Minggu, 24 November 2019

Katalis Asam Super (skripsi dan tesis)


Asam-asam yang lebih kuat dari Ho =-12 dibandingkan dengan kekuatan asam 100% H2SO4 bisa disebut sebagai 'asam super'. Menurut Arata (1996), yang merupakan asam super umum adalah asam HF (asam Brønsted) dan BF3 (asam Lewis). Zirkonia sulfat dan zirkonia tungstat adalah contoh katalis heterogen asam super dan menunjukkan aktivitas katalitik yang tinggi untuk gugus asam aktif (Tanabe dan Yamaguchi 1994). Zirkonia telah menunjukkan aktivitas katalitik dan juga penyangga yang baik untuk katalis, hal ini disebabkan stabilitas termal yang tinggi, stabilitas di bawah kondisi reaksi oksidasi dan reduksi, dan karakter gugus hidroksil permukaan amfoter. Furuta et al. (2004) melaporkan penelitian menggunakan tungstated zirconia-alumina (WZA), sulfat timbal oksida (STO), dan sulfate zirconiaalumina (SZA) sebagai katalis heterogen asam super untuk transesterifikasi minyak kedelai dan asam esterifikasi n-oktanoat. Lebih dari 90% konversi selama transesterifikasi dengan WZA diperoleh pada suhu 523 K dengan minyak kedelai sebagai bahan baku. Selama transesterifikasi asam n-oktanoat, konversi dengan menggunakan katalis WZA, SZA dan STO masingmasing 94%, 99%, dan 100% pada suhu 448 K. Konversi menggunakan katalis WZA dan SZA meningkat menjadi 100% pada suhu 473 K (Furuta et al. 2004).
Berbagai jenis katalis heterogen seperti Amberlyst-15, Nafion-NR50, zirkonia sulfat (SZ), tungstated zirconia (WZ), dan ETS-10 (Na, K) digunakan untk membandingkan kinerjanya dengan katalis homogen yang konvensional (NaOH dan H2SO4) pada transesterifikasi triasetin dilaporkan oleh Lo'pez et al. (2005). Aktivitas katalis Amberlyst-15, Nafion-NR50, WZ, dan ETS-10 memberikan hasil yang cukup baik dan cukup layak sebagai alternatif pengganti NaOH atau H2SO4. Menurut Lo'pez et al. (2005), dari segi kecepatan reaksi total masih lebih rendah dibandingkan katalis homogen tersebut. Namun dari segi kecepatan reaksi per gugus basa aktif, katalis heterogen tersebut setara dengan aktivitas H2SO4. Untuk meningkatkan kecepatan reaksi, gugus basa dari katalis heterogen tersebut harus diaktivasi terlebih dahulu. Suhu kalsinasi adalah salah satu faktor yang berperan penting dalam aktivasi katalis heterogen asam. Menurut Kiss et al. (2010), suhu kalsinasi optimum adalah 973 K untuk jenis katalis zirkonia sulfat dalam esterifikasi asam lemak. Suhu kalsinasi optimum untuk SZ pada 773 K dan untuk TiZ pada 673-773 K. Pada suhu lebih tinggi dari suhu tersebut menyebabkan hilangnya belerang sehingga menurunkan luas permukaan katalis dan akhirnya kehilangan aktivitasnya. Zirkonia yang dimodifikasi, yaitu titania zirkonia (TiZ), SZ, dan WZ, telah digunakan sebagai katalis heterogen untuk reaksi esterifikasi dan transesterifikasi secara bersamaan oleh López et al. (2005). Kehadiran ion sulfat menstabilkan struktur zirkonia dan meningkatkan luas permukaan. Dari ketiga katalis tersebut, WZ menunjukkan aktivitas yang lebih baik pada SZ karena regenerasi katalis WZ lebih mudah setelah digunakan dalam reaktor unggun tetap. 128 Wahyudin, et al. Katalis zirkonia sulfat dibuat dengan menggunakan metode yang berbeda seperti presipitasi tanpa pelarut telah dilaporkan oleh Garcia et al. (2008). Hanya SZ yang dibuat dengan metode bebas pelarut yang memberikan konversi yang efisien (98.6% dengan metanol dan 92% dengan etanol) terhadap minyak kedelai untuk produksi biodiesel dalam waktu reaksi 1 jam pada suhu 393 K.
Menurut Garcia et al., hal ini terkait dengan banyaknya gugus asam yang aktif. Konversi rendah ketika menggunakan etanol dikaitkan dengan adanya air sebesar 0.44% dalam etanol dibandingkan dengan 0.08% air dalam metanol. Konversi dengan menggunakan etanol meningkat menjadi 96% saat reaksi dilakukan selama 6.5 jam. Lou et al. (2008) melaporkan zirkonia tersulfatasi dan asam niobik (Nb2O5.nH2O) digunakan sebagai katalisator untuk esterifikasi dan transesterifikasi minyak goreng bekas dengan kadar ALB tinggi (27.8% w/w) memberi hasil yield rendah 44% dan 16% secara berurutan pada kondisi 14 Jam waktu reaksi. Kiss et al. (2010) telah melaporkan bahwa katalis zirkonia sulfat adalah katalis yang paling menjanjikan di antara berbagai katalis heterogen asam (jenis zeolit lain, resin penukar ion) yang dicoba pada esterifikasi asam dodekanoat. Katalis dilaporkan stabil terhadap dekomposisi termal. Penonaktifan katalis tidak terjadi pada fasa organik dengan sejumlah kecil air. Aktivitas katalis menurun sampai 90% dari nilai awal dan tetap konstan setelahnya. Aktivitas katalis dapat dikembalikan ke kondisi awalnya setelah dikalsinasi ulang.

Tidak ada komentar: