Removal Copper from Water Using Columns Experiment of Lignite, Shale, and Ironsand

TY BOREBOREY, Dr. Wahyu Wilopo

2012 | Tesis | S2 Teknik Geologi

Interaksi tembaga dan air menyebabkan toksisitas tinggi yang sangat berbahaya bagi kesehatan. Penelitian eksperimental pada uji kolom dengan memanfaatkan lignite, shale dan ironsand dilakukan untuk menentukan karateristik kapasitas adsorpsi, dan untuk mengetahui efektivitas terbaik bahan penyerap seperti lignite, shale dan ironsand pada penghapusan tembaga. pada penelitian ini, lignite, shale dan ironsand dikarakterisasi dengan XRD, SEM/EDX dan XRF sebelum perlakuan. Larutan tembaga dicampur menjadi 7 ppm yang merupakan konsentrasi yang sangat berbahaya. Selama perlakuan, lignite, shale dan ironsand diseleksi menjadi berbagai ukuran yaitu 10 mesh dan 25 mesh dalam jumlah yang sama yaitu 300 g. Enam kolom PVC didesain dengan tinggi 30 cm dan diameter 6 cm. Kemudian larutan tembaga dimasukkan ke dalam kolom dengan aliran vertikal pada kecepatan stabil 0,005 m/s selama 24 jam. Setelah perlakuan, larutan tembaga dianalisis untuk konsentrasi tembaga tetap, kemudian kapasitas adsorpsi lignite, shale dan ironsand dapat diinterpretasikan dengan karakteristik absorben untuk sifat fisik, kimia dan mineral, dan juga kurva adsorpsi. Sifat fisik lignite dan shale yang pH-nya ditingkatkan sampai 5,19 dan 6,88 menunjukkan bahwa Cu2+ menjadi tidak larut setelah dicampur dengan larutan tembaga. Namun, perlakuan dengan ironsand mengakibatkan keasaman yang tinggi dengan pH=4 dan menyebabkan Cu2+ terlarut dalam larutan. Pyrite, graphite, calcite dan illite ditemukan dalam lignite, sedangkan smectite, calcite, pyrite, illite dan hematite ditemukan dalam shale. Mineral ini mengandung sejumlah elemen valensi, seperti Al, Si dan Fe, termasuk sejumlah besar Al2O3, Si2O3 dan Fe3O4 yang memiliki kapasitas adsorpsi yang baik. Selain itu, oksida besi dapat menyebabkan Cu2+ ko-presipitat, dan bahan organik yang tinggi (C=98,87%) dalam lignite yang diuji dengan EDX juga memiliki fungsi adsorpsi yang kuat. Apalagi, CAC pada lignite dan shale hampir mencapai 100%. Hal ini sangat membuktikan bahwa lignite dan shale mempunyai kapasitas adsorpsi yang tinggi. Sebaliknya, analisis karakteristik ironsand menunjukkan bahwa sebagian besar kandungan mineral adalah pasir yang mengandung sedikit tanah liat dan bahan organik, hal ini menyebabkan polutan secara cepat untuk dipindahkan ke dalam air sehingga menurunkan waktu reaksi. CAC pada ironsand menunjukkan negatif, hal ini disebabkan oleh peningkatan Cu2+ pada ironsand alami dalam larutan tembaga.

harmful to the health. Experimental studies on column test by utilizing lignite, shale, and ironsand were carried out to determine the characteristic in term of quality, adsorption capacity and to know the most effectiveness of absorbent materials (between lignite, shale, and ironsand) in copper removal. In this study, prior to the treatment, lignite, shale, and ironsand were characterized by means of XRD, SEM/EDX, and XRF. Solution of copper was mixed into highly harmful concentration is about 7ppm. In the course of treatment, lignite, shale, and ironsand were selected into different grain size of 10 mesh and 25 mesh in the same amount of 300g. The six PVC columns were designed into 30cm of its height and 6cm of its diameter. Then the treatment process was carrying on 24h by flow vertically of solution copper through columns in the stable velocity of 0.005ml/s. After the treatment, solution copper was analyzed for the concentration of copper remained; therefore the adsorption capacity of lignite, shale, and ironsand could be interpreted in forms of characteristic of absorbents (physical, mineral, and chemical properties) and adsorption curves. Through physical properties lignite and shale, which theirs pH were increased respectively to 5.19 and 6.88 showed that Cu2+ were became insoluble after mix with solution copper. But treated by ironsand still remained highly acidity with pH=4 and cause Cu2+ soluble in solution. Pyrite, graphite, calcite, and illite were found in lignite and smectite, calcite, pyrite, illite, and hematite were found in shale, and these mineral contain some high valency elements (Al, Si, Fe) included the abundant weights of Al2O3, Si2O4, Fe3O4 have good degree in adsorption capacity. In addition present of iron oxide caused the Cu2+ co-precipitated. And the present of high organic matter in lignite that C=98.87% test by EDX share strongly function in sorption capacity too. Moreover CAC of lignite and shale reached nearly to 100%, this proved more clearly that lignite and shale have high adsorption capacity. In contrast, through characteristics analyses of ironsand, mineral content mostly are sand that lack of clay and organic content, so it cause the pollutant rapidly moved to water table that reduce the reaction time. The negative of CAC treated by ironsand were shown, it because of the increasing of Cu2+ in natural ironsand into the solution.

Kata Kunci : tembaga, ironsand, shale, lignite, percobaan kolom.