STUDI KEMAMPUAN LUMPUR ALUM UNTUK MENURUNKAN KONSENTRASI ION LOGAM Zn (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI ELEKTROPLATING Oleh : Eka Masrifatus Anifah (3306 100 016) Dosen Pembimbing : Welly Herumurti, ST., M.Sc
Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2010
TL-ITS
Tujuan dan Manfaat Tujuan : 1) Menentukan waktu kontak, dosis dan pH optimum lumpur alum sebagai adsorben Zn2+ 2) Menentukan kemampuan lumpur alum sebagai adsorben untuk menurunkan konsentrasi Zn2+ dalam limbah cair industri elektroplating. 3) Menentukan model isoterm adsorpsi Zn2+ dan kinetika adsorpsi Zn2+ dengan adsorben lumpur alum. Manfaat :
Penelitian ini diharapkan dapat memperoleh alternatif adsorben yang murah dan efektif, sehingga dapat digunakan dalam pengolahan limbah cair elektroplating. TL-ITS
Ruang Lingkup • • • • • • •
• •
Penelitian skala laboratorium dengan sistem batch. Lumpur alum → IPAM Ngagel III Surabaya. Lumpur alum → untreated (105ºC) dan treated (400ºC). Air limbah → air limbah buatan seng (Zn2+) dan limbah cair industri elektroplating. Limbah buatan Zn2+ →padatan Zn(SO4)2·7H2O dilarutkan pada aqua DM. Pengaturan pH → HNO3 1M atau NaOH 1M. Waktu adsorpsi antara lain : 60, 90, 120, 150, 180 dan 210 menit Variasi dosis antara lain : 5 , 10, 15 dan 20 g/L. Variasi pH antara lain : pH 3, pH 4, pH 5 dan pH 6. Analisis Zn2+ dilakukan dengan menggunakan ICP-AES. Analisis karakteristik lumpur alum XRD, SEM, XRF dan adsorpsi nitrogen yang dikembangkan oleh Brunauer-Emmett-Teller (BET). TL-ITS
Lumpur Alum • Lumpur merupakan produk samping dari suatu proses pengolahan air. • Karakteristik lumpur yang berbeda-beda. Disebabkan oleh karakteristik air baku, jenis dan jumlah koagulan yang digunakan serta jenis koagulan pembantu yang digunakan (Kawamura, 2000). • Lumpur alum mempunyai kandungan air yang cukup tinggi dan cukup sulit dihilangkan kadar airnya (dewatering) sehingga lumpur ini sulit untuk dibuang ataupun diolah (Kaggwa et al., 2000). TL-ITS
Limbah Cair Elektroplating • Limbah cair elektroplating adalah limbah yang dihasilkan dari proses elektroplating yang terkontaminasi oleh logam Cu, Pb, Cr, Cd, Ni dan Zn (Ajmal et al., 2001; Mastuti dan Paryanto, 2007) • Karakateristik limbah elektroplating (Šćiban et al.,2007). Parameter TSS (mL/L) pH COD (mg O2/L) Cu (mg/L) Zn (mg/L) Cd (mg/L) Ca (mg/L) Mg (mg/L)
Nilai 23 7,89 59,4 18,9 76,3 8,52 81,0 62,6
TL-ITS
Teknologi Penyisihan Zn2+ Proses Pengendapan kimia Pertukaran ion/Adsorpsi
Membran
Kelebihan Konsentrasi ion logam yang rendah pada efluen Sangat efektif dalam penyisihan ion logam pada konsentrasi rendah Hanya logam tertentu yang dapat tersaring tergantung pada ukuran logam
Kekurangan Kebutuhan bahan kimia besar dan banyak dihasilkan lumpur Perlu regenerasi adsorben/resin dan perlu pembuangan adsorben/resin yang telah habis masa pakai Fouling dan umur masa pakai membran
(Kadirvelu dan Goel dalam Lewinsky, 2007)
TL-ITS
Mekanisme Adsorpsi 1. Fase bulk transfer dan difusi film. 2. Difusi pori 3. Partikel menempel pada permukaan adsorben. Gambar Mekanisme adsorpsi pada mikropori
TL-ITS
Adsorben Zn2+ Adsorben Fosfat kalsinasi Sisa wortel Lumpur klarifier Sekam padi Lumina teraktivasi Kulit pohon Neem Zeolit alam Karbon aktif dengan asam tanin Pulp kertas koran Vermikompos Tanah Tanah kalsinasi Asam Humik
Kapasitas adsorpsi (mg/g) 20,6 29,61 15,53 14,3 13,69 13,29 24,4
Referensi (Akil et al., 2004) (Nasernejad et al., 2005)
(Bhattacharya et al., 2006)
(Ören dan Kaya, 2006)
1,23 (Üçer et al., 2006) 9,2 (Chakravarty et al., 2007) 20.48 (Jordão et al., 2009) 216,0 (Tang et al., 2009) 113,6 6,12 (Li et al., 2010)
TL-ITS
Adsorben Lumpur Alum Parameter Flourida (F-) Fosfat (PO4)2Perklorat (ClO-) Merkuri (Hg2+)
Limbah Efesiensi Referensi Limbah 99% (Sujana et al., buatan 1998). Influen air 65% (Georgantas dan limbah Grigoropoulou, domestik 2005) Influen 65% (Makris et al., pengolahan 2006). air minum Limbah buatan
56,6%
(Hovsepyan et al., 2009) TL-ITS
Metodologi Penelitian
B
A
TL-ITS
lanjutan B
A
Penelitian Lanjutan - Percobaan sistem batch - Kecepatan pengadukan 150 rpm - Lumpur alum yang digunakan adalah lumpur alum untreated dan treated. Tahap I : - Waktu adsorpsi antara lain 60, 90, 120, 150, 180 dan 210 menit. - Variasi dosis lumpur alum antara lain 5 g/L, g/L 10 g/L, g/L 15 g/L dan 20 g/L. g/L - Variasi pH antara lain pH 3, pH 4, pH 5 dan pH 6. Tahap II : Percobaan batch menggunakan sampel limbah cair industri elektroplating dengan waktu adsorpsi, dosis dan pH optimum yang didapat dari percobaan tahap I. Setelah percobaan sistem batch, dilakukan pengukuran konsentrasi Zn2+ dan pH sampel akhir. Analisa dan Pembahasan
Kesimpulan
TL-ITS
Analisis dan Pembahasan • Karakteristik Lumpur Alum • Optimasi Proses Adsorpsi - Pengaruh waktu kontak - Pengaruh dosis - Pengaruh pH • Isoterm Adsorpsi • Kinetika Adsorpsi • Adsorpsi pada Limbah Cair Industri Elektroplating TL-ITS
Kesimpulan dan Saran • Kesimpulan a. Kondisi adsorpsi optimum lumpur alum Untreated : waktu kontak 150 menit, dosis 10 g/L dan pH 5. Treated : waktu kontak 120 menit, dosis 15 g/L dan pH 4. b. Persentase penyisihan Untreated : 99,911% (limbah buatan) dan 0,9% (limbah elektroplating) Treated : 93,359% (limbah buatan) dan 1,2% (limbah elektroplating) c. Isoterm mengikuti Langmuir dan kinetika mengikuti orde dua semu. Kapasitas adsorpsi untuk lumpur alum untreated 6,173 mg/g dan lumpur alum treated 8,065 mg/g
• Saran a. Perlu variasi konsentrasi awal Zn2+. b. Perlu penelitian lebih lanjut tentang pengolahan limbah elektroplating untuk menurunkan konsentrasi Zn2+ dengan proses koagulasi-flokulasi. TL-ITS
TERIMA KASIH
TL-ITS
