Kapasitas Tukar Kation Zeolit ​​​Alam Untuk Pemurnian Air

Telah lama zeolit atau disebut juga dengan batuan didih, secara penelitian kimia, menjadi perhatian ilmuwan di seluruh dunia karena kandungan dan manfaatnya. Wajar jika saat ini terdapat ratusan bahkan ribuan jurnal penelitian yang membahas tentang zeolit. Banyak dari jurnal-jurnal itu yang menunjukkan manfaat zeolit di berbagai sektor industri bahkan untuk lingkungan hidup.

Pemanfaatan Zeolit

Batuan ini tersebar luas di beberapa wilayah Indonesia seperti Jawa dan Sumatera. Di bidang pertanian, zeolit ​​​​digunakan untuk menetralkan keasaman tanah, meningkatkan aerasi tanah, mendukung sumber daya mineral dalam pupuk tanah dan juga sebagai kontrol yang efektif dalam pelepasan ion amonium, nitrogen, dan kalium.

Pada agrikultur, zeolit ​​berfungsi untuk meningkatkan efisiensi nitrogen, sedangkan aplikasinya dalam bidang kimia dan industri antara lain zeolit ​​sebagai katalis, sebagai panel pengembangan energi surya dan adsorpsi fenol. Berbagai industri lain yang memanfaatkan zeolit adalah industri kertas, beton atau semen hingga tekstil, farmasi dan obat-obatan.

Secara langsung penggunaan zeolit ​​belum dapat dimanfaatkan karena zeolit ​​umumnya masih berupa campuran sehingga perlu dilakukan pengolahan atau modifikasi zeolit ​​tersebut. Modifikasi zeolit ​​bertujuan untuk meningkatkan fungsi zeolit ​​khususnya sebagai adsorben. Beberapa metode yang umum digunakan adalah memodifikasi sifat permukaan zeolit ​​dan pencucian menggunakan asam.

Mencuci zeolit dengan asam dapat membersihkannya dari berbagai pengotor yang menempel di pori-pori zeolit. Selain itu, untuk memodifikasi zeolit bisa juga dengan pemanasan secara fisik. Proses pemanasan zeolit ​​alam dilakukan pada suhu 200-400 °C selama 2-3 jam dalam sistem vakum, sedangkan jika di ruang terbuka sekitar 5-6 jam.

Kapasitas Tukar Kation Untuk Pemurnian Air

Proses pemanasan bertujuan untuk menguapkan air yang terperangkap dalam pori-pori kristal zeolit ​​sehingga jumlah pori dan luas permukaan secara spesifik meningkat. Zeolit ​​alam yang dimodifikasi dapat meningkatkan kemampuan tukar kation, sehingga dapat lebih optimal jika digunakan untuk kebutuhan pertanian.

Penentuan kapasitas tukar kation (KTK) menjadi parameter penting pada tanah. Kemampuan nilai tukar yang tinggi mencerminkan nilai kesuburan tanah. Tanah merupakan komponen dari keseluruhan ekosistem dan tidak dapat dipisahkan dari kesehatan ekosistem tersebut.

Dalam bidang pertanian - agrikultur, tanah yang sehat menjadi kondisi fisik, kimia dan biologi yang optimal untuk produksi tanaman dan memiliki kapasitas untuk menjaga kesehatan tanaman dan kualitas ekosistem yang mencakup ketersediaan unsur hara terutama nitrogen.

Sebagian besar metode di mana zeolit ​​alam digunakan, untuk pemurnian air didasarkan pada perilaku pertukaran kation mereka. Dalam proses ini, ion permukaan zeolit ​​yang dapat ditukar digantikan di lokasi oleh ion dari larutan. Kation terlarut dihilangkan dari air dengan ditukar dengan kation pada situs pertukaran ekstra-kerangka zeolit.

Menurut ahlinya, banyak zeolit ​​alam (misalnya klinoptilotit, mordenit, philtipsite, chabasite) selektif terhadap beberapa logam beracun yang sering terdapat di perairan industri (misalnya Cu2+, Ag+, Zn2+ Cd2+, Hg2+, Pb2+, Cr3+, Mo2+, Mn2+, Co2+ dan Ni2+). Selain logam-logam ini, zeolit-zeolit ​​ini sangat selektif pada ion NH4+ dan lebih disukai menukarnya bahkan dengan adanya kation-kation yang bersaing. Ion-ion ini dikeluarkan dari air dan diganti dengan kation yang dapat diterima secara biologis seperti Na+, K+, Mg2+, Ca2+ atau H+ dari tempat pertukaran zeolit.

Kemampuan tukar kation pada zeolit ​​alam berperan penting dalam menjaga kesuburan dan ekosistem di dalam tanah sehingga sangat penting untuk mengukur kapasitas tukar kation. Penentuan KTK pada zeolit ​​alam dapat diukur dengan metode perkolasi berdasarkan metode standar yang terdapat pada Metode Standar Indonesia atau dikenal dengan SNI 13-3494-1994. Sejumlah tertentu zeolit ​​diberi makan oleh larutan amonium asetat.

Menurut jurnal pengujian efisiensi katalis zeolit ​​nano berpori termodifikasi sebagai campuran urea, nilai tukar kation dan karakteristik zeolit ​​alam juga dapat ditentukan dengan menggunakan metode UV-Visible dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).

Prinsip penentuan KTK adalah ekstraksi dengan menggunakan prinsip pencucian unsur unsur dengan garam pada kolom tanah (perkolasi). Zeolit ​​alam dalam penelitian ini dilakukan dengan aktivasi baik proses fisik maupun kimia. Aktivasi fisika dilakukan dengan proses kalsinasi pada suhu 600 selama 4 jam dan untuk aktivasi kimia dengan proses refluks menggunakan larutan natrium hidroksida pada suhu 60-80 selama 3 jam.

Hasil penentuan nilai kapasitas tukar kation masing-masing dibandingkan dengan nilai tukar kation dari zeolit ​​alam tanpa aktivasi. Selama proses penentuan kapasitas tukar dari zeolit ​​alam baik aktivasi fisik maupun kimia, juga dilakukan pengukuran kadar air sebagai faktor koreksi dan standarisasi asam sulfat sebagai titran.

Zeolit Alam Lebih Baik dari Penukar Kation Lain

Reaksi berlangsung sampai kesetimbangan tercapai. Titik ekuilibrium sebagian besar ditentukan oleh kapasitas tukar kation teoritis (TCEC) dari zeolit, yang pada gilirannya, diberikan oleh jumlah kation ekstra-kerangka zeolit ​​bebas.

Jumlah kation ekstra-kerangka zeolit ​​yang bebas secara langsung berhubungan dengan jumlah aluminium yang ada dalam kerangka dan oleh karena itu jumlah Al3+ yang menggantikan Si4+ dalam struktur. Kapasitas tukar kation biasanya dinyatakan dalam miliekuivalen (meq) logam per 100g zeolit. Karena kation zeolit ​​alam yang dapat ditukar biasanya diwakili oleh: Na+, K+, Mg2+, dan Ca2+, untuk zeolit ​​alam tertentu, TCEC = (Na, K, Mg, Ca)

Menurut peneliti; ada beberapa faktor yang menentukan pertukaran kation aktual/operasi. Ini termasuk;

(a) struktur kerangka zeolit;

(b) kuat medan elektrostatik kerangka zeolit;

(c) sifat kation dan kerapatan muatannya;

(d) komposisi larutan kontak;

(e) pH larutan kontak (pH adalah ukuran proton, yang juga merupakan kation dan dapat ditukar);

(f) komposisi dan pengerjaan mineral mentah yang digunakan sebagai zeolit ​​dan;

(g) aparatus proses dan kondisi operasi (misalnya tangki berpengaduk kontinu vs kolom unggun tetap).

Oleh karena itu, perbandingan hasil literatur menjadi sangat sulit dan seringkali kontradiktif. Fakta ini juga didukung oleh laporan yang telah menunjukkan bahwa kapasitas penyerapan zeolit ​​tertentu tidak sepenuhnya diberikan oleh kapasitas tukar kation total karena fakta bahwa struktur kristal spesifik dan distribusi dan aksesibilitas situs pertukaran kation memainkan peran terbesar dalam menentukan sejauh mana kation dalam zeolit ​​​​akan ditukar.

Dibandingkan dengan bahan penukar ion lainnya seperti resin organik, penggunaan zeolit ​​alam lebih baik karena memberikan perawatan berbiaya rendah, menunjukkan selektivitas yang sangat baik pada suhu rendah, melepaskan kation yang dapat ditukar tidak beracun (misalnya K+, Na+, Ca2+ dan Mg2+) terhadap lingkungan, memberikan pengoperasian yang sederhana serta perawatan yang mudah dari aplikasi skala penuh, berukuran kompak dan dapat digunakan dalam ruang yang relatif kecil.

Namun zeolit ​​alam jarang diperoleh dalam bentuk murni. Mereka biasanya terkontaminasi untuk berbagai tingkat dengan mineral lain seperti kuarsa, kaca amorf dan feldspar lainnya. Akibatnya, zeolit ​​alam dikeluarkan dari banyak aplikasi komersial penting yang membutuhkan keseragaman dan kemurnian.

Kinetika Adsorpsi

Serangkaian penelitian yang dilakukan untuk menunjukkan bahwa efisiensi zeolit ​​​​untuk menghilangkan amonia dari greywater dipengaruhi oleh beberapa parameter, di antaranya konsentrasi amonium awal, waktu kontak dan pH. Kinetika adsorpsi dapat digunakan untuk mengetahui proses adsorpsi kontaminan ke dalam adsorben.

Ini membantu untuk memperjelas mekanisme adsorpsi (yang tergantung pada karakteristik fisik dan/atau kimia dari adsorben serta proses transportasi massa). Lima model kinetik yang berbeda (orde pertama semu, orde kedua semu, Bangham, difusi intra-partikel dan model Elovich) telah digunakan untuk mencoba dan menjelaskan mekanisme adsorpsi amonium ke partikel zeolit.

Isoterm Adsorpsi

Untuk merancang sistem adsorpsi yang efisien, isoterm adsorpsi digunakan dalam penentuan sifat permukaan seperti afinitas adsorben dan kapasitas adsorpsi adsorben. Ini membantu dalam merancang sistem adsorpsi yang efisien. Berbagai isoterm (misalnya model Langmuir, Freundlich dan Tempkin) telah digunakan untuk menyesuaikan data untuk penghapusan amonium dalam air limbah menggunakan zeolit ​​alam oleh berbagai negara.

Menurut penulis lain, isoterm adsorpsi penghilangan amonium dari larutan berair menggunakan zeolit ​​alam dari berbagai asal bisa lebih umum didekati dengan model Langmuir. Hasil ini menunjukkan adanya perbedaan karakteristik zeolit ​​seperti kemurnian, kandungan mineral dan komposisi kimia. Oleh karena itu telah disimpulkan bahwa zeolit-zeolit ​​ini memiliki permukaan yang heterogen dengan distribusi panas adsorpsi yang tidak seragam di atas permukaan.

Kesimpulan

Dari penjelasan di atas, bisa dipastikan jika kandungan zeolit dan kinerjanya berupa ion exchange atau penukar ion, mampu memfilter atau menyaring berbagai kontaminan pada air sehingga air akan menjadi lebih jernih dan murni. Tentu, zeolit juga bisa dimodifikasi untuk memenuhi tuntutan. Artinya, kandungan air yang lebih berbahaya, mungkin membutuhkan zeolit modifikasi untuk memurnikannya.

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.