Halaman judul

STUDI PENURUNAN COD DAN TSS LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU MENGGUNAKAN PROSES ELEKTROKIMIA

Disusun oleh :

1. Khansa Trafitya Utami (H1A014004)

2. Hildayanti Mustikasari (H1A01409)

3. Ira Sufyana (H1A014014)

4. Novita Putri (H1A014016)

5. Mela Anggraeni (H1A014019 )

6. Luki Wahyuningtyas (H1A014039)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

PURWOKERTO

2015

1

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan

Rahmat, Inayah, Taufik, sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah

dengan judul “Studi Penurunan COD dan TSS pada Limbah Tahu dengan Metode

Elektrokimia” sebagai tugas kimia fisik.

Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan

pengalaman bagi para pembaca.Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai

salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam pendidikan.

Makalah ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami

miliki sangat kurang. Oleh kerena itu saya harapkan kepada para pembaca untuk

memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan

makalah ini.

Purwokerto, 2015

Penyusun

i

DAFTAR ISI

Halaman judul......................................................................................................................1

KATA PENGANTAR..........................................................................................................i

BAB I...................................................................................................................................4

PENDAHULUAN...............................................................................................................4

1.1 Latar Belakang...........................................................................................................4

1.2 Rumusan masalah......................................................................................................6

1.3 Tujuan........................................................................................................................6

BAB II..................................................................................................................................7

TINJAUAN PUSTAKA......................................................................................................7

2.1 Prosedur Penelitian....................................................................................................8

2.1.1. Elektrolisis limbah tahu.....................................................................................8

2.1.2 Analisa COD......................................................................................................8

2.1.3 Analisa TSS........................................................................................................8

BAB III..............................................................................................................................10HASIL DAN PEMBAHASAN..........................................................................................10

3.1 Pengaruh Waktu Elektrolisis pada % Removal COD Pada Berbagai Tegangan....10

3.2 Pengaruh Waktu Elektrolisis pada %Removal TSS Pada Berbagai Tegangan.......11

BAB IV..............................................................................................................................13

KESIMPULAN..................................................................................................................13

DAFTAR PUSTAKA

ii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Industri tahu banyak dijumpai di berbagai daerah di kota Malang, dengan skala kecil, dikelola dengan teknologi sederhana, modal kecil dan jumlah tenaga kerja yang sedikit. Limbah industri tahu dapat dibagi menjadi dua yaitu limbah padat dan limbah cair. Limbah cair biasanya dibuang langsung ke badan sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu, sedangkan limbah padat bisa digunakan sebagai produk samping maupun dipkai sebagai pakan ternak. Dilihat dari bahan baku pembuatan tahu yaitu kedelai yang termasuk bahan organik, maka limbah dari industri tahu juga akan mengandung banyak bahan organik. Menurut Murteza Nur Isnani R, dkk dalam karya tulisnya "PengaruhWaktu pada Elektrokoagulasi Berelektrodamultiplate Fe-Al terhadap Limbah Cair IndustriTahu Ditinjau dari Nilai BOD dan TSS" , limbah tahu memiliki komposisi sebagai berikut :

Parameter Nilai (mg/lt)

Karbohidrat 8,5-12Gula Reduksi 5-10Fe 130-450Zn 5Ca 3K 38

Dari data di atas bahan-bahan organik seperti karbohidrat, gula reduksi dan protein merupakan komposisi terbesar dalam limbah cair industri tahu. Jika limbah cair ini dibuang langsung ke badan sungai tanpa dilakukan pengolahan terlebih dahulu tentu akan mempengaruhi kualitas air sungai, pengaruh limbah industri tahu terhadap kualitas air sungai antara lain:

a) Kelarutan Oksigen dalam air sungai menurun. Suhu limbah cair yang berasal dari rebusan kedelai mencapai 75 0C, jika limbah cair ini langsung dibuang ke sungai tentu akan mempengaruhi temperatur air sungai. Meningkatnya suhu akan menyebabkan penurunan Oksigen terlarut, karena kelarutan Oksigen dalam air dipengarhi oleh temperatur (Salim, E. 2011:9). Semakin tinggi temperatur kelarutan Oksigen akan semakin kecil. Pada 20o C dengan tekanan 1 atm konsentrasi Oksigen terlarut dalam keadaan jenuh 9,2 ppm sedangkan pada suhu 50o C tingkat kejenuhannya hanya 5,6 ppm. Kelarutan Oksigen yang semakin kecil akan mengganggu kehidupan air seperti ikan dan hewan air lain (Kristanto, P. 2004:77).

4

b) Meningkatnya BOD dan COD. Limbah dari industri tahu termasuk dalam limbah biodegradable yaitu limbah yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme. Untuk menguraikan bahan-bahan organik tersebut mikroorganisme memerlukan Oksigen dalam jumlah tertentu, kebutuhan Oksigen inilah yang disebut Biologycal Oxygen Demand (BOD). Jika, angka BOD meningkat kebutuhan Oksigen agar mikroorganisme dapat mengurai bahan-bahan organik juga meningkat. Sama halnya dengan COD (chemical oxygen demand) meningkatnya angka COD akan diikuti dengan meningkatnya kebutuhan Oksigen untuk mengurai bahan organik, tetapi penguraian bahan organik tidak dilakukan oleh mikrorganisme tetapi senyawa kimia seperti kalium bikromat (K2Cr2O7). Saat Oksigen yang dibutuhkan tidak mencukupi untuk mengurai bahan-bahan organik, sementara limbah industri tahu terus-menerus dibuang ke sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu akan menimbulkan pencemaran yang berpengaruh terhadap kualitas air sungai (Salim, E. 2011: 9-10).

c) Mengganggu kehidupan biotik yang disebabkan oleh meningkatnya kandungan bahan organik. Selama proses metabolisme Oksigen banyak dikonsumsi apabila kandungan bahan organik dalam air sedikit, Oksigen dalam air akan segera diganti oleh Oksigen hasil fotosintesis atau reaerasi melalui udara. Namun, apabila konsentrasi bahan organik terlalu tinggi akan tercipta kondisi anaerobik yang menghasilkan produk dekomposisi seperti amonia, karbon dioksida, asam asetat, hidrogen sulfida, dan metana. (Husni :5).

Ada berbagai metode dalam pengolahan limbah cair, salah satu proses pengolahan limbahyang saat ini sedang berkembang yaitu pengolahan limbah secara elektrokimia.Pengolahan limbah secara elektrokimia dipilih karena memiliki beberapa kelebihan yaitu:

a) Dibandingkan dengan pengolahan secara biologi yang menggunakan mokroorganisme aerob atau anaerob dibutuhkan lahan yang luas serta dibutuhkan waktu yang lama untuk mengurai bahan-bahan oganik dalam limbah cair (Tuhu :20).

b) Pada proses elektrokimia tidak menggunakan bahan kimia, sehingga tidak perlu dilakukan penetralan terhadap pemakaian bahan kimia berlebih (excess chemical). Selain itu, selama proses berlangsung kemungkinan terbentuk polutan baru (secondary pollutant) sangat kecil (Avsar, 2007: 341 ).

c) Pengolahan limbah secara elektrokimia dapat dilakukan di daerah manapun bahkan di pedesaan atau pedalaman yang tidak tersediasumber listrik. Penggunaan panel surya yang saat ini berkembang pesat akan sangat membantu dalam menyediakan sumber listrik untuk proses pengolahan limbah (Avsar, 2007: 341 ).

5

1.2 Rumusan masalah

1. Bagaimana aplikasi elektrokimia dalam proses pengolahan limbah cair tahu?

2. Bagaimana pengaruh tegangan dan waktu terhadap proses elektrolisis terhadap limbah cair tahu?

3. Berapa tegangan dan waktu paling baik dalam proses penurunan COD dan TSS ?

1.3 Tujuan

1. Mengetahui aplikasi elektrokimia dalam proses pengolahan limbah cair tahu

2. Mengetahui pengaruh tegangan dan waktu terhadap proses elektrolisis terhadap limbah cair tahu

3. Mengetahui tegangan dan waktu paling baik dan tepat dalam proses penurunan COD(Chemical Oxygen Demand) dan TSS.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Limbah cair industri tahu berasal dari air bekas pencucian kedelai,

perendaman kedelai, air bekas pembuatan tahu, dan air bekas perendaman tahu.

Limbah cair tersebut mengandung senyawa organik, jika langsung dibuang ke

badan perairan akan menimbulkan pencemaran lingkungan. Mikroorganisme

aerob dalam air yang berfungsi sebagai perombak (decomposer) senyawa organik

hanya dapat menjalankan fungsinya jika terdapat oksigen yang cukup. Jika

oksigen yang tersedia tidak mencukupi jumlah yang dibutuhkan maka oksidasi

senyawa organik menjadi terhambat atau hanya sampai pada tahap pembusukan.

Semakin banyak oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi senyawa organik

akan menyebabkan kandungan oksigen dalam badan perairan berkurang.

Dampaknya adalah kematian biota perairan. (Suharto, 2011).

Indikator tingginya kadar senyawa organik dalam limbah cair industri tahu

adalah tingginya nilai COD dan TSS limbah cair tersebut. Oleh karena itu, untuk

menurunkan nilai COD dan TSS limbah cair industri tahu tersebut perlu dilakukan

penguraian senyawa organik yang terkandung dalam limbah sebelum dibuang ke

badan perairan. Berbagai metode telah direkomendasikan untuk penurunan nilai

COD dan TSS limbah cair industri tahu, namun metode-metode tersebut tidak

efektif dan memerlukan biaya yang tinggi. Oleh sebab itu, sebagian besar industri

tahu membuang limbah ke badan perairan tanpa pengolahan terlebih dahulu.

Metode elektrokimia memiliki keunggulan untuk pengolahan limbah cair organik

dibandingkan dengan metodemetode lain. Kelebihan metode elektrokimia adalah :

biaya operasional yang rendah sehingga lebih ekonomis, menghasilkan produk

yang ramah lingkungan yaitu berupa CO2 dan H2O, tidak menghasilkan limbah

baru, berlangsung pada suhu rendah, dan efektif. (Comninellis, 1994; Chen et al.,

2013; Suharto , 2011, dan Kapalka et al., 2009).

Berdasarkan latar belakang tersebut, telah dilakukan penelitian penerapan

metode elektrokimia untuk penurunan nilai COD dan TSS limbah cair industri

tahu. Pada penelitian ini dipelajari pengaruh voltase, jarak elektroda, pH, dan

waktu elektrolisis terhadap persentase penurunan nilai COD dan TSS.

7

2.1 Prosedur Penelitian

2.1.1. Elektrolisis limbah tahu.a) Persiapan Limbah.

Limbah cair tahu disaring menggunakan penyaring santan untuk memisahkan padatan terendap dari limbah

Filtrat hasil penyaringan dilakukan analisa terlebih dahulu untuk mengetahui kondisi awal limbah meliputi TSS, COD, dan pH

pH limbah tahu di atur sesuai dengan data pengamatan yang diperoleh menggunakan H2SO4 jika pH > data pengamatan, menggunakan NaOH jika pH < data pengamatan.

b) Elektrolisis limbah tahu. Sebelum digunakan elektroda dibersihkan, dicuci dan dikeringkan. Peralatan elektrolisis dirangkai sesuai dengan skema reaktor. Elektroda dihubungkan dengan powersupply DC menggunakan

kabel buaya pada kutub positif dan negatif. Atur power supply DC sesuai dengan variabel voltase.

2.1.2 Analisa COD Pipet 50 mL sampel limbah ke erlenmeyer 250 mL. Tambahkan 5 mL K2Cr2O7 0,1N dan panaskan selama 1 jam dalam

penangas air pada suhu 80o C. Dinginkan selama 10 menit, kemudian tambahkan 10 mL KI 10% dan 10

mL H2SO4 6 M. Tirtasi dengan larutan Natrium Thiosulfat 0,1N sampai warna kuning tua

kecoklatan, tambahkan 1 -2 mL indikator kanji (timbul warna hijau tua). Lanjutkan titrasi sampai warna biru.

2.1.3. Analisa TSS Panaskan kertas saring ke dalam oven 105 oC selama 1 jam, setelah dingin

timbang (bmg). Saring 500-1000 mL sampel limbah cair menggunakan perlatan filtasi

vacuum. Cuci kertas saring dengan air aquadem ±20 mL. Keringkan kertas saring dalam oven pada temperatur 103 o C-105 o C

selama 1 jam Dinginkan dalam desikator untuk menyeimbangkan suhu, kemudian

timbang. Ulangi tahap pengeringan, pendinginan dan penimbangan sampai

diperoleh berat konstan atau sampai perubahan lebih kecil dari 4%.

8

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Pengaruh Waktu Elektrolisis Terhadap % Removal COD Pada Berbagai Tegangan.

Berdasarkan data penelitian dan gambar hubungan antara waktu dan % removal COD menunjukkan adanya pengaruh proses elektrolisis terhadap limbah cair industri tahu. Secara keseluruhan pengaruh waktu elektrolisis terhadap % removal COD semakin meningkat, karena semakin lama waktu elektrolisis terbentuknya jumlah spesies aktif semakin bertambah (O*, OH*, O2, O3, dan H2O2) sehingga bahan-bahan organik yang teroksidasi semakinbanyak.

Gambar 1 Hubungan antara waktu dengan % removalCOD pada berbagai tegangan

Selain itu ion Fe2+/Fe3+ yang terbentuk selama proses elektrolisis dapat berfungsisebagai koagulan.Sesuai dengan yang dikemukakan oleh Michael Faraday, bahwa semakin lama waktu elektrolisis hasil dari suatu reaksi kimia yang dikehendaki juga akan semakin bertambah. Sehingga, semakin lama waktu elektrolisis semakin banyak bahanorganik yang teroksidasi, seperti ditunjukkangambar 1 adanya peningkatan % removal COD pada limbah tahu.

9

Namun pada tegangan 1,5 V dan 3 V pada waktu 45 menit terjadi peningkatan % removal COD yang kemudian terjadi penurunan pada menit selanjutnya, sedangkan pada tegangan 4,5 V pada menit 75 mulai terjadi peningkatan % removal COD kemudian mengalami penurunan pada menit 90. Hal ini disebabkan dalam reaksi elektrolisis pada kondisi sebenarnya dibutuhkan voltase yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan yang ditunjukkan oleh potensial elektroda standar (Chang, R. 2003, 221). Dalam hal ini, berkaitan dengan jumlah spesies aktif dan ion Fe yang terbentuk. Sedangkan pengaruhwaktu terhadap % removal COD pada tegangan 6 V dan 7,5 V semakin lama waktu elektrolisis % removal COD dalam limbah tahu juga semakin meningkat.

Jika, diperhatikan pada gambar 1 ada perbedaan yang kontras antara tegangan listrik pada 1,5; 3 dan 4,5 V dengan 6 dan 7,5 V. Pada 1,5; 3 dan 4,5 V cenderungstabil dan tidakterlihat perbedaan yang mencolok. Oleh karena itu, pada elektrolisis limbah tahu untuk menurunkan COD voltase minimun yang diperlukan berdasarkan data hasil penelitiansebesar 6 Volt. Begitu juga dengan pengaruh tegangan, semakin besar tegangan dalam proses elektrolisis % removal COD dalam limbah tahu dari tegangan 1,5; 3 dan 6 V secara keseluruhan juga semakin meningkat. Hal ini dapat terjadi karena kuat arus yang mengalir berbanding lurus dengan tegangan listrik. Jadi, semakin besar tegangan listrik maka kuat arus yang mengalir juga semakin besar. Baik waktu elektrolisis atau pun arus listrik merupakan komponen dasar elektrolisis yang diteliti oleh Michael Faraday, berdasarkan penelitian tersebut disimpulkan bahwa semakin lama waktu elektrolisis dan semakin besar kuat arus yang digunakan hasil dari suatu reaksi kimia yang dikehendaki juga akan semakin bertambah.

3.2 Pengaruh Waktu Elektrolisis Terhadap %Removal TSS Pada Berbagai Tegangan.

Pengaruh waktu dan tegangan listrik terhadap TSS tidak jauh berbeda sepeti yang telah dibahas di atas, pada gambar dua juga menampilkan karakteristik yang sama.Secara umum dapat dilihat bahwa semakin lama waktu elektrolisis % removal TSS dalam limbah tahu semakin bertambah yang mengindikasikan TSS dalam limbah cair tahu semakin berkurang dan sedikit.

10

Gambar 2. Hubungan antara waktu dengan % removalTSS pada berbagai tegangan

Begitu juga dengan pengaruh tegangan yang semakin besar, % removal TSS semakin meningkat terutama pada tegangan 1,5; 4;5 dan 6 V. Telah dijelaskan di atas bahwa semakin lama waktu elektrolisis dan semakin besar kuat arus yang digunakan hasil dari suatu reaksi kimia yang dikehendaki juga akan semakin bertambah.

11

BAB IV

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa :

1. Aplikasi elektrokimia dalam proses pengolahan limbah cair tahu dengan cara,

menguji dan mengurangi kadar COD dan TSS.

2. Semakin lama waktu dan semakin besar tegangan dalam proses elektrolisis

limbah cair industri tahu berpengaruh terhadap % removal baik cod ataupun

tss semakin meningkat.

3. Tegangan dan waktu paling baik untuk menurunkan cod yaitu pada tegangan 6

volt selama 90 menit dengan % removal 42,11%. Tegangan dan waktu paling

baik untuk menurunkan tss yaitu pada tegangan 6 volt selama 60 menit dengan

% removal 77,27%.

12

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2013, Elektrokimia, http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrokimia, diakses tanggal 10 November 2013.Anonim, Elektrode, http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrode, diakses tanggal 28 Oktober 2013.Anonim, Modul Elektrolisis Air II,http://akademik.che.itb.ac.id/labtek/wp-content/uploads/2010/08/modulelektrolisis-air-ii.pdf, diakses tanggal 16 Oktober 2013.Avsar, Y. 2007. “Comparison of ClassicalChemical and ElectrochemicalProcesses for Treating RoseProcessing Wastewater”, Journal of Hazardous Materials, p.341 -342, 343.B. M. Krishna, U. N. M. 2010. “Study of TheElectrochemical Process forDistillery Waste Water Treatment”, Journal of Environmental Researchand Development, Vol. 5, No. 1, p.139.Chang, R. 2003. “Kimia dasar konsepkonsep inti”, jilid 2, edisi III, Erlangga, Jakarta, p.221.Cheng, H., Xu, W., Liu, J., Wang, H., He, Y., Chen, G. 2006. “Pretreatment ofwaste water from triazinemanufacturing by coagulation,electrolysis, and internalmicroelctrolysis”, p.386, p.389.Husni, H. “Uji Toksisitas Akut Limbah CairIndustri Tahu Terhadap Ikan Mas(Cyprinus carpio Lin)”, Studi kasus: limbah cair industri tahu “SUPER”, Padang, p.5.Isnani, R. M. N. 2010. “Pengaruh WaktuPada Elektrokoagulasi BerelektrodaMultiplate Fe-Al Terhadap LimbahCair Industri Tahu Ditinjau DariNilai BOD dan TSS”, Proposal program kreativitas mahasiswa, p.8.Kristanto, P. 2004. “Ekologi Industri”, edisi II, ANDI, Yogyakarta, 77.Mollah, M. Y. A. 2004. “Fundamental,present and future prespectives ofelectrocoagulation”, p.202.Mulya, H. V. 2011. “Pemanfaatan LimbahBijih Tembaga Dari IndustriPengolahan Logam Dengan MetodeElektrolisis”, laporan akhir, politeknik negeri malang, p.26.Mulyani, S., Hendrawan. 2005. “KimiaFisika 2”, UM Press, Malang, p.55, p.78.Myrasandri, P. “Degradasi SenyawaOrganik Limbah Cair Tahu DalamAnaerobic Baffled Reactor”, p. 1.

Oxtoby, D. W. 2001. “Prinsip-prinsip KimiaModern”, jilid 1, edisi IV, Erlangga,Jakarta, p. 380-381, p. 386.Petrucci, R. H. 1993. “Kimia Dasar Prinsipdan Terapan Modern”, jilid 3, edisi IV, Erlangga, Jakarta, p. 161.Petrucci, R. H. 2011. “Kimia dasar prinsipprinsip dan aplikasi modern”, jilid 1, edisi IX, Erlangga, Jakarta, p. 140.

13

Pikir, S. 1995. “Kimia Dasar”, Airlangga University Press, Surabaya, p.287, p.290.Putra, K. G. D. 2009. “Petunjuk TeknisPemantauan Kualitas Air”, UdayanaUniversity Press, Bali, p.67, p.128, p.155-156.Rayandi, D. S. 2008. “Panduan WirausahaTahu”, MedPress, Yogyakarta.Salim, E. 2011. “Dari Limbah MenjadiRupiah Mengolah Limbah IndustriSkala Rumah Tangga”, edisi I, Lily Publisher, Yogyakarta, p.7-8, p.9-10.Sholehafif.2011.Arussearah(DC),http://mohsholehafiflistrik1.blogspot.com/2013/03/arus-searah-dc.html, diakses tanggal 10 November 2013.Simanjuntak, W. 2007. “Pengaruh VariabelDasar Elektrokimia TerhadapElektrokoagulasi Limbah CairIndustri Tahu”, Jurnal Sains MIPA, Vol. 13, No. 2, p.89, p.93.Sumardjo, D. 2008. “Pengantar Kimia BukuPanduan Kuliah MahasiswaKedokteran dan Program Strata IFakultas Bioeksakta”, EGC, Jakarta, p. 625-626.Suprapti, M. Lies. 2005. “Pembuatan Tahu”, Kanisius, Yogyakarta, p.58-60.Tuhu A. R., H. S. W. “Pengolahan AirLimbah Industri Tahu Dengan Menggunakan Teknologi Plasma”, Jurnal ilmiah Teknik Lingkungan, Vol. 2, No. 2, p. 20.Zoulias, E., Varkaraki, E., Lymberopoulos, N. A review on waterelectrolysis,http://www.cres.gr/kape/publications/papers/dimosieyseis/ydroge/A%20REVIEW%20ON%20WATER%20ELECTROLYSIS.pdf, diakses tanggal 10 September 2013, p. 2

14