Activated Carbon Fixed-Bed Adsorber Design for Treating Chromium Hexavalent Wastewater

Authors

Tedi Hudaya, Department of Chemical Engineering, Faculty of Industrial Technology, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung 40141, IndonesiaFollow
Velicia Rachmat, Department of Chemical Engineering, Faculty of Industrial Technology, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung 40141, Indonesia

Abstract

Pollution caused by industrial wastewater containing heavy metals is a major issue, primarily due to its toxic nature. A cheap yet effective method to deal with such wastewater is activated carbon adsorption. The purpose of this research is to evaluate and design a fixed bed adsorber with granular activated carbon as an adsorbent to process wastewater-containing chromium hexavalent (Cr 6+). Experiments show that the Langmuir isotherm fits the equilibrium data as effectively as the Freundlich isotherm. Activated carbon used in this research is Jacobi 2000® derived from bituminous coal. The lab scale inlet volumetric flow is 100 mL/h with different Cr6+ concentration for each run, 20 and 35 ppm respectively. Based on scale-up calculation with Length of Unused Bed (LUB) method, for superficial flow of 400 L.m-2.min-1 and service time of six months, the column dimensions for inlet concentration of 20 ppm are 0.62 m diameter and 2.33 m height with 1.87 m carbon bed depth. Concurrently, a slightly bigger column (0.63 m diameter and 2.37 m height column with 1.89 m carbon bed) is necessary for treating inlet concentration of 35 ppm.

Bahasa Abstract

Perancangan Kolom Adsorpsi Karbon Aktif untuk Pengolahan Limbah Cair Cr(VI). Pencemaran akibat limbah cair industri yang mengandung logam berat merupakan masalah yang serius, karena logam berat bersifat beracun dan tidak dapat diuraikan. Metode pengolahan limbah yang cukup efektif dan murah untuk mengatasi limbah tersebut adalah adsorpsi karbon aktif. Tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji dan merancang kolom adsorpsi karbon aktif untuk pengolahan limbah cair yang mengandung kromium heksavalen Cr6+. Penelitian ini menunjukkan bahwa kesetimbangan adsorpsi dapat dideskripsikan dengan baik oleh model Langmuir isotherm atau Freundlich isotherm. Karbon aktif yang digunakan pada penelitian ini adalah Jacobi 2000® yang berasal dari bituminous coal. Laju alir volumetrik dalam eksperimen skala laboratorium adalah 100 mL/h dengan konsentrasi Cr6+ pada setiap run adalah 20 dan 35 ppm. Berdasarkan perhitungan scale-up (untuk skala industri) dengan metode length of unused bed (LUB), untuk laju alir superficial 400 L.m-2.min-1 dengan waktu servis selama 6 bulan, dimensi kolom adsorpsi untuk konsentrasi limbah 20 ppm yaitu 0,62 m diameter dan tinggi 2,33 m dengan tinggi unggun karbon 1,87 m. Kolom yang sedikit lebih besar (diameter kolom 0,63 m dan tinggi 2,37 m dengan tinggi unggun karbon 1.89 m) dibutuhkan untuk mengolah limbah berkonsentrasi 35 ppm.

References

1. E.P. Agency, Compiation of Air Pollutant Emission Factors, vol. I, in: Stationary Point and Area Sources AP-42, USA, U.S. Environmental Protection Agency, 1995.
2. H. Chiu, K. Tsang, R. Lee, Wat. Pollut. Control, 1987 (1987) 12.
3. MENLH, Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No: KEP-51/MENLH/10/1995, Republik Indonesia, DKI Jakarta, 1995.
4. Elements Chromium LP, Material Safety Data Sheet Pottasium Dichromate, Texas: Elements Chromium LP, 2001.
5. C. Geankoplis, Transport Processes and Separation Process Principles (Includes Unit Operations), Pearson Prentice Hall, New Jersey, 2003.
6. R.E. Treybal, Mass Transfer Operations, Mc Graw-Hill, Singapore, 1981.
7. A. Attia, S. Khedr, S. Elkholy, Brazilian. J. Chem. Engineer. 27/1 (2010) 193.
8. G. Towler, R. Sinnott, Chemical Engineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design 2nd Edition, Butterworth-Heinemann, Elsevier, Massachusetts, 2012.
9. S.M. Wallas, Chemical Process Equipment, Selection and Design, Butterworth-Heinemann, Washington, DC, 1990.
10. P. Lazo, J. Int. Environ. Appl. Sci. 4/2 (2009) 207.
11. W.J. Thomas, B. Crittenden, Adsorption Technology & Design, Lymington, GB: Elsevier, Butterworth-Heinemann, 1998.
12. J. Zeldowitsh, Acta. Physico. U.R.S.S. 1 (1935) 961.

Recommended Citation

Hudaya, Tedi and Rachmat, Velicia (2018) "Activated Carbon Fixed-Bed Adsorber Design for Treating Chromium Hexavalent Wastewater," Makara Journal of Technology: Vol. 22: Iss. 3, Article 4.
DOI: 10.7454/mst.v22i3.3483
Available at: https://scholarhub.ui.ac.id/mjt/vol22/iss3/4