Pembuatan Zeolit ​​X dengan Residu Aluminium Dari Abu Terbang Batubara Untuk Adsorpsi Senyawa Organik Volatil (2)

Pembuatan Zeolit ​​X dengan Residu Aluminium Dari Abu Terbang Batubara Untuk Adsorpsi Senyawa Organik Volatil (2)

Eksperimen Adsorpsi VOC

Perangkat percobaan terdiri dari sistem distribusi gas, sistem adsorpsi dan sistem deteksi (Gambar 4). Sistem distribusi gas menggunakan nitrogen sebagai gas pembawa. Satu bagian dari nitrogen masuk ke kamar gas melalui jarum suntik untuk membawa VOC uap dan bagian lainnya bertindak sebagai gas pengencer. Aliran gas diatur oleh meter aliran massa. Konsentrasi VOC dikendalikan dengan mengatur aliran nitrogen di kedua bagian. Tabung berbentuk U digunakan sebagai adsorben bed. Zeolit ​​X didesorbsi oleh nitrogen selama 3 jam untuk menghilangkan uap air dan sejumlah kecil senyawa organik pada suhu 400 °C. 

Zeolit ​​X dibentuk menjadi butiran 20~30 mesh setelah penyaringan dan kemudian sepuluh gram sampel dimasukkan ke dalam unggun adsorpsi. Panna A91Gas Chromatography—Spektrometer Massa (GC-MS) digunakan untuk menganalisis VOC. Kolom instrumen adalah HP-5 MS dan diprogram untuk menaikkan suhu. Suhu awal 50 °C dipertahankan selama 1 menit dan kemudian dinaikkan menjadi 170 °C pada laju pemanasan 15 °C▪min-1. Temperatur front inlet dan gasification chamber masing-masing adalah 170 dan 280 °C. Helium digunakan sebagai gas pembawa pada laju alir 1 mL▪min−1. Sumber ionisasi elektron EI adalah 70 eV dan suhu sumber ion adalah 230 °C.

1. Tabung gas 2. Pengukur aliran massa 3. Generator VOC 4. Botol pencampur 5. Tempat tidur adsorben 6. GC-MS 7. Penyerapan gas ekor

Volume adsorpsi VOC dihitung dengan mengintegrasikan kurva adsorpsi. Ekspresi matematikanya adalah sebagai berikut:

q=FC010−6W[ts−∫ts0CiC0dt] 

Dalam persamaan ini, q mewakili jumlah adsorpsi jenuh, dalam mg▪g−1. F adalah singkatan dari laju aliran gas, dalam mL▪min−1. C0 adalah konsentrasi VOC di pintu masuk, dalam mg▪m−3, Ci adalah konsentrasi VOC di pintu keluar i menit, dalam mg▪m−3. W adalah kualitas adsorben, dalam g. ts adalah waktu saturasi adsorpsi, dalam menit.

Hasil dan Diskusi

Analisis Fase Kimia

Dari analisis XRF sampel dapat diketahui bahwa massa Na2O, Al2O3, dan SiO2 dalam zeolit ​​X mencapai 99,4%. Pengotor termasuk S, K, dan Fe, yang menyumbang 0,586%. Hal ini menunjukkan bahwa sampel zeolit ​​X yang dibuat memiliki kemurnian yang tinggi. masing-masing menunjukkan EDS dan analisis unsur sampel zeolit ​​X. Karena EDS terutama diarahkan ke ruang spesifik zeolit, itu biasanya digunakan untuk mengkarakterisasi partikel individu atau sampel lokal. Hasil analisis menunjukkan bahwa perbandingan mol Si/Al dalam zeolit ​​X adalah sekitar 1,33 dan perbandingan mol SiO2/Al2O3 adalah sekitar 2,66. Komposisi kimia zeolit ​​hasil sintesis adalah Na2O•Al2O3•(2.8±0.2)SiO2•(6~7)H2O.

Analisis Struktur dan Mikrostruktur

Luas permukaan spesifik dan struktur pori merupakan indikator penting untuk mengevaluasi zeolit. Luas permukaan spesifik BET dari zeolit ​​X yang disintesis adalah 990,3 m2/g dan diameter pori sekitar 1,6 nm. Morfologi mikroskopis dapat mencerminkan kristalinitas material. Topografi SEM sampel zeolit ​​X. Dapat dilihat bahwa bentuk kristal dari zeolit ​​X terutama berstruktur oktahedral. Ukuran partikel zeolit ​​X berkisar antara 1 sampai 3 m yang menunjukkan bahwa distribusi ukuran partikelnya seragam. Permukaan sel unit partikel parsial kasar dan memiliki beberapa cacat. Mungkin ion aluminosilikat tidak sepenuhnya larut dalam air dan beberapa ion masih teradsorpsi pada permukaan partikel selama reaksi hidrotermal. Mungkin juga karena adanya pengotor Ca, K dalam larutan induk.

Hasil Adsorpsi VOC

Titik penetrasi ditetapkan ketika konsentrasi VOC dari gas keluar mencapai 5% dari gas masuk. Waktu dari awal adsorpsi sampai titik penetrasi adalah waktu penetrasi. Kapasitas adsorpsi selama waktu penetrasi adalah kapasitas adsorpsi penetrasi. Saturasi adsorpsi diatur ketika konsentrasi VOC dari gas keluar mencapai 100% dari gas masuk. Waktu dari awal adsorpsi sampai saturasi adsorpsi adalah waktu saturasi. Kapasitas adsorpsi selama waktu jenuh adalah kapasitas adsorpsi jenuh. Parameter fisik VOC ditunjukkan pada Tabel 4. Adsorpsi isopropil alkohol, benzena dan sikloheksana diuji dengan zeolit ​​X dan karbon aktif kemudian membandingkan sifat adsorpsi dari dua adsorben. Karbon aktif dibeli dari Jiangsu Zhu Hai Environmental Technology Co., Ltd, dan luas permukaan spesifik BET adalah 1020,8 m2/g dan diameter pori 2,7 nm

Seperti terlihat pada gambar, kurva adsorpsi zeolit ​​X tertinggal dari karbon aktif dan kapasitas adsorpsi zeolit ​​X pada VOC lebih besar daripada karbon aktif, yang menunjukkan bahwa zeolit ​​X memiliki kinerja adsorpsi yang lebih baik daripada karbon aktif. Kapasitas adsorpsi isopropanol lebih tinggi daripada benzena dan sikloheksana, baik zeolit ​​X maupun karbon aktif (Gambar 8-10; Tabel 5, 6). Kinerja adsorpsi adsorben sangat erat kaitannya dengan polaritas molekul. Polaritas isopropanol lebih kuat daripada benzena dan sikloheksana. Selain itu, ketidakjenuhan molekul juga merupakan faktor penting untuk menentukan kinerja adsorpsi adsorben. Semakin besar ketidakjenuhan molekul dan semakin kuat kapasitas adsorpsi dari adsorben.

Karbon aktif terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan elemen lainnya dan kandungan karbon biasanya mencapai lebih dari 90%. Struktur kerangka karbon aktif mirip dengan karbon amorf dan terutama terdiri dari mikrokristal grafit di mana 2~4 lapisan lembaran grafit lapisan tunggal ditumpuk (Min et al., 2017; Raj et al., 2018). Sejumlah besar mikropori terbentuk dalam proses superposisi yang tidak teratur dari mikrokristal grafit yang berdekatan dan diameter pori mikropori karbon aktif adalah antara 0,7 dan 2 nm. Karbon aktif memiliki luas permukaan spesifik yang besar karena karakteristik struktur porinya yang unik (Chmelik et al., 2010). Atom karbon di permukaan mudah teroksidasi dengan hidrogen dan oksigen membentuk berbagai gugus fungsi akibat ketidakjenuhan ikatan kovalen dalam pembuatan karbon aktif. Oleh karena itu, polaritas karbon aktif berpengaruh signifikan terhadap sifat adsorpsinya (Bhatnagar et al., 2013; Prajapati et al., 2016).

Zeolit ​​​​X memiliki fungsi menyaring molekul. Ukuran pori yang seragam dan struktur sarang lebah merupakan karakteristik unik dari zeolit ​​X. Adsorbat dapat ditangkap ketika diameter molekulnya lebih kecil dari bukaan zeolit ​​X (Zhou et al., 2014; Calero dan Gómez-Álvarez, 2015; Brihi et al. , 2018). Kerangka zeolit ​​X membawa muatan negatif karena atom silikon digantikan oleh aluminium. Muatan negatif dikompensasi oleh molekul yang sangat polar di luar kerangka zeolit ​​X. Semakin besar polaritas molekul adsorbat dan semakin tinggi kapasitas adsorpsi zeolit ​​X (Akosman dan Kalender, 2010; Gorshunova et al., 2015; Wang et al. ., 2017). 

Molekul adsorbat diaktifkan karena efek medan listrik khusus pada saluran pori zeolit ​​X, yang memastikan bahwa zeolit ​​X dapat mengidentifikasi molekul adsorbat secara akurat dan meningkatkan kinerja adsorpsi zeolit ​​X (Akosman dan Kalender, 2010; Kim dan Ahn, 2012). Brosillon dkk. menggunakan zeolit ​​untuk mengadsorpsi heptana dan aseton masing-masing. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi zeolit ​​terhadap heptana lebih besar dibandingkan dengan aseton. Polaritas molekul heptana lebih kuat dari aseton, yang mencerminkan selektivitas zeolit ​​​​yang sangat baik dan terkait erat dengan polaritas molekul VOC (Brosillon et al., 2000).

Kesimpulan

Pemanfaatan abu terbang batubara secara komprehensif tidak hanya dapat mengembangkan ekonomi sirkular, tetapi juga menghasilkan manfaat lingkungan dan sosial yang sangat besar. Saat ini, ekonomi China berkembang dengan kecepatan tinggi dan permintaan akan sumber daya juga meningkat. Penyempurnaan dan pemanfaatan komprehensif sumber daya fly ash batubara yang bernilai tambah tinggi harus menjadi prospek di masa depan dan merupakan cara penting untuk mencapai strategi pembangunan berkelanjutan di Cina. Studi ini dapat membawa pendekatan baru dan alternatif untuk daur ulang fly ash batubara. Dengan menganalisis fasa kimia, struktur mikro dan kinerja adsorpsi VOC zeolit ​​X dan karbon aktif, diperoleh:

(a) Studi telah membuktikan bahwa preparasi zeolit ​​X dengan residu aluminium dari abu layang batubara layak dilakukan. Tidak perlu menambahkan sumber silikon atau aluminium selama proses sintesis. Ini secara efektif meningkatkan efisiensi pemanfaatan abu terbang batubara secara komprehensif dan memperkaya kategori produk.

(b) Zeolit ​​X yang disiapkan memiliki kemurnian dan kristalinitas tinggi melalui analisis fase kimia. Bentuk kristal terutama struktur oktahedral dan distribusi ukuran partikel pada dasarnya seragam. Analisis struktur dan mikrostruktur spesifik zeolit ​​X. Hasil penelitian menunjukkan bahwa luas permukaan spesifik BET adalah 990,3 m2/g dan diameter pori 1,6 nm.

(c) Melalui percobaan adsorpsi VOC, diketahui bahwa kapasitas adsorpsi VOC melebihi karbon aktif. Kapasitas adsorpsi sikloheksana pada zeolit ​​X lebih tinggi dibandingkan pada benzena dan isopropanol. Pembuatan zeolit ​​X dengan residu aluminium dari abu layang batubara untuk adsorpsi VOC sesuai dengan konsep perlindungan lingkungan “mengolah limbah dengan limbah”. Efek hemat energi dan perlindungan lingkungan jelas dan memiliki potensi aplikasi yang kuat.

LAYANAN ADY WATER

Jual zeolit untuk filter air jenis Batu, Pasir, dan Tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram. Sudah suplai zeolit ke industri Food and Beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Ready Stock, kemampuan suplai hingga puluhan ton rutin per bulan

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung. 

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi. 

1. Alamat Bandung:

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

2. Alamat Jakarta Timur

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

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater