Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo

6
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979 IMOBILISASI LlMBAH SLUDGE RADIOAKTIF DARI PROSES PENGOLAHAN LlMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA DENGAN KOAGULAN FERI KLORIDA MENGGUNAKANSEMEN Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, SATAN ABSTRAK IMOBILISASI LlMBAH SLUDGE RADIOAKTIF DARI PROSES PENGOLAHAN LlMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA DENGAN KOAGULAN FERI KLORIDA MENGGUNAKAN SEMEN. Telah dilakukan penelitian tentang imobilisasi limbah sludge radioaktif dari proses pengolahan limbah radioaktif cair secara kimia dengan koagulan FeCI3.6H20. Percobaan ini menggunakan limbah sludge radioaktif simulasi mengandung stronsium yang diimobilisasi dengan semen pad a komposisi limbah sebanyak 10 %, 20 %, 25 % dan 30 % pada komposisi Pasir/Semen tetap sebesar 75 % dan pH limbah ± 7. Hasil percobaan adalah semakin banyak kandungan limbah dalam blok beton maka kekuatan tekan dan densitas blok beton semakin rendah, hal ini karena komposisi limbah mempengaruhi kekuatan ikatan pasir-semen-air dalam blok beton. Komposisi limbah sludge radioaktif dari proses pengolahan limbah radioaktif cair secara kimia dengan koagulan FeCI3.6H20 yang hasil blok betonnya memenuhi standar IAEA adalah komposisi 25 %. ABSTRACT Immobilization 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 chemical treatment process of liquid radioactive waste with FeCI3.6H20 coagulant has been done. This experiment utilized simulation of radioactive sludge waste containing strontium 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 approximately 7. The result of the experiment showed that the more content in concrete block the lower pressure strength and density of concrete block. It was because the waste composition affected the bounding of sand-cement-water in concrete block. Composition of radioactive sludge waste generated from the chemical treatment process of liquid radioactive waste with FeCI3.6H20 coagulant of which the concrete block products 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

Transcript of Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo

Page 1: 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

Page 2: Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo

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

Page 3: Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo

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

Page 4: Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo

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

Page 5: Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo

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

Page 6: Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo

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