MANGAN ZEOLIT UNTUK PENGOLAHAN LlMBAH INDUSTRIMENGANDUNG LOGAM BERAT

Thamzil Las, Husen ZamroniPusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif - SATAN, Serpong

ABSTRAKMANGAN ZEOLIT UNTUK PENGOLAHAN LlMBAH INOiJSTRI MENGANOUNG LOGAM BERAT. Pemanfaatan

zeolit sebagai adsorben sejak dekade ini merupakan sesuatu terobosan baru karena Indonesia memiliki deposit zeolitcukup banyak. Mangan zeolit dari zeolit Lampung (ZL) dibuat sebagai bahan penukar kation dan digunakanuntukmengolah berbagai logam barat dari simulasi limbah elektroplating. Kandungan Mn dalam Mn-Z mencapai 1,37%lebih besardari MnO-Z 0,79% yang sebelumnya dalam zeoli! alam sendiri Mn adalah 0,07%. Nilai KTK Fe adalah 2,26!:0,12 meq/g untuk Mn-Z, diikuti oleh KTK ion-ion Zn, Cu, Cr dan Ni. Nilai KTK Fe tertinggi adalah 2,69 :t 0,13 meq/guntuk MnO-Z diikuti oleh KTK ion-ion Cr, Zn, Ni dan Cu. Dalam perlakuan simulasi limbah elektroplating didapatkan Kd!ertinggi untuk Fe adalah 716,81 :t 0,12 mllg Mn-Z, dan 1545,74:t 0,13 mllg un!uk MnO-Z. Secara umum nilai Kdmenggunakan MnO-Z unluk ion Ni, Cr dan Fe lebih tinggi dibandingkan menggunakan Mn-Z. Dapal disimpulkan bahwa1 9 mangan zeoli! akan dapat mengolah 1500 ml limbah (dengan MnO-Z) atim 700 ml limbah (dengan Mn-Z) yangmengandung logam berat beracun, khususnya Fe.

ABSTRACTMANGANESSE ZEOUTE USE FOR TREATMENT OF INDUSTRIAL WASTES CONTAINING HEAVY

METALS. The use of zeolite as adsorbent is interesting because the zeolite is found deposites in Indonesia.Manganese zeolite was prepared as ion-exchanger materials and used for treatment of trace metal as the simulatedelectroplating wastes. The Mn content in Mn-Z was found to be 1,37%, groater than in MnO-Z. 0,79% while in its na/uralfo"" of zeolite was 0,07% Mn. The CEC value of Fe was found 2,26:t 0,12 meqlg for Mn-Z, followed by the CEC ofZn, Cu, Cr and Ni. The highest CEC value for Fe was found to be 2,69 !:0, 13 meg/g for MnO-Z and the then the CECvalue of Cr, Zn, Ni and Cu, respectively. During simulation of electroplating waste treatment, the highest distributioncoefficients of Fe was 716,81 .!: 0,12 mVg for Mn-Z, and 1545,74 .!0,13 mVg for MnO-Z. In general, the Kd values ofNi, Cr and Fe for MnO-Z were higher than those of Mn-Z, except for Cu and Zn. These results showed that one gram ofmanganese zeolite could treat 1500 ml of liquid waste (using MnO-Z) or 700 mt of liquid waste (using Mn-Z), eachcontaining trace heavy metals especially Fe.

PENDAHULUAN

Limbah industri yang paling banyakdihasilkan (volume) adalah berupa limbahcair. Limbah cair ini bila dibuang secaralangsung ke bad an air tanpa melalui prosespengolahan terlebih dahulu akanmenyebabkan kerusakan lingkungan. Pad ajumlah tertentu di ekosistem, limbah ini dapatmenganggu kelestarian lingkungan danberpotensi mengancam kehidupan karenadapat menyebabkan keracunan padamanusia maupun organisme lain, bahkandapat beraklbat fatal yaitu dapatmenimbulkan kematian. Pemerintahmewajibkan setiap orang dan badan usaha(industri) untuk mengolah limbahnya dantidak boleh membuang limbah B3 secaralangsung ke lingkungan seperti kedalam air,tanah atau udara (PP No 19 Tahun 1994tentang Pengelolaan Limbah BahanBerbahaya dan Beracun ).

Industri logam, akhir-akhir iniberkembang cukup pesat dan berbagaiusaha dilakukan untuk meningkatkan dayatahan material terhadap korosi,meningkatkan kekerasan dan daya tahanaus, menghaluskan permukaan dan agar

109

benda kelihatan lebih menarik. Oalammenghasilkan dan mengembangkan produksering dilakukan berbagai proses kimia-fisikaseperti peleburan, pemurnian dan pelarutanlogam dan sebagai hasil sampingterbentuklah limbah B3 yang diantaranyabersifat korosif, reaktif, beracun dansebagainya. Salah satu jenis limbah B3adalah limbah cair yang mengandung logamberat beracun yang dapat dihasilkan dariberbagai industri jenis seperti besi dan baja,pengolahan tembaga, industri elektrogalvani­elektroplating, baterai kering/aki dan industrikering, industri semen, tekstil dan kertas.

Teknologi untuk penanganan limbahtersebut hingga saat ini belum banyakdipedulikan oleh kalangan industri.Oisamping karena biaya pengolahan limbahyang cukup tinggi, sehingga agak sulitdijangkau oleh pihak industri kecil, jugakarena kurang sadarnya pihak industriterhadap lingkungan hidup.

Untuk itu perlu dikembangkan teknologiyang tepat dengan biaya yang tidak terlalumahal untuk melakukan pengolahanterhadap limbah industri tersebut. Saat initelah banyak dikembangkan berbagai cara

untuk menurunkan kandungan logam dalamlimbah cair, salah satunya adalah denganteknik penukaran ion menggunakan materialanorganik (1). Suatu hal yang dapatdiharapkan sebagai bahan penukaran ionadalah mineral zeolit. Zeolit ini telah diketahuimempunyai kemampuan sebagai bahanpenukaran ion yang baik. Selain itu zeolit inimudah di dapatkan. P~nelitian tentangpemanfaatan zeolit dalam pengolahanlimbah yang mengandung logam berat telahbanyak dilakukan. Zeolit jenis klinoptilolitdiketahui dapat memisahkan amoniak darilimbah industri serta memisahkan logamberat (Pb, Cu, Cd, Zn, Co, Ni, dan Hg) baikdalam limbah industri ataupun dalam tanahpertanian.

Oi Indonesia zeolit tersebar di beberapadaerah di pulau Jawa dan Sumatera. Mineralzeolit di Indonesia tersebut terutama dari

jenis klinoptilolit dan modernit (3). Namunzeolit alam ini umumnya masih bermuturendah, karena teknik pengolahan yangmasih sangat sederhana dan material zeolitmasih tercampur dengan mineral lain sepertikalsit, gipsum dan kuarsa. Untuk itu zeolitalam ini perlu dimurnikan dan diolah sertadimodifikasi untuk meningkatkan daya serapdan pertukaran ion, sehingga zeolit lebihefektif digunakan dalam pengolahan limbahyang mengandung logam berat. Modifikasizeolit ini dimaksudkan untuk membentukunikation dalam sangkar zeolit, sehinggauntuk mempelajari proses pertukaran ionakan lebih mudah dan sederhana.

Oiharapkan dengan membuat zeolit lebihmumi dan diperfakukan dengan KMn04 danMnCI2 akan mempunyai daya serap lebihtinggi terhadap unsur-unsur ataupunsenyawa yang dijadikan sebagai objekpenelitian.

Pada penelitian ini dilakukan modifikasizeolit yang berasal dari Lampung menjadiMangan zeolit untuk diperlakukan pada jonislimbah elektrogalvani-elektroplating yangpad a umumnya mengandung logam beratberacun Ni, Cr, Fe, Cu dan Zn. Logam beratini seperti terdapat dalam limbah disebabkanoleh proses pengendapan logam, prosesproses elekrolisis/elektrokimia, pelarutandengan media larutan elektrolit, prosespelapisan logam (metal plating diantarnyaCu, Ni, Cr, Zn), proses pemolesan(polishing), penyikatan (brushing),penggerindaan (grinding), penghalusan danpenyemprotan pasir (sand blasting). Jugaakibat proses pembersihan karat (Pickling)dengan mencelupkan logam dalam (arutan

110

asam seperti asam sulfat (H2S04) atau a8amkhlorida (HCI). Oari hasil studi pustaka ,limbah eletrogalvani mengandung logamberat yang bervariasi seperti Ni ( 0,4-434,8ppm), Cr (0,04-14,5 ppm) Fe (20-40 ppm),Cu (0,04-20 ppm) dan Zn (0,02-0,5 ppm).

TATA KERJA

Bahan dan Metode

Pad a penelitian Inl bahan yangdigunakan adalah zeolit yang berasal daridaerah Lampung yang diperoleh dan lokasipenambangan PT. Minamata MineralPerdana di desa Kalianda, Bandar Lampung.Zeolit ini berwarna putih dengan jenisklinoptilolit. Zeolit dimodifikasi menjadiMangan Zeolit dan diuji kemampuanpenyerapan logam berat yang terdapatdalam simulasi limbah industri logam (limbahB3) yang mengandung logam berat Ni, Cr,Fe, Cu dan Zn .

Bahan kimia yang digunakan untukmembuat simulasi limbah cair elektroplatingpad a penelitian ini adalah NiCI2 6H20,Cr(N03h 9H20, FeCh 6H20, CUS04 danZnO. Bahan kimia lainnya adalah MnCI2,KMn04, AgN03, HN03, larutan standar Ni,Cr, Mn, Fe, Cu dan Zn masing-masing 1000ppm. Semua bahan kimia yang digunakanbuatan Merck.

Untuk menganalisa kandungan logamberat yang terdapat dalam simulasi limbahcair elektroplating sebelum dan sesudahkontak dengan zeolit digunakan AAS (AtomicAbsorption Spectrophotometer) model GBC902.

Kondisi AAS pada waktu pengukuranlogam berat pada panjang gelombang 232,0nm (Ni), 357,9 nm (Cr), 24£3,3nm (Fe), 324,7nm (Cu), 213,9 nm (Zn) dan 279,8 nm (Mn)

POmbuatan Mangan ZoolitZeolit yang sudah dimurnikan

dimodifikasi agar zeolit lebih bersifat aktifsebagai material penukaran ion. Modifikasizeolit menjadi Mn zeolit (Mn-Z) dipersiapkansebagai berikut :

Zeolit murni ditimbang sebanyak 50gram, dimasukkan ke dalam botol plastikpolietilen 500 ml dan ditambahkan 250 mlMnCI2 1 M. Campuran ditempatkan di dalamoven dengan suhu 90°C , selama 6 jam.Setelah itu larutan dibuang dan digantidengan 250 ml MnCI2 1 M yang baru, dimasukkan lagi ke dalam oven selama 6 jam.

Tahap selanjutnya larutan dibuangdan zeolit dicuci dengan aquades sampaibebas ion cr, kemudian filtrat air cucian diujidengan 2-3 tetes larutan AgN03 1%.

Zeolit kemudian di keringkan dalam ovenpada suhu 80°C selama 3 - 4 jam dandisimpan dalam desikator yang mengandungNaCI jenuh.

Pembuatan MnO zeolit (MnO-Z)Mangan zeolit di atas ditimbang

sebanyak 25 gram, kemudian ditambahkan250 ml larutan KMn04 5 gll, lalu dimasukanke dalam oven dengan suhu 60°C selama 3hari.

Setiap hari larutan diganti dengan larutanKMn04 yang baru, kemudian zeolit dicucidengan aquades sampai bebas ion cr .Mangan oksida zeoJit kemudian dikeringkandalam oven pada suhu 80°C selama 3 - 4jam dan simpan dalam desikator yangmengandung NaCI.

Mangan zeolit (Mn-Z dan MnO-Z),.masing-masing sebanyak 0,25 gramdimasukan ke dalam gelas ukur, kemudianditambahkan larutan HN03 1:1 sebanyak 50ml. Setelah itu di panaskan pada suhu 100°C selama 8 jam. Selama pemanasanberlangsung gelas ukur ditutup dengan kacaarloji agar larutan tidak menguap danmenjadi kering. Setelah 8 jam tutup dibukadan pemanasan di lanjutkan sampai kering.Setelah kering masing-masing zeolitditambahkan 50 ml HN03 5% kemudiandisaring ke dalam labu ukur 100 ml danditambahkan aquades sampai tanda tera.Larutan kemudian dianalisis menggunakanMS.

Penentuan Efisiensi Penyerapan LogamBerat

Pada penentuan waktu penyerapanlogam berat oleh mangan zeollt dlslf!pkantarutan limbah elektroplating, dan ditimbangsejumlah 0,1 gram Mn-Z dan MnO-Z,kemudian dimasukan ke dalam botolpolietilen 50 ml kemudian ditambilhkanlarutan limbah elektroplating sebanyak ;30 mldiad uk selama 30 men it, 1, 2, 4, 8, 24, 48,96, dan 168 hari. Setelah itu disentrifugasidengan kecepatan 1000 rpm selama 5menituntuk mengendapkan fase padat (;z:eolit)dengan fase cair (filtrat limbah) ..

Larutan yang telah disentrifugasi d\ambilsebanyak 10 ml, kemudian dilakukanpengukuran kandungan logam .beratmenggunakan MS dengan larutan st~ndar

Ni, Cr, Fe, Cu dan Zn pada konsentrasimasing-masing 1, 2, 4, 6, 8, 10 mg/l

Efisiensi Penyerapan (% Ef) dapatdihitung berdasarkan persamaan :

Co-Ct x100%Ef::: Ct

dimana :Ef = Efesiensi Penyerapan ( % )Co = Konsentrasi awal larutan ( mg/l )

Ct = Konsentrasi larutan setelah kontak

dengan zeolit ( mg/l )

Penentuan KTK dan Koefisien Distribusi(Kd)

Mangan zeolit (Mn-Z dan MnO-Z)sebanyak 0,1 gram dimasukan ke dalambotol polietilen, kemudian ditambahkanlarutan limbah simulasi sebanyak 30 ml.Campuran diaduk selama 7 hari denganroller mineralogi setelah itu disentrifugasidengan kecepatan 1000 rpm. Setelah 5men it dipipet sebanyak 10 ml. Kemudiandilakukan pengukuran kandungan logamberat dengan menggunakan MS. Perlakuanyang sarna dilakukan terhadap kedua bentukmangan zeolit.

Penyerapan ion - ion logam berat yangterdapat dalam limbah elektroplating dihitungberdasarkan kemampuan pertukaran ionyang ditentukan dengan nilai KapasitasTukar Kation (KTK) zeolit dalam kondisikesetimbangan dengan persamaan :

KTK::: Co-Ct x~xN(ml/g)Co W

dimana :Co = Konsentrasi awallarutan (mgll)Ct :: Konsentrasi larutan setelah kontakdengan zeolit (mg/l)V = Volume larutan yang digunakan (ml)W = Berat zeolit (g)N = Normalitas larutan ( meqll )

Selain dengan KTK, ukuran kemampuanserapan juga dapat dinyatakan denganKoefesien Distribusi (Kd) dalam kondisikesetimbangan. Nilai Kd didapat berdasarkanpersamaan :

Co-Ct x~(meq/g)Kd == Ct W

111

dimana :

Co ::; Konsentrasi awallarutan ( mgll )Ct ::; Konsentrasi larutan setelah kontak

dengan zeolit ( mgll )V ::; Volume larutan yang digunakan ( ml

)

W ::; Serat zeolit ( 9 )

Selektivitas penyerapan . kation jugaditentukan berdasarkan besar nilai Kdmasing-masing kation.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kandungan Mn dalam Mangan ZeolitZeolit yang digunakan dalam penelitian

ini berasal dari Lampung dengan komposisikimia zeolit 0,02 Na20, 0,26 K20, 0,46 CaO,0,06 MgO, 0,02 Mn02, 0,17 Fe203, AI203,8,37 Si02 2,6 H20. Kandungan Mn sebagaiMnO-Z dalam zeolit Lampung adalahsebesar 0,07%. Setelah dilakukan modifikasi

menjadi Mangan zeolit maka kandungan Mndalam Mn-Z menjadi 1,37% atau terhitungsebagai Mn02 sebanyak 2,17%, sedangkandalam MnO-Z menjadi 0,79% terhitungsebagai Mn02 sebanyak 1,25%.

Oengan demikian Mangan zeolit yangdibuat dengan penambahan MnCI2mengandung Mn lebih tinggi dibandingkandengan penambahan KMn04. Hal inidisebabkan sebagian Mn+2 yang ada dalamsangkar zeolit (Mn-Z) ditukar (exhangeable)dengan ~ yang kemudian teroksidasi

menjadi Mn3+ dan Mn4+ setelah dilakukanpenambahan KMn04. Ion mangan dalambentuk Mn3+ adalah spesies yang tidak stabilsedangkan Mn4+ sangat stabil mudah dalambentuk Mn02 yang tidak mudah larutsehingga Mn2+ yang tinggal dalam sangkarzeolit menjadi berkurang.

pengaruh Waktu Kontak. Untuk menentukan pengaruh waktu

adsorpsi antara adsorben dengan limbahelektroplating dilakukan dengan membuatvariasi waktu kontak adsorpsi terhadapkandungan logam berat yang terdapat daJamlimbah.

Oari kurva pada Gambar 1, dapatdiketahui peningkatan persen penyerapanJon Ni oleh Mn-Z dan MnO-Z sesuai denganpeningkatan waktu kontak yang dilakukanantara Mn-Z dan MnO-Z dengan limbahelektroplating. Persen Efisien Penyerapan(%EP) oleh Mn-Z berkisar antara 11,41% ­33,9% dan penyerapan Ni yang dilakukanoleh Mn-Z terlihat mula; jenuh setelah Mn-Zkontak dengan limbah selama 24 jam.

Untuk MnO-Z penyerapan ion Ni berkisarantara 2,50% sampai dengan 29,05%. Oarikurva pada Gambar 1 terlihat bahwa MnO-Zterlihat mulai jenuh setelah kontak denganlimbah dari selama 24 jam dan mencapaikesetimbangan setelah 48 jam. Oari kurvapada Gambar 1 juga terlihat perbandinganpenyerapan ion Ni oleh Mn-Z dengan MnO-Zdimana penyerapan oleh Mn-Z lebih tinggidibandingkan penyerapan oleh MnO-Z.

40 r---------------·---------------------------------------------------·-------135 ~ .. _ !

iiII,iI

II

--J I••• ~ ~~~~--~ nO _ I

---r---"--"---~

30 -

VI

~ 20'v)r...::: 15v

I().5 .

o -t---r0.5

-r------,.--4

• MIl-Z

24 ()(,

Waktu (jam)

Gambar 1. Penyerapan Nikel (Ni) Oleh Mn- Z dan MnO-Zeolit

112

Hal ini disebabkan karena pertukaran ionantara Mn yang terdapat dalam Mn-Z denganion Ni lebih banyak dibandingkan denganpertukaran ion Mn yang terdapat dalamMnO-Z. Dilihat dari waktu untuk mencapaikesetimbangan antara Mn-Z dan MnO-Zdapat diketahui bahwa laju reaksi pertukaranion antara Mn-Z lebih cepat dibandingkandengan MnO-Z. Uotuk mencapaikesetimbangan kedua bentuk zeolit perluwaktu kontak minimal 48 jam.

Dari kurva pada Gambar 2, terlihatbahwa penyerapan ion Cu oleh Mn-Z

berkisar antara 2,73% - 45,51 % dan terlihatmulai jenuh setelah kontak dengan zeolitselama 8 jam dan mencapai kesetimbangansetelah 48 jam. Penyerapan dengan MnO-Zberkisar antara 0,08% - 29,15% dan mulaiterlihat jenuh setelah waktu kontak antarazeolit dengan limbah selama 24 jam. Dilihatdari waktu kontak untuk mencapaikesetimbangan antara ion Cu dengan Mn-Z

. dan MnO-Z maka dapat diketahui bahwa lajureaksi pertukaran ion Cu dengan Mn-Z lebihcepat dibandingkan dengan MnO-Z.

50

-- 40

••..00......=-- 30'"c(I.) 20.~ !.;::[..I.J

10

0..----.--.----- ..-.---- ---- --- --.-.- '-'--'--- --- ---- ..- - -----.----- '-,

,

,

!

r--·----·-·- ---- ---.--.-.-...- .-.--.--.---.--..-~ !

i • Mn-Z .•. MnO-Z i i•••• .__ ......•.. __ ' __h._h._ . __. ._._. __........•.. _.··_·,.._·---,--~------r----~--T---·--~0.5 4

Waktu (jam)

4 ::\ 24 48 96 168

Waktu Uam)

Gambar 2. Penyerapan Tembaga (Cu) Mn-Z dan MnO-Z

80 .70 -..--.. '2f?60-:-::::50~ 40(!).- 30U') r.;:;: 20t.LI 100 0,5

12

Gambar 3. Penyerapan Seng (Zn) oleh Mn Z dan MnO-Z

113

Oari kurva pada Gambar 3 di atas dapatdiketahui persen Efisiensi Penyerapan ion Znoleh Mn-Z dan MnO-Z. Penyerapan oleh Mn­Z berkisar antara 10,24% - 72,55% dengankeadaan Mn-Z mulai mencapai kejenuhansetelah waktu kontak selama 4 jam danmencapai kesetimbangan setelah 48 jam.Persen penyerapan ion Zn oleh MnO-Zhanya berkisar antara 3,Op% - 39,67% danmulai jenuh setelah kontak dengan limbahselama 48 jam. Oilihat dari waktu kontakuntuk mencapai kesetimbangan antara Mn-Zdan MnO-Z diketahui bahwa waktu kontakdengan Mn-Z lebih pendek dari pad a MnO-Zsehingga laju reaksi pertukaran ion Zndengan Mn yang ada dalam Mn-Z lebihcepat.

Oari kurva pada Gambar 4, dapatdiketahui bahwa penyerapan ion Fe olehMnO-Z lebih tinggi dari pada penyerapanyang dilakukan dengan Mn-Z. PenyerapanFe oleh Mn-Z terlihat antara 22,99% ­71,46% dan Mn-Z mulai terlihat jenuh setelah

. kontak selama 24 jam. Penyerapan olehMnO-Z berkisar antara 29,00% - 84,90% danMnO-Z mulai terlihat jenuh setelah kontakdengan limbah selama 24 jam. Waktu kontakantara MnO-Z dengan ion Fe untukmencapai kesetimbangan lebih pendek daripada waktu kontak Mn-Z maka laju reaksipertukaran ion Fe dengan MnO-Z lebihcepat.

Pada penyerapan ion Fe oleh Mn-Z danMnO-Z terlihat bahwa persen EfisiensiPenyerapan oleh MnO-Z lebih tinggidibandingkan dengan Mn-Z. Hal inidisebabkan karena proses yang terjadi padaMnO-Z dengan ion Fe lebih kompleks karena

pada pembuatan MnO-Z diperkirakan ti9.zakomponen Mn dalam bentuk Mn-Z (Mn +

berada dalam sangkar zeolit ), K-Z (hasil. pertukaran ion ~ dari KMn04 dengan Mn-Z )dan oksida mangan dalam bentuk hasilreaksi oksidasi Mn04' menjadi Mn02 dalamsuasana netra!. Ketiga macam senyawa Mnjuga bersifat adsorben sehingga penyerapanFe oleh MnO-Z lebih cepat dan lebih efisiendibandingkan Mn-Z. Besi (Fe) juga diserapoleh Mn02 melalui proses adsorpsi(penyerapan permukaan). Zeolit MnO-Zdapat berfungsi sebagai katalis dan padawaktu yang bersamaan dapat mengoksidasibesi yang larut dalam limbah elektroplatingmenjadi bentuk senyawa ferrihidroksida(endapan padat) yang tidak larut dalam airdan menempel pad a permukaan MnO-Z .

Reaksi yang terjadi antara Fe denganMnO-Z adalah sebagai berikut :

Mn-Z + Fe3+-... Fe-Z + Mn 2+

K-Z + Fe3+ -... Fe-Z + K+

Mn02 + Fe3+ -... Fe-Z + Fe (OHh + Mn2+

100 .

.-.. 80 -';f?

:-:::60 -enc::V

.- 4(~)WJ

20

o

------ ...----------.--.--.--:-1

r· ..·- ,

I • Mn-Z A MnO-Z Il._._ _ _...•_.._ _.._ _ .•..." .

0.5 1 2 4 X 24 4X l)() 1M;

Waktu (jam)

Gambar 4. Penyerapan Besi (Fe) oleh Mn-Z dan MnO-Z

114

50

40

---- ...•00....'-" 30.;;; c.~ 20'" t;::U.J 10

0-

I, I

•• I· Mn-Z AMnO-Z I 1-.----,---T----'r---:~~=~:=~=~~,~~=~-~-----o.s I 2 4 X 24 4X % 16X

Waktu (Jam)

Gambar 5. Penyerapan krom (Cr) oleh Mn-Z dan MnO-Z

Dari kurva pada Gambar 5 di atas terlihatbahwa penyerapan ion krom oleh Mn-Zberkisar antara 2,13% - 33,35%. Zeolit Mn-Zterlihat mulai jenuh setelah kontak denganlimbah selama 48 jam. Penyerapan ion krom'oleh MnO-Z lebih tinggi dibandingkanpenyerapan oleh Mn-Z yaitu berkisar antara9,85% - 41,39%. MnO-Z terlihat mulai jenuhsetelah kontak dengan limbah selama 4 jamdan mencapai kesetimbangan setelah 48jam. Dari perbedaan waktu reaksi untukmencapai kesetimbangan terlihat bahwa lajureaksi MnO-Z lebih cepat dibandingkandengan Mn-Z. Penyerapan krom olehmangan zeolit hampir mirip denganpenyerapan besi. Proses yang terjadi pad apenyerapan ion krom hampir sama denganproses yang terjadi pada penyerapan ionbesi

Dari kurva pada Gambar 1 sampaidengan Gambar 5 diatas maka dapat dilihatbahwa dengan peningkatan waktu kontakantara zeolit dengan limbah elektroplatingakan menaikkan jumlah ion logam yangteradsorpsi den akan mencapaikesetimbangan setelah 48 jam. Hal ini dapatdijelaskan bahwa pad a saat awal, ion logamyang teradsorpsi oleh zeolit hanya sedikitkarena waktu adsorpsi yang relatif sing katdapat menyebabkan proses adsorpsi belummaksimal dan padatan zeolit belumsemuanya terisi oleh ion logam. Denganditambahnya waktu kontak antara zeolitdengan limbah elektroplating maka ion logamyang teradsorpsi semakin banyak sampaisemua padatan zeolit terisi oleh ion logam,dalam keadaan ini berarti zeolit telah

mencapai kesetimbangan sehingga apabiladilakukan penambahan waktu kontak maka

115

jumlah ion logam yang teradsorpsi tidakmengalami kenaikan.

Dari kurva pada Gambar 1 sampaidengan Gambar 5 diatas juga dapatdiketahui perbedaan persen EfisiensiPenyerapan masing-masing ion logam yangterdapat limbah elektroplating menggunakanMn-Z dan MnO-Z. Perbedaan persenpenyerapan ion logam ini dikarenakan padawaktu zeolit kontak dengan limbahelektroplating yang mengandung ion Ni, Cr,Fe, Cu, dan Zn maka terjadi pertukaran ionMn yang ada dalam zeolit dengan ion-ionyang ada dalam limbah. Kemudian terjadiproses adsorpsi, dimana ion yang bervalensitinggi akan teradsorpsi dengan sangat kuatdengan kecenderungan adsorpsi lebih kuatpada nomor atom lebih besar untuk ion yangbertanda sam a dan valensi sama.

Dalam larutan limbah elektroplating iniion Ni, Cu dan Zn bervalensi 2, sedangkanion Fe dan Cr mempunyai valensi yang samayaitu 3 tapi ion Fe mempunyai nomor atomyang lebih besar dari pada Cr sehingga Feteradsorpsi paling banyak kedalam ronggazeolit. Dengan banyaknya ion Fe yangteradsorpsi maka persen EfisiensiPenyerapan Fe oleh Mn-Z dan MnO-Z palingtinggi diantara ion-ion lainnya.

Kapasitas Tukar Kation dan KoefisienDistribusi

Penyerapan limbah elektroplatingditentukan oleh nilai KTK (Kapasitas TukarKation). Nilai KTK adalah mgrek kation yangdapat diserap oleh 1 gram zeolit dalamkondisi kesetimbangan. Dalam penelitian inikondisi kesetimbangan dicapai setelahlimbah kontak dengan zeolit minimal 24 jam.

Kemampuan KTK zeolit bervariasi antara 1,5- 2,9 mgrek/gram, tergantung jenis unsurkation yang diserap (7). Nilai Kapasitas TukarKation banyak tergantung pada jumlah atomAI dalam kerangka zeolit, semakin sedikitkandungan atom AI pada kerangka zeolitmaka semakin keci! pula kemampuan zeolittersebLit menukar kation - kation yang dapatdipertukarkan ..

Hasil pengukuran nilai KTK untuk Mn-Zdan MnO-Z dapat dilihat pada Tabel 1 dibawah ini :

Tabel 1. Nilai Ka asitas Tukar Kation

No Ion Ka silas TukarKation meq/!logam ZL Mn·Z MnO·Z

1 Ni 2,63 0,88 ~ 0,22 1,06~ 0,63

2 Cr 1,03 ~ 0,46 1,28 ~ 0,61

3 Fe 0,68 2,26 ~ 0,12 2,68 ~O,13

4 Cu 2,23 1.42~0,23 O,90~0,14

5 In 1,31 2,24! 0,01 1.24± 0,01

Oari Tabel 1 diatas dapat dilihat bahwanilai KTK yang tertinggi untuk Mn-Z adalah2,26 :t 0,12 meq/g yaitu pada penyerapan ionFe, sedangkan untuk MnO-Z adalah 2,68 :t0,13 meq/g juga pada penyerapan ion Fe.

Ukuran kemampuan serapan selanjutnyajuga dapat dinyatakan dengan KoefesienOistribusi (Kd). Nilai Kd ini adalah rasiokonsentrasi ion terserap pada padatan dankonsentrasi ion dalam larutan, dinyatakandalam mllgram. Nilai Kd merupakanbanyaknya volume limbah yang terserap oleh1 gram zeolit.

Hasil pengukuran nilai Kd untuk Mn-Zdan MnO-Z dapat dilihat pad a Tabel 2dibawah in; :

Tabel 2. Nilai Koefisien Distribusi

No

IonKoefisieo Distribusi (mUg!

logam

Mo·ZMoO·Z

1

Ni114,23:..1,22148,91 ~ 0,632

Cr141,90± 0,46198,641. 0,613

Fe716,81 ± 0,121545,74:!:.. 0,134

Cu236,53:t 0,23117.75:!:.. 0,145

Zn697,06 + 0,01188,68 + 0,01

Oari Tabel 2 terlihat bahwa nilaiKoefesien Oistribusi yang tertinggi untuk Mn­Z adalah 716,81 :t 0,12 mllg yaitupenyerapan pada ion Fe, sedangkan untukMnO-Z adalah 1545,74 :t 0,13 mllg jugapada penyerapan ion Fe. Nilai Kd untuk ionNi, Cr dan Fe lebih tinggi denganmenggunakan MnO-Z sedangkan untuk ionCu dan Zn nilai Kd lebih tinggi denganmenggunakan Mn-Z.

116

Oari nilai Kd ini dapat diartikan bahwauntuk 1 gram zeolit dapat mengolah limbahelektroplating yang mengandung Fe sekitar1500 ml dengan MnO-Z dan sekitar 700 mldengan Mn-Z.

Oari hasil penelitian ini dapat disimpulkanbahwa selektifitas ion yang diserap oleh Mn­Z adalah sebagai berikut :

Fe > Zn > Cu > Cr > Ni

Sedangkan selektifitas ion yang diserapoleh MnO-Z adalah sebagai berikut :

Fe > Cr > Zn > Ni > Cu

Oari literatur, selektivitas ion Na zeolitadalah Sa > Pb > Cd > Zn > Cu (11) ,

sedangkan selektifitas ion Na klinoptilolitadalah Pb > NH4 > Cu, Cd > Zn, Co > Ni >Hg (11). Selektivitas ion Na Modernit adalahNH4 > Na > Mn > Cu > Co, Zn > Ni (11).

Perbedaan selektivitas ion antara hasilpenelitian dengan literatur karena bentukzeolit yang digunakan berbeda.

KESIMPULAN DAN SARAN

KesimpulanOari hasil penelitian, pengamatan dan

perhitungan yang telah dilakukan makadapat disimpulkan beberapa hal, yaitu:

Zeolit yang telah dimodifikasikedalam bentuk Mn-Z dan MnO-Z dapatdigunakan untuk menyerap logam berat yangterdapat dalam limbah 83 yang mengandunglogam berat. Peningkatan waktu kontakantara logam berat dengan limbahelektroplating menyebabkan kenaikan persenEfisiensi Penyerapan akan mencapaikesetimbangan setelah waktu kontak denganzeolit selama sekurang-kurangnya 48 jam.

Untuk ion Nil Cu dan Zn penyerapantertinggi diperoleh dengan Mn-Z,kecenderungan penyerapan ketiga kation iniadalah melalui proses pertukaran ion. Zeolitdalam bentuk MnO-Z mempunyaikemampuan serap lebih tinggi terhadap ionCr dan Fe dari pada Mn-Z. Kecenderunganpenyerapan kedua ion ini adalah melaluiproses pertukaran ion dan hasil reaksi oksidamangan.

Penyerapan tertinggi untuk Mn-Z danMnO-Z adalah pada penyerapan ion Fekarena ion Fe mempunyai valensi palingtinggi diantara ion lainnya.

HUHEEY, J. E., h "Organic ChemistryPrincples of Structure and Reactivity",Zend ed., Harper International Edition,1978.SULISTYOWENI W, Dip!. SE, SKM dkk,Teknologi Pengolahan Limbah IndustriKecil Elektroplating di Wilayah DKIJakarta, Uf, Jakarta, 1993.ECKENFELDER, W.W., "IndustrialWater Pollution Control", Mc Graw - HillBook, CO,1996.LAS, T., "Use of Natural Zeolite forNuclear Waste Treatmen" Departementof Chemistry and applied Chemistry,Univesity of Salford, The UnitedKingdom 1989.FLANGEN, E.M., KHAT AMI, H.,SZIMANSKI, H.A., 1991, IntraredStructure Studies of Zeolit Framework,Molecular Sieve Zeolit I, AmericanSociety Advances in Chemistry Seriesno. 101, Washington D.C.,BARRER, R.M., "ZeolitesMinerals as Sorbents andSieves", academic Press,1978.

10. HAMDAN, H., "Introduction to Zeolites" :Synthesis, Characterization andModification, University TeknologiMalaysia, Malaysia, 1992.

11. LAS, T., et aI., " Pemanfaatan MineralZeolit Untuk Pengolahan Limbah",Laporan Akhir Riset Unggulan Terpadu,RISTEK / DRN, Batan,1997.

Saran1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut

terhadap logam berat lainnya agar dapatdiaplikasikan dalam mengolahkandungan logam berat yang terdapatdalam berbagai jenis industri, sehinggalimbah yang diolah tidak berbahaya lagijika dibuang kelingkungan.

2. Pada proses adsorpsi. dan pertukaranion, beberapa parameter yangmempengaruhi persen efesiensi adalahkonsentrasi awal kation, pH, temperatur,ukuran partikel zeolit dan juga jenis zeolityang digunakan. Penggunaan Mn-Z danMnO-Z sebagi adsorben, penukar iondapat berlangsung secara efektif danefisien untuk itu perlu dilakukanpenelitian dalam skala lebih besar danterhadap material sorben yang lain.

DAFTAR PUSTAKA1. MUMPTON. FA and SAND. L.B.

"Natural Zeolite, Occurrence, Propertiesand Uses", Pergamon Press, Oxford,1978.

2. NEMEROW, "Liquid Waste of IndustryTheories, Practices and Treatment",Addison - Wesley Publishing,Philippines,1971.

3. YULIASETIAWATI, L.," PenyebaranTeknologi Bersih dan PenangananLimbah Industri lapis Listrik ",Departemen Perindustrian danPerdagangan, Bandung,1996.

117

4.

5.

6.

7.

8.

9. and ClayMolecular

London,