Disusun oleh: Veny Rachmawati NRP. 3309 100 035 Dosen Pembimbing: Alia Damayanti, ST. MT. PhD

Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013

Pengolahan Limbah Industri Pewarnaan Jeans Menggunakan Membran Silika Nanofiltrasi Untuk

Menurunkan Warna dan Kekeruhan

Keberadaan industri tekstil dalam skala besar, menengah dan skala rumah tangga

Kandungan limbah cair hasil proses industri tekstil mengandung pencemar organik yang tinggi dan

pewarna organik rantai panjang

Teknologi membran tergolong clean technology dan NF dapat menyaring limbah dengan kadar organik

sangat tinggi

Latar Belakang

Rumusan Masalah Penentuan massa silika yang optimum untuk pembuatan membran nanofiltrasi yang digunakan pada pengolahan limbah cair pewarnaan jeans.

Penentuan nilai koefisien rejeksi membran silika nano filtrasi untuk warna dan kekeruhan pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.

Penentuan nilai fluks membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.

Tujuan Mendapatkan massa silika optimum yang digunakan untuk pembuatan membran pada proses pengolahan limbah cair pewarnaan jeans.

Mendapatkan nilai koefisien rejeksi warna dan kekeruhan membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika serta variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.

Mendapatkan nilai fluks membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.

Ruang Lingkup Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium

Air limbah berasal dari limbah limbah pewarnaan jeans

Parameter yang diukur: Kekeruhan dan Warna

Pengujian struktur dan analisa morfologi dilakukan di Laboratorium Energi ITS

Sintesis silika menggunakan metode alkali fusion. Variabel yang digunakan variasi massa silika

Aliran dalam reaktor yang digunakan adalah aliran cross flow. Variabel yang digunakan %volume limbah cair pewarnaan jeans

Metodologi Penelitian

Sintesis Silika

Pembuatan Membran

Pelaksanaan Penelitian

Pengujian Membran pada Reaktor Aliran Cross Flow

Pengujian struktur membran

Analisa morfologi membran

Variabel: Massa silika 5;8;10 gram

Konsentrasi air limbah : air bersih

100% : 1 50% : 50% 25% : 75%

Analisa Awal dan analisa permeat untuk masing-masing parameter

Analisa dan Pembahasan

Sintesis silika Pembentukan Kalium Silikat

Pembentukan Pembentukan Silicic Acid

Pemurnian Silika

Pembuatan Membran

Penambahan PEG, PVA, dan Semen Portland Putih

Pengujian membran pada reaktor

• Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Koefisien Rejeksi Warna

Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika dengan %

Volume Limbah 100

Massa Silika Menit ke Co Awal Co permeat Koefisien

Rejeksi

5 gram

20 1,123 0,086 92,38

40 1,123 0,065 94,17

60 1,123 0,045 95,96

80 1,123 0,035 96,86

8 gram

20 1,123 0,237 78,92

40 1,123 0,206 81,61

60 1,123 0,195 82,66

80 1,123 0,186 83,41

70,00

80,00

90,00

100,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ko

efi

sie

n R

eje

ksi (

%)

Waktu Operasi (Menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika dengan

% Volume Limbah 50

Massa Silika Menit ke Co Awal Co permeat Koefisien

Rejeksi

5 gram

20 0,760 0,186 75,48

40 0,760 0,166 78,13

60 0,760 0,146 80,78

80 0,760 0,136 82,11

8 gram

20 0,760 0,337 55,60

40 0,760 0,307 59,58

60 0,760 0,287 62,23

80 0,760 0,277 63,55

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ko

efi

sie

n R

eje

ksi (

%)

Waktu Operasi (Menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika

dengan % Volume Limbah 25 Massa

Silika Menit ke Co Awal Co permeat

Koefisien

Rejeksi

5 gram

20 0,525 0,237 54,91

40 0,525 0,217 58,75

60 0,525 0,211 59,90

80 0,525 0,206 60,67

8 gram

20 0,525 0,388 26,13

40 0,525 0,348 33,81

60 0,525 0,327 37,65

80 0,525 0,317 39,56

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ko

efi

sie

n R

eje

ksi (

%)

Waktu Operasi (Menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

• Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Koefisien Rejeksi Kekeruhan

Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 100

91,00

92,00

93,00

94,00

95,00

96,00

97,00

98,00

99,00

100,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ko

efi

sie

n R

eje

ksi (

%)

Waktu Operasi (Menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 50

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ko

efi

sie

n R

eje

ksi (

%)

Waktu Operasi (Menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 25

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ko

efi

sie

n R

eje

ksi (

%)

Waktu Operasi (Menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

Pembahasan

• Didapatkan nilai koefisien rejeksi kekeruhan terbesar 99,31% dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan % volume limbah 100%. Untuk nilai koefisiensi rejeksi warna terbesar 96,86% didapatkan dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan % volume limbah 100.

• Massa campuran PVA dan massa silika dapat mempengaruhi kerapatan dan pori-pori membran yang dihasilkan. Selain itu apabila penambahan campuran PVA yang ditambahkan kurang ataupun melebihi massa maksimal maka akan menurukan kualitas membran dan menyebabkan proses penyisihan warna berlangsung kurang maksimal (Aprilia dkk., 2012).

• Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Nilai Fluks Membran

Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 100

menit ke

5gr 8gr

volume (ml) Nilai Fluks volume (ml) Nilai

Fluks

20 1,3 2,028 1,6 2,496

40 1,25 1,950 1,45 2,262

60 1,2 1,872 1,3 2,028

80 1,05 1,638 1,2 1,872

Rata-rata 1,872 2,164

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Flu

ks (L

/m².

jam

)

Waktu Operasi (menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 50

Menit ke 5gr 8gr

Volume (ml) Nilai Fluks Volume (ml) Nilai Fluks

20 1,5 2,340 1,9 2,964

40 1,3 2,028 1,7 2,652

60 1,1 1,716 1,5 2,340

80 1 1,560 1,45 2,262

Rata-rata 1,911 2,554

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Flu

ks (L

/m².

jam

)

Waktu Operasi (menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 25

Menit ke

5gr 8gr

Volume (ml) Nilai Fluks Volume (ml) Nilai Fluks

20 1,9 2,964 2,2 3,432

40 1,75 2,730 2,05 3,198

60 1,4 2,184 1,8 2,808

80 1,1 1,716 1,6 2,496

Rata-rata 2,398 2,983

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Flu

ks (L

/m².

jam

)

Waktu Operasi (menit)

Silika 5 gram Silika 8 gram

Pembahasan

• Didapatkan nilai fluks terbesar 3,432 L/m².jam dari variasi massa silika 8 gram (39,12 %wt) dan % volume limbah 25%

• Hasil perhitungan menunjukkan nilai fluks terbesar pada membran variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan 8 gram (39,12 %wt) terjadi di menit ke 20, pada menit-menit berikutnya mengalami penurunan.. Nilai fluks menurun pada menit-menit berikutnya dikarenakan lama kelamaan terjadi fouling pada membran hingga menutup pori-pori membran yang membuat keja membran semakin berat dan jumlah permeat yang dihasilkan mengalami penurunan (Karamah dan Lubis, 2000).

Hasil Analisa FTIR

Hasil Analisa FTIR

Pembahasan

• Puncak utama pada bilangan panjang gelombang 3411,84 cm-1 merupakan gugus fungsi yang terkandung dalam silika. Hal tersebut dikarenakan karakteristik vibrasi ulur –OH terlihat pada daerah bilangan gelombang 3550–3200 cm-1 (Silverstein dkk., 2007).

• Puncak pada bilangan gelombang 1101,28 cm-1

menunjukkan adanya gugus fungsi siloksan (Si-O-Si) • Banyaknya puncak bilangan gelombang menurun

dikarenakan terdapat banyak pengotor yang tertahan pada membran sehingga menyebabkan menurunnya daya serap elektromagnetik suatu senyawa

Hasil Analisa SEM

KESIMPULAN

Dari penelitian ini dapat diberikan beberapa kesimpulan, yakni: • Variasi massa silika optimum dalam pembuatan membran yang

mampu menurunkan warna dan kekeruhan terbesar pada limbah pewarnaan jeans adalah 5 gram (28,65 %wt).

• Variasi % volume limbah pewarnaan jeans yang optimum dengan penurunan warna dan kekeruhan terbesar adalah variasi % volume limbah 100% dengan kandungan warna 1,123 Co dan kekeruhan 180,5 NTU.

• Nilai koefisien rejeksi terbesar untuk warna sebesar 96,86 % dan kekeruhan sebesar 99,31% yang didapatkan dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt), variasi % volume limbah pewarnaan jeans 100% dengan kandungan warna 1,123 Co dan kekeruhan 180,5 NTU.

• Nilai fluks terbesar didapatkan dari variasi massa silika 8 gram (39,12 %wt), variasi % volume limbah pewarnaan jeans 25 % yang mengandung warna 0,525 Co dan kekeruhan 40,9 NTU dengan nilai fluks sebesar 3,432 liter/m2.jam.