OPTIMISASI DOSIS H2O2 DAN pH DALAM PENURUNAN …

1

OPTIMISASI DOSIS H2O2 DAN pH DALAM PENURUNAN KADAR

COD DAN WARNA PADA LIMBAH CAIR TEKSTIL DENGAN

MENGGUNAKAN TEKNOLOGI ADVANCED OXIDATION PROCESS

(AOPS)

Febriani Rusyda

1, Cindy Rianti Priadi

2

Program Studi Teknik Lingkungan, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas

Indonesia, Kampus Baru Universitas Indonesia, Depok, Indonesia 16424

E-mail : [email protected]

Abstrak

Limbah cair dari industri tekstil mengandung berbagai polutan seperti tingginya kandungan bahan organik, zat

warna, surfaktan dan zat adiktif sehingga sulit untuk diolah menggunakan sistem pengolahan konvensional.

Salah satu teknologi lanjut yang terus berkembang untuk pengolahan limbahyang bersifat non-biodegradable

dan mampu menurunkan kadar COD dan warna pada limbah cair tekstil adalah AOPs. Pada penelitian ini telah

dilakukan optimisasi dosis H2O2, pH dan waktu kontak yang efektif dalam mendegradasi warna dan COD pada

limbah cair tekstil dengan menggunakan hidrogen peroksida dan Ultraviolet (H2O2/UV) sebagai agen oksidasi.

Kandungan COD rata-rata influen limbah cair tekstil PT. JABABEKA Infrastruktur adalah 2250 ppm dan BOD

rata-rata 530 ppm. Hasil penelitian menunjukkan efesiensi teknologi AOPs dalam penyisihan COD sebesar 50%

dan degradasi warna sebesar 63% dengan penambahan H2O2 sebesar 0,75 ml untuk 1 liter limbah cair tekstil, pH

= 7,5 dan waktu kontak 1 jam. Hasil penelitian ini memperlihatkan bahwaAOPs dapat dijadikan sebagai

teknologi alternatif dalam pengolahan limbah cair industri tekstil.

Kata Kunci : Advance Oxidation Process (AOPs); Limbah Cair Tekstil; Penyisihan COD; Penyisihan Warna;

UV/H2O2.

Abstract

Wastewater from textile industry contains severalvarieties of pollutants, such as high content of organic

materials, pigments, surfactants and addictivematter which difficult to be processed using conventional

processing system. One of the advance technology that constantly to non biodegradable wastewater and ableto

reduce COD concentration and color in textile wastewater is AOPs. This research has been conducted

optimization of H2O2 dose, pH and contact time that effective in degrading the COD and color in textile

wastewater by using hydrogen peroxide and Ultraviolet (H2O2/UV) as an oxidizing agent. Wastewater of PT.

JABABEKA Infrastructure contains COD about 2250 ppm and 530 ppm of BOD. The results showed the

efficiency of AOPs technology in removal COD about 50% and 63% for color degradation with addition of 0.75

ml H2O2to 1 litertextile wastewater, pH = 7.5 andcontact time of 1 hour. The results of this study can be used as

an alternative technology in textile’s industry wastewater treatment for textile’s industry. Key word : Advance Oxidation Process (AOPs); COD removal; color removal; textile wastewater;

UV/H2O2.

1. PENDAHULUAN

Industri tekstil merupakan salah satu industri andalan yang memiliki peran penting dalam

meningkatkan devisa negara di Indonesia. Oleh karena itu, perkembangan industri tekstil di

Indonesia semakin pesat setiap tahunnya. Pesatnya perkembangan industri ini ternyata tidak

Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015

mailto:[email protected]

2

hanya memberikan nilai positif terhadap bangsa, namun juga menjadi ancaman yang serius

terhadap kondisi lingkungan. Ancaman mendasar yang ditimbulkan dari kegiatan industri

tekstil adalah perubahan kualitas air pada area industri tesebut. Pada industri tekstil air

digunakan di seluruh proses produksi tekstil atau sebagai sebuah media di berbagai proses

(Palit, 2012).

Limbah cair yang dihasilkan oleh industri tekstil juga tergolong dalam jenis limbah yang non-

biodegradable dan slowly biodegradable karena tingginya kandungan zat warna, surfaktan

dan adiktif yang umumnya merupakan senyawa kompleks yang sulit dihilangkan dengan

pengolahan biologis. Selain itu, rasio BOD/COD dari air limbah berkisar antara 0,3 – 0,6 dan

bahkan dibawah 0,3. Menurut Srinivas, 2008, ketika rasio BOD/COD < 0,3 maka limbah cair

tersebut dikategorikan sebagai limbah yang non biodegradable sedangkan ketika rasio berada

antara 0,3 – 0,6 dikategorikan sebagai limbah yang slowly biodegradable.

Tingginya nilai COD dan pekatnya konsentrasi warna limbah yang dihasilkan oleh industri

tekstil juga menjadi perhatian serius pemerintah yang dibuktikan dengan adanya ketetapan

atau peraturan mengenai standar mutu air bersih sebelum dikonsumsi oleh masyarakat guna

melindungi masyarakat dari ancaman kesehatan. Oleh karena itu, perlu dilakukan

pengembangan teknologi dalam pengolahan limbah cair industri tekstil untuk memecahkan

permasalahan ini.

Salah satu teknologi lanjut dan terus berkembang yang mampu menjadi alternatif dalam

proses penurunan nilai COD dan warna pada limbah cair tekstil adalah proses oksidasi lanjut

atau yang populer dengan istilah Advanced Oxidation Process (AOPs). AOPs merupakan

proses pengolahan senyawa polutan yang tidak dapat atau sulit dihilangkan dengan

menggunakan proses biologis. Beberapa senyawa ini berasal dari bahan kimia organik sintetis

dan zat alami yang menimbulkan masalah dalam sistem pengolahan biologis karena sulit

untuk didegradasi (Stasinakis, 2008).

Tujuan utama oksidasi polutan dalam air dan air limbah adalah untuk mineralisasi dan

mengubah unsur dari polutan organik menjadi molekul sederhana yang relatif tidak

berbahaya. Proses oksidasi lanjutan (AOPs) dirancang sebagai proses alternatif untuk

menghilangkan polutan pada zat cair, padat dan gas (Naddeo, et al., 2011). Proses AOPs


3

melibatkan pembentukan senyawa radikal hidroksil bebas (OH˙) yang berperan sebagai

oksidator kuat yang mampu mengurai senyawa polutan yang bersifat non-biodegradable.

Pada penelitian ini, pembentukan radikal hidroksil bebas (OH˙) dilakukan dengan

mengkombinasikan hidrogen peroksida dengan sinar UV (H2O2+UV). Pemilihan (H2O2+UV)

didasarkan pada kemampuan UV yang berperan sebagai sumber energi dalam menghasilkan

hidroksil radikal (OH˙) ketika bersentuhan dengan senyawa H2O2, sehingga penggabungan

antara (UV+H2O2) efektif dalam menghilangkan polutan pada air limbah dan mengubahnya

menjadi senyawa sederhana yang tidak berbahaya (AlHamedi, Fatima, H., et al., 2008).

Penggunaan (H2O2+UV) juga lebih ekonomis jika dibandingkan dengan penggunaan ozon

yang dikenal sangat efektif dalam pembentukan OH˙. Namun, penggunaan ozon sangat sulit

untuk diaplikasikan dalam skala besar atau industri karena tingginya biaya yang dibutuhkan,

baik dari segi biaya investasi maupun biaya operasional.

Penurunan Chemical Oxygen Demand (COD) dan degradasi warna pada limbah tekstil

dengan menggunakan metode advanced oxidation process (AOPs) dipengaruhi oleh beberapa

faktor, diantaranya adalah pH, dosis hidrogen peroksida (H2O2) dan waktu penyinaran. Pada

saat pH dan dosis hidrogen peroksida (H2O2) optimum maka proses degradasi semakin

meningkat. Untuk itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui seberapa

besar penyisihan warna dan COD pada air limbah dengan menggunakan advanced oxidation

process (AOPs) dengan mengkombinasikan (H2O2+UV), sehingga limbah cair tekstil yang

dibuang ke badan air dapat memenuhi baku mutu lingkungan sesuai dengan keputusan

Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 tentang baku mutu air limbah. Hasil

penelitian ini juga dapat memberikan informasi baru terkait penggunaan teknologi AOPs pada

limbah cair industri tekstil yang selama ini masih menjadi ancaman terhadap lingkungan.

Oleh karena itu, penelitian ini perlu dilakukan dengan harapan dapat dikembangkan untuk

skala industri.

2. TINJAUAN TEORITIS

2.1 Karakteristik dan komposisi limbah Cair Tekstil

Industri tekstil merupakan salah satu pengguna air terbanyak selama proses produksi yang

kemudian akan menyebabkan air menjadi tercemar (Akmehmet, et al., 1998). Pada industri

tekstil karakteristik limbah cair yang dihasilkan disebabkan oleh proses pengolahan yang


4

dilakukan dan jenis zat warna yang digunakan selama proses produksi. Sehingga limbah cair

industri tekstil dapat menyebabkan pencemaran lingkungan dan mengurangi estetika. Tabel

2.1 menunjukkan komponen utama yang menghasilkan polutan selama proses produksi

tekstil.

Tabel Error! No text of specified style in document..1 Komponen Utama yang Menghasilkan Polutan pada

Proses Produksi Tekstil

Proses Kandungan Limbah Cair yang Dihasilkan

Sizing BOD tinggi, COD sedang

Desizing BOD (34 – 50 % dari total), COD tinggi dan suhu 70oC – 80

oC

Scouring Minyak dan lemak, BOD (30% dari total), pH tinggi, warna pekat dan suhu

70oC – 80

oC

Bleaching pH tinggi dan TDS

Mecerisation BOD tinggi, pH tinggi dan suspended solids

Pencelupan (Dyeing) Bersifat toksik, BOD (6% dari total), dissolved solids dan pH tinggi.

Printing Sifat toksik tinggi, COD tinggi, BOD tinggi, dissolved solids tinggi dan

warna kuat/pekat.

Finishing Alkalinitas rendah, BOD rendah dan bersifat toksik.

Sumber: Verma, et al., 2012

2.2 Advance Oxidation Process (AOPs)

Dalam beberapa tahun terakhir, proses produksi lanjut (AOPs) telah terbukti menjadi metode

pengolahan yang efisien dalam mendegradasi warna dan kontaminan organik. Konsep AOPs

diteliti oleh glaze et al pada tahun 1987. Tujuan utama oksidasi polutan dalam air dan air

limbah adalah untuk mineralisasi dan mengubah unsur dari polutan organik menjadi molekul

sederhana yang relatif tidak berbahaya dan anorganik. Proses oksidasi lanjutan (AOPs)

dirancang sebagai proses alternatif untuk menghilangkan polutan pada zat cair, padat dan gas

(Naddeo et al., 2011).

Teknologi AOPs menggunakan (H2O2+UV) sebagai pembentukan radikal hidroksil bebas

(OH*) menawarkan potensi yang luar biasa karena penerimaan dan aplikasi UV yang luas

sebagai desinfektan yang efektif (Mohseni, Madjid et al.,2009). Selain itu penggunaan

(H2O2+UV) lebih ekonomis dibandingkan dengan menggunakan ozon.

Hidrogen Peroksida/ Sinar Ultraviolet (H2O2/UV)

Hidrogen peroksida adalah cairan jernih yang tidak bewarna dan mudah larut didalam air.

Hidrogen peroksida yang tersedia secara komersial digunakan untuk menghasilkan radikal


5

hidroksil (OH*) yang berperan sebagai oksidator dalam mendegradasi warna dan kontaminan

organik yang ada pada air limbah (Asghar et al.,2014). Hidrogen peroksida relatif murah dan

termasuk oksidan kimia yang dapat mempercepat dalam meningkatkan pembentukan radikal

hidroksil ( Palit, 2012). Radikal hidroksil yang dihasilkan hidrogen peroksida pada prosesnya

dapat menggunakan sinar UV, dimana UV berperan sebagai sumber energi untuk reaksi

ataupun tanpa menggunakan sinar UV. Penambahan hidrogen peroksida dan UV bertujuan

untuk mempercepat produksi radikal hidroksil pada air limbah.

Jenis-jenis lampu UV mempunyai variasi panjang gelombang yang berbeda-beda.

Diantaranya yaitu UV-A yang mempunyai panjang gelombang (315-400 nm), UV-B dengan

panjang gelombang (280 – 315 nm) dan UV-C dengan panjang gelombang (220 – 280 nm).

Semakin pendek panjang gelombang lampu UV semakin mempunyai energi radiasi yang

besar (Hardi, 2003) sehingga untuk penelitian ini panjang gelombang UV-C yang akan

digunakan yaitu (220-280 nm). Pada saat air yang mengandung hidrogen peroksida terkena

sinar UV (220-280 nm) akan terbentuk radikal aktif hidroksil (Nugroho et al., 2005). Adapun

reaksinya sebagai berikut: H2O2 + UV →HO˙ + HO˙.

Radikal hidroksil akan mengoksidasi molekul zat warna melalui mekanisme penarikan atom

hidrogen dari molekul zat warna. Zat warna yang telah kehilangan atom hidrogen akan di

beri radiasi sinar UV sehingga terjadi reaksi intemolekul yang menyebabkan proses

penghilang warna akibat perubahan struktur molekul yang tidak berbahaya lagi bagi

lingkungan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengolahan H2O2/UV yaitu pH, Struktur pewarna,

komposisi warna. Secara umum penghilangan warna yang paling efektif yaitu pada pH 7,

pada intensitas radiasi UV 1600 W bukan 800 W, dengan konsentrasi H2O2 yang berbeda

untuk kelas pewarna yang berbeda (Slokar et al., 1997).

Ozon (O3)

Ketika pH meningkat, OH* yang dihasilkan juga akan semakin meningkat. Berikut

merupakan rekasi yang terjadi:

O3 + OH- →O3˙- + OH˙

O3˙- → O2˙ + OH˙

O˙- + H+→ OH˙


6

Seperti ozon, OH radikal dan O2˙ yang dihasilkan berperan sebagai oxidant. OH radikal yang

terbentuk ditengah ozon dan water, OH memiliki kekuatan yang lebih meskipun kekuatan dari

O3 itu sendiri. Radikal hidroksil OH˙ adalah kekuatan yang tidak memilih oxidant kimia yang

akan dengan cepat menghilangkan unsur organik.

Hidrogen Peroksida, Ozon (H2O2/O3)

Penambahan H2O2 pada ozon akan membantu dalam pembentukan OH˙ radikal. Hidrogen

peroksida dalam larutan akan terpisah membentu anion hidroperoksida (HO2-), kemudian

ketika berekasi dengan ozon dan menimbulkan serangkaian rekasi kimia berantai termasuk

radikal hidroksil(Naddeo et al., 2011).

.H2O2 → HO2- + H+

HO2- +O3→HO2˙ +O3˙

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa kombinasi H2O2/O3 baik untuk degradasi pestisida

dibandingkan dengan hanya menggunakan O3.

Ozon, Hidrogen Peroksida dan Radiasi Ultraviolet (O3/H2O2/UV)

Menambahakan H2O2 ke dalam O3/UV akan mempercepat dekomposisi dari ozon, yang akan

meningkatkan produksi OH* radikal . Berikut merupakan reaksi yang akan terjadi:

2O3 + H2O2 +hv → 2HO˙ + 3O2

Dalam proses yang melibatkan radiasi UV dibutuhkan polutan yang rendah, biaya akan lebih

efektif dengan menambahkan hidrogen peroksida agar terjadi penurunan fluks UV. dengan

menggunakan metode ini dapat menghilangkan COD setidaknya 90%.

Proses Fenton dan Foto-Fenton (H2O2/Fe2+

)

Proses fenton pertama kali dilaporkan oleh Fenton pada tahun 1884 dengan reaksi:

Fe2+

+ H2O2 → Fe3+

+ OH- + HO*

Reagen fenton merupakan campuran ferrous iron (katalis) dengan hidrogen peroksida

(pengoksidasi) dikenal sebagai pengoksidasi kuat pada kontaminan organik. Hidrogen


7

peroksida terurai oleh Fe (III) yang berperan sebagai katalis dan menghasilkan radikal

hidroksil (OH˙). Berikut merupakan rekasi yang terjadi:

Fe3+

+ H2O2 H+ + Fe-OOH2+

Fe-OOH2+

→ HO2* + Fe2+

Fe2+

+ H2O2 → Fe3+

+ OH- + OH˙

3. METODE PENELITIAN


8

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Pada studi ini, Limbah cair tekstil yang digunakan sebagai sampel pada penelitian ini berasal

dari gabungan beberapa industri tekstil yang ada di Jababeka, dimana titik pengambilan

limbah cair dibatasi pada aliran buangan sebelum limbah masuk ke dalam proses IPAL.

Tahap awal penelitian dilakukan dengan cara menguji karakteristik awal limbah cair dengan

parameter uji kuantitatif meliputi nilai pH, suhu, COD, BOD, TSS dan kadar warna yang

terkandung didalam limbah. Pada penelitian ini dilakukan variasi dosis H2O2 dan pH dan

Studi Literatur

Persiapan

Persiapan BahanMelakukan

perancangan Reaktor AOPs

Uji karakteristik awal air limbah cair tekstil

meliputi BOD, COD, pH suhu dan Warna

Variasi variabel proses Advance Oxidation Process (AOPs) dengan

metode two factorial design

meliputi:- Dosis H2O2- Waktu Penyinaran UV-pH

Running 1

Uji karakteristik sampel : COD dan

Warna

Data efisiensi penyisihan dan nilai

variabel untuk running ke-2

Data karakteristik

sampel

Data efisiensi penyisihan dan nilai variabel optimum

Running 2

Uji karakteristik sampel : COD dan

Warna

Analisis data, pembahasan dan

kesimpulan

Selesai


9

waktu radiasi UV untuk mengetahui titik optimum penurunan kadar COD dan warna dari

sampel yang diuji. Setelah mendapatkan kondisi optimum dosis H2O2, waktu radiasi dan pH

dari sampel yang diuji. Selanjutnya dilakukan uji akhir karakteristik limbah dengan parameter

uji kuantitatif meliputi nilai COD dan kadar warna.

3.1 Batch AOP dalam Degradasi COD dan warna dengan Variasi pH, Dosis H2O2 dan

Waktu Radiasi UV

Percobaan AOPs skala laboratorium dengan sistim batch ini dilakukan dengan metode two-

level full factorial design, dimana akan dilakukan dua kali running. Running pertama akan

mendapatkan data sebanyak 8 sampel. Setelah mendapatkan hasil yang optimum, maka akan

dilakukan running kedua yang bertujuan untuk mendapatkan hasil yang optimum dari sesuatu

yang telah optimum.

Pada saat running akan diberikan beberapa perlakukan, diantaranya variasi dosis H2O2, pH

dan waktu penyinaran UV. Variasi dosis H2O2 yang dilakukan yaitu 0,25 ml, 0,5 ml, 0,75 ml,

1 ml, 1,25 ml, 1,5 ml. Rentang dosis tersebut didasarkan pada beberapa penelitian terdahulu

yang dilakukan oleh Nugroho, Rudi (2005). Variasi waktu penyinaran UV yang digunakan

pada penelitian ini yaitu (1,2,3,4,5,6) jam dan untuk variasi pH yaitu dengan rentang 6,5 ;7 ;

7,5 ; 8; 8,5 ; 9.

Pada tahap ini, uji AOPs akan dilakukan dengan menggunakan reaktor dengan ukuran

(60×60×60) cm yang dibuat dengan sistem tertutup agar cahaya UV tidak merusak

lingkungan sekitar.


10

Gambar 3.1 Reaktor UV Tampak Samping

4. ANALISIS PENGOLAHAN DATA

4.1 Hasil Pengujian Karakteristik Awal Sampel

Sebelum melakukan percobaan menggunakan proses Advance Oxidation Process (AOPs)

perlu dilakukan pengujian karakteristik awal air limbah terlebih dahulu guna melihat efisiensi

yang dihasilkan dari pengolahan nantinya. Pada tabel 4.1 dapat terlihat karakteristik awal

sampel air limbah cair tekstil.

Tabel 4.1Hasil Pengujian Karakteristik Awal Sampel

Waktu Sampling Parameter Rasio

BOD/COD pH BOD

(mg/L)

COD

(mg/L)

Suhu oC

TSS

(mg/L)

Warna

(Pt.Co)

03-03-2015 9,69 665,8 1742 32 510 9625 0,38

10-03- 2015 8,5 444 1192 31,5 - 7250 0,37

24-03-2015 9,45 476 2260 34,6 - 10175 0,21

Baku mutu menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup

no 5 Tahun 2014

Kadar Paling

Tinggi 6,0 – 9,0 60 150 - 50 - -

Dari tabel 4.1 dapat terlihat bahwa rasio nilai BOD/COD masing-masing yaitu 0,38, 0,37 dan

0,21. Hasil rasio BOD/COD ini dapat menentukan apakah limbah cair ini tergolong


11

biodegradable, slowly biodegradable dan non-biodegradable. Berikut merupakan rentang

rasio BOD/COD dalam pengolahan limbah cari (Srinivas,2008):

Biodegradle yaitu air limbah yang memiliki rasio BOD/COD lebih dari 0,6 sehingga air

limbah dapat langsung diolah secara biologis secara efektif.

Slowly biodegradable yaitu air limbah yang memiliki rasio BOD/COD diantara 0,3 –

0,6. Air limbah dapat diolah dengan pengolahan biologis namun tidak efektif karena

prosesnya akan lambat yang disebabkan oleh mikroorganisme yang membutuhkan

aklimatisasi dengan air limbah tersebut. Sehingga penting untuk dilakukan alternatif

sebelum masuk ke tahap pengolahan biologis.

Non biodegradable yaitu air limbah yang memiliki rasio BOD/COD kurang dari 0,3

sehingga air limbah tidak dapat diolah dengan menggunakan pengolahan biologis.

Rata-rata rasio BOD/COD pada penelitian ini yaitu 0,32 sehingga limbah cair tekstil ini

tergolong kedalam slowly biodegradable yang memerlukan alternatif pengolahan sebelum

masuk ke pengolahan biologis. Selain itu dengan adanya parameter-parameter yang tidak

memenuhi baku mutu lingkungan juga menjadi faktor pendukung untuk dilakukannya

pengolahan awal sebelum masuk ke proses pengolahan biologis.

Teknologi penggabungan UV dengan hidrogen peroksida (H2O2) termasuk kedalam proses

Advance Oxidation Process yang menggunakan H2O2 sebagai oksidator kuat dan sinar UV

yang berfungsi untuk memecah H2O2 menjadi OH radikal.

Sesuai dengan metode penelitian yang telah direncanakan sebelumnya, penelitian ini akan

dilakukan dua kali running dengan prinsip two-level full factorial design. Pada running

pertama diperolehlah hasil seperti pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Proses Advance Oxidation Process Pada Running Pertama

No

Variabel Nilai COD (mg/l) Nilai Warna (PtCo)

pH

Dosis

H2O2

(ml)

Waktu

Radiasi

(Jam)

Awal Akhir Penyisihan

COD % Awal Akhir

Penyisihan

warna %

1 7 0,5 2 1.192 867 27 7.250 4.896 32

2 8,5 0,5 2 1.022 915 10 3.347 2.797 16


12

3 7 1,25 2 1.175 959 18 3.450 2.800 19

4 8,5 1,25 2 1.073 1.005 6 5.725 4.900 14

5 7 0,5 5 1.192 964 19 7.250 6.600 9

6 8,5 0,5 5 1.073 1.012 6 5.725 4.950 14

7 7 1,25 5 1.022 957 6 3.347 2.850 15

8 8,5 1,25 5 1.115 933 16 4.675 3.275 30

Dari data hasil pengamatan pada running pertama, didapat bahwa penyisihan COD dan warna

yang optimal terdapat pada limbah dengan pH = 7, dosis hidrogen peroksida (H2O2) sebanyak

0,5 ml, dan waktu penyinaran UV selama 2 jam dengan penyisihan COD sebesar 27% dan

warna 32%. Data ini kemudian akan digunakan untuk menentukan nilai pH, dosis H2O2 dan

waktu penyinaran UV untuk running kedua.

Pada running pertama ini terlihat bahwa penyisihan nilai COD dan warna tidak terlalu baik.

Hal ini dapat dipengaruhi oleh dosis H2O2 yang ditambahkan. Dimana dosis H2O2 dan

konsetrasi H2O2 yang digunakan menjadi faktor penting dalam penurunan warna dan COD

(Aleboyeh, A et al., 2008). Penambahan dosis H2O2 yang berlebihan menyebabkan persentase

dalam mendegradasi COD dan warna menjadi tidak optimal. Jika H2O2 dalam dosis yang

berlebih maka OH• radikal yang terbentuk akan bereaksi kembali dengan H2O2 dan akan

menghasilkan hidroperoksil (HO2•) (Rohmatun et al., 2007). Reaksi yang akan terjadi jika

hidrogen peroksida berlebihan dapat dilihat pada persamaan reaksi 4.1 dan 4.2 (Schrank,

Silvia Gabriela et al., 2007):

H2O2 +hv → 2OH• (4.1)

H2O2 + HO• → HO2

• + H2O (4.2)

H2O2 + HO2• → HO

• + H2O + O2 (4.3)

2HO• → H2O2 (4.4)

2HO2• → H2O2 + O2 (4.5)

HO• + HO2

• → H2O2 + O2 (4.6)

Pada saat terbentuknya hidroperoksil (HO2•) maka dapat menyebabkan OH

• radikal tidak

efektif dalam memecah senyawa organik pada air limbah (Schrank, Silvia Gabriela et al.,

2007). Hal ini disebabkan karena hidroperoksil (HO2•

) memiliki potensial reduksi lebih

rendah yaitu sebesar 1,7 V sedangkan hidroksil radikal (OH•) yaitu sebesar 2,8 V sehingga

kondisi ini tidak baik untuk proses degradasi kontaminan (Mota, A. L. N, et al., 2008).


13

Sehingga penambahan dosis H2O2 yang terlalu berlebihan tidak efektif dalam penyisihan

COD dan mendegradasi warna.

Selain itu pH juga dapat mempengaruhi reaksi H2O2+UV untuk menurunkan kontaminan

pada air limbah. Sehingga penentuan pH sangat mempengaruhi penguraian dari H2O2 agar

dapat bekerja secara efektif dalam mendegradasi kontaminan berbahaya tersebut (Schrank,

Silvia Gabriela et al., 2007). Degradasi warna pada proses Advance Oxidation Process yang

menggunakan kombinasi H2O2+UV akan lebih efektif pada saat pH netral dan juga pada saat

pH asam tergantung pada sampel yang di uji (AlHamedi, Fatima, H et al., 2008). Hasil

penelitian pada running pertama ini dapat dikatakan sesuai dengan penelitian sebelumnya

karena degradasi warna yang baik terjadi pada saat pH netral yaitu dengan pH= 7.

Dari tabel 4.2 terlihat bahwa waktu penyinaran UV yang baik dalam penyisihan COD yaitu

dalam waktu yang lebih pendek, hal ini dapat disebabkan pada saat penyinaran UV yang lama

dan pengadukan yang lama memungkinkan terjadinya tumbukan dan merubah OH• radikal ke

bentuk radikal yang memiliki oksidasi kurang baik yang menyebabkan degradasi warna dan

penyisihan COD tidak efektif.

Setelah diperoleh kondisi optimum pada running pertama maka akan dilanjutkan dengan

running kedua. Kondisi optimum pada running pertama sangat menentukan hasil pada

running kedua. Hasil yang diperoleh pada running kedua lebih baik dari pada running

pertama. Pelaksanaan running kedua dengan kombinasi dosis H2O2, pH dan waktu penyinaran

UV beserta hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3 Proses Advance Oxidation Process Pada Running Kedua

No

Variabel Nilai COD (mg/L) Nilai Warna (Pt.Co)

pH Dosis

H2O2

(ml)

Waktu

Radiasi

(jam)


COD %


warna %

1 6,5 0,25 1 2.260 1464 35 10.175 8.325 18

2 7,5 0,25 1 1.974 1187 40 10.175 6.225 39

3 6,5 0,75 1 1.998 1104 45 8.175 4.425 46

4 7,5 0,75 1 1.998 995 50 8.175 3.025 63

5 6,5 0,25 3 2.260 1634 28 10.175 8.900 13

6 7,5 0,25 3 2.260 1245 45 10.175 6.700 34

7 6,5 0,75 3 1.974 1225 38 10.175 6.050 41

8 7,5 0,75 3 1.974 1225 38 10.175 5.350 47


14

Dari data hasil pengamatan pada running kedua, didapat bahwa penyisihan COD dan warna

yang optimal terdapat pada kondisi pH = 7,5 , dosis H2O2 sebanyak 0,75 ml, dan waktu

penyinaran UV selama 1 jam dengan penyisihan COD 50%, warna 63%. Hasil yang diperoleh

pada running kedua sesuai dengan hipotesa awal yang menginginkan tercapainya penyisihan

COD dan warna yang lebih optimum pada running kedua daripada running pertama.

Namun proses H2O2+UV dengan dosis H2O2 = 0,75 ml, pH = 7,5, waktu penyinaran = 1 jam

dan panjang gelombang UV = 256 nm masih tidak terlalu efektif karena persentase dalam

penyisihan COD dan degradasi warna tidak terlalu tinggi, sehingga pengolahan ini bisa

dijadikan sebagai pre-treatment sebelum air limbah masuk ke pengolahan lebih lanjut.

4.2 Analisis Statistik dari metode Two Level Full Factorial Design dalam Penyisihan

COD dan Degradasi Warna

Untuk mencari variabel apa yang sangat berpengaruh dalam penyisihan masing-masing

parameter pada penelitian dapat diolah dengan menggunakan statistik. Penelitian ini akan

diolah dengan menggunakan aplikasi minitab. Dimana data yang akan diolah adalah data

yang berasal dari running kedua dengan variabel pH, dosis H2O2 dan Waktu radiasi dalam

keadaan terendah dan tertinggi. Pada tabel 4.4 akan dapat terlihat data yang digunakan :

Tabel 4.4 Nilai Terendah dan Tertinggi dari Masing-Masing Variabel

Dosis H2O2 pH Waktu Radiasi Persentase Penyisihan COD %

0,25 (-1) 7,5 (+1) 3 (+1) 45

0,75 (+1) 7,5 (+1) 3 (+1) 38

0,75 (+1) 6,5 (-1) 1 (-1) 45

0,75 (+1) 6,5 (-1) 3 (+1) 38

0,25 (-1) 6,5 (-1) 1 (-1) 35

0,25 (-1) 6,5 (-1) 3 (+1) 28

0,75 (+1) 7,5 (+1) 1 (-1) 50

0,25 (-1) 7,5 (+1) 1 (-1) 40

Dari tabel 4.4 diperolehlah diagram pareto seperti yang terlihat pada gambar 4.1 dan 4.2 yang

menunjukkan respon yang diberikan oleh masing-masing varibale dalam penurunan COD dan

warna.


15

Gambar 4.1 Respon Penyisihan COD ditinjau dari Tabel Pareto

Gambar 4.1 menunjukkaan perkiraan variabel yang signifikan yang terlibat dalam proses

AOP ketika perubahan terjadi dari tingkat terendah (-) ke tingkat tertinggi (+) pada setiap

variabel dalam penyisihan COD. Dari diagram pareto terlihat bahwa meskipun ada penurunan

COD, akan tetapi tidak ada variabel yang signifikan yang terjadi, hal ini karena pengaruh

yang diberikan dari masing-masing variabel tidak melewati reference line, dengan demikian

dapat diartikan bahwa interpretasi dalam penurunan COD dinilai lebih rumit karena dalam

penurunan COD tidak dipengaruhi oleh satu variabel saja, memungkinkan ada variabel lain

yang dapat mempengaruhi penuruna COD diantaranya kecepatan pengadukan yang dalam

penelitian ini diabaikan. Sehingga untuk penelitian selanjutnya agar dapat mempertimbangkan

dosis H2O2 yang digunakan serta memperhitungkan kecepatan pengadukan selama disinari

UV.


16

Gambar 4.2 Respon degradasi Warna di Tinjau dari Tabel Pareto

Gambar 4.2 menunjukkaan perkiraan faktor yang signifikan yang terlibat dalam proses AOP

ketika perubahan terjadi dari tingkat terendah (-) ke tingkat tertinggi (+) pada setiap faktor

dalam penyisihan warna. Tingkat kepercayaan dari tabel pareto yaitu 95% dengan α = 0,05.

Dari hasil penelitian ini terlihat bahwa penyisihan warna signifikan, dengan variabel yang

mempengaruhi yaitu dosis H2O2.

5. KESIMPULAN

Penelitian penyisihan Chemical Oxygen Demand (COD) dan warna pada limbah cair tekstil

dilakukan menggunakan metode Advance Oxidation Process (AOPs) dengan skala

laboratorium yang memvariasikan dosis H2O20,25 ml, 0,5 ml, 0,75 ml, 1 ml, 1,25 ml, 1,5 ml,

variasi pH 6,5 ;7 ; 7,5 ; 8; 8,5 ; 9 dan waktu penyinaran UV 1,2,3,4,5,6 jam. Berdasarkan

penelitian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Limbah cair tekstil yang ada di Jababeka infrastruktur tergolong kedalam limbah cair

yang slowly biodegradable yang dapat terlihat dari rasio BOD/COD nya yaitu 0,38 ,

0,37 dan 0,21 sehingga penting untuk dilakukan pengolahan awal (pre-treatment)

terhadap limbah cair tekstil yang mengandung kadar COD dan warna yang tinggi dan

sulit teroksidasi dengan pengolahan biasa.


17

2. Metode Advance Oxidation Process yang mengkombinasikan H2O2+UV mampu

menyisihkan COD pada limbah cair tekstil sebesar 50% akan tetapi penurunan COD

ini tidak signifikan, sedangkan degradasi warna sebesar 63% dan signifikan.

3. Kondisi optimum pada penyisihan COD dan warna terjadi pada dosis H2O2 yang

tinggi, pH yang tinggi dan waktu radiasi yang pendek. Namun jika di tinjau dari

masing-masing parameter, maka untuk penyisihan COD tidak ada variabel yang

signifikan. Sedangkan pada degradasi warna terdapat variabel yang signifikan yaitu

dosis H2O2.

6. SARAN

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap penelitan ini, diantaranya sebagai berikut:

1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut dengan variasi lain yang akan mempengaruhi

oksidasi seperti kecepatan pengadukan.

2. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai dosis optimum yang memberikan

pengaruh signifikan dalam penurunan nilai COD.

3. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai parameter lain seperti TSS, BOD, Fenol

yang juga termasuk dalam parameter penting dalam industri tekstil.

DAFTAR PUSTAKA

[1]Aleboyeh, A., Kasiri, M. B., Olya, M. E., & Aleboyeh, H. (2008). Prediction of azo dye

decolorization by UV/H2O2 using artificial neural networks. Dyes and Pigments 77 ,

288e294.

[2]AlHamedi, F. H., Rauf, M. A., & Ashraf, S. S. (2009). Degradation studies of Rhodamine

B in the presence of UV/H2O2. Desalination 239 , 159–166.

[3]Asghar, A., Raman, A. A., Daud, & W. M. (2014). Advanced Oxidation Processes for In-

situ production of Hydrogen peroxide/Hydroxyl radical for Textile Wastewater

Treatment: A Review.

[4]Balcioglu, I. A., & Arslan, I. (1998). Application of photocatalytic oxidation treatment to

pretreated and raw e‚uents from the Kraft bleaching process and textile industry.

Environmental Pollution 103: 261±268.

[5]Belgiorno, V., Naddeo, V., & Rizzo, L. (2010). Water, Wastewater and Soil Treatment By

Advanced Oxidation Processes (AOPs). Italy: IWA Publishing: UK.


17

[6]Hardi, M. (2003). Pengolahan Air Limbah Industri Tekstil Dengan Metode Fotokimia UV-

H2O2. Depok: Universitas Indonesia.

[7]Madjid Mohseni, S. R. (2009). UV/H2O2 Treatment of Drinking Water Impacts on NOM

Characteristics . IUVA News , Vol. 11 No. 1.

[8]Mota, A. L., Albuquerque, L. F., Beltrame, L. T., Chiavone-Filho, O., Jr., A. M., &

Nascimento, C. A. (2008). Advanced Oxidation Processes And Their Application In

The Petroleum Industry: A REVIEW. Brazilian Journal of Petroleum and Gas. , v. 2, n.

3, p. 122-142.

[9]Palit, S. (2012). A Brief Insight into Advanced Oxidation Processes for Wastewater

Treatment: A Keen and Farsighted Short Overview. Environmental Research and

Technology , Vol 2, Issue 3: 106-109.

[10]Rohmatun, R. D., & Notodarmojo, S. (2007). Studi Penurunan Kandungan Besi Organik

dalam Air Tanah dengan Oksidasi H2O2-UV. PROC. ITB Sains & Tek. Vol. 39 A, No.

1&2 , 58-69.

[11]Rudi Nugroho, I. (2005). Pengolahan Air Limbah Berwarna Industri Tekstil Dengan

Proses AOPs. VOl. 1, No 2.

[12]Schrank, S. G., Santos, J. N., Souza, D. S., & Santos, S. E. (2007). Decolourisation

effects of Vat Green 01 textile dye and textile wastewater using H2O2/UV process.

Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 186 , 125–129.

[13]Slokar, Y. M., & Marechal, A. M. (1997). Methods of Decoloration of Textile

Wastewaters. PII: SO143-7208(97)00075-Z .

[14]Srinivas, T. (2008). Environmental Biotechnology. New Age Internasional.

[15]Stasinakis, A. (2008). Use Of Selected Advanced Oxidation Processes (Aops) For

Wastewater Treatment – A Mini Review. Global NEST , Vol 10, No 3, pp 376-385.

[16]Verma, A. K., Dash, R. R., & Bhunia, P. (2012). A review on chemical

coagulation/flocculation technologies for removal of colour from textile wastewaters.

Environmental Management 93 : 154e168


OPTIMISASI DOSIS H2O2 DAN pH DALAM PENURUNAN …

Documents

Transcript of OPTIMISASI DOSIS H2O2 DAN pH DALAM PENURUNAN …