Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo
Transcript of Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979
IMOBILISASI LlMBAH SLUDGE RADIOAKTIF DARI PROSES PENGOLAHANLlMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA DENGAN KOAGULAN FERI KLORIDA
MENGGUNAKANSEMEN
Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng PurnomoPusat Teknologi Limbah Radioaktif, SATAN
ABSTRAKIMOBILISASI LlMBAH SLUDGE RADIOAKTIF DARI PROSES PENGOLAHAN
LlMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA DENGAN KOAGULAN FERI KLORIDAMENGGUNAKAN SEMEN. Telah dilakukan penelitian tentang imobilisasi limbahsludge radioaktif dari proses pengolahan limbah radioaktif cair secara kimia dengankoagulan FeCI3.6H20. Percobaan ini menggunakan limbah sludge radioaktif simulasimengandung stronsium yang diimobilisasi dengan semen pad a komposisi limbahsebanyak 10 %, 20 %, 25 % dan 30 % pada komposisi Pasir/Semen tetap sebesar 75 %dan pH limbah ± 7. Hasil percobaan adalah semakin banyak kandungan limbah dalamblok beton maka kekuatan tekan dan densitas blok beton semakin rendah, hal ini karenakomposisi limbah mempengaruhi kekuatan ikatan pasir-semen-air dalam blok beton.Komposisi limbah sludge radioaktif dari proses pengolahan limbah radioaktif cair secarakimia dengan koagulan FeCI3.6H20 yang hasil blok betonnya memenuhi standar IAEAadalah komposisi 25 %.
ABSTRACTImmobilization of Radioactive Sludge Waste Generated from Chemical
Treatment Process of Liquid Radioactive Waste with FeCh.6H20 Coagulant.Research on the immobilizaton of radioactive sludge waste generated from chemicaltreatment process of liquid radioactive waste with FeCI3.6H20 coagulant has beendone. This experiment utilized simulation of radioactive sludge waste containingstrontium which was immobilized with cement in waste composition of 10%, 20 %, 25%and 30 % in constant composition of sand/cement of 75% and waste pH approximately7. The result of the experiment showed that the more content in concrete block thelower pressure strength and density of concrete block. It was because the wastecomposition affected the bounding of sand-cement-water in concrete block.Composition of radioactive sludge waste generated from the chemical treatment processof liquid radioactive waste with FeCI3.6H20 coagulant of which the concrete blockproducts meet the IAEA Standard is the composition of 25%.
PENDAHULUAN
Oalam antisipasi pembangunan PLTN, maka litbang mengenai pengolahan
limbah radioaktif cair yang ditimbulkan perlu dilakukan, karena pada operasi PLTN akan
ditimbulkan limbah cair dengan volume cukup besar. Salah satu cara pengolahan limbah
cair aktivitas rendah adalah dengan cara kimia menggunakan koagulan FeCI3.6H20
yang akan menghasilkan sludge radioaktif yang perlu ditindaklanjuti dengan cara
diimobilisasi menggunakan semen yang hasilnya diharapkan aman bagi manusia dan
lingkungan pada saat penyimpanannya.
161
Hasil Pene/itian dan Kegialan PTLR Tahlll1 2006 /SSN 0852 - 2979
Pengolahan limbah radioaktif cair dengan proses kimia dilakukan dengan cara
menambahkan bahan koagulan ke dalam limbah radioaktif cair untuk
mengkonsentrasikan atau memekatkan unsur radioaktif menjadi endapan yang tidak
larut dan dalam volume kecil sehingga dapat dipisahkan. Endapan yang dihasilkan dari
proses kimia ini berupa sludge, dim ana sludge ini diharapkan mengandung radionuklida
dan beningannya bebas dari radionuklida sehingga, beningan diharapkan dapat
langsung dibuang ke lingkungan dengan aman.
Endapan hasil proses koagulasi ini adalah berupa sludge radioaktif yang perlu
ditindak lanjuti karena mengandung radionuklida. Salah satu cara penanganan sludge
radioaktif ini adalah dengan diimobilisasi menggunakan semen dalam shell beton 950
litere, sehingga radionuklidanya dapat terkungkung dan am an bagi manusia dan
lingkungan.
Pad a proses imobilisasi sludge radioaktif, menggunakan semen Portland tipe I
dengan penyusun utamanya terdiri dari : 50 % trikalsium silikat (C3S), 3CaO.Si02, 24 %
dikalsium silikat (C2S), 2CaO.Si02, 11 % trikalsium aluminat (C3A), 3CaO.AI203, 8 %
tetrakalsium aluminoferit (C4AF), 4CaO.Ab03.Fe203 dan 7 % kandungan lainnya. Reaksi
hidrasi semen dengan air:
2(3CaO.Si02) + 6H20 ~ 3CaO.2Si02.3H20 + 3Ca(OHh (1)
2(2CaO.Si02) + 4H20 ~ 3CaO.2Si02.3H20 + Ca(OHh (2)
3CaO.Ab03 + 6H20 ~ 3CaO.Ab03.6H20 (3)
4CaO.Ab03.Fe203 + 17H20 ~ 3CaO.AI203.12H20 + CaO.Fe03.5H20 (4)
Dalam pengelolaan hasil imobilisasi, blok beton akan mengalami rlsiko antara lain:
Terjatuh, terlempar, terbanting dan terbakar selama operasioanal sebelum
penyimpanan.
Pembebanan, penekanan, fluktuasi suhu, kerapuhan dan perembesan air dalam
penyimpanan.
Agar blok beton hasil imobilisasi tidak rusak bila mengalami resiko terse but kualitas
blok beton yang baik harus memenuhi standar IAEA (International Atomic Energy
Agency) sebagai berikut :
Densitas: 1,70 - 2,50 g.cm-3
Kuat tekan beton yang telah berumur 28 hari : 20,0 - 50,0 N.mm-2
162
Hasi/ Pene/Wan dan Kegialan PTLR Tahun 2006/SSN 0852 - 2979
Laju lindih radionuklida terimobilisasi dalam beton : 1,70x10-1 - 2,50x10-4 gr.cm-2.
har(1
Berdasarkan ketentuan di atas maka perlu diketahui komposisi sludge radioaktif
hasil proses kimia dengan koagulan FeCb.6H20 yang dapat menghasilkan kondisi blok
hasil imobilisasi yang sesuai dengan ketentuan IAEA.
TAT A KERJA
Bahan:
Sr(N03h
NaOH 5 %
Pasir
Semen
Aquades
Kertas lakmus
METODE
1. Percobaan pengolahan limbah radioaktif cair secara kimia dilakukan dengan
koagulan FeCI3.6H20 untuk memperoleh sludge radioaktif dengan cara :
500 mllimbah simulasi yang mengandung Sr 100 ppm di masukkan dalam gelas
piala, kemudian dilakukan jar test 100 rpm dan pH diatur selalu ± 7 dengan
menambahkan NaOH 5 %, lalu masukkan koagulan FeCI3.6H20 400 ppm
dengan pH tetap diatur ± 7 dimasukkan dan diaduk dengan kecepatan 20 rpm
selama 30 menit, kemudian diendapkan selama 24 jam sehingga beningan dan
sludge dapat dipisahkan.
2. Percobaan imobilisasi sludge hasil pengolahan secara kimia dilakukan
menggunakan semen dengan komposisi limbah sebanyak 10 %,20 %,25 % dan
30 % pada komposisi pasir/semen tetap sebesar 75 % dan pH limbah ± 7.
3. Uji kekuatan tekan dan uji lindihh terhadap blok beton limbah hasil imobilisasi
setelah waktu curing selama 28 hari dilakukan.
4. Analisis terhadap hasil uji lindihh blok beton limbah hasil imobilisasi dalam
jangka waktu 3 bulan.
163
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sludge hasil proses pengolahan limbah seeara kimia berbentuk seperti
konsentrat hasil proses evaporasi, berwarna orange dengan pH ± 7 dan kandungan air
sekitar 19,29 % berat. Kondisi limbah sudah mengandung air maka pad a pereobaan ini
perbandingan airlsemen tidak 0,35, sedangkan untuk pasirlsemen tetap 0,75. Komposisi
bahan pad a pereobaan ini seperti pad a Tabel1.
Tabel1. Komposisi bahan pada pereobaan imobilisasi sludge radioaktif.
Komposisi Limbah LimbahPasirSemenAir
(%)
(kering)(g)(g)(ml)
(g) 10
67,7964300400165
20
135,5928300400165
25
169,4910300400165
30
203,7750300400165
Setelah seluruh bahan diaduk sampai homogen lalu dimasukkan dalam pot
polietilen dengan ukuran diameter 5 em dan tinggi 5 em dan dibiarkan mengeras sampai
28 hari. Setelah itu blok beton limbah hasil imobilisasi ini diuji kuat tekan dan uji lindihh
selama 3 bulan dengan menggunakan aquades. Pada pereobaan ini uji lindih tidak
dilakukan karena alat analisis AAS sedang dalam perbaikan.
Dari pereobaan imobilisasi sludge hasil proses kimia dengan matriks semen
diperoleh data seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Data hasil imobilisasi limbah dengan matriks semen
Komposisi Limbah Kuat TekanDensitas
(%)
(N/mm2)(gr/cm3)
10
24,20381,7970
20
23,26961,7800
25
22,92991,7797
30
22,42041,6025
164
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979
Dari data pad a Tabel 2. dapat dibuat grafik hubungan antara komposisi limbah
dengan kuat tekan dan grafik hubungan antara komposisi limbah dengan densitas yang
berturut-turut ditunjukkan oleh Gambar 1. dan Gambar 2.
-.----- -----_._~_._---- ··----·---1
• t ••
y = -0.0223x + 23.362
30
N
25 -E ~ 20~ c:
C1J
15-'<: .ill
ro
10:;,
::.::: 5
0 0
10 20
Komposisi limbah (%)
30 40
Gambar 1. Hubungan komposisi limbah dengan kuat tekan
y = -0.0081 x + 1.9169
2
M~
1.5E ..!2E!<f)
1~ '00
c:(!) 0.50
00
10 20
Komposisi limbah (%)
30 40
Gambar 2. Hubungan komposisi limbah dengan densitas
Data hasH percobaan untuk kuat tekan menunjukkan semakin banyak
kandungan limbah dalam blok beton maka kuat tekannya semakin rendah, karena
mengurangi kekuatan ikatan pasir-semen-air. Demikian juga untuk densitas, semakin
165
Hasil Penelilian dan Kegialan PTLR Tahzln 2006 ISSN 0852 - 2979
banyak kandungan limbah maka densitasnya semakin rendah. Hal ini menunjukan
bahwa semakin banyak kandungan limbah dalam blok beton dapat mengurangi
kekuatan ikatan pasir-semen-air dalam blok beton karena semakin banyak ruang yang
terisi oleh limbah.
Dari Tabel 2. terlihat bahwa komposisi limbah yang hasil uji blok betonnya
memenuhi standar IAEA adalah komposisi 25%, karena untuk komposisi 30% meskipun
kuat tekannya memenuhi standar IAEA namun densitasnya di bawah standar IAEA.
Berdasarkan data tersebut, maka komposisi yang paling optimum adalah komposisi
25 %.
KESIMPULAN
1. Semakin banyak kandungan limbah dalam blok beton maka kekuatan tekan dan
densitasnya semakin rendah.
2. Komposisi limbah yang hasil blok betonnya memenuhi standar IAEA adalah
komposisi 25%.
3. Limbah sludge radioaktif hasil pengolahan secara kimia dengan koagulan
FeCI3.6HzO dapat diimmobilisasi dengan matriks semen pada komposisi 25%.
DAFT AR PUST AKA
1. DAVID OWl WICAKSONO, Pengolahan Limbah Cair Radioaktif dengan Feri
Klorida dan Polialumunium Klorida, Skripsi Program Studi Kimia, FMIPA, Univ.
Pakuan, Bogar, 2005
2. BAHDIR JOHAN, Sugeng P., Tri Salyo, Kuat H., Bambang S., Zulfiyandi,
Kondisioning Konsentrat Limbah Radioaktif dengan Beton Silika, Hasil Penelitian
Tahun 2000, P2PLR
3. BAHDIR JOHAN, Teknik dan Standar Uji Produk Sementasi Limbah Radioaktif,
Hasil Penelitian Tahun 1997/1998, PTPLR
166