Upload
dinhkhanh
View
246
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
3/26/2010
1
(in CATALYST TECHNOLOGY Lecture )(in CATALYST TECHNOLOGY Lecture )
Instructor: Dr. Istadi(http://tekim.undip.ac.id/staf/istadi )
Email: [email protected]
Instructor’s Background
BEng. (1995): Universitas DiponegoroMeng. (2000): Institut Teknologi BandungPhD. (2006): Universiti Teknologi Malaysia
Specialization: Catalyst Design for Energy ConversionProcess Design for Energy ConversionCombustion EngineeringComputational Fluid Dynamic (CFD)
Aktifitas
Pon
Ukura
n, B
entu
k
PELET
≅ Aktifitas bahan kim ia≅ Perm ukaan aktif spesifik
yang tinggi≅ Pelle t berpori
AK TIFITA S TING G IALIR AN FLU IDA≅ D istribusi a liran≅ Penurunan tekanan yang
rendah≅ Kekuatan m ekanik
Porositas
Keku
atan
U m ur Panjang
PELET KATALIS
STAB ILITASTahan terhadap:
- s in tering- racun kata lis- fou ling
KATALISKATALIS KATALISKATALIS
3/26/2010
2
Sifat‐sifat Katalis
SIFAT‐SIFAT
KATALIS
PARTICLE PROPERTIES
BULK PROPERTIES
Bulk Properties yang penting adalah:Komposisi (composition)Struktur Fase (phase structure)
Komposisi Katalis (Catalyst Composition)
Identifikasi kualitatif dan kuantitatif dari komponen‐komponen elemental sebuah katalis adalah sesuatu yang pentingKomponen‐komponen penyusun tersebut termasuk jugakontaminan yang terdeposit selama pemakaian, misalnya:
D b d bDebu‐debuRacun dari umpan, misal: S, As, Pb, dan ClKontaminan sekunder seperti Ni, Fe, V, Ca, dan Mgdan karbon yang terdeposit selama pemakaian
Metode Penentuan:metode pelarutandan spektroskopi
Metode Pelarutan (Solution Method)
Unsur yang akan diketahui dilarutkan dalam larutantertentu sehingga menghasilkan warna larutan tertentuKuantitas unsur tersebut dapat diukur melalui ABSORPSI FOTOMETRIC (photometric absorption).
Sebagai contoh : (pengukuran cobalt)B b k Ri h d h lBaca buku Richardson halaman 137
Standard‐standar yang sudah ada; cobalt, nickel, molybdenum, dan platinum
3/26/2010
3
Metode SpektroskopiBegin with Atomic Emission SpectroscopyThe most versatile and often‐used technique is: X‐RAY FLUORESCENCE (XRF).
Peaks Sample of XRF
Metode Spektroskopi LainnyaAtomic Absorption Spectroscopy (AAS)Inductively Coupled Plasma Spectroscopy (ICP MS)Analytical Electron Spectroscopy
Struktur Fase (Phase Structure)Struktur fase menjelaskan identifikasi komponen denganmembandingkan antara hasil karakterisasi dengan sampelsenyawa murninyaBeberapa metode yang umum dipakai adalah;
Metode Difraksi X‐RAY DIFFRACTION (XRD)Metode Difraksi X RAY DIFFRACTION (XRD)Kristal atau non kristal (amorf)Berapa persen kristalinitasnyaKomponen /komponen oksida per peak
Metode Temperature Programmed DTA, TGA dan TPRDTA: Differential Thermal Analyzer measures energy changeTGA: Thermal Gravimetric Analysis measures energy changeTPR: Temperature Programmed Reduction
3/26/2010
4
PARTICLE PROPERTIESParticle propesties untuk katalis terdiri dari:
DensitiesParticle sizeMechanical propertiesSurface areaPore size distributiondiffusivity
DensitiesDensities: mass per unit volumePertanyaan: Volume yang mana ????Ada empat jenis Densities:
Theoretical DensitiesSkeletal DensitiesSkeletal DensitiesParticle DensitiesPacking Densities
Theoretical DensitiesIs ratio of the mass of a collection of discrete pieces of solid to the sum of the volumes of each pieces just one cellDitentukan berdasarkan karakteristik XRDMaka disebut juga: x‐ray / unit cell density atauj g y / ycrystal densities
3/26/2010
5
Skeletal DensitiesVolume didefinisikan sebagai jumlah volume solid material dan semua pori‐pori tertutup di dalampadatanPori‐pori ini tidak dapat dimasuki oleh fluida apapunDinamakan juga denganHelium Densityj g g y
Particle DensitiesVolume didefinisikan sebagai jumlah volume padatan, pori‐pori tertutup, dan pori‐pori yang dapat diakses di dalam partikelAtau dinamakan juga Volume PartikelDisebut jugaMercury Density atau True DensityDisebut jugaMercury Density atau True DensityPersamaan:
θ : porosity; dp: particle densities; and ds: skeletal densities
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=
s
p
dd
1 θ
3/26/2010
6
Packing DensityVolume didefinisikan sebagai jumlah volume padatan, pori‐pori tertutup, dan pori‐pori yang dapat diakses di dalam partikel, serta volume ruang kosong antar partikelDinamakan juga Bulk Density atau Bed DensityDinamakan juga Bulk Density atau Bed DensityPacking Density (db) dan Particle Density dihubungkan oleh fraksi ruang kosong (ε):
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=
p
b
dd1 ε
Ukuran PartikelMetode pengukuran: sieving, optical and electrical imaging, light scattering, light shadowing, elutriation, sedimentation, electrical resistance, impaction, dannozzle pressure drop
Mechanical PropertiesCrushing Strength kekuatan mekanik dari katalis, tahan tekanan atau tidak
Loss on Attrition seberapa besar yang lolos padascreening dengan ukuran tertentu. Kehilangan kurangdari 1 persen berat dapat diterima
Loss on Ignition (LOI)The loss on ignition is reported as part of an elemental or oxide analysis of a mineral. The volatile materials lost usually consist of "combined water" (hydrates and labile hydroxy‐compounds) and carbon dioxide from carbonates. It may be used as a quality test, commonly carried out for minerals such as iron ore. For example, the loss on ignition of a fly ash consists of contaminant unburnt fuel.
3/26/2010
7
Surface AreaTexture dari katalis termasuk: surface area, pore size distribution, dan bentuk.Metode pengukuran physical adsorptionBaca Richardson halaman 146 – 151Persamaan Langmuir low pressure monolayerPersamaan Langmuir low pressure monolayer
Persamaan BET (Brunauer, Emmett, Teller):
Pore Size DistributionPengukuran:
Macropores mercury porosimetersMesopores nitrogen adsorption‐desorption isotherm
Baca Richardson halaman 151 ‐ 155
3/26/2010
8
Diffusivity
Merupakan sifat katalis yang paling sulit diukur
SURFACE PROPERTIESKatalis adalah surface‐active agent, oleh karena itupengukuran fenomena‐fenomena di permukaankatalis adalah sangat krusialSifat‐sifat permukaan katalis meliputi:
Morphology (shape and size, crystallite size) and compositioncompositionStructureDispersion (fraksi atom aktif di permukaan katalis) chemisorption isotherm, reaction titration, poison titrationAcidity jenis acidity, acid strength, distribution of acid strengthActivity kinetics and practical in reactor system
Deskripsi Tugas Kuliah TeknologiKatalis