abstrak - digilib-batandigilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

FLOTASI UNTUKYANG ADA DALAM

78 ISSN 0216 - 3128

PENERAPAN MET ODEKADAR URANIUMSIMULASI

Ign. Djoko Sardjono, Prayitno dan Herry PoernomoPuslitballg Teknologi Maju Batan, Yogyakarta.

ABSTRAK

IglI. Djoko Sardjollo, dkk.

MEREDUKSIAIR LIMBAH

Telah di/akukan penelitiall terapan metode flotasi untuk mereduksi kadar uranium dalam air limbah.

Penelitian ini bertujuan untuk lIIengetahui keefektifan dari metode flotasi dalam menurunkan kadar

unsur/radionuklida uranium yang berpotensi mencemari lingkungan. Keefektipan dad metode flotasi dikajisecara eksperimental dengan melihat parameter proses yang berpengaruh dalam penrmman kadar uraniumdalam air limbah setelah melalui tahapan kopresipitasi yallg di/anjutkan dellgall proses flotasi. Parameterproses yang dipakai sebagai ukuran keefektipan penunman kadar uraniumialah volume bahan kolektor

natrium oleat" pH proses, serta volume bahan frother tetra eti/en glikollTEG (CaH/805}yang ditambahkall

yang mellglwsi/kall eflsiensirekoveri (R!!-a:fanL%}) tertinggi. Percobaan proses di/akukan secara catu

(batch) dengan umpan .lim~ah. sillll~/asi ~illlnt_e,!!p = 100-'!p,!1dan kadar kopresipitan Fe(lIl} dan AI(IIl}tetap =100 ppm; pH divarwsl dart 4-12, votl/me kolektor natr/llm oleat (C/aHJjO:Na) dlvartasl dart = 10451111dan TEG divariasi dari 10-30 tetes. Dari perlakuan tersebut di atas diperoleh data adanya kenaikanR dengan adanya penambahan volume kolektor nacoleat dari = 10-45 ml dengan R terbesar =94 , 56 %;sedangkan untuk kopresipitan AI(III} de}lgan jumlah kolektor dan frother yang sama diperoleh R terbesar =96,4%. Sehingga dapat disimplilkGllbahwa R(u} naik dengan kenaikan volume dan kadar kolektor sertavolume frother dengan nilai maksimum =' 96,4% dicapai pada pH = II dan jumlah kolektor = 30 ml sertafrothemya = 0,50 mi.

ABSTRACT

Applied i/I\·cstigation. for the flotation methods has bcen conducted all the reduction of uraniumconcentration in the waste water. This investigation aims at determining the eJJectil'eness of flotationmethods ill reducing the cOllcentration of uranium elemelII/radionuc/ide that potentially contamillates theenvironment. The.eJJectiveness of flotation methods was experimentally assessed by investigating the processparameters aJJect on the reduction of uranium concentration in the waste water after being passed oncoprecipitatioll step and was proceeded to the flotation process. The process parameters used as theeJJectivelles's of reducing the cocentration of uranium are the volullie of sodium oleate collector, pH, as well

as the volume of tetra ethylene glycol (TEG) as the frother added that resulted in the highest recoveryefficiency (R in %). The experimental process was conducted batch wisely with the constant simulated waste

feed of 100 ppm and the coprecipitallt concentration Fe(llI} alld AI(III} of loa ppm;pH was varied from 412, the volume of sodiulII oleate collector (CH3-(CH2) 7-CH=CH- (CH2) 7-COONa} was varied from 10- 45ml alld TEG was varied from 10-30 drops. From the treated waste above was obtailled the trelld data ofincreasing R due to the additioll of sodium oleate collector volulllefrom 10-45 mlwith R=94.56%, whereasfor the coprecipitallt AI(III} by the same amount of collector and frother yielded the largest R=96,4% atpH= II and the amount of collector=30 ml as well as the frother = 0,50 mi.

PENDAHULUAN

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untukmenerapkan metode flotasi dalam pengolahanlimbah cair radioaktif, yang menurut YOSHIOKOY ANAKA (I) dalam Studies on the Treatment of

Radioactive Liquid Wastes by Flotation Method,JAERI, March 1967, ini dikenal ada dua

mekanisme : pertama ialah peran dari gelembungterhadap unsur -unsur metalik radioaktif terlarut

dalam air limbah yang jumlahnya relatif kecil yangdipengaruhi oleh sifat fisiko - kimia dari antar fase

cair dan gas, dan kedua ialah yang dipengaruhi olehsifat fisiko - kimia dari antar fase padat-cair-gas.

Sedangkan menurut DONALD W.SUNDSTROM& HERBERT E.KLEI (2), BARDIMURACHMAN(3), ROBERT H.PERRY AND

DON W.GREEN (4) untuk flotasi merupakanprosedur pemisahan padat-cair atau cair-cair yangditerapkan pada partikel yang densitasnya lebihrendah daripada densitas cairan dimana partikeltersebut berada yang diklasifikasikan sebagai flotasialamil natural bila selisih densitas sangat cukupuntuk pemisahan, flotasi Aided tcrjadi biladigunakan sarana ekstcrnal digunakan untuk untukmempromosikan pcmisahan partikel yang secaraalami bisa mengalami flotasi dan flotasi secara

induksi terjadi bila densitas dari partikcl aslinya

Proslding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

19l1. Djoko Sardjollo, dkk. ISSN 0216 - 3128 79

.•••.AKTUAOUr..IDMrNfT

r..OlU:.TQ,.

~..oll!A T- IropporroTH!!", T!TI'A fT1UN

GllJ(,Ql·o.1~o.'}1III

Skema perala tan proses dapat digambarkandalam Gambar I. berikut:

ll •••••8AHU(I~)o,t))."ar"II!:>IrIT~rf(lIl)'

lro~.K.QH·o,IN

(pH·).I7J

SAMPLING

HASll. OLAR

\II' A KTU rlQ'Tp,:::OI

IOMI!NfT

PARID:ELPADATAN YANGIIIENEII!PEL P PI> AGEJ.EI.mUHG

Alat yang digunakan

I. Bekerglas dengan kapasitas 250 mI.

2. Batang pengaduk magnetik dengan diameter5 em.

3. Stop watch untuk pengamatan waktupengadukan

4. Timbangan Sartorius untuk penimbangan beratbahan penelitian

5. Unit flotasi dengan kapasitas 200 mI.

6. Unit pemompa udara (Aerator) ukuran 300 mA.

7. Spectronic-20 untuk menganalisis kadaruranium sebelum dan sesudah proses

lebih tinggi daripada densitas cairan dan secaraartifisial dibuat lebih rendah. Hal ini didasarkan

pada kapasitas padatan dan partikel cairan untukbergabung dengan gas(biasanya udara). Dalammetode pemisahan buih dengan ketentuan bahwamekanisme yang terjadi didominasi oleh peran darigelembung terhadap unsur -unsur metalikradioaktif terlarut dalam air limbah yang jumlahnyarelatif kecil yang dipengaruhi oleh sifat fisika kimia dari antar fase cair dan gas, dan ini yangutama digunakan untuk ion-ion metalik yang mudahmembentuk senyawa komplek dengan aktivatorpennukaan. Untuk aktivator pennukaan menumtRICHARD P.H., AMIR E., TUKARDI, SRISUDARY AN TO (5) dan Http IIwww.exploratorium.edu/ronh/bubbles/soap.html(6 )dan bisa dipakai senyawa organik yang mempunyaisifat heteropolar misalnya natrium oleat dan tetraetilen glikol yakni dengan gugus polar yang sukaair dan menempel pada senyawa polar misalnya airdan gugus non polar yang nantinya bisa menempelpada gelembung udara atau buih yang terbentukpada proses flotasi yang bisa mengapungkanpartikel padat dari unsur logam pengotor yang adadalam air limbah. Metode ini telah. berhasil

penggunaannya (dengan ditandai oleh faktordekontaminasinya yang sangat baik )untukmcmungut kembali unsur-unsur radioaktif sepcrtiCs-13 7,Sr-90 , Cc-144 dan Ra-226 serta molibdenit

(MoS2 ) dari air limbah pabrik uranium.Berdasarkan pernyataan di atas dicoba untukditerapkan metode ini untuk mereduksi kadar

uranium dalam air limbah dengan menggunakannatrium oleat sebagai kolektor dan tetra etilenglikol sebagai frother setelah melewati tahapkopresipitasi dengan menggunakan feri nitrat danaluminium nitrat sebagai kopresipitan. Diharapkandengan metode ini bisa meningkatkan keefektipanpengolahan Iimbah yang mengandung uranium.

Gambar 1. Skema Percobaan Flotasi

TAT A KERJA

Bahall yallg diglillakall

I. Limbah simulasi uranium dari larutanU02(N03)2.61120

2. Bahan koprcsipitan larutan Fe(N03)3 danAl(N03)3 dengan kadar 100 ppm

3. Bahan kolektor Na-Olcat (CI8H3302Na)dengan kadar 100 ppm

4. Bahan frother tetra etilen glikol (C8H 1805)0,25-0,75 m!.

5. Larutan KOH 0,1 N untuk pcngkondisian pH

Cal'll Kerja

1. Siapkan larutan uranium dengan kadar 100 ppmsebanyak 100 m!. sebagai umpan limbahsimulasi, kcmudian masukkan umpan tersebut kedalam gelas bcker 250 m!.

2. Ke dalam limbah tcrscbut ditambahkan

kopresipitan larutan Fc(I1I) dcngan kadar 500ppm sebanyak 2 ml, kemudian tambahkan 10m!. 0,1 N KOH dan di aduk cepa! selama 10mcnit.

3. Sctclah ada indikasi tcrjadinya pengendapanFc(IlI) tcrscbut bcrsama dcngan uranium,

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

80 ISSN 0216 - 3128 Ign. Djoko Sardjono, dkk.

pH Limbah

Gambar 2. Korelasi Kenaikan Nilai pH danrecovel)' uranium, Ru (%)

antara gelembung dan pertikel endapan yangdominan adalah ikatan fisik antara gugus non-polaryang ada dalam partikel endapan dengan udara.

Korelasi pellambahall volume kolektor Naoleat dall recovery urallium, R" (%)

Data percobaan flotasi denganmenwariasikan volume kolektor natrium oleat dari

2, 5 ml sampai dengan 45 ml pada kopresipitanFe(IlI) dan AI(III) berkadar 500 ppm setelahmelewati tahapan pengkondisian pH=11 untuklimbah simulasi uranium berkadar 100 ppm dapatdilihat dalam Gambar 3. sebagai berikut. DalamGambar 3. dapat dilihat kecenderungan naiknyarecovery uranium, untuk kopresipitan Fe(lIl) mulaiRu =92% sampai nilai maksimumnya = 93,6%setelah 'kolektomya mencapai penambahan volume= 35 ml meskipun tidak signifikan. Sedangkanuntuk kopresipitan Al (III) mulai Ru =92,2'%sampai nilai maksimumnya = 94,6% setelahkolektomya mencapai penambahan volume = 30m1. Dengan demikian ada kenaikan 1 digit padapemakaian kopresipitan AI(lIl) dibandingkandengan Fe(III).

kemudian di tambah 2,5 ml larutan 100 ppmkolektor Na-oleat dan frother tetra etilen glikolbeberapa mI. untuk selanjutnya dimasukkan kedalam unit sel flotasi dan diairasi selama 10menit.

4. Setelah proses flotasi selesai, diambil 10 mlcuplikan limbah untuk dianalisis kadar uraniumsisa yang ada dalam larutan. Dari data kadaruranium sisa dan kadar uranium awal dapatdihitung hasil rekoveri uranium dalam %berdasar korelasi R= (1-T.t/F.f)xlOO% dengan R=hasil rekoveriU,f=kadar U dalam limbah awaVsebelumdiflotasi , F=volume limbah awal, t=kadar Usetelah proses flotasi dan T=volume limbahsetelah proses flotasi.

5. Langkah yang sarna dengan percobaan nomerurut 1 sampai dengan 4 diterapkan padapercobaan lanjut untuk variasi pH dari 4-12dengan parameter jumlah kolektor tetap 2 mldan frother tetap 0,5 m1.

6. Langkah yang sarna dengan percobaan nomerurut 1 sampai dengan 4 diterapkan padapercobaan lanjut untuk variasi jumlah kolektor2,5 ml - 45 ml dengan parameter jumlah frothertetap 0,125 m1. dan pH=11.

7. Langkah yang sarna dengan percobaan nomerurut I sampai dengan 4 diterapkan padapercobaan lanjut untuk variasi jumlah frother0,25 ml - 0,75 ml dengan parameter jumlahkolektor tetap 30 ml. dan pH=11.

8. Langkah yang sarna dengan percobaan nomerurut 1 sampai dengan 4 diterapkan padapercobaan lanjut untuk kenaikan kadar kolektorNa-Oleat (ppm) dari 120 - 160 ppm untuk 100ppm limbah uranium yang telahdikopresipitasikan dengan AI(IlI) pada pH=ll.

HASIL DAN PEMBAHASAN

___ AI(III'.:";t{11 !U'I'f'IIH.n".(, H.5mll" 1"lrf'I'11

I" 14

Korelasi kellaikall Ilitai pH larutall limba"dall recovery urallium, R" (%)

Data percobaan flotasi denganmemvariasikan nilai pH larutan limbah dari pH=412 dengan kopresipitan AI(lIl) berkadar 500 ppmuntuk limbah simulasi uranium berkadar 100 ppmdapat dilihat dalam Gambar 2. sebagai berikut .Dalam Gambar 2. dapat dilihat kecenderungannaiknya recovery uranium dengan kenaikan nilaipH dengan nilai maksimumnya Ru =96,4% padapH=II, meskipun ada penurunan pada pH sekitar 9yang disebabkan oleh lepasnya ikatan gelembungdengan partikel padatan sehingga menurunkanefektifitas proses flotasi yang seharusnya terjadi.Hal ini bisa terjadi karena ikatan yang terjadi

Volume kolektor N:I-Olt:al (ml.)

Gambar 3. Korelasi penambalu/Il volume kolek/orNa-Oleat (ml.) dan recovery uranium,Ru (%)


IglI. Djoko Sardjollo, dkk. ISSN 0216-3128 81

'/~

'n

.. ().

penambahan TEG sebagai frother yang berfungsisebagai penstabil buih.

UKoi

Voluln~ (.-other- TEG (ml.)

0'\'::

Perbedaan yang tidak signifikan Inl

disebabkan oleh tingkat valensi yang sarna dari Al(III) dan Fe (III) juga tingkat polarisitas dad

kolektor yang tinggi sehingga ikatan yang terjadiantara buih yang ditimbulkan oleh naiknya

ge1embung udara pad a partikel padatan uranium

yang terkopresipitaskan oleh baik Al (III) dan Fe(III) ,melalui proses flotasi tidak terlalu massif dan

akibatnya masih cukup banyak uranium yang lebihsuka berada dalam larutan sehingga nilai R" relatifmasih rendah (dibawah 99%). Bahkan terlihat

adanya penurunan yang disebabkan karena

kestabilan gelembung relatif rendah sehingga

mudah pecah dan partikel yang seharusnyaterangkat dalam proses flotasi menjadi terlarutkembali dalam larutan limbah.

Korelasi pellambalzall volume frotller tetraeti/ell glikol (TEG) dOli recove,y urallium,R" (%).

Data penambahan volume frother TEG dari

0,25 sampai dengan 0,75 ml.setelah

pengkopresipitasian dengan 100 ppm Fe(III) untukrecovery 100 ppm uranium pada pH= 12, 30 ml. .kolektor Na-o\cat justru cenderung menurunkan Ru

dari 95,52 - 92,8 ('Yo) seperti dapat dilihat dalamGambar 4 dan terbaik diperoleh pad a penambahan

frother sebanyak 0,25 ml. Sedangkan untukkopresipitan AI(III) semula ada kecenderunganmenaik dari 95,2 - 96,4 pad a penambahan frother

0,25-0,5 mi. Tetapi setelah penambahan frother dari0,625 - 0,75 m\. Terjadi penurunan dari Ru dari

95,40 - 95,1. Fenomena yang terjadi mungkindisebabkan terjadinya penurunan daya penstabilanbuih yang diharapkan bisa berperan dalam

penurunan tegangan muka air sebagai akibat

terjadinya koalesensi atau penggabungangelembung kecil menjadi besar sehingga kecepatan

apungnya menjadi lebih tinggi dan kontak denganpartikel endapan yang seharusnya diikat oleh gugusnon-polar terlalu singkat, sehingga uranium yangseharusnya terikut pada proses flotasi justrucenderung tetap tinggal dalam larutan. Untuk Al

yang relatif lebih ringan dari pad a Fe, temyata juga

memberikan trend yang berbeda seperti terlihatpada Gambar 4. dimana keterikatan gugus nonpolar partikel endapan Al pada gelembung lebih

kuat dibandingkan dengan Fe, sehingga efektifitasflotasi AI lebih besar dari pada Fe dan akibatnyaRu (%) untuk AI mengalami kenaikan, sedangkanRu (%) untuk Fe mengalami penunman dengan

Gambar 4. Karelasi penambahan volume /ratherTEG (1111.) dan recoveJ)' uraniulII,Ru (%)

Korelasi kellaikall kadar kolektor kolektor

Na-Oleat (ppm) dall recovery urallium,R" (%).

Data kenaikan kadar kolektor Na-Oleat

(ppm) dari 120 - 160 ppm untuk 100 ppm limbah

uranium yang telah dikopresipitasikan denganAI(lIl) pada pH=12 memperlihatkankecenderungan naik pada penambahan kolektor Na

Oleat. (ppm) dari 130 - 150 ppm dan mencapaimaksimull1 pada penambahan kolektor= 150 ppll1dengan Ru = 96,4 %.seperti dapat dilihat dalall1Gambar 5. Ternyata penall1bahan kadar kolektor

Na-Oleat juga bisa ll1enaikan nilai recoveryuranium meskipun tidak signifikan. Hal ini

disebabkan oleh penambahan jumiah gugus non

polar yang aktif dari Na-Oleat sebagai bahankolektor sebagai gugus pengikat antara partikeluranium yang dikopresipitasikan dengan AI(III)dengan gelembung udara yang membentuk buih

dengan kolektor sehingga flotasi partikel padatanterjadi. Meskipun demikian dengan penambahan

volume kolektor Na-Oleat diharapkan ada kenaikanRu , tetapi temyata seperti terlihat dalam Gambar 5.pada penambahan volume 130 - 140 ml Na-Oleat

Ru menurun yang disebabkan oleh lepasnyasebagian partikel endapan yang terikat gelell1bungsehingga flotasi tidak maksimal.

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

82 ISSN 0216-3128 19n. Djoko Sardjono, dkk.

KESIMPULAN

UCAPAN TERIMA KASIH

Gambar 5. Korelasi kenaikan kadar kolektor

kolektor Na-Oleat (ppm) danrecovelJ' uranium, RII (%).

Pcnelitian ini tidak bisa terwujud tanpabantuan dari Sdr. Tri Suyatno dan Sdr.WasimYuwono, AMd. keduanya Staf Subid. PengelolaanLimbah dan Keselamatan Lingkungan, BidangKesclamatan dan Kesehatan, Puslitbang TeknologiMaju BATAN Yogyakarta dan Sdr.lsa Anshori ,

TANYAJAWAB

M. Sctiadji

Yang umum metode flotasi digunakan untukpemisahan unsur-unsur I senyawa yangkompleks, mengapa penulis hanyamenggunakan umpan seperti itu.

I. YOSHIO KOY ANAKA ,Studies on theTreatment of Radioactive Liquid Wastes byFlotation Method, JAERI, March (1967).

2. DONALD W.SUNDSTROM & HERBERT

E.KLEI ,Wastewater Treatment, McGraw-HillBook Co.,(1979).

3. BARDI MURACHMAN, Flotasi Untuk KursusPeran<;angan Instalasi Pengolah Air LimbahIndustri, Jurusan Teknik Kimia, FakultasTeknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta,16-28 Januari 1995.

4. ROBERT H.PERRY AND DON W.GREEN,Perry's Chemical Engineers, Handbook,Seventh Edition, MC Graw Hill Companies,Inc., (1997).

5. RICHARD P.H., AMIR E., TUKARDI, SRISUDAR YANTO, " Pemisahan Molibdenit DariBijih Uranium Rirang Secara FlotasiProsiding Seminar Pranata Nuklir danLitkayasa, PPBGN-BATAN, Jakarta, 2September (1998).

6. Http ': II www.exploratorium.edulronh/bubbles/soap.html

Djoko Sardjono

Penelitian ini merupakan ta/llIp awal daripenelitian untuk proses flotasi yangmenggunakan umpan yang relatif lebihkomplek/tidak hanya IIIlsur tunggal dipenelitian lanjutan yang kami lakukan ditahun 2003.

DAFT AR PUST AKA

Staf dari Balai Elektro Mekanik , PuslitbangTeknologi Maju BATAN Yogyakarta yang telahmembantu dalam pembuatan alat penelitian sertadana dari Proyek Pengembangan Teknologi LimbahNuklir Untuk Pengamanan Manusia danLingkungan , P2PLR Serpong . Untuk kesemuanyaitu kami mengucapkan terima kasih.

170'(,0I~'"0I~J

Kadar kolektor Na-Oleat (ppm)

120

I ~ AI {III}. pH-II I

Dari data yang diperoleh pada percobaanyang dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulansebagai berikut:

I. Hasil recovery uranium dalam air limbah naikdengan kenaikan nilai pH yang menghasilkannilai recovery uranium maksimum dicapai padapH=11 dengan Ru = 96,4 % untuk kopresipitanAI(IIl) dalam proses flotasi selama 10 menit.

2. Hasil recovery uranium dalam air limbah naikdengan penambahan volume kolektor Na-oleatdan rnaksimum dicapai pad a penambahan 30 mldengan Ru = 94,6 % untuk kopresipitan AI(IlI)dalam proses flotasi selama 10 menit.

3. Hasil recovery uranium dalam air limbah naikdengan penambahan volume frother tetra etilenglikol dan maksimum dicapai pada penambahan0,5 ml dengan Ru = 96,4 % untuk kopresipitanAl(IIl) dalam proses flotasi selama 10 menit.

4. Hasil recovery uranium dalam air limbah naikdengan penambahan kadar Na-oleat danmaksimum dicapai pada penambahan 150 ppmdengan Ru = 96,4 '% untuk kopresipitan AI(IlI)dalam proses flotasi selama 10 menit.

5. Kopresipitan AI(IIl) lebih baik dari padakopresipitan Fe(IIl) dalam menghasilkanrecovery ural1lum.

9S.K

t95,(,

",' ~

95,4

~

95.1

~.

')5 n

"94,)1

'M('')4,4

Iin


IglI. Djoko Sardjollo, dkk. ISSN 0216 - 3128 83

Wisnu Ari Adi

Falsafah pemisahan adalahmengapa anda hanya Utanggapan.

menjadisaJa,

unsur,mohan

Djoko Sardjono

Kalau kita melihat kembali pada judul[penelitian kami 'yang lebih fokus padapenerapan metode flotasi untukmenurunkan kadar uranium, nanti bisa

dikembangkan opada penerapannya untukpemisahan U dan logam-logam lainsebagai pengotornya.


abstrak - digilib-batandigilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

Documents