K-3 PENGOLAHAN AIR LIMBAH PEWARNA SINTETIS...

Prosiding Seminar Nasional AVoER ke-3

Palembang, 26-27 Oktober 2011 ISBN : 979-587-395-4

Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya 260

K-3

PENGOLAHAN AIR LIMBAH PEWARNA SINTETIS DENGAN

MENGGUNAKAN REAGEN FENTON

Tuty E. Agustina1*

, Enggal Nurisman1, Prasetyowati

1, Nina Haryani

1, Lia

Cundari1, Alien Novisa

2 dan Oki Khristina

2

1Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, Jl. Raya Inderalaya

Km.32, Inderalaya 2Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Univesitas Sriwijaya, Jl. Raya

Inderalaya Km. 32, Inderalaya *Koresponensi Pembicara. Phone: +62 711 580303, Fax: +62 711 580303

Email: [email protected]

ABSTRAK

Saat ini, pencemaran lingkungan akibat limbah industri sudah cukup memprihatinkan.

Salah satu limbah yang sangat mengganggu kelestarian lingkungan adalah air limbah

yang mengandung pewarna sintetis yang dihasilkan oleh industri tekstil skala besar

maupun Industri Kecil dan Menengah (IKM). Air limbah pewarna sintetis yang

bersumber dari pabrik tekstil maupun tenun dapat mengakibatkan perubahan warna

dan derajat keasaman badan penerima air. Limbah tersebut didominasi oleh

pencemaran karena penggunaan zat warna sintetis dalam proses produksinya. Limbah

ini dikategorikan sebagai limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun).

Salah satu alternatif kemungkinan penanganan air limbah pewarna sintetis tekstil

adalah dengan menggunakan metode Proses Oksidasi Lanjutan. Dalam studi ini akan

diaplikasikan reagen Fenton, suatu senyawa Hydrogen peroksida dengan katalis besi,

yang merupakan salah satu dari metode Proses Oksidasi Lanjutan (Advanced

Oxidation Processes). Air limbah pewarna sintetis yang dijadikan model polutan

adalah zat warna Procion Blue MR (Reactive Blue 4) dan Procion Red MR (Reactive

Red 2) yang sering digunakan sebagai bahan pewarna dalam pembuatan kain

jumputan. Reagen Fenton dibuat dengan menggunakan konsentrasi Hydrogen

peroksida 80 mM dan konsentrasi Ferro Sulfat 4 mM. Konsentrasi Procion Blue MR

dan Procion Red MR yang digunakan antara 150 mg/L – 250 mg/L. Kecepatan

pengaduk divariasikan 100-250 rpm. Dalam semua eksperimen pH larutan diatur 3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan menggunakan putaran pengaduk 200 rpm dan

konsentrasi zat warna sintetis masing-masing 150 mg/L, didapatkan penurunan zat warna Procion Blue

MR sebesar 89% dan Procion Red MR sebesar 98%, dalam waktu 30 menit.

Keywords: Proses Oksidasi Lanjutan, pengolahan air limbah, pewarna sintetis, Reagen Fenton.

1. PENDAHULUAN

Perkembangan industri tekstil khususnya IKM di Sumatera Selatan saat ini

mengalami kemajuan yang cukup berarti sehingga banyak menimbulkan dampak

positif terhadap perekonomian masyarakat. Akan tetapi disamping dampak positif,

kegiatan di bidang sandang ini juga memberikan dampat negatif terhadap lingkungan.

Saat ini penggunaan pewarna sintetis dalam industri tekstil sudah tidak dapat dihindari

lagi, mengingat harganya yang murah, warnanya lebih tahan lama, dan pilihan warna




yang lebih beragam jika dibandingkan dengan pewarna alami. Namun, pewarna

sintetis memiliki sifat yang sulit terurai di alam. Apalagi umumnya IKM maupun

home industry banyak terdapat di daerah yang dekat dengan Sungai Musi. Sehingga

apabila limbah tersebut dibuang ke badan air, maka akan mengakibatkan terjadinya

perubahan kualitas air.

Penurunan kualitas air, diantaranya ditunjukkan dengan meningkatnya kekeruhan

air yang disebabkan adanya polusi zat warna, akan menghalangi masuknya cahaya

matahari ke dasar perairan dan mengganggu keseimbangan proses fotosintesis,

ditambah lagi adanya efek mutagenik dan karsinogen dari zat warna tersebut,

membuatnya menjadi masalah yang serius. Selain itu air limbah pabrik tekstil di

Indonesia rata-rata mengandung 750 mg/l padatan tersuspensi, 500 mg/l BOD, dan

750-1500 mg/l COD (http://one.indoskripsi.com). Nilai ini jauh melebihi standar baku

mutu lingkungan. Oleh karena itu air limbah ini harus diolah dengan baik sebelum

dibuang ke badan lingkungan.

Masalah yang dihadapi masyarakat yang tinggal didaerah sekitar kegiatan IKM di

Palembang seperti tenun, batik cap, songket, dan jumputan adalah tingkat pencemaran

air tanah dan sungai yang sudah sangat memprihatinkan. Pencemaran ini disebabkan

oleh air limbah hasil buangan industri yang tidak terkelola dengan baik. Masyarakat

yang tinggal di sekitar IKM umumnya menggunakan air sungai dan air tanah sebagai

sumber air untuk mencuci, mandi, memasak, bahkan air minum. Tentu saja hal ini

sangat membahayakan karena kondisi air, tanah, dan sungai yang tercemar sangat

membahayakan kesehatan masyarakat karena mengandung unsur-unsur kimia korosif,

polutan organik dan tingkat keasaman yang cukup tinggi. Salah satu contoh hasil

analisa air limbah kegiatan tekstil yang ada di Palembang dapat di lihat pada Tabel 1.

Adapun standar yang dipergunakan berdasarkan Peraturan Gubernur Sumatera

Selatan Nomor 18 tahun 2005 tentang Baku Mutu Limbah cair untuk Industri Tekstil.

Tabel 1

Hasil analisa air limbah pabrik batik cap khas Palembang (mg/L)

Parameter Standar Sampel Limbah Cair

Pencelupan Batik Cap pH 6- 9 6

COD 150 4.230,366

Amoniak total 8 5,47

Fenol total 0,5 0,008

TSS 50 535

Sulfida 0,3 0,040

Chrom total 1 0,1385

Besi (Fe) - 2,0587

Tembaga (Cu) - 0,2696

Seng (Zn) - 54,7175

Cadmium (Cd) - 0,0063

Timbal (Pb) - 0,2349

(Sumber : Tuty dan Herni, 2009)

Dari Tabel 1 dapat dilihat kadar COD dan TSS yang jauh melebihi baku mutu

limbah cair industri tekstil. Untuk itu perlu disiapkan teknologi pengolahan limbah

agar dampak pencemaran dapat dicegah dan dikendalikan. Beberapa teknologi

pengolahan air limbah dengan biaya relatif murah telah diteliti untuk mengatasi

permasalahan air limbah pewarna sintetis seperti adsorpsi dengan menggunakan




karbon aktif dari tempurung kelapa (Tuty, 2011), ataupun kombinasi filtrasi dan

adsorpsi (Tuty dan Herni, 2009). Beberapa metode lainnya dapat digunakan untuk

mengolah air limbah, seperti koagulasi dengan bahan kimia, ozonasi, lumpur aktif,

bioreaktor, semikonduktor fotokatalisis, maupun teknik peresapan alami. Namun,

seringkali teknologi tersebut membutuhkan biaya operasional yang sangat mahal, baik

dari segi pembelian bahan-bahan kimia, instalasi, dan penyediaan lahan, maupun dari

segi waktu proses yang relatif lama, contohnya ketika menggunakan bioreaktor. Tentu

saja hal ini kurang efisien diterapkan pada IKM karena biaya hasil produksi tidak

sebanding dengan biaya pengolahan limbahnya. Oleh karena itu, dalam penelitian ini

akan digunakan reagen Fenton sebagai salah satu dari Proses Oksidasi Lanjutan

(Advanced Oxidation Process/AOPs) yang diharapkan dapat menghancurkan polutan

organik, menghilangkan warna, dan COD (Simon, 2004).

Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari penggunaan reagen Fenton dalam

pengolahan air limbah pewarna sintetis. Percobaan dilakukan pada berbagai

konsentrasi zat pewarna sintetis. Pada setiap eksperimen diukur perubahan warna

yang dicapai. Setelah didapatkan kondisi yang optimum, metode ini akan diterapkan

untuk mengolah air limbah kain jumputan.

2. BAHAN DAN ALAT

Penelitian ini bertujuan untuk mengolah air limbah yang mengandung pewarna

sintetis yang dihasilkan dari industri tekstil dengan proses oksidasi lanjutan yaitu

menggunakan reagen Fenton. Reagen Fenton adalah Hydrogen peroksida yang diberi

katalis logam. Yang dijadikan model polutan adalah zat warna sintetis Procion Blue

MR dan Procion Red MR yang sering digunakan sebagai bahan pewarna dalam

pembuatan kain jumputan.

Limbah pewarna dintetis dibuat dengan melarutkan bahan pewarna dengan berat

tertentu ke dalam aquadest, dan diatur sampai pH 3 dengan menambahkan NaOH atau

H2SO4. Reagen Fenton dibuat dengan konsentrasi Hidrogen peroksida 80 mM dan

konsentrasi katalis FeSO4 7 H2O 4 mM. Konsentrasi zat pewarna sintetis divariasikan

150-250 mg/L. Kecepatan pengaduk divariasikan 100-250 rpm. Pengolahan limbah

sintetis dilakukan untuk setiap jenis zat pewarna selama 30 menit. Sampel diambil

selama selang waktu tertentu selanjutnya dianalisa degradasi warna untuk setiap run.

Alat yang digunakan adalah Jar Test yang dilengkapi dengan kontrol waktu dan

kecepatan pengadukan yang terdapat di Laboratorium Kesetimbangan Teknik Kimia,

jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. Absorbansi diukur

dengan menggunakan Spektrofotometer.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Sampel diambil secara periodik untuk dianalisa penurunan warnanya. Persentasi

degradasi warna dihitung dengan persamaan berikut ini :

% Degradasi warna = [1-(At/Ao)] x 100%

(1)

dimana Ao adalah absorbansi warna awal dan At adalah absorbansi warna pada waktu

tertentu.

Pada penelitian ini percobaan dilaksanakan dengan menggunakan pH yang

paling tepat untuk reaksi dengan reagen Fenton yaitu pH 3 (Gulkaya et al., 2006).

Sedangkan perbandingan antara katalis Fe dan Hidrogen peroksida yang digunakan




adalah 1:20 berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kusic et al. (2006) terhadap

air limbah yang mengandung zat pewarna.

Gambar 1. Degradasi warna pada Procion Blue MR. Kondisi operasi : suhu 25 C,

waktu reaksi 30 menit, kecepatan pengaduk 200 rpm.

Gambar 2. Degradasi warna pada Procion Red MR. Kondisi operasi : suhu 25 C,

waktu reaksi 30 menit, kecepatan pengaduk 200 rpm.

Pada Gambar 1 dan 2 dapat dilihat bahwa semakin bertambah waktu reaksi maka

akan semakin besar persen degradasi warna yang dicapai. Semakin kecil konsentrasi

zat warna yang dipakai, akan semakin besar persen degradasi warnanya, seperti

ditunjukkan dalam kedua gambar.

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30

150

200

250

waktu, menit

Deg

rad

asi w

arn

a, %

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30

150

200

250

waktu, menit

Deg

rad

asi w

arn

a, %




Gambar 3. Pengaruh kecepatan pengadukan terhadap persen degradasi warna

Procion Blue MR. Kondisi operasi : suhu 20 C, konsentrasi 150 ppm, waktu reaksi 30

menit.

Pada percobaan ini kecepatan pengaduk divariasikan dari 100-250 rpm. Dari hasil

analisa didapat bahwa degradasi warna tertinggi dicapai dengan menggunakan

kecepatan pengaduk 200 rpm, yaitu sebesar 89% untuk pewarna sintetis Procion Blue

MR dan sebesar 98% untuk pewarna sintetis Procion Red MR, dimana konsentrasi zat

pewarna yang digunakan adalah 150 ppm. Untuk kecepatan pengaduk yang sama (200

rpm), pada penggunaan konsentrasi Procion Blue MR 200 dan 250 ppm diperoleh

degradasi warna berturut-turut sebesar 81 dan 79%. Sedangkan pada penggunaan

konsentrasi Procion Red MR 200 dan 250 ppm diperoleh degradasi warna berturut-

turut sebesar 96 dan 94%. Dengan demikian pada putaran pengaduk yang sama,

penggunaan konsentrasi zat pewarna sintetis yang semakin kecil akan mengakibatkan

persen degradasi warna yang semakin besar. Atau dengan kata lain semakin besar

konsentrasi zat warna yang digunakan, semakin kecil persen degradasi warna yang

dicapai. Hal ini disebabkan dengan naiknya konsentrasi zat warna, maka jumlah

molekul zat pewarna semakin banyak sedangkan jumlah reagen pereaksi tetap,

sehingga kemampuan mendegradasikan warna akan turun. Hal serupa telah

dilaporkan oleh Marco & Jose (2006), dalam penelitian mereka terhadap decolorasi

azo dye Reactive Black 5 dengan menggunakan reagen Fenton.

Akan tetapi ketika kecepatan pengaduk dinaikkan dari 200 menjadi 250 rpm,

persen degradasi warna akan menurun, seperti diperlihatkan dalam Gambar 3 dan 4 di

bawah ini. Pada kecepatan pengadukan 250 rpm dan konsentrasi zat pewarna 150

ppm, persen degradasi warna Procion Blue MR turun dari 89% menjadi 86%.

Demikian pula pada kecepatan pengadukan 250 rpm dan konsentrasi zat pewarna 150

ppm persen degradasi warna Procion Red MR turun dari 98% menjadi 93%. Hal ini

menunjukkan bahwa kecepatan putaran pengaduk optimum adalah 200 rpm. Dimana

ketika kecepatan putaran pengaduk dinaikkan menjadi lebih cepat maka tidak terjadi

perpindahan massa yang maksimal sehingga reaksi yang terjadi tidak sebaik ketika

digunakan kecepatan pengaduk 200 rpm.

60

70

80

90

100

0 100 200 300

150 ppm

200 ppm

250 ppm

kecepatan pengaduk, rpm

deg

rad

asiw

arn

a, %




Gambar 4. Pengaruh kecepatan pengadukan terhadap persen degradasi warna

Procion Red MR. Kondisi operasi : suhu 20 C, konsentrasi 150 ppm, waktu reaksi 30

menit.

Selanjutnya reagen Fenton dengan konsentrasi yang sama diujikan pada air limbah

yang dihasilkan dari proses pembuatan kain jumputan. Kecepatan pengaduk yang

dipakai adalah 200 rpm. Setelah 30 menit hasil yang dicapai dapat dilihat pada Tabel

2 berikut.

Tabel 2

Hasil analisa air limbah kain jumputan sebelum dan setelah diolah dengan reagen

Fenton selama 30 menit

Sebelum Setelah

COD 622

pH 5

Absorbansi warna 1,293

385

7

1,609

Dari tabel dapat dilihat bahwa nilai COD turun dari 622 menjadi 385 mg/L.

Persen degradasi warna yang dicapai sebesar 10%. Sedangkan pH yang dihasilkan

setelah proses adalah pH normal yaitu 7. Untuk nilai COD, penurunan sebesar 38%

cukup besar mengingat waktu kontak yang cukup singkat. Apabila diteruskan untuk

jangka waktu proses yang lebih lama, diharapkan persen penurunan COD akan

semakin besar. Adapun degradasi warna yang dicapai relatif kecil, hal ini disebabkan

panjang gelombang maksimal yang dipakai untuk mengukur absorbansi adalah

panjang gelombang Procion Red MR, mengingat warna air limbah didominasi oleh

warna merah. Seharusnya panjang gelombang maksimal yang dipakai adalah panjang

gelombang air limbah yang bersangkutan, sehingga hasil absorbansi lebih mewakili

nilai yang sebenarnya.

4. KESIMPULAN

Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa reagen Fenton dapat diterapkan untuk

mengolah air limbah pewarna sintetis. Semakin kecil konsentrasi zat warna maka

persen degradasi warna akan semakin besar. Kondisi operasi optimal didapat pada

kecepatan pengaduk 200 rpm. Dengan menggunakan putaran pengaduk 200 rpm dan

60

70

80

90

100

0 100 200 300

150 ppm

200 ppm

250 ppm

kecepatan pengaduk, rpm

deg

rad

asiw

arn

a, %




konsentrasi zat warna sintetis masing-masing 150 mg/L, didapatkan penurunan zat

warna Procion Blue MR sebesar 89% dan Procion Red MR sebesar 98%, dalam

waktu 30 menit. Metode ini dapat diterapkan pada air limbah kain jumputan, dimana

dicapai penurunan COD sebesar 38% dan persen degradasi warna 10% dalam waktu

30 menit.

5. REFERENSI

Gulkaya I, Surucu Gulerman A, Dilek Filiz B. (2006). Importance of H2O2/Fe2+

ratio

in Fenton's treatment of a carpet dyeing wastewater. J. Hazard. Mater. 136: 763-

769.

http://one.indoskripsi.com, diunduh pada tanggal 13 Juni 2009

Kusic, H., A.L. Bozic, N. Koprivanac. (2007). Fenton type processes for minimization

of organic content in coloured wastewaters: Part I: Processes optimization. Dyes

and Pigments, 74: 380-387.

Marco, S.L & Jose A.P. (2006). Decolorization of the azo reactive black 5 by Fenton

and photo-Fenton oxidation, Dyes and Pigments, 71: 236-244.

Tuty, E.A., (2011). Pengolahan Air Limbah Pewarna Sintetis dengan Metode

Adsorpsi Menggunakan Carbon Aktif, Jurnal Rekayasa Sriwijaya, No. 1 Vol. 20,

Maret 2011, hal. 36-42

Tuty, E.A. & Herni, B. (2009). Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia

2009, Bandung 19-20 Oktober 2009

Simon, P. (2004). Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater

Treatment, IWA Publishing: UK.

http://one.indoskripsi.com/

K-3 PENGOLAHAN AIR LIMBAH PEWARNA SINTETIS...

Documents

Transcript of K-3 PENGOLAHAN AIR LIMBAH PEWARNA SINTETIS...