ELEKTROREMEDIASI PERAIRAN TERCEMAR: 2. PENGGUNAAN GRAFIT PADA ELEKTRODEKOLORISASI LARUTAN REMAZOL BLACK B

Widodo dkk.: Elektroremediasi Perairan Tercemar, elektrodekolorisasi Larutan Remazol Black B

ELEKTROREMEDIASI PERAIRAN TERCEMAR: 2. PENGGUNAAN GRAFIT PADA ELEKTRODEKOLORISASI LARUTAN REMAZOL BLACK B Didik Setiyo Widodo, Gunawan, Wahyu Adi Kristanto Jurusan Kimia FMIPA Universitas Diponegoro, Semarang

Abstrak Telah dilakukan penelitian dekolorisasi larutan zat warna—remazol black B—dengan metode elektrolisis (elektrodekolorisasi) menggunakan anoda grafit. Pada metode ini, bahan elektroda merupakan faktor penting pada keberhasilan proses. Pemilihan grafit sebagai elektroda dilakukan dengan mempertimbangkan sifat bahan ini dalam sistem eletrolisis, kontuktif, stabil (inert) dan mudah diperoleh. Penelitian ini bertujuan untuk mendekolorisasi zat warna Remazol Black B dengan pendekatan elektrolisis menggunakan elektroda grafit. Metode ini dilakukan dengan mengelektrolisis larutan remazol black B sebanyak 50 mL dengan potensial 6,5 V selama 120 menit. Setelah elektrolisis larutan sampel dianalisis dengan spektrometer UVVisibel. Untuk memperoleh data awal, elektrolisis dilakukan terhadap larutan sampel dengan variasi potensial aplikasi dan variasi waktu elektrolisis hingga 120 menit. Pada variasi waktu tersebut, dilakukan pencatatan arus yang mengalir dan pengujian tingkat pengurangan kepekatan zat warna dengan Spektrometer UV-Visibel. Sebagai pembanding dan untuk memperoleh daerah kerja dilakukan juga elektrolisis terhadap sistem pelarut (akuades yang mengandung Na2SO4 berlebih). Data penelitian menunjukkan bahwa elektrolisis dengan penggunaan grafit sebagai anoda pada elektrodekolorisasi larutan remazol black B telah berhasil menghilangkan warna dengan parameter intensitas hingga 97,09 %. Penurunan intensitas ini menunjukkan bahwa dekolorisasi larutan zat warna remazol black B telah berlangsung. Elektrodekolorisasi ini disebabkan oleh proses destruksi oksidatif (elektrodestruksi) remazol black B menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana. Produk elekrodestruksi diharapkan lebih ramah terhadap lingkungan dibandingkan bahan pencemar sebelum elektrodekolorisasi, sebagaimana diindikasikan dari spektra UV-Vis larutan setelah elektrolisis. Kata Kunci: elektrodekolorisasi, elektrolisis, remazol black B, elektroda grafit, spektrometri UV-Visibel air menjadi tercemar (berwarna) dengan

PENDAHULUAN Limbah mengandung

cair zat

produksi warna

yang

batik

kualitas air menjadi semakin buruk dan

dapat

tidak layak sebagai air bersih sehingga tidak

menyebabkan pencemaran lingkungan jika

mampu

dibuang tanpa pengolahan sebelumnya,

perairan.

sementara

lingkungan

mempunyai

pendukung

sistem

kehidupan

Zat warna merupakan senyawa organik

kemampuan terbatas untuk mendegradasi

yang

mengandung

gugus

kromofor

zat warna tersebut. Akibat langsung adalah

terkonjugasi. Zat warna golongan reaktif

J. Kim. Sains & Apl. Vol. XI. No. 3 Desember 2008

90


merupakan

zat

warna

yang

banyak

proses

digunakan

untuk

remediasi

lingkungan

pewarnaan

tekstil.

Diantara

pendekatan

Beberapa zat warna reaktif yang sering

dengan

metode

digunakan antara lain Remazol Brilliant

elektrode-kolorisasi),

Orange 3R, Remazol Golden Yellow RNL

dilaporkan oleh Szpyrkowicz dkk. (2001),

dan Remazol Black B (Catanho, 2006). Zat

Roesslera dkk. (2001), Carneiro dkk.

warna reaktif sangat larut dalam air dan

(2003), Esteves (2004), Martínez-Huitle

tidak terdegradasi pada kondisi aerob biasa

dan Ferro (2006), Gupta (2007). Beberapa

(Pavlostathis, 2001). Dampak yang dapat

yang telah dilaporkan menunjukkan bahwa

ditimbulkan pada kesehatan antara lain

pendekatan ini memiliki potensi baik dalam

adalah iritasi pada kulit dan sakit perut.

upaya

penanganan

perairan.

alternatif

adalah

elektrolisis

(poses

sebagaimana

limbah

cair

telah

yang

Metode pengolahan limbah cair baik

mengandung zat warna, baik dari parameter

secara biologi, kimia, fisika, maupun

penurunan kandungan bahan pencemar

kombinasi antara ketiga proses tersebut

maupun

banyak digunakan untuk mengolah limbah

Keunggulan

serupa. Beberapa penelitian penghilangan

ditingkatan, misalnya dari segi penggunaan

warna dan senyawa organik yang ada dalam

bahan-bahan

limbah cair industri batik telah banyak

material elektroda.

parameter tersebut

(reagen)

fisik

perairan.

masih

atau

dapat

pemilihan

dilakukan, misalnya dengan cara kimia

Pemilihan bahan elektroda dilakukan

antara lain degradasi warna dengan reaksi

untuk mendukung proses yang diinginkan

oksidasi,

reaksi

dengan meningkatkan kinerja dalam fungsi

fotokatalisis (Rashed dan El-Amin, 2007).

elektroda sebagai tempat proses oksidasi

Secara fisika dengan adsorpsi menggunakan

atau reduksi berlangsung. Ketidaktersediaan

karbon

biomaterial

suatu kutub positif (anoda) ideal dengan

(Mondal, 2008). Pengolahan limbah cair

stabilitas dan aktivitas sempurna merupakan

dengan proses biologi misalnya dengan

suatu masalah yang kritis dalam suatu

menggunakan mikroorganisme juga banyak

proses elektrooksidasi air limbah yang

diterapkan untuk menurunkan kandungan

mengandung zat organik. Penggunaan grafit

senyawa organik di dalam limbah cair

sebagai anoda diharapkan dapat menjadi

industri (Mazmanci dan Unyayar, 2005).

alternatif dan menjawab masalah di atas

reaksi

aktif,

anaerob

silika,

dan

dan

Metode-metode baru penanganan kasus

(Ueda dkk., 1986). Bahan ini memiliki

serupa terus diteliti dan dikembangkan

kekuatan dan katahanan fisik yang baik

untuk meningkatkan efisiensi dan efektifitas

pada kondisi elektrolisis biasa (potensial J. Kim. Sains & Apl. Vol. XI. No. 3 Desember 2008

91


tidak terlalu tinggi), tidak mengalami

kemudian larutan dielektrolisis dengan

pasivasi, dan dapat digunakan dalam waktu

memvariasi potensial aplikasi (1–15 volt).

yang lama pada densitas arus tinggi. Fakta

Arus yang mengalir dicatat tiap proses

tersebut

elekrolisis 3 menit. Perlakuan yang sama

menunjukkan

bahwa

grafit

(karbon) dapat digunakan sebagai elektroda

dilakukan

yang cukup baik untuk berbagai proses dan

kemudian data yang didapat dibuat kurva

kondisi elektrolisis, dan penggunaan untuk

arus terhadap potensial.

elektrolisis larutan zat warna dicobakan untuk

elektrolisis

larutan

artifisial

di

laboratorium.

terhadap

Penentuan minimum.

larutan

waktu

blanko,

elektrolisis

Larutan sampel sebanyak 50

mL ditambah Na2SO4 sebanyak 0,71 gram kemudian larutan dielektrolisis dengan

CARA PENELITIAN

variasi waktu. Setiap 10 menit, absorbansi

1. ALAT DAN BAHAN

larutan

Alat. Peralatan yang digunakan untuk mendukung

proses

elektrolisis

sampel

gelombang

diukur

pada

maksimum

panjang

(595

nm).

larutan

Elektrolisis dihentikan ketika absorbansi

remazol black B meliputi labu takar 25 mL

sampel mendekati/sama dengan nol atau

dan 50 mL, gelas ukur 10 mL, batang

nilai absorbansi diperoleh tetap.

pengaduk, erlenmeyer 250 mL, gelas beker

Elektrodekolorisasi sampel. Sampel

100 mL, timbangan elektrik (merk KERN),

zat warna remazol black B sebanyak

Elektroanaliser, Multitester, Spektrofoto-

mL ditambah 0,71 gram Na2SO4 kemudian

meter UV-Vis (Shimadzu). Sel elektrolisis

absorbansi

terdiri atas wadah gelas, elektroda karbon

Spektrofotometer UV-Vis pada panjang

yang dihubungkan dengan sumber pada alat

gelombang maksimum, kemudian larutan

elektroanaliser.

dielektrolisis pada potensial tetap selama

Bahan. Bahan-bahan yang diperlukan

120

larutan

menit.

diukur

Absorbansi

meliputi Na2SO4 serbuk, batang karbon dari

elektrolisis

baterai, zat warna remazol black B, dan

Spektrofotometer UV-Vis.

akuades.

diukur

dengan

larutan

kembali

50

hasil dengan

Metode analisis. Analisis kualitatif

2. PROSEDUR KERJA

meliputi pengamatan warna larutan sampel

Penentuan rentang potensial kerja dan

sebelum

potensial aplikasi.

elektrolisis, dan pengukuran absorbansi

elektrolisis

dan

sesudah

Larutan sampel sebanyak 50 mL

dengan Spektrofotometer UV-Vis. Analisis

ditambah Na2SO4 sebanyak 0,71 gram

kuantitatif dilakukan dengan mengolah data


92


pengukuran

absorbansi

pada

panjang

Rentang potensial ini memberikan batas

gelombang maksimum dengan spektrofoto-

terbesar pemberian potensial pada tahap

meter UV-Vis sebelum dan sesudah elek-

elektrolisis selanjutnya. Potensial aplikasi

trolisis.

sebagai potensial kerja minimal diperoleh sebesar 4,24 volt dan selanjutnya potensial

HASIL DAN PEMBAHASAN

aplikasi untuk elektroda karbon-karbon

Upaya pemulihan lingkungan perairan

ditetapkan sebesar 6,5 volt.

tercemar pewarna tekstil (industri tekstil dan batik) diarahkan pada dekolorisasi zat warna remazol black B dengan pendekatan elektrolisis.

Pada

kajian

awal

media

elektrolisis adalah akuades. Kajian ini

4,24 V

7,10 V

dimulai dengan menentukan potensial kerja yang digunakan untuk aplikasi elektrolisis pada larutan sampel selama waktu tertentu. Data

penentuan

potensial

kerja

ini

ditampilkan pada gambar 1 berikut. Kurva

Gambar 1. Kurva hubungan antara arus dan potensial pada elek-trolisis larutan sampel dan blanko

tersebut memberikan informasi tentang ranah elektroaktif sistem pelarut berair pada pH tertentu. Sistem ini terdiri atas akuades dan elektrolit pendukung, Na2SO4. Rentang potensial ini menggambarkan tingkat energi yang setara dengan energi yang diperlukan untuk

berlangsungnya

proses

transfer

elektron. Besar dan lebar rentang potensial ini bersifat khusus untuk setiap pelarut dan dalam penerapannya bergantung pula pada komposisi sistem elektrolit pendukung dan sifat alami elektroda kerja karbon. Sistem elektrolisis dengan elektroda karbon-karbon diperoleh rentang potensial 0-7,10 volt

Elektrolisis sampel remazol black B pada potensial terkontrol 6,5 V dengan variasi waktu diperoleh waktu minimal proses ini adalah 60 menit. Peyimpulan ini didasarkan

pada

data

pengukuran

absorbansi

larutan setelah perlakuan

elektrolisis pada berbagai waktu proses sebagaimana disajikan pada gambar 2. Dari kurva tersebut didapat informasi bahwa penggunaan

karbon

sebagai

anoda

memerlukan waktu minimal 60 menit untuk dekolorisasi 50 mL larutan sampel 50 ppm sampai tingkat 95,11 %.

(sebagaimana diindikasikan oleh posisi titik belok kurva pada gambar 1, kurva blanko). J. Kim. Sains & Apl. Vol. XI. No. 3 Desember 2008

93


0,7 100 Penurunan absorbansi (%)

Absorbansi

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

80 60 40 20 0

0

20

40

60

80

100

120

0

20

40

Waktu (menit)

60

80

100

120

140

Waktu (menit)

a)

b)

Gambar 2. Kurva hubungan antara waktu dan absorbansi dengan elektroda karbonkarbon pada potensial 6,5 volt: a) dalam satuan absorbansi b) dalam persen Gambar 2 menunjukkan bahwa pada

Gambar 4. Spektra UV-Vis sampel remazol black B sesudah dielektrolisis selama 120 menit dengan elektroda karbon-karbon Hasil

proses

elektrodekolorisasi

menit,

diperkirakan adalah molekul-molekul yang

persentase penurunan absorbansi sebesar

lebih sederhana sehingga lebih aman berada

97,09

di lingkungan perairan daripada keberadaan

akhir

elektrolisis

selama

120

%

telah

dicapai.

Penurunan

absorbansi

pada

penggunaan

karbon

zat warna. Induksi di atas didasarkan pada

sebagai anoda menyebabkan kandungan

spektra gambar 4 dibandingkan dengan

sistem benzena pada sampel terkurangi

spektra pada gambar 3, sebelumnya. Pada

secara signifikan (terdegradasi), gugus-

gambar 4 tidak tampak/muncul lagi adanya

gugus pengkontribusi warna zat juga telah

puncak gugus penyerap radiasi pada seluruh

hilang, sebagaimana diindikasikan pada

panjang gelombang UV hingga visible.

pembadingan spektra UV-Vis pada gambar

Spektra ini mengarahkan pada kondisi

3 dan 4 berikut.

elektrolisis sempurna sehingga diperkirakan reaksi oksidasi yang juga telah berlangsung sempurna. Kajian teoritis bahwa proses oksidasi sempurna senyawaan organik akan menyisakan H2O dan CO2, dan molekulmolekul sederhana lain yang bergantung pada kandungan substrat organik tersebut. Untuk prasaran ini masih memerlukan

Gambar 3. Spektra UV-Vis remazol black B dielektrolisis

sampel sebelum

kajian pembuktian dan analisis lanjutan terhadap larutan setelah dielektrolisis.


94


KESIMPULAN Larutan zat warna remazol black B dapat didekolorisasi dengan baik dengan metode elektrolisis menggunakan elektroda karbon.

Pada

temperatur

Martínez-Huitle, C.A., dan Ferro, S., 2006, Electrochemical oxidation of organic pollutants for the wastewater treatment: direct and indirect processes, Chem.Soc.Rev., 35, 1324-1340

kamar,

elektrodekolorisasi 50 mL sampel remazol black B 50 ppm dengan anoda dan katoda karbon menghasilkan persen dekolorisasi sebesar 97,09 %.

DAFTAR PUSTAKA Ueda, M., Watanabe, A., dan Shimamune, T. 1986, Canadian Patents-Patent no. CIPO-Patent-13211979 Carneiro, P.A., Fugivara, C.S., Nogueira, R.F.P., Boralle, N., dan Zanoni, M.V.B., 2003, A Comparative Study on Chemical and Electrochemical Degradation of Reactive Blue 4 Dye, Portugaliae Electrochimica Acta, 21, 49-67 Catanho, M, 2006, Avaliacao Dos Tratamentos Eletroquimico E Fotoeletroquimico Na Degradacao De Corantes Texteis, Quim.Nova, Vol.29 Esteves, M.F., Silva, J.D., 2004, Electrochemical Degradation Of Reactive Blue 19 Dye In Textile Wastewater, World Textile Conference-4th AUTEX Conference Roubaix Gupta,V.K., Jain, R., dan Varshney, S., 2007, Electrochemical removal of the hazardous dye Reactofix Red 3 BFN from industrial effluents, Journal of Colloid and Interface Science, vol. 312, no. 2, 292-296

Mazmanci, M.A, dan Unyayar, A, 2005, Decolourisation of Reactive Black 5 by Funalia trogii immobilised on Luffa cylindrica sponge, J.Sci.Direct Biochemistry Process, vol. 40, no. 1, 337-342 Mondal, S, 2008, Methods of Dye Removal from Dye House Effluent. J.Enviromental Engineering, vol. 25, no.3 Pavlostathis, G, 2001, Biological Decolorization and Reuse of Spent Reactive Dyebaths, Annual Report FY 01 Rashed, M.N, dan El-Amin, A.A, 2007, Photocatalytic Degradation of Metil Orange in Aqueous TiO2 Under Different Solar Irradiation Source, Int.J.Physical.Sci vol.2 (3), 73-81 Roesslera,A., Dossenbacha, O., Meyera, U., Marteb,W., dan Rysa, P., 2001, Direct Electrochemical Reduction of Indigo, CHIMIA, 55, no. 10, 879882 Szpyrkowicz, L., Juzzolino, C., dan Kaul, S.N., 2001, A Comparative study on oxidation of disperse dyes by electrochemical process, ozone, hypochlorite and fenton reagent, Water Research, vol. 35, no.9, 21292136.


95

96

ELEKTROREMEDIASI PERAIRAN TERCEMAR: 2. PENGGUNAAN GRAFIT PADA ELEKTRODEKOLORISASI LARUTAN REMAZOL BLACK B

Recommend Documents