TK-40Z2 Penelitian Semester II − 2005/2006
Judul PEMANFAATAN LUMPUR BIO SEBAGAI ADSORBEN MELALUI PIROLISIS : PENGUJIAN ULANG
Kelompok B.45.3.01 Imam Supriatna
(13001029)
Pembimbing Ir. Tjandra Setiadi, M.Eng, Ph.D
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
LEMBAR PENGESAHAN TK-40Z2 PENELITIAN Semester II − 2005/2006
PEMANFAATAN LUMPUR BIO SEBAGAI ADSORBEN MELALUI PIROLISIS : PENGUJIAN ULANG
Kelompok B.45.3.01 Imam Supriatna
(13001029)
Catatan
Bandung, 2007 Disetujui Pembimbing
Ir. Tjandra Setiadi, M.Eng., Ph.D
i
TK-40Z2 PENELITIAN Pemanfaatan Lumpur Bio Sebagai Adsorben Melalui Pirolisis : Pengujian Ulang Kelompok B.45.3.01 Imam Supriatna (13001029) Pembimbing Prof. Dr. Tjandra Setiadi
ABSTRAK
Perkembangan industri harus berorientasi pada industri yang berteknologi ramah lingkungan. Limbah industri yang ada harus memenuhi baku mutu yang telah ditetapkan pemerintah. Salah satu pengolahan air limbah secara biologis yang paling umum digunakan adalah proses lumpur aktif. Sistem lumpur aktif menghasilkan limbah berupa lumpur bio yang harus dipisahkan dari proses pengolahan limbah. Satu alternatif pemanfaatan lumpur bio ialah dengan memanfaatkannya menjadi adsorben, yang dibuat melalui proses pirolisis. Tujuan penelitian ini ialah menguji ulang kondisi optimum pirolisis dan konsentrasi optimum bahan aktivasi yang digunakan untuk menghasilkan adsorben dari lumpur bio. Temperatur pirolisis setinggi 800oC, waktu pirolisis selama 60 menit, dan konsentrasi agen aktivasi (ZnCl2) sebanyak 5 M merupakan kondisi optimum yang digunakan dalam proses produksi adsorben sebelumnya (Supriyadi, 2006). Variabel yang digunakan adalah sumber lumpur bio yang digunakan. Lumpur bio hasil pirolisis atau adsorben kemudian diuji terhadap fenol. Hasil penelitian menunjukkan bahwa adsorben yang merupakan campuran dari lumpur bio dari tiga IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) I, II, dan III memiliki kemampuan mengadsorpsi fenol yang baik. Dengan model adsorpsi isotermal Langmuir, adsorben tersebut memiliki konstanta qm (kapasitas adsorpsi maksimum [mg/g]) sebesar 68,49 mg adsorbat/g adsorben, lebih tinggi daripada penelitian sebelumnya (Supriyadi, 2006) sebesar 34,36 mg/g.
Kata kunci : tekstil, lumpur bio, pirolisis, adsorben, Langmuir
ii
TK-40Z2 RESEARCH Pyrolysis of Biosludge for Its Reutilization As an Adsorbent Group B.45.3.01 Imam Supriatna (13001029) Advisor Prof. Dr. Tjandra Setiadi
ABSTRACT The development of industry should be oriented to an environmental friendly industry. The existing industrial waste must meet goverment standard. The most commonly applied biological waste water is the actived sludge process. This system produces biosludge as waste that must be separated from waste treatment process. One alternative re-utilization of biosludge is by reusing it an adsorbent through pyrolysis. The purpose of this research is to test the optimum condition of pyrolysis and the optimum concentration of activation agent that is used to produce adsorbent from biosludge. The optimum condition of pyrolysis was reported to be 800oC, for 60 minutes, and using 5 M at activation agent (ZnCl2) (Supriyadi,2006). The source of biosludge was varied. The performance of biosludge after pyrolisis or adsorbent was then examined to phenol. Research results show that adsorbent from a mixture from three WWTP (Waste Water Treatment Process) Biosludge I, II, and III has good phenols adsorpsion ability. With Langmuir isotermal adsorption model, the adsorbent has qm constant (maximum adsorption capacity of 68.49 mg adsorbate/g adsorbent, that is higher than the previously reported value (Supriyadi,2006) of 34.36 mg/g.
Keyword : textile, biosludge, pyrolysis, adsorbent, Langmuir
iii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya lah laporan TK-40Z2 Penelitian dapat diselesaikan. Laporan ini penulis susun sebagai salah satu prasyarat tugas akhir penelitian. Topik dari penelitian ini adalah Pemanfaatan Lumpur Bio Sebagai Adsorben melalui Pirolisis0.
Dalam proses penyusunan penelitian ini, penulis mendapat banyak sekali bantuan, dorongan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ir. Tjandra Setiadi, M.Eng, Ph.D, sebagai dosen pembimbing. 2. Dr. IDG Arsa Putrawan, sebagai koordinator TK-40Z2 Penelitian. 3. Semua pegawai Laboratorium Mikrobiologi Teknologi Bioproses Teknik Kimia ITB 4. Pegawai Laboratorium MP3 5. Pegawai Laboratorium Analisis dan Instrumentrasi Teknik Kimia ITB
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna. Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang dapat membantu demi perbaikan laporan ini. Penulis berharap agar laporan ini dapat berguna bagi penelitian selanjutnya dan pihakpihak yang memerlukan.
Bandung, Mei 2007
Penulis B.45.3.01
iv
DAFTAR ISI
Halaman Lembar Pengesahan
i
Abstrak
ii
Abstract
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
v
Daftar Tabel
vii
Daftar Gambar
viii
Daftar Simbol
ix
I
PENDAHULUAN
1
1.1
Latar Belakang
1
1.2
Rumusan Masalah
1
1.3
Tujuan Penelitian
2
1.4
Ruang Lingkup
2
II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
4
Lumpur Bio
4
2.1.1
Kandungan Lumpur Bio
5
2.1.2
Perlakuan dan Pengolahan Pada Lumpur Bio
6
2.2
Lumpur Aktif
11
2.3
Pemanfaatan Alternatif Lumpur Bio
13
2.4
Lumpur Bio Sebagai Adsorben
15
2.4.1
Pirolisis
15
2.4.2
Adsorpsi
17
2.4.2.1
Mekanisme Adsorpsi
19
2.4.2.2
Adsorpsi Isotermal
19
2.4.2.3
Adsorpsi Isotermal Langmuir
19
2.4.2.4
Adsorpsi Isotermal Freundlich
20
III RANCANGAN PENELITIAN 3.1
22
Metodologi
22 v
3.2
Percobaan
22
3.2.1
Alat dan Bahan
23
3.2.2
Prosedur Percobaan
24
3.2.3
Variasi Percobaan
27
3.2.4
Analisis Data Percobaan atau Analisis Konsentrasi Adsorbat Residual 27
3.3
Interpretasi Data
27
IV HASIL DAN PEMBAHASAN
29
4.1
Produksi Adsorben dari Lumpur Bio Melalui Pirolisis
29
4.1.1
Pengolahan Awal Lumpur Bio
29
4.1.2
Proses Pirolisis
30
4.1.3 Pengolahan Akhir Lumpur Bio 4.2
30
Pengujian Karakteristik Adsorpsi Lumpur Bio Hasil Pirolisis Terhadap Fenol
30
V KESIMPULAN DAN SARAN
36
5.1
Kesimpulan
36
5.2
Saran
36
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A
37
PETUNJUK KESELAMATAN PENGGUNAAN BAHAN
L-1
LAMPIRAN B
PROSEDUR PERCOBAAN
L-7
LAMPIRAN C
ANALISIS FENOL DENGAN METODE FOTOMETRI LANGSUNG
LAMPIRAN D
DATA PERCOBAAN
L-9 L-11
vi
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Batas emisi udara pada proses insinerasi
8
Tabel 2.2 Nilai batas kandungan logam dan senyawa organik pada lumpur bio untuk land application
9
Tabel 2.3 Penggunaan metode konvensional pengolahan lumpur bio di Amerika Serikat
10
Tabel 2.4 Rentang beban proses lumpur aktif
12
Tabel 2.5 Perbedaan adsorpsi fisika dan kimia
18
Tabel 3.1 Konstanta adsorpsi isotermal Langmuir dan Freundlich
28
Tabel 4.1 Konstanta adsorpsi isotermal
34
Tabel 4.2 Perbandingan dengan penelitian lain
35
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Produksi lumpur bio di Amerika Serikat
4
Gambar 2.2 Produksi lumpur bio di negara-negara Eropa
5
Gambar 2.3 Penggunaan metode konvensional pengolahan lumpur bio di negara-negara Eropa
10
Gambar 2.4 Satuan proses pengolahan biologis sinambung tanpa daur ulang
11
Gambar 3.1 Skema alat pirolisis
23
Gambar 3.2 Diagram alir penelitian
26
Gambar 3.3 Grafik hubungan 1/qe terhadap 1/Ce
28
Gambar 3.4 Grafik hubungan log qe terhadap log Ce
28
Gambar 4.4 Pengaluran adsorpsi isotermal Freundlich
32
Gambar 4.5 Pengaluran adsorpsi isotermal Langmuir
33
viii
DAFTAR SIMBOL
b
= tetapan energi ikatan antara adsorbat dan adsorben [l/mg]
Cads
= konsentrasi adsorbat yang teradsorp [mg/g]
Ce
= konsentrasi adsorbat residual [mg/l]
Co
= konsentrasi adsorbat awal [mg/l]
KF
= tetapan Freundlich = kapasitas adsorpsi dari adsorben [(mg/g)(1/mg)1/n]
m
= massa kering adsorben [g]
n
= tetapan yang menunjukkan intensitas adsorpsi dari adsorben
qe
= kapasitas adsorpsi dari adsorben [mg/g]
qm
= kapasitas adsorpsi maksimum [mg/g]
V
= volume larutan [l]
ix
