PROPOSAL PENELITIAN

Judul : Adsorbsi Polutan Senyawa Organik dan Regenerasi Adsorben Secara Elektrokimia Nama : Febbi Miyenti

AbstrakPenelitian ini dilakukan untuk melihat proses adsorbsi senyawa organik dan meregenerasi adsorben yang digunakan agar dapat dipakai berulang. Adsorben yang digunakan adalah senyawa grafit intercalation (GICs), yang bisa menyerap senyawa organk dan dapat diregenerasi tanpa membutuhkan waktu yang lama. Proses regenerasi dilakukan dengan cara oksidasi elektrokimia. Sampel polutan yang dipakai adalah acid violet 17 (AV17). Dengan dilakukan penelitian ini diharapkan polutan senyawa organik dapat diserap dengan lebih baik dan adsorbennya bisa dipakai berulang.

1. PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

Polutan senyawa organic seperti bahan pewarna merupakan salah satu polutan yang banyak dihasilkan dari industri makanan, kertas, tekstil dan lain sebagainya. Kebanyakan dari bahan pewarna yang digunakan bersifat toksik atau beracun sehingga pengolahan limbah industri ini sangat diperlukan. Pengolahan limbah bertujuan untuk mengurangi kadar senyawa organic yang dilepaskan ke pembuangan akhir yang biasanya adalah sungai terdekat. Limbah yang dikeluarkan ini tentu saja sangat berbahaya bagi makhluk hidup yang hidup dari aliran sungai tersebut terutama manusia.

Adsorpsi merupakan salah satu treatment yang mudah dilakukan untuk mengatasi limbah senyawa organik seperti bahan pewarna. Bahan adsorpsi yang sering digunakan adalah karbon aktif. Karbon aktif sangat banyak digunakan untuk proses adsorpsi karena biaya yang murah, mempunyai daya serap yang tinggi, mudah digunakan dan juga mudah didapatkan. Selain itu, karbon aktif juga bisa menyerap senyawa dengan konsentrasi yang cukup rendah dan juga dapat menampung polutan dalam jumlah yang cukup banyak. Proses adsorpsi biasa dilakukan pada adsorben yang cukup untuk beroperasi selama beberapa bulan hingga mencapai titik jenuh atau penuh oleh polutan, selanjutnya adsorben yang sudah penuh harus dibuang atau diregenerasi. Namun, banyak penelitian yang sudah-sudah lebih terfokus pada perngembangan untuk meningkatkan kapasitas adsorben dan masih jarang yang meneliti tentang pengembangan yang mudah diregenerasi.

Regenerasi yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah regenerasi adsorben secara elektrokimia. Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan, didapatkan bahwa graphite intercalation compound (GICs) dapat digunakan untuk mengadsorbsi senyawa organik dan juga dapat diregenerasi sepenuhnya dengan oksidasi elektrokimia.

1.2 Perumusan MasalahAdsorbsi senyawa organic dari limbah cair dan regenerasi adsorben secara elektrokimia.

1.3 Tujuan PenelitianPenelitian ini bertujuan untuk melihat proses adsorbsi senyawa organic yang dilanjutkan dengan regenerasi adsorben secara elektrokimia.

2. TINJAUAN PUSTAKA2.1 Adsorbsi senyawa organik

Senyawa organik dari limbah industri cukup banyak dihasilkan karena perkembangan industri, baik dalam bidang makanan, tekstil, kertas dan lain-lain. Senyawa organic yang banyak dihasilkan salah satunya adalah zat pewarna. Beberapa metode yang dapat dilakukan untuk memisahkan zat pewarna adalah adsorbsi (Walker and Weatherley, 2000), filtrasi (Mohan et al., 2002), koagulasi (Vandevivere et al., 1998) dan photo degradasi (Chu and Ma, 2000). Cara-cara ini cukup efektif untuk memisahkan zat pewarna namun semua cara-cara ini menghasilkan polutan lain.

Proses adsorbsi adalah yang paling sering digunakan untuk mengolah limbah cair, hal ini dikarenakan adsorben lebih murah dan tidak memerlukan perlakuan sebelum memisahkan. Untuk beberapa aplikasi, proses ini menunjukkan hasil yang menakjubkan karena beberapa alasan seperti design yang sederhana, biaya yang rendah, efisiensi yang cukup tinggi, kemudahan proses dan ketersediaan alat dan bahan. Karbon aktif banyak digunakan sebagai adsorben (McKay et al., 1985) karena dapat menyerap polutan dengan konsentrasi yang rendah dan dapat menampung polutan yang banyak. Proses adsorbsi biasanya dilakukan menggunakan batch yang mempunyai kapasitas yang cukup untuk beberapa bulan sebelum dipenuhi oleh polutan. Setelah itu adsorben yang telah penuh harus dibuang atau diregenerasi.

2.2 Regenerasi adsorbenRegenerasi karbon aktif secara elektrokimia sudah pernah dilakukan. Namun,

karena konduktifitas yang rendah larutan elektrolit diperlukan, juga waktu dan tenaga. Dan sering kali regenerasi yang didapat kurang dari 100%. Penelitian lain pernah dilakukan, dimana didpatkan bahwa senyawa graphite intercalation (GICs) dapat digunakan sebagai adsorben senyawa organik dan juga bisa diregenerasi dengan cara oksidasi elektrokimia (Brown et al, 2004a,b; Brown and Roberts, 2007). Dalam senyawa GICs, molekul intercalate-nya membentuk lapisan jarak yang dibentuk oleh gaya Van Der Waals pada matriks grafit. Penggunan material ini mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan dan waktu regenerasi.

Proses adsorbsi dan regenarasi dilakukan dengan satu alat, dimana proses ini telah dipatenkan (Brown et al, 2007). Alat yang digunakan menyerupai annulus air-lift reactor, yang termasuk tube silinder yang dikeliling oleh kolom silinder (Sun et al., 2006). Alat yang dikembangkan oleh Brown et al. (2007) berbentuk persegi, dan udara digunakan untuk menaikkan adsorben kedalam zona adsorbsi dimana terjadi kontak antara adsorben grafit dengan sampel air yang tercermar. Campuran air dn

adsorben kemudian mengalir ke zona diam dimana adsorben turun kebawah di dalam suatu bidang bergerak yang lewat diantara dua elektrode dari sebuah sel elektrokimia, dimana arus yang mengalir melewati sel meregenerasi adsorben. Kemudian udara diinjeksikan lagi pada bidang yang mengarahkan adsorben yang telah diregenerasi kembali ke zona adsorbsi.

3. METODE PENELITIAN

3.1 BahanBahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:a. Adsorben: graphite intercalation compoundb. Adsorbet: acid violet 17 (AV17), merupakan bubuk pewarna anionic tri-phenyl

methane yang telah dilarutkan didalam air panas.3.2 Alat

Alat-alat yang digunakan:a. Conical flaskb. Spektroskopi UV-Visc. Reaktor adsorbsi-regenerasi berkelanjutan

3.3 Metode penelitianPenelitian dimulai dengan mencamurkan larutan zat pewarna sebanyak 100 mL dengan konsentrasi yan diketahui dengan adsorben GICs dengan massa yang diketahui. Campuran lalu dikocok dengan menggunakan conical flask dengan kecepatan 385 rpm. Percobaan dilakukan pada temperatur 21° C. Kemudian campuran disaring. Konsentrasi zat warna dalam filtrat diukur menggunakan UV-Vis spektroskopi.

Gambar diatas adalah skema gambar alat adsorbsi dan regenerasi elektrokimia berkelanjutan dalam satu alat yang sama. Adsorbsi terjadi pada dua sisi zona yang simetris. Udara diinjeksikan dari sisi bawah melalui mulut pipa untuk mencampur dan mensirkulasi adsorben. Udara tersebut membantu adsorben masuk ke zona regenerasi.

Effluent akan diinjeksikan dekat ke bagian bawah dari zona adsorbsi injeksi udara yang dihasilkan tercampur. Karena hanya sebagian kecil saja air sampel yang yang mengalir melewati sel elektrokimia, maka bisa dianggap mekanisme pemisahan yang dominan adalah adsorbsi. Pad bagian atas zona adsorbsi, gelembung udara dilepaskan dan sampel dan adsorben mengalir ke zona settlement. Air sampel yang melimpah melalui bagian atas zona settlement dan adsorben yang kerapatannya besar akan membentuk bidang. Bidang tersebut terdapat pada tempat anoda di dalam sel elektrokimia yang membentuk zona regenerasi di tengah alat. Zona adsorbsi terbentuk dibawah gravitasi karena udara yang diinjeksikan membawa dan memindahkan adsorben dari bawah zona regenerasi. a. Aliran adsorben

Kecepatan bidang bagian bawah ditentukan untuk jarak konfigurasi injeksi udara yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menemukan kondisi yang memberikan waktu bagi adsorben di dalam zona regenerasi dan untuk menentukan kecepatan alir bidng pada kondisi ini. Kecepatan bidang diukur dengan memasukkan pelacak tertentu ke dalam bidang dan menentukan jarak yang ditempuh pelacak dalam interval waktu tertentu.

b. Adsorbsi dan regenerasi adsorben berkelanjutanUntuk mendemonstrasikan, pemisahan AV17 berkelanjutan dengan konsentrasi antara 50-500 mg L-1 dimasukkan ke dalam reaktor yang telah dipanaskan menggunakan air bersih terlebih dahulu dengan kecepatan alir 0.24-0.6 L min -1. Saat bidang sudah bergerak teratur, aliran listrik sebesar 5 A dialirkan melewati bidang adsorben yang bergerak dan pompa katolit dinyalakan. Kerapatan aliran listrik ditentukan berdasarkan penelitian sebelumnya. Masukkan kemudian diganti dari air bersih menjadi larutan zat pewarna AV17. Selama percobaan aliran sampel dimasukkan dengan kecepatan yang tetap ke dalam reaktor. Effluent yang didapat kemudian dianalisa sampai didapatkan konsentrasi yang tidak berubah lagi.

DAFTAR PUSTAKA

Brown, N.W., Roberts, E.P.L., Chasiotis, A., Cherdron, T., Sanghrajka, N., 2004b. Atrazine removal using adsorption and electrochemical regeneration. Water Research 38 (13), 3067-3074.

Brown, N.W., Roberts, E.P.L., 2007. Electrochemical pre-treatment of effluents containing chlorinated compounds using an adsorbent. Journal of Applied Electrochemistry 37 (11), 1329-1335.

Brown N.W., Roberts E.P.L. and Eccleston, K.T., 2007. Apparatus for Electrochemical Regeneration of Adsorbents. PCT Int. Appl. WO 2007125334.

Chu, W., Ma, C.W., 2000. Quantitative prediction of direct and indirect dye ozonation kinetics. Water Research 34 (2000), 3153-3160.

McKay, G., Otterburn, M.S., Aga, J.A., 1985. Fullers earth and fired clay as adsorbents for dyestuffs-equilibrium and rate studies. Water Air and Soil Pollution 24 (3), 307-322.

Mohan, D., Singh, K.P., Singh, G., Kumar, K., 2002. Removal of dyes from wastewater using flyash, a low-cost adsorbent. Industrial & Engineering Chemistry Research 41 (15), 3688-3695.

Sun, S.L., Liu, C.J., Wei, W.S., Bao, X.J., 2006. Hydrodynamics of an annulus airlift reactor. Powder Technology 162 (3), 201-207.

Vandevivere, P.C., Bianchi, R., Verstraete, W., 1998. Treatment and reuse of wastewater from the textile wet-processing industry: review of emerging technologies. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 72 (4), 289-302.

Walker, G.M., Weatherley, L.R., 2000. Adsorption of dyes from aqueous solutiondthe effect of adsorbent pore size distribution and dye aggregation. Chemical Engineering Journal 83 (3), 201-206.