~
Aplikasi!sotopdanRadiasi.I996
PENGARUH IRADIASI, PENAMBAHAN SLUDGE KELAPA SAWIT DAN AI2(SOJ3PADA ZAT WARNA DISPERSI ORANGE 25 DALAM AIR Winarti Andayani, Agustin Sumartono,dan Surtipanti S. Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi. BAT AN
ABSTRAK
ABSTRACT EFFECT OF IRRADIATION, OIL PALM SLUDGE, AND AIz(SOJJ ADDITIONS ON DISPERSE DYE ORANGE 25 IN WATER. Irradiation for degradingdisperse dye Orange 2S in water had been studied using gamma ray with doses of 0-20 kGyand dose rate of S kGy/hour. Combination of irradiation and conventionalmethodsusing oil palm sludge and Al2(SO.)] as coagulantsat pH 3, S, 7, 9, and 12 was also studied. The solution was analyzedusing uv spectrophotometer at 430 nm. It was found that degradation of dispersedye in aqueoussolution could not be done by gammairradiation. The addition of Al2(SO.)] (80 ppm) or oil palm sludge (0,1%) induced sedimentationof the dye more easily in unirradiatcd solution (pH 7) than in irradiated ones.
PENDAHULUAN Salah satu penggunaan energi radiasi untuk pengelolaanair dan sisterndalarn larutao air ialah untuk pengolahanair lirnbahbuangan,seperti lirnbah zat warDa dari industri tekstil. Air lirnbah industri yang tidak diolah denganbaik akan rnenyebabkanpencernaranyang serius di perairan lingkungan (I). Pengolahanair lirnbah secara konvensional seperti dengan penarnbahanlurnpur aktif, arang aktif, atau oksidasi secarakirnia seringkali tidak dapatrnenyelesaikanrnasalahdengantuntas(2), sehingga perludicari aItematiflain, antaralain denganiradiasi.Cara iradiasi mernpakan teknologi barn yang sudah banyak dikernbangkandi negaralain dan diharapkandapatmenyelesaikanrnasalahdengantuntas. Beberapanegara,rnisalnya Austria dan Jermantelah menggunakanteknologi ini untuk rnenyelesaikanrnasalah bahan berbahaya dalam lirnbah cair sepertikandunganrenal (3). Jika air diiradiasi dengan sinar gamma, maka akan terjadi radiolisis yang menghasilkanspesiesaktif sepertiradikal OH, atom hidrogendan elektron terhidrat (reaksi 1). ~o ->
.OH, .H, eoq-'H'",~, ~02
Jika di dalam air ditambahkanoksigen,makaakan terjadi reaksi lebih lanjut sepertipada reaksi 2, 3, dan 4
.H + °2 e 0;(oq)-+0 + H+2
> >>
H02 0 H02 2
2. 4. 3
Radikal OH daD H02 merupakan zat pengoksid yang sangatkuat yang mampumemecahbennacam-macamzat organik sepertizat warDadan renal (4). Penguraian zat wama azo dan antrakuinonyang larut dalam air dengancara iradiasi gamma telah dipelajari olehbeberapapeneliti terdahulu(5, 6). Zat warDatersebut denganmudah terurai dan berubahwarnanya. Akan tetapi, zat warDa dispersi yang tidak tarot dalam air sangatsuiit diuraikan dengancara iradiasi gamma(7). Perlakuan iradiasi yang digabungkan dengan teknik konvensionalsepertipenambahan~ dan koagulan diharapkan dapat menaikkan keefektifan iradiasi gamma. Dalam penelitian ini, iradiasi gamma akan digabungkandengan penambahan~ kelapa sawit dan koagulanAl2(SO.»).Tujuan penambahanini ialah untuk mengendapkan partikel-partikelzatwama dispersiOrange 25 sehinggatarutaomenjadijemih daDtidak ataukurang beracun. BAHAN DAN METODE Bahan. Bahanyang digunakandalarn penelitian ini antara lain zat WarDadisperseOrange25 (Garnbar 1) 103
Aplikasi [sotopdon Radiasi. 1996
yang diperoleh dari Aldrich Co, Jepang,~ kelapa sawityangdiperolehdari industri minyak kelapasawitPfP Xl Malimping, daD AI2(SO.») yang berkualitas pro
analisis. °2N -QN-N
Gambar
0
N"c~-CH2-CN /c~-C~
Struktur molekul zat WarDadispersiOrange25
Peralatan. Peralatanyang digunakanterdiri dari iradiator gamma CobaIt-60,spektrofotometeruv-vis (Shimadzu 160),peraJatangelas,pengadukmagnet,pH meter, daDpompaudara. Cara lradiasi. Larutan zatWarDadengankonsentrasi 50 dan 100 ppm, disiapkan denganmelarutkan1 g zat WarDadispersiOrange 25 (DO) daJam1 I air soling, Ialu dilakukan pengenceran20 kali daD 10 kaJi. Larutan zat warDa(250 ml) ditempatkandaJamtabung gelas(diameter5 cm dan tinggi 16 cm). Lamtan diiradiasi dengan sinar gammapada suhuruang (35°C)denganlaju dosis 5 kGy/jamdan dosis iradiasi 0, 5, 10, 15,dan 20 kGy. Laju dosisditentukandengandosimeterfricke (G(Fe='+) = 15,6). Selamairadiasiberlangsung,udaradialirkanke daJamlarutan melalui dasartabunggelas. PenambahanSlud2e. Larutan zatwarDayangtelab diiradiasi dengandosis 5 kGy daDkontrol (Iarutan zat WarDayangtidak diiradiasi), dipipet 50 ml, lalu dimasukkan ke daJamerlenmeyer100mi. Ke daJamlarutantersebut ditambahkan~ dengankonsentrasi0; 0,1; 0,2; 0,4; dan 0,6%. pH larutan ditepatkanpada pH 3,7,9, dan 12. Larutan diaerasi selama 6 jam, kemudian diukur absorbansinyadenganspektrofotometer padapanjanggelombang 430 om. PenambahanKoagulan. Larutan zatwama yang telah diiradiasi dengan dosis 5 kGy dipipet 50 mI, lain dimasukkanke dalam tabung reaksi. pH larutan ditepatkan padapH 3,5,7,9, daD12. Ke dalam larutan tersebut dimasukkanAl2(SO4)3dengan konsentrasidalam larutan 0, 20, 40, 60, 80, dan 100ppm. Larutan dikocok, laIn didiamkan selama 24 jam. Selanjutnya, filtratnya diukur denganspektrofotometeruv-vis pada panjang gelombang 430 om .
HASH.. DAN PEMBAHASAN Spektmm Absorbansi Zat Warn a DO. Contoh spektrumDO basil pengukurandenganspektrofotometer uv-vis dapatdilihat pada Gambar2. Dari Gambar2 terlihatbahwa larutan zat WarDaDO mempunyaiserapanyang sangatlebar.Dua puncakterlihat padapanjanggelombang 430 om dan 300 om. Pengamb lradiasi Gamma pada Pengurangan Warna Lamtan DO. Larutan zat wama yang diiradiasi, setelah dibuat spektrum absorbansinya,maka hasilnya dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukkan bahwabila dibandingkandengankontrol, temyatairadiasi terhadaplarutan zat wama hanya sedikit menurunkan 104
intensitas warnanya, seperti terlihat pada absotbansi maksimum tarutao. Selanjutnya, dengan bertambahnya dosis iradiasi sampai dengan 20 kGy, intensitas serapannyahamvir tidak berubah. Hal ini menunjukkan, bahwa setelah diiradiasi konsentrasi zat warna dalam larutan masih tetap tinggi yang berarti penguraian solit terjadi Pengal1lb ~ Kelapa Sawit pada Pengendapan Zat Wama DO. Dari hasil penelitian ini terlihat, bahwa penambahan~ kelapa sawit pada larutan zat warna dapat menyebabkan pengendapan partikel-partikel zat wama. Terjadinya pengendapan menyebabkan pengurangan WarDalarutan. Pengendapan yang terjadi dipengaruhi oleh pH daft konsentrasi ~. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4 daD Gambar 5. Pada Gambar 4 terlihat bahwa pengurangan warna akibat pengendapan terjadi paling tinggi pada pH 7 (netral) baik pada zat wama yang diiradiasi maupun kontrol (zat warna yang tidak diiradiasi). Di samping itu, terlihat pula bahwa iradiasi pada zat wama dispersi Orange tidak menyebabkan meningkatnya pengurangan warDa. Gambar 5 menunjukkan bahwa penambahan 0, 1% ~ ke dalam larutan zat WarDayang tidak diiradiasi menyebabkan terjadinya pengurangan wama sampai 80%, sedangkan penambahan sludge dengan konsentrasi yang sarna pada zat wama yang diiradiasi hanya menghasilkan pengurangan wama 75%. Peningkatan konsentrasi ~ sampai 0,6% tidak menyebabkan peningkatan pengurangan warDa. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan 0, 1% ~ dalam larutan sudah cukup untuk mengendapkan partikel-partikel zat wama. Pengal1lb Koagulan AI2(SO)3 pada Pengendapan Zat WarDa DO. Penambahan koagulan AI2(SOJ3 pada larutan zat warDa DO menyebabkan terjadinya pengendapan partikel-partikel zat warna, sehingga terjadi peng'lrangan warDa. Pengendapan tersebut dipengaruhi oleh pH tarutao daD konsentrasi koagulan seperti terlihat pada Gambar 6 dan 7. Gambar 6 menunjukkan bahwa pada larutan zat warDa yang tidak diiradiasi, pengendapan optimum terjadi pada pH 6 daD 7. Pada pH tersebut pengurangan wama mencapai 94 daD 96%. Pada larutan zat wama yang diiradiasi dengan pH 3-12, setelah ditambah koagulan pengurangan wama rata-rata hanya mencapai kurang daTi 30%. Pada Gambar 7 terlihat bahwa larutan zat wama (50 ppm) yang tidak diiradiasi, dengan penambahan koagulan 80 ppm sudah dapat menyebabkan pengurangan wama sampai 80%. Pada konsentrasi zat warna yang lebib tinggi, yaitu 100 ppm, tarutao zat warna yang tidak diiradiasi mengalanli pengurangan wama sampai 91 % setelah ditambah koagulan 80 ppm. Jadi pada konsentrasi zat wama yang lebih tinggi dalan larutan pengendapan lebih mudah terjadi setelah penambahan koagulan. Pada zat wama dalam larutan yang diiradiasi dengan dosis 5 kGy dengan konsentrasi awal zat wama 50 daD 100 ppm, pengendapan setelah ditambah koagulan sampai 100 ppm masing-masing hanya mencapai 35 daD 18%. Jadi pengendapan zat wama dalam tarutao lebih efektif pada larutan yang tidak diiradiasi. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Zat organik di dalam pelarut air, jika diiradiasi dengan sinar gamma, akan terjadi reaksi sebagaiberikut:
~o~:
5
""""'.""
7.
'.
8
RH adalah zat organik. Jika di dalam reaksi terbentukR R, maka berat molekul akan bertambah, sehingga zat organik di dalam larutan akan lebih mudah mengendap denganadanyakoagulan. Akan tetapi, jika di dalam reaksi tersebutterbentuk RO2 atau ROH, maka zat organik tersebutakan lebih mudahlarut dalamair dan bersifatlebih mudah dioksidasi. Hal ini mengakibatkanlebih sulit diendapkandengankoagulan.Padapenelitianini, kemungkiDan setelahlarutan DO diiradiasi terbentuk ROH atau ROO,sehinggapengendapan zat WarDadenganpenambahan koagulanAl2(SO4)3lebih efektif tanpa iradiasi.
KESIMPULAN Dari penelitian yangdilakukan dapatdiambil kesimpulan sebagaiberikut: 1. Zat WarDadispersiOrange 25 sulit diuraikan dengan cara iradiasi gamma. 2. Penggabungantara iradiasi daD penambahan~ pada larutanzat WarDadispersiOrange25 tidak mampu menaikkankeefektifaniradiasi. Zat warnayangtidak diiradiasidapatmengendapsarnpai80% setelahpenambahan sludge 0,1%, sedangkan pada tarutao zat WarDayang diiradiasi 5 kGy, hanya mengendap75% setelahpenambahan~. 3. Pengendapanpartikel zat warDa dispersi Orange 25 dalam tarutao air dengan penambahan koagulan AI2(SO4») lebih mudah dilakukan pada tarutao yang tidak diiradiasi, dibanmngkan dengan larutan yang diiradiasi. Zat WarDadalam larutan 50 daD 100ppm yang tidak diiradiasi mampu diendapkan masingmasing sarnpai80 daD91% dengan penambahankoagulan AI2(SO4»)80 ppm pada pH 7, sedangkanpada tarutao zat warDayang diiradiasi 5 kGy dengankonsentrasi50 daD100ppm. hanyadapatdiendapkansebesac35 daD 18% pactapH dan penarnbahankoagulan yang sarna.
_Ap[ikasi!sotopdanRadiasi.1996
UCAPANTERIMA KASm
6
Penulis mengucapkanterima kasih kepadaSaudara Drs. Edih Suwadji yang telah menyediakan~ kelapa sawit,dan SaudaraChristina TS yang telah membantu penelitianini.
DAFTARPUSTAKA 1. HASlHMOTO.S.. "Liquid wasteand municipalsludge". Progressin TechnologyRelatedto the New UNDP/ IAEA/RCA Program.JAERI. Japan(1992). 2. MARKOVIC. V.. "Environmentalappliancesof radiation technology."NationalTraining Courseon Radiation Chemistryand its Applications in Industry, 4-15 February 1991, CAIR. BATAN. Jakarta (1991). 3. SWINWOOD, I.F., WAITE,T.D., KRUGER,P., and RAO, S.M., Radiationtechnologiesfor wastetreatment: A global perspective,IAEA Bulletin! (1994) II.
4. TAKEffiSA, M., and SAKUMOTO, Radiation treabnent of waste water, JAERI, Japan (1980).
5. NAGAI, T., and SUZUKI, N., The radiation-induced degradationof anthraquinonedyes in aqueoussolutions,Intr. J. of App. Rad and Isot. f1 (1976)699. 6. HOSONO.M.. ARAI. H.. AIZAWA. M.. YAMAMOTO. I.. SHIMIZU. K.. and SUGIYAMA. M.. Decoloration and degradationof azo dye in aqueous solution. Appl. Rad. Isotop.4.! (1993) 1199. 7. KAWAKAMI, W., HASHIMOTO, S., MIYATA, T., SAKUMOTO,A., TOKUNAGA, T., CHIGIRA, M., and WASHINI, M., Radiation treatmentof waste water XI. Treatment of dye waste water and cost, Rep.(JAERI-M 7994), JAERI, Japan(1978).
105
Aplikasi Isotop danRadiasi,1996
Gambar2. Spektrumabsorbansizat WarDaDO
Garnbar5. Pengaruhkonsentrasi~ padapengurangan warDalarutao DO yang diiradiasi dengandosis 0 dan 5 kGy padapH 7
Gambar3. Perubahanspektromabsorbansisetelahiradiasi dengandosis 0, 5, 10, 15,daD 20 kGy
Gambar6. PengaruhpH padapenguranganWarDatarutao DO yang diiradiasi dengandosis 0 dan 5 kGy Jatuditambahkoagulan
100!X)
"0'
~ '-' M ~
10
~ '0 ~ '/I bO
~
'0
~ JO G)
~
;'Q
10
0
pH larutan Gambar4. Pengaruh pH pacta pengurangan zat warDa tarutaoDO setelahiradiasi dengandosis0 daD
5 kGydanpenambahan ~ 106
0,1%
Gambar 7. pengaruh konsentrasi AI2(SO4)3pada pengurangan WarDalarutan DO yang diiradiasi dengan dosis 0 daD 5 kGy pada pH 7
.Aplika.fi l.fotop don Radia.fi, 1996
DISKUSI
SUHARNlSARDI
SUWIRMA SYAMSU
Mengapa dengan iradiasi 2mm/rem dispersi orange25 sukardimatikan?
I. Apakahsudahadapernhlfanbataskonsentrasizatwama dispersiorangeyang diizinkan di perairan/lingkungan? 2. Apakah dasarpemilihan konsentrasizat warna50 dan 100 ppm yangdigunakandalarn percobaanini?
WINARTI Zat warDadispe~i biasanyamerupakancampuran dari zat WarDadan bahan pengisi lain, sepertizat fakton. Zat fakton ini mengelilingi molekul zat warDa sehinga menyerupaimisel dan tidak lamt daJamair. dalam hal ini zat warna dispersi orange 25 kemungkinan molekul zat waran tersebutdiJindungi oleh zat fakton dengan kuat, sehinggasulit diuraikan denganiradiasi.
1. Sudahada, zat warDa dispersi orangetidak boleh ada di peraianningkungan. 2. Karenalimbah tekstil biasanyamengandungzat wama antara50 sampaidengan 100ppm.
IRWANSYAH
ENDANG GATI
Saya solah-olah mendengar kesimpulan bahwa sinar-y menurunkanpenguraian/penghilanganzat wama lebih kecil dari pada tidak dengan iradiasi-y. Apakah sinar-y yang kurang mampu dalam penguraian/penghilangan zat wama atau penguraian/pengilanganzat wama tersebutdihalangi oleh radikal-radikalyang terbentukdaTi air yang teradiasi?
1. Bagaimana kira-kira aplikasi basil penelitian di lapangan? 2. Zat WarDadispersiorange25 terdapatpadalimbah ~?
WINARTI kesimpulandari penelitian ini adalah zat wama dispersiorangesuIit diuraikandengancara iradiasi-'t,karena radikal OH dan ~O tidak mampu merusakmolekulmolekul zat organikk ini.
GEN!. R Padakesimpulanpenelitiansaudarasaatini diketahuibahwaperlakuanradiasitidak memberikankemudaban dalamprosespengendapan setelahpenambahan ~ kelapa sawit, pada laju dosis 5 kGy/jam. Apakah sudah dilakukan percobaan dengan menggunakan laju dosis supayalebih rendah daTi dosis yang lebih tinggi dengan harapan mempertinggikemungkinan reaksi oksidasioleh radikal oksidasiOR atau reaksi redUksio/e-a%?
WIN AR TI AND A Y ANI
WINARTI ANDAY ANI 1. Memakai tangki portable,yang penting menggunakan sistemaliran. 2. Zat warDa dispersi orange 25 terdapat pada limbah industri tekstil.
HARSOJO 1. Endapanzat warna yang terjadi, apakahdapatdimanfaatkan. Seandainyadapat dimanfaatkkan, endapan tersebutdimanfaatkansebagaiapa? 2. Kalau tidak salahtangkap,~ mempunyaiperanan pada pengendapanzat wama. Dengandemikian yang memegangperanandalam~ tersebutapakah jasad reniknya atau unsurkimia lainnya (unsur renik)? WINARTI ANDAY ANI I. Endapanyang terbentukbisa dimanfaatkanuntukpembuatanbatakoatau ~ ~. 2. Yang memegangperananpenting sludgeadalahjasad reniknya.
WINARTI Padapenelitian terdahulutelah dicoba pada laju dosisyang lebih kecil, temyat basil yangdiperolahmenunj~ bahwa laju dosis kurang berpengaruhpada proses penguraian,tetapi padaprosespenambahansludgebelum dicoba pada laju dosis yang lebih rendah atau lebih tinggi.
BAMBANG DWILOKA Rancanganpenelitian apa yang Anda gunakan, sehinggayang diperoleh menolak hipotesis, tak adanya interaksiperlakuankombinasi(iradiasi zatwantavs teknik konvensioanl),signifikasi perlakuan?
107
Aplikasi Isolop don Radiasi,1996
WINARTI AND AY ANI
Hipotesis OH(H°) RH > Ro+ ~O ~) Ro+Ro >R=R Ro + Oz > ROzo Ro + OH > ROH Jika di daIarn reaksiterbentukR-R, maka berat molekuJ akan bertambah,sehinggazat WarDaorganik daiarn larutan lebih mudah mengendapdenganadanya koagulan. kemungkinan dalam penelitian ini terbentuk ROH atau ROO, sehinggapengendapanlebih sulit terjadi.
ROSALINA SINAGA Kenapadosisnyahanya sampai 20 kGy, kalau melihat hasilnya, adakah kecenderunganpenambahan dosis masih mempunyaiefek?
WINARTI ANDAY ANI Tidak dilakukan pada dosis yang lebih tinggi, karenaaplikasinyake limbah,jadi tidak efektif (memerlukan biaya yang tinggi).
108
Ke Daftar Isi
