3/26/2010
Instructor’s Background y BEng. (1995): Universitas Diponegoro y Meng. (2000): Institut Teknologi Bandung
(in CATALYST TECHNOLOGY Lecture )
Instructor: Dr. Istadi (http://tekim.undip.ac.id/staf/istadi ) Email:
[email protected]
A L IR A N F L U ID A
y Specialization: y Catalyst Design for Energy Conversion y Process Design for Energy Conversion y Combustion Engineering y Computational Fluid Dynamic (CFD)
A K T IF IT A S T IN G G I ≅ ≅
k
≅
A ktifita s b a h a n kim ia P erm u kaa n a ktif sp e sifik ya n g tin gg i P elle t b e rpo ri
tifi Ak tas
Uk ur an ,B en tu
≅
D istrib u si a lira n P e n u ru na n te ka n a n ya n g re n d a h K e ku a ta n m eka n ik
PELET K A T A L IS KATALIS
as sit ro Po
Ke ku ata n
≅ ≅
y PhD. (2006): Universiti Teknologi Malaysia
KATALIS
U m ur P an jan g S T A B IL IT A S T a ha n te rh a d a p : - sin te ring - ra cu n ka ta lis - fo u lin g
1
3/26/2010
Sifat‐sifat Katalis
BULK PROPERTIES y Bulk Properties yang penting adalah: y Komposisi (composition) y Struktur Fase (phase structure)
y
SIFAT‐SIFAT
KATALIS PARTICLE PROPERTIES
Komposisi Katalis (Catalyst Composition) y Identifikasi kualitatif dan kuantitatif dari komponen‐ komponen elemental sebuah katalis adalah sesuatu yang penting y Komponen‐komponen penyusun tersebut termasuk juga kontaminan yang terdeposit selama pemakaian, misalnya: y Debu‐debu D b d b y Racun dari umpan, misal: S, As, Pb, dan Cl y Kontaminan sekunder seperti Ni, Fe, V, Ca, dan Mg y dan karbon yang terdeposit selama pemakaian y Metode Penentuan: y metode pelarutan y dan spektroskopi
Metode Pelarutan (Solution Method) y Unsur yang akan diketahui dilarutkan dalam larutan tertentu sehingga menghasilkan warna larutan tertentu y Kuantitas unsur tersebut dapat diukur melalui ABSORPSI FOTOMETRIC (photometric absorption). y Sebagai contoh : (pengukuran cobalt) y Baca buku B b k Richardson halaman Ri h d h l 137 y Standard‐standar yang sudah ada; cobalt, nickel, molybdenum, dan platinum
2
3/26/2010
Metode Spektroskopi
Peaks Sample of XRF
y Begin with Î Atomic Emission Spectroscopy y The most versatile and often‐used technique is: X‐RAY
FLUORESCENCE (XRF).
Metode Spektroskopi Lainnya y Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) y Inductively Coupled Plasma Spectroscopy (ICP MS) y Analytical Electron Spectroscopy
Struktur Fase (Phase Structure) y Struktur fase menjelaskan identifikasi komponen dengan membandingkan antara hasil karakterisasi dengan sampel senyawa murninya y Beberapa metode yang umum dipakai adalah; y Metode Difraksi Î X X‐RAY DIFFRACTION (XRD) RAY DIFFRACTION (XRD) y y y
Kristal atau non kristal (amorf) Berapa persen kristalinitasnya Komponen /komponen oksida per peak
y Metode Temperature Programmed Î DTA, TGA dan TPR y y y
DTA: Differential Thermal Analyzer Î measures energy change TGA: Thermal Gravimetric Analysis Î measures energy change TPR: Temperature Programmed Reduction
3
3/26/2010
PARTICLE PROPERTIES y Particle propesties untuk katalis terdiri dari: y Densities y Particle size y Mechanical properties y Surface area y Pore size distribution y diffusivity
Densities
Theoretical Densities
y Densities: mass per unit volume
y Is ratio of the mass of a collection of discrete pieces of
y Pertanyaan: Volume yang mana ????
solid to the sum of the volumes of each pieces Î just one cell y Ditentukan berdasarkan karakteristik XRD y Maka disebut jjuga: x‐ray / unit cell density atau g y/ y crystal densities
y Ada empat jenis Densities: y Theoretical Densities y Skeletal Densities y Particle Densities y Packing Densities
4
3/26/2010
Skeletal Densities y Volume didefinisikan sebagai jumlah volume solid
material dan semua pori‐pori tertutup di dalam padatan y Pori‐pori ini tidak dapat dimasuki oleh fluida apapun g dengan g Helium Density y y Dinamakan jjuga
Particle Densities y Volume didefinisikan sebagai jumlah volume
padatan, pori‐pori tertutup, dan pori‐pori yang dapat diakses di dalam partikel y Atau dinamakan juga Volume Partikel y Disebut juga Mercury Density atau True Density y Persamaan:
⎛
d ⎞
θ = ⎜⎜1 − p ⎟⎟ ⎝ ds ⎠
y θ : porosity; dp: particle densities; and ds: skeletal
densities
5
3/26/2010
Packing Density y Volume didefinisikan sebagai jumlah volume
padatan, pori‐pori tertutup, dan pori‐pori yang dapat diakses di dalam partikel, serta volume ruang kosong antar partikel y Dinamakan juga Bulk Density atau Bed Density y Packing Density (db) dan Particle Density dihubungkan oleh fraksi ruang kosong (ε):
⎛
d ⎞
⎝
⎠
Ukuran Partikel y Metode pengukuran: sieving, optical and electrical
imaging, light scattering, light shadowing, elutriation, sedimentation, electrical resistance, impaction, dan nozzle pressure drop
ε = ⎜⎜1 − b ⎟⎟ dp
Mechanical Properties y Crushing Strength Î kekuatan mekanik dari katalis,
tahan tekanan atau tidak
y Loss on Ignition (LOI) y The loss on ignition is reported as part of an elemental or oxide analysis of a mineral. y The volatile materials lost usually consist of "combined water" (hydrates and labile hydroxy‐compounds) and carbon dioxide from carbonates. y It may be used as a quality test, commonly carried out for minerals such as iron ore. y For example, the loss on ignition of a fly ash consists of contaminant unburnt fuel.
y Loss on Attrition Î seberapa besar yang lolos pada
screening dengan ukuran tertentu. Kehilangan kurang dari 1 persen berat dapat diterima
6
3/26/2010
Surface Area y Texture dari katalis termasuk: surface area, pore size
distribution, dan bentuk. y Metode pengukuran Î physical adsorption y Baca Richardson halaman 146 – 151 y Persamaan Langmuir Î low pressure monolayer
y Persamaan BET (Brunauer, Emmett, Teller):
Pore Size Distribution y Pengukuran: y Macropores Î mercury porosimeters y Mesopores Î nitrogen adsorption‐desorption isotherm y Baca Richardson halaman 151 ‐ 155
7
3/26/2010
Diffusivity
SURFACE PROPERTIES y Katalis adalah surface‐active agent, oleh karena itu
y Merupakan sifat katalis yang paling sulit diukur
pengukuran fenomena‐fenomena di permukaan katalis adalah sangat krusial y Sifat‐sifat permukaan katalis meliputi: y Morphology (shape and size, crystallite size) and
composition y Structure y Dispersion (fraksi atom aktif di permukaan katalis) Î
chemisorption isotherm, reaction titration, poison titration y Acidity Î jenis acidity, acid strength, distribution of acid strength y Activity Î kinetics and practical in reactor system
Deskripsi Tugas Kuliah Teknologi Katalis
8
