Penyisihan Kontaminan dari Air Limbah Hasil Daur Ulang Baterai LiFePO4 (LFP) Menggunakan Penukar Ion Resin Kation Amberlite HPR1100 Na dan Resin Anion Dowex Marathon A

Abstract

Pada tahun 2025, diperkirakan kebutuhan baterai Li-ion akan mencapai 400.000 ton. Upaya strategis diperlukan untuk mewujudkan pemakaian baterai Li-ion yang berkelanjutan. Setelah siklus pemakaian baterai Li-ion berakhir, baterai Li-ion akan diproses kembali untuk diambil kandungan logam-logam penting yang terkandung di dalam katoda, terutama litium. Secara umum, proses recycle tersebut dilakukan dengan metode hidrometalurgi yang terdiri atas rangkaian leaching dan presipitasi. Namun demikian, dalam proses pemurnian tersebut dihasilkan air limbah yang mengandung beragam logam dengan konsentrasi yang berbeda. Untuk baterai LFP, logam-logam tersebut berasal dari katoda yang mengandung Li, Na, Si, dan PO₄. Proses pelindian dan pencucian serbuk katoda membutuhkan air dalam jumlah yang relatif besar. Pengolahan air limbah hasil proses daur ulang baterai diharapkan dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi penggunaan air. Pada eksperimen ini, metode adsorpsi batch dengan ion-exchange resin kation Amberlite HPR1100 Na dan resin anion Dowex Marathon A digunakan untuk menghilangkan ion logam dari air limbah artifisial. Pengambilan sampel air limbah yang diolah diambil pada menit ke-3, 6, 10, 20, 30 dan hari ke-3. Berdasarkan pada hasil removal percentage, diperoleh bahwa pengolahan air limbah artifisial metode adsorpsi dengan menggunakan ion-exchange resin kation Amberlite HPR1100 Na dapat mengurangi kadar ion litium dan natrium sampai 100% pada menit ke-20 dengan variasi dosis adsorben 10 g/100 mL, sedangkan penggunaan ion-exchange resin anion Dowex Marathon A dapat mengurangi kadar ion fosfat sampai 100% pada menit ke-30 dengan dosis adsorben 10 g/100 mL. Dengan adsorpsi isotherm didapat model Langmuir lebih sesuai dengan data eksperimen dengan nilai parameter Q_m dan K_L untuk ion litium sebesar 1,16 mg/g dan 2,57 mg/g, ion natrium sebesar 74,62 mg/g dan 0,04 mg/gL/mg, dan ion fosfat sebesar 208,33 mg/g dan 0,06 mg/g. Selain itu, studi kinetika menunjukkan bahwa model pseudo second-order memiliki kesesuaian data yang lebih baik daripada pseudo first-order.