ISSN 0216 -3128 Endro Kismolo, dkk.

PENGOLAHAN"RECOVERYKARBONA T

LIMBAHKHROM

KHROM RESmUMENGGUNAKAN

PROSESKALSIUM

Endro Kismolo, Prayitno daD NurimaniwathyPuslitbang Teknologi Maju BATAN, Yogyakarta.

ABSTRAKPENGOLAHAN UMBA,ff KHROM RESIDU PROSES RECOVERY KHROM MENGGUNAKANKALSIUM KARBONAT. :rujuan penelitian ini adalah untuk menerapkan teknologi proses presipitasi padapengolahan limbah cair khrom lase air limbah industri penyamakan kulit. Limbah cair khrom diambil dariefluen sisa proses recove~y limbah chrom menggunakan magnesium oksida. Precipitan yang digunakanadalah kalsiUln karbonat ;.ecara mandiri. Percobaan dilakukan dengan memvariasi konsentrasi kalsiumkarbonat yang ditambahkan divariasi dari 50 ppm, 100 ppm, 150 ppm, 200 ppm, 250 ppm, 300 ppm,350 ppm dan 400 ppm. Ke,::epatan pengadukan divariasi dari 50 rpm, 75 rpm, 100 rpm, 125 rpm, 150 rpm,175 rpm dan 200 rpm. Waktu pengadukan divariasi dari 30 menit, 60 men it, 90 men it, 120 men it dan 150men it. Dari percobaan diperoleh kesimpulan bahwa kondisi terbaik dicapai pada konsentrasi presipitankalsium karbonat sebanyak 300 ppm, kecepatan pengadukan 125 rpm dan waktu pengadukan selama 60men it. Pada kondisi ini efisiensi pemisahan (Ep) khrom yang diperoleh sebesar 99, 985 %..

ABSTRACTWASTE TREATMENT l)F CHROME RESIDUE OF CHROMIUM RECOVERY PROCESS USINGCALSIUM CARBONAT1:. The aim of the research was to apply the precipitation technology for thetreatment of aqueous wastes of leather tanning industries. The chrome liquid wastes taken was the efluentfrom the residue of the c,'zromium recovery process using magnesium oxide. The precipitant used wascalsium carbonate. The experiments was performed by adjusting the concentration of calcium carbonatefrom 50 ppm, 100 ppm, 15,0 ppm, 200 ppm, 250 ppm, 300 ppm, 350 ppm to 400 ppm. The stirring speed wasvaried from 50 rpm, 75 'F'm, 100 rpm, 125 rpm, 150 rpm, 175 rpm to 200 rpm. The time of mixing wasvariedfrom 30 minutes, 611 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, 175 minutes and 200 minutes.The result from the experiments lead to the best condition obtained were the concentration of precipitantwas 300 ppm, flow rates ~f mixing was 125 rpm and time of mixing was 60 minutes. At this condition theseparations efficiency of chrome obtained was 99,985 %.

PENDAHULUAN

P engendalian pencemaran lingkungan olehberbagai bahan pencemar yang dihasilkan dari

kegiatan industri kimia pada saat sekarang, baikyang berupa polutan cair. polutan padat maupunpolutan gas menjadi pertimbaillgan penting setelahpolusi bahan kimia semakin memprihatinkan.Bahan kimia pencemar dimaksud termasuk didalamnya adalah logam-logam berbahaya antaralain logam khrom. yang terdapat dalam polutan cairsisa industri penyamakan kulit. Larutan bekasproses penyamakan kulit biasanya masihmempunyai kandungan krom cukup tinggi,sehingga tidak dapat lang~;ung di buang kelingkungan. Adanya pertimbangan ekonomi, makalarutan sisa proses penyamakan tersebut setelahmelalui proses recovery dapat dipergunakankembali untuk proses penyamakam kembali (4) .

Proses recovery dima~:sudkan selain untukmengambil logam khrom dalam limbah, jugabertujuan untuk meminimalkan kandungan khromdalam limbah cair yang diblJang ke lingkungan.

Oalam industri penyamakan kulit, biasanyadipergunakan Cr203 sebagai bahan penyamak kulitdalam suasana asam sulfat. Biasanya tidak semuakhrom yang terkandung dalam larutan penyamakdapat terserap oleh kulit, sehingga larutan sisaproses penyamakan pacta akhirnya akanmengandung logam khrom. Limbah cair khromsisa proses penyamakan kulit biasanya mempunyaipH =2,5 dan konsentrasi khrom didalamnya sekitar3000 ppm. Konsentrasi khrom sebesar itu tidakboleh langsung di huang ke lingkungan, karenalogam khrom termasuk logam berbahaya pencemarlingkungan. Salah satu cara untuk meminimalkankandungan khrom dalam larutan limbah tersebutadalah dengan cara pengendapan. Beberapa bahanpengendap dalam proses recovery yang dapatdipergunakan antara lain NaOH, Na2CO3, NaHCO3,CaSO4 dan MgO. (1.3).

Oalam percobaan ini limbah yang ditelitiadalah efluen sisa proses recovery' logam khrommenggunakan bahan presipitan MgO dan H2SO4sebagai larutan dijes. Penggunaan natriumhidroksida. magnesium oksida dan tawas secara

Proslding Pertemuan d.an Presentasilimiah Penelitlan Oasar IImu Pengetahuan den Teknologl flluklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

ISSN 0216-3128 Endro Kismolo, dkk.

dimaksud dapat ditentukan dengan reaksi sebagaiberikut:

Crg(SO4)6 (OH)12 + 6 H2O + 6 Ca(OH)2 -.8 Cr (OH)3 + 6 CaSO4 + 6 H2O (2)

kombinasi pernah diteliti dan memberikan efisiensipemisahan logam khrom dalam limbah sebesar98,21 % pacta pH = 8 sampai dengan pH = 9(Endro dkk, 2000 dan Endro dkk, 2001), Tetapipenggunaan keduanya secara kombinasi akanmenimbulkan kesulitan pacta proses dijesti danefluen sisa proses recovery masih mengandungkonsentrasi logam khrom cukup besar, (2,5,6),

Logam khrom dalam suasana basa mudahmengendap, dan secara umum proses pengendapankhrom menggunakan bahan pengendap MgO dapatdigambarkan dengan reaksi sebagai berikut :

Crs(SO4)6(OH)12 + 6 H2O + 6 Mg(OHh -.8 Cr(OH)3 + 6 MgSO4 + 6 H2O (1)

Dengan menentukan konsentrasi khromdalam efluen atau konsentrasi khrom dalamendapan khrom hidrosida yang terjadi, maka dapatdihitung efisiensi pemisahan logam khrom dalamlarutan limbah(4.7.8). Dengan memvariasikonsentrasi kalsium karbonat yang ditambahkan,kecepatan pengadukan dan waktu pengadukan,diharapkan dapat diperoleh pemisahan logamkhrom secara maksimal. Dengan cara inidiharapkan diperoleh filtrat yang miskin logamkhrom dan telah memenuhi syarat untuk di buangke lingkungan.Logam khrom dalam larutan limbah akan

mengendap sebagai Cr (OH)2 dalam suasana basaalkali pada konsentrasi alkali dan pH tertentu.Setiap alkali yang ditambahkan akan memberikankecepatan pengendapan sesuai dengan sifat alkalitersebut. Setelah melalui proses pengenapanbeberapa waktu dan melalui proses penyaringanatau ditiriskan, maka akan diperoleh dua rase yaiturase endapan yang kaya logam khrom dan raseefluen yang miskin logam khrom. Efisiensipemisahan logam khrom dari larutan limbah dapatditentukan dengan rumus sebagai berikut :

TATAPERCOBAAN

Bahan yang digunakan

1. Limbah khrom efluen sisa proses recoverylogam khrom limbah penyamakan kulit.

2. Kalsium karbonat3. Aquades

Co-CfE = x 100 %

p

Co(1)

Peralatan yang digunakan

I. Unit pengaduk Jar test2. pH meter3. Kertas saring4. Piranti gelas5. Ampul tetlon untuk wadah sampel analisis

metode APN

Dengan :Ep : Efisiensi pemisahanCo : Konsentrasi khrom dalam limbah awalCr : Konsentrasi khrom dalam filtrat

Cara kerja

Dari penelitian yang telah dilakukanterdahulu memberikan data awal bahwa dalamefluen masih mengandung logam khrom yang tidakboleh langsung di huang ke lingkungan. Ini berartibahwa tidak semua logam khrom dapat terambilpada proses recovery. Oleh karena itu makasebelum efluen ini dibuang ke lingkungan masihperlu dilakukan perlakuan lagi agar kandunganlogam khrom yang ada di dalamnya memenuhisyarat untuk dibuang ke lingkungan. Beberapaproses yang dapat diterapkan untuk meminimalkankandungan khrom dalam efluen tersebut adalahdengan cara elektromagnetik plating, flotasi,penyerapan dan dengan cara pengolahan kimialanjut (8,9). Salah satu cara pengolahan kimialanjutan yang dipakai dalam penelitian ini adalahdengan cara pengendapan yaitu menggunakanpresipitan kalsium karbonat. Proses pengendapan

Preparasi Limbah

Larutan limbah efluent residu prosesrecovery logam khrom (pH = 8), setelah dienapkanbeberapa hari disaring menggunakan kertas saringteknis untuk memisahkan endapan sisa. Filtrat yangdiperoleh dipergunakan sebagai larutan limbahumpan proses presipitasi. Untuk mengetahuikonsentrasi khrom dalam larutan limbah terse butdilakukan analisis menggunakan metode APN.

Percobaan Presipitasi daD analisis sampel.

1. Diambil sebanyak 50 ml larutan limbah khrom(pH = 8.0) menggunakan pipet volume.dimasukkan dalam gelas beker 100 mi. Sambildiaduk menggunakan Jar test. ke dalam larutan

'\c

limbah tersebut ditambahkan CaCO) sebanyak50 ppm pada kecepatan pengadukan 50 rpm

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Vogyakarta, 27 Junl 2002

Endro Kismolo, dkk. ISSN 0216.3128

Tabell. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap

harga efisiensi pemisahan logam khromdalam larutan limbah, pada kecepatanpengadukan 50 rpm dan waktupengadukan 30 menit.

No Konsentrasi CaCO3(ppm)

0

Efisiensi Pemisahan-Ep(%) -

~~~~~~~

~99.978

50

!QQ150200250300350400

1.2.3.4.5.7.8.9.10

selama 30 menit. Setelah dienapkan selama 12jam, dilakukan penyaringan sehingga diperolehrase endapan dan rase filtrat/ supernatan.

2. Dengan cara yang SaITJa dilakukan untukpresipitan CaCO3sebanya}~ 100 ppm, 150 ppm,200 ppm, 250 ppm, 300 ppm, 350 ppm dan 400

ppm.

3. Dengan cara yang SaITta dilakukan untukkecepatan pengadukan 7:i rpm, 100 rpm, 125rpm , 150 rpm, 175 rpm dan 200 rpm.

4. Dengan cara yang sarna dilakukan untuk waktupengadukan selama 60 menit, 90 menit, 120menit din 150 menit

5. Diambil 2,0 ml larutan filtrat yang diperolehmenggunakan pipet volume, dimasukkan dalamampul teflon. Selanjutnya dilakukan analisiskandungan khrom menggunakan metode APN.

---102.000 .t 100.000.

98.000 .

96.00094.000 .92.000 .

90.00088.00086.00084.000 '

HASIL DAN PEMBAHASAN

50 100 150 200 250 30:> 350 400

Konsentrasi CaCO3 (pprn)

1. Penentuan pengarfj:h konsentrasipresipitasi CaCO3

Pengaruh penambahall presipitan CaCO3terhadap harga efisiensi pemisahan logam khromdapat dilihat dalam Tabel 1. Dari Tabel 1 dapatdilihat bahwa semakin besar konsentrasi CaCO3yang ditambahkan maka harga efisiensi pemisahanyang diperoleh semakin be:,ar pula. Hal inimenunjukkan bahwa pembentukan endapanhidroksida logam khrom semakin besar denganadanya perubahan konsentrasi presipitan yangditambahkan.

J

Gambar 1. Gambar hubungan antara konsentrasiCaCOj terhadap efisiensi pemisahan

Hal ini terjadi karena semaikin besar konsenlrasiCaCO3 dalam proses pengl~ndapan, maka basaCa(OHh yang terjadi semakin besar dan

kemungkinan terbentuknya endapan Cr(OHh jugasemakin besar pula. Semakin ban yak khrom yangterendapkan mengakibatkan semakin kecil

konsentrasi khrom dalam supernatan, sehinggaefisiensi pemisahan yang diperoleh semakin besar.Dari Tabel I diperoleh informasi bahwapenambahan presipitan CaCO3 diatas 250 ppmpada proses presipitasi lanjut logam khrom mampumemberikan harga efisiensi pemisahan cukup baik.Selanjulnya pada konsentra~;i CaCO3 antara 300

ppm sampai dengan 400 ppm memberikan harga

efisiensi pemisahan yang c,enderung tetap. yaitudengan harga efisiensi pemi!;ahan logam khrom dialas 99,90 % dan mempunyai kecenderungan tidakberpengaruh apabila dilingkatkan konsentrasi

presipilannya.

2. Penentuan pengaruh kecepatanpengadukan

Pengaruh kecepatan pengadukan dapatdilihat pada Tabel 2. Dari Tabel 2 dapat dilihatbahwa perubahan kecepatan pengadukan padaproses presipitasi lanjut logam khrom dalam larutanlimbah sisa proses recovery, memberikanperubahan harga efisiensi pemisahan yangdiperoleh., meskipun kenaikan harga efisiensi yangdiperoleh tidak begitu besar.

Dari Tabel 2 dapat diperoleh informasibahwa kenaikan kecepatan pengadukan akanmemberikan kemungkinan terbentuknya Ca(OH)2yang semakin besar pula, sehingga pH larutan akannaik. Pada konsentrasi logam khrom yang rendah,maka kecepatan pengadukan yang semakin cepatakan mempengaruhi kemungkinan terbentuknyaendapan hidroksida daTi logam khrom. Selainharga valensi alkalinya, perubahan pH, maka faktorterbentuknya hidroksida daTi kalsium jugaberpengaruh terhadap perolehan harga efisiensipemisahan logam khrom. Apabila kecepatanterbentuknya basa daTi kalsium rendah, jugamengakibatkan lambatnya terbentuknya hidroksidadaTi logam khrom. Pada kecepatan pengadukan

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

ISSN 0216 -3128 Endro Kismolo, dkk.

yang lebih besar memungkinkan terjadinyatumbukan antar molekul reaktan menjadi lebihbesar, sehingga akan menaikan perolehan efisiensipemisahan yang lebih besar.

ini terjadi karena pada konsentrasi logam khromyang rendah, maka ketersediaan hidroksida yangcukup menjadi faktor yang terpenting.

Tabel 2. Pengaruh kecepatan pengadukan

terhadap harga efisiensi pemisahanlogam khrom dalam larutan limbah,pada konsentrasi CaCO3 = 300 ppm danwaktu pengadukan 30 menit

Tabel 3. Pengaruh waktu pengadukan terhadapharga efisiensi pemisahan logam khromdalam larutan limbah, pada konsentrasiCaCOj = 300 ppm dan kecepatanpengadukan 125 rpm.

Kecepatan Pengadukan(rpm)

No Efisiensi Pemisahan, Ep(%)

Waktu pengadukan(menit~

Efisiensi Pemisahan,Ep (%)99,981

No

~

75

100

125

150

175

200

-22.m-~~~

-22!!:!!!..-

~99.980

3060

90

120

150

L~L4.~~

l

1.2.3.4.5.

~

~99,98~99,982

~0-; 99,986 -~

.c~ 99 9 8 4(I) ,

"eOJ 99,982Co

.~ 99,980OJ

~ 99,978w

c: 100,000m~ 99,980In"e 99,960

~ #:99,940-~ 99,920nI"in 99,900;;:W 99,880

30 60 90 120 150

Waktu Pengadukan (menit)50 75 100 125 150 175 200

Kecepatan Pengadukan (rpm)waktu

efisiensiGambar 3. Gambar hubungan antara

pengadukan terhadappemisahan

Gambar 2. Gambar hubungan antara kecepatanpengadukan terhadap efisiensipemisahan

Dari percobaan sangat nyata bahwa padavariasi waktu pengadukan kenaikan waktupengadukan sampai ISO menit hanya memberikankenaikan harga efisiensi pemisahan logam khromrerata sebesar 0,751 %. Harga efisiensi terbesardari percobaan ini diperoelah pacta waktupengadukan selama 60 menit, yaitu memberikan Ep= 99,985 %. Pacta waktu pengadukan di atas 60

menit memberikan harga efisiensi pemisahan logamkhrom yang cenderung tetap dan bahkan turun. Halini kemungkinan lerjadi karena tidak tercapainyaagrumelasi dari Cr(OHh yang selanjulnyamengendap, telapi dengan berlambahnya waklupengadukan maka Cr(OH)3 selalu berada dalamlarutan yang mengapung. Sehingga bagian endapanyang di bawah menjadi semakin sedikit dan

selanjutnya efisiensi pemisahan yang diperolehsemakin kecil pula.

Dari Tabe\ 2 dipero\eh informasi bahwakecepatan pengadukan terbaik untuk prosespresipitasi \anjut ini dicapai pada kecepatanpengadukan 125 rpm. Pada kondisi ini hargaefisiensi pemisahan yang diperoleh sebesar 99,981%. Di alas kecepatan pengadukan tersebut , hargaefisiensi pemisahan yang dipero\eh cenderung

tetap.

3. Penentuan pengaruh waktu pengadukan

Pengaruh waktu pengadukan dapat dilihatpada Tabel 3. Oari Tabel 3 dapat dilihat bahwavariabel waktu pengadukan kurang berpengaruhterhadap perolehan harga efisiensi pemisahanterhadap logam khrom. Semakin lama waktuproses pengadukan yang dilakukan tidakmemberikan perubahan harga efisiensi pemisahanlogam khrom yang diperoleh secara signifikan. Hal

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

ISSN 0216 -3128 157Endro Kismolo, dkk.

KESIMPULAN Pengelolaan Perangkat Nuklir. P3TMBATAN. Jogjakarta (2001).

9. NURIMANIWATHY. DKK, PengolahanKonsentrat Limbah Cair Khrom MenggunakanNatrium Hidroksida daD Natrium Bikarbonat,Pro siding Seminar Penelitian PengelolaanPerangkat Nuklir, P3TM -BATAN. Jogjakarta

(2001).

Dari teori, pembahasan dan data percobaanpendahuluan yang diperoleh, dapat diambilbeberapa kesimpulan sebagai b{:rikut :

1. Kalsium karbonat (CaCO3) dapat dipergunakansebagai bahan presipitan pada pengolahanlanjutan residu proses recovery limbah khromsebelum di huang ke lingkungan.

2. Kondisi terbaik dicapai radII. konsentrasi CaCO3= 300 ppm, kecepatan pengadukan 125 rpm danwaktu pengadukan selama 60 menit. Padakondisi ini diperoleh harga efisiensi pemisahanlogam khrom sebasar 99,98:; %.

TANYAJAWAB

Heny Suseno

~ Pengolahan Cr menggunakan cara presipitasiakan menghasilkan limbah sekunder berupa"sludge" Cr, bagaimana cara mere-used karenasludge tersebut telah bercampur denganberbagai macam bahan kimia lainnya,kenyataan di lapangan fe-used tidak berjalandaD sludge dikirim ke penimbunan limbah.

~ Apa keunggulannya dibandingkan dengan caraelektrokimia yang telah establish daDteknologinya telah dijual di pasar.

PUSTAKA

Endro Kismolo.Sebelum dire-used maka "sludge" yang

diperoleh di dijesti menggunakan H~O4dan dilanjutkan pemanasan sampaidiperoleh serbuk khrom yang bersifat re-

used..Dibanding dengan cara elektrokimia,

maka proses kimia (presipitasi) lebihoptivatij, karena konsentrasi chrom yangada cukup besar. Sedangkan pada kasusini proses elektrokimia dapat diterapkanuntuk meminimalkan logam khrom dalamsupernatan (masih dicoba untuk

disempurnakan).

Philips~ Apakah sudah acta data kandungan khrom

dalam limbah yang diteliti ? misalnya % berat

khrom.

~ Apakah sudah diketahui limbah khrom yangacta sebagai ikatan garam yang sejenis atautidak mengingat sumber khrom bagi pabrikkulit berasal dari berbagai jenis

Endro Kismolo.Konsentrasi awal daTi instalasi

penyamakan kulit, logam khrom :t sid

3000 ppm.

1.

DWI WAHINI NURHAYATI, DKK,Ekstraksi Ion Khrom dalam Asam Nitratdengan Teknologi Membran Cair untukLimbah Industri Penyamakan Kulit, MajalahKulit Karet dan Plastik, XV: 2, Jogjakarta(1999), Hal 3-12.

2. ENDRO.K, DKK, Pengolahan Kimia LimbahKhrom Menggunakan Teknologi FlokulasiKoagulasi, Prosiding Pertemuan dan PresentasiPenelitian dan Pengelolaan Perangkat Nuklir,P3TM -BATAN, Jogjakarta (2000).

3. CHAUVET ,P, DIPPEL, T, ChemicalPrecipitation, Advanced Mlanagement Methodsfo Medium Liquid Wastes, CEN and AERE

(1981).4. S.RAJAMANI, A System for Recovery and

Reuse of Chromium from Spent TanningLiqour Using Magnesium Oxide and SulphuricAcid, Technical Expert EnviromentalEngineering UNIDO, Viennna (1998).

5. KAUFMAN, J, NESBIT1', B, J, GOLDMAN,I, M, ELIASEN, R, The Removal ofRadioactive anions by Water Treatment,Technical Information Service, Oak Ridge,

Tennessee (1951).

6. BENEDICT, M, PIGFORD, T.H, and LEVIH,W, Nuclear Chemical engineering, SecondEdition, Mc Graw Hill BolJk Company (1981).

7. TECHNICAL REPORT SERIES NO.89,"Chemical Treatment of Radioactive Waste",International Atomic Energy Agency, Vienna,

1986.

8. ENDRO, Dijesti Lumpur Hasil Pengolahankimia Limbah Khrom :Menggunakan Asamsui fat, Prosiding Seminar Penelitian

-Prosldlng Pertemuan dan Presentasl IImlah Penelltlan Oasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr

P3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

158 ISSN 0216 -3128 Elldro Kismolo, dkk.

.Betul, nwsih pada ikatan garam yangsejenis sehingga proses recoverynyamengarah kesana.

Jati Susilo..Dari tiga parameter variasi konsentrasi kalsium

karbonat, kecepatan pengadukan dan waktupengadukan, mana yang mempunyai pengaruhdorninan terhadap efisiensi pemisahan khrom ?

Endro Kismolo

.variabel yang dominan pada prosespresipitasi khrom residu proses recoverykhrom adalah konsentrasi CaCO3,sedangkan variabel kecepatanpengadukan dan waktu pengadukan untukmenyempurnakan proses presipitasinya.

"'"

$,

Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002