Janani, Nissa Masturina (2018) Pengolahan Air Limbah Reverse Osmosis Melalui Elektrolisis Untuk Menghasilkan Elektrolit Bernilai Ekonomi Dan Gas Hidrogen Untuk Fuel Cell. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
03211440000109-Undergraduate_ Theses.pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview |
Abstract
Peningkatan penggunaan Reverse Osmosis (RO) sebagai metode desalinasi air laut untuk menghasilkan air bersih mengakibatkan kenaikan produksi air limbah RO. Limbah yang berupa konsentrat air laut tersebut masih memiliki kandungan mineral yang dapat dimanfaatkan kembali. Evaporasi sebagai pengolahan konvensional limbah RO menghilangkan seluruh nilai ekonomi yang dimiliki oleh limbah tersebut.
Elektrolisis merupakan metode pengolahan air limbah alternatif yang dapat mengolah air limbah RO untuk menghasilkan hidrogen, oksigen, dan elektrolit yang memiliki nilai ekonomi seperti desinfektan, garam, dan larutan basa. Pada penelitian ini dilakukan pengolahan air limbah RO dengan elektrolisis untuk menganalisis karakteristik dan mass balance elektrolit yang dihasilkan, mengetahui produksi hidrogen, membuat simulasi fuel cell sebagai perhitungan konversi energi, dan mengetahui tegangan yang dihasilkan oleh simulasi fuel cell.
Penelitian ini menggunakan dua jenis limbah RO dengan konsentrasi TDS sebesar 26.400 mg/L dan 1.060 mg/L. Kedua sampel dielektrolisis dengan variabel tegangan sebesar 6V, 9V, dan 13,8V. Elektroda yang digunakan adalah Perak (Ag) pada katoda dan Graphite (C) pada anoda. Karakteristik elektrolit yang dihasilkan kemudian dianalisis pada parameter K+, Na+, Mg2+, Ca2+, HCO3-, Cl-, SO42-, OCl-, OH-, TDS, salinity, dan pH. Prosuksi gas hidrogen diukur setiap 30-60 menit selama 12 jam periode elektrolisis. Volume hidrogen yang telah didapatkan kemudian disimulasikan dengan model fuel cell untuk mengetahui produksi tegangan secara teoritis.
Hasil elektrolisis menunjukkan bahwa sampel dengan konsentrasi TDS 26.400 mg/L menghasilkan desinfektan berupa Ca(OCL)2 dengan konsentrasi terbesar 15.393,92 mg/L dan NaOCl dengan konsentrasi terbesar 13.813,22mg/L. Sedangkan sampel dengan konsentrasi TDS 1.060 mg/L menghasilkan garam NaCl dengan konsentrasi terbesar 2.272,32mg/L. Seiring dengan kenaikan variabel tegangan yang digunakan, terjadi peningkatan pada TDS dan salinitas. Namun pH mengalami penurunan pada anoda dan peningkatan pada katoda. Peningkatan juga terjadi pada produksi hidrogen, yang diikuti dengan peningkatan penghasilan energi listril oleh simulasi fuel cell. Efisiensi energi pada sistem elektrolisis-fuel cell ini mencapai 293%.
===========================================================
The increase in Reverse Osmosis (RO) usage to produce fresh water from sea water causes increase in the generation of RO wastewater and demands high electrical energy for operational process. RO wastewater which basically is concentrated sea water has valuable minerals with reuse potentials. Evaporation as conventional RO wastewater treatment eliminated any economical value that the RO wastewater had.
Electrolysis is an alternative wastewater treatment method that allows RO wastewater to produce hydrogen, oxygen, and valuable electrolytes, such as disinfectant, salts, and base solution. This research treats RO wastewater with electrolysis to analize the electrolyte characteristics and its mass balance, to determine the hydrogen production, to make a fuel cell simulation model as energy convertion calculation, and to determine the voltage generated by the fuel cell simulation.
This research is conducted using two kinds of RO wastewater with TDS concentration of 26.400 mg/L and 1.210 mg/L. Both samples are electrolyzed using 6V, 9V, and 13,8V voltage variables. The electrode used is Silver (Ag) on cathode and Graphite (C) on anode. The characteristic of the resulted electrolyte was analyzed further to understand its utilization potentials. The analyzed parameters are K+, Na+, Mg2+, Ca2+, HCO3-, Cl-, SO42-, OCl-, OH-, TDS, salinity, and pH. The hydrogen gas production is measured every 30-60 minutes periodically during 12 hours of electrolysis running time. The volume measured then simulated using fuel cell model in MATLAB to obtain the theoretical voltage theoretical production.
The electrolysis result shows that sample with TDS concentration of 26.400 mg/L produces decinfectant in form of Ca(OCL)2 with highest concentration of 15.393,92 mg/L dan NaOCl with highest concentration of 13.813,22mg/L. Whilst sample with TDS concentration of 1.060 mg/L produces NaCl salt with highest concentration of 2.272,32mg/L. As higher voltage was set, occured an increasing trend of TDS and salinity. However, the pH in anode decreased while those in cathode increased. Increasing trend also occurred on the hydrogen production rate on each sample, that was followed by increase in the electrical energy produced by the fuel cell simulation. The efficiency of this electrolysis-fuel cell system is up to 293%.
| Item Type: | Thesis (Undergraduate) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | desinfektan; electrolisis; fuel cell; grafit; hidrogen; perak |
| Subjects: | T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD433 Water treatment plants T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering |
| Divisions: | Faculty of Civil Engineering and Planning > Environment Engineering > 25201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Janani Nissa Masturina |
| Date Deposited: | 18 Jun 2021 13:05 |
| Last Modified: | 18 Jun 2021 13:05 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/53782 |
Actions (login required)
 |
View Item |