jurnal pengolahan limbah

Jurnal Penelitian Sains Edisi Khusus Desember 2009 (C) 09:12-08

Pengolahan Air Limbah Laboratorium dengan MenggunakanKoagulan Alum Sulfat dan Poli Aluminium Klorida (PAC)

Muhammad Said

Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Sriwijaya, Sumatera Selatan, Indonesia

Intisari: Telah dilakukan penelitian tentang pengolahan air limbah laboratorium dengan menggunakan koagulan

Alum sulfat dan Poli Aluminium Klorida (PAC). Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan jenis dan dosis koagulan

yang tepat dalam proses pengolahan air limbah. Parameter uji yang diamati adalah Zat padat terlarut (TDS), Logam

besi (Fe), Mangan (Mn), Kromium (Cr), Amoniak (NH3), dan derajat keasaman (pH). Hasil penelitian menunjukkan

bahwa penggunaan zat Alum sulfat adalah lebih efektif. Efektifitas penurunan polutan dengan proses koagulasi mampu

menurunkan zat padat terlarut 58,80%, Fe 99,14%, Cr 98%, Mn 77,24%, Amoniak 23,18% dan pH 6

Keywords: Alum sulfat, Logam Berat, Koagulasi

Abstract: Have been investigated of the laboratory waste water treatment using coagulant Alum sulfat and Poly

Aluminium Cloride (PAC). This research purposes to get the best kind and doses of coagulant in waste waster treatment.

Parameter focus are Total Dissolved Solid (TDS), Fe, Mn, Amoniacs, and pH. The result shows that Alum sulfat more

efective. The efectivity of pollutant decrease are TDS 58,80%, Fe 99,14%, Cr 98%, Mn 77,24%, Amoniacs 23,18%, and

pH 6

Keywords: Alum sulfat, Hazardous waste, Coagulation

E-mail: [email protected]

Desember 2009

1 PENDAHULUAN

L aboratorium merupakan tempat di mana dilaku-kan suatu kegiatan pengujian pengujian untuk

memperoleh data hasil uji yang akurat dan valid. Datayang diperoleh dari hasil pengujian di laboratoriumbaik pengujian secara kualitatif maupun secara kuan-titatif merupakan data yang dapat ditelusuri, selan-jutnya dapat juga digunakan sebagai proses hukum.Berbagai kegiatan dapat dilakukan di laboratorium,mulai dari persiapan contoh untuk pengujian sam-pai dengan kegiatan pengujian. Beberapa pengujianumum yang dilakukan di laboratorium antara lainpengujian fisika, kimia dan mikrobiologi.

Alur kegiatan pengujian di laboratorium dimulaidari persiapan contoh sampai dengan pelaksanaanpengujian, memutuhkan bahan-bahan kimia utamadan pendukung. Jenis bahan kimia yang umum di-pakai antara lain bahan kimia bersifat asam, basa,organik dan anorganik. Jenis asam-asam kuat yangdigunakan seperti Asam Klorida (HCl), Asam Nit-rat (HNO3), Asam Sulfat (H2SO4) dan lain-lain.Beberapa asam lemah yang biasa digunakan an-tara lain Asam Posfat (H3PO4), Asam Karboksilat(HCOOH) dan sebagainya. Jenis-jenis basa kuat

yang umum digunakan seperti Natrium Hidroksida(NaOH) dan Kalium Hidroksida (KOH). Kelompokbahan kimia anorganik meliputi berbagai jenis garamseperti Natrium Klorida (NaCl), Magnesium Klorida(MgCl2), Kalium Klorida (KCl), Merkuri Sulfat(MgSO4), Kalium Kromat (KcrO4), Kalium Bikromat(K2CrO7), Ferro Ammonium Sulfat (Fe(NH4SO4)2)dan berbagai jenis garam lainnya. Bahan kimia or-ganik yang sering digunakan seperti jenis Alkohol,Aldehida, Aseton, senyawa Amina, Amida dan seba-gainya. Jenis bahan kimia pendukung yang digunakanseperti deterjen sebagai bahan pembersih. Bahan-bahan kimia tersebut di atas pada umumnya dibuangsehingga menghasilkan limbah yang kemudian dikenaldengan limbah laboratorium.

Aktifitas pengujian di laboratorium cukup padat se-hingga sudah tentu volume air limbah yang dihasilkancukup banyak. Karakteristik air limbah laborato-rium dapat dikategorikan sebagai limbah bahan berba-haya dan beracun (B3). Sebagian besar unsur-unsuryang berbahaya yang terdapat dalam air limbah labo-ratorium adalah logam berat seperti Besi (Fe), Ma-ngan (Mn), Krom (Cr), dan Merkuri (Hg). Selainitu terdapat juga zat padat terlarut (TDS), Amo-

c© 2010 FMIPA Universitas Sriwijaya 0912-08-38

M. Said/Pengolahan Air Limbah . . . JPS Edisi Khusus (C) 09:12-08

niak (NH3) dan Nitril (NO2) dan tentu saja penga-ruh derajat keasaman (pH). Berdasarkan PeraturanPemerintah Republik Indonesia No.85 Tahun 1999 [1],bahwa unsur-unsur di atas merupakan senyawa yangtergolong Bahan Berbahaya dan Beracun. Dengandemikian perlu dilakukan penanganan air limbah la-boratorium dengan serius agar tidak mencemari ling-kungan.

Saat ini belum terdapat instalasi pengolahan airlimbah (IPAL) sehingga dikhawatirkan beberapatahun ke depan akan terjadi degradasi lingkungan aki-bat pencemaran lingkungan dari air limbah laborato-rium. Untuk itu diperlukan suatu rancangan peng-olahan limbah terpadu. Penelitian ini dimaksudkansebagai penelitian pendahuluan untuk mendapatkandata awal kondisi air limbah laboratorium di JurusanKimia FMIPA. Sebagai acuan digunakan air limbahlaboratorium dari Lab. Kimia Dasar karena dianggapmemenuhi syarat teknis yaitu:

1. Merupakan laboratorium dengan tingkat aktifitasterbanyak(setiap hari terdapat praktikum maha-siswa)

2. Memiliki keragaman jenis limbah mulai daripelarut (etanol) sampai dengan asam kuat (HCl,H2SO4, HNO3), hingga logam-logam berat.

2 DASAR TEORI

2.1 Pencemaran Air

Pencemaran air dapat mengurangi jumlah air bersihuntuk keperluan sehari-hari. Zat buangan tersebutakan dirombak oleh bakteri menjadi nutrien atausubstansi lain yang tidak membahayakan lagi bagihewan, tumbuhan dan makhluk hidup lainnya. Tetapisayangnya kemampuan bakteri ini memiliki keter-batasan . Hal ini disebut juga daya dukung air. Apa-bila jumlah buangan yang ada dalam suatu perairanmelebihi kapasitas atau kemampuan penguraiannya,

maka tidak semua buangan dapat terurai dan sisanyainilah yang akan menjadi zat pencemar dalam perairantersebut.

2.2 Pengolahan secara kimia

Pengolahan air limbah secara kimia biasanya dila-kukan untuk menghilangkan partikel-partikel yangtidak mudah mengendap. Jenis partikel tersebut an-tara lain: koloid, logam-logam berat, senyawa fosfor,dan senyawa organik beracun. Pengolahan dilaku-kan dengan cara membubuhkan bahan kimia tertentuyang dapat menghasilkan partikel berukuran lebih be-sar. Pengendapan bahan tersuspensi yang tidak mu-dah larut dilakukan dengan membubuhkan zat elek-trolit yang bermuatan berlawanan dengan zat koloid-nya. Ketika zat elektrolit bertemu dengan zat koloidakan terjadi reaksi netralisasi muatan koloid memben-tuk senyawa berukuran lebih besar sehingga pengen-dapan dapat terjadi [2].

2.3 Koagulasi-Flokulasi

Koagulasi adalah proses penambahan dan pencam-puran suatu koagulan dilaknjutkan dengan destabi-lisasi zat koloid tersuspensi dan diakhiri oleh pem-bentukan partikel berukuran besar (floc). Koagu-lan yang umumnya dipakai adalah garam-garam Alu-minium seperti Aluminium sulfat dan Poli AluminiumKlorida (PAC) [3].

Pada proses koagulasi terjadi pembentukan inti en-dapan yang ditandai dengan pengadukan cepat (60-100 rpm) dengan pH bervariasi sedangkan pada tahapflokulasi terjadi penggabungan inti-inti endapan men-jadi molekul besar (flok). Flokulasi dilakukan denganpengadukan lambat (40-50 rpm). Flok yang terben-tuk selanjutya dipisahkan dari cairan dengan cara di-endapkan atau diapungkan [4].

Reaksi yang umum terjadi pada proses koagulasi [4]:

Al2(SO4)3 · 18H2O + 3Ca(HCO3)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 18H2O + 6CO2

Al2(SO4)3 · 18H2O + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 18H2O

3 METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan dari bulan Januari sampaiJuni 2009 di laboratorium Kimia Dasar Jurusan KimiaFMIPA UNSRI.

3.2 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputialat-alat gelas, pH meter, spektrofotometer UV-Vis,Spektrofotometer AAS, neraca analitik dan lain-lain.Bahan-bahan yang dibutuhkan dalam penelitian initerdiri atas dua kelompok yaitu bahan-bahan untukanalisis dan kegiatan penelitian. Bahan-bahan un-tuk analisis terdiri atas bahan kimia yang berkuali-

0912-08-39


Tabel 1: Pengolahan Secara Kimia

Oksidasi/Reduksi Adsorpsi Netralisasi Penukar Ion

- Aerasi - Karbon Aktif - Koagulasi - Resin penukar ion- Reduksi-Oksidasi - Flokulasi - Resin penkar kation- Ozonisasi - Alumina - Zeolit- Ultraviolet

fikasi proanalysis (p.a) seperti Asam Sulfat, Asam Nit-rat, Asam Klorida, NaOH, dan garam-garam KaliumBikromat, Mangan Sulfat, Nessler, Brucin Sulfat,Alum Sulfat dan Ferro Sulfat serta logam-logam stan-dar seperti Besi, Mangan dan Krom. Sedangkanbahan-bahan yang digunakan untuk penelitian terdiriatas limbah laboratorium, Alum sulfat (Tawas), danPoli Aluminium Klorida (PAC).

3.3 Metoda Penelitian

Pelaksanaan penelitian dilakukan dalam dua tahapyaitu uji pendahuluan dan uji lanjutan. Uji pendahu-luan merupakan uji awal terhadap air limbah labora-torium yang bertujuan untuk mempelajari sifat-sifatdan karakteristik air limbah laboratorium sedangkanuji lanjutan untuk mencari konsentrasi optimum zatkoagulan yang digunakan. Pada uji ini, konsentrasikoagulan yang digunakan berkisar antara 0,5 gr/L s/d10 gr/L dengan variasi pengadukan cepat dan penga-dukan lambat.

Analisa Zat Padat Terlarut (TDS) Analisa zatpadat terlarut menggunakan metoda potensiometrikatau elektrometrik dengan menggunakan alat TDSmeter. Pengukuran ini mengacu pada SNI.06-6989.27-2004.

Analisa Besi (Fe) Pengujian kadar besi berpedo-man pada SNI.06.6989.4-2004. Pengujian ini meru-pakan pengukuran logam besi dalam air limbah secarametode AAS pada kisara kadar Fe 0,3-6,0 mg/L danpanjang gelombang 248,3 nm.

Analisa Mangan (Mn) Pengujian kadar Manganberpedoman pada SNI 06-6989.5.2004 Pengukuranlogam Mn berkisar antara 0,1-4,0 mg/L pada panjanggelombang 279,5 nm.

Analisa Kadar Amoniak (NH3) Pengujian kadarAmoniak berpedoman pada SNI.06-2478-1991. Peng-ukuran kadar Amoniak menggunakan metode spektro-fotometi pada panjang gelombang 400-425 nm.

Analisa Krom Total (Cr) Pengujian kadar Kromtotal berpedoman pada SNI 06-699.17-2004. Pengu-kuran logam Krom berkisar antara 0,2-5,0 mg/L pdapanjang gelombang 357,9 nm

Analisa Derajat Keasaman Pengukuran pH di-lakukan dengan menggunakan pH meter digital yangsebelumnya dikalibrasi dengan menggunakan larutanbuffer pH 4, 7, dan 10.Pengukuran pH ini berpedomanpada SNI.06-6989.11-2004

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian tentang air limbah laboratorium dimak-sudkan sebagai penelitian pendahuluan untuk menen-tukan jenis dan konsentrasi zat koagulan yang tepatbagi pengolahan limbah terpadu. Hasil penelitian awalterhadap air limbah laboratorium menunjukkan be-berapa parameter uji yang bermasalahseperti zat pa-dat terlarut, logam-logam berat seperti Fe, Mn, Crdan unsur Nitrogen dalam senyawa Amoniak serta de-rajat keasaman (pH awal<2). Efektifitas zat koagulanAlum Sulfat dan PAC terhadap polutan terlarut dapatdilihat dalam grafik yang disajikan berikut ini.

4.1 Reduksi Zat Padat Terlarut (TDS)

Pengaruh penggunaan zat Alum Sulfat dan PAC ter-hadap polutan TDS dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1: Efektifitas koagulan Alum Sulfat dan PACterhadap penurunan Zat Padat Terlarut (TDS)

0912-08-40


Dari gambar 1 terlihat bahwa penurunan zat padatterlarut pada air limbah laboratorium dengan meng-gunakan koagulan Alum Sulfat rata-rata di atas 60%.Penurunan zat padat terlarut yang optimal terdapatpada konsentrasi Alum Sulfat 1 gr/L. Penurunan padakondisi ini sangat tajam yaitu mencapai 80%. Halini menunjukkan bahwa proses koagulasi berlangsungdengan sangat baik.Setelah penggunaan Alum Sulfat 1gr/L, efektifitas Alum Sulfat mengalami sedikit penu-runan dengan kondisi terendah pada konsentrasi 10gr/L yaitu 61%.

Penggunaan zat PAC pada proses koagulasi berkisarantara 20-60%. Efektifitas PAC masih jauh dibawahAlum Sulfat. Penurunan zat padat terlarut yang op-timal terdapat pada konsentrasi 4 gr/L yaitu 60,5%.Sedangkan penurunan zat padat terlarut terendah be-rada pada konsentrasi 0,5 gr/L yaitu 20%.

Pada gambar 1 memperlihatkan perubahan ben-tuk grafik yang hampir sama yaitu persen penurunanterus meningkat hingga mencapai nilai optimum. Halini menunjukkan bahwa semakin lama waktu kon-tak, maka kesempatan zat aktif pengkoagulasi untukbertumbukan dan saling berinteraksi dengan partikelkoloid dalam limbah akan semakin besar. Banyaknyainteraksi yang terjadi mengakibatkan stabilitas koloidmenurun karena muatannya ternetralisasi dan koloidakan cenderung bersatu membentuk mikroflok dan ke-mudian mengendap.

Setelah waktu kontak optimum tercapai konsen-trasi ammonia lebih besar dibandingkan kondisi op-timum. Hal ini dikarenakan proses netralisasi mu-atan koloid sudah tidak terjadi lagi sedangkan tum-bukan terus terjadi, sehingga dimungkinkan tumbukanyang terjadi selanjutnya adalah tumbukan antar par-tikel koloid yang sejenis. Tumbukan partikel sejenisakan meningkatkan gaya repulse dan terbentuk resta-bilitasasi koloid mengakibatkan partikel koloid limbahtidak berikatan dengan koagulan.

4.2 Reduksi Logam Besi (Fe)

Logam besi dalam sistem berkala termasuk dalamunsur golongan VIII. Unsur ini sekelompok denganCobalt (Co) dan Nikel (Ni). Keberadaan Fe dalamdimungkinkan karena beberapa pengujian sampelmenggunakan Fe baik sebagai unsur atau bersenyawadengan unsur lain

Pengaruh penggunaan koagulan Alum Sulfat danPAC dilihat pada gambar 2.

Secara keseluruhan efektifitas Alum Sulfat terhadappenurunan logam Fe di dalam air limbah laboratoriumberkisar antara 85-100%. Efektifitas penurunan logamFe tertinggi pada konsentrasi 1 gr/L yaitu hampir100%. Hal ini menunjukkan terjadi reaksi pengikatanyang baik antara Alum Sulfat dengan logam Fe. Kan-dungan logam Fe di dalam air limbah biasanya bermu-

Gambar 2: Efektifitas Alum Sulfat dan PAC terhadappenurunan Logam Besi (Fe)

atan positif 3. Setara dengan Alum Sulfat (Al2(SO4)3)sehingga terjadi pertukaran ion yang baik antara Fedan Al.

Penurunan logam Fe saat penambahan PAC cukupbaik, berkisar antara 50-80%. Walaupun masih kalahdibandingkan dengan Alum Sulfat tetapi prosentasepenurunan logam Fe stabil(sekitar 80%), tidak sepertiAlum Sulfat yang terus mengalami penurunan. Efek-tifitas tertinggi dicapai pada saat konsentrasi 4 gr/Lyaitu 82%.

4.3 Reduksi Krom (Cr)

Penggunaan unsur logam Krom di Lab. Kimia Dasarcukup banyak. Logam Cr digunakan dalam bentuksenyawa garam yaitu Kalium Kromat (KcrO4) danKalium Bikromat (K2CrO7). Jenis logam Cr yangbanyak terdapat di dalam air limbah laboratoriumadalah Cr bervalenci enam (Cr6+).

Gambar 3: Efektifitas Alum sulfat dan PAC terhadappenurunan logam Krom (Cr)

Kemampuan Alum sulfat dalam menurunkan logamCr dalam air limbah laboratorium berbanding ter-balik dengan PAC. Pada keadaan awal Alum sulfatbereaksi dengan baik tetapi setelah konsentrasinya

0912-08-41


lebih dari 1 gr/L maka efektifitas Alum sulfat menu-run. Hal ini berarti penggunaan koagulan Alum sulfatyang berlebihan adalah tidak efektif. Sebaliknya yangterjadi dengan koagulan PAC yang terus mengalamikenaikan angka prosentase berarti reaksi penyerapanlogam Cr berjalan efektif. Walaupun demikian secarakeseluruhan Alum sulfat masih lebih baik dibandingPAC karena dengan hanya sedikit penggunaan Alumsulfat (1 gr/L) maka penyerapan logam Cr akan ber-jalan maksimal (98%).

4.4 Reduksi Logam Mangan (Mn)

Penggunaan unsur logam Mn dalam pekerjaan analisadi laboratorium cukup banyak sehingga pada analisaawal kandungan logam Mn di atas 15 mg/L. Efekti-fitas penggunaan koagulan Alum Sulfat dan PAC ditampilkan dalam gambar 4.

Gambar 4: Efektifitas Alum Sulfat dan PAC terhadappenurunan Logam Mangan (Mn)

Efektifitas penurunan konsentrasi logam Mn dalamair limbah laboratorium dengan penggunaan AlumSulfat berkisar antara 44-58%. Efektifitas terbe-sar diperoleh pada konsentrasi optimum AlumSulfat 1gr/L dengan prosentase penurunan men-capai 60% dan terendah pada konsentrasi 0,5gr/L=42%. Demikian pula halnya dengan koagulanPAC, prosentase penurunan tertinggi pada konsen-trasi 2 gr/L=58% dan terendah pada konsentrasi 0,5gr/L=22%. Hal ini menunjukkan bahwa efektifitas ke-dua koagulan sama baiknya hanya pada konsentrasirendah (0,5 dan 1 gr/L), koagulan Alum Sulfat lebihbaik. Pada konsentrasi awal, ikatan kimia antara koa-gulan dengan air limbah belum berjalan dengan baiksehingga prosentase penurunan masih kecil. Selan-jutnya penurunan kandungan logam Mangan berjalanefektif.

4.5 Reduksi Amoniak (NH3)

Penurunan unsur Nitrogen dalam air limbah labora-torium diwakili dengan parameter uji Amoniak (NH3)dalam bentuk senyawa Ammonium. Jenis senyawaini cukup signifikan digunakan dalam proses pengu-jian di laboratorium. Unsur ini secara umum be-rasal dari penggunaan senyawa Feri amonium sul-fat (FAS). Senyawa FAS digunakan sebagai pentiter(titrant) dalam proses pengujian parameter COD.

Efektifitas zat koagulan Alum Sulfat dan PAC ter-hadap penurunan Amoniak dalam air limbah labora-torium dapat dilihat pada gambar 5.

Gambar 5: Efektifitas Alum Sulfat dan PAC terhadappenurunan Amoniak (NH3)

Kemampuan Alum sulfat menurunkan konsentrasiAmoniak dalam air limbah laboratorium berkisar 0,3-25%. Efektifitas tertinggi terdapat pada konsentrasiAlum Sulfat 1 gr/L. Setelah itu efektifitas Alum Sulfatterus mengalami penurunan. Sedangkan kemampuanPAC berkisar antara 0-62%. Kebalikan dari Alum Sul-fat, efektifitas PAC terus mengalami peningkatan. Halini menunjukkan bahwa koagulan PAC lebih efektifuntuk menurunkan zat Amoniak dibandingkan denganAlum Sulfat.

Penjelasan dari hal ini adalah sebagai berikut:Karakteristik Amoniak di dalam air berbentuk Am-monium (NH4OH). Bila senyawa ini kelebihan satuatom Hidrogen (H) maka senyawa ini berubah menjadisenyawa ionik yang bermuatan positif. Bila Ammo-nium bereaksi dengan PAC maka ion-ion dari polimerPAC akan mengikat senyawa positif dari H+ dan akanberubah menjadi monomer-monomer rantai pendek.Sedangkan bila Ammonium bereaksi dengan Alum sul-fat maka kedua senyawa akan mengalami kesulitan un-tuk bereaksi

4.6 Perubahan derajat keasaman (pH)

Secara keseluruhan derajat keasaman akan berubahsecara drastis. Bila pada analisa awal nilai pH<2

0912-08-42


maka setelah proses koagulasi menjadi 6. Hal ini me-nunjukkan bahwa baik koagulan Alum Sulfat ataupunPAC dapat meperbaiki nilai pH air limbah laborato-rium.

Gambar berikut menunjukkan peningkatan nilai pHpada analisa awal dan analisa akhir baik untuk koa-gulan Alum sulfat maupun PAC.

Gambar 6: Nilai pH pada analisa awal dan analisa akhir

5 SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Dari uraian hasil dan pembahasan di atas maka dapatdisimpulkan

1. Penggunaan zat koagulan yang lebih efektif ada-lah Aluminium sulfat dengan konsentrasi 1 gr/l

2. Efektifitas penurunan zat padat terlarut adalah80%, Logam Fe 99,80%, Logam Cr 98%, LogamMn 60% dan Amoniak 25

3. Terjadi peningkatan nilai pH yang sangat sig-nifikan yakni dari keadaan sangat asam (pH=2)hingga mendekati netral (pH=6)

5.2 Saran

Mengingat air limbah laboratorium termasuk kategorilimbah B3 maka perlu dilakukan penelitian lebih jauhsehingga dihasilkan suatu pengolahan limbah terpadu.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Anonim, 1999, Peraturan Pemerintah Republik IndonesiaNomor 85 Tahun 1999, Sekretariat Negara, Jakarta

[2] Anonim, 2006, Kumpulan Standar Nasional Indonesia(SNI) Bidang Lingkungan Kualitas Air dan Air LimbahBagian I, Panitia Teknis 13-03 Kualitas Lingkungan danManajemen Lingkungan, Kementrian Lingkungan Hidup,Jakarta

[3] Zweisty, Y. dan L.H. Poedji, 2005, Pengolahan Limbah CairJumputan Menggunakan Poli Aluminium Klorida (PAC),Jurusan Kimia, FMIPA UNSRI, Palembang

[4] Jesse M., Cohen, dan Sidney A. Hannah, 1991, Coagulationand Flocculation, Mc Graw Hill, New York

0912-08-43

jurnal pengolahan limbah

Documents