Analisis Perbandingan Karakteristik Fisik, Kimia dan Struktur dan Kinerja Mangan Greensands

Mangan greensands diproduksi di seluruh dunia oleh berbagai produsen dan telah digunakan secara luas dalam industri pengolahan air untuk menghilangkan polutan seperti Fe(II) dan Mn(II) terlarut. Meskipun beragam pemasok, tidak ada literatur yang dilaporkan mengenai perbedaan karakteristik antara masing-masing media.

Jenis besi terlarut (Fe(II)) dan mangan (Mn(II)) merupakan kontaminan logam berat yang umum ditemukan di air tanah. Agar tidak hanya membuat air dapat diminum tetapi juga untuk mencegah penskalaan dan pengotoran dalam proses industri, unsur-unsur ini sering dihilangkan dengan menggunakan berbagai teknologi seperti operasi pertukaran ion dan filtrasi oksidasi.

Mangan oksida sering dilaporkan dalam literatur sebagai penyerap logam berat yang ideal karena kristalinitasnya yang buruk, luas permukaan yang besar, struktur mikropori dan afinitas tinggi untuk ion logam (yang timbul dari muatan permukaan negatif).

Secara khusus, greensand mangan telah digunakan selama bertahun-tahun untuk menghilangkan ion Mn(II) dan Fe(II) dari larutan di berbagai fasilitas pengolahan air. Secara tradisional, mangan greensand telah dilaporkan terdiri dari lapisan mangan oksida (MnOx) pada phyllosilicate alami (glauconite), yang diaktifkan dan diregenerasi dengan larutan kalium permanganat (KMnO4).

Lapisan oksida mangan direpresentasikan sebagai MnOx karena variasi status valensi yang dapat diadopsi oleh ion Mn dalam lapisan. Mangan greensand telah diusulkan untuk beroperasi melalui mekanisme oksidasi katalitik (Mn(II)) dan redoks (Fe(II)).

Istilah 'greensand' secara historis digunakan untuk menggambarkan mineral glauconite, phyllosilicate yang mengandung besi dan kalium. Glauconite digunakan oleh Inversand Company di New Jersey untuk menghasilkan produk yang disebut 'mangan greensand', yang seperti dijelaskan sebelumnya, glauconite dilapisi dengan MnOx.

Ada sejumlah artikel mengenai karakterisasi komposisi sampel glauconite yang digunakan untuk analisis lukisan dinding kuno dan lempung sedimen, namun, tidak ada publikasi khusus untuk mangan greensands.

Peneliti menggunakan metode spektroskopi untuk mempelajari pigmen celadonit dan glaukonit dalam lukisan dinding Romawi karena kedua mineral ini dilaporkan digunakan sebagai pigmen hijau. Hasil spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDS) menunjukkan bahwa unsur utama dalam glaukonit adalah silikon, aluminium, magnesium, kalium, dan besi. Hasil ini didukung oleh karya yang diterbitkan sebelumnya oleh Ospitali et al. berkaitan dengan sifat getaran dan unsur glauconite, celadonite dan pigmen sejarah lainnya.

Anehnya, meskipun penggunaan greensands dalam jangka panjang untuk aplikasi pengolahan air, informasi minimal telah diterbitkan tentang karakterisasi rinci sampel greensand mangan komersial. Sebaliknya, para peneliti telah mengkarakterisasi bahan mereka sendiri seperti silika berlapis oksida mangan dan zeolit. Dalam studi pasir berlapis oksida mangan oleh Han et al. itu menunjukkan bahwa lapisan oksida mangan adalah campuran valensi Mn3+ dan Mn4+, dengan valensi Mn4+ yang dominan.

Penelitian oleh Chang et al. mendukung kesimpulan terakhir ini ketika mereka menemukan bahwa pirolusit (MnO2) adalah mineral yang mendominasi dalam pasir berlapis oksida mangan. Pemeriksaan permukaan MnOx pada media filter dari instalasi pengolahan air dilakukan oleh Islam et al.

Para peneliti ini menganalisis penampang media filter dengan memindai mikroskop elektron (SEM)-EDS dan menemukan bahwa kemampuan penyerapan mangan meningkat ketika jumlah lapisan oksida mangan ditingkatkan. Selain itu, ditentukan bahwa kemampuan serapan mangan terkait dengan sejauh mana larutan terpapar ke permukaan MnOx.

Metode spektroskopi getaran seperti inframerah (IR) dan spektroskopi Raman telah digunakan untuk menyelidiki komposisi berbagai fase oksida mangan. Lapisan mangan dioksida dan reaktivitasnya masing-masing juga telah dipelajari dalam kaitannya dengan penghilangan jejak logam berat.

Seperti diuraikan di atas, ada kesenjangan dalam pengetahuan yang berkaitan dengan karakterisasi sampel greensand mangan komersial. Ada sejumlah produsen dan pemasok greensand komersial di seluruh dunia yang dimaksudkan untuk memasok berbagai jenis greensand mangan.

Namun demikian, hanya ada sedikit informasi mengenai komposisi bahan-bahan ini, sifat fisik, kinerja atau memang sampel mana yang lebih unggul dan mengapa. Akibatnya, penelitian ini memiliki tujuan utama untuk membandingkan dan membedakan karakteristik komposisi, fisik, dan kimia dari berbagai greensand mangan komersial.

Eksperimental

Bahan

Lima greensands mangan komersial bersumber dari pemasok domestik (Australia) dan internasional (AS, Cina). Sampel representatif dari masing-masing mangan greensand diambil dan diberi label GS1 hingga GS5 untuk karakterisasi. Greensand mangan GS3 – GS5 yang dibeli dipasarkan sebagai greensand mangan. GS1 – GS2 diungkapkan sebagai silika berlapis MnO2, namun GS1 masih dipasarkan sebagai greensand mangan. Karena masalah sensitivitas komersial, pemasok untuk setiap sampel tidak akan diungkapkan.

Teknik Karakterisasi

Pola difraksi sinar-X (XRD) dikumpulkan menggunakan difraktometer sinar-X sudut lebar Panalytical X'Pert dengan radiasi Co Ka (1,7903 Å), yang beroperasi dalam mode pemindaian bertahap. Pola dikumpulkan setiap 0,02° selama rentang 5 hingga 90° 2q dengan kecepatan 30 detik per langkah. Sampel dimikronisasi dan disiapkan sebagai bedak padat.

Pola XRD dicocokkan dengan pola referensi ICSD menggunakan paket perangkat lunak HighScore Plus. Pola XRD adalah pencocokan profil yang menggunakan model yang menggunakan dua belas parameter intrinsik untuk menggambarkan profil, dengan pertimbangan aberasi instrumental dan panjang gelombang.

Operasi Kolom

Greensand komersial ditempatkan dalam kolom diameter internal (ID) 15,4 mm dengan tinggi alas 400 mm. Tempat tidur kolom awalnya dicuci kembali untuk menghilangkan partikulat halus sampai efluen jernih. Tempat tidur kolom kemudian diaktifkan semalaman dengan larutan natrium hipoklorit (pemutih) 250 ppm Cl2.

Setelah aktivasi media, unggun kolom dibilas dengan minimal 1 L air deionisasi atau sampai sisa pemutih dicuci. Kolom tersebut kemudian digunakan untuk mengolah larutan Mn(II) 2 ppm tanpa buffer (sebagai MnCl2) selama minimal 6 jam atau sampai terobosan Mn(II) dicapai pada laju aliran 1,8 L/jam (20 volume unggun kosong per jam (BV/jam)).

Larutan Mn(II) influen yang digunakan memiliki pH rata-rata 5,5 dan konduktivitas 90,2 S/cm. Aliran limbah dipantau untuk pH dan konduktivitas selama analisis dan sampel untuk analisis ICP setiap 30 menit. Parameter proses kolom dijaga konstan di lima sampel greensand.

Hasil dan Pembahasan

Ukuran Partikel

Ukuran partikel sampel mangan greensand menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam bahan yang diberikan. Baik sampel GS1 dan GS5 menunjukkan distribusi ukuran partikel yang luas, terutama pada dua gradasi mesh (masing-masing 250 - 1000 m dan 500 - 2000 m). Sebaliknya, tiga sampel yang tersisa ditentukan untuk dicirikan oleh distribusi ukuran partikel yang lebih sempit yang berpusat di sekitar 500 - 1000 m untuk GS2 dan 2000 - 4000 .μm untuk GS3 dan GS4.

Difraksi sinar-X

Pola difraksi sinar-X (XRD) sampel GS1 dan GS2 memiliki garis utama yang merupakan karakteristik kuarsa (α-SiO2), yang diharapkan dengan pengungkapan bahwa greensand ini didukung kuarsa. Penjelasan fase MnOx dengan analisis XRD tidak berhasil untuk sampel GS1 dan GS2 karena dominasi pola kuarsa dan/atau kemungkinan sifat amorf lapisan. Refleksi yang ada dalam pola XRD untuk GS2 lebih intens jika dibandingkan dengan GS1, yang mungkin menunjukkan tingkat kristalinitas yang lebih tinggi.

Analisis Elemen

Fluoresensi sinar-X dari sampel GS1 dan GS2 menunjukkan bahwa bahan ini sebagian besar terdiri dari silikon yang konsisten dengan fase mineral kuarsa yang terdeteksi oleh XRD. Data tersebut juga mendukung kesimpulan bahwa zeolit ​​atau phyllosilicates (seperti glauconite) bukan merupakan material pendukung yang digunakan.

 untuk kedua greensands ini, karena sedikitnya jumlah Al, Ca dan Fe yang ada dalam sampel. Variasi jumlah Mn dalam sampel menunjukkan bahwa GS1 memiliki lapisan MnOx yang lebih besar/tebal jika dibandingkan dengan GS2 (1,99 wt% c.f. 0.346 wt%).

Menariknya, ada jumlah K dan Al yang signifikan, dibandingkan dengan persentase berat Mn, untuk GS1 dan GS2. Pengamatan ini dapat menunjukkan adanya cryptomelane pada lapisan oksida. Kehadiran ion-ion ini juga dapat menunjukkan adanya sejumlah kecil alumino-silikat dalam sampel GS1 dan GS2 curah.

Spektroskopi Inframerah

Spektroskopi inframerah (IR) dari mangan greensands mendukung kesimpulan bahwa kuarsa adalah komponen penting dari semua sampel greensand kecuali GS3, yang menunjukkan porsi yang jauh lebih tinggi dari fase mangan dioksida berdasarkan XRD.

Spektroskopi Raman

Spektrum Raman dari lapisan mangan greensands diambil untuk membantu menjelaskan fase oksida mangan yang ada dalam sampel. Puncak pada 465, 401, 393, 355, 263 dan 200 cm-1 untuk sampel GS1 semuanya merupakan karakteristik kuarsa yang terkristalisasi dengan baik.

Kesimpulan

Studi ini telah mengungkapkan kompleksitas bahan greensand yang dipasarkan secara komersial. Hasil karakterisasi lima greensand komersial menunjukkan bahwa mereka menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam atribut komposisi, struktural dan fisik.

GS1 ditemukan memiliki lapisan fisik MnO2 pada dukungan kuarsa, sedangkan GS2 terbukti memiliki lapisan MnO2 'menyatu' ke permukaan kuarsa. Sampel mangan greensand GS3 hingga GS5 terbukti mengandung kandungan silika yang lebih sedikit daripada sampel sebelumnya.

Mereka ditemukan terutama terdiri dari fase MnO2 dengan hematit dan phyllosilicate (kemungkinan besar montmorillonit). Laporan ini tidak menemukan bukti untuk glauconite, yang biasanya ditunjukkan dalam literatur sebelumnya sebagai dukungan yang diterima untuk greensands mangan komersial.

Mengevaluasi kinerja greensands komersial dalam uji pendahuluan mengungkapkan bahwa sampel GS5 menunjukkan kemampuan penghilangan terbaik untuk Mn(II), namun pekerjaan lebih lanjut perlu diselesaikan untuk memahami mekanisme penghilangan sepenuhnya.

Pekerjaan ini telah meletakkan dasar untuk membandingkan kinerja greensand ini dalam operasi kolom dan menghubungkan data dengan atribut fisik yang berbeda dari katalis yang digunakan.

Distributor Pasir Manganese Untuk Berbagai Aplikasi Dan Industri

Pasir manganese memiliki banyak sekali manfaat terutama pada sektor pembersihan, penyaringan dan pemurnian air dari berbagai kontaminan yang tidak sehat. Jika Anda adalah perusahaan yang membutuhkan pasir manganese untuk filter air atau water treatment, kami siap membantu. Ady Water jual pasir manganese dengan kemasan 50 KG per karung.

Kami juga sudah suplai pasir manganese ke berbagai perusahaan. 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;

Jual Pasir Manganese Bandung

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

 

Filter Air Manganese Jakarta

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

 

Manganese Greensand 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 pasir manganese 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 pasir manganese, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk pasir manganese sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan pasir manganese terbaik. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.