Indo. J. Chem 2006, 6 (3), 225 -. 230

Agustin Sumartono, dkk.

225

* Sesuai penulis. telp / fax: 021-7690709 ext 161/021-7513270

Alamat email: agustinnmb@yahoo.com~~V

PENAMBAHAN BEBERAPA KOOGULAN dan VARIASI pH TERHADAP

DEGRADASI DARI AIR LIMBAH TEKSTIL DENGAN MENGGUNAKAN RADIASI

GAMMA

Agustin Sumartono

*

, Winarti Andayani Lindu dan Ermin K. Winarno

Pusat Teknologi Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional,

Jl Cinere Pasar Jumat PO 7002 JKSKL Jakarta 12070

Diterima 31 Juli 2006; yang diterima 5 September 2006

ABSTRAK

Degradasi dan penghilangan warna air limbah tekstil dengan iradiasi gamma telah dipelajari.

Tekstil air limbah mengandung campuran pewarna yang sulit didegradasi menggunakan metode

konvensional, sehingga perlu untuk mencari metode lain untuk menghilangkan pewarna. Sampel

dari limbah industri tekstil diambil pada waktu tertentu dan memiliki perbedaan warna dan

kondisi. Penambahan koagulan dan radiasi untuk menghilangkan warna dari sampel yang

ditunjukkan. Empat jenis perawatan dilakukan dalam percobaan ini yaitu penambahan

koagulan, radiasi, variasi pH dan radiasi, dan kombinasi radiasi dengan penambahan koagulan.

Parameter diperiksa adalah perubahan intensitas spektrum, persentase sedimentasi setelah

penambahan koagulan, dan persentase penurunan. Kombinasi radiasi dan penambahan

koagulan dan penghilangan warna diinduksi degradasi limbah.

PENDAHULUAN

Air Limbah yang mengandung pewarna dari industri tekstil tidak mudah terdegradasi oleh proses

biasa yang dan menyebabkan masalah lingkungan. pewarna yang biasanya digunakan dalam

industri tekstil reaktif, dasar, asam, mengarahkan dan membubarkan, senyawa ini non-

biodegradable. Air Limbah yang dikeluarkan oleh industri tersebut mengandung pewarna

beracun tahan api dan konsentrasi yang tinggi . Mereka akan masuk ke lingkungan dan

mencemari air permukaan dan air itu sendiri. Sebuah metode konvensional digunakan untuk

penghilangan warna dan degradasi zat warna tersebut, tetapi perbaikan belum tercapai, karena

metode ini masih melepaskan beberapa jumlah lumpur. Manajemen Lingkungan Hidup Control

(EMC) Jakarta, Indonesia melaporkan bahwa penghilangan warna dari pewarna air limbah masih

sulit yang diselesaikan, sehingga diperlukan penggunaan metode lain [1-3]. Beberapa peneliti

telah melaporkan bahwa radiasi diinduksi penghilangan warna dan degradasi memecah, asam

dan pewarna reaktif, sehingga teknologi radiasi bisa menjadi alternatif untuk memecahkan

masalah industri tekstil [1-5]. Tekstil limbah mengandung konsentrasi polutan yang tinggi

komponen kompleks, oleh karena itu dosis tinggi diperlukan untuk mengobati air limbah dengan

radiasi saja. Untuk mengurangi dosis, beberapa metode kombinasi dengan koagulasi dan variasi

pH yang diperlukan.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menurunkan dan membuat air limbah tidak berwarna

yang diambil dari tekstil industri. Penambahan koagulan, variasi radiasi, dari pH dan radiasi, dan

kombinasi radiasi dengan penambahan koagulan digunakan untuk menurunkan dan

menghilangkan warana akan dibahas dalam tulisan ini.

EKSPERIMENTAL BAGIAN

Bahan

Sampel air limbah brwarna diambil dari limbah cair industri tekstil PT.Unitex, Bogor Indonesia

pada waktu tertentu. Sampel diambil empat kali dari efluen pada waktu yang berbeda dan satu

sampel dari luar. Empat sampel diambil dari luar dan diberi label sebagai A, B, C, dan D. Setiap

sampel telah berbeda dalam hal warna dan kinerja oleh karena itu diterapkan cara yang berbeda

juga. Satu sampel diambil dari outlet air limbah dari proses (E). Sampel itu disimpan dalam

toples plastik bervolume 5 liter. Iradiasi dilakukan dengan kobalt suhu-60 dan ditempatkan

dalam 500 ml Pyrex reaksi- kapal (5 cm diameter, tinggi 16 cm.). Tingkat dosis 5 kGy / jam

ditentukan dengan dosimeter Fricke. Selama radiasi udara digelembungkan ke dalam sampel.

Instrumentasi

Alat penyerapan diukur dengan Shimadzu UV-160 spektrofotometer. PH diukur dengan pH

meter 620 Metrohm

Prosedur

Contoh Sebuah Sampel. Adalah biru kehijauan, mengandung beberapa bahan yang tidak larut

dan pH asli

Sampel adalah 10. Dalam sampel percobaan A dibagi menjadi 3 perlakuan yaitu A1, A2 dan A3.

A1, Sampel dilakukan dengan penambahan amonium besi (III) sulfat sebagai koagulan pada

konsentrasi 50-1000 ppm untuk menghilangkan warna dan diikuti dengan mengukur absorbansi

lapisan atas menggunakan spektrofotometer UV-VIS. Dalam hal ini pH disesuaikan dengan 6-7

sebelum penambahan koagulan tersebut. Dari percobaan ini tingkat sedimentasi dapat dihitung.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah penambahan koagulan secara efektif

menurunkan warna dari A1 sampel. A2, Sampel diiradiasi pada pH asli (10) di dosis 0, 5, 10, 15,

20 dan 25 kGy dan soda. Setelah iradiasi intensitas absorbansi sampel diukur dengan

menggunakan spektrofotometer UV-VIS dan tingkat degradasi dapat dihitung.

Tujuan Penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah radiasi itu sendiri dapat menurunkan

warna A2 sampel. A3, Sampel diiradiasi pada berbagai pH yaitu 3, 5, 7, dan 12 pada dosis 0, 2,

4, 6, 8, 10 dan 15 kGy. Setelah iradiasi intensitas sampel diukur dengan menggunakan

spektrofotometer UV-VIS. Dari data tersebut tingkat degradasi dapat dihitung.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah pH dapat mempengaruhi degradasi

sampel A3. Sampel B. Sampel b berwarna ungu tua dan tidak memiliki bahan yang tidak larut.

PH asli dari sampel B adalah 9,3. Dalam radiasi percobaan dilakukan pada berbagai pH yaitu 3,

5, 7, 9, dan 12 pada dosis 0, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 25 dan 30 kGy tanpa penambahan koagulan

dan soda. Parameter yang diperiksa adalah penyerapan spektrum dan persentase degradasi.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mencapai degradasi yang baik pH optimum . Contoh C.

Sampel C berwarna merah dan tidak memiliki bahan tidak larut, pH awal sampel adalah 5,2.

Iradiasi sampel C dilakukan pada dosis 0, 0,5, 1, 1,5, 2, 3 dan 4 kGy, dan pada berbagai pH,

yaitu 3 5, 7, 9 dan 12. Dalam penelitian ini diperlukan penambahan koagulan. Memperkirakan

Tingkat degradasi

Gambar 1. Spektrum sampel A1 setelah penambahan NH 4 Fe (SO4 ) 2 pada berbagai

konsentrasi pada 286 nmdari pengurangan kepadatan optik. Tujuan penelitian ini adalah untuk

mengetahui apakah pH bisa mempengaruhi degradasi sampel C.

Contoh D.

Contoh D adalah berwarna ungu tua dan memiliki beberapa bahan yang tidak larut. Tujuan dari

penelitian ini adalah untuk menurunkan sampel D menggunakan radiasi dengan penambahan

koagulan. Dalam percobaan kombinasi dari radiasi dan penambahan koagulan dilakukan untuk

menghapus warna sampel. Penambahan 7000 ppm Al2(SO4)3 dilakukan ke dalam sampel dan

menetap selama 4 hari. Lapisan atas diambil keluar dan diiradiasi pada dosis 0, 5, 10, 15, 20, dan

25 kGy, diangin-anginkan. penyerapan spektra diukur menggunakan spektrofotometer UV-VIS.

Spektrum sampel D dibandingkan dengan sampel yang diambil dari outlet.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah radiasi dengan penambahan koagulan

bisa menurunkan sampel D.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Contoh A

Contoh A1. Penambahan ammonium besi (III) sulfat ke dalam sampel yang dibutuhkan untuk

menghapus warna dari sampel A1. Amonium besi (III) sulfat di konsentrasi 50-1000 ppm

ditambahkan ke dalam sampel A1. Setelah penambahan amonium besi (III) sulfat lapisan atas

diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS. Lapisan atas jelas namun memiliki

penyerapan yang kuat pada 286 nm di daerah uv dan lemah serapan pada 580 nm di daerah

tampak. Bekas penyerapan dianggap penyerapan utama untuk tersubstitusi kecincin aromatic

dan yang kedua dapat terkonjugai dan diberikan ke sistem dari molekul pewarna, seperti

ditunjukkan pada Gambar 1. intensitas di daerah uv terlihat sedikit menurun dengan

penambahan amonium (III) sulfat besi di konsentrasi dari 0-250 ppm. Namun, ketika konsentrasi

amonium besi (III) sulfat meningkat sampai sampai 300 ppm, intensitas spectrum di dalam uv

Gambar 2. Tingkat sedimentasi setelah penambahan amonium (III) sulfat besi pada berbagai

konsentrasi sampel A1

menurun tajam dan kemudian menjadi hampir konstan melampaui 300 ppm. Penyerapan di

daerah tampak tidak memiliki intensitas. penurunan intensitas ini jelas karena penghancuran

cincin aromatik tersubstitusi pewarna molekul dengan serangan radikal OH seperti pada kasus

yang larut dalam air be rwarna[2-4]. Sampel Tingkat pengendapan A1 setelah penambahan

amonium besi (III) sulfat ditunjukkan pada Gambar 2. tingkat sedimentasi dihitung dari

pengurangan densitas optik pada panjang gelombang 286 nm dengan menggunakan persamaan

berikut:

Tingkat sedimentasi = Ao – Ai/A0 x 100 %

dimana Ao adalah densitas optik dari sampel tanpa penambahan koagulan dan Ai adalah densitas

optik dari th i penambahan koagulan. Hasil ini sesuai dengan pengukuran absorbansi yang dapat

dilihat dari Gambar 1. Diketahui bahwa tingkat sedimentasi sampel A1 dapat dicapai dengan

penambahan 300 ppm amonium (III) sulfat besi. Pada kondisi ini tingkat sedimentasi mencapai

menjadi 73,48%.

Contoh A2. Perubahan spektrum sampel A2 setelah iradiasi pada pH asli (10) tanpa penambahan

koagulan tersebut terlihat pada Gambar 3. sampel A2 memiliki kuat serapan pada 286 nm dan

penyerapan lemah 580 nm. Penyerapan di wilayah uv menurun perlahan-lahan dengan dosis

meningkat. Intensitas dalam

Gambar 3. Spektrum sampel A2 setelah iradiasi pada berbagai dosis

Dosis serap (kGy)

Gambar 4. Pengaruh iradiasi pada degradasi sampel A2

daerah tampak menurun tajam, itu ditunjukkan dengan perubahan warna sampel menjadi sangat

jelas. Penurunan di wilayah uv jelas karena kehancuran sistem aromatik. Derajat degradasi

ditentukan dengan mengukur spektra dari daerah uv (286 nm) seperti ditunjukkan pada Gambar.

4. Dalam kasus persentase degradasi A2 sampel meningkat hingga dosis 20 kGy dan kemudian

tetap konstan pada dosis 25 kGy. Disarankan sampel yang A2 mengandung campuran zat warna

yang tidak terlarut, oleh karena itu dosis yang lebih tinggi diperlukan untuk degradasi.

Contoh A3. Kajian degradasi sampel A3 pada berbagai pH dilakukan untuk mendapatkan hasil

yang lebih baik pada degradasi sampel. Pengaruh pH pada degradasi A3 sampel ditunjukkan di

gambar .5. Hal ini dapat dilihat bahwa pada media asam (pH 3 dan 5) atau media dasar (pH 12)

tingkat degradasi sedikit lebih rendah dari netral menengah. Tingkat degradasi sampel A3 dapat

dilakukan pada pH 7 pada dosis 10 kGy. tingkat degradasi yang dapat dicapai adalah 70%. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa degradasi bisa dilaksanakan secara efektif pada pH 7. Dari

temuan ini dapat disimpulkan bahwa sampel A3 harus digumpalkan sebelum iradiasi, pH terbaik

untuk pelaksanaan adalah 7, karena tidak ada perawatan yang diperlukan untuk menetralkan

limbah. Sebuah penjelasan yang mungkin didasarkan pada asam-basa properti dari radikal OH.

Dalam dasar solusi yang kuat, radikal OH memisahkan O rasikal (5) yang kurang reaktif : OH H + + O (PK = 11,9)

Dalam larutan asam, e aq + H + ↔ H

,K = 2.3x10 10 Lmol -1 s -1 ,atom yang mengurangi oksigen terkemuka ke pembentukan HO 2 ,

Yang dapat terlibat dalam degradasi proses sampel A3. Bahkan skema degradasi tergantung pada

ketersediaan reaktivitas relatif , berbagai spesies oksigen, pH dosis, larutan dan suhu

Pengaruh pH terhadap degradasi sampel A pada dosis 10 kGy

Gambar 5. Pengaruh pH terhadap degradasi sampel A3

Gambar 6. Spektrum dari B setelah iradiasi sampel pada pH 3

Gambar 7. Spektrum dari B setelah iradiasi sampel pada pH 5

Gambar 8. Spektrum dari B setelah iradiasi sampel pada pH 7

Sampel B

sampel B memiliki daya serap yang kuat pada 291 nm dalam daerah uv dan penyerapan lemah

pada 530 nm terlihat pada daerah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Penyerapan pertama

dianggap penyerapan utama mereka ditugaskan untuk mengganti cincin aromatik dan

penyerapan yang terakhir ditugaskan ke sistem konjugasi dari pewarna molekul. Iradiasi

dilakukan pada berbagai pH yaitu 3, 5, 7, 9, dan 12 dan spektrum yang diperoleh ditunjukkan

pada masing-masing Gambar 6, 7, 8, 9, dan 10,. Dalam penelitian ini, radiasi dilakukan pada pH

yang berbeda untuk mendapatkan pH terbaik bagi degradasi karena sampel B memiliki serapan

kuat pada daerah UV yang sulit untuk diturunkan Intensitas spektrum pada 291 nm dan pH 5, 7,

9, dan 12 tetap konstan pada dosis 15 kGy

Gambar 9. Spektrum dari sampel B setelah iradiasi pada pH 9

Gambar 10. Spektrum dari sampel B setelah iradiasi pada pH 12

Gambar 11. Spektrum dari sampel B setelah iradiasi pada pH 3 dengan dosis 0 kGy, 5, 10, 15,

20, 25 dan 30

Dosis serap (kGy)

Gambar 12. Degradasi B sampel setelah iradiasi pada pH 3

Gambar 13. Spektrum sampel C setelah iradiasi pada pH 3

Tabel 1. Tingkat degradasi sampel C pada berbagai pH

Di sisi lain intensitas di daerah tampak menurun tajam. Namun pada pH 3, intensitas sampel B di

wilayah uv dan terlihat menurun nyata. Oleh karena iradiasi B cuplikan dilakukan keluar pada

pH 3 dan dosis 30 kGy seperti dapat dilihat pada Gambar 11. Tingkat degradasi ditentukan

dengan mengukur spektra di wilayah uv (291 nm) dan Hasil ditunjukkan pada Gambar 12.

Degradasi maksimum sampel B diperoleh menjadi 85% dengan dosis 30 kGy pada pH 3. Dari

hasil ini, diasumsikan bahwa sampel Bmungkin berisi beberapa pewarna larut yaitu zat warna

dispersi. Biasanya zat warna dispersi digunakan sebagai campuran pewarna surfaktan dan aditif

anorganik karena tidak berwarna dalam air (1). Radiolisis air akan menghasilkan produk utama

yaitu OH radikal ( OH), H radikal (H ),

E aq , H2O2 dan H 2.

Iradiasi dilakukan dalam sistem aerasi Oleh karena itu oksidatif spesies (HO , HO 2 , Dan H 2

O 2 ) Adalah dominan. Para AGLOCO reaksi sebagai berikut (5-6):

H + O 2 HO 2

(K = 2.1x10 10 dm 3 mol -1 s -1 )

e aq + O 2 O 2

(K = 1.9x10 10 dm 3 mol -1 s -1 )

O 2 + H + HO 2

HO 2 + HO 2 H 2 O 2 + O 2

Serangan spesies oksidatif dalam daerah tampak (541 nm) melanjutkan penghilangan warna dari

pewarna. data itu menyarankan bahwa reaksi penghilangan warna tidak selalu disertai dengan

penghancuran aromatik tersubstitusi cincin.

Gambar 14. Spektrum dari sampel D sebelum penambahan koagulan dan iradiasi (a) dan

setelah penambahan koagulan dan iradiasi (b) (0 kGy): (25 kGy): Contoh D setelah penambahan

koagulan diikuti dengan radiasi dengan dosis 25 kGy; sampel dari stopkontak

Sampel C

Sampel C memiliki serapan kuat pada 286 nm dalam daerah uv 513 nm dan di daerah tampak,

seperti terlihat pada Gambar 13. Penyerapan di wilayah uv ditugaskan untuk menjadi cincin

aromatik tersubstitusi dan penyerapan di daerah tampak dianggap terkonjugasi sistem dari

molekul dye. Intensitas dalam daerah tampak menurun dengan cepat dengan meningkatnya

dosis. Hal ini menunjukkan bahwa sampel C mungkin mengandung beberapa pewarna yang larut

dalam air. Seperti dilansir [7] dan [8] intensitas penyerapan menurun dengan cepat dari mulai

dari iradiasi untuk larut dalam air pewarna. Iradiasi sampel C dilakukan pada berbagai pH yaitu

3, 5, 7, 9, dan 12 dan tingkat degradasi diperoleh telah ditabulasikan pada Tabel 1. Hal ini

diasumsikan dari data tersebut bahwa sampel C dapat terdegradasi pada dosis rendah (4 kGy)

dan asam (pH 3). Tingkat degradasi pada saat- kondisi 93%.

Contoh D

Percobaan sampel D dilakukan dengan menggabungkan radiasi dan penambahan koagulan.

Contoh D memiliki serapan kuat pada 282 nm di daerah uv dan sedikit bahu pada 345 dan 454

nm di daerah tampak seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14a. Spektrum di wilayah uv

ditugaskan ke cincin aromatik tersubstitusi dan spektrum di daerah tampak dianggap mereka

terkonjugasi sistem dari molekul dye. Pertama, [Al 2 (SO 4 ) 3 ] Telah ditambahkan ke dalam D

sampel sebagai koagulan, setelah penambahan koagulan sampel diselesaikan untuk empat hari.

Setelah itu lapisan atas diambil keluar dan diiradiasi pada dosis 0-25 kGy. Gambar 14b.

menunjukkan spektrum D sampel setelah penambahan koagulan dan diiradiasi pada dosis 25

kGy. Intensitas dalam daerah tampak menurun tajam setelah penambahan koagulan tetapi

intensitas spektrum uv di dalam daerah hampir tidak menurun seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 14b (kurva 0 kGy). Setelah iradiasi pada dosis 25 kGy intensitas di daerah uv menurun

tajam (Gambar 14b, kurva 25 kGy). Intensitas di wilayah uv ini disebabkan oleh aromatik cincin

dari molekul dye yang sulit untuk diturunkan . penurunan intensitas jelas untuk menghancurkan

cincin aromatik dari pewarna karena serangan radikal OH yang merupakan molekul terbentuk

dari radiolisis air. Hal ini dilaporkan oleh [1-2] bahwa produk degradasi zat warna yang dapat

dideteksi dengan HPLC adalah asam organik, dalam lebih lanjut oksidasi akan dikonversi

menjadi CO 2 dan H 2 O. persentase dari degradasi setelah pengobatan dengan kombinasi

penambahan koagulan dan radiasi bisa dicapai 84,3% Hasil ini kemudian dibandingkan dengan

sampel yang diambil dari outlet seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14b (kurva keluar

biarkan). Dengan membandingkan absorbansi sampel dan stopkontak sampel D, jelas terlihat

bahwa intensitas absorbansi dari dua spektrum dekat satu sama lain. Dari hasil di atas dapat

disimpulkan bahwa kombinasi radiasi dan koagulasi dapat digunakan sebagai alternatif metode

untuk mengolah air limbah tekstil untuk mendapatkan

lebih baik prestasi.

KESIMPULAN

Penghilangan warna dan degradasi limbah tekstil air dapat dilakukan baik oleh koagulasi,

iradiasi, kombinasi iradiasi dengan variasi pH dan kombinasi iradiasi dengan penambahan

koagulan. Kombinasi radiasi dan koagulasi diinduksi untuk hasil penghilangan warna yang

terbaik sdan degradasi air limbah tekstil. Degradasi dan penghilangan warna air limbah tekstil

dapat dilakukan tetapi dosis yang diperlukan bervariasi dengan jenis limbah

UCAPAN TERIMA KASIH

Karya ini sebagian didukung oleh Badan Energi Atom Internasional di bawah hibah RC

8801/RO. Para penulis berterima kasih kepada PT Unitex Bogor, Indonesia atas bantuan mereka

yang berharga. Terima kasih pula Ms Christina TS, Mr Armanu, Mr Syurhubel dan Pak Firdaus

untuk bantuan teknis mereka.

REFFERENCES

1. Bagyo NMA, Andayani W.., Dan Sadjirun S., 1998, Radiasi-induced Degradasi dan

penghilangan warna dari Zat Warna Dispersi dalam air, Env.Appl.. dari pengion Radiat. Diedit

oleh William J.Cooper, Randy M.Curry dan Kevin O'Shea, John Wiley & Sons, New York, 507-

519.

2. Bagyo NMA, Lindu WA.., Winarno H., dan Winarno EK 2004, Int. J Env. Concs. Desain &

pabrikan., 11, 1, 21-24. 3. Solpan D., dan Guven O., 2002, Rad. Phys. & Kimia, 65., 4, 549-558.

4. Wang, M., Yang, R., Wang, W., Shen, Z., Shaowei Bian dan Zhu, Z., 2006, Rad Phys &

Chem.., 75, 286-291.

5. Getoff N., 2002,. Rad. Phys. & Chem, 65, 4-5, 437. - 44

6. Gehringer P. dan Eschweiler H., 2002, Rad. Phys & Chem., 65,4-5, 379-386

7. Ponomarev AV, Makarov IE, Bludenko AV, Minin VN, Kim DK, Han B., dan Pikaev AK,

1999, Khim Vys. Ener, 33, 3, 177-182.

8. B. Han, Ko J., J. Kim, Kim Y., W. Chung, Makarov IE, Ponomarev AV.., Dan Pikaev AK,

2002. Rad. Phys. & Chem, 64., 1, 53-59.