Zeolit dapat Merubah Molekul Warna Air Menjadi Jernih

Pewarna adalah zat pewarna penting dengan aplikasi di beberapa industri termasuk percetakan, tekstil, makanan, plastik dll. Pelepasan air limbah berwarna beracun dari industri ini ke badan air alami telah menyebabkan efek berbahaya pada manusia, kehidupan laut dan fotosintesis melalui pengurangan penyinaran matahari.

Hilangkan Molekul Warna Air Limbah

Banyak teknologi, termasuk degradasi biologis yang menggunakan penghilangan warna jamur serta metode kimia dan fisik seperti koagulasi, teknik elektrokimia dan pendekatan ozonasi, telah dipelajari secara luas untuk mengolah air limbah yang tercemar pewarna. Tak satu pun dari strategi ini yang efektif dalam menghilangkan molekul pewarna dari air yang tercemar. Ini telah meningkatkan minat dalam pencarian bahan baru dan metode sederhana untuk pemurnian badan air yang terkena air limbah dari industri yang menggunakan pewarna.

Salah satu teknik yang mampu menghilangkan zat warna dari badan air yang tercemar adalah penggunaan bahan nanokomposit untuk mengadsorbsi molekul zat warna. Adsorben yang ideal harus memiliki struktur berpori, luas permukaan yang tinggi, stabilitas fisik, mekanik dan kimia yang baik serta afinitas yang tinggi terhadap molekul pencemar.

Adsorpsi molekul organik oleh adsorben tergantung pada berbagai parameter seperti pH media larutan, struktur dan konsentrasi adsorbat, derajat ionisasi adsorbat, suhu, kekuatan ionik dispersi dan struktur dan muatan permukaan. adsorben. Permukaan adsorben dengan karakter ion tinggi efektif untuk menghilangkan molekul organik yang berlawanan karakter ionik.

Karya penelitian telah menunjukkan bahwa Zeolit; bahan aluminosilikat mikro dengan struktur teratur yang terdiri dari pori-pori dan saluran berukuran molekul yang terdefinisi dengan baik dapat direkayasa agar efisien dalam menghilangkan molekul pewarna dari air limbah. Kerangka zeolit ​​dibangun oleh [SiO4]4− dan [AlO4]5− tetrahedral, dihubungkan bersama untuk membentuk sangkar yang dihubungkan oleh bukaan pori dengan ukuran tertentu.

Kehadiran [AlO4]− dalam kerangka Zeolit ​​menimbulkan muatan negatif yang diseimbangkan oleh kation seperti Ca2+, K+ dan Na+ yang juga dapat dipertukarkan dalam larutan melalui pertukaran ion [5,6]. Beberapa penelitian telah mengungkapkan bahwa sifat kerangka berpori mereka memiliki efek yang kuat pada efisiensinya sebagai penyerap dan sebagai bahan inang dalam aplikasi biomedis dan katalitik.

Zat warna diklasifikasikan sebagai anionik, kationik dan nonionik dengan ukuran molekul yang berbeda. Adsorpsi zat warna anionik oleh Zeolit ​​dilaporkan rendah karena Zeolit ​​dan pewarna anionik memiliki karakteristik muatan permukaan yang sama.

Dilaporkan juga bahwa kapasitas adsorpsi Zeolit ​​​​dapat ditingkatkan dengan memodifikasi permukaan dengan hexamethylenediamine (HMDA), hexadecyltrimethylammonium bromide (HTAB) dan cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). Selain itu, karakteristik muatan Zeolit ​​​​dapat dimodifikasi untuk meningkatkan adsorpsi pewarna kationiknya dengan memasukkan gugus fungsi atau dengan enkapsulasi kompleks dalam kerangka Zeolit ​​​​untuk meningkatkan jumlah situs aktif.

Saat ini, banyak perhatian diberikan pada adsorben nanopartikel, seperti Mangan oksida (MnO2), Besi (IV) Oksida (Fe3O4), Titanium dioksida (TiO2), MnFe2O4 dan Cerium oksida (CeO2), karena kemampuannya untuk eksis dalam keadaan multivalen dan pembentukan kompleks dalam bahan inang.

Menariknya, salah satu oksida logam tanah jarang yang melimpah dan lebih murah adalah Cerium oksida yang telah dipelajari sebagai katalis yang memberikan sifat fisik dan kimia yang sangat baik. Di antara oksida logam tanah jarang, Ceria memiliki kelarutan terendah dalam media asam dan tidak terelusi selama penggunaannya dalam menghilangkan ion berbahaya dari larutan berair.

Selain itu, serium merupakan elemen multivalen, mampu membentuk beberapa kompleks logam. Salah satu sifat menarik dari nanocrystals CeO2 adalah bahwa mereka menunjukkan muatan titik nol pada pH 8,0 menyiratkan bahwa mereka bermuatan positif di bawah pH kurang dari 8,0 dan bermuatan negatif pada nilai pH lebih besar dari 8,0.

Dalam banyak aplikasi remediasi lingkungan, serium oksida telah menunjukkan kapasitas adsorpsi yang tinggi untuk berbagai anion dan kation termasuk fluorida dan arsenik yang membuatnya menarik sebagai adsorben.

Penulis berhipotesis bahwa, dengan karakteristik muatan permukaan yang dapat disetel dari Zeolit ​​dan CeO2, ketika dikembangkan menjadi nanokomposit, CeO2 dan Zeolit ​​dapat bertindak secara sinergis untuk meningkatkan kapasitasnya untuk menyerap pewarna biru metilen kationik dari badan air.

Dalam pekerjaan ini, deposit Kaolin berbasis aluminosilikat alami telah diambil sampelnya. Zeolit/cerium oksida nanokomposit (Z/CeO2 ikatan tunggalNC) disintesis secara hidrotermal. Zeolit ​​hasil sintesis dan nanokompositnya (Z/CeO2–NC) dikarakterisasi dengan X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infra-Red (FT-IR), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX) dan Scanning Electron Microscopy (SEM) untuk mengkonfirmasi pembentukan nanopartikel Zeolit ​​dan Cerium Oksida. Kinetika adsorpsi molekul pewarna metilen ke Z/CeO2-NC dan parameter energi bebas termodinamika Gibb dipelajari untuk memahami karakteristik adsorpsi nanokomposit Zeolit.

Bahan dan Metode Penelitian

Semua bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah kelas analitis dan digunakan tanpa pemurnian. Natrium hidroksida (NaOH, 99%), Asam klorida (HCl, 99%), Cerium (III) nitrat heksahidrat (Ce(NO3)3•6H2O, 99,0%), dan pewarna biru Metilen dibeli dari Sigma Aldrich (Inggris). Selain itu, Kaolin diperoleh dari Saltpond di wilayah Tengah Ghana.

Metilen biru adalah pewarna kationik yang terbuat dari senyawa kimia aromatik heterosiklik dengan rumus molekul C16H18N3SCl dan berat molekul 319,85 g/mol. MB digunakan sebagai adsorbat

Sintesis Zeolit ​​​​A

Metode yang digunakan untuk sintesis Zeolit ​​A mirip dengan yang dilaporkan oleh Nyankson et al. Pada tahap awal sintesis, partikel kaolin diukur menggunakan shaker mekanik Retsch-VS1000 hingga dimensi ≤ 75 µm. Sampel kaolin mentah yang halus kemudian dikalsinasi pada suhu 600 °C selama 2 jam untuk mengubahnya menjadi metakaolin, yang lebih reaktif.

Sintesis nanokomposit Zeolit ​​​​/Serium oksida

Dalam sintesis Nanokomposit Zeolit/Serium Oksida (Z/CeO2 ikatan tunggalNCs), dua massa optimal; Garam Ce(NO3)3•6H2O dengan massa 300 mg dan 400 mg digunakan berdasarkan perhitungan pertukaran ion untuk menghindari overdosis dan penyumbatan pori-pori Zeolit.

Kinetika adsorpsi

Tujuan melakukan studi kinetika adsorpsi adalah untuk menggambarkan laju serapan zat terlarut dari antarmuka zat terlarut-larutan. Persamaan Lagergren Pseudo-First-Order (PFO), Pseudo-Second-Order (PSO) dan model difusi intra-partikel adalah beberapa model umum untuk menyelidiki mekanisme penyerapan molekul zat warna oleh adsorben. Dalam karya ini, model kinetik PFO, kinetik PSO dan difusi intra-partikel semuanya digunakan.

Model isoterm sorban

Dua model isoterm yang berbeda; Isoterm Langmuir dan Freundlich digunakan untuk menggambarkan data kesetimbangan adsorpsi dan untuk memahami tingkat kesukaan adsorpsi. Penerapan persamaan isoterm pada studi adsorpsi yang dilakukan dibandingkan dengan menganalisis koefisien korelasi.

Hasil Eksperimen

Difraksi sinar-X (XRD)

Analisis XRD dilakukan pada ikatan tunggal Zeolit ​​(Z) dan Z/CeO2 murni hasil sintesis untuk mengidentifikasi fasa yang ada.

Analisis sinar-X dispersif energi (EDX)

EDX menunjukkan komposisi unsur yang ada dalam sampel tertentu. Analisis EDX komposit mendeteksi adanya aluminium, oksigen dan silikon yang menunjukkan adanya Zeolit ​​yang merupakan aluminosilikat. Deteksi serium mengkonfirmasi keberadaan fase serium oksida dalam nanokomposit Zeolit/cerium oksida.

Analisis Fourier Transform Infra-Red (FTIR)

Spektroskopi FTIR digunakan untuk mengidentifikasi spektrum IR yang sesuai dengan gugus fungsi dan pita vibrasi yang ada dalam ikatan tunggal Zeolit ​​​​dan Z/CeO2 murni dalam rentang spektral 4000 hingga 400 cm−1,

Pemindaian mikroskop elektron (SEM) analisis

SEM memberikan informasi mengenai struktur morfologi Zeolit ​​hasil sintesis dan nanokomposit Zeolit/cerium oksida. Mohammadi & Pak (2002) melaporkan bahwa Zeolit ​​A berstruktur kubik. Dari pembentukan struktur kubik Zeolit ​​A dapat diamati. Dengan membandingkan dua diagram dapat disimpulkan bahwa keberadaan struktur bola diselingi dalam morfologi komposit dapat dikaitkan dengan pembentukan fase serium oksida.

Kurva keseimbangan

Kapasitas ikatan tunggal Z/CeO2 untuk mengadsorbsi molekul pewarna MB dari larutan diperiksa dan dibandingkan dengan Zeolit ​​murni. Secara keseluruhan terlihat bahwa konsentrasi pewarna MB menurun seiring waktu dan jumlah pewarna serapan, qt (mg/g), meningkat dengan waktu kontak.

Grafik tersebut menggambarkan bahwa penyerapan zat warna terjadi dalam dua fase dengan fase awal cepat pertama adsorpsi dalam 10 menit pertama diikuti oleh fase kedua bertahap mencapai saturasi setelah 3 jam, yang semuanya berkontribusi pada proses adsorpsi total.

Pengaruh waktu kontak dan konsentrasi pewarna awal

Eksperimen kesetimbangan dilakukan dengan mengkontakkan 2,8 mg adsorben dalam 3,5 mL adsorbat pada konsentrasi awal yang berbeda (2-10 mg/l) pada pH 9 dan pada 25 °C. Pengaruh waktu kontak juga diperiksa.

Kesimpulan

Potensi nanokomposit Zeolit/ CeO2 sebagai adsorben penghilang zat warna telah berhasil dieksplorasi. Dari percobaan, diamati bahwa adsorpsi molekul pewarna MB ke dalam adsorben nanokomposit Zeolit/ CeO2 (Z/CeO2 ikatan tunggalNCs) dikendalikan oleh Orde Kedua Pseudo yang menyiratkan bahwa laju adsorpsi keseluruhan adalah dengan kemisorpsi.

Dengan menyesuaikan lebih lanjut data adsorpsi kesetimbangan, ditemukan bahwa model isoterm Langmuir lebih baik menggambarkan mekanisme proses adsorpsi menunjukkan adsorpsi lapisan molekul tunggal dari molekul adsorbat ke nanokomposit Zeolit/CeO2.

Selain itu, nilai negatif yang diperoleh dari energi bebas standar Gibb menunjukkan proses adsorpsi spontan. Dalam studi regenerasi, juga diamati bahwa memperlakukan adsorben komposit dengan larutan dengan nilai pH yang lebih tinggi umumnya memberikan efisiensi penghilangan molekul pewarna yang lebih tinggi selama penggunaan kembali adsorben.

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.