Teknologi Modifikasi Zeolit Alam dan Penerapannya dalam Pengolahan Air Limbah
Di antara banyak teknologi pengolahan air, metode adsorpsi telah menjadi teknologi pengolahan air limbah yang ideal karena keunggulan pengoperasian yang sederhana, konsumsi energi yang rendah, efek penyisihan yang baik, dan selektivitas yang tinggi. Pengembangan adsorben berbiaya rendah dan berefisiensi tinggi merupakan inti dari metode adsorpsi. Dibandingkan dengan adsorben efisiensi tinggi sintetik lainnya, adsorben alami berbiaya rendah memiliki manfaat ekonomi dan nilai perlindungan lingkungan yang lebih tinggi.
Pori-pori dan saluran yang melimpah pada zeolit alam dan muatan negatif pada permukaan membuatnya memiliki kapasitas adsorpsi yang baik untuk kation dan sedikit kapasitas adsorpsi untuk anion. Ini sangat membatasi penerapan zeolit alam dalam menghilangkan polutan anionik dalam air. Untuk alasan ini, banyak penelitian telah dilakukan pada modifikasi zeolit alam untuk meningkatkan afinitas anion. Modifikasi permukaan adalah cara yang efektif untuk meningkatkan afinitas zeolit alam terhadap polutan anionik.
Metode modifikasi yang berbeda akan memberikan efek yang berbeda pada sifat fisik dan kimia zeolit, seperti mengubah struktur pori internal dan ukuran zeolit, serta gugus fungsi hidrofilik dan hidrofobik dan permukaan. Tujuan utama dari modifikasi fisik adalah untuk menghilangkan beberapa pengotor pada permukaan zeolit dan meningkatkan luas permukaan spesifik. Tujuan modifikasi kimia adalah: (1) untuk menghilangkan kotoran dan mengeruk saluran pori untuk memfasilitasi proses masuk dan transfer zat target, (2) untuk memperkenalkan gugus fungsi baru untuk mengubah sifat permukaan zeolit, seperti hidrofobik, sehingga memberikan Situs pengikat baru untuk polutan target.
Modifikasi komposit dapat mencapai tujuan modifikasi sinergis dengan menggabungkan beberapa metode modifikasi. Untuk menyeimbangkan biaya preparasi dan efek penyisihan yang lebih baik, adalah pilihan yang lebih baik untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi zeolit alam terhadap polutan anionik dalam air melalui modifikasi senyawa.
Masih banyak tantangan dalam pengolahan air limbah praktis zeolit. Misalnya, ukuran pori zeolit alam biasanya termasuk dalam kategori mikropori yang lebih kecil dari jari-jari anion, yang akan menghambat migrasi dan difusi di dalam zeolit, yang tidak kondusif untuk proses adsorpsi. Selain itu, komponen dalam air limbah sebenarnya kompleks dan dapat diubah, dan zeolit mudah dipengaruhi oleh ion dan nilai pH yang hidup berdampingan, menghasilkan efek adsorpsi yang buruk dan bahkan kerusakan struktural. Selain itu, zeolit jenuh dapat diubah menjadi sumber polusi baru jika tidak dibuang dengan benar.
(1) Metode modifikasi permukaan akan mempengaruhi sifat fisik dan kimia zeolit alam. Modifikasi komposit merupakan cara yang efektif untuk meningkatkan kinerja adsorpsi anion zeolit alam. Misalnya, dengan memperkenalkan bahan mesopori untuk memperluas ukuran pori zeolit dan meningkatkan efisiensi difusi anion dalam struktur internal zeolit. Dengan memperkenalkan gugus fungsi dengan afinitas untuk polutan target, situs adsorpsi zeolit dapat diperkaya dan selektivitas adsorpsi dapat ditingkatkan.
(2) Menggabungkan zeolit alam dengan proses atau bahan pengolahan air lainnya dapat secara efektif meningkatkan potensi penerapannya dalam pengolahan air limbah yang sebenarnya. Komponen polusi dalam air limbah sebenarnya kompleks dan dapat diubah, dan kombinasi penggunaan berbagai bahan/proses telah menjadi cara utama untuk meningkatkan efek pengolahan air limbah aktual. Bahan atau proses gabungan yang mengandung zeolit alam/modifikasi telah banyak digunakan dalam pengolahan air limbah, limbah rumah tangga, sungai dan danau, dll. Zeolit alam dan bentuk modifikasinya memiliki prospek aplikasi yang baik dalam pengolahan air limbah praktis.
(3) Proses modifikasi dan regenerasi zeolit mungkin melibatkan pelarut beracun, menyebabkan kerusakan besar pada lingkungan dan kesehatan manusia. Skema persiapan dan regenerasi yang aman dan bebas polusi harus dicari, atau metode enkapsulasi yang stabil dikembangkan sebagai solusi praktis untuk pembuangan akhir dan aman zeolit.