IMMOBILISASI LIMBAH BENTONIT MENGGUNAKANMA TRIK SEMEN

Isman M. T., Endro KismoloPPNY-BATAN, JI. Babarsari P.O. Box. 1008 Yogyakarta 55010

ABSTRAK.

IMMOBILISASI LIMBAH BENTONIT MENGGUNAKAN MATRIK SEMEN. Telah dilakukan penelitianimmobilisasi limbah bentonit dengan menggunakan bahan matrik semen. Adapun maksud don tujuandilakukan penelitian adalah untuk mengetahui kemampuan semen dalam mengikat limbah bentonit .Penelitian dilakukan dengan cara menambahkan air, semen, limbah benton it ke dalam wadah dandi/anjutkan dengan pengadukan sampai terbentuk adonan yang homogen. Adonan yang terjadi dimasukkanke dalam tabung polietjlen (diameter 3,5 cm, tinggi .J cm) dan ditutup rapat untuk dilakukan pemeramanse/ama 28 hari. Se/anjutnya berat jenis b/ok mono/it yang terjadi ditentukan, dilakukan uji kuat tekan dan ujilindi da/am media air tawar dan air laut. Perbandingan air terhadap semen yang digunakan adalah 0,4.Variabe/ yang diteliti ada/ah perbandingan jumlah bentonit terhadap semen. Limbah bentonit yangdipadatkan ada/ah limbah bentonit a/am dan limbah bentonit yang telah diaklijkan dengan pemanasan.Hasi/ pene/itian menunjukkan bahwa semen cukup baik dl"gunakan untuk mengikat limbah bentonit.Perbandingan berat maksimum bentonit terhadap semen yang dapat diikat dengan semen sebesar 40/100 .Pada kondisi ini blok mono/it yang terjadi mempunyai berat jenis 2,177 gramlcm3, kekuatan tekan sebesar22,6 N/mm2, serta laju pelindian sebesar 5,7 x /0-4 gram cm-2harl-/ pada media air talvar dan laut setelah90 hari.

ABSTRACT.

IMf"IOBILlZATION OF SPENT BENTONITE BY USING CE,WENT i~fAT/~/X Investigation of.lpent bentoniteimmobilitation by using cement was done. The purpose of the investigation was to knOlV the performance ofcement in binding bentonite waste. The investigation was done by adding cement, water. and benton it wasteinto a container and strring until the mixture became homogenous.. The mixture l.'OS put into a polyetlylenetube (3.5 cm in diameter and. 4cm high) and it was cured up to 28 days, The specific l.'eight of the monolithblock was then calculated, and the compressive strength and the leaching rate in ground water and seawater lvas tested,. The mass ratio of water to cement was 0,4, The variable investigated lVOS the mass ratio ofbentonite to cement. The immobilized bentonite waste was natural bentonite waste and activated bentonitelilaste. The result of the investigation showed that cement was good for binding bentonite lvaste. Themaximum binding mass ratio of bentonit to cement was 0,4. In this condition the specific w~ight of themonolith blok was 2. I 77 gramlcm3, its compressive strength was 22,6 N/mm2, and the leaching rate for 90days in ground water and sea water was 5,7 x 10-4 gram cm-2 day- I

radioaktif diperlukan suatu media yang berfungsisebagai pengungkung radionuklida dan jugaberfungsi sebagai perubah menjadi bentuk padat.Media yang digunakan dapat berupa semen,bitumen, gelas, polimer. lmmobilisasi denganmedia semen biasa disebut dengan sementasi.(1,2)

Pencampuran limbah dengan semenprosesnya mudah, peralatan yang diperlukan tidakrumit dan dapat dibuat otamatis scrta energi yangdiperlukan sangat rendah. Metode ini telahterbukti keandalannya untuk mengolah limbahaktivitas rendah sampai menengah. Kekuatan blokmonolit hasil proses sementasi tergantung dari

PENDAHULUAN

P

roses immobilisasi limbah radioaktif adalahproses untuk merubah bentuk limbah

radioaktif menjadi padatan yang monolit sehinggakemampuan pindah atau dispersi radionuklidakeluar dari limbah karena proses alamiah baikselama penyimpanan, pengangkutan ataupunpenyimpanan lestari menjadi berkurang. Adapunttljuan dari proses ini agar radionuklida yang actadalam limbah tidak dapat tarot atau terekstrakkembali oleh air clan tidak menyebar kelingkungan. Dalam proses immobilisasi limbah

ISSN 0216-3128Isman, M. T., dkk

Prosiding Perlemuan don l'resenlasi Ilmiah

PPNY.BA7:.fN Yogyakarla. 23-25 April/996 Bukll II 345

benton it ditinjau, dari sifat-sifat mekanis blokmono lit semen.

TATA KERJA DAN PERCOBAAN

A. Alat Yang Dipcrgunakan.

I. Pengaduk2. Tabung polietilen3. Alat uji tekan Paul Weber4. Timbangan sartorius5. Tungku pemanas6. Gelas beker dan alat gelas yang lain.7. Furnace Thermoline Sybron

B. Bahan Yang Digunakan

1. Semen portland merk Nusantara2. Aquades3. Bentonit4. Limbah Sr90

C. Cara Kerja.

1. Perlakuan bentonit .Bentonit yang diteliti ada dua macam, yaitu

benton it yang tidak diaktifkan (bentonit alam) danbenton it yang diaktifkan dengan pemanasan.Pengaktifan benton it dilakukan dengan pemanasanmenggunakan oven pacta suhu 450 °C selama 1jam. Sebelum benton it dipadatkan (baik bentonityang diaktifkan atau yang tidak), terlebih dahuludilakukan penjenuhan bentonit menggunakanlarutan Sr(NO)2' Penjenuhan di!akukan dengancara merendam benton it dalam larutan Sr(NO)3se!ama ! minggu.

2. Penentuan pengaruh bentonit terhadapbasil sementasi.

Untuk mengetahui pengaruh bentonitterhadap hasil sementasi, dilakukan pembuatanad on an yang terdiri dari semen, air dan benton it.Perbandingan air/semen yang digunakan diambil0,4. Jumlah bent()nit yang ditambahkan divariasisedemikian rupa sehingga perbandingan beratsemen terhadap benton it sebesar 100: 100, 100:20,

100:30, 100:40, 100:50, 100:60, 100:70, 100:80,100:90, 100: 1 00. Pembuatan adonan dilakukandengan menuangkan semen, bent()nit dan air kedalam wadah yang dilanjutkan denganpengadukan memakai pengaduk (mixer) sampaiterbentuk ad on an yang homogen. Adonan yangterjadi dimasukkan ke dalam tablIng polietelenukuran diameter :i:3 cm, tinggi :i:4 cm, dilanjutkandengan pemeraman selama 28 hari. Blok monolityang terjadi selanjutnya dilakukan uji tekan, uji

perbandingan an tara air, semen, limbah selia aditifyang digunakan. Adapun limbah yang dapatdiproses dengan sementasi adalah limbahkonsentrat evaporator, abu hasil proses insenerasi,resin bekas, sludge hasil olah kimia, absorbent.

Penggunaan absorbent dalam pengolahanlimbah radioaktif cair organik adalah merupakancara yang sederhana serta praktis untuk mengubahbentuk cair menjadi bentuk padat yang selanjutnyadilakukan proses sementasi. Berbagai macamabsorbent (mulai daTi bentuk yang sederhana

sampai bentukyang komplek) dapat dipergunakanuntuk mengolah limbah cair organik, namun yangsering digunakan secara luas yaitu Natural fibre,synthetic fibre (poly-propyline), vermiculite(mica), clays (bentonit), tanah diatome, imbiberbeads (alkyl styrene polymer). Hal ini dilakukanmengingat sementasi langsung limbah cair organikmerupakan proses yang tidak efektif. Kemampuansemen sendiri untuk mengikat limbah cair organik:i: 12 % volume. Untuk menaikkan kemampuansemen dalam mengikat limbah cair organik perludilakukan penambahan agent wetting yang sesuai,atau di dalam limbah perlu ditambahkan bahanpengemulsi limbah cair organik. Untukmenggantikan bahan pengemulsi cairan organik,dipakai absorbent untuk mengahasilkan padatanyang kering yang selanjutnya dapat diikat dengansemen. Absorbents telah digunakan secara rutinuntuk pemadatan limbah radioaktif jenis oli diRancho Seco, Trojan USA.(3, 4)

Bentonit (salah satu macam jenisabsorbent) adalah tanah yang berasal dari abuvolkanis yang sebagian komposisinya adalah tanahliat semectit (monmorillonit) serta termasuk dalamkeluarga mineral alumino silikat(AI4(SiOg)O20(OH)4)' Hasil penelitianmenunjukkan bahwa kemampuan benton it cukuphandal untuk melakukan pertukan kation sehinggapenggunaan bentonit sangat potensial dalamindustri nuklir, yaitu untuk mengolah limbah cairoMengingat akan kemampuan benton it dalammelakukan pertukaran kation, mudah di dapatdengan harga relatif murah, maka benton it sangatpotensial di dalam pcnanganan limbah radioaktif(baik pengo.Jahan ataupun untuk backfill materialdalam penyimpanan limbah lestari). (3,4)

Pada penelitian ini akan diteliti kemampuansemen untuk mengikat limbah bentonit yang telahdigunakan untuk mengikat radionuklida. Adapun

tujuan penelitian un~~m~~etahui prospekpenggunaan semen untuk mengikat limbah~

Isman M.T, dkk.3128

346

Tabel Hasil pengukuran berat jenis dan hasil uji kuat tekan blok monolit hasil sementasi limbahbentonit.

I Kuat Tekan ~onolit II N/mm2 I

PerbandinganBentonitlSemen

---BeratJenis Monoli

gram/cm3BentonitAktif -aentonit Alam Bentonit Aktif

10: 10020: 100

30: 10040: 10050: 10060 : 10070: 10080: 10090: 100100: 100

HcntonitAlam

2,3252,2962,2222,1752,1062,0652,0462,0271,9811,960

2,3042,2582,1702,1792,1172,0732,0532,0381,9941,976

~31,13924:7"70~~16,98512,73911,32311,32311,323

34,67829,72428,30925,47822:647

v

()

19,81618,40114,15414,15411,323

rz,1°

" l <ll.

'?J

'I,

lindi dalam media air tawar daD air laut. Uji tekandilakukan dengan alat tekan Paul Weber. Uji lindidilakukan dengan tara merendam sampel dalammedia lindi (air tawar & air laut), kemudian seCaraperiodik media lindi dicuplik untuk dianalisamenggunakan alat cacah.

HASIL DAN PEMBAHASAN

---

dicampur dengan semen dengan perbandinganbentonit yang semakin besar maka berat jenis yangterjadi semakin rendah.

Dari tabel I. tersebut di atas, nampakadanya korelasi antara hasil pengukuran beratjenis dengan hasil uji kuat tekan. Hasil uji kuattekan berbanding lurus dengan hasil pengukuranberat jenis. Selain itu, dari tabel I. tersebut tidakmenunjukkan adanya perbedaan yang bermaknaantara sementasi limbah benton it alam (tidakdiaktilk:tn) dengan limbah benton it yangdiaktifkan dengan pem~nasan. Dengan demikian

pcngaktifan bentonit dengan jalan pemanasanhanya akan menghilangkan molekul-molekul airyang terdapat dalam saluran-saluran struktursehingga memperbesar luas bidang adsorpsi.

Hasil uji lindi sementasL limbah bentonit,baik untuk limbah benton it alam ataupun limbahbenton it yang telah diaktifkan dapat dilihat pad alabel 2, tabel 3, tabel 4, tabel 5. Dari ke empattabel tersebut, temyata semua sam pel denganperb3ndingan benton it/semen = 50 : 50 ke atas

menga- lami keretaKandl hari ke 3 (baik untuklimbah benton it alam ataupun limbah bentonityang telah diaktif dalam media lindi air tawar danair laut). Retaknya sam pel dalam media lindisangat tidak diperbolehkan dalam hasil sementasilimbah radioaktif. Hal ini akan mengakibatkanterlepasnya radionuklida ke lingkungan sehingga

terjadi pencemaran lingkungan yang nantinyaakan membahayakan keselamatan manusia clan

lingkungannya. Retaknya blok monolit dalam ujilindi tersebut, kemungkinan disebabkan karenatidak mampunya semen dalam mengimbangi

Hasil pengukuran be rat jenis dan hasil ujikuat tekan hasil sementasi limbah benton it dapatdilihat pacta tabel I.

Hasil uji kuat tckan semenlasi limbah benton itbalk untuk benton it alam ataupun benton it yangdiaktitkan dengan pemanasan semuanyamemenuhi syarat hasil proses sementasi.Persyaratan hasil proses sementasi minimummempunyai kuat tekan sebesar 2,5 N/mm2.

i Semakin besar perbandingan berat bentonitZ terhadap semen semakin rendah kuat tekan blok

mono lit yang dihasilkan. Hal ini disebabkan

karena juinlah material yang diikat (benionil)semakin ban yak hila dibandingkan denganmaterial pengikat (semen), akibatnya semakinbesar perbandingan bentonit terhadap semensemakin rendah kuat tekan yang dihasilkan.

Sekarang jika diperhatikan dari hasilpengukuran berat jenis sementasi limbah benton itbaik untuk benton it alam ataupun benton it yangdiaktitkan, temyata semakin besar perbandinganberat bentonit terhadap semen semakin kecil beratjenis blok monolil yang terjadi. Hal ini disebabkankarena berat jenis benton it lebih kecil hiladibanding semen, akibatnya jika bentonit

--

ISSN 02\-dkkIsmaIl, M

Prosiding Pertelnuan don Presentasi J/miah

PPNY-BATAN Yogyakarta. 23-25 April/996 Buku /I 347

adanya pengembangan benton it setelah menyerapair dalam media lindi. Bentonit yang mengembangsetelah banyak menyerap air terrnasuk benton itripe Wyming ( ripe ini mempunyai perbandinganNa & Ca besar, posisi pertukaran ionnya terutamadiduduki oleh ion-ion Sodium). Bentonit ripe yanglain, yaitu Sub Bentonit yang mempunyai sifattidak mengembang bila menyerap air

(perbandingan Na & Ca rendall, pos.isi pertukaranionnya terutama di duduki oleh ion Ca & Mg).

Oari ke empat tabel tersebut, besamya lajulindi (baik untuk limbah benton it alam ataupunlimbah benton it yang telah diaktif dalam medialindi air tawar dan air taut) tidak menunjukkanadanya beda yang bermakna. Hal ini kemungkinandisebabkan karena adanya kemampuan benton itdalam mengadsorpsi radionuklida.

.\'\I " to ~

Tabel2. Hasil uji lindi sementasi limbah bentonit alam dalam media air taw'h'(t1Jggisampel4cm, diameter sampel = 3,5 cm, perbandingan air/semen = 0,4)

Tabel 3. Hasil uji lindi sementasi limbah bentonit yang diaktifkan dalam media airtawar (tinggi sampel 4cm, diameter sampel = 3,5 cm, perbandingan air/semen= 0,4)

ISSN 02l6.3128 Isman M.T. dkk

Tabel 4. Hasil uji lindi sementasi limbah benton it alam dalam media air (aut (tinggisampel4cm, diameter sampel = 3,5 cm, perbandingan air/semen = 0,4)

Tabel 5. Hasil uji lindi sementasi limbah benton it yang diaktifkan dalam media air laut(tinggi sampel4cm, diameter sampel = 3,5 cm, perbandingan air/semen = 0,4)

5,7xIO-4 gram cm-2hari-l pada media airtawar dan laut .

KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKADari basil dan pembahasan tersebut di atas

dapat diarnbil kesimpulan bahwa:

1. Semen cukup baik digunakan untukmemadatkan limbah benton it. 2. Hasilpemadatan limbah bentonit, besarnya kuattekan berbanding lurus dengan dengan beratjenis blok monolit yang terjadi.

3. Hasil sementasi limbah benton it tidakdipengaruhi oleh perlakuan bentonit(pemadatan benton it alam ataupun pemadatanlimbah bentonit yang telah diaktifkan mengha-silkan kualitas yang sarna).

4. Kemarnpuan semen dalam mengikat terjadipada perbandingan berat benton it terhadapsemen maksimum sebesar 40 : 100. Pactakondisi ini blok monolit yang terjadimempun~ai berat jenis sebesar 2,177gram/cm , kuat tekan sebesar 22,6 N/mm2,serta laju lindi setelah hari ke 90 sebesar

1. RONODIRJO, S., Diklat Kuliah PengelolaanSampah Radioaktif', Bagian Teknik Nuklir,Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta.

2. KOSTER, R., KRAEMER, R., "Treatment andConditioning of Liquid and lntennediate LevelWaste", Managements of Low andlntennediate Level Radioactive Waste,Proceeding of A Symposium Stockholm,IAEA, Veinna, 1989.

3. IAEA, "Opstion for The Treatments andSolidification of Organic Waste", TechnicalReports Series No. 294, Veinna, 1989.

ISSN 0216-3128Isman, M.T., dkk

Buku /J 349

Prosiding Pertemuan don Presentasi /Imiah

PPNY-BATAN Yogyakarta. 23.2.5 April/996"-

4. PRIA TNA ANWAR, dkk., I'Prospek PemakaianDiatome, Bentonit clan Karbon Aktif SebagaiPenjemih Minyak Saw it", Laporan TeknikPengembangan Dan Energi, DirjenPertambangan Umum, Pusat PengembanganTeknologi Mineral, 1982.

-; Benton it yang dipakai adalah bentonit yangdiambil dari Salatiga, Jateng. Bentonit ini

selanjutnya digunakan untuk menyerap90SrNO3 sebelum dipadatkan.

Hcrl3n M3rtono:

-, Apakah tidak ado kesukaran do/ampengadukan adonan semen? Bagaimanacaranya don kira-kira berapa viskositasadonan dapat diaduk?

Isman Mulyadi

fANYAJAWAB

Herry PoernomoDalam pengadukan praktis tidak ada kesukarandalam pembuatan adonan. Pembuatan adonandilakukan dengan cara memasukkan air, semen& bentoinit ke dalam wadah (lihat cara kerja).Viskositas adonan yang terjadi kami tidakmelakukan pengukuran, yang jelas padakondisi perbandingan air/semen = 0,4 adalah

kondisi yang dapat dikerjakan.

Saran:

-.Pengertian limbah bentonit sebaiknya ditulisdalam judul yang memberikan pengertian yanglebih informatif (misal limbah bentonit hasilpengolahan kimia )

-.Dalam abstrak, pengertian limbah bentonitsupaya dijelaskan.

Isman Mulyadi :

Terima kasih atas sarannya.

Sutrino:

-I\lohon dijelaskan dari mana limbah ben/oni/?-.Nuklida apa yallg dipakai Ulltuk tracer dalam

pellelitiall

ISSN 0216 -3128 Isman M.T, dkk

--

Isman Mulyadi