MAKALAH

Pengolahan Air Limbah Industri Tekstil Secara Koagulasi

dengan Menggunakan Aluminium Sulfat ( Al2(SO4)3. n H2O )

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu TugasMata Kuliah Pengolahan Air Proses dan Limbah Tekstil

Disusun Oleh :

Raeza Nur Octavia ( 10020024 )

Rahmat Hidayat ( 10020030 )

Moch. Indra Lungguh G. ( 10020040 )

Ginanjar Waluya ( 10020043 )

Grup : K-1, K-2

Dosen :

Haryanti Rahayu, S.Teks., M.T.

Budi Handoko, S.S.T.

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TEKSTILB A N D U N G

2 0 1 3

ABSTRAK

Salah satu sistem pengolahan limbah yaitu dengan metode koagulasi-flokulasi, dimana limbah

diendapkan dengan menggunakan koagulan Tawas Aluminium ( Al2(SO4)3. n H2O ), yang

merupakan senyawa organik yang mampu mengkoagulasi zat tersuspensi dan koloid dengan

baik. Koagulan adalah zat kimia yang menggabungkan partikel-pertikel koloid dalam air,

sehingga partikel terlarut nantinya dapat digabungkan dalam bentuk yang lebih besar sehingga

mudah diendapkan. Proses koagulasi-flokulasi ini dapat menurunkan kadar zat pencemar sekitar

70%. Sedangkan flokulan yang dipakai adalah polimer Evviro 104 yang mempunyai muatan

positif, yang dapat mengikat koloid menjadi bentuk flok dengan reaksi dan juga mempunyai

kemampuan untuk mengikat zat warna sehingga dapat membantu mengurangi warna pada air

limbah.

Kata kunci : aluminium sulfat, limbah cair industri tekstil, koagulasi-flokulasi.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Keberadaan industri tidak dapat dipisahkan dari lingkungannya, sehingga

limbah industri berupa limbah cair, limbah padat, limbah suara dan limbah padat,

perlu dikendalikan dan diolah sehingga bersih dan bebas zat pencemar sebelum

dibuang ke lingkungan.

Pengolahan limbah cair dilakukan untuk mengurangi zat pencemar baik yang

berasal dari limbah rumah tangga maupun dari limbah industri. Limbah cair

mengandung beberapa jenis zat pencemar seperti zat organik, senyawa yang

mengandung nitrogen, padatan tersuspensi/terendapkan, senyawa garam, senyawa

organik beracun, dan beberapa mokroorganisme patogen, serta zat lainnya.

Kebanyakan zat pencemar tersebut terutama zat organik merupakan zat

penyerap oksigen, sehingga mengurangi kadar oksigen terlarut didalam air dan

mengganggu kehidupan biota air. Disamping zat pencemar, limbah cair sering

keluar dari proses dalam keadaan panas, sehingga perlu didinginkan sebelum

diolah.

Air limbah industri tekstil pada umumnya mempunyai tingkat kepekatan

warna dan kekeruhan yang tinggi. Untuk menghilangkan partikel-partikel

penyebab kekeruhan yang mempunyai ukuran molekul yang beragam dapat

dilakukan dengan pengendapan. Pada umumnya partikel yang ukurannya besar

memerlukan waktu yang singkat untuk mengendap, sedangkan partikel yang

ukurannya lebih kecil memerlukan waktu yang lama untuk mengendap.

Salah satu sistem pengolahan limbah yaitu dengan metode koagulasi-

flokulasi, dimana limbah diendapkan dengan menggunakan koagulan Tawas

Aluminium ( Al2(SO4)3. n H2O ).

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penulisan ini adalah untuk mengetahui sejauh mana

kemampuan aluminium sulfat sebagai koagulan dapat memproses limbah industri

tekstil.

1

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mengetahui kemampuan aluminium sulfat

sebagai koagulan untuk mengolah limbah industri tekstil

1.4 Manfaat Penulisan

Hasil penulisan ini diharapkan bermanfaat sebagai masukan alternatif untuk

mengolah limbah industri tekstil.

2

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Koagulasi-Flokulasi2.1.1 Koagulasi

Koagulasi adalah suatu proses pengurangan suatu gaya tertentu yang

menjaga partikel terlarut tetap terpisah satu sama lain. Proses ini terjadi ketika ada

penambahan zat kimia berupa koagulan didalam air yang dicampurkan dengan

kecepatan tinggi (rapid mix, mis 100 rpm) pada kolam pencampur. Flokulasi

didefinisikan sebagai aglomerasi partikel terlarut sehingga membentuk partikel

yang akan mengendap oleh gaya gravitasi.

Proses koagulasi dalam air limbah akan mengurangi konsentrasi padatan

terlarut, padatan halus yang muncul sebagai kekeruhan dan warna, serta materi

koloid lainnya sampai mencapai pada limit yang dapat ditolerir.

Air limbah industri tekstil biasanya mempunyai warna yang pekat dan

keruh yang disebabkan oleh partikel-partikel kecil. Warna pda air disebabkan oleh

zat terlarut yang dapat menyerap sinar putih matahari dan memantulkan sinar

dengan panjang gelombang tertentu. Warna air juga dipengaruhi oleh kekeruhannya

untuk menghilangkan partikel-partikel penyebab kekeruhan yang mempunyai

ukuran yang beragam biasanya dilakukan sedimentasi. Partikel yang ukurannya

besar memerlukan waktu yang sebentar untuk mengendap sedangkan partikel yang

ukurannya sangat kecil memerlukan waktu yang lama untuk mengendap. Supaya

partikel yang ukurannya sangat kecil ini bisa mengendap dengan cepat maka

partikelnya perlu diperbesar dan hal tersebut dapat dilakukan dengan proses

koagulasi – flokulasi.

Tabel Kecepatan Pengendapan Berbagai Ukuran Partikel

Diameter Partikel

(mm)Klasifikasi

Waktu

Pengendapan

Untuk Tiap 1 feet

10 Kerikil 0,3 detik

1 Pasir Kasar 3,0 detik

0,1 Pasri Halus 38 detik

0,01 Mendap (Silt) 33,0 menit

0,001 Bakteri 55,0 jam

3

0,0001 Koloid 230 hari

0,00001 Koloid 6,3 tahun

0,000001 Koloid 66,0 tahun

Sumber : American Water Works Association, 1971, hal 70

Koagulasi adalah suatu proses destabilisasi partikel koloid. Secara esensial

partikel dilapisi dengan lapisan perekat yang menyebabkan partikel tersebut

berflokulasi dan kemudian mengendap selama selang waktu tertentu.

Ada dua tipe umum dispersi partikel padat dalam air, yaitu hidrofobik dan

hidrofilik. Pembagian dua tipe ini berdasarkan gaya tarik permukaan air terhadap

partikel. Partikel hidrofobik mempunyai gaya tarik lebih kecil terhadap air

sementara partilke hidrofilik mempunyai gaya tarik yang besar terhadap air.

Faktor penting dalam stabilitas koloid adalah kehadiran muatan permukaan.

Stabilitas diperoleh dengan berbagai cara, bergantung pada komposisi medium dan

koloid. Stabilitas ini harus dilawan apabila partikel ini akan membentuk agregat

(berflokulasi) partikel yang lebih besar sampai pada ukuran dimana partikel ini

dapat dengan mudah diendapkan.

Muatan permukaan terbentuk sebagian besar melalui adsorbsi, ionisasi dan

penggantian isomorf. Misalnya, tetesan minyak, gelembung gas atau zat kimia inert

yan secara terdipersi dalam air akan mendapatkan muatan negatif melalui adsorbsi

prefensial anion (biasanya ion hidroksil). Pada protein atau mikroorganisme,

muatan permukaan diperoleh melalui anionasasi gugus karboksil dan amino.

Muatan ini bisa ditampilkan sebagai N2H-R-COO- pada pH tinggi, +N3H-R-COOH

pada pH rendah dan +N3H-R-COO- pada titik isoelektrik dimana R mewakili badan

padatan. Muatan yang diperoleh melalui pergantian isomorf, brlangsung pada tanah

liat dan partikel tanah lainnya, dimana ion pada struktur lattiice (kisi) diganti

dengan ion dari larutan (misalnya pergantian Si dengan Al).

Ketika permukaan partikel ataupun koloid bermuatan, beberapa ion dengan

muatan berbeda (dikenal dengan ion counter) akan tertarik ke permukaan partikel

ataupun koloid tersebut. Ion-ion tersebut tertahan di permukaan partikel ataupun

koloid oleh gaya stais dan gaya Van der Waals yang cukup kuat. Tertahannya ion-

ion tersebut menyebabkan terhindarnya pertikel koloid dari agitasi termal. Lapisan

luar ion (diffuse layer) yang mengelilingi lapisan rapat (fixed layer) ion-ion

4

tersebut, menghalangi terbentuknya lapisan padat ganda (compact double layer)

oleh agetasi termal. Hal ini digambarkan secara skematis dalam gambar 2.2.1. pada

gambar terlihat bahwa lapisan ganda yang terdiri dari lapisan padat (stern) yang

pada badan larutan nilai potensialnya jatuh dari o tadi ke s dan lapisan terhambur

yang pada badan larutan larutan nilai potensilnya jatuh dari s ke 0.Jika suatu

partikel seperti pada gambar 2.2.1 ditempatkan pada larutan elektrolit dan suatu

elektron dialirkan pada larutan tersebut, maka partikel (bergantung pada muatan

permukaannya) akan tertarik pada salah satu elektroda, dan bersarnya pula tertarik

kabut ion.

Nilai potensial permukaan bidang geser (surface of share) di ukur beberapa

kali pada operasi pengloahan limbah. Nilai pengukuran sering kali dinamakan zeta

potensial. Secara toeri, potensial zeta harus berhubungan dengan pengukuran nilai

potensial permukaan lapisan rapat ion-ion (fixed layer of ion) yang tertarik pada ion

partikel, seperti digambarkan pada gambar 2.2.1. kegunaan pengukuran nilai

potensial zeta ini terbatas karena nlainya bervariasi bergantung pada komponen

larutan, dan karenanya bukan merupakan pengukuran yang dapat diulang

(repeatable).

Agar tejadi agregasi partikel, harus diambil suatu langkah yang dapat

mengurangi atau mengatasi efek muatan permukaan koloid tersebut. Efek muatan

dapat diatasi dengan :

1. Penambahan suatu potensial ion yang akan mengambil muatan atau akan

bereaksi dengan permukaan koloid untuk mengurangi muatan permukaan, atau

penambahan suatu elektrolit, yang akan mengurangi ketebalan lapisan elektrik

terhambur dan karenanya akan mengurangi nilai potensial zeta.

2. Penambahan molekul berantai panjang (polimer), yang dapat terionisasi

sebagian dan karenanya dinamakan polielektrolit, yang akan memindahkan

partikel dengan cara adsorbsi dan penggabungan.

3. Penambahan zat kimia yang membentuk ion logam terhidrolisis.

2.1.2 FlokulasiAgar partikel-partikel koloid dapat menggumpal, gaya tolak menolak elektrostatik

antara partikelnya harus dikurangi dan transportasi partikel harus menghasilkan

kontak diantara partikel yang mengalami destabilisasi. Setelah partikel-partikel

koloid mengalami destabilisasi, adalah penting untuk membawa partikel-partikel

tersebut ke dalam suatu kontak antara satu dengan yang lainnya sehingga dapat

5

menggumpal dan membentuk partikel yang lebih besar yang disebut flok. Proses

kontak ini disebut flokulasi dan biasanya dilakukan dengan pengadukan lambat

(slow mix) secara hati-hati. Flokulasi merupakan factor paling penting yang

mempengaruhi efisiensi penghilangan partikel. Tujuan flokulasi adalah untuk

membawa partikel-partikel ke dalam kontak sehingga mereka bertubrukan, tetap

bersatu, dan tumbuh menjadi satu ukuran yang siap mengendap. Pengadukan yang

cukup harus diberikan untuk membawa flok ke dalam kontak. Terlalu banyak

pengadukan dapat membubarkan flok sehingga ukurannya menjadi kecil dan

terdispersi halus (Davis dan Cornwell, 1991).

Dalam proses flokulasi, kecepatan penggumpalan dari agregat ditentukan oleh

banyaknya tubrukan antar partikel yang terjadi serta keefektifan benturan tersebut.

Dalam hal ini, tubrukan antar partikel terjadi melalui tiga cara, yakni :

1. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerak termal (panas), yang dikenal

sebagai gerak Brown. Flokulasi yang terjadi oleh adanya gerak Brown ini

disebut flokulasi perikinetik.

2. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerakan media (air), misalnya karena

pengadukan. Flokulasi yang terjadi akibat gerakan fluida ini disebut flokulasi

ortokinetik.

3. Kontak yang terjadi akibat perbedaan laju pengendapan dari masing-masing

partikel.

2.1.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Proses Koagulasi-Flokulasi

1. Pengaruh Derajat Keasaman Air (pH)

Derajat keasaman (pH) berpengaruh pada proses koagulasi-flokulasi, karena

sifat kimia koagulan sangat tergantung pada pH. Pada proses koagulasi-

flokulasi, terdapat suatu daerah pH dimana dapat terjadi proses koagulasi yang

baik dalam waktu singkat dengan suatu dosisi koagulan tertentu. Contohnya

tawas aluminium daerah pH yang baik dimana terbentuk flok yang lebih besar

adalah pada pH 7-9.

6

2. Pengaruh Tingkat Kekeruhan Air

Sifat atau macam kekeruhan air juga harus dijadikan bahan pertimbangan dalam

proses koagulasi. Sifat kekeruhan air menyangkut tingkat kekeruhan dan

karakteristik material kebutuhan air.

Tingkat kekeruhan air berpengaruh terhadap mekanisme proses pembentukan

flok. Sesuai dengan teori destabilisasi, pada tingkat kekeruhan air yang rendah,

proses destabilisasi akan susah terjadi. Sebaliknya pada tingkat kekeruhan air

yang tinggi, proses destabilisasi akan dapat berlangsung dengan lebih cepat,

tetapi bila pada kondisi tersebut dipakai dosis koagulan yang rendah, maka

pembentukan flok kurang efektif.

Untuk air yang mengandung partikel koloid organik yang berasal dari air

buangan industri, biasanya menimbulkan kesukaran dalam proses koagulasi, dan

sebagai akibatnya adalah meningkatnya kebutuhan akan koagulan, karena terjadi

reaksi yang banyak antara koagulan dengan partikel koloid.

3. Pengaruh Koagulan

Jenis koagulan yang digunakan untuk proses koagulasi akan mempengaruhi

mekanisme destabilisasi partikel koloid, sebab setiap koagulan mempunyai

karakteristik yang berbeda-beda.

4. Pengaruh kondisi Pengadukan

Agar dapat diperoleh hasil yang baik pada saat koagulasi-flokulasi, astu hal yang

perlu diperhatikan adaqlah sistem pengadukannya yaitu untuk mencampurkan

koagulan untuk pembuatan flok. Yang perlu diperhatikan, bahwa pengadukan itu

harus betul-betul merata, sehingga semua koagulan yang dibutuhkan akan

bereaksi dengan partikel-partikel atau dengan ion-ion di dalam suspensi.

Selain itu, kecepatan pengadukan sangat mempengaruhi pertumbukan flok. Bila

kecepatan peengadukan itu terlalu lambat, akan mengakibatkan terlalu

lambatnya pertumbukan flok. Disisi lain, kecepatan pengadukan ini terlalu besar,

akan mengakibatkan terpisahnya kembali flok-flok yang telah bergabung.

Di dalam flokulasi, benturan atau kontak antar partikel dapat terjadi melalui tiga

cara, yaitu :

1. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerak termal (panas), yang dikenal

sebagai Gerak Brown. Flokulasi yang terjadi oleh Gerak Brown ini lebih

dikenal sebagai “Flokulasi Perikinetik”.

7

2. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerak media (air), misalnya

diakibatkan oleh pengadukan. Flokulasi yang disebabkan oleh gerak media,

disebut juga”Flokulasi Ortokinetik”.

3. Kontak yang terjadi akibat kecepatan mengendap masing-masing partikel

yang tidak sama.

Cara pertama dan kedua terjadi dalam proses pembentukan mikroflok dan

penggabungan mikroflok menjadi makroflok. Sedangkan cara ketiga biasanya

terjadi pada saluran efluen dari bak pengaduk dan di dalam bak sedimentasi.

8

BAB 3PEMBAHASAN

3.1 Pengolahan Limbah Industri Tekstil secara Koagulan dengan Aluminium Sulfat

Koagulan dapat dikelompokkan atas : alum, garam besi (seperti ferri

klorida), atau polimer. Diantara ketiga jenis diatas, alum merupakan jenis yang

paling umum digunakan karena lebih murah.

Tawas alum atau alum adalah nama dagang dari Aluminium Sulfat dengan rumus

kimia Al2(SO4)3. n H2O ( nilai n bervariasi antara 13 sampai 18 ). Ketika dilarutkan

dalam air akan terurai menurut reaksi :

Al2(SO4)3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2SO4

Aluminium Hidroksida, Al(OH)3, adalah zat yang tidak larut berbentuk flok

bergel (gelatinous flock) yang akan mengendap secara perlahan. Ketika partikel ini

mengendap, maka partikel tersebut akan “mengajak” serta partikel-partikel yang

larut dalam air. Karena reaksi disosiasi di atas menghasilkan asam, maka pH

larutan akan turun. Untuk menaikkan pH larutan, maka ditambahkan Kalsium

Karbonat (CaCO3). Reaksi yang terjadi yaitu sebagai berikut :

CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2O + CO2

Air yang akan bereaksi dengan aluminium sulfat harus cukup mengandung

alkalinitas agar dapat membentuk flok hidroksida. Biasanya pada pH yang

diperbolehkan, alkalinitas berada dalam bentuk ion bikarbonat. Reaksi sederhana

pembentukan flok adalah sebagai berikut (Benefield et. al., 1982).

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(HCO3)2 .. 2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14 H2O + 6 CO2.

Ada air tertentu yang tidak mengandung cukup alkalinitas untuk bereaksi

dengan alum, sehingga perlu ditambahkan alkalinitas. Biasanya alkalinitas dalam

bentuk ion hidroksida ditambahkan dengan penambahan kalsium hidroksida (slaked

atau kapur hidrat). Reaksi koagulasi dengan adanya kalsium hidroksida adalah

sebagai berikut :

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(OH)2 2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14 H2O

Alkalinitas dapat juga ditambahkan dalam bentuk ion karbonat dengan penambahan

natrium karbonat (soda abu).

Kebanyakan air mengandung cukup alkalinitas, sehingga tidak perlu

dilakukan penambahan zat kimia lain selain aluminium sulfat. Rentang pH

optimum untuk alum berkisar antara 4,5 – 8,0 karena aluminium hidroksida

9

menjadi sukar larut pada pH tersebut. Aluminium sulfat umumnya terdapat dalam

bentuk kering tetapi adajuga yang cair. Aluminium sulfat kering biasanya

berbentuk butiran halus, bubuk, dan bongkahan tetapi yang umumnya digunakan

adalah aluminium sulfat dalam bentuk butiran halus. Butiran halus tersebut

mengandung 15-22 % Al2O3 yang meliputi 14 kristal air, dengan berat sekitar 60-

63 lb/ft3, dan dapat diumpankan langsung, sedangkan aliminium sulfat cair

mengandung 50 % alum. Alum dapat digunakan sebagai koagulan tunggal maupun

digunakan bersama bahan lain, misalnya sodium aluminate. (Na Al O2). (Reynolds,

1982).

10

BAB IVPENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari pembahasan tentang pengolahan limbah secara koagulasi dengan

menggunakan aluminium sulfat dapat di tarik kesimpulan bahwa aluminium sulfat

memiliki kemampuan yang cukup baik dalam memproses air limbah industri tekstil

dan memiliki harga yang relatif lebih ekonomis dibandingkan dengan koagulan

yang lain.

4.2 Saran

Untuk kepada para penggerak industri tekstil supaya dapat

mempertimbangkan aluminium sulfat ini sebagai alternatif untuk mengolah air

limbah industri tekstil. Selain itu perlu juga dikembangkan penelitian yang

menggunakan koagulan yang lain yang kemampuannya sama dengan aluminium

sulfat tapi dengan yang lebih ekonomis dan ramah lingkungan.

11

DAFTAR PUSTAKA

Mulia, Ahmad. 2009. Proses Penjernihan Limbah Cair Industri Tekstil. Sumatra Utara. www. repository.usu.ac.id/.

Isminingsih Gitopadmojo, Seri Kuliah Air Proses Untuk Industri Tekstil, Pengolahan Limbah dan Produksi Bersih. STT Tekstil. Bandung, 2008.

12