Ferrous Besi Pada MnO2 Permukaan Selama Operasi Mangan Greensand

Mangan (II) (Mn(II)) dan Ferrous Besi (Fe(II)) adalah kontaminan umum yang ditemukan di air tanah dan air asam tambang (AMD – Acid Mine Drainage). Ion-ion terakhir ini biasanya tidak menjadi perhatian toksikologi dalam air, namun mereka dapat menyebabkan penskalaan atau pengotoran dalam proses industri dan berkontribusi pada penyimpangan rasa dan estetika dalam air minum.

Operasi Mangan Greensand

Oleh karena itu, agar air yang terkontaminasi dapat digunakan untuk tujuan komersial atau sosial, atau dilepaskan ke lingkungan, Mn(II) dan Fe(II) harus dihilangkan dari larutan. Metode untuk menghilangkan Mn(II) dan Fe(II) dari larutan meliputi pengendapan kimia, aerasi dan pertukaran ion.

Pengendapan kimiawi dengan kapur efektif, tetapi lumpur mineral bisa mahal untuk dibuang dan Mn(II) larut, bahkan pada pH tinggi. Saat menggunakan batu kapur (CaCO3), masalah dalam efisiensi dan efektivitas muncul ketika ada konsentrasi besi yang tinggi dan menghasilkan kapasitas penyangga yang signifikan dari karbonat, yang membuat penyesuaian pH bermasalah di atas 6.

Aerasi memiliki masalah serupa dengan lumpur mineral yang dihasilkan dan, meskipun efektif untuk konsentrasi Fe(II) yang tinggi, memiliki kesulitan menghilangkan Mn(II) tanpa menggunakan ozon, yang dapat menimbulkan masalah dengan biaya operasional dan oksidasi berlebih. Metode pertukaran ion memberikan solusi untuk masalah tentang pembentukan lumpur mineral, tetapi dapat menarik tantangan baru dengan selektivitas dan afinitas untuk Mn(II).

Selain itu, pertimbangan operasional seperti polusi sekunder (yaitu limbah yang memiliki kadar kesadahan tinggi atau air asin yang sarat garam) dan metode regenerasi dapat menyebabkan biaya yang signifikan saat mengolah air dalam jumlah besar. Atau, greensand mangan (media berlapis mangan dioksida (MnO2)) relatif murah dan terbukti menjadi metode yang efisien untuk menghilangkan Mn(II) dan Fe(II) dari air tanah dan air minum.

Sebagai contoh, Piispanen dan Sallanko menunjukkan bahwa hamparan greensand tetap yang digunakan untuk mengolah air tanah mengurangi konsentrasi besi dan mangan hingga 98%.

Mode regenerasi berkelanjutan dimana greensand mangan menghilangkan mangan terlarut dilaporkan mengikuti mekanisme adsorpsi-oksidasi, seperti yang ditunjukkan pada persamaan berikut (Persamaan 5-1 dan Persamaan 5-2).

Persamaan 5-1: Mn2++MnO(OH)2(s)→ MnO2MnO(s)+2H+

Persamaan 5-2: MnO2MnO(s)+HOCl → 2MnO2+ H++ Cl-

Komposisi lima greensand komersial yang berbeda diselidiki dalam karya sebelumnya dan terbukti memiliki variasi yang signifikan dalam komposisi antara produsen. Perbedaan terbesar adalah sifat bahan pendukung dan karakteristik permukaan MnO2; dua sampel adalah silika berlapis MnO2 dan tiga lainnya pada dasarnya memiliki kadar MnO2 yang bervariasi.

Setiap media ditemukan memiliki sifat fisik yang unik, seperti luas permukaan, ukuran partikel dan fase permukaan MnO2, dan kapasitas penyisihan untuk Mn(II) sangat bervariasi. Meskipun penelitian ini menjelaskan berbagai karakteristik greensands komersial, penelitian ini tidak membahas masalah seperti ketahanan perlakuan media dan mekanisme penghilangan terkait.

Mangan greensands dapat dioperasikan menggunakan mode regenerasi intermiten atau berkelanjutan. Regenerasi intermiten melibatkan regenerasi (atau mengaktifkan) hamparan greensand dengan oksidan yang sesuai, biasanya larutan pemutih (NaOCl) atau larutan kalium permanganat (KMnO4), sebelum pengolahan air.

Setelah unggun habis, umpan influen air mentah dihentikan dan unggun diregenerasi dengan larutan oksidan. Sebaliknya, dengan mode regenerasi berkelanjutan, oksidan ditambahkan ke aliran air mentah sebelum unggun filtrasi.

Crittenden dkk. melaporkan bahwa jumlah oksidan yang dibutuhkan untuk mengoksidasi satu miligram Mn(II) adalah 1,29 mg Cl2 bebas/mg Mn(II) atau 1,92 mg KMnO4/mg Mn(II). Biasanya, konsentrasi oksidan yang lebih tinggi dari yang dibutuhkan digunakan untuk menjaga unggun greensand tetap aktif selama proses perawatan.

Metode terakhir ini dilaporkan bekerja dengan baik untuk konsentrasi tinggi Mn(II) karena oksidan menghilangkan sebagian besar Mn(II) dan unggun filter menghilangkan sisa Mn(II). Namun, metodologi ini juga menyediakan platform yang buruk untuk perbandingan kinerja greensand bed karena dosis oksidan menghilangkan sebagian besar Mn(II) dan Fe(II) terlarut.

Literatur sebelumnya melaporkan penghilangan Mn(II) dan Fe(II) menggunakan proses regenerasi berkelanjutan. Kim dan Jung membandingkan kemanjuran empat media filter yang berbeda untuk menghilangkan Mn(II) dari air tanah pasca-pengolahan dengan rata-rata konsentrasi Mn(II) yang sesuai sebesar 0,240 mg/L.

Bed filter kolom yang dipelajari terdiri dari pasir, pasir dan pasir berlapis mangan oksida (MOCS), dan karbon aktif granular (GAC). Kolom dioperasikan dalam mode regenerasi berkelanjutan dengan konsentrasi Cl2 bebas residu 1 mg/L. Hasil menyarankan peningkatan yang nyata pada Mn(II) penghapusan ketika bed filter yang mengandung MOCS digunakan. Lebih lanjut, unggun filter GAC terbukti memiliki persentase penyisihan yang buruk. Para peneliti ini juga menyelidiki kemampuan penghilangan komposisi lapisan filter yang sama tanpa menggunakan Cl2 bebas.

Efisiensi penyisihan sedikit menurun dengan lapisan filter MOCS dan pasir/MOCS bila dibandingkan dengan eksperimen yang diklorinasi secara residual. Perilaku ini dikaitkan dengan peningkatan konsentrasi Mn(II) terlarut dalam influen dan oksidasi (regenerasi) unggun filter yang tidak memadai.

Eksperimen selanjutnya dijalankan pada unggun filter yang sama pada pH tereduksi dan dilaporkan bahwa terjadi penurunan adsorpsi Mn(II). Hal ini menunjukkan bahwa absorbansi Mn(II) memiliki ketergantungan pada pH influen, pemahaman yang didukung oleh penelitian lain yang tidak terkait.

Penelitian yang disajikan hingga saat ini menunjukkan bahwa greensand mangan kuat dalam hal penyisihan Mn(II), namun penelitian terbatas telah melaporkan ketahanan greensand untuk penyisihan Fe(II). Hal ini terutama disebabkan oleh langkah-langkah pra-oksidasi dalam proses pengolahan yang menghilangkan sebagian besar ion besi sebelum mengontak unggun greensand.

Selain itu, air yang diolah dalam literatur ini sering mengandung konsentrasi rendah Fe(II) yang meninggalkan pra-oksidasi sebagai langkah yang layak. Dalam konteks pengolahan DAL, Mn(II) dan Fe(II) dapat hadir dalam tailing bahkan setelah proses oksidasi/filtrasi yang sesuai; terutama Mn(II). Selanjutnya, konsentrasi tinggi Fe(II) mungkin memerlukan penambahan bahan kimia yang besar untuk mencapai penghilangan yang efektif.

Agar mangan greensands dapat digunakan sebagai unit proses yang layak untuk scrubbing Mn(II) dan Fe(II) dari aliran pengolahan limbah DAL, kekokohan media greensand perlu dipahami dengan lebih baik.

Hipotesis untuk penelitian ini adalah bahwa kinerja greensand akan menurun ketika Fe(II) bersentuhan dengan lapisan greensand, berdasarkan persepsi umum bahwa ion logam yang diserap teroksidasi pada permukaan greensand. Ketika Fe(II) dihilangkan, Fe(III) yang teroksidasi akan berfungsi untuk memblokir situs 'aktif' dari permukaan greensand.

Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk memantau kinerja penyisihan greensands komersial ketika memperlakukan larutan Mn(II), Fe(II) dan biner dari ion-ion ini dan menghubungkan kekokohan media dengan karakteristik permukaan dan kualitas aliran limbah.

Untuk mencapai tujuan penelitian, lima bahan mangan greensand yang berbeda dievaluasi kemampuannya untuk memperlakukan larutan Mn(II) dan Fe(II) secara berurutan. Pendekatan untuk menjawab tujuan ini adalah dengan memantau karakteristik greensand sebelum dan sesudah perlakuan larutan yang terdiri dari mangan dan besi terlarut.

Penelitian ini menggunakan regenerasi intermiten karena mode ini adalah alat yang berharga untuk membandingkan kinerja greensand dan mekanisme penyisihan karena bahan katalis hanya bertanggung jawab atas penyisihan Mn(II) dan Fe(II). Karakteristik permukaan dimonitor menggunakan Raman Spectroscopy dan Scanning Electron Microscopy.

Hasil Eksperimen

Hasil penghilangan Mn(II) menunjukkan hasil yang menarik dimana kinerja penghilangan mungkin tidak hanya bergantung pada luas permukaan media. Sorotan untuk mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang mangan greensand jatuh pada kekokohan operasional media.

Menyelaraskan dengan tujuan utama, media greensand dioperasikan di kolom fixed-bed untuk mencerminkan proses industri yang khas. Media greensand, bagaimanapun, dioperasikan dalam mode regenerasi intermiten, yang tidak lazim dalam praktik industri standar, tetapi merupakan mode operasi yang signifikan untuk menyelidiki kinerja media greensands secara eksklusif (RO2).

Regenerasi intermiten, seperti yang didefinisikan sebelumnya, mengalami langkah aktivasi atau regenerasi dengan oksidan yang sesuai sebelum perawatan. Mode operasi ini memungkinkan perbandingan langsung aktivitas media yang berbeda, tanpa pengaruh oksidan residu. Periode aktivasi/regenerasi yang digunakan dalam percobaan ini adalah 0,5, 24 dan 78 jam.

Kekokohan operasional media greensand dieksplorasi dengan mendaur ulang media yang habis melalui proses regenerasi untuk mengevaluasi kegunaan ulang setiap media. Efluen masing-masing kolom percobaan dianalisis menggunakan ICP-OES untuk memantau penyisihan Mn(II) dan Fe(II).

Selanjutnya, karakteristik fisik juga dipantau menggunakan SEM-EDS, serta fase permukaan MnOx menggunakan spektroskopi Raman, pada media baru dan habis (pasca siklus). Semua media greensand menunjukkan penyisihan Mn(II) yang kuat selama 5 siklus perlakuan, di mana media MnO2 padat (GS5) memiliki kapasitas penyisihan yang lebih besar (0,35 mg/g) dibandingkan dengan dua media berlapis (0,09 dan 0,05 mg/g, masing-masing) .

Waktu aktivasi menunjukkan sedikit pengaruh pada kinerja penyisihan Mn(II). Media greensand juga menunjukkan penurunan kapasitas yang signifikan dari 93 menjadi 72% ketika larutan yang mengandung Fe(II) yang diberi perlakuan setelah siklus pertama.

Spesies Fe(II) juga ditemukan melarutkan Mn(II) dalam jumlah yang cukup besar melalui pelarutan reduktif, yang meniadakan penghilangan Mn(II) yang menguntungkan ketika memperlakukan larutan dengan Fe(II) dan Mn(II) yang hadir bersama. Karakterisasi material mengungkapkan bahwa mekanisme penyisihan Mn(II) tidak melibatkan perubahan fase permukaan MnO2 atau hanya mengandalkan adsorpsi Mn(II).

Kesimpulan

Penelitian siklik yang disajikan menunjukkan bahwa komposisi media greensands memberikan sedikit dampak pada kemampuan penyisihan Mn(II) dan Fe(II), sedangkan luas permukaan tampaknya menjadi faktor menyeluruh untuk meningkatkan kinerja penyisihan.

Juga ditentukan bahwa media menunjukkan penyisihan Mn(II) yang kuat selama 5 siklus perlakuan, tetapi mengalami penurunan kapasitas penyisihan yang signifikan setelah siklus pertama ketika merawat larutan yang mengandung Fe(II).

Selanjutnya, kadar Mn(II) yang signifikan ditunjukkan untuk terlepas dari kolom selama perlakuan Fe(II). Pengamatan ini ditentukan untuk berhubungan dengan disolusi reduktif MnO2 oleh Fe(II) yang diduga efektif meracuni permukaan MnO2.

Studi penyisihan unggun tetap yang kompetitif menguatkan hasil ini karena konsentrasi Mn(II) efluen secara signifikan lebih tinggi daripada konsentrasi inlet, dimana Fe(II) dihilangkan secara efektif. Karakterisasi permukaan setelah siklus perlakuan menunjukkan tidak ada perubahan yang dapat diamati pada fase MnO2, yang menunjukkan mekanisme penyisihan Mn(II) kemungkinan tidak terkait dengan perubahan fase MnO2.

Studi ini telah menguraikan bahwa hamparan greensand menunjukkan potensi untuk secara kuat menghilangkan Mn(II) dari tailing DAL, terutama ketika dioperasikan dalam mode regenerasi berkelanjutan, namun Fe(II) harus dihilangkan sebelum menghubungi hamparan greensand.

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.