..

PENURUNAN KADAR Pb DALAM LIMBAH B-3 DENGANMENGGUNAKAN ABU LA YANG

M.E. Budiyono, Agus SulistiyonoP3TM-BATAN, J/. Babarsari Kotak Pos 1008 Yogyakarta55010

ABSTRAK

PENURUNAN KADAR Pb DALAM UMBAH B-3 DENGAN MENGGUNAKAN ABU LA YANG.Telah di/akukan penelitian mengenai pengan/h waktu serap, konsentrasi dan pH Ian/tan untukmenyerap limbah B-3 khususnya Pb dengan menggunakan abu layang. Masuknya bahanpencemar ke udara, tanah dan air menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan. Hal inimenyebabkan konsentrasi bahan berbahaya dan beracun yang meningkat dari waktu ke waktu.Tujuan pene/itian ini ada/ah untuk mengurangi unsur Pb da/am limbah B-3 dengan mencarikondisi terbaik dari penyerapan Ian/tan limbah memakai proses catu. Abu /ayang dan Ian/tanPb diaduk menggunakan Blat pengaduk Jar test dengan kecepatan 300 rpm. Waktu serap,konsentrasi dan pH Ian/tan divariasi masing-masing 20 -70 menit, 25 ppm -150 ppm dan pH 4-13. Setelah pengadukan selesai Ian/tan dienapkan selama 1 jam dan kemudian padatan abulayang dipisahkan dari filtratnya dengan menggunakan kertas saring. Konsentrasi filtratnyadianalisis dengan spektrofotometer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi terbaik proses.penyerapan Pb dalam limbah B-3 berlangsung dengan waktu serap 60 menit, konsentrasilarutan 75 ppm, pH Ian/tan 7 -11 dengan EP = 95,72 % dan KS = 0,06931 mgreklg.

ABSTRACT

REDUCTION OF Pb CONTENT IN HAZARD WASTES USING FL Y ASH. Researches aboutinfluence of absotption time, concentration and pH of solution to absotp hazard wastesespecially Pb using fly ash have been done. Entering pollutants to air; soil and water causespollution in the environment. This increases the concentrations of hazardous and toxic materialsfrom time to time. The aim of this research is to reduce Pb element in the hazardous waste bylooking for the best condition of the absotption of the waste using batch process. Fly ash andlead were mixed using a Jar test equipment under the rotation speed of 300 tpm. Theabsotptiontime, concentration and pH of solutions were varied i.e. 20 -70 minutes, 25 -150ppm and the pH of 4 -13, respectively. After the mixing had finished, the solution wassedimented for 1 hour and then the fly ash was separated from its solution using filter paper.The concentration of the filtrat was analysed using spectrofotometer. The results showed thatthe best condition of the lead absotption in the hazardous waste occoured on the absotptiontime of 60 minutes, solution concentration of 75 ppm, pH of solution of 7 -11 with the ES =95.72 % and CS = 0.06931 mgeq/g.

Dengan adanya kemajuan teknologi yangsemakin meningkat banyak industri menggunakandan mengolah serta menimbulkan bahan-bahanpencemar. Maka sektor industri selain dapatmenunjang terwujudnya kesejahteraan masyarakat,juga dapat mempengaruhi kualitas lingkunganhidup. Oleh karena itu pemerintah menetapkanPeraturan Pemerintah Nomor 19 Tahun 1994tentang pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya danBeracun. Adanya limbah cair yang terbuang keperairan akan menyebabkan rusaknya berbagaisumberdaya alamo Demikian pula adanya limbahpadat yang mengandung bahan berbahaya danberacun juga akan menyebabkan penurunan kualitas

PENDAHULUAN

P ada saat ini perkembangan industri sangat pesat.Perkembangan sejak akhir Pel ita III dan Pel ita

IV laju pertumbuhan industri melebihi pertumbuhanekonomi nasional. Dengan melihat perkembanganindustri yang pesat, pasti memberikan pengaruhterhadap penurunan kualitas lingkungan. Bahanpencemar masuk ke lingkungan udara, tanah danperairan. Pengaruh bahan pencemar terhadapperairan ini antara lain dapat dilihat adanyakonsentrasi bahan berbahaya dan beracun (B-3)yang meningkat dari waktu ke waktu.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000

secara luas pada industri, terutama untuk kombinasiwama cat. Timbal sangat banyak terdapat di kerakbumi. Dalam industri, Pb dipergunakan sebagaipelapis pad a bahan kerajinan tangan. Sekarangban yak juga dipergunakan sebagai pelapis pipa-pipakarena mempunyai sifat yang resisten torhadapbahan korosif, bahan baterai, bahan cat dan sebagaibahan tambahan dalam bensin sebagai anti hentakan(anti knock)(Anonim, 1 988f4). Selain itu Pb jugadipergunakan untuk campuran pipa, lempeng logam,kertas perak, industri mobil, percetakan, perakitanradio, patri, dan pabrik senjata sebagai bagian daripeluru senjata api.

Bahaya pemaparan Pb pada tenaga kerja,sebenamya telah lama diketahui dan mencapaipuncaknya beberapa tahun setelah terjadi revolusiindustri di Eropa akibat meledaknya pertumbuhanindustri, sedangkan higiene perusahaan, kesehatandan keselamatan kerja belum berkembang baik.

Toksisitas senyawa Pb tergantung dari dayalarut dalam air dan ukuran partikel, semakin kecilukuran partikel semakin mudah diserap. Kurang dari10% Pb dalam makanan diserap melalui usus halus,akan tetapi 250;0 -50% yang dihirup akan diserapmelalui paru-paru. Seteiah diserap paru-paru Pbakan didistribusikan ke jaringan lunak seperti otak,hati, limpa dan sum sum tulang belakang sebagai Pb-trifosfat yang sulit sekali terlarut dalam keadaanbebas di dalam sirkulasi darah (Achmadi, 1979).(5)

Penyerapan Pb kc dalam badan" dapatmelalui beberapa jalan, senyawa Pb anorganikmelalui paru-paru dan saluran pencemaan,sedangkan garam antara Pb dengan asam organikmisalnya Pb berupa stearat, diserap melalui kulit. Pbyang ada di udara terutama dalam bentuk anorganikdiserap melalui paru-paru. Nasib selanjutnya dari Pbdalam paru-paru tergantung dari ukuran partikel.Partikel Pb yang berukuran I mikron 60% dari yangmasuk bersama udara pemafasan diendapkan dijaringan paru-paru, sedangkan yang berukuran 0,1mikron hanya 40% yang diendapkan di jaringan

paru-paru.Sekecil apapun jumlah partikel yang masuk

bersama udara pemafasan akan ditimbun di jaringantulang, dan dapat menggantikan posisi Ca dalamtulang. Proses penimbunan ini berlangsung selama

hidup.Keracunan Pb yang telah dilaporkan

berasal dari penggunaan air dengan kandungan Pbantara 0,04 ppm -1 ppm atau lebih. Kandungan Pb0,1 ppm sudah mengakibatkan kehidupan akanterganggu. Pietrouski dan Finelli (1977)(6) membagibagian tubuh yang didominasi Pb dalam tigakelompok berdasarkan cepat atau lambatnyaperubahan, yaitu : Perubahan Pb yang cepat, terjadipada darah dan jaringan lunak, menengah

lingkungan. Apabila bahan berbahaya d~n beracunini sampai masuk ke tubuh ikan dan tanamanpangan yang akhimya akan dikonsumsi manusia,maka kesehatan manusia akan terganggu (Anonim,1992 Inventarisasi Limbah B3 di. Jateng).(I)

Bahan berbahaya dan beracun dapat berupabahan baku, bahan produksi dan limbah. Bahanberbahaya dan beracun sebagai bahan baku danbahan produksi sang at membantu pemanfaatanbahan berbahaya dan beracun. Yang menjadipermasalahan adalah limbah bahan berbahaya danberacun yang ditimbulkan oleh kegiatan suatuindustri. Limbah bahan berbahaya dan beracun yangdibuang langsung ke lingkungan dapatmembahayakan bagi lingkungan, manusia danmakhluk hidup lainnya. Oleh karena itu perludiupayakan agar limbah bahan berbahaya danberacun yang ditimbulkan oleh setiap kegiatanindustri dapat seminimal mungkin. Meminimalkanlimbah bahan berbahaya dan beracun dimaksudkanagar limbah bahan berbahaya dan beracun yangditimbulkan masing-masing unit produksi sekecil-kecilnya dan bahkan diusahakan sampai nol, dengancara antara lain: reduksi pada sumber denganpengolahan bahan, substitusi bahan, pengaturanoperasi kegiatan dan digunakan teknologi bersih.Untuk mengurangi atau menghilangkan sifat bahayadan beracunnya limbah bahan berbahya dan beracunyang telah ditimbulkan perlu dikelola secara khusus(PP Nomor 19 Tahun 1994). (2)

Banyak bahan-bahan padat dipergunakansebagai bahan penyerap/adsorben. Cara penyerapandengan menggunakan arang aktif dinilai sebagaicara penyerapan yang paling efektif, tapi sayangnyamemerlukan biaya yang cukup mahal, oleh karenaitu dalam penelitian ini dipergunakan abu layangsebagai bahan penyerap altematif.

Abu layang dihasilkan pada pembakaranbatubara, berupa serbuk halus yang tidak terbakardengan distribusi ukuran partikel I -100 j.lm danrelatif homogen. Karena ukurannya yang sangatkecil maka abu ini terbawa oleh gas buang dan bilatidak dilewatkan presipitator elektrostatis akanbeterbangan di atmosfir yang jumlahnya :t 90% dariseluruh abu yang dihasilkan, sedangkan produksiabu layang di Indonesia tiap tahun sekitar 400.000-500.000 ton. (3) Abu layang tersebut akan

terakumulasi hingga mencapai jumlah yang cukupbesar dan akan merupakan masalah lingkungan yangperlu ditangani. Salah satu cara untuk mengatasinyaialah dengan memanfaatkan abu layang sebagaibahan yang lebih berguna misalnya dipergunakansebagai bahan penyerap/ adsorben.

Timbal (Pb) adalah unsur yang mengkilap,yang mempunyai kepadatan II kali air, tahanterhadap korosi, mempunyai titik lebur 327 °c daDpenyusutan yang sangat kecil. Timbal dipergunakan

Prosiding Pertemuan danPresentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juri 2000

'",Pengaruh Konsentrasi Larutan

Dengan menggunakan basil terbaik pactapercobaan I, serta dengan cara kerja yang serupadilakukan variasi konsentrasi larutan yaitu 25 ppm,50 ppm, 75 ppm, 100 ppm, 125 ppm dan 150 ppm,kemudian dianalisis. Konsentrasi yang memberikanefisiensi penyerapan yang terbesar adalah yangpaling baik.

Pengaruh pH LarutanDengan menggunakan basil terbaik pacta

percobaan I dan 2, serta dengan cara yang serupadilakukan percobaan pengaruh pH larutan yaitu pH4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,12 dan 13. pH yang' palingbaik adalah yang memberikan efisiensi penyerapanterbesar.

(intermediete) pada kulit clan otot.dan yanglama/lambat pada sunsum tulang clan gigi.

Pb-anorganik dapat memberikan gejalakeracunan misalnya kebodohan, iritasi, sakit kepalaclan kehilangan memori. Hal ini dapat berlangsungke arab koma clan meninggal. Terhadap darah Pbdapat menyebabkan anemia sebab mengurangi umureritrosit clan menghambat sintesa hemoglobin. Pb-

organik dapat menyebabkan gangguan psikologisseperti halusinasi, menghayal clan merangsangkegembiraan.

Pada penelitian ini limbah pahan berbahayaclan beracun khususnya Pb (timbal) ""akan diserapdengan menggunakan abu layang, variabel yangdiperhatikan adalah pengaruh waktu serap, pHlarutan, clan konsentrasi larutan yang digunakanuntuk dapat menyerap Pb (timbal) secara optimal.

HASIL DAN PEMBAHASAN

BAHAN DAN METODE

Bahan

Abu layang, NaOH dan HNOJ, limbahsimulasi Pb, aquades, Pb (NOJ)2

Percobaan Pengaruh Waktu ScrapDari hasil penelitian yang telah dilakukan

diperoleh data hasil percobaan waktu serap sebagaiberikut :

Tabell. Waktu Serap Pb Terhadap EfisiensiPenyerapan dan K.apasitas Serap.

AlatKapasii"as-l

SerapKS m rek/al

0,067860,067930,067980,068050,068120,06812

EfisiensiPenyerapan

(EP)(%)

Peralatan gelas, pH meter, batangpengaduk, alat spektrofotometer, expcndebel/ kuvet.

No

1 20 9,412 30 9,303 40 9,164 50 9.025 60 8,886 : 70 8,88

Xo=150ppm,pH=495

93,7393,8293,8993.9994,0894,08

Variabel bebas yang diteliti

Waktu Serap, konsentrasi larutan/limbah,pH larutan

Variabel tak bebas yang diteliti

Konsentrasi Ph, efsiensi penyerapan,

kapasitas serap 94

~ 93.0-w 92

Metode

91Pengaruh Waktu SerapDitimbang 5 gram abu layang, dimasukkan

ke dalam gelas beker dan ditambahkan 250 mllarutan limbah Pb 150 ppm. Kemudian diadukdengan menggunakan Jar Test dengan kecepatanpengadukan 300 rpm. Waktu pengadukan divariasiyaitu : 20 men it, 30 men it, 40 men it, 50 menil, 60men it dan 70 menit. Setelah dilakukan pengadukan,maka diendapkan selama 1 jam. Filtrat dipisahkandari padatan abu layang dengan menggunakankertas saring dan diambil sebanyak 5 ml untukdianalisis dengan spektrofotometri. Waktu serapyang paling baik adalah yang memberikan efisiensipenyerapan yang terbesar.

0020 30 40 5() 60 70

Waktu Serap (menit)

Gambar 1. Waktu serap Pb Terhadap Eflsiensi

Penyerapan

Berdasarkan hasil pengamatan pengaruhwaktu serap terhadap proses penyerapan abu layangseperti tertera pad a tabel 2 clan 3 menunjukkanbahwa semakin lama waktu serap maka semakinbesar efisiensi penyerapan abu layang terhadap Pbdisertai dengan bertambahnya harga kapasitas serapsetelah waktu serap 60 menit efisiensi penyerapan

Prosiding Pertemuan den Presentasi Ilmiah Penelitian Oasar Ilmu Pengetahuan den Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000

/84 ISSN 0216-3128 ME Budiyono, dkJc

akan mencapai kesetimbangan. Oemikian jugadengan harga kapasitas serap. Pad a waktu serap 60menit diperoleh kondisi penyerapan Pb yang palingbaik dengan efisiensi penyerapan 94,08 %, kapasitasserap 0,06812 mgrek/g. Waktu serap yang lamaakan memungkinkan proses difusi danmenempelnya Pb pada permukaan padatan abulayang. Hal ini akan berlangsung hinggakesetimbangan tercapai. Waktu serap yang relatifsingkat dapat menyebabkan proses penyerapanbelum optimal karena rongga atau pori padatan abulayang belum terisi penuh oleh Ph.

penyerapan menggunakan abu layang diperolehkondisi terbaik adalah pada konsentrasi larutan awal75 ppm.

Percobaan Pengaruh pHData mengenai percobaan pH terhadap

penyerapan Pb dapat dilihat pada tabel 3 di bawahini :

Tabel3. Percobaan pH Larutan Pb TerhadapEfisiensi Penyerapan clan Kapasitas Serap.

Percobaan Pengaruh Konscntrasi LarutanPercobaan konsentrasi larutan terhadap

penyerapan Pb dapat dilihat pada tabel 2 di bawahini:

Tabel 2. Pengaruh Konsentrasi Larutan PbTerhadap Efisiensi Penyerapan clan

Kapasias Serap.

Ef. Penyerapan(EP}(%)

1, ,2. 0,067693 0,068124 0,068105. 0,068126. 0,06812

1,913,25

4,4415,947,408,88

92,3693,5094,0894,0694,0894.08

~fu

Waktu serap 60 men;t, pH 4

4 5 6 7 8 9 10 1112 13

pH Limbah Pb

Gambar 3. Pengaruh pH Limbah Terahadap

Efisiensi Penyerapan

Dari data yang didapat temyata adakenaikan harga efisiensi penyerapan clan kapasitasserap dengan kenaikan. Tetapi kenaikan" hanyasampai pH 7. pH di alas 7 efisiensi penyerapan akanmencapai kesetimbangan clan mulai pH 11 untuk Pb,Efsiensi penyerapan akan turun kembali disertaidengan menurunnya harga kapasitas serap. Hal inidisebabkan karena reaksi tumbukan antara ion-ionPb dengan abu layang dipengaruhi adanya ion H+apabila larutan bersifat asam clan ion-ion OH-apabila larutan bersifat basa. Pad a pH rendah, Pbyang sudah terikat oleh abu layang akan terlepaskembali sehingga reaksi akan cenderung bergeser kearah kanan dengan reaksi sebagai berikut :

Abu layang -Na ++ Pb- ~ Pb -Abu layang + 2Na+(1)

Gambar 2. Konsentrasi Larutan Pb TerhadapEfis;ens; Pellyerapan

Dari data yang diperoleh temyatamenunjukkan adanya kenaikan efisiensi penyerapan,kapasitas serap dan koefisien distribusi Pb dengankenaikan konsentrasi, tetapi kenaikannya hanyasampai konsentrasi awal 75 ppm, setelah itu akanterjadi kesetimbangan. lni berarti konsentrasi larutanawal berpengaruh pacta proses penyerapan.Kenaikan efisiensi penyerapan ditentukan oleh lajudifusi Pb pacta padatan abu layang. Pada konsentrasiawal yang relatif rendah, frekuensi tumbukan antarpartikel adalah rendah sehingga efisiensipenyerapan juga rendah. Dengan demikian proses

Prosiding Pertemuan danPresentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000

255075100125150

96

95,5

95

94,5

94

93,5

93

Pb-Abu layang + HNO3 ~ H .Abu layang + Pb++(2) DAFTAR PUSTAKA

Pb-Abu layang + HNO3 ~ Si(OH)4 (s) + AI(OH)3 (s) +

Pb(NO3)2(3)

Pb(NO3) 2 +HNO3 ~ Pb- + NO3"(4)

Sedangkan pada pH tinggi, efisiensi penyerapanakan turun karena sifat dasar abu layang yang tidaktahan dalam suasana basa, sehingga mudah larutdalam larutan yang bersifat alkali, dengan reaksisebagai berikut :

Na-Abu layang + Pb- ~ Pb-Abu layang + 2 Na+(5)

Pb-Abu layang + 2 NaOH ~ Pb(OH)2 (s) + Na.Abu

layang(6)

Selain reaksi di atas, kemungkinan masih terjadiefek sam ping karena terbentuknya bas a daribeberapa kation-kation penyusun lain (Ca, Mg danFe) dari abu layang dengan reaksi sebagai berikut :

Ca

Pb-Abu layang+ 2 OH.~Pb (OH)2 + Abu Layang(7)

1. ANONIM, 1992, Inventarisasi Limbah', B3 diJawa Tengah Kerjasama antara Pusat Penelitian

Lingkungan HidupUGM dengan Biro BinaKependudukan dan Lingkungan Hidup denganDaerah Tingkat I Propinsi JawaTengah.

2. ANONIM, Peraturan No. 19/ tahun 1994 tentangPengolahan Limbah Bahan Beracun danBerbahaya

3. TRI UTOMO, 1990, PRIJATAMA 1993, MediaTeknik. Majalah Teknologi No.2 Th XVIIIEdisi Agustus 1996 diterbitkan oleh Fak. TeknikUGM.

4. ANONIM, 1988/1989, Studi PengendalianBahan Beracun dan Berbahaya di Jawa TengahProyek Pengembangan Sumber Daya Energi danPengendalian Pencemaran Industri Kerjasamadengan PT. Repte Paripuma Konsultan.

5. ACHMADI, F.U, 1979. Lapangan PenelitianTeam kecil Efek Pencemaran Timah Hitamterhadap kesehatan dalam Kartawiria, J. 1979,Kriteria Kualitas Udara dan Bising, PusatPenelitian Masalah Perkotaan dan Lingkungan,Jakarta.

6. FINNELLI, V.N., 1977-, Lead, Zinc and DeltaAminole Vulinate Dehydratase dalam Le'e, S.D,1977 Biological Effect of EnvironmentalPollutans An Harbar Science Publisers Inc.

Michigan.

Mg

Fe

Kerusakan struktur mineral abu layangakibat larutnya dalam larutan alkali (dalam suasanabasa) dapat membentuk endapan yang menutuppori-pori di permukaan abu layang, sehingga dayaserap abu layang terhadap Ph semakin menurun.Dengan demikian penyerapan Pb denganmenggunakan abu layang didapatkan kondisi yangpaling baik adalah pada pH 7 .II (EP = 95,72 %KS = 0,06931 mgrek/g).

TANYA JAWAB

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telahdilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa abulayang dapat dipergunakan sebagai bahan penyeraplimbah B-3 khususnya Pb, waktu serap, konsentrasilarutan clan pH larutan adalah variabel yangberpengaruh pada penyerapan Pb, kondisi yangpaling baik untuk penyerapan Pb adalah pad a waktuserap selama 60 menit dengan konsentrasi larutanawal 75 ppm clan pH larutan 7-11 dengan harga

efisiensi penyerapan 95,72 % clan kapasitas serap0,06931 mgrek/g.

Djatl Pramana) Bagaimana penentuan kondisi optimum dari

percobaan saudara ?) Apa alasan saudara untuk memfokuskan pada

penyerapan logam Pb saja ?) Apakah kekurangan dan kelebihan dari abu

layang sebagai adsorben Pb, dibandingkanbahan-bahan lain?

M.E. Bud/ana..0.. Cora menentukan kondisi optimum, adalah

dengan cora mencari beberapa par.ameteryang berpengaruh antara lain adalah, waktuserap, konsentrasi lebih, don pH lebih,tentunya masih banyak parameter yangberpengaruh, dengan cara metodapercobaan pendahuluan.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi If.miah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta. 25 -26 Juli 2000

ME Budiyono, dkk186 ISSN 0216-3128

{>- Pertanyaan harnpir sarna dengan pertanyaanyang lainnya dapat dilihat pada jawabanyang lain. .

{>- Kelebihan abu layang adalah karena unsurdorninan adalah SiD] dan AI]Oj + Fe]Oj.molekul tersebut dapa.t digunakan sebagaibahan penyerap don kekurangannya adalahrnasih banyak kontarninan yang beracunsehingga perlu diperhatikan.

Sukirno)- Limbah simulasi Pb, kenapa hanya unsur Pb saja

padahal Hg, Cr dll. Merupakan logam berat danberacun yang sangat berbahaya pada kadar

tertentu ?

};- Sekiranya limbah ini besar dihasilkan dari pabrikkira,-kira pabrik apa ? yang mengandung Pbsangat dominan.

M.E. Bud/ana-9- Memang benar bahwa limbah B3 lersebul

mengandung Ph. Hg. Cr dll.. akan lelapimencari limbah disekilar Yogya yangmengandung konlaminan di alas sulil. makakila bual simulasi limbah yang mengandungPh. karena Pb relalif berbahaya lerhadapkehidupan manusia.

~ Limbah Pb yang paling dominan berasaldari pabrik cat. P VC. bahan lambahanbensin dll.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta. 25 -26 Juli 2000