Jurnal Sains Materi Indonesia ION EXCHANGE COLUMN PERFORMANCE MODEL FOR SEPARATION OF ZIRCONIUM AND HAFNIUM IN ADSORPTION PROCESS

Moch Setyadji, Endang Susiantini
2015 Jurnal Sains Materi Indonesia   unpublished
ION EXCHANGE COLUMN PERFORMANCE MODEL FOR SEPARATION OF ZIRCONIUM AND HAFNIUM IN ADSORPTION PROCESS. A mathematical model for the separation of zirconium (IV) and Hafnium (IV) in the fixed bed column containing anion exchange resin Dowex-1X8 have been developed. The purpose of this experiment was to validate the mathematical model that will be used to determine (verify) the effective axial diffusivity, overall mass transfer coefficient and zirconium-hafnium separation factor. The flow in the
more » ... The flow in the column was assumed to follow plug flow. Zirconium and hafnium transfered from liquid phase to solid phase. In this experiment, zirconium and hafnium separation was studied using anion exchange resin (Dowex-1X8) in batch and fixed bed column processes. Batch process experiments were carried out to determine the adsorption equilibrium constants, while the continuous process experiments were carried out to determine the effective axial diffusivity coefficient (Dez) and overall mass transfer coefficient (k c .a). The values of Dez and k c .a were determined by taking certain values so that the simulation results of zirconium and hafnium concentrations in the solution (C) and in the adsorbent (X) at any time on any element of column compared with concentrations of laboratory data were similar. The results showed that the adsorption equilibrium of complex compounds of zirconium and hafnium sulphate on Dowex-1X8 anion resin approached by Henry's equilibrium model with values, H Zr = 0.089 L/g resin dan H Hf = 0.130 L/g resin. The separation factor of Zr-Hf Zr-Hf LVIRUFPKHLJKWWRIUHVLQQLQQWKHFROXPQDQGG Zr-Hf =1.924 for 14.7 cm. Mathematical model based on Henry's equilibrium constants to simulate zirconium and hafnium concentrations out of the fixed bed ion exchange column could fit the experimental data very well with maximum average relative error of 17.962%. ABSTRAK MODEL KINERJA KOLOM PERTUKARAN ION UNTUK PEMISAHAN ZIRKONIUM DAN HAFNIUM PADA PROSES ADSORPSI. Sebuah model matematika untuk pemisahan zirkonium (IV) dan Hafnium (IV) pada kolom tetap yang berisi resin penukar anion Dowex-1X8 telah dikembangkan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memvalidasi model matematika yang akan digunakan untuk menentukan (memverifikasi) difusivitas aksial efektif, koefisien perpindahan massa keseluruhan dan faktor pisah zirkonium-hafnium. Aliran dalam kolom diasumsikan mengikuti aliran plug. Zirkonium dan hafnium berpindah dari fase cair ke fase padat. Pada percobaan ini, pemisahan zirkonium dan hafnium dipelajari dengan menggunakan resin penukar anion (Dowex-1X8) proses secara batch dan kontinyu dalam kolom fixed bed. Percobaan proses secara batch dilakukan untuk menentukan konstanta kesetimbangan adsorpsi, sedangkan percobaan proses secara kontinyu dilakukan untuk menentukan koefisien difusivitas aksial efektif (Dez) dan koefisien perpindahan massa keseluruhan (kc.a). Nilai-nilai Dez dan kc.a ditentukan dengan mengambil nilai-nilai tertentu sehingga hasil simulasi konsentrasi zirkonium dan hafnium dalam larutan (C) dan dalam adsorben (X) setiap saat pada setiap elemen kolom dibandingkan dengan konsentrasi data laboratorium hampir sama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa keseimbangan adsorpsi senyawa kompleks zirkonium dan hafnium sulfat pada Dowex-1X8 resin anion didekati dengan model keseimbangan Henry yang nilainya, H Zr = 0.089 L/g resin dan H Hf /JJUHVLQ)DNWRUSLVDKK=U+I Zr-Hf XQWXNWLQJJLLUHVLQGLLGDODPNRORPFPGDQ Zr-Hf =1.924 untuk tinggi resin di dalam kolom14,7 cm. Model matematika berdasarkan konstanta keseimbangan Henry. 66
fatcat:q2s6s7ttzbej3pjf5xzf7dbs6i