Kinetika pertukaran ion Pb2+, Ni2+, dan campuran Pb2+ dan Ni2+ dengan H+ pada zeolit alam teraktifkan

SUKRENI, Tulus, Ir. I Made Bendiyasa, M.Sc.,PhD

2001 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Zeolit alam mempunyai potensi sebagai penjerap logam berat dalam pengolahan limbah karena memiliki kapasitas penjerapan dan selektivitas yang tinggi, benunur panjang dan jumlahnya melimpah di Indonesia. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai karakter zeolit terutama dalam fungsinya sebagai penjerap. Penelitian dilakukan secara batch dengan menggunakan tangki berpengaduk. Sistem yang dipelajari adalah larutan dengan komponen tunggal dan multikomponen dengan parameter kecepatan pengadukan dan ukuran butir zeolit. Nilai konsentrasi larutan setiap waktu dianalisa dengan AAS (Atomic Adsorption Spectrometer). Percobaan keseimbangan juga dilakukan untuk mengetahui kapasitas maksimum zeolit dan energi pertukaran ion. Pada sistem komponen tunggal, dengan membandingkan sejumlah model matematik, didapat fenomena bahwa kecepatan pertukaran ion dipengaruhi oleh kecepatan difusi. Pada sistem multikomponen diperoleh selektivitas Pb > Ni dengan rasio rata-rata penjerapan Pb dan Ni sebesar 4,17. Dari percobaan kesetimbangan diketahui energi pertukaran ion dalam larutan Pb dan Ni masing-masing 23,2 kJ/mol dan 11,4 kJ/mol. Hubungan antara konstanta difusi (kD)dengan variabel kecepatan pengadukan dan ukuran butir zeolit dapat dinyatakan dengan kelompok tak berdimensi sebagai berikut. a. Untuk sistem komponen tunggal: Sh Pb = 320 (Re)1,149(dz/dp)-1,503, ralat rata-rata = 10,54 %; Sh Ni = 0,75 (Re)1,149( dz /dp) -1,503 ralat rata-rata = 12,77 %. b. Untuk sistem mdti komponen: Sh Pb = 2,94 (Re) 1,129 (dz/dp)-1,542, ralat rata-rata = 7,33 %; Sh Ni = 1,05 (Re) 1,129 (dz/dp)-1,542, ralat rata-rata = 8,60 %. Persamaan-persamaan KTD di atas berlaku untuk kisaran: 490 ≤ Re ≤ 1143,33; 0,006 ≤ (dz/dp)≤ 0,043.

It has been well known that natural zeolites have ability to remove some heavy metals from wastewaters, Since these zeolites are abundantly available in Indonesia, these materials provide an interesting subject to study. The experiments were carried out in a batch stirred tank reactor. The systems were single component and multi components solutions with agitation and diameter of zeolites as parameters. Sucessive timed samples were analyzed using AAS (Atomic Adsorption Spectrometer). The equilibrium experience was also done to calculate maximum zeolite capacity and energy of ion exchange. Examination in single component system with the comparison of mathematical models reveals that the ion exchange rate was controlled by film difhsion. The multi component system were evaluated with respect to zeolite selectivity. Its sequence is Pb > Ni with average adsorption ratio Pb and Ni is 4.17. Energy of ion exchange which was determined by equilibrium data for Pb and Ni solutions were 23.2 kJ/mol and 11.4 kJ/mol respectively. The relation between diffusion constant (kD) and process variables are as follows: a. in single component system: Sh pb = 3.20 (Re)1,149( dz/dp)-1.503, average error = 10.54 %; Sh Ni = 0.75 (dz/dp)-1.503, average error = 12.77 %; b. in multi component system: Sh pb = 2.94 (Re)1,129 (dz/dp)-1.542, average error = 7.33 %; Sh Ni = 1.05 (Re)1,129 (dz/dp)-1,542, average error = 8.60 %; for parameters range: 490 ≤ Re ≤ 1143.33; 0.006 ≤ dz/dp) ≤ 0.043.

Kata Kunci : Zeolit Alam,Adsorben,Penyerap Ion