BAB I

PENDAHULUAN

Saat ini, keberadaan kelebihan nitrogen di lingkungan telah menyebabkan

eutrofikasi danau dan sungai di seluruh dunia . Senyawa nutrisi seperti nitrogen

amoniak (NH4-N) yang merupakan, gas beracun, berbau dan tidak berwarna korosif ,

sering hadir dalam komunal dan beberapa air limbah industri ,lindi dan kondensat yang

mungkin berkembang selama proses pengomposan. Konsentrasi yang lebih tinggi dari

amonium dapat menyebabkan penurunan tajam oksigen terlarut di perairan dan beracun

bagi organisme air . Oleh karena itu, menghilangkan ammonium dari air limbah sangat

penting dalam pengendalian pencemaran nitrogen .

Metode tradisional untuk menghilangkan ammonium dari limbah didasarkan

pada perlakuan fisikokimia dan biologi. Saat ini, adsorpsi pertukaran ion lebih menarik

sebagai metode paling memungkinkan. pemurnian ion amonium dari larutan air melalui

adsorpsi pada zeolit alam (Klinoptilolit) ditemukan menjadi sangat menjanjikan . Zeolit

alam adalah aluminium silikat mineral dengan kapasitas tukar kation tinggi (CECs) dan

sifat selektif yang tinggi .

Di dalam struktur kerangka zeolit, kation alkali atau alkali tanah yang berada

dalam rongga dapat dengan mudah dapat ditukar dengan ion positif sekitar seperti Na +,

K +, Ca2 +, Mg2 +. Berbeda dengan struktur atom aluminium dan silikon

Kapasitas pertukaran ion, selektivitas, ukuran partikel zeolit, nilai pH dan suhu

larutan merupakan faktor penting untuk adsorpsi ion amonium pada zeolite. Tujuan dari

penelitian ini adalah untuk menyelidiki potensi adsorpsi dengan variasi ukuran partikel

zeolit  untuk menghilangkan ion amonium dari larutan berair. Isoterm adsorpsi dan

kinetika diselidiki dan model adsorpsi isoterm berbeda digunakan untuk mengevaluasi

data eksperimen dengan metode linear dan non-linear

BAB II

ISI

2.1 Adsorbsi Isoterm

Isoterm adsorpsi adalah dasar persyaratan untuk desain penyerapan sistem. Data

ini memberikan informasi tentang kapasitas adsorben atau jumlah yang diperlukan

untuk menghilangkan massa unit polutan di bawah kondisi sistem. Ukuran yang

berbeda dari zeolit yang digunakan sebagai adsorben untuk menentukan adsorpsi

kapasitas ion amonium, Gambar 1. dari Figs.1 dan 2 dapat dilihat bahwa kapasitas  dan

efisiensi adsorpsi meningkat dengan penurunan ukuran partikel dari zeolite. Hal ini

karena semakin kecil ukuran partikel dari zeolit semakin besar daerah permukaan

spesifik yang mempromosikan permukaan adsorpsi, dan menunjukkan bahwa kation di

zeolit dengan ukuran partikel yang lebih kecil dipertukarkan jauh lebih mudah dengan

larutan berair. Gambar 1 juga menunjukkan bahwa Kapasitas adsorpsi amonium

meningkat dengan meningkatnya Konsentrasi amonium dalam larutan berair, Setelah

adsorben jenuh tidah ada lagi situs untuk melakukan adsorpsi lebih lanjut

Isoterm adsorpsi Gambar 1.

Amonium adsorpsi pada ukuran partikel yang berbeda (1-2 mm, 2-4 mm dan 4-10 mm)

Gambar 2. Pengaruh ukuran partikel pada penghapusan NH4 + ion pada konsentrasi awal yang berbeda

Isoterm pertukaran ion mencirikan hubungan keseimbangan antara jumlah ion

yang dipertukarkan oleh zeolit dan konsentrasi kesetimbangan dalam larutan . Untuk

mencirikan keseimbangan pertukaran ion NH4 + oleh zeolit, digunakan metode

Freundlich dan Langmuir dalam kisaran konsentrasi 1000-7000 mg NH4 + -N/dm3 .

Metode isotherm Freundlich merupakan persamaan empiris yang digunakan

untuk menggambarkan adsorpsi multilayer dengan interaksi antara ion teradsorpsi.

Persamaan metode Freundlich dinyatakan sebagai :

dimana KF (indikator kapasitas adsorpsi) dan 1 / n (adalah intensitas adsorpsi) adalah

konstanta metode Freundlich. Dimensi 1 / n memberikan indikasi kefavoritan dari

adsorpsi dan nilai n> 1 merupakankondisi adsorpsi menguntungkan . Persamaan diatas

juga dapat ditulis dalam bentuk logaritmik sebagai berikut :

dimana nilai-nilai KF dan n dihitung dari intercept dan slope dari plot.

Teori Langmuir isoterm mengasumsikan cakupan monolayer adsorbat atas

permukaan adsorben yang homogen. Suatu Asumsi dasarnya adalah bahwa semua situs

adsorpsi setara dan adsorpsi pada situs aktif tidak tergantung dari apakah ditempat yang

berdekatan. Model adsorpsi Langmuir dapat dinyatakan sebagai:

dan persamaan linearnya adalah

dimana qe adalah jumlah terserap polutan pada sorben pada kesetimbangan (mg NH4 + -

N / g), KL adalah konstanta Langmuir adsorpsi terkait dengan energi adsorpsi (dm3/mg)

dan b adalah kapasitas adsorpsi mono-layer adsorben (mg NH4 +-N / g). Oleh karena

itu, plot γe / qe terhadap γe memberikan garis lurus dengan kemiringan 1 / b dan

intercept 1 / (b · KL).

Adsorpsi NH4+ Oleh zeolit dapat juga dievaluasi untuk melihat apakah itu

menguntungkan dengan menggunakan dimensi yang parameter atau faktor pemisahan

RL yang diberikan oleh

dimana γo (mg NH4 + -N/dm3), Adalah konsentrasi awal adsorbat yang tertinggi dan

KL adalah Konstan Langmuir. parameter RL dianggap sebagai indikator pertukaran

yang lebih dapat diandalkan. Ada empat kemungkinan untuk nilai RL: (i) untuk

pertukaran yang menguntungkan, 0 <RL <1, (ii) untuk pertukaran yang tidak

menguntungkan, RL> 1, (iii) untuk pertukaran linear, RL = 1, dan (iv) untuk pertukaran

ireversibel, RL = 0 . Nilai-nilai RL dalam penelitian ini telah ditemukan 0.093, 0.169

dan 0,3225, masing-masing, menunjukkan bahwa adsorpsi ion amonium pada berbagai

ukuran zeolite menguntungkan.

Nilai-nilai KF, KL, n, b dan R2 untuk ukuran partikel yang berbeda zeolit,

diberikan dalam Tabel 1. Gambar. 3 (a) - (c), menunjukkan Data kesetimbangan

eksperimental untuk ammonia konsentrasi 1000-7000 mg NH4+ -N/dm3 dan sesuai

dengan teoriFreundlich dan Langmuir isoterm. Parameter isoterm dapat diperkirakan

dengan analisis regresi non-linear linear dan menggunakan metode Least Square =

(metode kuadrat terkecil) diimplementasikan dalam Software Scientist (Gambar 4 dan

Tabel 1). Hal ini dapat terlihat bahwa parameter yang lebih baik diperkirakan dengan

metode regresi non-linear.

Korelasi regresi sangat tinggi antara koefisien, R2, diperoleh dengan Model

Langmuir. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa model Langmuir cocok untuk

menggambarkan keseimbangan penyerapan ion amonia dengan zeolit. Parameter

Langmuir b menunjukkan bahwa NH4+ maksimum Pertukaran meningkat dengan

penurunan ukuran partikel.

Tabel 1. konstanta Isoterm Langmuir dan Freundlich dan korelasi koefisien untuk

adsorpsi ammonium pada ukuran partikel zeolit yang berbeda

Gambar 3 plot Isoterm adsorpsi amonia pada ukuran partikel yang berbeda zeolit:. (a)

1-2 mm, (b) 2-4 mm dan (c) 4-10 mm

Gambar 4. Estimasi nilai qe dengan metode linear dan non-linear

Tabel 2. Parameter karakteristik dari model kinetik yang berbeda (pseudo-satu dan orde dua) diperkirakan dengan regresi linear untuk amonia serapan pada ukuran partikel zeolit yang berbeda

Tabel 3. Parameter karakteristik dari model kinetik yang berbeda (pseudo-satu dan orde

dua) diperkirakan dengan regresi non-linear untuk amonia serapan pada ukuran partikel

zeolit yang berbeda

Gambar 5 Plot Pseudo-orde kedua model kinetika adsorpsi ammonium pada zeolit (1-2

mm)

BAB III

PENUTUP

Penelitian ini menunjukkan bahwa zeolit alam, Klinoptilolit, dari Kroasia dapat

digunakan sebagai adsorben untuk menghilangkan ion amonia dari larutan air. Ion-ion

amonium adsorpsi ditemukan menurun dengan meningkatnya ukuran partikel dalam

kisaran 1-10 mm. Model Langmuir digunakan dengan baik pada data eksperimen

dengan kapasitas adsorpsi maksimum 58.36 mg NH4 +-N / g, 49,02 mg NH4 +-N / g

dan 46.46 mg NH4+-N / g untuk ukuran partikel , masing-masing antara 1-2 mm, 2-4

mm dan 4-10 mm.

Studi kinetik menunjukkan bahwa adsorpsi ammonium pada zeolit dapat

digambarkan lebih baik oleh model kinetika orde pseudo-dua dibanding dengan perintah

pseudo-pertama dan parameter yang lebih baik diperkirakan dengan metode non-linear.