Adsorpsi Karbon Dioksida Pada Zeolite Dengan PSA (Pressure Swing Adsorption)
Emisi gas,hasil pembakaran ke atmosfer, terutama Karbon dioksida (CO2) dianggap sebagai penyebab utama pemanasan global dan perubahan iklim, melalui apa yang disebut efek rumah kaca.
Saat ini, 85% dari total kebutuhan energi dunia dipasok oleh pembangkit listrik termal yang bersumber dari bahan bakar fosil, termasuk batu bara, minyak dan gas. Mereka menyumbang sekitar 40% dari total emisi CO2.
PSA (Pressure Swing Adsorption )
Di antara cara untuk mengontrol, mengurangi atau mengurangi efek ini, penangkapan CO2 dari gas buang dari proses pembakaran industri dan penyimpanannya dalam formasi geologi dalam sekarang sedang dipertimbangkan sebagai pilihan yang serius.
Sejumlah proses adsorpsi digunakan secara komersial untuk proses adsorben, termasuk adsorpsi ayunan tekanan (PSA), adsorpsi ayunan tekanan vakum (VPSA), dan adsorpsi ayunan termal atau suhu (TSA). Sejumlah penelitian telah dilakukan dengan menggunakan proses yang disebutkan di atas pada berbagai jenis bahan adsorben.
Adsorpsi ayunan tekanan (PSA) adalah proses adsorpsi siklik untuk pemisahan dan pemurnian gas. PSA menawarkan berbagai kemungkinan desain yang memengaruhi perilaku perangkat. Dalam dekade terakhir banyak perhatian telah dikhususkan untuk simulasi dan optimasi berbagai siklus PSA.
Adsorpsi ayunan tekanan (PSA) berada di garis depan teknologi pemisahan gas. Sistem PSA modern yang digunakan dalam industri dapat bervariasi dari 2 unggun adsorben yang memisahkan udara, hingga sistem 16 unggun yang menghasilkan hidrogen murni lebih dari 100.000 Nm3/jam.
Adsorpsi ayunan tekanan (PSA) berada di garis depan teknologi pemisahan gas. Sistem PSA modern yang digunakan dalam industri dapat bervariasi dari 2 unggun adsorben yang memisahkan udara, hingga sistem 16 unggun yang menghasilkan hidrogen murni lebih dari 100.000 Nm3/jam.
Meskipun mendapat perhatian terus menerus dari komunitas rekayasa sistem, desain ketat dan kontrol operasi PSA skala industri tetap menjadi tugas yang menantang. Ini karena fakta bahwa operasi PSA tidak hanya sangat nonlinier dan dinamis tetapi juga menimbulkan tantangan ekstra karena sifatnya yang unik yang hanya menunjukkan keadaan tunak siklik (CSS).
Tidak adanya keadaan tunak yang sebenarnya disebabkan oleh fakta bahwa sistem PSA terdiri dari jaringan katup interkoneksi unggun, yang status aktifnya terus berubah dari waktu ke waktu. Studi ini berkaitan dengan mengeksplorasi manfaat integrasi masalah desain pengontrol selama tahap desain proses untuk mendapatkan desain PSA yang ditingkatkan dengan operabilitas waktu nyata yang unggul.
Perkembangan terakhir menunjukkan bahwa PSA adalah pilihan yang menjanjikan untuk memisahkan CO2 karena kemudahan penerapannya pada rentang kondisi suhu dan tekanan yang relatif luas, kebutuhan energinya yang rendah, dan biaya investasi modal yang rendah.
Banyak penelitian tentang penghilangan CO2 dari berbagai campuran gas buang melalui proses PSA telah dibahas dalam literatur. Sebelum merancang proses adsorpsi, memilih adsorben yang sesuai dengan selektivitas dan kapasitas kerja yang tinggi, serta kemampuan desorpsi yang kuat, adalah kunci untuk memisahkan CO2.
PSA dengan Zeolit
Akibatnya, berbagai macam adsorben seperti karbon aktif, zeolit, silika gel, alumina aktif, urea-formaldehida dan resin melamin-formaldehida, poli-etilenimin dan adsorben berbasis membran serat karbon berongga, dll telah diselidiki untuk tujuan ini.
Perkembangan terbaru menunjukkan peningkatan bahan adsorben dengan kapasitas adsorpsi dan selektivitas yang lebih tinggi seperti sistem hybrid karbon aktif honeycomb-Zeolite 13X, zeolit NaKA dan nano-NaKA, zeolit FAU dan zeolit 13X dibuat dari bentonit.
Teknologi PSA telah menarik minat karena kebutuhan energi yang rendah dan biaya investasi modal yang rendah. Tingkat pemulihan CO2 yang rendah merupakan salah satu masalah yang dilaporkan dengan proses PSA.
Pengembangan sorben yang dapat diregenerasi yang memiliki selektivitas tinggi, kapasitas adsorpsi, dan laju adsorpsi/desorpsi untuk menangkap CO2 sangat penting untuk keberhasilan proses PSA. Biaya sorben juga merupakan faktor utama yang perlu diperhatikan agar proses menjadi ekonomis.
Metode adsorpsi pilihan untuk banyak saringan molekuler zeolit adalah PSA, meskipun beberapa percobaan telah menggunakan proses adsorpsi ayunan tekanan dan suhu gabungan (PTSA).
Telah dilaporkan bahwa kondisi siklus TSA dan PSA tertentu akan menghasilkan kapasitas kerja yang diharapkan lebih tinggi dengan peningkatan suhu umpan. Zeolit telah menunjukkan hasil yang menjanjikan untuk pemisahan CO2 dari campuran gas dan berpotensi dapat digunakan untuk proses PSA.
Zeolit alam tidak mahal dan dapat menjadi sorben yang layak jika mereka bekerja untuk aplikasi proses. Juga telah dilaporkan bahwa menggunakan AC sebagai bahan adsorben, kapasitas adsorpsi dapat meningkat hingga 30 Bar dan menjadi stabil setelah 30-35 bar.
Berdasarkan literatur yang tersedia, PSA tampaknya menjadi pilihan terbaik untuk memisahkan CO2 dari gas buang karena kemudahan penerapannya pada rentang kondisi suhu dan tekanan yang relatif luas.
Sejumlah sorben seperti zeolit, alumina aktif, karbon aktif, dll telah digunakan dan biaya sorben memainkan peran penting agar proses menjadi ekonomis. Dalam makalah ini, bahan penyerap AC berbasis serat kelapa yang murah dan banyak tersedia secara lokal digunakan sebagai bahan sorben dan dibandingkan dengan zeolit komersial.
Pekerjaan telah dilakukan untuk mengembangkan proses di mana CO2 diadsorpsi dari aliran gas yang mengandung ~13,8 vol. % CO2 pada zeolit 13X, zeolit 4A dan AC melalui proses PSA. Sistem diuji untuk lima siklus adsorpsi dan desorpsi yang berbeda untuk menentukan efisiensi regenerasi unggun adsorben. Parameter kinetika dan termodinamika adsorpsi juga telah dihitung.
Hasil Eksperimen
Kurva Terobosan Adsorpsi
Adsorpsi adalah proses sementara dan jumlah material yang teradsorpsi di dalam unggun tergantung pada posisi dan waktu. Berdasarkan data, kurva terobosan menunjukkan rasio konsentrasi outlet dan konsentrasi influen terhadap waktu kontak pada tekanan atmosfer, dan pada suhu 25, 35, 45 dan 60 °C.
Pola umum dari kurva terobosan dicapai seperti yang diharapkan untuk semua adsorben. Untuk zeolit 13X, terobosan adsorpsi terjadi pada 20 menit dan untuk zeolit 4A, terobosan adsorpsi terjadi pada 16 menit.
Isoterm Adsorpsi
Dalam penelitian ini, adsorpsi CO2 untuk setiap adsorben diukur pada serangkaian kondisi isotermal (yaitu, 25, 35, 45 dan 60 °C). Dapat dilihat bahwa semua kurva isoterm menunjukkan perilaku yang sama terlepas dari suhu dan jenis adsorben yang berarti jumlah CO2 yang teradsorpsi pada adsorben meningkat sangat cepat dengan peningkatan tekanan pada rentang tekanan rendah, dan cenderung stabil saat tekanan berlanjut. meningkatkan.
Perilaku isoterm mengikuti kategori isoterm tipe-I menurut klasifikasi isoterm adsorpsi IUPAC [26], yang menunjukkan mekanisme adsorpsi monolayer, umumnya diterapkan pada adsorben berpori mikro.
Kurva isoterm adsorpsi mengungkapkan perilaku khas yang menunjukkan pengaruh suhu pada kapasitas adsorpsi CO2. Artinya, peningkatan suhu adsorpsi menyebabkan pengurangan jumlah CO2 yang teradsorpsi.
Naiknya suhu hanya memberikan lebih banyak energi internal untuk molekul CO2 dalam fase gas. Perlu dicatat bahwa peningkatan energi memungkinkan molekul gas berdifusi pada laju yang lebih besar, tetapi, pada saat yang sama, hal itu mengurangi kesempatan CO2 untuk tertahan atau terperangkap oleh situs adsorpsi energi tetap pada permukaan adsorben.
Kesimpulan
Ketiga adsorben diuji untuk penuaan material dengan menggunakan adsorben yang sama selama lima siklus desorpsi adsorpsi pada 25 °C dan pada 1 bar. Proses desorpsi dicapai dengan meningkatkan suhu unggun hingga 100 °C yang meningkatkan energi internal gas dan memungkinkan molekul gas keluar dari reaktor.
Hingga 0,2 bar adsorpsi CO2 meningkat dengan cepat ketika tekanan ditingkatkan. Peningkatan adsorpsi CO2 setelah 0,2 bar tampaknya bertahap. Isoterm adsorpsi untuk siklus berulang menunjukkan pengurangan jumlah adsorpsi untuk siklus berikutnya.
Ini menunjukkan bahwa adsorpsi tidak reversibel dan regenerasi lengkap tidak dapat diperoleh dengan adsorpsi bahan setelah adsorpsi. Jumlah adsorpsi hampir sama untuk siklus 4 dan 5 yang menunjukkan bahwa adsorben hampir jenuh dengan CO2.
Isoterm adsorpsi untuk zeolit 4A menunjukkan bahwa isoterm adsorpsi CO2 untuk zeolit 4A sangat tidak dapat direproduksi, menunjukkan bahwa adsorpsi tidak sepenuhnya reversibel. Adsorpsi pada siklus pertama adalah yang tertinggi. Penyerapan CO2 untuk ayakan molekuler 4A lebih rendah daripada ayakan molekuler 13X pada semua tekanan hingga 1 bar.
Isoterm adsorpsi untuk AC ditunjukkan pada Gambar 10. Sangat menarik untuk dicatat bahwa semua isoterm sangat dapat direproduksi, yang menunjukkan reversibilitas adsorpsi yang sangat baik. Penyerapan CO2 untuk AC lebih rendah dari dua zeolit pada tekanan yang lebih rendah, tetapi pada tekanan yang lebih tinggi (sampai 35 bar) serapan CO2 untuk AC lebih tinggi daripada zeolit.
Penutup
Percobaan adsorpsi CO2 dilakukan dengan menggunakan metode gravimetri pada temperatur dan tekanan yang berbeda. Dari penelitian ini, disimpulkan bahwa isoterm adsorpsi CO2 yang diperoleh dalam penelitian ini mengikuti perilaku adsorpsi gas umum, menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi CO2 meningkat dengan meningkatnya tekanan dan menurun dengan meningkatnya suhu.
Isoterm adsorpsi mengikuti klasifikasi isoterm tipe-I menurut IUPAC, yang mewakili mekanisme adsorpsi lapisan tunggal. Di antara tiga adsorben yang diuji, zeolit 13X menawarkan kapasitas adsorpsi tertinggi, dan AC memberikan kapasitas terendah pada suhu mulai dari 25 hingga 60 °C dan tekanan hingga 1 bar.
Data percobaan adsorpsi CO2 dilengkapi dengan model isoterm Langmuir dan Freunlich. Ditemukan bahwa model Langmuir menunjukkan kesesuaian yang paling baik dengan zeolit 13X dan zeolit 4A sedangkan model Freunlich memberikan kesesuaian yang sangat baik dengan AC.
Parameter termodinamika dihitung dari persamaan Van’t Hoff dan menyimpulkan bahwa percobaan adsorpsi bersifat eksotermik untuk ketiga adsorben. Tidak ada regenerasi penuh untuk zoelite sementara regenerasi penuh dapat dicapai dengan AC.
Distributor Zeolit Untuk Berbagai Aplikasi dan Industri
Jika Anda adalah perusahaan yang membutuhkan zeolit untuk pengolahan berbagai produk Anda, kami siap membantu. Ady Water jual zeolit untuk filter air jenis batu, pasir, dan tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram.
Kami juga sudah suplai zeolit ke industri food and beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Semua produk kami ready stock. Selain itu, kami juga dapat memberikan suplai hingga puluhan ton secara rutin per bulan atau sesuai dengan kebutuhan Anda.
Untuk informasi lebih lanjut bisa hubungi kami di;
Pusat Zeolit Unggulan Ady Water Bandung
Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194
Zeolit Filtrasi Air Jakarta
Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830
Zeolit Untuk Air Bersih Jakarta Barat
Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480
Atau Anda juga bisa langsung kontak sales kami secara langsung baik via phone maupun WhatsApp:
• 0821 2742 4060 (Ghani)
• 0812 2165 4304 (Yanuar)
• 0821 2742 3050 (Rusmana)
• 0821 4000 2080 (Fajri)
• 0812 2445 1004 (Kartiko)
• 0812 1121 7411 (Andri)
Untuk Anda yang membutuhkan zeolit baik untuk kebutuhan pengolahan air rumah tangga maupun industri termasuk bagi Anda yang menjalankan bisnis pengolahan air, silahkan kontak kami segera.
Jika Anda memiliki pertanyaan seputar zeolit, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk zeolit sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan zeolit terbaik untuk berbagai aplikasi. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.