web viewair limbah yang dikeluarkan oleh industri tersebut mengandung pewarna beracun tahan api dan...
Post on 23-Feb-2018
215 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Indo. J. Chem 2006, 6 (3), 225 -. 230
Agustin Sumartono, dkk.
225
* Sesuai penulis. telp / fax: 021-7690709 ext 161/021-7513270
Alamat email: agustinnmb@yahoo.com~~V
PENAMBAHAN BEBERAPA KOOGULAN dan VARIASI pH TERHADAP
DEGRADASI DARI AIR LIMBAH TEKSTIL DENGAN MENGGUNAKAN RADIASI
GAMMA
Agustin Sumartono
*
, Winarti Andayani Lindu dan Ermin K. Winarno
Pusat Teknologi Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional,
Jl Cinere Pasar Jumat PO 7002 JKSKL Jakarta 12070
Diterima 31 Juli 2006; yang diterima 5 September 2006
ABSTRAK
Degradasi dan penghilangan warna air limbah tekstil dengan iradiasi gamma telah dipelajari.
Tekstil air limbah mengandung campuran pewarna yang sulit didegradasi menggunakan metode
konvensional, sehingga perlu untuk mencari metode lain untuk menghilangkan pewarna. Sampel
dari limbah industri tekstil diambil pada waktu tertentu dan memiliki perbedaan warna dan
kondisi. Penambahan koagulan dan radiasi untuk menghilangkan warna dari sampel yang
ditunjukkan. Empat jenis perawatan dilakukan dalam percobaan ini yaitu penambahan
koagulan, radiasi, variasi pH dan radiasi, dan kombinasi radiasi dengan penambahan koagulan.
Parameter diperiksa adalah perubahan intensitas spektrum, persentase sedimentasi setelah
penambahan koagulan, dan persentase penurunan. Kombinasi radiasi dan penambahan
koagulan dan penghilangan warna diinduksi degradasi limbah.
PENDAHULUAN
Air Limbah yang mengandung pewarna dari industri tekstil tidak mudah terdegradasi oleh proses
biasa yang dan menyebabkan masalah lingkungan. pewarna yang biasanya digunakan dalam
industri tekstil reaktif, dasar, asam, mengarahkan dan membubarkan, senyawa ini non-
biodegradable. Air Limbah yang dikeluarkan oleh industri tersebut mengandung pewarna
beracun tahan api dan konsentrasi yang tinggi . Mereka akan masuk ke lingkungan dan
mencemari air permukaan dan air itu sendiri. Sebuah metode konvensional digunakan untuk
penghilangan warna dan degradasi zat warna tersebut, tetapi perbaikan belum tercapai, karena
metode ini masih melepaskan beberapa jumlah lumpur. Manajemen Lingkungan Hidup Control
(EMC) Jakarta, Indonesia melaporkan bahwa penghilangan warna dari pewarna air limbah masih
sulit yang diselesaikan, sehingga diperlukan penggunaan metode lain [1-3]. Beberapa peneliti
telah melaporkan bahwa radiasi diinduksi penghilangan warna dan degradasi memecah, asam
dan pewarna reaktif, sehingga teknologi radiasi bisa menjadi alternatif untuk memecahkan
masalah industri tekstil [1-5]. Tekstil limbah mengandung konsentrasi polutan yang tinggi
komponen kompleks, oleh karena itu dosis tinggi diperlukan untuk mengobati air limbah dengan
radiasi saja. Untuk mengurangi dosis, beberapa metode kombinasi dengan koagulasi dan variasi
pH yang diperlukan.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menurunkan dan membuat air limbah tidak berwarna
yang diambil dari tekstil industri. Penambahan koagulan, variasi radiasi, dari pH dan radiasi, dan
kombinasi radiasi dengan penambahan koagulan digunakan untuk menurunkan dan
menghilangkan warana akan dibahas dalam tulisan ini.
EKSPERIMENTAL BAGIAN
Bahan
Sampel air limbah brwarna diambil dari limbah cair industri tekstil PT.Unitex, Bogor Indonesia
pada waktu tertentu. Sampel diambil empat kali dari efluen pada waktu yang berbeda dan satu
sampel dari luar. Empat sampel diambil dari luar dan diberi label sebagai A, B, C, dan D. Setiap
sampel telah berbeda dalam hal warna dan kinerja oleh karena itu diterapkan cara yang berbeda
juga. Satu sampel diambil dari outlet air limbah dari proses (E). Sampel itu disimpan dalam
toples plastik bervolume 5 liter. Iradiasi dilakukan dengan kobalt suhu-60 dan ditempatkan
dalam 500 ml Pyrex reaksi- kapal (5 cm diameter, tinggi 16 cm.). Tingkat dosis 5 kGy / jam
ditentukan dengan dosimeter Fricke. Selama radiasi udara digelembungkan ke dalam sampel.
Instrumentasi
Alat penyerapan diukur dengan Shimadzu UV-160 spektrofotometer. PH diukur dengan pH
meter 620 Metrohm
Prosedur
Contoh Sebuah Sampel. Adalah biru kehijauan, mengandung beberapa bahan yang tidak larut
dan pH asli
Sampel adalah 10. Dalam sampel percobaan A dibagi menjadi 3 perlakuan yaitu A1, A2 dan A3.
A1, Sampel dilakukan dengan penambahan amonium besi (III) sulfat sebagai koagulan pada
konsentrasi 50-1000 ppm untuk menghilangkan warna dan diikuti dengan mengukur absorbansi
lapisan atas menggunakan spektrofotometer UV-VIS. Dalam hal ini pH disesuaikan dengan 6-7
sebelum penambahan koagulan tersebut. Dari percobaan ini tingkat sedimentasi dapat dihitung.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah penambahan koagulan secara efektif
menurunkan warna dari A1 sampel. A2, Sampel diiradiasi pada pH asli (10) di dosis 0, 5, 10, 15,
20 dan 25 kGy dan soda. Setelah iradiasi intensitas absorbansi sampel diukur dengan
menggunakan spektrofotometer UV-VIS dan tingkat degradasi dapat dihitung.
Tujuan Penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah radiasi itu sendiri dapat menurunkan
warna A2 sampel. A3, Sampel diiradiasi pada berbagai pH yaitu 3, 5, 7, dan 12 pada dosis 0, 2,
4, 6, 8, 10 dan 15 kGy. Setelah iradiasi intensitas sampel diukur dengan menggunakan
spektrofotometer UV-VIS. Dari data tersebut tingkat degradasi dapat dihitung.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah pH dapat mempengaruhi degradasi
sampel A3. Sampel B. Sampel b berwarna ungu tua dan tidak memiliki bahan yang tidak larut.
PH asli dari sampel B adalah 9,3. Dalam radiasi percobaan dilakukan pada berbagai pH yaitu 3,
5, 7, 9, dan 12 pada dosis 0, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 25 dan 30 kGy tanpa penambahan koagulan
dan soda. Parameter yang diperiksa adalah penyerapan spektrum dan persentase degradasi.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mencapai degradasi yang baik pH optimum . Contoh C.
Sampel C berwarna merah dan tidak memiliki bahan tidak larut, pH awal sampel adalah 5,2.
Iradiasi sampel C dilakukan pada dosis 0, 0,5, 1, 1,5, 2, 3 dan 4 kGy, dan pada berbagai pH,
yaitu 3 5, 7, 9 dan 12. Dalam penelitian ini diperlukan penambahan koagulan. Memperkirakan
Tingkat degradasi
Gambar 1. Spektrum sampel A1 setelah penambahan NH 4 Fe (SO4 ) 2 pada berbagai
konsentrasi pada 286 nmdari pengurangan kepadatan optik. Tujuan penelitian ini adalah untuk
mengetahui apakah pH bisa mempengaruhi degradasi sampel C.
Contoh D.
Contoh D adalah berwarna ungu tua dan memiliki beberapa bahan yang tidak larut. Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk menurunkan sampel D menggunakan radiasi dengan penambahan
koagulan. Dalam percobaan kombinasi dari radiasi dan penambahan koagulan dilakukan untuk
menghapus warna sampel. Penambahan 7000 ppm Al2(SO4)3 dilakukan ke dalam sampel dan
menetap selama 4 hari. Lapisan atas diambil keluar dan diiradiasi pada dosis 0, 5, 10, 15, 20, dan
25 kGy, diangin-anginkan. penyerapan spektra diukur menggunakan spektrofotometer UV-VIS.
Spektrum sampel D dibandingkan dengan sampel yang diambil dari outlet.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah radiasi dengan penambahan koagulan
bisa menurunkan sampel D.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Contoh A
Contoh A1. Penambahan ammonium besi (III) sulfat ke dalam sampel yang dibutuhkan untuk
menghapus warna dari sampel A1. Amonium besi (III) sulfat di konsentrasi 50-1000 ppm
ditambahkan ke dalam sampel A1. Setelah penambahan amonium besi (III) sulfat lapisan atas
diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS. Lapisan atas jelas namun memiliki
penyerapan yang kuat pada 286 nm di daerah uv dan lemah serapan pada 580 nm di daerah
tampak. Bekas penyerapan dianggap penyerapan utama untuk tersubstitusi kecincin aromatic
dan yang kedua dapat terkonjugai dan diberikan ke sistem dari molekul pewarna, seperti
ditunjukkan pada Gambar 1. intensitas di daerah uv terlihat sedikit menurun dengan
penambahan amonium (III) sulfat besi di konsentrasi dari 0-250 ppm. Namun, ketika konsentrasi
amonium besi (III) sulfat meningkat sampai sampai 300 ppm, intensitas spectrum di dalam uv
Gambar 2. Tingkat sedimentasi setelah penambahan amonium (III) sulfat besi pada berbagai
konsentrasi sampel A1
menurun tajam dan kemudian menjadi hampir konstan melampaui 300 ppm. Penyerapan di
daerah tampak tidak memiliki intensitas. penurunan intensitas ini jelas karena penghancuran
cincin aromatik tersubstitusi pewarna molekul dengan serangan radikal OH seperti pada kasus
yang larut dalam air be rwarna[2-4]. Sampel Tingkat pengendapan A1 setelah penambahan
amonium besi (III) sulfat ditunjukkan pada Gambar 2. tingkat sedimentasi dihitung dari
pengurangan densitas optik pada panjang gelombang 286 nm dengan menggunakan persamaan
berikut:
Tingkat sedimentasi = Ao – Ai/A0 x 100 %
dimana Ao adalah densitas optik dari sampel tanpa penambahan koagulan dan Ai adalah densitas
optik dari th i penambahan koagulan. Hasil ini sesuai dengan pengukuran absorbansi yang dapat
dilihat dari Gambar 1. Diketahui bahwa tingkat sedimentasi sampel A1 dapat dicapai dengan
penambahan 300 ppm amonium (III) sulfat besi. Pada kondisi ini tingkat sedimentasi mencapai
menjadi 73,48%.
Contoh A2. Perubahan spektrum sampel A2 setelah iradiasi pada pH asli (10) tanpa penambahan
koagulan tersebut terlihat pada Gambar 3. sampel A2 memiliki kuat serapan pada 286 nm dan
penyerapan lemah 580 nm. Penyerapan di wilayah uv menurun perlahan-lahan dengan dosis
meningkat. Intensitas dalam
Gambar 3. Spektrum sampel A2 setelah iradiasi pada berbagai dosis
Dosis serap (kGy)
Gambar 4. Pengaruh iradiasi pada degradasi sampel A2
daerah tampak menurun tajam, itu ditunjukkan dengan perubahan warna sampel menjadi sangat
jelas. Penurunan di wilayah uv jelas karena kehancuran sistem aromatik. Derajat degradasi
ditentukan dengan mengukur spektra dari daerah uv (286 nm) seperti ditunjukkan pada Gambar.
4. Dalam kasus persentase degradasi A2 sampel meningkat hingga dosis 20 kGy dan kemudian
tetap konstan pada dosis 25 kGy. Disarankan sampel yang A2 mengandung campuran zat warna
yang tidak terlarut, oleh karena itu dosis yang lebih tinggi diperlukan untuk degradasi.
Contoh A3. Kajian degradasi sampel A3 pada berbagai pH dilakukan untuk mendapatkan hasil
yang lebih baik pada degradasi sampel. Pengaruh pH pada degradasi A3 sampel ditunjukkan di
gambar .5. Hal ini dapat dilihat bahwa pada media asam (pH 3 dan 5) atau media dasar (pH 12)
tingkat degradasi sedikit lebih rendah dari netral menengah. Tingkat degradasi sampel A3 dapat
dilakukan pada pH 7 pada dosis 10 kGy. tingkat degradasi yang dapat dicapai adalah 70%. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa degradasi bisa dilaksanakan secara efektif pada pH 7. Dari
temuan ini dapat disimpulkan bahwa sampel A3 harus digumpalkan sebelum iradiasi, pH terbaik
untuk pelaksanaan adalah 7, karena tidak ada perawatan yang diperlukan untuk menetralkan
limbah. Sebuah penjelasan yang mungkin didasarkan pada asam-basa properti dari radikal OH.
Dalam dasar solusi yang kuat, radikal OH memisahkan O rasikal (5) yang kurang reaktif : OH H + + O (PK = 11,9)
Dalam larutan asam, e aq + H + ↔ H
,K = 2.3x10 10 Lmol -1 s -1 ,atom yang mengurangi oksigen terkemuka ke pembentukan HO 2 ,
Yang dapat terlibat dalam degradasi proses sampel A3. Bahkan skema degradasi tergantung pada
ketersediaan reaktivitas relatif , berbagai spesies oksigen, pH dosis, larutan dan suhu
Pengaruh pH terhadap degradasi sampel A pada dosis 10 kGy
Gambar 5. Pengaruh pH terhadap degradasi sampel A3
Gambar 6. Spektrum dari B setelah iradiasi sampel pada pH 3
Gambar 7. Spektrum dari B setelah iradiasi sampel pada pH 5
Gambar 8. Spektrum dari B setelah iradiasi sampel pada pH 7
Sampel B
sampel B memiliki daya serap yang kuat pada 291 nm dalam daerah uv dan penyerapan lemah
pada 530 nm terlihat pada daerah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Penyerapan pertama
dianggap penyerapan utama mereka ditugaskan untuk mengganti cincin aromatik dan
penyerapan yang terakhir ditugaskan ke sistem konjugasi dari pewarna molekul. Iradiasi
dilakukan pada berbagai pH yaitu 3, 5, 7, 9, dan 12 dan spektrum yang diperoleh ditunjukkan
pada masing-masing Gambar 6, 7, 8, 9, dan 10,. Dalam penelitian ini, radiasi dilakukan pada pH
yang berbeda untuk mendapatkan pH terbaik bagi degradasi karena sampel B memiliki serapan
kuat pada daerah UV yang sulit untuk diturunkan Intensitas spektrum pada 291 nm dan pH 5, 7,
9, dan 12 tetap konstan pada dosis 15 kGy
Gambar 9. Spektrum dari sampel B setelah iradiasi pada pH 9
Gambar 10. Spektrum dari sampel B setelah iradiasi pada pH 12
Gambar 11. Spektrum dari sampel B setelah iradiasi pada pH 3 dengan dosis 0 kGy, 5, 10, 15,
20, 25 dan 30
Dosis serap (kGy)
Gambar 12. Degradasi B sampel setelah iradiasi pada pH 3
Gambar 13. Spektrum sampel C setelah iradiasi pada pH 3
Tabel 1. Tingkat degradasi sampel C pada berbagai pH
Di sisi lain intensitas di daerah tampak menurun tajam. Namun pada pH 3, intensitas sampel B di
wilayah uv dan terlihat menurun nyata. Oleh karena iradiasi B cuplikan dilakukan keluar pada
pH 3 dan dosis 30 kGy seperti dapat dilihat pada Gambar 11. Tingkat degradasi ditentukan
dengan mengukur spektra di wilayah uv (291 nm) dan Hasil ditunjukkan pada Gambar 12.
Degradasi maksimum sampel B diperoleh menjadi 85% dengan dosis 30 kGy pada pH 3. Dari
hasil ini, diasumsikan bahwa sampel Bmungkin berisi beberapa pewarna larut yaitu zat warna
dispersi. Biasanya zat warna dispersi digunakan sebagai campuran pewarna surfaktan dan aditif
anorganik karena tidak berwarna dalam air (1). Radiolisis air akan menghasilkan produk utama
yaitu OH radikal ( OH), H radikal (H ),
E aq , H2O2 dan H 2.
Iradiasi dilakukan dalam sistem aerasi Oleh karena itu oksidatif spesies (HO , HO 2 , Dan H 2
O 2 ) Adalah dominan. Para AGLOCO reaksi sebagai berikut (5-6):
H + O 2 HO 2
(K = 2.1x10 10 dm 3 mol -1 s -1 )
e aq + O 2 O 2
(K = 1.9x10 10 dm 3 mol -1 s -1 )
O 2 + H + HO 2
HO 2 + HO 2 H 2 O 2 + O 2
Serangan spesies oksidatif dalam daerah tampak (541 nm) melanjutkan penghilangan warna dari
pewarna. data itu menyarankan bahwa reaksi penghilangan warna tidak selalu disertai dengan
penghancuran aromatik tersubstitusi cincin.
Gambar 14. Spektrum dari sampel D sebelum penambahan koagulan dan iradiasi (a) dan
setelah penambahan koagulan dan iradiasi (b) (0 kGy): (25 kGy): Contoh D setelah penambahan
koagulan diikuti dengan radiasi dengan dosis 25 kGy; sampel dari stopkontak
Sampel C
Sampel C memiliki serapan kuat pada 286 nm dalam daerah uv 513 nm dan di daerah tampak,
seperti terlihat pada Gambar 13. Penyerapan di wilayah uv ditugaskan untuk menjadi cincin
aromatik tersubstitusi dan penyerapan di daerah tampak dianggap terkonjugasi sistem dari
molekul dye. Intensitas dalam daerah tampak menurun dengan cepat dengan meningkatnya
dosis. Hal ini menunjukkan bahwa sampel C mungkin mengandung beberapa pewarna yang larut
dalam air. Seperti dilansir [7] dan [8] intensitas penyerapan menurun dengan cepat dari mulai
dari iradiasi untuk larut dalam air pewarna. Iradiasi sampel C dilakukan pada berbagai pH yaitu
3, 5, 7, 9, dan 12 dan tingkat degradasi diperoleh telah ditabulasikan pada Tabel 1. Hal ini
diasumsikan dari data tersebut bahwa sampel C dapat terdegradasi pada dosis rendah (4 kGy)
dan asam (pH 3). Tingkat degradasi pada saat- kondisi 93%.
Contoh D
Percobaan sampel D dilakukan dengan menggabungkan radiasi dan penambahan koagulan.
Contoh D memiliki serapan kuat pada 282 nm di daerah uv dan sedikit bahu pada 345 dan 454
nm di daerah tampak seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14a. Spektrum di wilayah uv
ditugaskan ke cincin aromatik tersubstitusi dan spektrum di daerah tampak dianggap mereka
terkonjugasi sistem dari molekul dye. Pertama, [Al 2 (SO 4 ) 3 ] Telah ditambahkan ke dalam D
sampel sebagai koagulan, setelah penambahan koagulan sampel diselesaikan untuk empat hari.
Setelah itu lapisan atas diambil keluar dan diiradiasi pada dosis 0-25 kGy. Gambar 14b.
menunjukkan spektrum D sampel setelah penambahan koagulan dan diiradiasi pada dosis 25
kGy. Intensitas dalam daerah tampak menurun tajam setelah penambahan koagulan tetapi
intensitas spektrum uv di dalam daerah hampir tidak menurun seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 14b (kurva 0 kGy). Setelah iradiasi pada dosis 25 kGy intensitas di daerah uv menurun
tajam (Gambar 14b, kurva 25 kGy). Intensitas di wilayah uv ini disebabkan oleh aromatik cincin
dari molekul dye yang sulit untuk diturunkan . penurunan intensitas jelas untuk menghancurkan
cincin aromatik dari pewarna karena serangan radikal OH yang merupakan molekul terbentuk
dari radiolisis air. Hal ini dilaporkan oleh [1-2] bahwa produk degradasi zat warna yang dapat
dideteksi dengan HPLC adalah asam organik, dalam lebih lanjut oksidasi akan dikonversi
menjadi CO 2 dan H 2 O. persentase dari degradasi setelah pengobatan dengan kombinasi
penambahan koagulan dan radiasi bisa dicapai 84,3% Hasil ini kemudian dibandingkan dengan
sampel yang diambil dari outlet seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14b (kurva keluar
biarkan). Dengan membandingkan absorbansi sampel dan stopkontak sampel D, jelas terlihat
bahwa intensitas absorbansi dari dua spektrum dekat satu sama lain. Dari hasil di atas dapat
disimpulkan bahwa kombinasi radiasi dan koagulasi dapat digunakan sebagai alternatif metode
untuk mengolah air limbah tekstil untuk mendapatkan
lebih baik prestasi.
KESIMPULAN
Penghilangan warna dan degradasi limbah tekstil air dapat dilakukan baik oleh koagulasi,
iradiasi, kombinasi iradiasi dengan variasi pH dan kombinasi iradiasi dengan penambahan
koagulan. Kombinasi radiasi dan koagulasi diinduksi untuk hasil penghilangan warna yang
terbaik sdan degradasi air limbah tekstil. Degradasi dan penghilangan warna air limbah tekstil
dapat dilakukan tetapi dosis yang diperlukan bervariasi dengan jenis limbah
UCAPAN TERIMA KASIH
Karya ini sebagian didukung oleh Badan Energi Atom Internasional di bawah hibah RC
8801/RO. Para penulis berterima kasih kepada PT Unitex Bogor, Indonesia atas bantuan mereka
yang berharga. Terima kasih pula Ms Christina TS, Mr Armanu, Mr Syurhubel dan Pak Firdaus
untuk bantuan teknis mereka.
REFFERENCES
1. Bagyo NMA, Andayani W.., Dan Sadjirun S., 1998, Radiasi-induced Degradasi dan
penghilangan warna dari Zat Warna Dispersi dalam air, Env.Appl.. dari pengion Radiat. Diedit
oleh William J.Cooper, Randy M.Curry dan Kevin O'Shea, John Wiley & Sons, New York, 507-
519.
2. Bagyo NMA, Lindu WA.., Winarno H., dan Winarno EK 2004, Int. J Env. Concs. Desain &
pabrikan., 11, 1, 21-24. 3. Solpan D., dan Guven O., 2002, Rad. Phys. & Kimia, 65., 4, 549-558.
4. Wang, M., Yang, R., Wang, W., Shen, Z., Shaowei Bian dan Zhu, Z., 2006, Rad Phys &
Chem.., 75, 286-291.
5. Getoff N., 2002,. Rad. Phys. & Chem, 65, 4-5, 437. - 44
6. Gehringer P. dan Eschweiler H., 2002, Rad. Phys & Chem., 65,4-5, 379-386
7. Ponomarev AV, Makarov IE, Bludenko AV, Minin VN, Kim DK, Han B., dan Pikaev AK,
1999, Khim Vys. Ener, 33, 3, 177-182.
8. B. Han, Ko J., J. Kim, Kim Y., W. Chung, Makarov IE, Ponomarev AV.., Dan Pikaev AK,
2002. Rad. Phys. & Chem, 64., 1, 53-59.
top related