Hasi/ Penelitian clan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979

PENGARUH ASAM HUMUS TERHADAP INTERAKSI RADIONUKLIDA-BENTONIT:PENGARUH PH LARUTAN PELINDI

Budi Setiawan, Hendra A. PratamaPusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN

ABSTRAKTelah dilakukan percobaan pengaruh pH larutan terhadap desorpsi Cs-137 oleh asam humus dari

bentonit. Dari hasil kinetika sorpsi Cs-137 ke bentonit diperoleh bahwa keadaan setimbang diperolehsetelah pengocokan sample mencapai 7 hari. Nilai Kd pada kondisi pH: 4 lebih kecil dibandingkan denganyang lainnya. Hasil ini menunjukkan adanya pengaruh pH larutan terhadap kemampuan asam humus untukmempengaruhi interaksi antara bentonit dan Cs-137.

ABSTRACT

The effect of pH solution on desorption of Cs-137 by humic acid from bentonite experiment hasbeen done. From the result of sorption kinetic of Cs-137 into bentonite was shown that equilibriumconditions were obtained after 7 days contacted. Distribution of Cs-137 on pH 4 condition was smaller thanother values. The result showed that the effects of pH solution to humic acid performance were exist toaffect the interaction ofbentonite-Cs-137

PENDAHULUAN

Pada fasilitas penyimpanan limbah radioaktif (sistem tanah dangkal) digunakan sistem

keselamatan berlapis untuk meminimalisir adanya dampak sebaran radionuklida ke lingkungan.

Sistem keselamatan pertama, kedua, ketiga, keempat dan kelima berturut-turut adalah hasil

pemadatan limbah dengan bahan matriks, wadah pemadatan, penyungkup (enggineered barrier),

bahan urug, dan formasi geologi lokasi. Salah satu dari material bahan urug yang digunakan

adalah lempung benton it. Secara prinsip, .bentonit digunakan sebagai penyangga (buffer) untuk

menunda terjadinya kontak antara air tanah dan paket limbah, juga dapat berperan sebagai

penyerap radionuklida yang "lepas" dari paket limbah bersama dengan aliran air tanah. Adanya

intrusi air tanah ke dalam sistem penyimpanan limbah radioaktif yang berisi paket limbah dapat

menyebabkan wadah paketJdrum rusak sehingga membuat radionuklida terlindi dan ikut hanyut

bersama air tanah. Bentonit sebagai salah satu penghalang buatan yang diletakkan disekeliling

paket limbah akan berperan untuk menghalangi penyebaran radionuklida (RN) ke lingkungan

secara sorpsi agar radionuklida yang terlepas tersebut tidak menyebar ke lingkungan.

Di air tanah selain radionuklida dan ion-ion logam yang terlarut juga dapat dijumpai adanya

material organik seperti asam humus (AR). Asam humus mempunyai sifat yang mudah larut di

air tanah, eksis pada rentang konsentrasi yang luas serta berkemampuan ikat yang kuat terhadap

ion logam. Pada konsentrasi yang cukup tinggi, asam humus diperkirakan akan menarik dan

melepas radionuklida yang terikat di batuan/tanah sepanjang aliran air tanah sehingga

menyebabkan radionuklida akan kembali hanyut bersama air tanah [1-4]. Deugan sifalnya yang

seperti ini, asam humus ditengarai cukup berperan penting pada migrasi radionuklida ke

49

Hasil Penelitian don Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979

lingkungan sehingga material ini dirasa sangat penting untuk diteliti. Adanya konsentrasi asam

humus di air tanah diperkirakan akan mengganggu peran penghambatan radionuklida oleh

bentonit di air tanah. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen tentang pengaruh asam humus

terhadap interaksi radionuklida dengan bentonit.

Parameter-parameter yang mempengaruhi kemampuan asam humus "mengganggu" interaksi

radionuklida-bentonit adalah pH, kekuatan ion (1, ionic strength) dan konsentrasi ion logam,

dimana pada penelitian kali ini telah dilihat pengaruh pH larutan pelindi.

Hasil akhir yang akan diperoleh dari percobaan ini adalah tersedianya informasi pengaruh

asam humus terhadap interaksi radionuklida-bentonit, kemudian dari sini akan dapat diketahui

karakter AH saat berinteraksi RN-bentonit. Informasi ini selanjutnya dapat digunakan untuk

mendukung pengkajian keselamatan fasilitas penyimpanan limbah, dan hasilnya dapat digunakan

pada pembuatan konsep disain penyimpanan limbah di masa yang akan datang.

TAT A KERJA

Bahan

Bahan yang dibutuhkan: lempung Na-bentonit, NaCl, CsCI, asam humus Aldrich dan

radionuklida Cs-13 7

Metode

Pada tahap persiapan dilakukan pembuatan Na-bentonit dari tepung Ca-bentonit secara

pemanasan denganfurnace dan pencampuran dengan NaCI 3 M [5]. Setelah bahan Na-bentonit

telah siap, kemudiandilakukan percobaan kinetika sorpsi dari Radionuklida Cs-137 dengan Na­

bentonit. Percobaan kinetika sorpsi dengan cara mengontakkan antara bentonit-Iarutan, ratio

I: 100 dan CCs = 5 X 10,8 M, I (ionic strength) = 0,1 M. Campuran tersebut dikocok dan dicuplik

sampai diperoleh kondisi setimbang dengan bentonit. Dilakukan pemisahan fasa padat-cair, 1 ml

larutannya diambil untuk diukur aktivitas y-nya dengan menggunakan detektor NaI(Tl) jenis

sumuran. Sisanya digunakan untuk mengukur pH larutan.

Botol yang tersisa diberi larutan asam humus + larutan buffer untuk mengatur pH, kemudian

campuran kembali dikocok sampai diperoleh kondisi setimbang. Oilakukan pemisahan padat-cair, 1

mllarutannya diambil untuk diukur aktivitasnya dengan menggunakan detektor NaI(Tl) jenis sumuran.

Dari hasil pengukuran aktivitas Cs-l37 kemudian dapat dihitung nilai Kd untuk Cs-l37. Larutan yang

tersisa digunakan untuk mengukur pH larutan. Koefisien distribusi (Kd) Cs-13 7 ditulis sebagai,

(1)

50

Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979

BASIL DAN PEMBAHASAN

1. Kinetika sorpsi Cs-137 dan Na-bentonit,

Percobaan kinetika sorsi di tunjukkan pada Gambar I, sebagai absis adalah waktu (hari) dan

ordinat adalah koefisien distribusi Kd (ml/g). Terlihat bahwa keadaan setimbang diperoleh

setelah pengocokan sample mencapai 7 hari dengan mendatarnya kurva, dimana nilai Kd

berharga tetap terhadap perubahan waktu, artinya setelah pengocokan selama 7 hari banyak Cs­

137 yang "keluar" dan "mas uk" benton it dari larutan telah stabil. Dari hasil kinetika sorpsi ini

kemudian dilanjutkan dengan percobaan pengaruh asam humus, atau dengan kata lain bahwa

percobaan pengaruh asam humus terhadap interaksi Cs-137-bentonit pada kondisi larutao pH

yang berbeda baru dapat dilaksanakan setelah percobaan kinetika sorpsi mencapai hari ke-7.

3 6 9 12

t (Iuui)

•

250I-200 -~ 150 -~ ¢

~

100

50 -00 -

,

•••••••....: .•••

100

80

.-. t)J);::;. 60e -- 40""0

::c: 20012

Gb.l Kinetika sorpsi Cs-137 ke benton it

2. Pengaruh asam humus terhadap interaksi Cs-137-bentonit pad a kondisi pH larutan berbeda.

HasH percobaan ditunjukkan pada Gambar 2. Setelah dicapai keadaan setimbang, larutan yang

berisi Cs-137 dan benton it diberi asam humus dan larutan buffer sebagai pengubah pH larutan.

Kondisi pH larutan yang berbeda diberi notasi 0 0 A dan •.

15 18 21 24

t (ban)

Gb.2 Pengaruh pH larutan terhadap desorpsi Cs-137

oleh asam humus dari bentonit

51

Hasil Penelitian clan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979

Hasil desorpsi Cs-137 dari bentonit ke larutan terlihat memberikan hasil yang beragam satu

dengan lainnya, terutama antara notasi 0 0 A dan •. Hal ini disebabkan kondisi pH larutan

yang terjadi pada 0 0 A, diperoleh pH: 0,24 - 0.65. Sedangkan pada notasi ., pH larutan

sekitar 4. Pada kondisi keasaman larutan yang seperti ini (pH: 0,24 - 0.65) asam humus sarna

sekali tidak berperan, karena pada kondisi pH dibawah 2,5 gugus fungsional asam humus belum

aktif[6] sehingga desorpsi Cs-137 ke larutan hanya disebabkan oleh adanya gangguan perubahan

volume larutan. Sedang pada kondisi pH: 4 telah terbentuk gugus fungsional pada asam humus,

akan tetapi karena konsentrasi asam humus yang kecil maka kemampuan menarik Cs-137 dari

bentonit juga tidak besar .. Walaupun begitu hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa nilai Kd

pada kondisi pH: 4 lebih kecil dibandingkan dengan yang lainnya. Hasil ini telah menunjukkan

adanya pengaruh pH larutan terhadap kemampuan asam humus untuk mempengaruhi interaksi

antara benton it dan Cs-137, walaupun hasil yang diperoleh belum maksimal.

Kisaran pH air tanah antara 4 sampai 7 akan sangat mempengaruhi peran dari asam humus untuk

"menarik" RN yang telah terserap oleh bentonit kembali ke air tanah dan sekaligus asam humus

dapat berperan sebagai pengemban dari RN ke biosfer [7].

KESIMPULAN

Telah dilakukan percobaan pengaruh pH larutan terhadap desorpsi Cs-13 7 oleh asam humus dari

bentonit. Dari hasil kinetika sorpsi Cs-137 ke benton it diperoleh bahwa keadaan setimbang

diperoleh setelah pengocokan sample mencapai lebih dari 7 hari. Nilai Kd pada kondisi pH: 4

lebih kecil dibandingkan dengan yang lainnya. Hasil ini menunjukkan adanya pengaruh pH

larutan terhadap kemampuan asam humus untuk mempengaruhi interaksi antara bentonit dan Cs­

137.

UCAP AN TERIMA KASm

Ucapan terima kasih kepada Bapak Drs. Heru Umbara, Sdr. Drs. Heni Suseno MSi dan Sdri.

Wahyu Retno P., A.Md atas bantuan analisis Cs-137 di lab BRK-PTLR.

DAFTAR PUSTAKA

1. BUFFLE, J.: "Complexation Reactions in Aquatic System: An Analytical Approach", Ellis

Horwood, New York (1990).

2. CHOPPIN, G.R.: "The Role of Natural Organics in Radionuclide Migration in Natural

Aquifer System". Radiochim. Acta 58/59, 113 (1992).

52

Hasil Penelitian don Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979

3. KIM, J.I.: "Actinide Colloid Generation in Groundwater". Radiochim. Acta 52/53, 71 (1991).

4. WEBER, J. H.: Humic Substance and Their Role in the Environment, John Wiley and Sons,

Inc., New York (1998).

5. LUMINGKEW AS, S.: Konversi Bentoni/-Ca Menjadi Bentonit-Na Melalui Teknik

Pertukaran Ion, Tesis Magister Sain, Universitas Gadjahmada, Yogyakarta (1996)

6. SETIA WAN, B. :"Karakterisasi Asam Humus Secara Titrasi: Penentuan Konsentrasi Gugus

Fungsional (CR) Total dan Derajat Disosiasi (a.)", 1. Teknol. Pengelolaan Limbah, Vol. 6 No.

2, P2PLR-BA TAN, 38 (2003).

7. WARREN, DR., SEBESTYEN, SD.,JOSEPHSON, DC., LEPAK, JM., KRAFT, CE.,

"Acidic Groundwater Discharge and In-situ Egg Survival in Redd of Lake-Spawning Brook

Trout", Trans. The Am. Fisheries Soc. 134, 1193-1201 (2005).

CO"J.J