), multilayer (Tipe II), dan pengisian pori (Tipe III) (Gambar 4.34). Adsorpsi monolayer oleh Langmuir (1918) adalah model paling sederhana, yang mengasumsikan bahwa molekul gas teradsorpsi sebagai jumlah yang ditetapkan pada permukaan padat.
Model isoterm Langmuir dimodifikasi oleh Brunauer et al. (1938) dengan mengusulkan model adsorpsi multilayer menambahkan lapisan kedua molekul gas pada monolayer Langmuir (1918) serta lapisan ketiga dan atasnya.
Kedua model adsorpsi dapat diterapkan pada permukaan datar atau permukaan pori (misalnya kurva) ketika jari-jari pori besar (Ozdemir, 2004). Namun, model ini tidak dapat diterapkan jika ukuran pori hanya beberapa molekul gas, dalam hal ini model pengisian pori oleh Dubinin (1966) diterapkan.
Ketika molekul gas bersentuhan dengan permukaan padat, mereka terikat atau terikat oleh reaksi kimia atau fisik (Ozdemir, 2004; Ozdemir et al., 2004). Adsorpsi kimia (misalnya chemisorption) adalah ketika molekul gas terikat ke permukaan oleh ikatan kimia.
Adsorpsi fisik (misalnya fisisorpsi) adalah ketika molekul gas terikat oleh jumlah gaya tarik menarik atau tolak menolak antara molekul dan gaya elektrostatik. Castellan (1983) menunjukkan perbedaan antara adsorpsi fisik dan kimia dengan reaksi nitrogen pada permukaan besi.
Nitrogen secara fisik teradsorpsi sebagai molekul nitrogen pada permukaan besi pada 190 °C. Namun, jumlah molekul nitrogen yang teradsorpsi menurun dengan meningkatnya suhu sehingga pada sekitar 500 °C, hanya atom nitrogen yang teradsorpsi secara kimia pada permukaan besi (Castellan, 1983).
Menurut Mosher (2011), untuk interaksi metana-karbon, gaya antar molekul yang paling dominan adalah gaya dispersi-tolak atau gaya tolak van der Waals dan Pauli. Diyakini bahwa gaya tolak-menolak lebih kuat daripada gaya dispersi, tetapi jika digabungkan, keduanya merupakan gaya dominan. Gaya-gaya ini lebih lemah dari ikatan kimia tetapi merupakan mekanisme reversibel.
Diasumsikan bahwa adsorpsi monolayer terjadi pada tekanan rendah dan adsorpsi multilayer terjadi pada tekanan tinggi dengan meningkatnya gaya ikat. Biasanya, penurunan tekanan melemahkan ikatan antara permukaan padat dan molekul gas.
Misalnya, jika tekanan hidrostatik (misalnya head hidrostatik) adalah gaya utama ikatan, air biasanya dihilangkan atau dikeringkan untuk mengalirkan molekul gas. Selain itu, diyakini oleh Bustin dan Bustin (2008) dan Crosdale, Moore, dan Mares (2008) bahwa adsorpsi mungkin sensitif terhadap suhu, yang dapat spesifik untuk sangat bervariasi.
Adsorpsi Gas dalam Zeolit
Molekul diatomik homonuklear seperti H2, O2, N2 biasanya tidak menunjukkan spektrum serapan infra merah karena mereka tidak memiliki momen dipol listrik permanen, sehingga dari sudut pandang klasik tidak dapat berinteraksi dengan komponen listrik yang berosilasi dari gelombang elektromagnetik.
Namun telah diketahui sejak tahun 1953 bahwa penerapan medan listrik eksternal untuk gas dihidrogen dapat menginduksi penyerapan IR darinya. Forster dan rekan kerjanya pertama kali melaporkan spektrum transmitansi terinduksi medan kristal dari hidrogen yang teradsorpsi dalam zeolit Na–A dan NaCa–A pada suhu rendah. Dalam molekul diatomik homonuklear yang tidak terganggu, pusat gravitasi elektronik dan pusat massa molekul bertepatan.
Medan yang diterapkan bertindak untuk mempolarisasi molekul sehingga menggantikan kerapatan elektron dari pusat massa dan menginduksi momen dipol yang dapat berpasangan dengan medan radiasi elektromagnetik, menghasilkan penyerapan frekuensi IR yang sesuai dengan mode peregangan molekul terpolarisasi.
Biasanya ditemukan bahwa frekuensi regangan diturunkan dibandingkan dengan diatomik yang tidak terganggu, yang diukur dari spektrum Raman mereka. Pita satelit dapat diamati lebih lanjut, yang dipindahkan secara simetris dari absorpsi utama, yang diperkirakan berasal dari gerakan translasi molekul hidrogen yang bergerak sejajar dengan dinding rongga.
Struktur rotasi juga dapat diselesaikan, baik pada pita fundamental maupun pita nada atas dari H2 yang teradsorpsi dalam berbagai zeolit, dengan menggunakan metode reflektansi difus IR resolusi tinggi. Memang, pemisahan frekuensi 5,8 cm dari isotop orto dan para hidrogen yang teradsorpsi dalam zeolit NaY terdeteksi pada pita fundamental dan pita nada atas54. Hidrogen molekuler telah digunakan sebagai probe molekuler sederhana untuk mengeksplorasi situs kation di zeolit A, X, Y, ZSM-5 dan mordenit, seperti yang teradsorpsi pada 77K.
Berbagai probe molekuler yang berinteraksi lemah telah digunakan untuk mengkarakterisasi situs asam dan basa dalam zeolit. Keasaman Brønsted dapat ditentukan dengan efek ikatan hidrogen (ke molekul probe) pada pergeseran frekuensi O-H permukaan ketika N2 dan CO digunakan sebagai probe. Selain itu, pergeseran frekuensi peregangan C-O ditemukan yang umumnya paralel dengan kelompok O-H.
Dalam kasus N2, interaksi menginduksi penyerapan oleh molekul, seperti disebutkan di atas untuk diatomik homonuklear. Dalam zeolit yang ditukar dengan kation kecil seperti Li+ dan Na+, keasaman Lewis ditemukan mendominasi proses, dan seiring dengan bertambahnya ukuran kation, sifat yang lebih basa menjadi penting.
Ditemukan bahwa derajat polarisasi ikatan H-H, yang diperkirakan dari ukuran pergeseran frekuensi rendah dari getaran ulur dasar H-H dalam molekul H2 yang terganggu, sangat bergantung pada kebasaan kerangka atom oksigen tetangga. Jadi bukan hanya kation dan lokasi lokasinya yang penting tetapi juga struktur kerangka zeolit dalam menentukan bagaimana penyelidikan molekuler dikoordinasikan. Dalam studi terkait zeolit A, X dan Y, H-H.
Jika Anda adalah perusahaan yang membutuhkan zeolit untuk pengolahan berbagai produk Anda, kami siap membantu. Ady Water jual zeolit untuk filter air jenis batu, pasir, dan tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram.
Kami juga sudah suplai zeolit ke industri food and beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Semua produk kami ready stock. Selain itu, kami juga dapat memberikan suplai hingga puluhan ton secara rutin per bulan atau sesuai dengan kebutuhan Anda.
Untuk informasi lebih lanjut bisa hubungi kami di;
Pusat Zeolit Unggulan Ady Water Bandung
Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194
Zeolit Filtrasi Air Jakarta
Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830
Zeolit Untuk Air Bersih Jakarta Barat
Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480
Atau Anda juga bisa langsung kontak sales kami secara langsung baik via phone maupun WhatsApp:
• 0821 2742 4060 (Ghani)
• 0812 2165 4304 (Yanuar)
• 0821 2742 3050 (Rusmana)
• 0821 4000 2080 (Fajri)
• 0812 2445 1004 (Kartiko)
• 0812 1121 7411 (Andri)
Untuk Anda yang membutuhkan zeolit baik untuk kebutuhan pengolahan air rumah tangga maupun industri termasuk bagi Anda yang menjalankan bisnis pengolahan air, silahkan kontak kami segera.
Jika Anda memiliki pertanyaan seputar zeolit, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk zeolit sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan zeolit terbaik untuk berbagai aplikasi. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.