Zeolit ​​Sintetis Menggunakan Kaolinit Sebagai Bahan Dasarnya

Zeolit ​​ ditemukan di banyak jenis batuan, dari berbagai usia dan dalam berbagai lingkungan geologi (Barrer, 1982; Dyer, 1988). Zeolit ​​terbentuk dari reaksi air pori dengan bahan padat. Zeolit ​​alam dapat ditemukan pada batuan volkanik mafik teralterasi sebagai penambal rongga, mungkin sebagai fase primer pada beberapa batuan volkanik bawah jenuh sebagai hasil pengendapan oleh pelapukan.

Zeolit ​​dapat ditemukan pada batuan sedimen juga sebagai produk alterasi dari kaca vulkanik dan pada batuan sedimen kimia yang berasal dari laut. Batuan metamorf juga mengandung sekuens mineral zeolit, yang terbentuk karena kedalaman terkuburnya oleh lapisan formasi geologi berikutnya di bawah kondisi panas bumi yang signifikan (Barrer, 1982; Sand and Mumpton, 1978).

Sifat kimia, fisik, dan mineralogi zeolit ​​alam bergantung pada sifat geologisnya. Sifat mineral batuan yang terlibat menentukan komposisi dan ukuran pori zeolit ​​(Barrer, 1982; Sand dan Mumpton, 1978; Barrer, 1982).

Klinoptilolit merupakan zeolit ​​alam yang paling melimpah dan digunakan secara luas di seluruh dunia (Barrer, 1945; Colella dan Wise, 2014; Gottardi dan Galli, 1985). Klinoptilolit adalah umum sebagai konstituen utama dari sedimen vulkanik bawah laut tufit dan dapat ditemukan terutama sebagai massa sedimen mikrokristalin (Erdem et al., 2004; Gottardi dan Galli, 1985).

Kaolinit (Kaolinite)

Kaolinit, kelompok mineral lempung umum yang merupakan silikat aluminium hidro; mereka terdiri dari bahan utama kaolin (tanah liat cina). Kelompok ini meliputi kaolinit dan bentuk-bentuknya yang lebih jarang, dickite dan nacrite, halloysite, dan allophane, yang secara kimiawi mirip dengan kaolinit tetapi amorf.

Kaolinit, nacrite, dan dickite terbentuk sebagai pelat heksagonal yang kecil, kadang memanjang, dalam massa padat atau granular dan dalam tumpukan mirip mika. Mereka adalah produk alterasi alami dari feldspars, feldspathoids, dan silikat lainnya. Anauxite, yang sebelumnya dianggap sebagai mineral kelompok kaolinit yang memiliki rasio silika-alumina yang lebih tinggi dari biasanya, sekarang dianggap sebagai kaolinit dan silika bebas (terutama nonkristalin). Untuk rumus kimia dan detail sifat fisik, lihat mineral lempung.

Kaolinit digambarkan sebagai mineral lempung 1:1 yang terdiri dari dua lapisan yang dihubungkan melalui oksigen apikal. Satu lapisan dikenal sebagai lapisan siloksan dan terdiri dari silikon tetrahedra yang tergabung dalam susunan heksagonal. Lapisan ini digabungkan ke lapisan seperti gibbsite yang terdiri dari aluminium oktahedral yang terikat pada empat unit OH dan dua atom oksigen.

Lapisan ini bergabung sebagai lembaran ke lapisan lain dan dapat membentuk satu set besar lapisan tanah liat yang dikenal sebagai buku kaolinit. Gambar 1 mengilustrasikan tumpukan kaolinit ini. Dalam contoh ini ada banyak lapisan kaolinit. Lapisan memiliki rasio aspek yang rendah (rasio ketebalan/panjang).

Kaolinit dapat diklasifikasikan menurut urutannya. Kaolinit yang sangat teratur adalah kaolinit dengan struktur cacat yang sangat sedikit dan susunannya sempurna. Dalam kristalografi sinar-X berbagai teknik telah digunakan untuk memberikan beberapa ukuran urutan ini. Salah satu teknik yang dikenal sebagai indeks Hinckley didasarkan pada rasio intensitas puncak dalam pola XRD. Kaolinit dengan banyak cacat pada susunannya dikenal sebagai kaolinit tidak teratur.

Untuk memahami modifikasi permukaan kaolinit melalui sejumlah proses, penting untuk memahami struktur kaolinit. Kaolinit terdiri dari siloksan tetrahedra yang ditandai dengan warna hitam tua, yang terikat pada lapisan aluminium terhidroksilasi (ditandai dengan warna hitam - bola besar) melalui oksigen apikal yang ditandai dengan warna hitam (bola kecil). Oksigen ditandai dengan warna abu-abu muda.

Empat gugus hidroksil yang ditandai dengan warna putih dibagi menjadi dua kelompok; pertama hidroksil bagian dalam ditandai sebagai OH1 dan kedua apa yang dikenal sebagai gugus hidroksil permukaan bagian dalam ditandai sebagai OH2, OH3, OH4 (Gbr. 3). Titik hidroksil bagian dalam menuju rongga ditrigonal lapisan siloksan. Hidroksil permukaan bagian dalam menjauh dari permukaan dan ikatan hidrogen ke permukaan siloksan berikutnya yang berdekatan.

Kaolinit terdapat pada batupasir dan serpih. Jelas bahwa dalam batupasir mineral ini terutama autigenik. Mereka membentuk sebagian besar sebagai semen, tetapi juga sebagai pengganti biji-bijian. Sementara mineral ini dapat membentuk beberapa persen secara lokal, mereka biasanya berjumlah kurang dari satu persen secara luas formasi (~0,86% dalam Formasi Frio), meskipun ada pengecualian (misalnya, Trevena dan Clark, 1986).

Kaolinisasi yang menonjol pada batupasir sebagian besar merupakan ciri diagenesis awal yang terkait dengan masuknya meteorik, misalnya pada ketidakselarasan (misalnya, Bjørlykke dan Aagaard, 1992; Khanna et al., 1997). Dalam banyak kasus, mereka terkait dengan cairan asam yang dihasilkan dalam batubara (misalnya, Huggett, 1984; Cookenboo dan Bustin, 1999).

Kompleksasi organik telah terlibat sebagai mekanisme penting dalam mobilisasi aluminium untuk pengendapan kaolinit dalam batugamping (Maliva et al., 1999), dan hal yang sama mungkin berlaku untuk batupasir (misalnya, Platt, 1993).

Kaolinit biasanya menampilkan distribusi yang sangat tidak merata pada skala bagian tipis. Distribusinya tidak selalu bertepatan dengan feldspar yang terlindi (Milliken, 2002). Seperti disebutkan sebelumnya, ilit dapat terbentuk sebagai pengganti kaolinit pada diagenesis akhir.

Zeolit ​​Sintetis Menggunakan Kaolinit

Bahan dasar yang mengandung silika dan alumina tingkat tinggi dapat digunakan untuk pembuatan zeolit ​​sintetis, seperti mineral lempung, gelas vulkanik, diatomit, zeolit ​​alam, bauksit silika tinggi atau serpih minyak.

Banyak peneliti telah mengubah mineral lempung menjadi zeolit ​​sintetis, seperti kaolinit, bentonit (montmorillonit), haloisit, ilit, smektit, ilit-smektit interstratifikasi, mordenit, bauksit, diatomit dan telah membuat kemajuan besar dalam sintesis zeolit ​​4A, X, Y.

Berkenaan dengan penggunaan kaolinit sebagai prekursor untuk produksi zeolit, penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa peningkatan sifat kaolinit menggunakan metode kimia, yang diperlukan untuk pembentukan zeolit, tetapi sulit karena reaktivitasnya yang rendah. Kaolinit tidak menunjukkan perubahan yang signifikan dengan perlakuan asam atau basa.

Oleh karena itu, kaolinit perlu didekomposisi dengan kalsinasi pada suhu antara 550-950°C untuk mendapatkan fase metakaolineit setelah kehilangan air struktural dan reorganisasi struktur (Lambert, 1989; Mackenzie, 1971). Transisi kaolinit, ketika dipanaskan dalam tungku di mana udara bersirkulasi, telah dilaporkan dan ditemukan bahwa metakaolinisasi dicapai dengan kalsinasi kaolinit di udara terbuka sekitar 550-900oC dengan waktu pemaparan yang berbeda.

Eksperimen sebelumnya melaporkan bahwa nilai kalor terbaik untuk memperoleh metakaolinit reaktif dapat berkisar antara 600-800 °C (Lussier, 1991; Akolekar et al., 1997). Mackenzie (1971) menunjukkan dalam penyelidikannya bahwa kalsinasi kaolinit pada suhu yang sangat tinggi menghasilkan pembentukan mullite dan kristobalit.

Studi sebelumnya telah melaporkan produksi zeolit ​​yang berbeda dari deposit kaolinit yang berbeda di seluruh dunia menggunakan kondisi sintesis tertentu. Berbagai penelitian telah berhasil mensintesis zeolit ​​menggunakan suhu yang berbeda untuk metakaolinisasi dan waktu pemaparan yang berbeda.

Rangkaian reaksi ini meliputi pembentukan metakolinit yang sangat tidak teratur yang terbentuk pada sekitar 550-900oC ketika kaolinit dikalsinasi dengan udara seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

 Al2Si2O5 (OH)4 (kaolinit) → Al2Si2O7 (metakaolinit) + 2H2O

Pada pemanasan lebih lanjut, fase baru diperoleh pada suhu sekitar 925oC yang disebut spinel, yang merupakan cacat struktur alumina-silika:

2Al2Si2O7 (metakaolinit) Si3Al4O12 (spinel) +SiO2

Material yang lebih stabil yang disebut mullite dan cristobalite terbentuk pada suhu 1050oC

3Si3Al4O12 (spinel) 2Si2Al6O13 (mullite) + 5SiO2 (kristobalit)

Berbagai penyelidikan telah dilakukan pada optimasi sintesis hidrotermal termasuk stabilitas kaolinit di bawah kondisi pH yang berbeda dan dengan berbagai konsentrasi NaOH dan waktu reaksi yang berbeda.

Pembuatan zeolit ​​sintetik dari bahan kaolinit dilakukan pada penelitian ini karena kaolinit merupakan sumber aluminosilikat yang baik dan dapat digunakan dalam sintesis zeolit. Kaolinit sebagai tanah liat alami, relatif murah, berlimpah dalam pasokan dan kaolinit tidak menimbulkan polusi tambahan ke lingkungan.

Sintesis In situ Zeolit ​​​​dari Kaolinit

Zeolit ​​biasanya disintesis dari kaolin dalam fase basa dalam kondisi hidrotermal. Untuk mensintesis zeolit ​​​​dari kaolin, natrium hidroksida digunakan sebagai aditif untuk logam alkali. Kaolin memiliki kapasitas tukar yang rendah. Luas permukaan dan kapasitas penyerapannya relatif rendah, tetapi sifat kaolin ini dapat ditingkatkan dengan perlakuan yang tepat.

Kaolin memiliki Si-0 atau Al-0 oktahedral, dan lembaran tetrahedral yang tidak aktif untuk modifikasi atau aktivasi. Ini berarti sulit untuk mensintesis zeolit ​​secara langsung dan kaolin harus dipra-aktivasi untuk mengubah struktur inert ini. Cara paling efektif untuk mengaktifkan lempung alami tersebut adalah dengan mengubah fase inert menjadi fase aktif pada suhu tinggi dengan adanya natrium hidroksida secara termal.

Di bawah lingkungan dasar, struktur kerangka inert kaolin diubah menjadi silikat aktif dan aluminat. yang mungkin larut dalam larutan asam atau basa. Pada sintesis hidrotermal in-situ, spesies Si dan Al aktif larut dalam larutan alkali dan membentuk larutan lewat jenuh. Mereka bereaksi satu sama lain dan merekonstruksi io membentuk beberapa rekonstruksi seperti cincin.

Rekonstruksi dan rekristalisasi spesies Si dan Al inilah yang menghasilkan pembentukan kerangka zeolit ​​tipe faujasite. Data zeolit ​​sintetik yang dihasilkan secara keseluruhan berdasarkan kondisi sintesisnya disajikan pada Tabel 3.1. Ini mengungkapkan perubahan komposisi kimia zeolit ​​yang disiapkan dan rasio molar SiC^/Al^O} yang sesuai, persen hasil dan struktur morfologi zeolit ​​​​yang diperoleh sehubungan dengan variasi volume air, waktu penuaan dan waktu kristalisasi.

Hasil persen produk berkisar 32-40%. Rasio molar S1O2/AI2O3 zeolit ​​P diperoleh sebesar 2,5 dan zeolit ​​jenis faujasite adalah 2,67 dalam nilai maksimum dalam percobaan ini. Rasio Si/Al yang sesuai bervariasi dari 1,5 hingga 3 untuk zeolit ​​Y dan zeolit ​​X memiliki rasio Si/Al 1,2.

Struktur kerangka topologi tipe X dan Yare terkait dengan mineral faujasite seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1. Oleh karena itu, dalam penelitian ini zeolit ​​sintetik yang digunakan adalah zeolit ​​X tipe faujasite karena Si/Al dari zeolit ​​sintetik berkisar antara I.I sampai 1.3.

Distributor Zeolit Untuk Berbagai Aplikasi dan Industri

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.

 

 

Share :