PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi.

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

PREP ARASI LIMBAH URANIUM CArn. EFLUEN HASILPENGOLAHAN KIMIA PROSES TAWAS UMP AN PROSES

EVAPORASI

Nurimaniwathy, Endro KismoloPusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan - BATAN

ABSTRAK

PREPARASI LlMBAH URANIUM CAIR EFLUEN HASIL PENGOLAHAN KIMIA

PROSES TAWAS UMPAN PROSES EVAPORASI. Tujuan preparasi ini adalah untukmereduksi resiko terjadinya pengendapan pada proses evaporasi. Preparasidilakukan dengan cara pengaturan pH, penyaringan dan pengenapan limbahradioaktif cair efluen hasil pengolahan kimia proses tawas. Pengujian hasil preparasidilakukan dengan memanaskan limbah uranium cair fase air secara bath pada pH 5,0sampai pH 8,5 dalam petridisk sampai kering dan penentuan kadar zat padatdilakukan secara gravimetri. Dari percobaan diperoleh data bahwa pada pH = 5,0sampai pH = 7,0 , penyaringan dan pengenapan minimum 120 menit memberikankadar zat padat dalam limbah cair yang memenuhi persyaratan untuk prosesevaporasi yaitu dengan nilai kadar zat padat antara 0,331 g/L untuk pH = 5,0 dan0,446 g/L untuk pH = 7, O.

Kata Kunci: Preparasi - Reduksi volume limbah radioaktif cair - Tawas

ABSTRACT

PREPARA TION OF THE URANIUM RADIOACTIVE LIQUID WASTE EFLUENTFROM ALLUM PROCESS CHEMICAL TREA TMEN FOR THE FEEDING OFEVAPORA TION PROCESS. The aim of preparation is to reduced of sedimentation onthe evaporation process. The preparation was carried out by adjustment of pH,filtering and settling of liquid radioactive waste effluent from al/um process chemicaltreatment. The tested preparation product was done by heating liquid radioactivewaste on batch process on pH 5.0 to pH = 7.0 in the petridisk up to dry anddetermination of solid contain by gravimetry methode. From the experiment can beobtain of data that on pH 5.0 to pH = 7.0, filtering and minimum settling on 120minutes to given of solid contain in the liquid waste are condition for evaporationprocess with solid contain value are 0.331 g/L for pH = 5.0 and 0.446 g/L for pH = 7.0.Key Words: Preparation - Volume reduction of radioactive liquid wastes - AI/um

PENDAHULUAN

Limbah radioaktif cair fase air etluen hasilpengolahan kimia proses tawas tidak dapatlangsung digunakan sebagai umpan prosesevaporasi karena beberapa faktor antara lain faktorpH dan kadar zat padat di dalamnya. Pengolahankimia proses tawas dilakukan pada kisaran pH 8,0sampai pH 10, sehingga beningan etluen yangdiperoleh memi!iki pH pada kisaran tersebut. Selainitu pada pengolahan kimia proses tawas,sedimentasi flok yang terjadi membutuhkan waktuyang cukup lama, sehingga pada operasi over flow

system menghasilkan beningan dengan kadar zatpadat cukup tinggi yaitu an tara 12,50 g/L sampai13,50 g/L. Limbah dengan karakteristik demikiantidak bisa langsung diolah dengan proses evaporasi,tetapi harus melalui proses preparasi terlebihdahulu.

Tahap preparasi merupakan langkah awaluntuk menyiapkan limbah umpan agar memenuhipersyaratan sebagai umpan pad a proses evaporasiyaitu antara lain memiliki kisaran pH = 5.0 sampaipH = 7,0 dan kadar zat padat dalam limbah cairan tara 0,050 g/L sampai 0,500 g/L(I). Preparasimerupakan tahap pengolahan awal yang penting

278 ISSN 1410 - 8178 Nurimaniwathy, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

pad a proses evaporasi limbah radioaktif cair fase airyang bertujuan untuk mengurangi terjadinyapengendapan pad a proses evaporasi baik pad apemanasan awal, pemanasan lanjut sampai tahappendidihan. Karakteristik nilai kadar zat padatdalam limbah merupakan salah satu variabel urnpanproses evaporasi yang membutuhkan penanganankhusus karena nilainya bergerak pad a perubahanpH(2).

Dalam proses evaporasi menggunakanperangkat evaporator gelas, kondisi Iimbah cairyang diproses harus sedemikian rupa sehinggadalam operasinya tidak menimbulkan kesulitanteknis misalnya terjadinya pengendapan pada prosespemanasan sampai pendidihan. Timbulnya endapandapat mengurangi efisiensi proses evaporasi karenaterjadi reduksi panas oleh endapan yang terjadi.Selain itu endapan yang menempel pada heaterdapat mengllrangi hantaran panas dari pemanas kecairan. Pad a proses pendidihan, apabila endapandiakibatkan karena adanya senyawa organik akanmenimbulkan kesulitan akibat timbulnya buih,karena timbulnya buih dapat mengakibatkantimbulnya proses "carry over" yaitu terjadiperpindahan massa terolah ke dalam fase destilat.Terjadinya endapan dan buih, keduanya dapatmenurunkan pemisahan rraksi air dalam Iimbahsebagai destilat sehingga efisiensi evaporasimenjadi rendah. Selain itu terjadinya endapan danbuih dapat menimbulkan resiko bahaya operasipada proses evaporasi(3.4).

Dalam menyiapkan umpan limbah cairumpan proses evaporasi, langkah pertama adalahpengaturan pH limbah, selanjutnya prosespengenapan dan proses filtrasi. Perubahan pHlimbah ke arah kondisi asam sampai mendekatinetral biasanya sudah dapat mereduksi kadar zatpadat dalam limbah. Tetapi apabila di dalam limbahtersebut masih mengandung senyawa hidroksi darikalsium akan larut pada pengaturan pH ke arahasam. Apabila di dalam limbah mengandung suI fat,akan terbentuk garam sulfat yang mengendap padapemanasan yaitu terbentuk kalsium sulfat. Olehkarena itu lIntuk mendapatkan kondisi limbah yangsebenamya perlu dilakukan preparasi agar dapatmenentukan kondisi limbah urnpan yang memenuhisyarat. Fraksi padatan yang dihasilkan pada prosespreparasi dipisahkan dengan proses filtrasi danproses pengenapan. Hal ini dilakukan sebagailangkah preventif terhadap kemungkinan adanyasenyawa yang memiliki kelarutan balik pada prosespemanasan. Oleh karena itu perlu dilakukan kontrolkadar zat padat dalam limbah cair dengan caramemanaskan limbah cair tersebut pada suhupendidihanya. Penentuan kadar zat padat dalamlimbah cair umpan proses evaporasi perlu dilakukan

untuk setiap tahap operasi agar efisiensi prosesevaporasi yang diperoleh cukup tinggi(5,6,7).Dengan adanya kegiatan preparasi ini diharapkandapat diperoleh pengoperasian perangkat evaporatoryang aman dan stabil pada berbagai kondisi operasibaik pad a pemanasan awal, pemanasan lanjut danpada pendidihan, sehingga tidak terjadi kegagalanproses.

TATA KERJA

Alat yang digunakan

Perangkat preparasi yang terdiri dari unitpengaduk/ pengaturan pH, unit penyaring yangdilengkapi kertas saring teknis dan unit pengenapandigunakan untuk memisahkan tTaksi padat dalamlimbah cair setelah pengolahan kimia menggunakantawas, Petridisk gelas volume 20 ml dan lampupemanas digunakan untuk memanaskan sampellimbah. Neraca analitis digunakan untuk penentuankadar zat padat dalam limbah secara gravimetri.

Bahan yang digunakanLimbah radioaktif uranium cair fase air

hasil pengolahan kimia menggunakan tawas yangmemiliki pH = 10,00 dan kadar total zat padatterlarut 11,354 glL. Larutan asam sulfat eneer ( 0,50N) digunakan sebagai bahan pengatur pH limbah.

Cara kerja

1. Preparasi limbah cairDiambil 5000 ml limbah radioaktif

uranium cair fase air "overflow" hasil pengolahankimia proses tawas (kadar zat padat 11,354 g/L),dimasukkan ke dalam reaktor pengadukan 10.000ml dengan peristaltic pump. Sambi I diaduk perlahankedalamnya ditambahkan larutan asam sulfat encer0,5 N hingga mencapai pH = 9,5. Pengadukandilakukan pada kecepatan pengadukan 50 rpmdengan waktu penahanan sekitar 5,0 menit. Overflow yang keluar dialirkan ke unit penyaringandengan penyaring teknis dan filtratnya di tampungdalam bak tefflon untuk dilakukan pengenapanselama 30 menit. Dilakukan dengan cara yang sarnasehingga diperoleh limbah dengan pH = 5,5 ; 6,0;6,5, 7,0 ; 7,50 dan 8,5. Dengan cara yang sarnadilakukan dengan waktu pengenapan sampai 150menit.

Nurimaniwathy, dkk. ISSN 1410 - 8178 279

PROSIDING SEMlNARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

.(*~\W

1. Unit pengaturan pH

2 Unit filtrasil penyaringan

3. Unit pengenapan

3

Gambar I. Perangkat preparasi limbah cair

2. Pengujian hasil preparasi.Diambil 10,0 mllimbah radioaktif uranium

cair fase air hasil preparasi dimasukkan ke dalamgelas petridis volume 50 ml yang sudah diketahuiberatnya. Selanjutnya dipanaskan di bawah lampupemanas hingga kering udara. Setelah dingindilakukan penimbangan menggunakan neracaanalitis. Pekerjaan ini dilakukan terhadap semualimbah pasca pengaturan pH, penyaringan danpengenapan sampai 150 menit. Untuk mendapatkandata unjuk kerja tahapan preparasi juga dilakukansampling terhadap limbah sebelum tahapanpreparasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

pengaruh pengaturan pH terhadap nilaikadar zat padat dalam limbah tanpa prosespenyaringan

Pengaruh pengaturan pH terhadap nilaikadar zat padat terlarut dalam limbah tanpa prosespenyaringan dapat dilihat pada Tabel I.

Tabel I. Karakteristik kadar zat padat terlarutdalam limbah tanpa proses penyaringan,pad a kondisi waktu pengenapan 30 menitpaska pengaturan pH dengan kadar zatpadat terlarut dalam limbah awal 11,354glL.

NopH

Kadar zat padatEfisiensiterlarut g/L)

Preparasi ( % )1.

9,50 10,11510,912.

8,50 9,33817,763.

7,50 7,22536,374.

7,00 5,44252,075.

6,50 4,62659,266.

6,00 4,55759,867.

5.50 4,49760,398.

5,00 4,46760,36

Dari Tabel I dapat diperoleh informasibahwa total kadar zat padat terlarut (TSS) dalam

limbah relatif semakin rendah dengan penurunanpH limbah. Hal ini membuktikan penurunan pHlimbah secara langsung mampu menurunkan kadarzat padat dalam limbah. Hal ini diduga terjadiproses pelarutan endapan oleh asam yangditambahkan ke dalam limbah, sehingga kadar zatpadat dalam limbah menjadi semakin menurun.Dari Tabel I juga diperoleh informasi bahwaperubahan pH di bawah pH = 6,5 kadar TSS dalamlimbah perubahannya relatif tidak signifikan ataurelatif tetap. Dari percobaan tersebut diperoleh databahwa kadar zat padat terlarut dalam limbahterendah dicapai pad a pH limbah = 5,0 yaitu sebesar4,467 glLiter, karakteristik limbah tersebut masihperlu penanganan lebih lanjut agar memenuhi syaratuntuk proses selanjutnya. Limbah dengan pH = 9,50tidak direkomendasikan untuk langsung dipreparasikarena jumlah endapannya relatif besar, sehinggaharus melalui proses pengenapan yang cukup lamaatau dengan penyaringan tambahan.

Pengaruh penyaringan terhadap nilai kadarzat padat dalam limbah tanpa prosespengenapan

Pengaruh penyaringan paska pengaturanpH terhadap nilai kadar zat padat terlarut dalamlimbah dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel2. Karakteristik kadar zat padat terlarutdalam limbah hasil penyaringan, padakondisi waktu pengenapan 30 menitpasca pengaturan pH.

Kadar zat terlarut (g/L)Efisiensi

No

pHsetelah

preparasipengaturan

penyarmganpenyaringan

pH(%)

1.9,5 10,1154,23858,10

2.8,509,3384,22854,72

3.7,50 7,2253,02458,15

4.7,005,4422,18559,85

5.6,504,6261,82460,57

6.6,004,5571,42268,80

7.5.504,4971,01477,45

8.5,004,4671,01177,37

Dari Tabel 2 diperoleh infOlmasi bahwatotal kadar zat padat terlarut (TSS) dalam limbahsemakin rendah dengan penurunan pH limbahsetelah proses penyaringan. Ditinjau dari nilaiefisiensi penyaringan, tahapan ini perlu dilakukankarena mampu menurunkan kadar padatan dalamlimbah cair secara signifikan yaitu sebesar 77,37 %untuk limbah pH = 5,0 dan 59,85 % untuk pH 7,0.Hal penting yang harus diperhatikan pada prosesfiltrasi atau penyaringan adalah kecepatanpenyanngan.

280 ISSN 1410 - 8178 Nurimaniwathy, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

Pada proses penyaringan limbah, kecepatanpenyaringan selain dipengaruhi oleh ukuran lubangpenyaring, juga dipengaruhi oleh kadar zat padatdalam limbah. Pada volume yang sarna, kecepatanpenyaringan menjadi berbeda ketika kadar zat padatdalam limbahnya berbeda, karena adanyapenutupan lubang kertas penyaring oleh padatan.Sehingga pemilihan metode proses penyaringan danbahan penyaring perlu dipertimbangkan, misalnyadengan memvariasi tekanan vakum pada prosespenyaringan. Dari percobaan, nilai kadar zat padatterendah adalah sebesar 1,011 g/L untuk pH = 5,0dan 2,185 g/L untuk pH = 7,0. Nilai kadar zat padatsebesar itu masih cukup tinggi untuk umpan prosesevaporasi yang memiliki range pH operasi antarapH = 5,0 sampai pH = 7,0, sehingga limbah tersebutmasih perlu penanganan lanjut.

Pengaruh proses pengenapan terhadapnilai kadar zat padat dalam limbah.

Pengaruh proses pengenapan paskapengeturan pH dan penyaringan terhadap nilaikadar zat padat terlarut dalam limbah dapat dilihatpada Tabel 3.

Tabel3. Karakteristik kadar zat padat terlarutdaiam limbah hasil pengenapan, padakondisi pH = 5,0 dan pH = 7,0, pascapengaturan pH dan penyaringan

Waktu Kadar zat terlarutEfisiensi penyaringan

pengenapan

~ pada pH(%) Dada pH

(menit)

5,07,05,07,0

30

1,0112,18591,1080,76

60

0,6221,22794,5289,19

90

0,4240,61496,2794,59

120

0,3350,51897,0595,44

150

0,3310,44697,0896,07

Dari Tabel 3 diperoleh infonnasi bahwatotal kadar zat padat terlarut (TSS) dalam limbahsemakin rendah dengan penurunan pH limbahsetelah proses pengenapan. Dengan demikianproses pengenapan perlu dilakukan pada prosesevaporasi karena mampu menurunkan kadarpadatan dalam limbah cair secara signifikan yaitusampai 97,08 % imtuk limbah pH = 5,0 dengankadar zat padat sebesar 0,331 g/L dan 96,07 %untuk limbah pH = 7,0 dengan kadar zat padatsebesar 0,446 g/L. Dilihat dari nilai kadar zat padatterlarut setelah proses pengenapan, limbah tersebutcukup memenuhi syarat untuk umpan prosesevaporasi. Dari uji pemanasan pada pH = 5,0sampai pH = 7,0 tidak dihasilkan buih, sehinggapreparasi diarahkan untuk memperoleh limbahradioaktif cair pada pH tersebut.

KESIMPULAN

Dari percobaan teknik preparasi dan datayang diperoleh dapat diambil kesimpulan kondisipreparasi terbaik untuk limbah radioaktif uraniumcair efluen hasil pengolahan kimia proses tawasdicapai yaitu melalui proses pengaturan pH = 5,0sampai pH = 7,0 dengan kadar padatan dalamlimbah cair sebesar 0,331 g/L sampai 0,446 g/L,penyaringan dan pengenapan minimum 120 menit.

DAFTAR PUST AKA

I. SUROTO RONODIRDJO "Diktat PengolahanSampah Radioaktif', Fakultas Teknik Nuklir ,Universitas Gadjahmada, 1983.

2. BUCHI, "Operating Instruction For Rotavapor",Laboratoriums Tecknik, CH-9230 Flawil/Schewi~Gennany, 1992

3. BLACKADDER, DKK, " A Hand Book OfUnit Operation", Academic Press, London AndNew York, 1981.

4. ENDRO K, DKK, " Pengaruh PenambahanEDT A Pada Reduksi Volume Limbah Uranium

Cair Fase Air Menggunakan Rotavapor"Prosiding Pertemuan dan Presentasi I1miah,PPNY - Batan, Yogyakarta, 1997.

5. ENDRO K, DKK, Preparasi Limbah UntukUmpan Rotavapor", Prosiding Pertemuan danPresentasi I1miah Pranata Nuklir, P3TM - Batan,Yogyakarta, 1999.

6. ENDRO K, DKK, Reduksi Volume LimbahUranium Cair Fase Organik MenggunakanRotavapor", Prosiding Pertemuan dan PresentasiI1miah, PPNY - Batan, Yogyakarta, 1999.

7. NURIMANIWATHY, DKK, Pengolahan AwalLimbah Uranium Cair Fase Air Untuk UmpanProses Evaporasi", Prosiding Pertemuan danPresentasi I1miah, PTAPB - Batan, Yogyakarta,2007

TANYA JAWAB

Tri Rusmanto

~ Apakah ada batasan teknis untuk prosespreparasi

Nurimaniwathy<C> Ada, yaitu tingkat radioaktivitas dan sifat fisis,

misa/nya TSS

Nurimaniwathy, dkk. ISSN 1410 - 8178 281