PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

OZONASI LIMBAH CAIR TEKSTIL UNTUK MENURUNKANSULFAT

Sri Sukmajaya, Dwi Pumomo, Bambang EHBPustek Akse/erator dan Proses Bahan - Yogyakarta

ABSTRAK

OZONASI LlMBAH CAIR TEKSTIL UNTUK MENURUNKAN SULFA T. Telahdilakukan proses ozonasi limbah cair tekstil bertujuan untuk menurunkan sulfat.Limbah yang mengandung sulfat akan menimbulkan bau busuk karena direduksimikroorganisme menjadi ion sulfur, berkombinasi dengan hidrogen membentuk H2S.Oari percobaan yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa pada pengaliran ozonselama 45 menit dapat menurunkan kadar anion sulfat dari 2535,38 ppm menjadi1612,04ppm.

ABSTRACT

THE SULFATE DEGRADATION OF TEXTILE LIQUID WASTES BY OZONA TION.The sulfate degradation of textile liquid wastes by ozonation has been done. Sulfateanion in liquid waste will be increased by miroorganism reduction to be sulfur ion, thenit combination with hydrogen ion to be H2S gas. The output of experiment was resultthat ozone time (45 minutes) diffusin could be degradation of sulfate anion, from2535,38 ppm to 1612,04 ppm.

PENDAHULUAN

Ionsulfat terjadi secara alamiah di dalam suplaiair dan nyata-nyata berada dalam limbah cairo Ionini dibutuhkan dalam sintesa protein dan dilepaskanpada saat mengalami degradasi. Sulfat direduksisecara biologis dibawah kondisi anaerobik laluberubah dan dapat berkombinasi dengan hidrogenmembentuk hidrogen sui fit :

Bahan Organik + S042. Bakteri/O) S2· + H20 + C02 (1)

S2- + 2H+ ~ H2S gas (2)

Bila asam laktat dipakai sebagi penguraisenyawa organik maka reduksi solfat ke sui fitterjadi sebagai berikut :

2CH3CH(OH)COOH + S042- Bakteri/O) 2CH3COOH +

52- + 2H20 + 2 C02 (3)

Gas H2S yang mendifusi ke dalam ruangbagian atas badan limbah cair di dalam alirannyatidak dapat sepenuhnya ikut mengalir. Gas inicenderung ikut berkumpul pada ujung pipa.Akumulasi gas H2S kemudian dioksidasi biologismenjadi asam sui fat, yang menyebabkan korosi didalam pipa aliran limbah cair. Dampak korosi ini,

yang disebut sebagai akar masalah, secara seriusmemutus struktur terpadu aliran limbah cair dalampipa. (ASCE, 1989., USAPA, 1985 e). Sulfatdireduksi ke ion sulfur dan berkombinasi denganion hidrogen didalam tangki dijesti lumpur, laluberkembang secara proses biologis bila konsentrasiion sulfur melebihi 200 mg/1. Gas H2S yangtercampur gas metana dan karbon dioksida yangterlarut dalam limbah cair, lambat launmenyebabkan korosi pemipaan, dan bila dibakar didalam mesin gas, produk dari pembakaran dapatmerusak unit operasi mesin, dan terutama peralatanpenukar panas pada pembuangan gas, diantaranyabila dikondensasi.

Peranan ozon di sini mengintrodusiroksigen yang mudah terurai dari ozon ke ruangbagian bawah permukaan bad an limbah (dibawahscaling). Asupan oksigen ini membatasi aktifitasbakteri anaerobik untuk mengkombinasikanhidrogen dengan ion sulfur, sekaligus menghalangireduksi sulfat menjadi ion sulfur. Gas terlarutmetana dan karbon dioksida akan bersinergi denganagent aerob yang berupa ozon memecah lapisanscaling pada permukaan limbah cair yangmempunyai tegangan permukaan tinggi, sehingga

356 ISSN 1410 - 8178 Sri Sukmajaya, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

HASIL DAN PEMBAHASAN

TAT A KERJA

Tabell. Hasil analisis standar untuk kurva standar

S04

dapat didegradasi aerobik lebih lanjut bila kontakdengan udara ambient.

Reaksi oksidasi ini menunjukkan salah satubahan utilitas yang ditambahkan didalam proses.Karena dioksidasi maka tidak sempat direduksibakteri menjadi sulfid. Reaksi akhir yangmembentuk asam sulfat akan mengikat senyawascaling (mayoritas catechol) yang bersifat basa.Selanjutnya dengan reaksi lanjut oksidasi, garamorganik catechol - sulfat akan menjadi inti flok biladiaduk dan diaerasi.

Oksigen terlarut diperlukan untuk respirasimikroorganisme aerobik untuk keseluruhan siklushidup yang dibutuhkan. Meskipun demikian, hanyasedikit oksigen yang terlarut didalam air. Jumlahoksigen (dan gas-gas lain) yang nyata dapat terlarutdipengaruhi oleh : a. Kelarutan gas didalam air, b.Tekanan parsiil di atmosfir, c. Suhu,. d. Konsentrasipengotor didalam air (misalnya salinitas, padatanterlarut). Kecepatan reaksi biokimia yang memakaioksigen berkembang dengan bertambahnya suhu,konsentrasi oksigen terlarut cenderung kritis padamusim panas. Keberadaan oksigen terlarut didalamlimbah cair dibutuhkan untuk mencegahterbentuknya senyawa-senyawa penimbul bau.Senyawa penimbul bau selain H2S yang berasal darireduksi sulfat menjadi sui fit, juga berasal daridiphenyl sulfide [ (C6Hs)2S ], methyl mercaptans(CH3SH) dan chlorine yang rata rata berbau kubisbusuk. Senyawa penimbul bau ini berasal dari unitproses tekstil, mulai dari pemutihan, penguatan,pewarnaan yang membentuk senyawa komplekdengan skatol atau catechol (sejenis sabun untukpencucian kain). Polutan tersebut tidak hanyamenimbulkan kebutuhan biologi dan kimia terhadapkelarutan oksigen menjadi tinggi, tetapi jugamembentuk lapisan muka - atas badan limbahbermuatan tegangan permukaan tinggi (scaling).Tegangan permukaan tinggi menghalangi kontakudara ambient dan pelarutan oksigen, juga menahanproses fotosintesis alami antara sinar matahari danflora aquatik (ganggang dan lumut).

Proses operasi yang umum didalamperlakuan limbah cair termasuk transfer massa yangdiidentifikasi sebagai absorbsi gas ke cairan.Absorbsi gas - cair ini diaplikasikan denganmenambahkan atau melarutkan gas ozonsedemikian rupa ke badan limbah cair, yang

Waktu, KonsentasiKonsentasimenit

S04, ppmawal S04, DDm5

2535,3815

2481,0730

2046,552535,3845

1612,0460

1992,24

Tabel 2. Hasil analisis Limbah sesudah dan

sebelum di aliri ozon pada variasi lamawaktu pengaliran.

o 0II 03 II

- $- OH --. Ho-S-OHIIo

Sulfuric AcidMethaneSulfonic Acid

o\! 03 II OJ$ -- -$- __~ ~

Dimethyl DimethylSulfoxide Sulfone

DimethylSulfide

Konsentrasi S04, ppm Alas x ~ tinggi, mmL

1001,68

2003,48

3005,40

4007,20

5008,76

60011,04

Dari tabel I diperoleh persamaan linieryaitu Y = 0,184 + 0,0184114 X dengan r = 0,9992.

Reaksi Oksidasi :

Bahan dan Alat.

Bahan yang digunakan dalam penelitian iniadalah Limbah cair pabrik tekstil PT APAC INTICORPORA, HN03, H2S04, Metanol. Sedangkanalat yang digunakan adalah erlenmeyer, generatorozon 100 watt dengan laju dosis bervariasi diantara7,200 ppm sampai 41,939 ppm atau 1,170 mg/jamsampai 5,388 mg/jam, pipet ukur, wadah cuplikan,pengaduk magnet" sistem ozonasi "spread stone",ruang dekstruksi gas dengan karbon aktip, HPLC.

Cara kerja

Limbah cair dari pabrik tekstil APACdiambil 50 ml dalam erlenmeyer, kemudian dialiriozon menggunakan ozonizer 100 watt variasi vaktu,dari 5, 15, 30, 45, dan 60 men it. Limbah sebelumdan sesudah dialiri ozon didiamkan selama 24 jamkemudian diambil bagian atasnya dan di analisisdengan menggunakan HPLC dengan kolom IC PakAnion 4,6 mm x 5 em, dengan detektorkonduktivity, eluen natrium borat glokonat (1 :I: I0)yaitu 20 ml Na glukonat + 20 ml butanol + 200 mlasetonitril dalam 1 liter Demin. Ozon yang keluarsetelah proses didekstruksi didalam kolom yangberisi karbon aktip dan gelas packing. Kolomdekstruksi berdiameter 2 em, panjang 15 em yangdidalamnya diisi dengan karbon aktip butir danpecahan kaca.

Sri Sukmajaya, dkk. ISSN 1410 - 8178 357

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

memungkinkan mendegradasi lapisan atas organikmenjadi lebih terbuka dan sekaligus menghalangiproses reduksi lanjut oleh bakteri anaerob yang bisamenimbulkan senyawa berbau. Operasi transfermassa ini termasuk : a. Transfer material melalui

lapisan gas - eair seperti aerasi, dan didalampenghilangan konstituen gas yang tidak diinginkanyang terlarut didalam limbah eair dengan earastripping udara. b. Penghilangan material yang tidal;:diinginkan dengan eara adsorpsi ke permukaanpadatan seperti dengan eara penambahan karbonaktif atau penukar ion. Peranan ozon jika ditinjaudari stripping udara (absorbsi), adalah upaya untukmelarutkan oksigen ke bagian bawah dari lapisanscaling yang mempunyai tegangan permukaantinggi. Bila ditinjau dari adsorpsi, maka ozonberperan sebagai penggerak ion logam yangterhidrolisis yang menuju ke destabilisasi.danpenggantian partikel koloidal, yang ditentukandalam 3 kategori : a. Adsorpsi dan penetralisirmuatan, b. Adsorpsi dan jembatan interpartikel, e.Penyerapan floc didalam scrubbing.

Kecepatan transfer massa per unit waktuper unit lilas permukaan adalah proporsional denganjumlah oksigen terlarut dibawah kejenuhannya,dengan netto transfer adalah kelarutan oksigen dariatrnosfir ke air dengan permukaan bebas polutan.

Pembuangan padatan residu limbah yangtelah mengalami ozonasi akan mengendap padadasar aliran atau sungai (sebagai sedimen). Karenasebagian besar partikelnya adalah organik makadapat didekomposisi secara anaerobik seoptimalsarna dengan dekomposisi aerobik. Algae yangmengendap pada lapisan dasar juga didekomposisi,meskipun lebih pelan. Maka konsumsi oksigendidalam reaksi dekomposisi aerobik atau materialsedimen kembali terjadi ketika berlangsung prosespelarutan oksigen yang dibutuhkan oleh badanlimbah cair.(reaksi Idan 3).

Oksidator kimia, sepeti ozon dan H202,

dipakai untuk pengkondi3ian lumpur(menumbuhkan inti flok) sebagai produk sampingperlakuan limbah cairo Penggunaan oksidan iniharus terkendali sedemikian rupa (secara intervalwaktu diberikan dengan dosis tidak berlebihan).Bagaimanapun juga, jika ozonasi tidak terkendaliakan membunuh mikroorganisme yang beraktivitasmenguraikan polutan organik berprotein,danmenghalangi penurunan BOD biologis. Kasusdemikian mirip dengan ozonasi air minum. Bilamemakai desinfektan chlorine akan bereaksi

menimbulkan produk samping yang berupa metanadari humat tanah mengikat halogen (Cnmembentuk Tri Halo Methane yang carcinogen.Sebaliknya, bila memakai desinfektan ozon, makaozon akan mengoksidasi senyawa bromine darihumat tanah menjadi bromate yang bersifat

karsinogen juga. Oleh karena itu kedua oksidatordesinfektan tersebut dipakai bergantian dengankonsentrasi terkendali agar tidak terbentuk produksamping THM dan Bromate, tetapi mampumembunuh bakteri dan mengaktipkan inti flokuntuk proses agitasi dan aerasi.

Besaran laju dosisgenerator ozon 100 wattbervariasi karena kalibrasi dilakukan denganmenganalogikan reaksi pembebasan 12 yangdianggap ekivalen dengan ozon yang dihasilkan,berdasarkan reaksi :

H20 + 2r + 03 ~ h + O2 + 20H-Reaksi iodometri berlangsung terus hingga

membentuk lodit dan lodat. Jika dibutuhkan

kalibrasi ozon yang presisi, maka prinsipnya gasdiukur langsung pada panjang gelombang 254 nm.

Variabel waktu dipakai hanya untukmemastikan kecenderungan ozon mendegradasipolutan anion sulfat, tanpa ditambahkan koagulanlain.

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan yang telah dilakukandapat disimpulkan sebagai berikut, bahwa ozonmempunyai kemampuan untuk menahan lajureduksi sulfat menjadi sulfit yang dapatmenimbulkan bau. Dengan pengaliran ozon selama45 menit dapat menurunkan kadar anion sulfat dari2535,38 ppm menjadi 1612,04 ppm.

DAFTAR PUSTAKA :

I. HOEBEN, WILHELMUS FREDERIKLAURENS MARIA,. " Pulsed Corona ­Induced Degradation of Organic Materials inWater", Technische Universiteit Eindhoven,Proefschrift, ISBN 90-386-1 549-3,NUGI 812.(2000)

2. METCALF & EDDY,. "WastewaterEngineering, Treatment and Reuse" ,book I, 4th.ed., intI. ed., revised by G. Tehobanoglous, Me.Graw Hill, 2003, ISBN 0-07-1 12250,NY.(2003)

3. KOGELSSCHA TZ., Ozon generation fromOxygen and air., Discharge Phystis AndMechanism. Ozon & Engineering, vol 10.(I 999)

4. COOPER., The Textile Industry Noyes DateCorporatin., Park Ridge., NJ (1978)

5. POTIER. C.dkk., Limbah Cair BerbagaiIndustri di Indonesia., EMDI-BAPEDAL,Jakarta. (1994).

6. SUGIARTO., Dasar-dasar Pengolahan airLimbah., UI Press. Jakarta. (1997)

7. USADA WIDDI. dkk., Konstruksi SumberDaya Generator Ozon., Prosiding P3TMBATAN. Yogyakarta, (2001)

358 ISSN 1410 - 8178 Sri Sukmajaya, dkk