Pentingnya logam dalam memodifikasi sifat baru mordenit menarik untuk diteliti. Beberapa penelitian mengusulkan penambahan logam melalui interaksi kimia dengan dukungan mordenit untuk membuat mode perjuangan katalis. Salah satu interaksi kimia adalah impregnasi. Metode impregnasi adalah yang paling menguntungkan karena memaksimalkan penggunaan komponen aktif dengan dosis terendah. Impregnasi Ni ke HZSM-5/SBA menunjukkan efisiensi struktural dan kinerja yang mampu menghasilkan 40% aromatik dan 80% siklik, yang merupakan komponen penting bahan bakar jet. Impregnasi trimetil fosfat pada zeolit 媼nano HZSM-5 mampu meningkatkan stabilitas hidrotermal sehingga terjadi peningkatan kinerja katalitik untuk perengkahan olefin menjadi bensin. Impregnasi katalis CuCo dengan carbon nanotube (CNT) berhasil disintesis dan dapat mengubah asam stearat menjadi biodiesel dengan selektivitas 94,82%. Impregnasi Ni ke dalam katalis HZSM-5 dilakukan dengan merendam HZSM-5 dalam larutan nikel nitrat (Ni(NO3)2. Impregnasi dapat mereduksi BAS (Br酶nsted acid sites) dan meningkatkan LAS (Lewis acid sites) pada pori-pori zeolit. Hal ini menghasilkan peningkatan produk aromatik. Tujuan dari metode ini adalah untuk mengisi pori-pori lapisan pendukung dengan larutan prekursor yang mengandung konsentrasi garam logam yang cukup untuk mencapai pembebanan yang diinginkan. Meskipun beberapa penelitian juga melaporkan aplikasi impregnasi (pengikatan fisik) pada introduksi logam pada zeolit 媼dan berhasil memperoleh komponen avtur berupa senyawa asam oleat.Namun, penggunaan logam pada zeolit 媼melalui impregnasi belum tereksplorasi dengan baik yang ditujukan untuk konversi asam lemak menjadi avtur. Kajian akan mengatasi kekurangan di atas dengan memodifikasi mordenit mentah (sebagai kelas zeolit 媼yang melimpah di alam) dari pasir kucing komersial dengan impregnasi logam sederhana. logam ion yang umum. Beberapa logam seperti Besi (Fe), Tembaga (Cu), dan Kromium (Cr) dimasukkan ke dalam mordenit untuk mendukung proses perengkahan asam stearat dalam memperoleh komponen avtur. Selain karakterisasi katalis yang diperoleh, pengkajian katalis lebih lanjut difokuskan pada evaluasi selektivitas perolehan bahan bakar penerbangan, selektivitas produksi alkana, dan persentase konversi asam stearat. Studi ini menyelidiki pengaruh impregnasi logam dan pengurangan ukuran katalis pada kinerja katalitik.
Hasil kromatogram sampel setelah reaksi perengkahan selama 3 jam awal menunjukkan adanya beberapa senyawa yang terbentuk yaitu alkana, alkena, alkuna, asam karboksilat, aromatik dan senyawa lainnya (non hidrokarbon). Pembentukan senyawa hidrokarbon (alkana, alkena, alkuna) melalui reaksi dekarboksilasi asam stearat dengan katalis akan menghasilkan heptadekana. Reaksi dekarboksilasi yang terjadi terutama dipengaruhi oleh situs asam Lewis dalam katalis. Diperkirakan bahwa oksigen menyerang situs asam Lewis pada asam karbonil stearat, menghasilkan pengikatan sementara. Setelah berikatan dengan katalis, asam stearat menyusun kembali ion, melepaskan ion hidrogen. Sebuah atom karbon pada posisi pengikatan alfa (伪) dari atom hidrogen memperoleh senyawa heptadecane. Senyawa ini bereaksi dengan situs asam lagi dan memungkinkan perengkahan berikut menghasilkan rantai karbon yang lebih pendek. Optimalisasi proses katalitik pada pembuatan komponen avtur dan komponen alkana melalui modifikasi impregnasi logam tunggal, impregnasi logam gabungan, dan katalis pereduksi ukuran (Gambar 1-3). Setelah reaksi 0,5 jam, jumlah asam stearat diubah oleh 83,78%, setelah 1 jam 90,22%, dan setelah 2 jam hingga 3 jam, dan setelah 2 jam hingga 3 jam, asam stearat sepenuhnya diubah menjadi produk. Dengan proses tersebut, komponen avtur yang dihasilkan setelah reaksi 0,5 sebesar 16,64%, 28,92% selama 1 jam, 55,98% selama 2 jam, 25,78% selama 2,5 jam, dan 48,27% selama 3 jam (Gambar 1). Senyawa bioavtur yang dihasilkan adalah hexadecane, pentadecane, tetradecane, tridecane, dodecane, undecane, decane, nonane, cyclohexadecane, cyclopentadecane, decylbenzene, nonylbenzene, dan ethylbenzene. Cu/mordenit memungkinkan asam stearat memperoleh bahan bakar penerbangan pada 7.01; 7.16; 17.19; 30.56; 40.17; dan 42,72% masing-masing untuk 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, dan 3 (Gambar 1), senyawa avtur yang dihasilkan adalah dodekana, pentadekana dan heksadekana. Konversi asam stearat dengan Cr/mordenite juga meningkat dari 0,5 menjadi 3 jam, dan komponen produk penerbangan juga semakin besar (Gambar 1). Komponen bioavtur yang dihasilkan adalah tridecane, (E)-2-tetradekene, tetradecane, 1-pentadecene, pentadecane, cetene, hexadecane dan decylbenzene. Pada Gambar 6, terungkap bahwa katalis Cr/mordenit melakukan konversi alkana yang unggul di antara katalis lainnya pada reaksi 3 jam. Semua data ini menunjukkan bahwa logam tersebut dapat mendukung konversi katalis menjadi asam stearat. Selain itu, dengan menggunakan katalis gabungan logam, selektif asam stearat untuk menghasilkan bahan bakar penerbangan kurang efektif pada reaksi awal tetapi mencapai proses optimal pada dua jam (hingga 55,2%) dan konversi alkana optimal pada 1,5 jam (hingga 54,9%) bahkan konversi tidak dapat mencapai kondisi optimum Fe/mordenit (untuk selektivitas avtur) dan Cr/mordenit (untuk selektivitas alkana). Namun, dapat dilihat bahwa FeCuCr/mordenite memiliki selektivitas yang stabil (baik pada avtur maupun alkana) pada proses reaksi 1,5 jam. Seperti temuan di atas, keberadaan logam dapat mempengaruhi selektivitas katalis. Setiap logam akan melakukan afinitas spesifik ke reaktan yang memediasi proses katalitik lebih lanjut. Oleh karena itu, keberadaan tiga logam saling mempengaruhi pada proses katalitik. Selain itu, evaluasi selanjutnya tentang penggunaan FeCuCr/mordenit yang diperkecil ukuran membuka kemungkinan cara baru dalam proses katalitik. Dari Gambar 1 dan 2 terlihat bahwa partikel FeCuCr/mordenit yang lebih kecil cenderung memiliki selektivitas avtur dan alkana yang lebih tinggi pada waktu reaksi awal, yang menunjukkan adanya efisiensi katalis pada waktu tertentu dan dimungkinkan untuk menonaktifkan katalis.
Penelitian ini berhasil mengungkap impregnasi Fe, Cu, dan Cr pada mordenit melalui beberapa karakterisasi. Katalis yang dimodifikasi menghasilkan perengkahan asam stearat yang baik, bahkan dengan impregnasi logam tunggal dan logam gabungan. Modifikasi ukuran pada katalis sangat membantu dalam meningkatkan situs asam pada katalis. Reaksi perengkahan mengubah asam stearat menjadi beberapa senyawa, antara lain alkana, alkena, alkohol, keton, sikloalkana, dan benzena yang mengandung komponen avtur. Hal ini juga menunjukkan bahwa Fe/mordenit, Cu/mordenit, Cr/mordenit, dan FeCuCr/mordenit memiliki aktivitas katalitik optimum sebagian besar pada reaksi 1,5 jam. Pada saat yang sama, ukuran FeCuCr/mordenit yang tereduksi menunjukkan aktivitas yang baik pada reaksi awal. Selektivitas bioavtur 30,27% pada katalis FeCuCr/Mordenite yang meliputi xylene, mesitylene, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane dan 19,85% bioavtur selektivitas yang meliputi benzene, tetradecane, pentadecane pada FeCuCr/katalis mordenite yang mengalami penurunan ukuran.
Penulis: M. Zakki Fahmi
Link Asli Paper:
