tugas translate advanced treatment of textile wastewater for reuse using electrochemical oxidation...

7/23/2019 Tugas Translate Advanced Treatment of Textile Wastewater for Reuse Using Electrochemical Oxidation and Membrane Filtration

1/14

Pengolahan LanjutanAir LimbahTekstilUntuk DigunakanKembaliMenggunakanOksidasi ElektrokimiadanFiltrasi

Membran

PENGARANG : Xuejun Chen, Zhemin Shen, Xiaolong Zhu, Yaobo Fan,

Wenhua Wang

DITERJEMAHKAN OLEH :

1. SENDRY FEBRIZKY 03101403053

2. TIARA ARMELIA FATRINI 03101403058

DOSEN PENGASUH : Dr. Ir. H. M. Hatta Dahlan, M. Eng

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

Available on websitehttp://www.wrc.org.za ISSN 0378-4738 = Water

SA Vol. 31 No. 1 January 2005
http://www.wrc.org.za/http://www.wrc.org.za/http://www.wrc.org.za/http://www.wrc.org.za/


2/14

2013

Pengolahan lanjutan air limbah tekstil untuk digunakan kembali

menggunakan oksidasi elektrokimia dan filtrasi membrane

Xuejun Chen1, Zhemin Shen1*, Xiaolong Zhu2, Yaobo Fan2, Wenhua Wang1

1 School of Environmental Science and Engineering, Shanghai Jiaotong University, Dongchuan Road 800, Shanghai,

200240, PR China

2Research Center for Eco-environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shuangqing Road 18, Beijing

10085, PR China

Abstrak

Treatment air limbah tekstil untuk digunakan kembali menggunakan langkah oksidasi

elektrokimia yang dikombinasikan dengan langkah filtrasi membran yang dilaporkan

dalam makalah ini. Proses electrolytical adalah proses yang tradisional, mudah untuk

meningkatkan dalam menerapkan pada praktek. Makalah ini mengusulkan sebuah

modifikasi membran (TFM) dengan modul transfer aliran pada serat yang dilas dengan

bentuk busur untuk meningkatkan sifat mekanik dari serat dan meningkatkan

permukaan membran secara spesifik pada modul TFM. Tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mempelajari kinerja modul TFM yang berbentuk busur untuk menunjukkan

urutan oksidasi elektrokimia ditambah dengan proses filtrasi membran dan untuk

mengembangkan dyehouse pada sistem pengolahan air limbah yang potensial untuk

digunakan kembali. Dua urutan pengujian oksidasi elektrokimia dan filtrasi membran

dipelajari dalam proses batch secara urutan. Hasil penelitian menunjukkan dengan jelas

bahwa serat dilas pada bentuk busur yang dapat meningkatkan sifat mekanik dari serat

secara efektif dan oksidasi elektrokimia dan filtrasi membran sebagai proses sekuensial

yang masih layak. Oksidasi elektrokimia memiliki removal yang tinggi (efisiensi89,8%) dari kebutuhan oksigen kimia (COD) air limbah sementara itu filter membran

hampir seluruhnya menghilangkan jumlah padatan yang tersuspensi (TSS) (hampir

reduksi 100%) dan kekeruhan (eliminasi 98,3%) di dalamnya. Secara kebetulan,

keuntungan mereka menutupi kekurangan mereka. Setelah dua langkah, semua indeks

air limbah menurun ke tingkat yang rendah, khususnya pada tingkat COD yang

dikurangi menjadi 18,2 mgL-1. Air tersebut dapat digunakan kembali di beberapa

daerah produksi pabrik limbah kain tekstil. Untuk mendapatkan manfaat terbaik dari




3/14

sistem pembuangan, dua proses harus dijalankan dalam urutan yang rasional, dengan

filtrasi membran diikuti dengan proses oksidasi elektrokimia. Dengan elektroda

dipelajari secara luas, penelitian ini menyediakan cara yang menjanjikan untuk daur

ulang limbah tekstil.

Kata kunci: elektrolisis, oksidasi, membran, pewarna, pengolahan air limbah

Pengenalan

Batasan izin pembuangan limbah semakin ketat telah diberlakukan (DeFazio dan

Lemley, 1999). Industri tekstil umumnya memiliki kesulitan dalam mencapai batas

debit air limbah, khususnya yang berkaitan dengan larutan padat, garam ion, pH, COD,

warna, dan kadang-kadang, logam berat (Penulis : sebuah perusahaan konsultan dan

nama harus ditulis dengan penuh:. Steffen, Robertson dan Kirsten, 1993; Lin dan Peng,

1996; Vlyssides et al, 1999)

Permasalahan warna pada limbah kain tekstil dan masalah yang mungkin terkait

dengan pembuangan pewarna dan produk degradasi pewarna menjadi perhatian. Metode

tradisional untuk menanganinya dengan jenis air limbah ini biasanya dengan teknik

biologi, teknik fisik dan teknik kimia serta berbagai kombinasinya. Telah banyak

dilaporkan bahwa banyak bahan pewarna kimia yang sulit menurunkan dengan

menggunakan proses pengolahan biologis secara konvensional. Hal ini saat penting

untuk menggunakan kembali air limbah sejenis ini daripada membuangnya, setelah

perawatan dengan biaya bahan kimia energi dan air terus meningkat.

Banyak treatment canggih yang telah dipelajari dan oksidasi elektrokimia telah

diterapkan untuk berbagai jenis air limbah (Naumczyket al, 1996;. Simonsson, 1997).

Disampaikan dengan cara yang efektif, selektif, ekonomis, dan bersih merupakan

pilihan untuk menangani air limbah yang membawa muatan besar dari senyawa

organik, terutama beberapa polutan organik bio-refraktori. Perawatan seperti ini

menghasilkan penurunan total senyawa untuk CO2 dan H2O atau setidaknya penurunan

yang cukup besar dalam toksisitas (kadar racun). Dengan sebuah proses anodik

langsung atau oksidasi anodik tidak langsung melalui produksi oksidan seperti radikal

hidroksil, ozon, dan lain-lain yang biasanya menghancurkan polutan organik dan

beracun didalam air limbah seperti pewarna dan fenol.

Sistem membran juga telah dilaporkan pada pengolahan air limbah kain tekstil

(Jadwiga et al, 1998;.. Wu et al, 1998 dan Grimm et al, 1998.). Sistem membran




4/14

berhasil dapat menghapus sejumlah besar padatan tersuspensi (SS) dalam air limbah.

Tujuan memperkenalkan filtrasi membran tidak hanya untuk mengurangi konsumsi air

dan limbah air limbah, tetapi juga untuk mengurangi konsumsi energi sebagai air hangat

dan dapat dikembalikan. Aliran crossflow adalah salah satu metode yang paling penting

yang diusulkan untuk mengatasi konsentrasi polarisasi dan fouling membran. Berbeda

dari filtrasi klasik secara dead-end, suspensi aliran dalam sistem mikrofiltrasi crossflow

adalah tangensial ke permukaan filter dan dinding dengan kecepatan berkisar antara 1

sampai 4 ms-1 untuk mengontrol dan membatasi berkembangnya lapisan pada

membran (Bailey et al., 1994). Selain rasio air limbah yang bersirkulasi untuk fluks

permeat yang setinggi 10~20:01, konsumsi daya pengolahan air bervariasi antara

5kWhm-3 dan 8 kWhm-3 (VanDijk dan Ronken, 1997; Kim et al., 2002).

Untuk mengurangi terkontaminasi serat dan polaritas, Triqua (Knops et al., 1992)

pertama kali meneliti tipe baru membran separator, yang disebut dengan pemisah TFM.

Dimana aliran influen tidak sejajar dengan sumbu modul seperti di membran crossflow,

tetapi tegak lurus terhadap serat. Ini memperkuat perpindahan massa pada boundary

layer, sehingga serat itu sendiri berfungsi sebagai penggerak turbulensi. Kecepatan

aliran tinggifeedatau penggerak turbulensi pembantu tidak diperlukan. Oleh karena itu,

dibandingkan dengan modul crossflow, modul aliran melintang memerlukan luas

membran lebih sedikit dan menggunakan energi yang lebih sedikit pula untuk

menghasilkan jumlah tertentu dalam proses peresapan. Kebutuhan energi untuk jenis

membran filtrasi sekitar 0,1-0,5 kWhm-3 (Van Dijk dan Ronken, 1997) disebabkan

oleh daur ulang air limbah (Sakellariou, 1998; Zhang, 2000). Untuk mengatasi

kekurangan ini, modifikasi dari modul membran transferflow dengan serat dilas dalam

pola busur-yang berbentuk untuk meningkatkan sifat mekanik dari serat dan

meningkatkan permukaan membran yang spesifik, diusulkan modul TFM dalam tulisanini. Jenis serat efisien ini dapat mengurangi tekanan pada akhir serat dan membuat

membran keras dan sangat tahan terhadap kemudahan untuk bengkok. Serat ini

berbentuk busur lebih panjang dari serat linear dalam skala yang sama, yang bertujuan

untuk meningkatkan permukaan membran dengan spesifik modul TFM lebih besar dari

modul transfer membran dengan aliran normal.




5/14

Tabel 1. Spesifikasi dan Bentuk Transfer Aliran Modul Membran dan Kondisi Operasi

Gambar 1. Perpindahan Aliran Modul Membran dengan Serat yang di Las Berbentuk

Busur

Tabel 2. Karakteristik yang Digunakan Pada Limbah Tekstil




6/14

Oksidasi membran basah, merupakan sebuah proses yang terintegrasi, telah

dibuktikan oleh Dhale dan Mahajani (2000) untuk treatment dispersi pewarna limbah

mandi. Li dan Zhao (1999) telah mengembangkan suatu proses treatment lanjutan untuk

pengolahan air limbah zat warna. Sebuah reaktor foto-katalitik TiO2 menjalankan

sebagai treatment canggih untuk pewarnaan yang lengkap dan penyisihan COD yang

tinggi. Suspended powder TiO2 yang digunakan dalam foto-oksidasi dipisahkan dari

slury oleh membran filter dan air limbah di treatment kemudian di recycle dengan foto-

reaktor. Namun, belum ada metode yang menggunakan proses oksidasi elektrokimia

yang dikombinasikan dengan membran proses filtrasi, untuk treatment dan recycle air

limbah kain tekstil. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari kinerja busur

berbentuk modul membran dalam perpindahan arus, dan pada saat yang sama,

penelitian ini untuk menunjukkan proses dalam mengembangkan sistem pengolahan air

limbah berpotensial untuk digunakan kembali.

Bahan dan Metode

Persiapan Elektroda

Sebuah pelat titanium (8cm 3cm) adalah berlapis seng dengan PbO 2. Sebuah

plat Ti/PbO2 digunakan sebagai anoda sementara ketika meshwork stainless steel dari

dimensi yang sama berfungsi sebagai katoda dalam sistem ini.

Membran Filter

Gambar 1. menunjukkan modul membran alirannya berpindah pada serat yang

di las berbentuk busur. Spesifikasi dan kondisi operasi yang diberikan dalam Tabel 1.

Dimensi dari busur berbentuk modul membran perpindahan aliran adalah 150 150

100 mm3.

Bahan

Sampel air limbah yang digunakan dikumpulkan setelah treatment bio-filter dari

kain tekstil di Beijing. Yang terlihat merah. Komposisi sampel ditunjukkan pada Tabel

2.

Peralatan

Nilai pH larutan yang terdeteksi oleh pH / mV meter (COLE PARMER, USA).

Sampel warna 'dianalisis dengan U-3010 Spectrophotometer (Hitachi, Jepang). Setiap

larutan zat warna di-scan dan terlihat panjang gelombang daya serat maksimum




7/14

terdeteksi. Unit warna dideteksi dengan metode standar (Penulis: tentukan dan mengacu

pada metode) COD dan warna tetap rasio dihitung sebagai berikut:

Tetap warna% = ABS / ABS0 100% (1)

(ABS0: nilai ABS sebelum elektrolisis)

(ABS: nilai ABS setelah elektrolisis)

Tersisa COD% = COD / COD0 100% (2)

(COD0: COD nilai sebelum elektrolisis)

(COD: nilai COD setelah elektrolisis)

Metode

Oksidasi elektrokimia limbah cair digunakan dalam reaktor terbagi volume

1.2dm3. Pengaturan eksperimental secara keseluruhan terutama terdiri dari unit sel,

sistem kontrol posisi air, satu set sistem daur ulang dan unit membran, seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2. Elektrolisis dilakukan di 8V DC dan kepadatan arus listrik

disimpan pada 124 Am-2. Setelah elektrolisis, CODCrdan warna larutan ditentukan oleh

U-3010 Spektrofotometer, masing-masing.

Gambar 2. Diagram skematik oksidasi elektrokimia pengaturan eksperimental




8/14

Hasil dan Diskusi

Proses oksidasi elektrokimia sebelum proses filtrasi membran

Untuk menguji proses ini, dua proses dijalankan dalam batch secara berurutan.

Pertama, oksidasi elektrokimia dilakukan dalam reaktor kubik dan diikuti oleh proses

filtrasi membran. Hasil langkah mantan diberikan dalam Tabel 3. Hal ini terlihat dari

tabel bahwa oksidasi elektrokimia dapat lebih efisien menghapus warna dari kekeruhan

dan SS. Rasio sisa warna 145:1 520 (9,5%), yang kurang dari rasio TSS. Alasannya

adalah bahwa hal itu sulit bagi radikal oksidatif, O2 atau HO untuk memecahkan

sejumlah besar partikel padatan dalam sampel.

TABEL 3. Efek perlakuan oksidasi elektrokimia sebagai langkah pertama

TABEL 4. Hasil perlakuan filtrasi membran sebagai langkah kedua




9/14

Tabel 4 menunjukkan bahwa langkah kedua tersebut dapat mengakibatkan

terjadinya kekurangan untuk yang pertama. Membran filtrasi dapat menghapus hampir

semua TSS dan kekeruhan, yang sulit untuk sistem oksidasi kimia untuk mencapai.

Kedua proses bekerja sama dengan baik untuk pengolahan air limbah tekstil.

Setelah dua langkah, COD tetap pada tingkat yang rendah, hanya 18,2 mg L-1,

dan begitu juga indeks lainnya. Air tersebut dapat digunakan kembali di banyak daerah

produksi pabrik tekstil perusahaan pencelupan. Hal ini Dilaporkan bahwa Ti/RuO2,

Ti/SnO2 dan Ti/SnO2 + Sb2O5 elektroda memiliki kemampuan yang lebih baik untuk

mengoksidasi senyawa beracun dan lebih efisien daripada anoda Ti/PbO2 kami. Jika

elektroda lebih efisien digunakan dalam sistem ini, air limbah dapat diperlakukan secara

lebih efektif, dan dapat digunakan di semua area produksi pabrik tekstil. Oleh karena itu

dapat disimpulkan bahwa sistem ini memberikan cara menjanjikan untuk mengolah air

limbah perusahaan pencelupan tekstil untuk digunakan kembali.

Hasil pemindaian panjang gelombang dalam Gambar. 3 menegaskan kesimpulan

di atas. Setelah kedua langkah, penyerapan antara lingkup panjang gelombang terlihat

menurun ke tingkat rendah.

Gambar 3. Panjang gelombang scan limbah tekstil sampel mentah (atas),

sampel setelah oksidasi elektrokimia sebagai langkah pertama (tengah) dan sampel

setelah kedua dua langkah (lebih rendah)




10/14

Gambar 4. Panjang gelombang scan limbah tekstil sampel mentah (atas),

sampel setelah filtrasi membran sebagai langkah pertama (tengah) dan sampel setelah

kedua dua langkah (lebih rendah)

TABEL 5. Hasil perlakuan filtrasi membran sebagai langkah pertama




11/14

TABEL 6. Efek perlakuan oksidasi elektrokimia sebagai langkah kedua

Proses filtrasi membran sebelum proses oksidasi elektrokimia

Kedua, perintah lain dari dua proses juga dilakukan. Oksidasi elektrokimia

dilakukan setelah penyaringan membran. Tabel 5 dan Tabel 6 menunjukkan hasil

eksperimen ini urutan pengujian. Keuntungan dan kerugian dari filtrasi membran

ditunjukkan pada Tabel 5. Efek pewarnaan yang buruk dikarenakan sebagian besar zat

warna adalah molekul kecil. Secara umum, semakin kecil ukuran molekul, semakin

tinggi tingkat melewati membran. Gambar 3 memberikan pernyataan penyerapan dalam

eksperimental ini dan menunjukkan sebagian besar warna tersebut cederung pada

langkah kedua.Namun, bahkan setelah diperlakukan oleh proses oksidasi elektrokimia kedua,

unit warna dari solusi adalah tidak kurang dari 500 dalam rangka untuk menguji yang

terakhir dan COD tidak seefektif dalam percobaan sebelumnya. Ini mungkin disebabkan

untuk menurunkan SS dalam limbah cair setelah penyaringan. Beberapa partikel dalam

larutan dapat berfungsi sebagai katalis, disertai dengan berbagai jenis ion. Banyak ion-

bentuk berubah, seperti Ag20Co3 dan Fe3, dapat intermediet oksidatif dan

mempercepat degradasi polutan organik. Fungsi ion ini telah dikonfirmasi dalam

oksidasi benzena, fenol dan minyak.

Sebaliknya, perubahan urutan langkah kedua mengarah ke variasi dalam hasil.

Untuk membuat penulis memeriksa metode sebelumnya dengan oksidasi elektrokimia

menggunakan langkah pertama terlebih dahulu untuk salah satu yang terakhir. Dalam

rangka untuk memanfaatkan sepenuhnya dari sistem pembuangan, penting bahwa kedua

proses harus dijalankan secara berurutan yang rasional.




12/14

Gambar 5. Penghapusan Warna air limbah dengan waktu, di 8V DC, kepadatan

arus listrik 124 mA cm-2

Gambar 6. Spektrum ekstraksi air limbah dengan CH2Cl2 sebelum perlakuan

Gambar 7. Spektrum ekstraksi air limbah dengan CH2Cl2 setelah perlakuan

Kontras dari spektrum UV-Vis air limbah sebelum dan sesudah perlakuan




13/14

Gambar 6 adalah spektrum UV-Vis dari solusi utama diekstraksi dengan

CH2Cl2. Solusi utama diekstraksi dengan CH2Cl2 tidak berwarna dan penyerapannya

tidak jelas dalam UV-Vis. Hal ini menunjukkan polaritas kuat dari pewarna, hanya

penyerapan bagian depan yang pudar pada 234nm. Karena kemurnian pewarna pada

penjualan tidak terlalu tinggi, zat pewarna berisi beberapa produk terurai, yang

dipengaruhi oleh sinar matahari dan UV. Dibandingkan dengan Gambar. 6, Gambar. 7

adalah spektrum UV-Vis dari limbah dielektrolisis diekstraksi dengan CH2Cl2

(pengangkatan warna> 95%). Depan penyerapan maksimum lebih kuat setelah

perlakuan, dan ini dapat dikaitkan dengan polaritas pudar atau non-polaritas produk

terurai. Bagian depan penyerapan maksimum 234 nm menunjukkan masih ada senyawa

aromatik dalam larutan sisa.

Kesimpulan

Modules membran Transfer-aliran dengan serat dilas berbentuk busur dapat

meningkatkan sifat mekanik dari serat dan meningkatkan permukaan membran spesifik

modules TFM. Fenomena serat bocor tidak terjadi selama percobaan. Dua urutan

pengujian oksidasi elektrokimia dan filtrasi membran dipelajari. Dua proses

diperlakukan sampel air limbah perusahaan pencelupan tekstil pada gilirannya. Hasil

jelas menunjukkan kelayakan dari dua proses berurutan. Oksidasi elektrokimia efektif

menghilangkan warna air limbah sedangkan filter membran hampir sepenuhnya

menghilangkan TSS di dalamnya. Hal ini jelas bahwa keuntungan mereka dapat

menebus kekurangan masing-masing. Setelah kedua langkah, semua indeks air limbah

menurun ke tingkat rendah. Air tersebut dapat digunakan kembali di banyak daerah

produksi pabrik. Untuk membuat sebagian besar sistem pembuangan, penting bahwa

kedua proses harus dijalankan secara berurutan yang rasional. Hal ini menunjukkan

bahwa proses filtrasi membran harus mengikuti proses oksidasi elektrokimia. Sebagai

elektrolisis adalah metode tradisional, mudah untuk mengoperasikan proses oksidasi

elektrokimia dan menerapkannya. Dengan lebih bahan elektroda efisien, sistem ini akan

memberikan kita dengan metode yang lebih efektif untuk daur ulang air limbah

perusahaan pencelupan tekstil.

Ucapan Terima Kasih

Karya ini didukung secara finansial oleh Cina Nasional Ilmu Pengetahuan Alam dasar

(20377028) dan landasan terbuka Negara Kunci Laboratorium Kimia Lingkungan




14/14

Perairan. Penulis juga berterima kasih pengulas anonim untuk komentar mereka yang

berharga dan saran.



tugas translate advanced treatment of textile wastewater for reuse using electrochemical oxidation...

Documents