Prayitllo, dkk. ISSN 0216 - 3128 203

EFEKTIVITAS REDUKTOR ELEKTROMAGNETIK PADAPEMISAHAN CHROMIUM DALAM AIR LIMBAH

Prayitno, Sukosrono dan Ign Djoko SardjonoPuslitbang Teknologi Maju BATAN, Yogyakarta

ABSTRAK

EFEKTIVITAS REDUKTOR ELEKTROMAGNETIK PADA PEMISAHAN CHROMIUM DALAM AIR

LlMBAH. Telah dilakukan penelitian pemisahaan chromium dalam air limbah menggunakan reduktorelektromagnetik. Tujuan percobaan ini adalah untuk memperoleh kondisi terbaik reduksi chromiummenggunakan elektromagnetik. Pada penelitian ini parameter yang diteliti yaitu variasi voltase dan waktuproses. Pada proses pemisahan chromium menggunakan reduktor elektromagnetik yang mengandung J 7.48ppm pakai tegangan 2 I'olt dan waktu proses 160 menit diperoleh hasil recol'ery chromium = 98,86 %

ABSTRACT

THE EFFECTIVITY OF REDUCTOR ELECTROMAGNETIC ON THE SEPARATION CHROMIUM IN THE

WASTER WATER. The separation of chromium in the waste water by using reductor electromagneticprocess has been done. The experiment is aim at obtaining the optimum condition of the reduction ofchromium using reductor electromagnetic. At this experiment , the parameter studied were variation ofI'oltage and processing time. At this reductor electromagnetic process which contained J 7,48 ppm usingI'oltage of 2 volt and time of J 60 minutes resulted recol'ery of chromium = 98,86 %.

PENDAHULUAN

Reduktor Elektromagnetik Plating merupakansuatu metode yang dikembangkan berdasarkanHukum Lorentz untuk menurunkan/memisahkan

kadar unsur logam tertentu di dalam larutan/airlimbah dengan jalan menarik ion-ion dalamlarutan/air limbah tersebut melalui gaya listrik yangdihasilkan dari suatu plat elektroda dan diarahkandengan adanya gaya magnet dari selenoida.

Dengan adanya medan listrik, makamolekul-molekul di dalam limbah cair penyamakankuilit akan mengalami suatu gaya listrik yangmengakibatkan molekul-molekul krom akanterdisosiasi menjadi ion-ion positip dan ion-ionnegatip. Sesuai dengan jenis muatannya, ion-ionpositip akan tertarik menuju katoda (elektrodanegatip) dan ion-ion negatip akan tertarik menujuanoda (elektoda positip).

Dengan adanya medan magnet, maka ion­ion krom akan mengalami suatu gaya magnet. Arahdorongan gaya magnet terhadap ion-ion dalamsuatu larutan/limbah haruslah menuju ke arah platelektroda, karena pada plat elektroda inilah tempatdimana terjadi penempelan ion-ion krom. Arahdorongan gaya magnet berkaitan dengan arahlilitan kawatlemail dalam selenoida, dengan arahlilitan selenoida yang sesuai maka akan dihasilkanarah medan magnet dan arah kutub-kutub magnetyang dikehendaki.

Sesuai dengan hukum gaya lorentz, apabilascbuah ion krom dalam keadaan diam dilctakkan

dalam sebuah medan magnet, maka tidak ada gayakhusus atau interaksi yang teramati pada ion kromtersebut. Tetapi jika sebuah ion krom yang bergerakatau mempunyai kecepatan tertentu di dalam daerahyang bermedan magnet, temyata timbul suatu gayayang lain terhadap ion terse but disamping gaya­gaya yang diakibatkan oleh interaksi-interaksilistrik. Gaya yang ditimbulkan oleh sebuah medanmagnet terhadap sebuah ion krom yang bergerakadalah berbanding langsung dengan muatan listrikdan kecepatannya, dan arah gaya tersebut akantegak lurus terhadap arah kecepatan ion (Alonsodan Finn,1992). Medan magnet yang dihasilkanoleh selenoida pada alat reduktor elektromagnetikplating, merupakan medan magnet yang uniform(mempunyai intensitas dan arah yang sama diseluruh titik dalam medan magnet). lon-ion kromyang bergerak dengan kecepatan v, dan tegak lurusterhadap medan magnet maka gaya magnet akanmengubah arah kecepatan dari ion krom tersebuttanpa mengubah besamya, sebagai hasilnya ion-ionakan bergerak melingkar berbentuk helik yangpercepatannya menuju ke pus at (sentripetal).

Secara singkat mekanisme pereduksian kromdalam limbah penyamakan kulit dengan reduktorelektomagnctik plating, yaitu terjadi prosesdissosoasi dari molekul-molekul krom di dalam

limbah penyamakan kulit dikarenakan adanya gayalistrik oleh plat elektroda. Proses disosiasi inidiperkuat oleh adanya medan magnet yangberfungsi 'sebagai pendorong untuk mengarahkanpenempelan ion-ion pada clektroda sesuai dengan

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juri 2003

204 ISSN 0216 - 3128 Prayit/lo, dkk.

jenis muatan ionnya. Dengan bekerjanya gaya-gayamenurut kaidah tangan kanan, ion-ion Cr yangterkena pengaruh medan magnet dan medan listrik,maka ion-ion krom tersebut akan bergerak denganlintasan berbentuk helik. Sesuai muatannya yaituion positip akan bergerak dan menempel menuju keelektroda negatip (katoda) dan ion negatip akanbergerak menuju ke elektroda positip (anoda),sehingga pada akhir proses di dapatkan limbahyang tereduksi konsentrasi krornnya karena ion-ionCr telah menempel pada plat elektroda.

Bak kontak yang terdahulu dibuat dari bahanflexyglas bentuk bakpersegi panjang vertikaldengan ukuran panjang dan lebar 5 cm, serta tinggi60 cm kelemahannya sering terjadi kebocoran padasambungan bak tersebut. Untuk mengatasikebocoran tersebut dibuat bak penampungan dibuatdari glas berbentuk silinder vertikal dapat dilihatpada Gambar 1. Untuk percobaan lanjutandilakukan variasi kuat arus dikaitkan dengan waktukontaknya sehingga dapat dicari kondisi kuat arusyang terbaik

METODOLOGI PENELITIAN

Balta" ya"g digUlraka"

Limbah krom dari pabrik penyamakan kulit,Aquades.

Alat ya"g digu"aka"/I

Gambar 1. Alat Reduktor Elektromagnetik Plating

Keterangan :a : Plat Elektroda.

b : Salman Outputc : Sclenoida.

d : Salman Input.e : Corong bcscrta saringan.

f : Becker Gelas.

g : Power Supply untuk Plat Elektrodah: Power Supply untuk Selenoida

Pompa Masterflex.J : Power Supply untuk Pompa Master­

flex.

k: Saluran Pembuangan.

Cara Kerja

Untuk melaksanakan percobaan variasi kuatarus pada selenoida dan variasi waktu prosesdigunakan limbah penyamakan kulit sebanyak 1700ml yang dimasukkan dalam gelas/wadah 2000ml,lalu dialirkan menuju tabung kontak menggunakanpompa masterflex dengan debit 40 ml/menit,limbah krom ini masuk ke dalam tabung kontakpada bagian input yang terletak pada tabung bagianbawah. Limbah akan mengalir ke atas terusmenerus sehingga sampai pada saluran output, padasaat itu power supply untuk lilitan selenoidadihidupkan pada arus yang di variasi mulai 0ampere sampai dengan 4 ampere dan untuk plattembaga pada tegangan yang tetap 2 volt. Setelahlimbah melewati batas atas, limbah akan memasukisaluran output menuju kembali ke gelas/wadah1700 ml secara terus menerus dalam waktu prosestertentu.

Lebih jelasnya berikut gambar skema daripengambilan sampel untuk percobaan kuat arus danpercobaan waktu proses serta jalannya air limbah didalam alat reduktor elektromagnetik plating:

a. Analisis Sampel

Untuk mengetahui konsentrasi dari masing­masing sampel yang telah diambil menggunakanalat AAS (Atomik Absorption Spectrometer).Analisis ini didasarkan pad a jumlah radiasi yangdiserap oleh atom-atom bebas bila jumlah radiasidilewatkan melalui sistem yang mengandung atombebas itu

b. Percobaan Variasi Kuat Arus.

Percobaan variasi kuat arus bertujuan untukmengetahui kuat arus yang optimum untukmereduksi krom di dalam air limbah penyamakankulit dan mengetahui efisiensi dari alat reduktorelektromagnetik plating.

Percobaan ini memvariasikan kuat arus

dalam selenoida mulai dari 0 ampere, I ampere, 2ampere, 3 ampere, dan 4 ampere. Pada masing­masing pecobaan dengan kuat arus tertentu diambilI cuplikan sampcl, schingga pada percobaan inidiambil 5 cuplikan masing masing pada kuat arus

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

Prayitllo, dkk. ISSN 0216 - 3128 205

o ampere, 1 ampere, 2 ampere, 3 ampere dan 4ampere.

c. Percoban Pengaruh Waktu Proses

Percobaan pengaruh waktu proses bertujuanuntuk mengetahui pengaruh waktuproses/pengolahan terhadap penurunan konsentrasikrom dalam limbah penyarnakan kulit denganreduktor elektromagnetik plating.

Untuk percobaan ini ditentukan waktuprosesnya setiap selang waktu 20 menit pada kuatarus yang sarna. Misalkan pada kuat arus 1 ampere,akan diambil cuplikan pada 20 menit Ke-l, 20menit ke-2, 20 menit ke-3, 20 menit ke-4, 20 menitke-5, dan 20 menit ke-6 secara kontinu, sehinggapada kuat arus 1 ampere diambil 6 cuplikan padawaktu proses setiap selang 20 menit. Pada kuat aruso A,1 A, 2 A, 3 A dan 4 A, dilak..ukan denganprosedur yang sarna seperti pada kuat arus 1ampere.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Vadasi Kuat Arus pada Selelloida.

Tabel 1. Pengaruh Kuat Arus Pada EfisiensiPemisahan (%)

No Kuat ArusEfisiensi (%)(ampere) 1

0 97,142

1 99,433

2 99,434

3 99,435

4 98,85

dihasilkan penurunan kadar krom dari konsentrasimula-mula 17,48 ppm menjadi 0,5 ppm dalamwaktu 160 menit, atau menghasilkan efisiensisebesar 97,14 % . Pada kuat arus sebesar 1 amperedihasilkan penurunan kadar krom dengan efisiensi99,43 % menjadi 0,1 ppm, pada kuat arus 2 amperedihasilkan penurunan kadar krom dengan efisiensi99,43 % menjadi 0,1 ppm, pada kuat arus 3 ampereterjadi penurunan kadar krom dengan efisiensi99,43 % menjadi 0,1 ppm, pada kuat arus 4 ampereterjadi penurunan kadar krom dengan efisiensi98,88 menjadi 0,2 ppm.

Variasi Lama Waktu Proses

Tabel 2. Pengaruh Waktu Proses Pada Effisiensipemisahaan (%)

No Waktu Proses (menit)Efisiensi (%)1

0 92,002

20 96,573

40 98,304

60 98,865

80 98,866

100 99,437

120 99,438

140 99,439

160 99,43

~ 100~ 99c:'" 98~.~ 97'E 96rf 95

.~ 94

.!!! 93$! 92w 91

o 50 100 150 200100

';F. -; 99.5'"~ 99'"ell

] 98.5Il.Cii

98c: ~ 97.5<;::

w 970

12345

Kuat Arus (Amp)

Gambar 2. Grafik Hllbungan Antara Kllat ArusTerhadap Efisicnsi Pcmisahan (%)

Dari tabel l.dan gambar 2. di atas terlihatbahwa pada I = 0 ampere (tanpa medan rnagnet),

Waktu Proses (menit)

Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Waktu ProsesTerhadap Efisiensi Pemisahan (%)

Dari Tabel 2., dan Gambar 3. terlihat bahwadengan konsentrasi mula-mula 17,48 ppm, setelahpengolahan selama 20 menit konsentrasi Cr turunmenjadi 92 %, setelah 40 menit menjadi 96,57 %,setelah 60 menit turun menjadi 98,30 %, setelah 80menit dan 100 menjadi 98,86 %, setelah 120 menitdan seterusnya konsentrasi Cr tetap penurunansebesar 99,34 %.

Pada kuat arus sebesar 3 ampere plat akanmulai jenuh setelah pengolahan selarna 120 menitdengan konsentrasi Cr sebesar 99,43 %.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta. 8 Juli 2003

206 ISSN 0216 - 3128 Prayitllo, dkk.

Pb DalamReduktor

Yogyakarta

Pada saat pengolahan menggunakan medan

magnet dengan kuat ams 1 ampere, 2 ampere dan 3

ampere, terjadi peningkatan dari pereduksian krom

dari konsentrasi mula-mula 17,48 ppm menjadi 0,1

ppm. Dengan adanya medan magnet ion-ion kromakan bergerak dengan lintasan berbentuk helik

mengitari plat sehingga ion krom dapat menempel

dengan efektip pada selumh permukaan plat

elektroda baik dari sisi bagian dalam maupun darisisi bagian luar.

Pada pengolahan dengan kuat ams 1, 2 dan3 A diatas terlihat bahwa dihasilkan konsentrasi

krom hasil pengolahan akhir yang sarna diantara

kuat ams 1, 2 dan 3 ampere yaitu sebesar 0,1 ppm

dari konsentrasi mula-mula 17,48 ppm, atau

menghasilkan efisiensi pereduksian yang sarna

99,43 %. Terjadinya kejenuhan di dalam platelektroda yang digunakan pada alat reduktor

elektromagnetik . Plat elektroda tersebut sudah

berkurang kemampuannya untuk menarik ion-ion

krom yang masih tersisa di dalam limbah

penyamakan kulit karena di selumh permukaan

plat sudah tertutup oleh ion-ion krom.

Pada pengolahan mempergunakan kuat ams

(I) = 4 ampere, terlihat adanya penumnan efisiensi

pereduksian krom dari limbah penyamakan kulit

menjadi sebesar 98,88 % dari konsentrasi mula­

mula 17,48 menjadi 0,2 ppm. Hal ini terjadi karena

ion-ion krom yang telah menempel pada

permukaan plat elektroda, mengalami dorongan

gaya magnet yang terlalu kuat sehingga

mengakibatkan ion-ion krom yang telah menempelpad a permukaan plat elektroda terlepas kembali

dari plat dan lamt ke dalam limbah.

Untuk mengetahui hubungan korelasi

penurunan konsentrasi krom dengan kuat arus

diperlukan analisis statistik korelasi regresi non

linear. Berdasarkan pada Tabel 1 hasil percobaan

dengan variasi kuat arus, dapat dibentuk gambar

grafik non linear yang berbentuk parabol, sehingga

dengan analisis tersebut dapat ditentukan kuat arus

yang paling optimal untuk mereduksi krom dalam

limbah penyamakan kulit.

Dari data hasil penurunan kadar krom

variasi waktu pengolahan di atas, terjadi penurunan

kadar krom yang semakin besar sebanding dengan

waktu pereduksian, jika waktu proses pengolahan

semakin lama maka maka terjadi pereduksian yang

semakin besar sampai dengan titik jenuh dari plat

elektroda.Titik jenuh pada plat elektroda ini

berkaitan dengan kapasitas dari plat elektrodauntuk menampung ion-in krom, semakin luas

penampang plat elektroda maka kapasitas untukmenampung ion-ion krom akan semakin besar.

Berdasarkan Keputusan Gubernur No.

281/KPTS/1998 ten tang baku mutu limbah cair

bagi kegiatan industri di Propinsi Daerah lstimewa

Yogyakarta untuk industri penyamakan kulit

konsentrasi dari krom total maksimal yang

diperbolehkan sehingga aman untuk dibuang ke

lingkungan tidak lebih dari 0,4 ppm

(Anonim,1998). Hasil percobaan menunjukkan

pada kuat ams (I) = 0 A (tanpa menggunakan

medan magnet) setelah pengolahan selama 160

menit didapatkan konsentrasi krom pada limbah

penyamakan kulit sebesar 0,5 ppm dibawah (97%), yang berarti belum memenuhi baku mutu

limbah sesuai ketetapan pemerintah sebesar 0,4

ppm. Pada pengolahan dengan kuat arus sebesar 1

ampere, 2 ampere, dan 3 ampere diperolehkonsentrasi penurunan diatas sebesar 99,43 %.

sehingga sudah sesuai dengan baku mutu yangditetapkan pemerintah. Pada kuat arus sebesar 3

ampere dihasilkan konsentrasi krom hasil dari

pengolahan cukup baik dari hasil rata-rata

penurunan sampai 99,43 %.

KESIMPULAN

Adanya medan magnet dalam reduktorelektromagnetik sehingga ion-ion krom pada platelektroda menjadi lebih reaktif. Sedangkan prosesyang baik pada kuat arus 2 - 3 ampere, waktuproses 120 -160 menit, tegangan sebesar 2 volt danefisiensinya 99,43 %.

DAFT AR PUST AKA

I. LOEKSMANTO, WALOEJO, "MedanElektromagnet", Direktorat lendral PendidikanTinggi Program Pembinaan Pendidikan Tinggi,Bandung (1993)

2. ANSOR , "Penurunan Kadar

Limbah B-3 Dengan CairElektromagnetik Plating", STTL,( 1997)

3. SUPRAMONO, "Modul Fisika Dasar 11",FMIPA, Universitas Negeri Malang (2000)

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Jlmiah Penelitian Dasar Jlmu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003