Sintesis Zeolit ​​​​dari Residu Mangan Elektrolit Bag. I

Pada 2012, kapasitas produksi mangan elektrolitik China telah melampaui 2,11 juta ton per tahun, yang mengambil 98% dari output tahunan global. Residu mangan elektrolit (EMR) adalah produk sampingan yang berasal dari produksi logam mangan elektrolitik (EMM) di industri mangan elektrolitik.

Dengan menghasilkan setiap ton EMM, sekitar 10-12 ton EMR dilepaskan ke lingkungan, yang merupakan praktik umum di industri EMM saat ini. Karena ada bahan beracun dan berbahaya di EMR, sangat penting bahwa EMR diperlakukan dengan benar.

Saat ini, kenyataan di China adalah bahwa hampir semua EMR dibuang ke tempat pembuangan sampah terdekat tanpa diolah setelah dihasilkan di pabrik. Dengan migrasi tak henti-hentinya polutan di ESDM, pencemaran lingkungan yang parah, seperti pencemaran tanah dan pencemaran sungai atau air tanah, diinduksi sebagai hasilnya.

Selain itu, sebagai akibat dari biaya yang terus meningkat untuk pemeliharaan berkelanjutan dan lokasi pembuangan yang baru didirikan, beban keuangan bagi produsen EMM untuk memproses EMR dalam jumlah besar dari kegiatan industri skala besar menjadi semakin besar.

Untuk memenuhi perlindungan lingkungan, serta untuk mencapai pembangunan berkelanjutan, adalah kebutuhan mendesak untuk mempelajari teknik daur ulang yang baru dan mutakhir yang memfasilitasi eksploitasi ESDM.

Melalui penelitian terbaru, kelompok penelitian kami mengetahui bahwa Si dan Al dalam ESDM dapat digunakan untuk sintesis EMRZ (zeolit ​​berbasis EMR). Karena luas permukaan spesifik yang besar (SSA) dan kapasitas pertukaran kation (KTK), zeolit ​​diterima dengan baik sebagai bahan adsorpsi yang berguna.

Oleh karena itu, studi penghilangan kontaminan oleh zeolit ​​telah dilakukan secara luas di semua jenis zeolit ​​termasuk zeolit ​​alam, zeolit ​​komersial, dan zeolit ​​sintesis kimia. Menghilangkan polutan dalam air limbah menggunakan EMRZ tidak hanya berfungsi sebagai cara yang efektif untuk menurunkan biaya, tetapi juga, yang lebih penting, mencapai tujuan memenuhi persyaratan ekonomi hijau.

Umumnya, zeolit ​​dengan rasio Si/Al yang lebih rendah menunjukkan KTK dan kapasitas adsorpsi yang lebih tinggi karena adanya kation yang dapat ditukar. Oleh karena itu, jenis kerangka/struktur zeolit ​​yang ditargetkan adalah zeolit ​​A (LTA), yang secara inheren memiliki rasio Si/Al yang lebih rendah dan kemampuan tukar kation yang lebih tinggi.

Meskipun penelitian kami sebelumnya mengungkapkan bahwa EMRZ dapat berhasil dibuat dari EMR, pengaruh kondisi sintesis pada proses pembentukan dan sifat EMRZ belum didefinisikan dengan jelas. Tujuan dari studi yang ada adalah untuk memahami proses sintesis dan untuk memberikan informasi lebih lanjut tentang peningkatan kualitas EMRZ terkait dengan penghilangan kontaminan.

Untuk lebih memahami pengaruh kondisi sintesis, faktor komposisi mineralogi, komposisi kimia, KTK (kapasitas tukar kation), PIC (kapasitas immobilisasi fosfat), dan morfologi dalam konversi EMR menjadi EMRZ dalam kondisi sintesis yang berbeda diselidiki.

Pengaruh Kondisi Sintesis Terhadap Komposisi Mineralogi EMRZ

Perubahan komposisi mineralogi EMRZ yang disintesis dari EMR dalam berbagai kondisi eksperimen menunjukkan pola XRD EMRZ yang disintesis di bawah berbagai rasio Si/Al dalam kisaran 1,5 hingga 3,0, bersama dengan LR-EMR.

Pola XRD EMRZ menunjukkan beberapa puncak difraksi runcing, yang tidak konsisten dengan yang ada di LR-EMR. Beberapa fase kristal kuarsa dan muskovit yang menonjol di LR-EMR, sedangkan fase kristal asli LR-EMR didekomposisi dalam proses zeolitisasi.

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kuarsa dan muskovit dalam LR-EMR ditransformasikan menjadi inosilikat tawas amorf dalam proses fusi pada 600 °C. Namun, inosilikat tawas yang dihasilkan tidak stabil dalam lingkungan hidrotermal dan oleh karena itu berkontribusi pada pembentukan kristal zeolit.

Selain itu, produk sintesis yang diperoleh dengan berbagai rasio Si/Al awal dalam campuran reaksi mengandung zeolit ​​A dan zeolit ​​P dalam semua pengujian, seperti yang ditunjukkan oleh pola XRD. Statistik lebih lanjut menunjukkan bahwa pertumbuhan kristal zeolit ​​A meningkat ketika rasio Si/Al awal menurun dari 3,0 menjadi 1,5.

Kesimpulan yang sebanding ditarik oleh beberapa penulis lain mengenai pembentukan zeolit ​​A pada rasio Si/Al awal yang lebih rendah. Mempertimbangkan kemungkinan penggunaan di masa depan dalam hal penghilangan kontaminan, struktur saluran paralel tiga dimensi dari zeolit ​​A memungkinkan kapasitas pertukaran ion yang tinggi, dan dengan demikian banyak digunakan dalam proses pemisahan atau pengumpulan kontaminan.

Suhu sintesis merupakan faktor yang sangat penting dalam menentukan struktur zeolit, dan hasil menunjukkan bahwa suhu reaksi memiliki dampak yang luar biasa pada jenis zeolit ​​dan kristalinitas zeolit.

Pada suhu hidrotermal yang relatif rendah yaitu 40°C, karnegieit merupakan fasa utama, sedangkan zeolit ​​A terbentuk pada suhu reaksi yang relatif lebih tinggi yaitu 100°C. Hasil karakterisasi mengungkapkan bahwa, pada kondisi sintesis yang diuji, zeolit ​​A lebih kuat pada suhu reaksi yang lebih tinggi, dan pembentukan zeolit ​​A dalam hal pelarutan silikon.

Kuarsa dalam campuran reaksi hanya akan larut sepenuhnya ketika suhu reaksi di atas 90°C. Jadi, tampaknya, pada suhu reaksi yang lebih rendah dari 90°C, rasio Si/Al cukup rendah dalam sistem reaksi untuk memfasilitasi pembentukan zeolit ​​A. Artinya, suhu yang lebih tinggi memudahkan bahan Si dilarutkan dari LR-EMR dan kristalisasi fase zeolit.

Parameter lain yang dapat sangat mempengaruhi sintesis zeolit ​​adalah waktu reaksi. Dampak waktu reaksi pada jenis sampel yang disintesis diselidiki dari 0,5 h hingga 2,0 h.

Data menunjukkan bahwa kuarsa, zeolit ​​Na-ZK-4, dan Andalusit disintesis pada waktu reaksi 0,5 h, sedangkan zeolit ​​dan Andalusit jenis Na-ZK-4 menghilang setelah perlakuan 0,75 h menunjukkan perilaku metastabil. Sementara itu, ketika waktu reaksi meningkat lebih jauh ke 0,75 h, kuarsa masih dapat dideteksi sedangkan pembentukan zeolit ​​A tidak signifikan.

Dari data ilmiah, juga terlihat bahwa kristalinitas EMRZ yang dibuat meningkat secara moderat dengan peningkatan waktu reaksi hingga 1,5 h dan zeolit ​​A adalah fase dominan; kemudian tidak ada perkembangan lebih lanjut dalam pertumbuhan kristal yang terlihat setelah 1,5 jam. Pengamatan ini juga sesuai dengan kesimpulan Ojha et al., karena ada masa inkubasi untuk nukleasi zeolit ​​​​selama sintesis zeolit. Setelah proses nukleasi, zeolitisasi hanya meningkat sedikit dari waktu ke waktu.

Pengaruh Kondisi Sintesis Terhadap Komposisi Kimia EMRZ

Data menunjukkan ringkasan komposisi kimia LR-EMR dan EMRZ sintetis dalam kondisi eksperimen yang berbeda. Dari data menunjukkan bahwa LR-EMR dengan Si/Al = 3,60 berkurang menjadi 1,01∼1,36 dengan meningkatkan kandungan Al2O3 dari 15,8% menjadi 24,8∼29,5% pada produk akhir. Selain itu, perubahan rasio Si/Al dalam sampel EMRZ tidak sebanding dengan perubahan rasio Si/Al yang diterapkan dalam campuran reaksi.

Seperti yang kita ketahui bersama, selama proses sintesis zeolit, Al bertindak sebagai zat pengendali, dan laju konsumsi Al jauh lebih tinggi daripada Si dalam reaksi. Oleh karena itu, penurunan rasio Si/Al setelah proses sintesis umumnya disebabkan oleh hilangnya Si terlarut selama proses sintesis.

Mengenai mengapa Si terlarut hilang, penjelasan yang masuk akal adalah pembentukan zeolit ​​​​yang kaya Al (terutama zeolit ​​A), dan pembentukan zeolit ​​A akan menyebabkan Si terlarut berlebihan jika dibandingkan dengan Al terlarut. Alih-alih dikonsumsi dalam pembentukan zeolit, silikat ekstra larut malah hilang.

Artinya, ion silikat yang larut dalam air dalam jumlah berlebih tidak ikut serta dalam pembentukan EMRZ (terutama zeolit ​​A, LTA), sementara hampir semua Al habis selama sintesis EMRZ. Adapun Mg2+, Fen+, dan Ca2+ (n = 2 atau 3), diyakini bahwa kation-kation dalam larutan tersebut dapat dimasukkan ke dalam spesies interlayer atau agregat pada permukaan kristal selama proses zeolitisasi.

Karena mekanisme pertumbuhan zeolit, jumlah Mg2+, Fen+, dan Ca2+ (n = 2 atau 3) yang dimasukkan ke dalam zeolit ​​sangat sensitif terhadap kondisi sintesis. Yaitu, jumlah Mg2+, Fen+, dan Ca2+ (n = 2 atau 3) yang dimasukkan ke dalam zeolit ​​berbeda pada berbagai kondisi sintesis, sehingga menyebabkan perbedaan rasio molar komponen yang signifikan dalam zeolit ​​hasil sintesis.

Karena tidak ada puncak terdeteksi yang disebabkan oleh senyawa Fe, Mg, dan Ca yang diamati dalam pola XRD, diperkirakan bahwa ion logam minor seperti Fe, Mg, dan Ca cenderung tergabung secara seragam dalam struktur tanpa membentuk fase kristal. Di sisi lain, peningkatan kandungan Na2O yang luar biasa dalam EMRZ yang diperoleh juga diamati.

Kenaikan kandungan Na2O dalam EMRZ selama penggunaan NaOH dalam proses sintesis dapat dijelaskan dengan kejenuhan awal sampel EMRZ oleh Na+. Perubahan kandungan Na2O yang luar biasa sebelum dan sesudah proses sintesis dapat juga dianggap sebagai bukti lain keberhasilan preparasi EMRZ dari EMR.

Distributor Zeolit Untuk Berbagai Aplikasi dan Industri

Jika Anda adalah perusahaan yang membutuhkan zeolit untuk pengolahan berbagai produk Anda, kami siap membantu. Ady Water jual zeolit untuk filter air jenis batu, pasir, dan tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram.

Kami juga sudah suplai zeolit ke industri food and beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Semua produk kami ready stock. Selain itu, kami juga dapat memberikan suplai hingga puluhan ton secara rutin per bulan atau sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk informasi lebih lanjut bisa hubungi kami di;

Pusat Zeolit Unggulan Ady Water Bandung

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

 

Zeolit Filtrasi Air Jakarta

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

 

Zeolit Untuk Air Bersih Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

 

 Atau Anda juga bisa langsung kontak sales kami secara langsung baik via phone maupun WhatsApp:

•         0821 2742 4060 (Ghani)

•         0812 2165 4304 (Yanuar)

•         0821 2742 3050 (Rusmana)

•         0821 4000 2080 (Fajri)

•         0812 2445 1004 (Kartiko)

•         0812 1121 7411 (Andri)               

Untuk Anda yang membutuhkan zeolit baik untuk kebutuhan pengolahan air rumah tangga maupun industri termasuk bagi Anda yang menjalankan bisnis pengolahan air, silahkan kontak kami segera.

Jika Anda memiliki pertanyaan seputar zeolit, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk zeolit sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan zeolit terbaik untuk berbagai aplikasi. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.