Silika Tersulfatasi sebagai Katalis untuk Proses Konversi Metanol Menjadi Dimetil Eter

DIAH AYU PUSPITASARI, Prof. Dr.rer.nat Karna Wijaya, M. Eng. ; Prof. Dra. Wega Trisunaryanti, M.S., Ph.D., Eng.

2023 | Skripsi | S1 KIMIA

Sintesis, karakterisasi, uji aktivitas dan selektivitas katalis SO4/SiO2 telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan nanokatalis SiO2 tersulfatasi dengan teknik impregnasi basah untuk aplikasi konversi metanol menjadi dimetil eter dan mengetahui kondisi reaksi optimum berdasarkan uji coba sifat katalitik dari nanokatalis SiO2 dalam konversi metanol menjadi dimetil eter. Metanol konsentrasi rendah dapat dikonversi menjadi dimetil eter (DME) dengan menggunakan katalis asam heterogen yaitu silika tersulfatasi (SO4/SiO2). Katalis asam dipreparasi dengan metode impregnasi basah SiO2 dan larutan H2SO4 konsentrasi 1, 2, 3, 4 M. Kalsinasi dilakukan pada temperatur 400, 500 dan 600 derajat C. Karakterisasi katalis dilakukan menggunakan FTIR, XRD, uji keasaman, SEM-EDS Mapping, SAA, dan TGA/DSC. Katalis SO4/SiO2 dengan keasaman tertinggi pada temperatur optimum dan SiO2 akan diaplikasikan dalam reaksi dehidrasi metanol menjadi dimetil eter (DME) pada temperatur 175, 200, dan 225 derajat C. Hasil produk cair dimetil eter dianalisis dengan Gas Chromatography (GC) untuk melihat selektivitas katalis. Berdasarkan hasil penelitian ditunjukkan bahwa katalis SO4/SiO2 dengan H2SO4 1 M (v/v) dan suhu kalsinasi 400 derajat C (SS-1-400) merupakan katalis yang memiliki nilai keasaman tertinggi yaitu 1,51 mmol/g, dengan struktur amorf, kandungan sulfur sebesar 1,9%, masing-masing diameter pada sistem mikropori dan mesopori sebesar 1,674 dan 1,327 nm, luas permukaan katalis sebesar 75,826 m2/g dan pengurangan massa sebesar 2,98%. Katalis SS-1-400 memiliki aktivitas dan selektivitas terbaik dalam reaksi dehidrasi metanol menjadi dimetil eter yaitu pada temperatur 225 derajat C, dengan hasil konversi sebesar 75,06% dan selektivitas sebesar 0,023%.

Synthesis, characterization, activity and selectivity test of SO4/SiO2 catalyst have been carried out. This study was aimed to produce sulfated SiO2 nanocatalysts by wet impregnation technique for conversion of methanol to dimethyl ether and to determine the optimum reaction conditions based on the catalytic properties of SiO2 nanocatalysts in the conversion of methanol to dimethyl ether. Low concentrations of methanol can be converted into dimethyl ether (DME) using a heterogeneous acid catalyst, namely sulfated silica (SO4/SiO2). Acid catalyst was prepared by wet impregnation method of SiO2 and H2SO4 solution concentration of 1, 2, 3, 4 M. Calcination was carried out at temperatures of 400, 500 and 600 degree C. Catalyst characterization was carried out by FTIR, XRD, acidity test, SEM-EDS Mapping, SAA and TGA/DSC. The SiO2/SO4 catalyst with the highest acidity at optimum temperature and SiO2 will be applied in the dehydration reaction of methanol to dimethyl ether (DME) at temperatures of 175, 200, and 225 degree C. The liquid product of dimethyl ether was analyzed by Gas Chromatography (GC) to see the selectivity of the catalyst. The study showed that the SO4/SiO2 catalyst with H2SO4 1 M (v/v) and a calcination temperature of 400 degree C (SS-1-400) was a catalyst that had the highest acidity value of 1.51 mmol/g, with an amorphous structure, sulfur content of 1.9%, diameter in micropore and mesoporous systems of 1.674 and 1.327 nm, respectively, catalyst surface area of 75.826 m2/g and mass reduction of 2.98%. The catalyst SS-1-400 has the best activity and selectivity in the dehydration reaction of methanol to dimethyl ether at a temperature of 225 degree C, with percentage of the liquid product of 75.06% and yield DME of 0.023%.

Kata Kunci : Kata kunci: Asam, dehidrasi metanol, dimetil eter, silika tersulfatasi