LAPORAN AKHIR
PENURUNAN ZAT WARNA DARI LIMBAH CAIR INDUSTRI TENUN SONGKET DENGAN MEMBRAN KOMPOSIT POLYSULFONE POLYAMIDE (PSF-PA) SECARA ULTRAFILTRASI
Diajukan Sebagai Persyaratan untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
Elvania Novianti 0613 3040 0299
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2016
LEMBAR PERSETUJUAN PENGESAHAN LAPORAN AKHIR
PENURUNAN ZAT WARNA DARI LIMBAH CAIR INDUSTRI TENUN SONGKET DENGAN MEMBRAN KOMPOSIT POLYSULFONEPOLYAMIDE (PSF-PA) SECARA ULTRAFILTRASI
OLEH Elvania Novianti 0613 3040 0299
Pembimbing I,
Palembang, Agustus 2016 Pembimbing II,
Adi Syakdani, S.T., M.T. NIP. 196904111992031001
Ir. Selastia Yuliati, M.Si. NIP. 196107041989032002
Mengetahui, Sekretaris Jurusan Teknik Kimia
Ahmad Zikri, S.T., M.T. NIP. 198608072012121003
Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Pada Tanggal 3 Agustus 2016
Tim Penguji
Tanda Tangan
1.
Dr. Ir. Leila Kalsum, M.T. NIP 196212071989032001
(
)
2.
Ir. Robert Junaidi, M.T. NIP 196607121993031003
(
)
3.
Ir. Arizal Aswan, M.T. NIP 195804241993031001
(
)
4.
Ir. Hj. Elina Margaretty, M.Si. NIP 196203271990032001
(
)
Palembang, Agustus 2016 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Adi Syakdani, S.T., M.T. NIP 196904111992031001
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTO: “Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua” (Aristoteles) “Filsafat itu kosong jika berdasarkan ilmu pengetahuan. Ilmu pengetahuan itu menemukan, dan filsafat itu menafsirkan” ( Albert Einstein) “Jika kita hidup setiap hari seperti hari terakhir bagi kita, kita akan menciptakan sesuatu yang benar-benar besar akhirnya” (Steve Jobs) “Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri” (Ibu Kartini)
Saya persembahkan Kepada
Allah SWT yang selalu melindungi dan memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga laporan akhir ini dapat dibuat dan selesai pada waktunya. Ayah dan Ibu Saya yang selalu membanggakan dan menyayangi Saya, yang telah memberikan dukungan moril maupun materi serta do’a dan semangat yang tiada henti untuk kesuksesan Saya. Kedua kakak Saya Elvis dan Elvera yang senantiasa memberikan dukungan, semangat dan do’a untuk keberhasilan ini. Keponakan Saya Kevin Zaki Pratama yang selalu menghibur dan memberikan semangatnya untuk keberhasilan ini. Kamu yang telah disiapkan Allah SWT umtuk menjadi imamku dimasa depan kelak. Kedua dosen pembimbing dan semua dosen di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya, yang telah membimbing dan memberikan ilmu serta motivasi selama kuliah. Sahabat-sahabat Saya Eka, Irda dan Nola serta teman-teman kelas KA yang telah memberikan dukungan, semangat, bantuan serta doa, terimakasih untuk semua perjuangan yang telah kita lalui bersama. Teman seperjuangan Angkatan 2013 di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Almamaterku.
ABSTRAK Penurunan Zat Warna dari Limbah Cair Industri Tenun Songket dengan Membran Komposit Polysulfone-Polyamide (PSF-PA) secara Ultrafiltrasi (Elvania Novianti, 69 Halaman, 12 Tabel, 13 Gambar)
Salah satu pencemaran lingkungan yang ada di Sumatera Selatan yaitu pencemaran yang diakibatkan oleh limbah cair industri tenun songket yang berasal dari pencelupan benangnya. Untuk mengatasinya, diperlukan teknologi yang dapat mengolah limbah tersebut sehingga dapat memenuhi standar yang ditetapkan dalam Peraturan Gubernur Sumatera Selatan No. 8 Tahun 2012. Teknologi yang digunakan adalah teknologi membran komposit polysulfone – polyamide (PSF-PA) dengan variasi variabel (tekanan dan konsentrasi adsorben). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menurunkan zat warna dan parameter pengukuran lainnya (turbidity, COD dan pH) dari limbah cair industri tenun songket, menentukan permeabilitas dan selektifitas membran (fluks dan rejeksi) dan menentukan kondisi operasi optimum dari variabel yang digunakan (variasi tekanan dan variasi konsentrasi adsorben) terhadap pengolahan limbah cair industri tenun songket. Dari hasil penelitian, didapatkan fluks membran sebesar 21,81 L/m2jam. Untuk harga rejeksi dari 4 parameter pengukuran yang dilakukan, kondisi operasi optimum untuk variasi tekanan 0,5 – 2,5 bar (range 0,5) yaitu pada tekanan 0,5 bar. Untuk zat warna, yaitu pada penambahan adsorben 2000 ppm sebesar 90,15%, untuk COD yaitu pada penambahan adsorben 3000 ppm sebesar 93,18%, untuk kekeruhan yaitu pada penambahan adsorben 3000 ppm sebesar 91,69% dan untuk nilai pH yaitu pada penambahan adsorben 1000 ppm 12,67%. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa semakin besar tekanannya, maka nilai fluks yang dihasilkan akan semakin besar, sedangkan rejeksi yang dihasilkan semakin kecil. Kata Kunci : Membran Polysulfone-Polyamide (PSF-PA), limbah, songket
iii
ABSTRACT The Decrease of Dye from Industrial Liquid Waste of Songket Weaving by Using Polysulfone-Polyamide (PSF-PA) Composite Membrane by Ultrafiltration Process (Elvania Novianti, 69 Pages, 12 Tables, 13 Figures) One of the environmental pollution in South Sumatera is pollution that is caused by liquid waste by industrial liquid waste from its yarn dyeing process. To overcome that problem, we need a technology that can process that waste, so that it can fulfill the standard that is specified in Governor Regulation number 8 of 2012. The technology that is used is polysulfone – polyamide (PSF-PA) composite membrane with variation of variable (they are consist of pressure and the consentration of the adsorbent). The Goals from this research consist of some goals. First, to decrease the dye and the other measurement parameters such as turbidity, COD and pH from industrial liquid waste. Second, to determine permeability and selectivity (flux and rejection). Third and the last to determine the optimum operating condition from variable that is used (variations of pressure and the consentration of adsorbent) toward the treatment of industrial liquid waste of songket weaving. Based on the result of this research, the value of membrane flux is 21,81 L/m2hour. For the rejection value, from four measurement parameters that is measured, the optimum operating condition for the variation of preassure 0,5-2,5 bar (range 0,5) is at the preassure of 0,5 bar. For dye rejection the optimum operating condition is on the addition of 2000 ppm adsorbent, the value is 90,15%. For COD rejection the optimum operating condition is on the addition of 3000 ppm adsorbent, the value is 93,18%. For turbidity rejection, the optimum operating condition is on the addition of 3000 ppm adsorbent, the value is 91,69% and for pH rejection is on the addition of 1000 ppm that is 12,67%. Based on this research, it can be concluded that the bigger the value of pressure, the bigger the value of flux that is resulted but the smaller the value of rejection. Keyword: Polysulfones-Polyamide (PSF-PA) Membrane, waste, songket
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas kehadirat Allah SWT penulis panjatkan atas segala berkat, rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir dengan judul “Penurunan Zat Warna dari Limbah Cair Industri Tenun Songket dengan Menggunakan Membran Komposit Polysulfone-Polyamide (PSF-PA) secara Ultrafiltrasi” dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma III sesuai dengan ketetapan kurikulum Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Penulis berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan laporan ini walaupun banyak keterbatasan pengetahuan dan kemampuan. Tanpa bantuan dari berbagai pihak, penulis menyadari bahwa laporan ini tidak mungkin dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada: 1.
Dr. Ing Taqwa, S.T., M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya;
2.
Carlos R.S, S.T., M.T., selaku Pembantu Direktur I Politeknik Negeri Sriwijaya;
3.
Adi Syakdani, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia di Politeknik Negeri Sriwijaya;
4.
Zulkarnain, S.T., M.T., selaku Sekertaris Jurusan Teknik Kimia di Politeknik Negeri Sriwijaya;
5.
Adi Syakdani, S.T., M.T., Dosen Pembimbing 1 yang telah membimbing dalam penulisan laporan ini;
6.
Ir. Selastia Yuliati, M.Si., Dosen Pembimbing 2 yang telah membimbing dalam penulisan laporan ini;
7.
Seluruh Staff Pengajar dan Administrasi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya;
8.
Seluruh Teknisi Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya;
9.
Kedua Orang Tua dan Keluarga yang telah memberikan dukungan moril, materi, dan spiritual yang tiada henti;
10.
Teman-teman seperjuangan angkatan 2013 Jurusan Teknik Kimia khususnya kelas KA yang telah berjuang bersama-sama. Kami menyadari bahwa dalam penulisan laporan ini masih terdapat
banyak kesalahan, untuk itu penulis menerima masukan, kritik dan saran yang dapat menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini bermanfaat bagi yang membacanya.
Palembang,
Juli 2016
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ..................................................................................................... iii ABSTRACT ................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ................................................................................... v DAFTAR ISI .................................................................................................. vi DAFTAR TABEL ......................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1.2 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 1.3 Manfaat Penelitian .................................................................................... 1.4 Permasalahan .............................................................................................
1 3 3 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Limbah tenun ............................................................................................ 5 2.1.1 Membran komposit pada limbah cair tenun songket ...................... 6 2.2 Karakterisasi Membran ............................................................................. 8 2.2.1 Fluks Membran ............................................................................... 8 2.2.2 Selektifitas Membran ...................................................................... 9 2.3 Polisulfon .................................................................................................. 20 2.3.1 Sifat Fisik dan Kimia Polisulfon ..................................................... 21 2.4 Poliamid .................................................................................................... 21 2.4.1 Sifat Fisik dan Kimia Poliamid ....................................................... 22 2.5 Uji Kualitas Limbah Cair ......................................................................... 23 2.5.1 Kekeruhan ........................................................................................ 23 2.5.2 Derajat Keasaman (pH) ................................................................... 23 2,5.3 Warna .............................................................................................. 25 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................... 3.2 Alat dan Bahan Penelitian ......................................................................... 3.2.1 Alat yang Digunakan ...................................................................... 3.2.2 Bahan yang Digunakan ................................................................... 3.3 Prosedur Penelitian .................................................................................... 3.3.1 Analisa Awal ................................................................................... 3.3.2 Pengolahan Limbah dengan Membran Komposit ........................... 3.3.3 Uji Kelayakan Membran ................................................................. 3.3.4 Analisa Akhir ..................................................................................
v
26 26 26 27 27 27 27 29 29
3.4 Prosedur Analisa ....................................................................................... 3.4.1 Penentuan Nilai pH ......................................................................... 3.4.2 Penentuan Kekeruhan ..................................................................... 3.4.3 Analisa COD ................................................................................... 3.4.4 Analisa Kandungan Zat Warna .......................................................
29 29 30 30 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil .......................................................................................................... 33 4.1.1 Hasil Karakterisasi Membran ......................................................... 33 4.1.2 Hasil Penentuan Fluks Air Murni dan Fluks Limbah Songket ....... 33 4.1.3 Hasil Analisis Limbah Songket ...................................................... 35 4.1.4 Hasil Analisis Limbah Songket Sebelum dan Sesudah Penambahan Adsorben Bentonit ......................................................................... 35 4.1.5 Hasil Analisa Limbah Songket Sebelum dan Sesudah Dilewatkan Membran Polisulfone – Polyamide (PSF-PA)................................. 37 4.2 Pembahasan ............................................................................................... 39 4.2.1 Proses Pengolahan Limbah Cair Tenun Songket dengan Membran Polysulfone – Polyamide (PSF-PA) ............................................... 39 4.2.2 Penentuan Fluks Air Murni Membran ............................................ 41 4.2.3 Penentuan Fluks Limbah Cair Songket Membran........................... 43 4.2.3 Analisis Parameter pada Limbah Cair Songket .............................. 45 4.2.4 Koefisien Penolakan (Rejeksi) Limbah Cair Songket .................... 47 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 56 5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 56 5.2 Saran .......................................................................................................... 57 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 58 LAMPIRAN ................................................................................................... 60
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik dan Baku Mutu Limbah Cair Industri ........................................... 6 2.5.2 Perbandingan Kinerja Ultrafiltrasi dan Reverse-Osmosis .................................. 14 2.5.3 Pengaruh pH Terhadap Komunitas Biologi Perairan.......................................... 24 4.1.1 Hasil Karakterisasi Membran Komposit Polysulfone-Polyamide...................... 33 4.1.2 Hasil Penentuan Fluks Air Murni (Jv) ............................................................... 34 4.1.2 Hasil Penentuan Fluks Limbah Cair Songket (Jv) ............................................. 34 4.1.2 Harga Fluks Air dan Fluks Limbah Cair Songket (Jv) ....................................... 35 4.1.3 Hasil Analisis Awal Limbah Cair Songket ......................................................... 35 4.1.4 Hasil Analisis Limbah Cair Songket Sebelum dan Sesudah Penambahan Adsorben ............................................................................................................ 36 4.1.5 Hasil Analisis Limbah Cair Songket Sebelum dan Sesudah Pengolahan dengan Menggunakan Membran Komposit PSF-PA (Konsetrasi Bentonit 1000 ppm) ............................................................................................................................ 37 4.1.5 Hasil Analisis Limbah Cair Songket Sebelum dan Sesudah Pengolahan dengan Menggunakan Membran Komposit PSF-PA (Konsetrasi Bentonit 2000 ppm) ............................................................................................................................ 38 4.1.5 Hasil Analisis Limbah Cair Songket Sebelum dan Sesudah Pengolahan dengan Menggunakan Membran Komposit PSF-PA (Konsetrasi Bentonit 3000 ppm) ............................................................................................................................ 39
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
2.2.3 2.3 2.4 3.3.2 4.2.2 4.2.2 4.2.3 4.2.3 4.2.4
Skema Sistem Operasi Membran............................................................. 13 Rantai Polimer Polisulfon........................................................................ 20 Rantai Polimer Poliamid ........................................................................ 22 Diagram Pengolahan Limbah Cair Industri Tenun Songket .................... 28 Grafik Hubungan antara Waktu Tempuh dan Volume Permeat Air ....... 41 Grafik Hubungan antara Tekanan dan Fluks Membran Air ........... ......... 42 Grafik Hubungan antara Waktu Tempuh dan Volume Permeat Limbah . 43 Grafik Hubungan antara Tekanan dan Fluks Membran Limbah...............44 Grafik Hubungan antara Konsentrasi Adsorben dan % Penurunan Parameter pada Limbah Cair Songket............................................. ........ 46 4.2.5.1 Grafik Hubungan antara Tekanan dan Rejeksi Zat Warna pada Limbah Cair Songket .................................................................................... ........ 47 4.2.5.2 Grafik Hubungan antara Tekanan dan Rejeksi pH pada Limbah Cair Songket ........................................................................................... ......... 50 4.2.5.3 Grafik Hubungan antara Tekanan dan Rejeksi Kekeruhan pada Limbah Cair Songket Songket...................................................................... ........ 52 4.2.5.4 Grafik Hubungan antara Tekanan dan Rejeksi COD pada Limbah Cair Songket............................................................................................ ........ 54
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1.Data Hasil Penelitian ......................................................................................... 60 2 Perhitungan ......... ......................................................................................... .... 63 3 Flowsheet dan Gambar.................................................................................. .... 66 4 Surat-Surat..........................................................................................................69
ix
