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.
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.
Komentar
Posting Komentar