ALTERNATIF PENGENDALIAN PENCEMARAN LIMBAH NIKEL - KROM PADA INDUSTRI KECIL PELAPISAN LOGAM
NANI MULYANINGSIH Fakultas Teknik Universitas Tidar Magelang
ABSTRACT Small industrial metal nickel-chrome plating is one of the biggest heavy metal waste. The coating process produces a high concentration of waste in large quantities. Liquid waste from industrial nickel plating-chrome studied contain chromium 79.10 mg / L, and nickel, 52,60 mg / L. Efforts heavy metal separation is done in a simple way is by using chemicals Na(OH) 7% at various pH . Based on the results of the study show that the quality of the liquid waste occurs in a maximum degree of acidity / pH = 6. On the rate of the same liquid water overall, the greater degree of acidity / pH, the concentration of heavy metal ions in liquid waste is getting smaller, this is because the greater degree of acidity overall, the solubility of the heavy metal ions are also making it easier for the reaction of formation of deposits heavy metal ions. The use of chemicals in treatment nickel–chrome waste are proved able to cope with pollution so as to create industryfriendly and economic value.
Keywords : Waste, nickel - chrome, Na(OH)
1
Alternatif Pengendalian Pencemaran Limbah Nikel – Krom Pada Industri …… (Nani Mulyaningsih)
A.
PENDAHULUAN
Buangan air limbah industri mengakibatkan timbulnya pencemaran air sungai yang dapat merugikan masyarakat yang tinggal di sepanjang aliran sungai. Ada beberapa industri kecil yang bergerak dalam bidang jasa pelapisan, salah satunya yaitu jasa pelapisan nikel - krom. Pada umumnya nikel - krom dipergunakan sebagai pelapis asesoris kendaraan bermotor, peralatan rumah tangga, cinderamata, dan lain-lain. Pelapisan / penyepuhan merupakan salah satu proses pelapisan bahan padat dengan lapisan logam menggunakan arus listrik melalui suatu larutan elektrolit. Larutan yang digunakan untuk penyepuhan logam nikel - krom harus diganti setiap dua minggu karena mutu hasil menurun akibat ketahanan kehalusan permukaan dan penampakannya. Penggantian larutan ini menyebabkan biaya produksi tinggi dan limbah pelapisan yang dihasilkan dibuang langsung ke lingkungan. Larutan yang digunakan tersebut berupa bahan- bahan kimia yang merupakan bahan beracun dan berbahaya. Hampir semua industri nikel - krom baik pengrajin maupun penyepuh saat ini belum memiliki pengolahan limbah yang memadai. Kemungkinan pencemaran memang ada terutama dari penyepuhan krom (Purwanto dan Syamsul Huda, 2005). Isu lingkungan menuntut penggunaan bahan-bahan yang ramah lingkungan, mengarahkan pengembangan produk dengan limbah sekecil mungkin. Konsentrasi ion-ion logam berat yang terkandung dalam air limbah industri pelapisan nikel-krom seperti tercantum dalam tabel berikut : 2
Vol. 39 No. 2, 15 Agustus 2013 : 1-12
Parameter
Konsentrasi ion logam berat dalam air limbah industri pelapisan nikel- krom (mg/L)
Baku mutu lair limbah industri pelapisan nikelkrom (mg/L)
Kromium
79,10
0,5
Nikel
52,60
1,0
pH
3
6-9
Berdasarkan uraian tersebut, maka diperlukan suatu usaha untuk mengendalikan pencemaran limbah industri hasil pelapisan nikel - krom agar dapat diminimalisir dampaknya terhadap lingkungan, sehingga dapat diajukan sebuah model pembinaan dengan memberdayakan masyarakat pengrajin nikel - krom untuk dapat mengolah limbah hasil pelapisan logam nikel - krom secara optimal.
Gambar 1. Proses Pelapisan (Purwanto & Huda , 2005) Pelapisan didefinisikan sebagai perpindahan ion logam dengan bantuan arus listrik melalui elektrolit sehingga ion logam mengendap pada benda pada konduktif membentuk lapisan 3
Alternatif Pengendalian Pencemaran Limbah Nikel – Krom Pada Industri …… (Nani Mulyaningsih)
logam. Pengendapan terjadi pada benda kerja yang berlaku sebagai katoda. Lapisan logam yang mengendap disebut juga deposit. Sumber arus listrik searah dihubungkan dengan dua buah elektroda, yaitu elektroda yang dihubungkan dengan kutub negatif disebut katoda dan elektroda positif disebut anoda. Benda yang akan dilapisi harus bersifat konduktif atau menghantarkan arus listrik dan berfungsi sebagai katoda, disebut sebagai benda kerja. Proses pelapisan pada benda kerja dilakukan pada suatu elektrolit yang mengandung senyawa logam. Secara umum proses pengerjaan barang-barang kerajinan di industri (Syahputra, 2007) adalah sebagai berikut: a. Pembersihan dan pengupasan Pada tahap awal adalah mempersiapkan logam yang akan dilapisi dengan cara pembersihan dan pengupasan. b. Pengasaman Pengasaman adalah proses penghilangan kerak dan karat dari logam c. Pencelupan/pelapisan tanpa listrik Bahan pencelupan atau pelapisan tanpa listrik berfungsi sebagai pengaktivasi benda kerja yang akan diplating atau dilapisi. d. Pelapisan Proses pelapisan benda kerja menggunakan listrik. e. Pembilasan Pembilasan dapat dilakukan dalam air mengalir atau disemprot untuk menghilangkan sisa larutan elektrolit yang menempel pada benda kerja.
4
Vol. 39 No. 2, 15 Agustus 2013 : 1-12
Bahan baku yang pada proses pelapisan logam ini terdiri dari beberapa bahan utama dan beberapa bahan tambahan sebagai berikut: a.
Bahan-bahan Utama: 1. Logam besi Logam besi adalah adalah jenis logam yang mudah mengalami korosi. Logam besi tersebut harus dilapisi dengan logam-logam lain dengan tujuan agar tidak mudah mengalami korosi dan warnanya terlihat lebih menarik. Elektrolit dalam proses pelapisan oleh nikel mengandung H3 BO3 yang pada kadar tertentu dapat meracuni manusia dan pada konsentrasi kurang lebih 5% menyebabkan iritasi. Nikel dalam bentuk ion juga bersifat karsinogenik, korosif dan iritan.
Elektrolit dalam proses pelapisan oleh krom, mengandung: - Asam khromat - asam sulfat - Potasium Klorida b.
Bahan Tambahan 1. Deterjen Pada awal proses, besi yang akan dilapisi dicuci terlebih dahulu menggunakan deterjen agar kotoran dan lemak yang menempel pada besi dapat hilang sehingga proses pelapisan lebih merata. 2. H 2SO4 (asam sulfat) Penambahan H2SO4 berfungsi sebagai penghilang oksida logam 5
Alternatif Pengendalian Pencemaran Limbah Nikel – Krom Pada Industri …… (Nani Mulyaningsih)
3.
4.
5.
Air Air yang merupakan pelarut universal dapat melarutkan deterjen dan asam pada proses sebelumnya CaO CaO digunakan untuk menetralkan air yang telah digunakan untuk membilas logam yang sebelumnya dicelupkan ke dalam asam. Kain Poles Kain poles biasanya terbuat dari kain belacu yang berfungsi untuk meratakan permukaan logam yang akan dilapisi.
Tahapan proses pelapisan nikel – krom yaitu : Pelapisan nikel digunakan sebagai lapisan antara untuk pelapisan krom. Proses pelapisan yang terjadi dalam media larutan elektrolit dengan bantuan listrik arus searah yang dihubungkan pada logam nikel sebagai anoda. Anoda akan terurai ke dalam larutan elektrolit yang mengandung ion-ion nikel. Dengan adanya beda tegangan, ion nikel tersebut terbawa dan menempel pada katoda. Larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan Chloridesulfate. Pelapisan krom digunakan untuk memperoleh lapisan logam keras, tahan korosi, serta mempunyai penampilan mengkilap. Larutan elektrolit yang dipakai pada pelapisan krom adalah larutan chromic acid (H2CrO3). Anoda yang dipakai pada pelapisan krom yaitu logam timbal (Pb). Proses pelapisan selain menghasilkan produk yang berguna, menghasilkan pula limbah padat, emisi gas dan cair. Limbah padat berasal dari proses penghilangan kerak, polishing, 6
Vol. 39 No. 2, 15 Agustus 2013 : 1-12
maupun kotoran sisa pada bak pelapisan. Limbah berupa emisi gas pada umumnya berasal dari penguapan larutan elektrolit, solven, uap asam, maupun cairan pembersih. Limbah cair berupa air limbah yang berasal dari pencucian, pembersihan dan proses elektroplating. Air limbah mengandung logam-logam terlarut, solven dan senyawa organik maupun anorganik terlarut lainnya. Limbah yang dihasilkan proses pelapisan nikel - krom menggunakan bahan-bahan kimia antara lain asam kromat, natrium karbonat, asam klorida, asam sulfat, asam nitrat, asam fosfat, asam borat, ammonium hidroksida dan natrium hidroksida. Proses pengendalian pencemaran limbah nikel - krom dibagi menjadi beberapa tahap berdasarkan jenis komponen senyawa kimia yang terkandung dalam limbah, diantaranya: 1. Pengendalian awal Pada proses pengendalian awal dilakukan proses pemisahan bahan padatan dalam limbah. Pengendalian secara primer, diantaranya : Pengolahan secara fisik : a. Flotasi : digunakan untuk menghilangkan material tersuspensi sepertiminyak dan lemak serta memekatkan lumpur endapan. b. Presipitasi : proses pemisahan atau pengendapan yang menggunakan prinsip gravitasi. 2. Pengendalian secara kimia Pengolahan secara kimia dilakukan untuk menghilangkan partikel - partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun dengan menambahkan bahan kimia tertentu yang dibutuhkan (Nurika, 2006). 7
Alternatif Pengendalian Pencemaran Limbah Nikel – Krom Pada Industri …… (Nani Mulyaningsih)
3.
4.
5.
B.
Pengolahan Sekunder Pengotor-pengotor organik lainnya yang belum terpisahkan dapat menggunakan karbon aktif. Pengolahan lumpur Lumpur yang dihasilkan dari pengolahan air buangan merupakan sumber utama limbah padat dalam pabrik pelapisan logam. Akhir Pengolahan Dapat dilakukan dengan pembuangan diatas permukaan (aboveground disposal) ataupun landfill. Lokasi landfill memiliki ketentuan daerah yang bebas banjir 100 tahun, bebas potensi bencana alam, tidak terdapat aquifer di bawahnya, berjarak minimal 500 m dari aliran sungai. METODOLOGI
Penelitian ini dilaksanakan dengan proses kimia menggunakan bahan kimia natrium hidroksida (NaOH)2 7% sebagai presipitat (bahan pengendap).
8
Vol. 39 No. 2, 15 Agustus 2013 : 1-12
Gambar 1. menunjukkan susunan peralatan penelitian proses kimia penanganan limbah krom. Air limbah pada bak penampung dipompa menuju ke distribusi aliran dan dialirkan ke bak proses reduksi, pada bak reduksi dialirkan larutan ferro sulfat. Pada bak reduksi terjadi perubahan valensi ion kromium valensi VI menjadi valensi III. Air limbah selanjutnya dialirkan ke bak sedimentasi dengan penambahan larutan natrium hidroksida atau kalsium hidroksida. Penambahan natrium hidroksida dilakukan secara kontinu dan derajat kesasaman pada bak ini dirubah-ubah. Pada bak sedimentasi terjadi reaksi pembentukan endapan (padatan) dari masing-masing ion logam berat. Air limbah dari bak precipitasi selanjutnya dialirkan bak filter untuk pemisahan padatan dari air limbah. Air hasil pengolahan selanjutnya dianalisis konsentrasi logam beratnya. Pada pengolahan krom, chromic acid harus dirubah menjadi ion chrom bervalensi tiga (trivalent chrom), yang tidak mudah larut dalam air. Untuk mereduksi chromic acid digunakan sodium metabisulfite. Chromic acid (Cr 6+) yang tadinya berwarna kuning akan berubah menjadi warna hijau (Cr 3+) dan dengan diberi soda api (Na OH) akan terbentuk chrome hidroksida yang tidak larut dalam air, sehingga dapat mudah dipisahkan dengan air. Untuk mempercepat pemisahan digunakan larutan tawas sebagai koagulant. Untuk mengurangi jumlah limbah sebaiknya dibuatkan sistem pembilasan yang baik, sehingga jumlah bahan kimia yang dibutuhkan untuk pengolahan limbah juga ikut berkurang.
9
Alternatif Pengendalian Pencemaran Limbah Nikel – Krom Pada Industri …… (Nani Mulyaningsih)
C.
PEMBAHASAN
Hasil penelitian pengendalian pencemaran nikel dan krom pada industri pelapisan logam dengan cara menggunakan bahan kimia (NaOH) 7% pada laju air limbah yang sama ditunjukkan pada gambar 3 dan 4.
Derajat Keasaman (pH)
Gambar 3. Kualitas Air Limbah Krom Terhadap Derajat Keasaman (pH) Dengan Penambahan Na(OH) 7% Dengan Laju Air 170 ml/menit.
10
Vol. 39 No. 2, 15 Agustus 2013 : 1-12
Gambar 4. Kualitas Air Limbah Nikel Terhadap Derajat Keasaman (pH) Dengan Penambahan Na(OH) 7% Dengan Laju Air 170 ml/menit. Berdasarkan hasil penelitian yang terlihat pada grafik di atas menunjukkan bahwa kualitas air limbah krom maksimal terjadi pada derajat keasaman (pH) = 6, secara keseluruhan pada laju air limbah yang sama, semakin besar derajat keasaman (pH) maka konsentrasi ion logam berat dalam air limbah semakin kecil, hal ini disebabkan karena secara keseluruhan semakin besar derajat keasaman, kelarutan ion logam ion logam juga semakin berat sehingga mempermudah terjadinya reaksi terbentuknya endapan ion logam berat. Pada air limbah nikel, dengan derajat keasaman (pH) dan laju air limbah yang sama, ion logam berat nikel dimana semakin besar laju alirnya, konsentrasi ion nikel pada pH 3 semakin besar, hal ini disebabkan kelarutan ion nikel paling besar dibandingkan dengan ion krom. Industri kecil pelapisan nikel-krom merupakan industri yang sangat potensial mencemari lingkungan karena menghasilkan limbah yang mengandung bahan-bahan kimia berbahaya. Pencemaran lingkungan dapat dicegah melalui cara pengolahan limbah nikel-krom secara kimia dengan menggunakan Na(OH) 7% , sehingga dapat menciptakan industri yang ramah dan bernilai ekonomis. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2004, Kotagede Terancam Minamata, Suara Merdeka, Yogyakarta. 11
Alternatif Pengendalian Pencemaran Limbah Nikel – Krom Pada Industri …… (Nani Mulyaningsih)
Maryeni, 2007, Pengolahan Limbah Elektroplating Industri Kecil Dengan Metode Presipitasi Sebagai Hidroksida Logam (Recovery dan Reuse Logam Kromium Heksavalen), Thesis,Teknik Lingkungan ITB, Bandung. Nurika, 2006, Pengendalian Limbah Secara Kimia, Diktat Kuliah Teknik Lingkungan UGM,Yogyakarta. Purwanto & Syamsul Huda, 2005, Teknologi Industri Elektroplating, Badan Penerbit Universitas Diponegoro, Semarang. Syahputra, 2007, Proses Pengerjaan Barang-Barang di Industri, Jurnal Ilmiah Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
12
