Versi terjemahan Bahasa Dari Pendukung.pdfPage 1Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-101Penghapusan ion logam berat dalam air limbah campuran zeolitProduk 4A dan sisa dari abu terbang batubara daur ulangKS Hui, CYH Chao*, SC KotDepartemen Teknik Mesin, The Hong Kong Universitas Sains dan Teknologi, Clear Water Bay,Kowloon, Hong Kong, CinaMenerima 26 Januari 2005; diterima dalam bentuk revisi 19 Juni 2005, diterima 24 Juni 2005Tersedia online 1 Agustus 2005AbstrakKinerja penghapusan dan urutan selektivitas ion logam campuran (Co2+, Cr3+, Cu2+, Zn2+dan Ni2+) Dalam larutan berair yang diselidiki oleh proses adsorpsi pada murni dan chamfered-tepi zeolit 4A dibuat dari abu terbang batubara (CFA), zeolit kelas komersial 4A dan produk sisa daur ulang dari CFA. Murni zeolit 4A (diolah dari CFA) disintesis di bawah suhu baru step-perubahan dengan mengurangi waktu sintesis.Metode Batch dipekerjakan untuk mempelajari parameter yang berpengaruh seperti ion logam awal konsentrasi, dosis adsorben, waktu kontak dan pH awal dari larutan pada proses adsorpsi. Data percobaan yang dilengkapi dengan baik oleh pseudo-orde kedua Model kinetika (untuk Co2+, Cr3+, Cu2+ dan Zn2+ion) dan pseudo-orde pertama Model kinetika (untuk Ni2+ion).Data kesetimbangan yang dipasang dengan baik oleh model Langmuir dan menunjukkan urutan afinitas: Cu2+ > Cr 3+ > Zn2+ > Co2+ > Ni 2+ (CFA disiapkandan kelas komersial zeolit 4A). Proses adsorpsi ditemukan pH dan konsentrasi tergantung. Tingkat serapan dan serapan kapasitas ion logam dapat secara signifikan ditingkatkan dengan meningkatkan nilai pH.Mekanisme penghapusan ion logam adalah dengan adsorpsi dan proses pertukaran ion. Dibandingkan dengan kelas komersial zeolit 4A, CFA adsorben disiapkan bisa material alternatif untuk pengolahan limbah cair.

© 2005 Elsevier BV All rights reserved.Kata kunci: adsorpsi, Kinetic, logam berat, Batubara fly ash; Zeolit

1. PengantarBeberapa aliran limbah industri mungkin berisi berat logam seperti Sb, Cr, Cu, Pb, Zn, Co, Ni, dll termasuk cairan limbah yang dihasilkan oleh logam finishing atau mineral industri pengolahan [1]. Logam beracun, mungkin ada dalam konsentrasi

tinggi (bahkan sampai 500 mg l-1), Harus diobati secara efektif / dihapus dari air limbah. Jika air limbah yang dibuang langsung ke perairan alami, akan menimbulkan risiko besar bagi ekosistem perairan, sementara debit langsung ke sistem pembuangan kotoran dapat mempengaruhi negatively perawatan air limbah biologis berikutnya [2].Dalam beberapa tahun terakhir, penghapusan racun ion logam berat dari limbah, industrial and mining waste effluents has been widely dipelajari. Kehadiran mereka di sungai dan danau telah tanggung jawab untuk beberapa jenis masalah kesehatan pada hewan, tumbuhan dan manusia [3,4]. antara banyak metode yang tersedia untuk mengurangi konsentrasi logam berat dari air limbah, yang Yang paling umum adalah presipitasi kimia, pertukaran ion, adsorpsi dan reverse osmosis. Sebagian besar metode ini menderita dari beberapa kelemahan seperti modal yang tinggi dan operasional biaya dan masalah pembuangan sisa lumpur logam. Ion-pertukaran layak ketika penukar memiliki tinggi selektif untuk logam yang akan dihapus dan konsentrasi com-ion peting rendah. Logam ini kemudian dapat dipulihkan denganmembakar resin logam jenuh dan biaya seperti Proses alami membatasi aplikasi untuk hanya lebih valu- logam mampu. Dalam banyak kasus, bagaimanapun, logam berat yang tidak cukup berharga untuk menjamin penggunaan selektif khusus penukar / resin dari sudut pandang ekonomi. Ini memiliki mendorong penelitian menggunakan bahan adsorben murah untuk memurnikan air yang terkontaminasi dengan logam. Fly ash batubara dibentuk oleh pembakaran batu bara di batubara dipecat pembangkit listrik sebagai produk limbah. Tingkat generasi batubara fly ash untuk seluruh dunia adalah sekitar 500 juta ton per tahun dan diperkirakan akan meningkat [5]. Effi- pembuangan koefisien fly ash batubara adalah masalah di seluruh dunia karenavolume besar dan efek berbahaya terhadap lingkungan [6,7]. Sebagai teknik untuk daur ulang abu terbang batubara, sintesis zeolit dari abu layang batubara telah menarik banyak perha- tion [8]. Namun, total waktu konversi umumnya panjang (24-72 jam) dan suhu sintesis adalah 90-225◦C.Selain itu, zeolit diperoleh biasanya terdiri dari con- Struktur densed (volume pori rendah) seperti NaP1, sodalite dan analcime dalam bentuk campuran dengan abu layang batubara. Dengan demikian, applicability of synthetic zeolites from coal fly ash has greatly terhambat. Baru-baru ini, penulis [9] telah berhasilmenerapkan metode suhu langkah perubahan dalam sintesis 4A zeolit murni dari abu layang batubara dengan mengurangi waktu sintesis. Hal ini memungkinkan penggunaan yang lebih luas dari abu terbang batubara dikonversi zeolit produk dalam berbagai proteksi industri dan lingkungan kegiatan. Di antara mineral yang berbeda yang memiliki adsorben properti, zeolit tampaknya menjadi salah satu yang paling menjanjikan untuk melakukan fungsi pemurnian logam [10]. Zeolit memilikitiga dimensionalstructureconstitutedby (Si, Al) O4tetrahedra dihubungkan dengan semua simpul oksigen membentuk saluran

di mana H2O molekul dan tukar kation counterbal- Ance muatan negatif yang dihasilkan dari isomorf substitusi. Keuntungan dari zeolit atas resin, selainbanyak biaya yang lebih rendah, adalah selektivitas ion mereka. Karena karakteristik struktural zeolit dan mereka adsorben yang tepat- dasi, mereka telah digunakan sebagai saringan bahan kimia, air pelembutdan adsorben [10-12]. Beberapa peneliti telah mempelajari removal performance and selectivity sequence of heavy metal ion dengan zeolit alam (Klinoptilolit dan chabazite) [13-20]serta zeolit sintetis [21- 24].  Ouki dan Kavannagh[15] mempelajari kinerja zeolit alam (clinoptilo-lite dan chabazite) pada pengobatan limbah logam campuran(Pb2 +, Cd2 +, Cu2 +, Zn2 +, Cr3 +, Ni2 +dan Co2 +; Konsentrasi:1-30 mg l-1), Namun, therewerenodataaboutkineticmod-eling proses. Panayotova dan Velikov [19]   f  ound bahwakinetika reaksi pseudo-orde pertama digambarkan penghapusanion logam campuran (Pb2 +, Cd2 +, Cu2 +, Zn2 +dan Ni2 +) Padakonsentrasi 50 mg l-1oleh zeolit alam (Klinoptilolit).

Alvarez-Ayuso et al. [23] mempelajari perilaku penyerapanCr3 +, Ni2 +, Zn2 +, Cu2 +dan Cd2 +ion oleh alam (clinop-tilolite) dan sintetis (NaP1) zeolit. Mereka menemukan bahwakapasitas penyerapan zeolit sintetis NaP1 adalah 10 kalilebih besar dari zeolit alam. Pengamatan umumbahwa sebagian besar penulis ditangani dengan solusi tunggal beration logam di bawah kondisi ekuilibrium. Kesimpulan ditarikdari studi tersebut mungkin tidak berlaku ketika menerapkan adsorpsi-tion proses untuk limbah campuran dianggap. Bahkan kurangdiketahui tentang kinetika adsorpsi logam berat multi-ion dari abu terbang batubara disiapkan, murni dan chamfered-tepi, zeo-lite 4A. Pengetahuan tentang topik ini dapat berguna dalam merancangwastewatertreatmentsystemsusinglow-costadsorbentmate-rial (fly ash batubara based). Bahkan, dalam sintesis bentuk murnizeolit menggunakan fly ash batubara, residu dari proses mungkinjuga menjadi adsorben potensial dan layak komprehensifstudi, terutama mengingat bahwa sekitar 30% dari NaP1 yangzeolit tertinggal sebagai residu dalam proses sintesis.Karya ini difokuskan pada memanfaatkan murni danchamfered-tepi zeolit 4A dibuat dari abu layang batubarahapus campuran ion logam berat seperti Cr3 +, Cu2 +, Zn2 +,Ni2 +dan Co2 +dalam air. The kinetik dari proses dankapasitas serap dari adsorben ditentukan dalam hubungan-tion terhadap efek dari berbagai faktor pada proses adsorpsi.

Parameter dalam penelitian ini meliputi konsentrasi awalion campuran logam berat, waktu kontak, pH awalsolusi dan dosis adsorben. Selain itu, upaya inidibuat untuk menyelidiki kapasitas penghapusan berat campuranion logam oleh fly ash batubara diperlakukan (produk sisa setelahpersiapan murni dan satu fasa zeolit 4A dari batubarafly ash). The heavy metal adsorpsi pertunjukan dariasli batubara fly ash dan kelas komersial zeolit 4A yangjuga belajar untuk perbandingan.2. Bahan dan metode2.1. AdsorbatSemua senyawa yang digunakan untuk menyiapkan solusi reagenadalah analitik kelas reagen. Ion-ion logam berat campuransolusi yang mengandung 50, 100, 200 dan 300 mg l-1masing-masingCr3 +, Cu2 +, Zn2 +, Ni2 +dan Co2 +ion disusun oleh dis-memecahkan sejumlah ditimbang dari garam-garam nitrat masing diair deionisasi. Sebelum pencampuran adsorbat dengan adsor-bents, pH awal setiap solusi (pH = 3 dan 4) adalahdisesuaikan dengan nilai yang diperlukan dengan menambahkan 0.1-10 M HNO3dan 0.1-10 M larutan NaOH [25,26]. Perlu dicatatbahwa anion nitrat tidak membentuk endapan atau kompleksdengan logam yang sesuai pada kondisi pengujian dandianggap lembam [27]. Selain itu, pada pH = 3 dan 4,efek kompleks dari ion logam dengan ion hidroksidatidak signifikan [28]. Hal ini diasumsikan bahwa dampak dari penyesuaianing solusi pH awal dengan HNO3dan NaOHdalam hal mengubah kimia larutan adalah tidaksignifikan.2.2. Pengisap

Sebuah kelas komersial zeolit 4A (Valfor 100) dari PQBahan kimia (Thailand) Limited dan batubara fly ash disiapkanmurni dan chamfered-tepi zeolit 4A digunakan. Batubarafly ash disiapkan murni zeolit 4A disintesis olehdampak dari langkah-perubahan suhu sintesis selamahidrotermal. Umumnya, campuran 30 gfly ash dan 300 ml 2 M larutan NaOH dalam 1 L disegelBotol PP disimpan dalam penangas minyak pada 100◦C selama 2 jam di bawahKondisi diaduk (300 rpm). Lalu, solusinya adalah dipisahkandinilai dari campuran dengan proses filtrasi. The molar

Page 3KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-10191rasio SiO2/ Al2O3: Na2O / SiO2: H2O / Na2O dalam larutan itudisesuaikan dengan 1.64:8.09:56.51 dengan menambahkan 100 ml aluminiumsolusi. Tujuan dari penambahan 100 ml aluminiumsolusi adalah untuk mengontrol rasio molar larutan untuksintesis berikutnya 4A zeolit murni dari abu layang batubaradiekstraksi solusi. Selain itu, dengan penambahan alu-minumsolution, itwasshownthatpure, singlephaseandhighkristal sampel zeolit 4A dapat dengan mudah disintesisdari abu layang batubara. Larutan kemudian diaduk (500 rpm)selama 30 menit pada suhu kamar (25◦C) dan disintesispada suhu pertama 90◦C selama 1,5 jam dan kemudian

pada suhu kedua 95◦C selama 2,5 jam. The layang batubaraabu disiapkan zeolit 4A kemudian pra-perawatan dengan 1 M NaClselama 24 jam pada 25◦C sebelum percobaan adsorpsi. The-purpose pretreatment adalah untuk membawa zeolit 4A mendekatiBentuk homoionic (Na-bentuk) sehingga dapat meningkatkan efektivitasdalam penyerapan ion logam berat. Setelah konversilalat abu batubara menjadi zeolit murni proses 4A, diamatibahwa fly ash sisa juga diubah menjadi NaP1 zeolit.Dalam rangka untuk mendaur ulang fly ash batubara sepenuhnya, resid-UAL fly ash ditulis sebagai diobati abu terbang batubara yangjuga digunakan dalam studi adsorpsi percobaan. Batubara Diobatifly ash dicap sebagai TFA2 dan TFA4.5 digunakan dan merekadibentuk oleh perlakuan 30 g fly ash batubaradan 300 ml 2 M larutan NaOH pada 100◦C selama 2 dan 4,5 hmasing-masing. Akhirnya, dalam rangka untuk membedakan penghapusan per-kinerja dari fly ash adsorben berbasis batubara, aslifly ash batubara juga digunakan dalam studi adsorpsi. Terperinciinformasi tentang sintesis dan karakterisasiadsorben dikonversi dari abu terbang batubara dapat ditemukan direferensi [9].2.3. KarakterisasiPowder difraksi sinar-X (XRD) pola dari adsor-bents diperoleh dengan menggunakan difraktometer bubuk (PhilipsPW 1830) dilengkapi dengan K radiasi Cu. The percepatantegangan dan arus yang digunakan adalah 40 kV dan 20 mA, masing-masing. Komposisi kimia dari adsorben adalahditentukan oleh JEOL X-ray fluorescence reflektif spectrometer (XRF, BEJ 3201Z). Semua konsentrasi logam yangdianalisis menggunakan induktif Ditambah Plasma Atomic Emis-sion Spectrometry (ICP-AES, Perkin Elmer 3000-XL). Itusampel biasanya diencerkan lima kali dengan air deionisasi.Oleh karena itu, konsentrasi larutan ion logam harusberada di kisaran 0-60 mg l-1. Standar kalibrasidisusun menggunakan larutan standar yang cer-tified oleh pemasok. Standar kalibrasi tiga (20, 40dan 60 mg l

-1) Dan larutan blanko yang digunakan untuk mengkalibrasiperalatan. Kurva kalibrasi linier diperoleh setelahkalibrasi. Jika koefisien korelasi R2adalah kurang dari0.999, mesin itu dikalibrasi ulang untuk memastikan keakuratanhasil. Sampel otomatis diukur tigakali dalam satu aspirasi. Jika standar deviasi dari teshasilnya lebih besar dari 1%, sampel diukurlagi sampai hasil tes memenuhi persyaratan analisis.Semua kondisi instrumen yang dioptimalkan untuk max-sensitivitas Imum seperti yang ditunjukkan oleh manual produsen.Nilai pH dari larutan berair diukur olehMettler Toledo-meter (120 MP). Permukaan morfologiadsorben dianalisis dengan pemindaian mikroskop elektronik(SEM, JEOL 6300) ditambah dengan energi dispersif X-rayanalisis (EDAX). Dalam analisis SEM, adsorben sam-prinsip keuangan yang dilapisi dengan lapisan tipis emas dan dipasang padamenusuk tembaga menggunakan double tape-stick. Ukuran partikeladsorben diukur dengan sinar laser hamburan tech-nique (Coulter LS 230). Nitrogen adsorpsi / desorpsi adalahcarriedoutat77 KusingtheCoulterSA3100nitrogenphysic-aparat adsorpsi. Volume nitrogen teradsorpsi adalahdinormalkan ke suhu dan tekanan standar (STP). Sebelumnyauntuk percobaan, sampel adalah dehidrasi pada 150◦C untuk2h.2.4. Batch penyerapan percobaanPercobaan dilakukan dalam reaktor batch(250 ml) pada 25 ± 0,5◦C dengan pengadukan kontinyu pada 600 rpm.2.4.1. Kinetics studiThe0.1 gofpurezeolite4A (coalflyashprepared) wasleftdalam kontak dengan 100 ml larutan ion logam berat campuran (50dan 100 mg l-1) Pada nilai pH awal 3 dan 4. Aliquotsupernatan (0,5 ml) ditarik pada waktu yang berbeda antar-vals (5-240 menit) dan volume total sampling melakukantidak melebihi 5% dari volume total solusi. Supernatandisaring dengan 0,45 m filter. Filtrat yang asam-

ified dengan 2% HNO3untuk menurunkan nilai pH di bawah3 untuk menghindari curah hujan sebelum ICP-AESpengukuran.2.4.2. Kapasitas serapAdsorben (0,5 g) yang tersisa dalam kontak dengan 100 mlcampuran logam berat ion solusi dalam kisaran50-300 mg l-1dengan nilai pH awal 3 untuk 240 menit. Itufiltrat disaring dengan 0,45 m filter dan diasamkan dengan2% HNO3untuk mengurangi pH di bawah 3 sebelum ICP-AESpengukuran. Dalam rangka untuk memperoleh kapasitas serap, yangjumlah ion teradsorpsi per satuan massa adsorben (qedimiligram ion logam per gram adsorben) adalah evaluasi-diciptakan dengan menggunakan ekspresi berikut:qe=Co- Cem× V(1)di mana Coadalah konsentrasi ion logam awal (mg l-1),Cekeseimbangan konsentrasi ion logam (mg l-1), Vvolume fase berair (l), dan m jumlahadsorben yang digunakan (g). Efisiensi penyisihan ion logam olehadsorben dianggap dalam persentase sebagai:

Efisiensi penyisihan =Co- CeCo× 100(2)

Page 492KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-101Tabel 1Komposisi kimia dari adsorbenKomposisi (% berat)Batubara fly ashDitangani fly ash batubaraZeolit 4ATFA2TFA4.5Fly ash batubara disiapkanKomersial (Valfor 100)SiO250.0942.1240.2243.3444.68Al2O324.9124.1524.5135.7134.91Na2O0.1411.9116.62

19.7520.12CaO11.7711.3210.610.020.02Fe2O37.605.875.010.800,03MgO0.401.150.840.250.18TiO21.171.131.180.020.01K2O1.190.460.340.070.05MnO0.100.200.160,030.00

Si / Al rasio mol zeolit 4A1.701.441.571.321.32Kristalinitas (%)nanana47,4186.05Luas permukaan BET (m2g-1)1.3818.4922.2054.8271,41na: Tidak tersedia.3. Hasil dan diskusiPengaruh waktu kontak, pH awal, berat campuran awalion logam konsentrasi dan dosis adsorben pada selektivitasurutan dan adsorpsi kinetik ion logam berat yangdiselidiki. Sebuah studi perbandingan efisiensi removalion logam campuran oleh lalat abu batubara adsorben berbasis(Asli batubara fly ash, lalat residu batubara diperlakukan abu danmurni zeolit 4A dibuat dari abu terbang batubara) dan komersialkelas zeolit 4A juga dilakukan.3.1. Karakteristik adsorbenData komposisi unsur untuk fly ash batubara, diperlakukanresidu fly ash batubara, fly ash batubara disiapkan zeolit 4A dankomersial zeolit 4A yang ditunjukkan pada Tabel 1. Jumlah tersebutamorf SiO2dalam abu layang batubara 46,2% berat diujioleh difraksi (XRD) metode sinar-X kuantitatif [29]. Setelahproses sintesis zeolit 4A, fly ash batubara diperlakukanresidu (TFA2 dan TFA4.5) yang digabungkan dengan signifikan-Jumlah tidak bisa Na setelah mereka diperlakukan dengan NaOH larutantion. Jumlah unsur Na tergabung dalam diobati

fly ash residu batubara meningkat dengan waktu perawatan. Gambar. 1menunjukkan morfologi dari berbagai adsorben. The layang batubaraabu terdiri dari bola halus (0,04-600 m, dengan rata-ratadiameter 20,7 m). Partikel-partikel ini terbentuk daripendinginan produk cair setelah pembakaran tanah liat com-pon dalam batubara asli [29]. Sebaliknya, morfologidari lalat residu batubara diperlakukan abu (TFA2 dan TFA4.5) adalahkasar (1-10 m, dengan diameter rata-rata 3 m), munculsebagai agregat dari piring-piring kecil. Ini karena zeolit Crys-tals (terutama NaP1) yang diendapkan pada permukaanbatubara fly partikel abu. Morfologi zeolit 4A (layang batubaraabu disiapkan dan komersial grade) adalah chamfered bermatakubus (berkembang dengan baik {110} wajah). The chamfered bermatakubus morfologi ini disebabkan oleh SiO awal2/ Al2O3konsentrasitrasi yang digunakan dalam proses sintesis [30]. Ukuran partikeldari abu layang batubara disiapkan zeolit 4A dan komersial (Val-untuk 100) zeolit 4A adalah 1-4 m dengan diameter rata-rata2,7 m dan 1-3 m dengan diameter rata-rata 2 m, masing-masing. Tabel 1   a  LSO mencakup data tentang luas permukaan spesifikdari sampel. Luas permukaan TFA2 dan TFA4.5 memilikimeningkat 13 - dan 16-kali lipat. Peningkatan luas permukaankarena kristalisasi dari banyak kristal zeolit padaawalnya mulus fly ash bola. Dibandingkan dengan fly ash batubarazeolit disiapkan, luas permukaan yang lebih besar komersial zeo-lite mungkin karena ukuran partikel lebih kecil dari sampel.Dari pola XRD dari adsorben (tidak terlihat), yangspesies kristal utama dalam batubara fly ash sampel yangkuarsa (SiO2), Mullite (3AL2O3· 2SiO2) Dan kalsit (CaCO3)

seperti yang diidentifikasi oleh puncak yang tajam, sedangkan kehadiranfase amorf SiO2diidentifikasi oleh kehadiranpuncak difraksi yang luas (dekat 2 θ = 24◦). Kuarsa dan mul-lite diproduksi selama dekomposisi termal tanah liatmineralssuchaskaoliniteduringcombustion.Treatedcoalflyresidu abu (TFA2 dan TFA4.5) diidentifikasi sebagai campurandari NaP1 zeolit (kartu JCPDS 39-0219) dan kalsit (CaCO3,JCPDS kartu 05-0586). Fly ash batubara disiapkan zeolit dan com-zeolit komersial diidentifikasi sebagai satu-fase zeolit 4A(Kartu JCPDS 43-0142).3.2. Penyerapan kinetikaPada dasarnya terdapat tiga tahapan dalam adsorpsi pro-cess oleh adsorben berpori [31]: (1) zat terlarut transfer darisolusi bulk ke permukaan eksternal dari sorben melaluilapisan batas cair (resistensi film), (2) Transfer terlarutdari permukaan sorben ke intraparticle situs aktif (intra-resistensi partikel), dan (3) interaksi zat terlarut dengansitus yang tersedia pada kedua permukaan eksternal dan internalsorben (resistensi reaksi). Satu atau lebih di atas-tahap yang disebutkan dapat mengontrol tingkat di mana zat terlarut adalahterserap dan jumlah zat terlarut yang diserap kesorben. Dalam penelitian ini, kinetika sorpsi yang mendefinisikanefisiensi penyerapan ion logam campuran diperiksa olehpersamaan pseudo-orde pertama dan pseudo-orde kedua.

Halaman 5KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-10193Gambar. 1. SEM gambar dari fly ash batubara dan adsorben.3.2.1. Model kinetika pseudo-orde pertamaPada tahun 1898, Lagergren [32] menyarankan-orde-pertamapersamaan untuk penyerapan sistem cair / padat berdasarkan padatkapasitas. Ini mengasumsikan bahwa laju perubahan serapan sorbatdengan waktu berbanding lurus dengan perbedaan dalam sat-Konsentrasi uration dan jumlah serapan yang solid denganwaktu. Persamaan Lagergren adalah tingkat paling banyak digunakanpersamaan dalam penyerapan fase cair. Persamaan umumdinyatakan sebagai:log (q

e- Qt) = Log (qe) -k12. 303t(3)di mana qedan qtadalah jumlah ion logam teradsorpsike adsorben (mg g-1) Pada kesetimbangan dan pada waktu t,masing-masing k.1adalah konstanta laju orde pertama (min-1). Olehmerencanakan log (qe- Qt) Vs t, k konstanta orde pertama1dankeseimbangan kapasitas qedapat diperoleh dari lerengdan mencegat, masing-masing.3.2.2. Model kinetika pseudo-orde keduaHo dan Mckay mengembangkan-orde-kedua persamaan-tion berdasarkan jumlah sorbat diserap pada sorben[33]. Jika tingkat penyerapan adalah mekanisme orde kedua, yangpseudo-orde kedua persamaan laju kinetika chemisorption adalahdinyatakan sebagai:d qtd t

= K2(Qe- Qt)2(4)Untuk kondisi batas t = 0 sampai t = t dan qt= 0 sampai qt= Qt,bentuk terintegrasi Persamaan. (4)   b  ecomes:1(Qe- Qt)=1qe+ K2t(5)

Page 694KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-101Gambar. 2. Perbandingan antara profil waktu diukur dan model untukadsorpsi ion logam berat campuran pada pH 3 (T, 25◦C, kecepatan pengadukan,600 rpm, V, 100 ml, m, 0,1 g zeolit 4A (fly ash batubara disiapkan)).yang merupakan hukum laju terintegrasi untuk-orde-keduareaksi. . Eq (5)   c  sebuah disusun kembali untuk mendapatkan bentuk linier:tqt

=1k2qe2+1qet(6)Konstanta dapat ditentukan dengan memplot t / qtdibandingkan t. Ituk kedua ordersorptionrateconstant2(G mg-1min-1) Dan qe(Mg g-1) Dapat ditentukan dari intercept dan lerengoftheplot.Thismodelisbasedontheassumptionthattheratemembatasi langkah mungkin penyerapan kimia yang melibatkan valensikekuatan melalui berbagi atau pertukaran elektron antaraadsorben dan adsorbat [34].Gambar. 2 dan 3 menunjukkan kinetika adsorpsi ion logamke fly ash batubara disiapkan zeolit 4A. Hal ini diamatibahwa model pseudo-orde pertama dilengkapi dengan baik untuk Ni2 +iondan model pseudo-orde kedua dilengkapi dengan baik untuk Co2 +,Cr3 +, Cu2 +dan Zn

2 +ion dalam sistem penyerapan diuji. Itumodel yang dipilih untuk mencocokkan data eksperimen didasarkan padakecenderungan model untuk memperkirakan jumlah logamion dihapus pada awal dan keadaan akhir adsorpsi.Pada pH = 3, terlihat bahwa semua ion logam yang cepatdihapus oleh zeolit 4A (fly ash batubara siap) dalam120 menit, kecuali Cr3 +. Selain itu, hasil menunjukkanbahwa sekitar 90% dari ion logam telah dihapus dalam pertamaGambar. 3. Perbandingan antara profil waktu diukur dan model untukadsorpsi ion logam berat campuran pada pH 4 (T, 25◦C, kecepatan pengadukan,600 rpm, V, 100 ml, m, 0,1 g zeolit 4A (fly ash batubara disiapkan)).60 min.Similarly, atpH = 4, allmixedmetalionswererapidlydihapus oleh zeolit 4A dalam waktu 60 menit dan sekitar 90% daripenghapusan ion logam dicapai dalam 30 menit pertama,kecuali Cr3 +pada konsentrasi yang lebih tinggi (100 mg l-1). Itukarena pada nilai yang lebih tinggi dari pH, H3O+ion berkompetisikalah dengan ion logam untuk situs pertukaran dalam zeolit.Telah diamati bahwa di bawah semua kondisi eksperimental,ada adsorpsi signifikan terlihat setelah 240 menit aduk-cincin. Untuk percobaan selanjutnya, waktu kontak demikiandipertahankan selama 240 menit untuk memastikan keseimbangan yang bisadicapai. Hal ini menunjukkan bahwa ion removal sangat tergantungpada konsentrasi ion logam awal. Sementara meningkatkankonsentrasi awal ion logam campuran, yang signifikanpenurunan dalam penyerapan Zn2 +, Co2 +dan Ni2 +ion adalah

diamati yang dapat dikaitkan dengan selektivitas tinggiCu2 +dan Cr3 +ion dengan zeolit 4A. Kompetisi untuk zeo-situs lite 4A adsorpsi di hadapan Cu2 +dan Cr3 +dipimpinpada penurunan penyerapan ion logam lainnya. Hasil serupadilaporkan oleh Panatotova dan Velikov [19]. Kenaikandalam loading kapasitas zeolit 4A bila menambah ini-konsentrasi ion logam esensial campuran berat mungkinkarena kekuatan pendorong tinggi untuk transfer massa. Mirip obser-vations dilaporkan dalam penghapusan Pb2 +dan Cd2 +olehserbuk gergaji [34]. yang diamati seri selektivitas bisa menjadi

Page 7KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-10195Tabel 2Pseudo-pertama (kedua) order-konstanta lajupHConc awal. (Mg l-1)Ion logamqe, exp(Mg g-1)Pseudo-pertama (kedua)-order model kinetikaqe, calKonstanta lajuR2(Mg g

-1)(Mmol g-1)350Co2 + a9.3410.150.170,0060,998Cr3 + a38.6940.110.770,0021.000Cu2 + a40.0140.340.630,0171.000Ni2 + b7.597.630.130,0540.963Zn2 + a26.5830.140.460,0010.997100Co

2 + a5.576.170.100.0070,968Cr3 + a29.1232,520.630,0010.996Cu2 + a22.5923,580.370,0040.999Ni2 + b3.983.870.070.0270,942Zn2 + a9.2210.540.160,0040.975450Co2 + a16.8417.750.300,0050.999Cr

3 + a38.6638.850.750.0321.000Cu2 + a39.8039,810.634,9481.000Ni2 + b11.5110.490.180,0590,956Zn2 + a40.3841.170.630,0081.000100Co2 + a5.155.500.090.0200.978Cr3 + a56.4156,471.090,0010.996Cu2 + a

72,0472,731.140,0051.000Ni2 + b6.144,950.080.1020,989Zn2 + a19,5920.100.310,0080.997R2adalah koefisien korelasi (T, 25◦C, kecepatan pengadukan, 600 rpm, pH, 3, 4, waktu, 0-240 menit; V, 100 ml, m, 0.1g zeolit 4A (fly ash batubara siap)).sebuahNilai ditentukan oleh model kinetika pseudo-orde kedua. Satuan laju konstan k2adalah g mg-1min-1.bNilai ditentukan oleh model kinetika pseudo-orde pertama. Satuan laju konstan k1adalah min-1.hasil dari berbagai faktor, seperti struktur kerangka zeo-lite, ukuran terhidrasi dan hidrasi energi bebas ion logam.Efek ini akan dibahas dalam Bagian 3.3. Ini harusmencatat bahwa mekanisme adsorpsi ion multi-logam olehadsorben rumit. Perilaku setiap ion logam

dalam sistem multi-ion logam sangat bergantung pada con-konsentrasi dan sifat dari ion lain yang hadir, pHsolusi, dan sifat fisik dan kimia dari keduaadsorben dan adsorbat. Bentuk dan koefisienadsorpsi kinetik dari sistem dipengaruhi oleh keduainteraksi dan persaingan efek antara multi-logamion. Tabel 2   l  man hasil yang diperoleh dari pseudo-pertama-order dan pseudo-orde pertama model kinetika. Hal ini menunjukkanyang dihitung qesetuju dengan baik dengan data eksperimen.Karakteristik waktu untuk kinetika model semu adalahditemukan berada di kisaran 1-2 perintah besarnya menit.3.3. Penyerapan isotermAnalisis data isoterm penting untuk mengembangkananequationwhichaccuratelyrepresentstheresultsandwhichdapat digunakan untuk keperluan desain. Dalam rangka untuk menyelidikipenyerapan isoterm, dua model ekuilibrium dianalisis:Langmuir dan persamaan isoterm Freundlich. KeduaModel isoterm pertama berasal dan digunakan untuk gas adsorpsi-tion oleh adsorben mikroporous, dan kemudian diperluas ke terlarutadsorpsi dari larutan berair [35,36]. Langmuir TheModel diperoleh berdasarkan asumsi ideal yang benar-benaradsorpsi permukaan homogen, sedangkan Freundlich yangisoterm cocok untuk permukaan yang sangat heterogen.3.3.1. Langmuir isotermLangmuir isoterm sorpsi adalah yang paling terkenal dari semuaisoterm menggambarkan penyerapan [37] dan telah suksessepenuhnya diterapkan untuk banyak proses penyerapan [23,38-40]. Inidirepresentasikan sebagai:qe= Qmbce1 + bce(7)di mana Ceadalah keseimbangan berair ion logam konsentrasi(Mg l-1

), Qejumlah ion logam teradsorpsi per gramadsorbentatequilibrium (mg g-1), Qmdan b aretheLangmuirkonstanta yang berkaitan dengan kapasitas dan adsorpsi maksimumenergi adsorpsi, masing-masing. Nilai-nilai qm(Mg g-1)dan b (mg-1) Dapat ditentukan dari plot linear Ce/ Qedibandingkan Ce.3.3.2. Freundlich isotermThe Freundlich isoterm yang paling sering digunakan untukmenggambarkan adsorpsi komponen organik dan anorganikInSolution [41,42]. Thisfairlysatisfactoryempiricalisothermdapat digunakan untuk penyerapan non-ideal yang melibatkan heteroge-neous penyerapan dan dinyatakan sebagai:log qe= Log K +1nlog Ce(8)

Page 896KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-101Gambar. 4. Eksperimental logam isoterm adsorpsi abu terbang batubara disiapkandan zeolit 4A komersial dan hasil dimodelkan menggunakan persamaan Langmuir(T, 25◦

C, kecepatan pengadukan, 600 rpm, waktu, 240 menit; pH, 3; V, 100 ml, m, 0,5 g).dimana K adalah kira-kira satu indikator kapasitas adsorpsidan 1 / n intensitas adsorpsi. Besarnya pameran-nent 1 / n memberikan indikasi favorability adsorpsi.Nilai n, dimana n> 1 mewakili menguntungkan adsorpsi con-dition. Dengan merencanakan log qeterhadap log Ce, Nilai-nilai K dan n dapatditentukan dari kemiringan dan intercept dari plot.Untuk semua kasus, model Langmuir mewakili lebih cocokdengan data eksperimen dari model Freundlich. Ituisoterm adsorpsi ion logam dengan fly ash batubara disiapkandan zeolit 4A komersial ditunjukkan pada Gambar. 4. Yang baikpersetujuan dari plot Langmuir dengan data eksperimenmenunjukkan cakupan monolayer ion logam pada bagian luarpermukaan adsorben. Nilai-nilai qmdan b diperoleh dariplot ini tercantum dalam Tabel 3. Freundlich The parameter-ters K dan 1 / n juga disajikan dalam Tabel 3. Untuk terbang batubaraabu disiapkan zeolit 4A, keseimbangan penyerapan terbesarKapasitas qmdiperoleh untuk Cu2 +, Yaitu 50,45 mg g-1, Yangmenurun menjadi 41,61 mg g-1untuk Cr3 +, 30,80 mg g-1untuk Zn2 +,13,72 mg g-1untuk Co2 +, Dan 8.96 mg g

-1untuk Ni2 +. Demikian pula,untuk komersial zeolit 4A, keseimbangan terbesar sorp-Kapasitas tion qmdiperoleh untuk Cu2 +, Yaitu 53,45 mg g-1,yang turun menjadi 45.29 mg g-1untuk Cr3 +, 31.58 mg g-1untukZn2 +, 11.52 mg g-1untuk Co2 +, Dan 7,90 mg g-1untuk Ni2 +. Itupenyerapan urutan ion logam pada zeolit 4A (fly ash batubaradisiapkan dan komersial grade) adalah sama dan adalah sebagaiberikut: Cu2 +> Cr3 +> Zn2 +> Co2 +> Ni2 +. Faktor-faktor sepertistruktur kristal zeolit 4A, energi bebas hidrasi dan

jari-jari terhidrasi dari ion logam mungkin bertanggung jawab untukdiamati selektivitas. Zeolit, secara umum, adalah asam lemahdi alam dan karena itu bentuk natrium exchangers selec-tive untuk hidrogen (R Na + H2O ⇔ RH + Na++ OH-). Inimenyebabkan nilai pH tinggi ketika exchanger adalah disetimbangkandengan larutan elektrolit yang relatif encer [43], membuat ciri-jawab pengendapan hidroksida logam. Struktur kristalzeolit 4A mengandung kandang besar yang memiliki bola dekatbentuk dan diameter bebas 11.4A. Masing-masing kandang ini adalahterhubung dengan enam kandang tetangga melalui delapan beranggotacincin (8-MR) yang memiliki diameter kristalografi dari 4.1A.Lebar pori efektif zeolit 4A adalah 4A. Sebuah umumFaktor mencegah sekelompok ion logam dari yang terserapoleh zeolit 4A adalah ukuran ion terhidrasi. Jika terhidrasiUkuran ion lebih besar dari pori-pori, spesies mungkindikecualikan atau beberapa perairan hidrasi harus dilucutidari ion terlarut untuk memungkinkan mereka untuk memasuki pori-porizeolit. Menurut ukuran jari-jari terhidrasi ion diTabel 4 [44] , urutan selektivitas ion terhidrasi adalahsebagai berikut: Ni2 +> Cu2 +> Co2 +> Zn2 +> Cr3 +. Juga, daritabel yang sama, logam dengan tertinggi energi bebas hydra-tion karena itu harus memilih untuk tetap dalam fase larutan.Dengan demikian, sesuai dengan energi bebas dari hidrasi, seleksi-Urutan tivity adalah Co2 +> Zn2 +> Ni

2 +> Cu2 +. Namun, keduaurutan selektivitas tidak menjelaskan dengan baik selektivitas tinggiCu2 +dan Cr3 +ion dan urutan diamati. Itumendalilkan bahwa mekanisme utama yang terlibat dalam sorp-tion Cu2 +dan Cr3 +ion didasarkan pada pengendapanhidroksida logam pada permukaan zeolit atau di dalam pori-poridinding. Pengamatan serupa dilaporkan pada adsorpsiCu2 +dan Cr3 +ion pada NaP1 [23]. Dibandingkan dengan Ni2 +ion, adsorpsi tinggi Co2 +ion mungkin karenaakomodasi aquacomplexes Co tetrahedral ke zeo-lite kerangka [26].Tabel 3Langmuir dan Freundlich parameter untuk adsorpsi ion logam campuran pada zeolit 4APengisapLogamModel LangmuirModel Freundlichqm(Mg g-1)b (l mg-1)

R2K ((mg g-1) (Mg l-1)n)1 / nR2Fly ash batubara disiapkan zeolit 4ACo2 +13.720.320,9986.660.1450,959Cr3 +41.610.980,99828.470.0760.850Cu2 +50.452.161.00037.110,0790.974Ni2 +8.960.320.9976.270.066

0,834Zn2 +30.800.170.99518.470,0890,623Komersial zeolit 4ACo2 +11.521.150.9974.790.170.911Cr3 +45.290.930.99927.540.110,971Cu2 +53,450.490.99736.850.090,965Ni2 +7.900.130,9984.240.110.946Zn2 +

31.580.330.99717.610.130.871R2adalah koefisien korelasi (T, 25◦C, kecepatan pengadukan, 600 rpm, waktu, 240 menit; pH, 3; V, 100 ml, m, 0,5 g zeolit 4A).

Page 9KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-10197Tabel 4Jari-jari dan hidrasi energi ion logam yang berbedaIon logamRadius terhidrasi (A)Radius Unhydrated (A)Energi bebas hidrasi (kkal g-1-Ion)Co2 +4.230.82-479,5Cr3 +4.610.65-Cu2 +4.190.82-498,7Ni2 +4.040.72-494,2Zn

2 +4.30.83-484,6Beberapa urutan selektivitas telah dilaporkan dalamliteratur (terutama dilakukan dalam solusi tunggal, kecualireferensi [15,18,20] untuk alam Klinoptilolit dan Na-Klinoptilolit: Ba2 +> Pb2 +> Cd2 +> Zn2 +> Cu2 +[44], Pb2 +> NH4+> Cu2 +≈ Cd2 +> Zn2 +≈ Co2 +> Ni2 +> Hg2 +[13],Pb2 +> Cu2 +> Cd2 +> Zn2 +> Cr

3 +> Co2 +> Ni2 +[15], Pb2 +>Cu2 +> Cr3 +[45], Pb2 +> Cr3 +> Fe3 +> Cu2 +[18], Pb2 +>Fe3 +> Cu2 +> Cr3 +[20]. Untuk NaP1: Ba2 +> Cu2 +> Cd2 +≈Zn2 +> Co2 +> Ni2 +[46] dan Cr3 +

> Cu2 +> Zn2 +> Cd2 +>Ni2 +[23]. Untuk zeolit 4A: Cu2 +> Co2 +> Mn2 +> Zn2 +>Cd2 +> Ni2 +[26]. Perbedaan yang diamati dianggapterjadi karena spesifik dari adsorben dan kepada berbeda-ences dalam teknik eksperimental yang digunakan. Selain itu, adakurang data yang berhubungan dengan selektivitas murni dan chamfered-tepi zeolit 4A dibuat dari abu terbang batubara. Dari hasildiperoleh, maka dapat disimpulkan bahwa urutan selektivitaszeolit 4A (abu terbang batubara disiapkan dan komersial grade)mungkin sistem tertentu yang tergantung pada sifatdari adsorben dan set-up eksperimental digunakan. Hal ini jugaDiharapkan bahwa abu terbang batubara disiapkan zeolit bisadipertimbangkan untuk penggunaan memurnikan limbah logam campuran berat.3.4. Pengaruh nilai pH awal pada penghapusan logam berationPH dari larutan berair adalah kontrol-pentingParameter ling dalam proses penyerapan [47]   sebuah  penghapusan logam ndbiasanya meningkat dengan meningkatnya nilai pH [48]. pHdapat mempengaruhi tingkat ionisasi sorbat dan sur-Properti wajah sorben [49]. Kimia, pH larutanmempengaruhi spesiasi logam. Misalnya, ion logam beratdapat membentuk kompleks dengan ligan anorganik seperti OH-.

Tingkat pembentukan kompleks bervariasi dengan pH, ion tersebutkomposisi dan logam tertentu yang bersangkutan. Yang tepatspesiasi logam memiliki dampak yang signifikan terhadap penghapusanefisiensi zeolit. Selektivitas ion logam dengan zeo-lites juga dipengaruhi oleh karakter kompleks logamyang mendominasi pada pH tertentu [15]. Exposuredari permukaan zeolit air menyebabkan ionisasi permukaangugus hidroksil (OH Si dan Al OH). Tingkat ioniza-tion tergantung pada pH, dan reaksi asam / basa yang terjadi padagugus hidroksil dapat menghasilkan muatan permukaan berkembang-ment [50]. Zeolit tidak hanya dipengaruhi oleh pH tetapi pada gilirannyamampu mempengaruhi pH larutan terutama dalam batch sys-tem [43] dan zeolit cenderung memiliki pH internal yang lebih tinggi. DiSelain itu, permukaan zeolit mungkin dipengaruhi oleh ambi-pH ent yang tidak sama dengan solusi nilai pH eksternaldan curah hujan dalam saluran zeolit dan padapermukaan zeolit dapat terjadi.Pengaruh pH (3-5) pada adsorpsi campuranion logam dengan zeolit 4A diperiksa. Berdasarkan larutanproduk bility dari logam hidroksida [51], pH pra-cipitation pada konsentrasi uji dihitung, seperti yang ditunjukkandalam Tabel 5. Pengendapan terjadi ketika pH awalsolusi yang disesuaikan dengan 5. Akibatnya, hanya penghapusanefisiensi ion logam dengan zeolit 4A (fly ash batubara siap)pada pH 3 dan 4 yang dilaporkan. Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 5,penghapusanefisiensi ion logam umumnya meningkat ketika awalpH meningkat. Ini karena zeolit yang sangatselektif untuk H3O+ion ketika H3O+konsentrasi ionadalah tinggi. Dengan demikian, pada pH rendah nilai H3O+ion berkompetisidengan ion logam untuk situs pertukaran dalam zeolit [52]. Lebih-atas, kelompok fungsional permukaan zeolit dapat memisahkan di

nilai pH yang lebih tinggi meninggalkan situs permukaan yang lebih anionik yang mungkinmembuat kontribusi yang signifikan terhadap penghapusan logam [53].Selain itu, itwasreportedthattheisoelectricpointofzeolite4Aadalah sekitar pH = 8 [54]. Jadi, permukaan zeolit positifdibebankan pada saat pH larutan lebih rendah dari 8. Menurunnyapenghapusan ion logam sebagai penurunan pH dapat berasal dariini peningkatan muatan positif di permukaan zeolit. HasilTabel 5nilai pH ketika curah hujan terjadi pada konsentrasi yang diujiKonsentrasi awal (mg l-1)Ion logampH saat curah hujanterjadi50Co2 +8.09Cr3 +5.07Cu2 +5.89Ni2 +7.92Zn2 +7.80100Co2 +7.94Cr3 +4.97Cu2 +5.74Ni2 +

7.77Zn2 +7.65200Co2 +7.79Cr3 +4.87Cu2 +5.59Ni2 +7.62Zn2 +7.50300Co2 +7.70Cr3 +4.81Cu2 +5.50Ni2 +7.53Zn2 +7.41

Halaman 1098KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-101Gambar. 5. Pengaruh pH pada efisiensi penghapusan ion logam (T, 25◦C, adukkecepatan, 600 rpm, waktu, 240 menit; V, 100 ml, m, 0,1 g zeolit 4A (layang batubara

abu disiapkan).juga menunjukkan bahwa efisiensi penyisihan Cu2 +lebih tinggidari Cr3 +ketika nilai pH awal meningkat. Ini variabel-asi menggarisbawahi bahwa penyerapan ion logam pada zeolit 4Atergantung pada nilai pH. Pengamatan serupa telahmenunjukkan dalam studi selektivitas Cu2 +dan Cr3 +ionoleh Klinoptilolit alami [20]. Mengenai logam adsorpsipada zeolit 4A, dampak pH pada kimia permukaanzeolit tidak diteliti dalam penelitian ini, namun, penyelidikantion pengaruh pH pada konstanta distribusi logamadsorpsi pada zeolit 4A dapat ditemukan di Majdan et al. bekerja[26].3.5. Ion tukar dilewatkan ke dalam ion logam beratlarutanDalam rangka untuk menyelidiki jika ada ion ditukarkehabisan dari zeolit 4A (fly ash batubara disiapkan dan com-kelas komersial) setelah proses penghapusan, sebuah studi dari dif-ferences antara awal dan konsentrasi ion akhirdari solusi yang dilakukan. Setelah proses penghapusan(240 menit), unsur-unsur (seperti Al, Si, K, Na, Sb, As, Cd, Ca,Mg, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mn, Mo, Ni, Se, Ag, Tl, Zn dan Ti) disolusi diperiksa oleh ICP-AES. Tabel 6   s  bagaimana kabar yangkonsentrasi ion tukar dilewatkan ke dalam solusifromthezeoliticframework.ItisseenthatonlySi4 +, Al3 +danNa+ion dilewatkan ke dalam solusi. Pencucian Si-danAl-spesies mungkin karena efek dari ion hidrogen padakerangka aluminosilikat zeolit, yang awalnyamenyebabkan pecahnya O obligasi Al dan detasemen lanjutAl-dan Si-spesies melalui reaksi hidrolisis [55]. YangHasil penelitian menunjukkan bahwa baik adsorpsi total logam berat

ion dan CEC zeolite meningkat dengan meningkatnya con-centration dari ion dalam larutan. Pengamatan serupadiperoleh dalam studi penghapusan NH4 +ion dengan zeolit[56]. Tabel 6 juga menunjukkan, dalam kondisi pengujian, rasioditukar Na+ion terhadap total ion logam teradsorpsi adalah dari 24 sampai31%. Hal ini menunjukkan bahwa mekanisme penghapusan logam beration adalah oleh adsorpsi ion dan proses pertukaran. Bagaimana-pernah, dibandingkan dengan total ion logam dihapus dalam tes,jumlah ion logam dihapus oleh proses pertukaran iontidak bisa diukur dalam penelitian ini.Ion natrium, yang keenam ion logam yang paling melimpahdi kerak bumi, merupakan konstituen alami dari kedua air danfood.Inwater, sodiumisfoundbyseveralsourcessuchasdis-larutan garam natrium deposito bawah tanah, air laut danpertukaran ion alami dalam tanah. Dalam air laut, rata-rata con-centration ion natrium adalah sekitar 10.760 mg l-1. Selain itu,penjernihan air dan pengendalian bakteri dalam pasokan airdicapai dengan menambahkan sodium hypochlorite. Selain itu,pelunakan air di pabrik pengolahan air kota membutuhkantheadditionofsodiumcarbonate (kapur sodamethod). Intypi-kal penyamakan limbah [39]   a  nd penyamakan kulit limbah setelah pra-cipitationtreatment [50], theaverageconcentrationofsodiumion adalah sekitar 12.500 dan 22.029 mg l-1, Masing-masing. Sekarangmendalilkan bahwa dampak dari ion natrium tercuci dariProses pertukaran ion (69-218 mg l-1) Pada pengobatanair limbah mungkin tidak signifikan. Menurut studioleh Asosiasi Kualitas Air (WQA), pembuanganair garam limbah tidak merugikan lahan resapan [57]. Namun, ketikaTabel 6Variasi konsentrasi ion ditukarkan dengan konsentrasi ion logam berat awalConc awal.(Mg l-1)

PengisapIon Exchangeable (mg l-1)Kapasitas (mg g-1)Rasio dipertukarkan Na+ion terhadap total teradsorpsiion logam (%)CEC (mek g-1)Si4 +Al3 +Na+Jumlah teradsorpsiion logamDipertukarkanNa+ion50Zeolit 4A8.120.7869.4048.0913.8628.820.6Valfor 10010.720.6875.2047.9814.9831.220.65100

Zeolit 4A9,780.74115.6093.5423.0424.631Valfor 10011.230.70124.0891.0724.5426.951.07200Zeolit 4A9.341.92145,74130,3531,6624.291.37Valfor 10010.521.82154,16130.0433,4625.731.45300Zeolit 4A17.202.24208,20140,8541.4629.441.8Valfor 10022.20

2.62218,08140,1443.5531.081.89T, 25◦C, kecepatan pengadukan, 600 rpm, waktu, 240 menit; pH, 3; V, 100 ml, m, 0,5 g.

Page 11KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-10199Tabel 7Keseimbangan kapasitas serap dan efisiensi removal ion logam campuran dengan adsorben yang berbedaConc awal. (Mg l-1)PengisapKapasitas serap Equilibriumsebuah( efisiensi penyisihan,%)PH EquilibriumCo2 +Cr3 +Cu2 +Ni2 +Zn2 +200Layang batubara0.8710.9118.640.873.523.99Abu(1.96)(26.73)

(45.74)(1.92)(7.64)TFA212,6340,7540.1212.7638.155.90(28.27)(100)(98.55)(28.53)(82,92)TFA4.511.1740.8040.1611.7336.806.02(25.2)(100)(98.53)(25,96)(79,91)Zeolit 4A14.5135.6340.119.5130.595.62(Fly ash batubara)(32.75)(87,33)(98,42)(21.06)(66,42)Valfor 10012.8137,1740.08

7.9432.045.75(28.92)(91.19)(98,44)(17.6)(69,62)300Layang batubara1.2010.0015.192.004.003.79Abu(1.96)(17.61)(27,14)(3.18)(6.21)TFA28.7948.7254.969.1930.334.84(14.38)(85.85)(98,22)(14,65)(47,14)TFA4.56.3950.6654,206.3927.514.71(10.46)(89,37)(96,97)

(10.46)(42,8)Zeolit 4A13.5441.5849.948.7627.044.73(Fly ash batubara)(22,22)(73,52)(89.57)(14.01)(42,17)Valfor 10011.1844.5351.087.5925.764.89(18.3)(78,52)(91,36)(12.1)(40,06)T, 25◦C, kecepatan pengadukan, 600 rpm, waktu, 240 menit; pH, 3; V, 100 ml, m, 0,5 g.sebuahSatuan kapasitas kesetimbangan sorpsi: mg g-1.yang diobati limbah dibuang ke tanah terbuka, menjadi segarbadan air seperti kolam dan sungai, perawatan yang tepatpada konsentrasi tinggi larutan natrium ion harusdilakukan. Hal ini melaporkan bahwa penurunan yang signifikan dalamkualitas air tanah di daerah tersebut ditunjukkan oleh tingginyakonsentrasi Na+, Ca2 +, Cl

-, Dan HCO3 -ion dalam sam-prinsip dari sumur gali dan bor sumur yang terletak di sekitarsitus limbah pembuangan [58].3.6. Studi Perbandingan efisiensi penghapusanion logam oleh fly ash batubara, diperlakukan terbang residu abu(TFA2 dan TFA4.5) dan zeolit 4A (fly ash batubara disiapkandan kelas komersial)Teramati bahwa efisiensi removal ion logammeningkat dengan meningkatnya massa zeolit 4A (fly ash batubaradisiapkan dan komersial grade) yang dapat dikaitkandengan peningkatan luas permukaan yang tersedia per unit vol-ume solusi untuk adsorpsi dengan zeolit. Tabel 7 daftarkapasitas kesetimbangan sorpsi dan efisiensi penyisihanion logam dengan adsorben yang berbeda. The layang batubara asliabu memiliki efisiensi removal terendah dan keseimbangan sorp-Kapasitas tion dari ion logam pada konsentrasi yang diuji.Selain itu, itu adalah menarik bahwa residu diperlakukan fly ash(TFA2 dan TFA4.5) memiliki efisiensi penyisihan relatif tinggidan keseimbangan penyerapan kapasitas ion logam (kecualiCo2 +ion) dari zeolit 4A (fly ash batubara disiapkan dan com-kelas komersial). Efisiensi removal tinggi ion logam denganTFA2 dan TFA4.5 dapat disebabkan oleh adanya NaP1zeolit pada permukaan memperlakukan fly partikel abu. Itupercaya bahwa mekanisme utama penghapusan ion logamoleh TFA2 dan TFA4.5 adalah karena adsorpsi dan presipitasi-pembentukan itation. Untuk adsorben TFA2 dan TFA4.5, itumengamati bahwa urutan selektivitas Cr3 +dan Cu2 +logamion tergantung pada konsentrasi awal dari solusi.Berdasarkan hasil eksperimen yang diperoleh, disimpulkanbahwa fly ash batubara disiapkan zeolit 4A dan terbang diperlakukanresidu abu (TFA2 dan TFA4.5) berdua bisa diterapkan untukpengobatan air limbah.Adsorpsi pada antarmuka padat-solusi adalah pentingcara untuk mengendalikan tingkat pencemaran akibat industriorlandfilleffluents [49]. Duetoitshighcostandlossinregen-

timbangkan, penggunaan karbon aktif atau zeolit sebagai konvensionaladsorbentsmaynotbeaneconomicalwayoftreatingwastew-ater dibandingkan dengan penggunaan produk zeolit dan residudikonversi dari abu terbang batubara.Selanjutnya, mengkonversi layang batubaraabu ke adsorben bisa mengurangi atau menghilangkan masalahmengenai pembuangan sejumlah besar batubara fly ash gen-erated oleh pembangkit listrik termal setiap tahun.4. KesimpulanPenelitian ini menunjukkan bahwa berdasarkan fly ash batubaraadsorben yang efektif dalam menghilangkan logam berat campuranion dari larutan berair dibandingkan dengan commer-sosial zeolit 4A. Hal ini menunjukkan bahwa urutan selektivitasion logam oleh adsorben adalah tergantung padaSistem yang digunakan, dan terutama tergantung padakonsentrasi awal ion logam dan awalpH larutan. Umumnya, di diuji konsentrasition 300 mg l-1, Itu Cu2 +> Cr3 +> Zn2 +> Co2 +> Ni2 +

Page 12100KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-101(Abu terbang batubara disiapkan dan komersial zeolit 4A),Cu2 +> Cr3 +> Zn2 +> Co2 +≈ Ni2 +(Diperlakukan residu fly ash:TFA2 dan TFA4.5) dan Cu

2 +> Cr3 +> Zn2 +> Ni2 +> Co2 +(Fly ash batubara). The serapan kinetika Ni2 +ion bisadigambarkan model pseudo-orde pertama dan ion sepertiCu2 +, Cr3 +, Zn2 +, Co2 +bisa digambarkan oleh pseudo-kedua model rangka. Pengaruh pH larutan bisasecara signifikan meningkatkan tingkat penyerapan dan kapasitas serapion-ion logam. Isoterm adsorpsi ion logam bisaterbaik dimodelkan dengan persamaan Langmuir. The serapan kapasitasfly ash batubara disiapkan zeolit 4A mirip dengan yang dari com-komersial satu (Valfor 100). Hal ini juga mengamati bahwa penghapusanmekanisme ion logam berat adalah dengan adsorpsi dan ionpertukaran proses.The fly ash adsorben berbasis batu bara dapat menjadi alternatif untukadsorben lebih mahal seperti karbon aktif dan commer-zeolit finansial untuk pengolahan limbah air yang mengandungion logam campuran. Selain itu, tingkat penyerapan cepat logamion, terutama pada pH 4, memungkinkan pertimbangan penghapusanion logam dengan setup yang diisi kolom yang umumnya memilikiwaktu kontak singkat antara larutan logam dan adsor-membungkuk selama proses penyerapan.Ucapan Terima KasihPenulis ingin mengucapkan terima kasih atas dukungan teknisdari Bahan Karakterisasi & Fasilitas Persiapan,Material canggih Fasilitas dan DepartemenTeknik kimia dari Hong Kong University of Sci-pengalaman dan Teknologi. Pendanaan untuk penelitian ini disediakan

oleh Hong Kong Universitas Sains dan Teknologi melaluisebuah beasiswa pascasarjana.Referensi[1] KA Matis, AI Zouboulis, NK Lazaridis, Penghapusan dan pemulihanlogam dari larutan encer: aplikasi teknik flotasi, di:GP Gallios, KA Matis (Eds.), Pengolahan Mineral dan Lingkungan-ment, Kluwer Academic Publ., Dordrecht, Belanda, 1998,hlm 165-196.[2] KA Matis, AI Zouboulis, GP Gallios, T. Erwe, C. Blocher,Penerapan flotasi untuk pemisahan zeolit logam-loaded,Chemosphere 55 (2004) 65-72.[3] JW Moore, S. Ramamoorthy, Logam Berat di Natural Waters:Pemantauan dan Penilaian Dampak Terapan, Springer-Verlag, NewYork, 1984.[4] RE Clement, GA Eiceman, CJ Koester, Lingkungan-analisis,Anal. Chem. 67 (1995) R221-R255.[5] Coal Ash Handbook, Kankyo Gijyutsu Kyokai dan Nippon Fly, AshKyokai, Tokyo, 2000.[6] DC Adriano, AL Page, AA Elseewi, AC Chang, I. Straughan,Pemanfaatan dan pembuangan fly-abu dan residu batubara lainnya di terres-ekosistem-percobaan review, J. Lingkungan. Qual. 9 (1980) 333-344.[7] G. Ferraiolo, M. Zilli, A. Converti, pembuangan Fly-abu dan pemanfaatan,J. Chem. Technol. Biotechnol. 47 (1990) 281-305.[8] X. Querol, N. Moreno, JC Umana, A. Alastuey, E. Hernandez, A.Lopez-Soler, F. Plana, Sintesis zeolit dari abu layang batubara: sebuahgambaran, Int. J. Coal Geol. 50 (2002) 413-423.[9] KS Hui, Daur ulang batubara fly ash: sintetis zeolit 4A dan MCM-41, tesis Master, The Hong Kong Universitas Sains dan Teknologi-nology, 2004.[10] DW Breck, Zeolit Molecular saringan: Struktur, Kimia, danGunakan, pertama ed., Wiley, New York, 1974.[11] LB Pasir, FA Mumpton, Zeolit Alam: Kejadian, Properties,Gunakan, pertama ed., Pergamon Press, Oxford, 1978.[12] H. Ghobarkar, O. Schaf, U. Guth, Zeolit-dari dapur ke ruang angkasa,Prog. Solid State Chem. 27 (1999) 29-73.[13] G. Blanchard, M. Maunaye, G. Martin, Penghapusan berat-logamdari perairan dengan cara zeolit alam, Res Air. 18 (1984)1501-1507.[14] E. Malliou, M. Loizidou, N. Spyrellis, Serapan timbal dan kadmiumoleh Klinoptilolit, Sci. Jumlah Environ. 149 (1994) 139-144.[15] SK Ouki, M. Kavannagh, Kinerja zeolit alam untukpengobatan campuran limbah logam terkontaminasi, Limbah Pengelolaan.Res. 15 (1997) 383-394.[16] S. Kesraouiouki, CR Cheeseman, R. Perry, zeolit utiliza-

tion polusi-kontrol-review aplikasi untuk logam efflu-Ent, J. Chem. Technol. Biotechnol. 59 (1994) 121-126.[17] B. Singh, BJ Alloway, FJM Bochereau, Cadmium serapan prilakuIOR zeolit alam dan sintetis, Commun. Tanah Sci. Anal tanaman.31 (2000) 2775-2786.[18] VJ Inglezakis, MD Loizidou, HP Grigoropoulou, Equilibrium dankinetik ion pertukaran studi Pb2 +, Cr3 +, Fe3 +dan Cu2 +di alamKlinoptilolit, Res Air. 36 (2002) 2784-2792.[19] M. Panayotova, B. Velikov, Pengaruh transformasi zeolit dibentuk homoionic pada penghapusan beberapa ion logam berat dariair limbah, J. Lingkungan. Sci. Kesehatan. A 38 (2003) 545-554.[20] VJ Inglezakis, MD Loizidou, HP Grigoropoulou, pertukaran ionPb2 +, Cu2 +, Fe3 +, Dan Cr3 +pada Klinoptilolit alami: selektivitastekad dan pengaruh keasaman pada serapan logam, J. koloidAntarmuka Sci. 261 (2003) 49-54.[21] CF Lin, HC Hsi, pemulihan Sumberdaya limbah fly-ash-sintesisbahan zeolit-seperti, Lingkungan. Sci. Technol. 29 (1995) 1109-1117.[22] N. Moreno, X. Querol, C. Ayora, Pemanfaatan zeolit disintesisdari batubara fly ash untuk pemurnian air asam tambang, Lingkungan.Sci. Technol. 35 (2001) 3526-3534.[23] E. Alvarez-Ayuso, A. Garcia-Sanchez, X. Querol, Pemurnianlogam elektroplating air limbah menggunakan zeolit, Res Air. 37(2003) 4855-4862.[24] X. Querol, N. Moreno, JC Umana, R. Juan, S. Hernandez, C.Fernandez-Pereira, C. Ayora, M. Janssen, J. Garcia-Martinez, A.Linares-Solano, D. Cazorla-Amoros, Penerapan zeolitik pasangan-rial disintesis dari abu terbang ke dekontaminasi limbahair dan gas buang, J. Chem. Technol. Biotechnol. 77 (2002) 292 -

298.[25] MV Mier, RL Callejas, R. GEHR, BEJ Cisneros, PJJ Alvarez,Penghapusan logam berat dengan Meksiko Klinoptilolit: multi-komponenpertukaran ion, Res Air. 35 (2001) 373-378.[26] M. Majdan, S. Pikus, M. Kowalska-Ternes, A. Gladysz-Plaska, P.Staszczuk, L. Fuks, H. Skrzypek, studi Equilibrium yang dipilihdivalen d-elektron logam adsorpsi pada tipe A zeolit, J. koloidAntarmuka Sci. 262 (2003) 321-330.[27] IM Kolthoff, EB Sandell, EJ Meehan, S. Brucjenstein (Eds.),Analisis Kuantitatif Kimia, keempat ed., The Macmillan Com-haan, London, 1969.[28] CF Baes, RE Mesmer, The Hidrolisis Kation, pertama ed., Wiley,New York, 1976.[29] SC Putih, ED Kasus, Karakterisasi fly-ash dari batubara-pembangkit listrik, J. Mater. Sci. 25 (1990) 5215-5219.[30] EI Basaldella, A. Kikot, JC Tara, Pengaruh konsentrasi aluminiumpada ukuran kristal dan morfologi dalam sintesis zeolit Naal,Mater. Lett. 31 (1997) 83-86.[31] G. McKay, The adsorpsi zat warna dasar ke silika dariberair-larutan padat difusi model, Chem. Eng. Sci. 39 (1984)129-138.

Halaman 13KS Hui et al. / Jurnal Bahan Berbahaya B127 (2005) 89-101101[32] S. Lagergren, Tentang teori yang disebut adsorpsi larutzat, Kung. Sven. Veten. Tangan. 24 (1898) 1-39.[33] YS Ho, G. McKay, Model orde Pseudo-kedua untuk penyerapan pro-cesses, Proses Biochem. 34 (1999) 451-465.[34] VC Taty-Costodes, H. Fauduet, C. Porte, A. Delacroix, RemovalCd (II) dan (II) ion Pb, dari larutan berair, dengan adsorpsike serbuk gergaji Pinus sylvestris, J. Hazard. Mater. 105 (2003) 121 -142.[35] O. Redlich, DL Peterson, A berguna adsorpsi isoterm, J. Phys.Chem. 63 (19.591.024).[36] L. Jossens, JM Prausnitz, W. Fritz, Uni Eropa Schlunder, ALMyers, Termodinamika multi-zat terlarut adsorpsi dari encerberair-solusi, Chem. Eng. Sci. 33 (1978) 1097-1106.[37] I. Langmuir, Adsorpsi gas di permukaan dataran mika kacaplatinum, J. Am. Chem. Soc. 40 (1918) 1361-1403.[38] Z. Reddad, C. Gerente, Y. Andres, P. Le Cloirec, adsorpsi-tion beberapa ion logam ke murah biosorben: kinetikdan studi kesetimbangan, Lingkungan. Sci. Technol. 36 (2002) 2067 -2073.[39] C. Namasivayam, RT Yamuna, Studi pada kromium (III) penghapusan

dari larutan berair oleh adsorpsi ke biogas sisa lumpur danaplikasi untuk pengolahan air limbah penyamakan kulit, air Pollut Tanah.113 (1999) 371-384.[40] N. Beyazit, ON Ergun, I. Peker, Cu (II) penghapusan dari air larutantion menggunakan Dogantepe (Amasya) zeolit, Int. J. Lingkungan. Pollut. 19(2003) 150-159.[41] C. Namasivayam, RT Yamuna, J. Jayanthi, Penghapusan metilenbiru dari air limbah dengan adsorpsi pada limbah selulosa, kulit jeruk,Your Chem. Technol. 37 (2003) 333-339.[42] C. Namasivayam, R. Jeyakumar, RT Yamuna, penghapusan Dye darilimbah air dengan adsorpsi pada limbah Fe (III) / Cr (III) hidroksida, LimbahMengelola. 14 (1994) 643-648.[43] H. Leinonen, J. Lehto, Pemurnian logam finishing air limbahdengan zeolit dan karbon aktif, Limbah Pengelolaan. Res. 19 (2001)45-57.[44] MJ Semmens, M. Seyfarth, The selektivitas Klinoptilolit untuk cer-pertahankan logam berat, dalam: LB Pasir, FA Mumpton (Eds.), AlamZeolit: kejadian, Properties, Gunakan, Pergamon Tekan Ltd, Oxford,1978, hlm 517-526.[45] VJ Inglezakis, HP Grigoropoulou, Berlakunya disederhanakan mod-els untuk perkiraan pertukaran ion koefisien difusi dalamzeolit, J. Koloid Antarmuka Sci. 234 (2001) 434-441.[46] G. Steenbruggen, GG Hollman, Sintesis zeolit dari lalatabu dan sifat dari produk zeolit, J. Geochem. Explor.62 (1998) 305-309.[47] HA Elliott, CP Huang, Adsorpsi karakteristik dari beberapa Cu (II)kompleks pada aluminosilikat, Res Air. 15 (1981) 849-855.[48] CP Huang, FB Ostovic, Penghapusan kadmium (II) oleh diaktifkan mobil-bon adsorpsi, J. Lingkungan. Eng. ASCE 104 (1978) 863-878.[49] CY Lin, DH Yang, Penghapusan polutan dari air limbah batu barabottom ash, J. Lingkungan. Sci. Kesehatan, Bagian A: Toxic / Hazard.Subst.Lingkungan. Eng. 37 (2002) 1509-1522.[50] C. Covarrubias, R. Arriagada, J. Yanez, R. Garcia, M. Angelica, SDBarros, P. Arroyo, EF-Sousa Aguiar, Penghapusan kromium (III)dari penyamakan kulit limbah, menggunakan sistem kolom dikemas zeo-lite dan karbon aktif, J. Chem. Technol. Biotechnol. 80 (2005)899-908.[51] JF Rubinson, KA Rubinson, Analisis Kimia Kontemporer,pertama ed., Prentice-Hall, Singapura, 1998.[52] DF Shriver, PW Atkins, CH Langford, Kimia Anorganik, pertamaed., Freeman, New York, 1990.[53] D. Barthomeuf, zeolit Dasar: karakterisasi dan menggunakan dalam adsorpsi-tion dan katalisis, Catal. Rev-Sci. Eng. 38 (1996) 521-612.[54] NK Lazaridis, EN Peleka, TD Karapantsios, KA Matis, Tembaga

penghapusan dari limbah oleh berbagai teknik pemisahan, Hydromet-allurgy 74 (2004) 149-156.[55] A. Filippidis, A. Godelitsas, D. Charistos, P. Misaelides, A. Kasso-liFournaraki, Perilaku kimia zeolit alam berairlingkungan: Interaksi antara zeolit-silika rendah dan 1 M NaClsolusi-nilai pH awal yang berbeda, Appl. Liat Sci. 11 (1996)199-209.[56] MA Weber, KA Barbarick, DG Westfall, Amonium adsorpsioleh zeolit dalam statis dan sistem yang dinamis, J. Lingkungan. Qual. 12(1983) 549-552.[57] http://www.des.state.nh.us/waste intro.htm.[58] K. Subrahmanyam, P. Yadaiah, Penilaian dampak industri-limbah sidang kualitas air di Patancheru dan sekitarnya, Medakkabupaten, Andhra Pradesh, India, Hydrogeol. J. 9 (2001) 297-312.