1
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR LABORATORIUM DENGAN
PROSES ELEKTROKOAGULASI
GITA MELISA YOLANDA
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
2
i
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengolahan Limbah Cair Laboratorium dengan Proses Elektrokoagulasi adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, April 2015
Gita Melisa Yolanda NIM F34100144
ii
iii
ABSTRAK GITA MELISA YOLANDA. Pengolahan Limbah Cair Laboratorium dengan Proses Elektrokoagulasi. Dibimbing oleh SUPRIHATIN. Limbah cair laboratorium banyak mengandung logam berat terlarut, seperti merkuri (Hg), perak (Ag), dan krom (Cr) dalam konsentrasi tinggi dan memiliki potensi mencemari lingkungan. Limbah laboratorium dihasilkan dalam jumlah kecil, namun bersifat toksik dan hingga saat ini belum ada penanganan yang memadai. Elektrokoagulasi merupakan teknik pengolahan limbah cair dengan menggumpalkan dan mengendapkan partikel-partikel halus dalam air menggunakan energi listrik. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui variasi tegangan listrik dan waktu kontak untuk mendapatkan kombinasi terbaik setelah proses elektrokoagulasi dilakukan terhadap efisiensi penyisihan parameter pencemar. Limbah cair sebanyak 500 mL ditangani secara batch menggunakan elektroda besi. Sampel diberi tegangan 6, 9, dan 12 V lalu dikombinasikan dengan waktu 1, 2, 3, dan 4 jam. Kombinasi terbaik berdasarkan penurunan warna, kekeruhan, dan TSS adalah 12 V dengan waktu kontak 2 jam. Total biaya yang diperlukan dalam pengolahan limbah cair ini adalah sebesar Rp85.74/L. Kata kunci: elektroda besi, elektrokoagulasi, limbah COD, limbah laboratorium
ABSTRACT GITA MELISA YOLANDA. Wastewater Treatment from Laboratory with Electrocoagulation Process. Supervised by SUPRIHATIN. Liquid Laboratory waste contains dissolved heavy metals, such as mercury (Hg), silver (Ag), and chromium (Cr) in high concentrations and have potential to pollute the environment. The waste produced in small quantities, but the waste are toxic and until now there is no adequate treatment. Electrocoagulation is a liquid waste processing technique by agglomerate and precipitate fine particles in water using electrical energy. The purpose of this research was to determine of variations in power supply voltage and the contact time to find out the best combination of electrocoagulation process regarding the removal efficiency of the pollutants. Liquid waste as much as 500 mL was treated in batch mode using iron electrode. Samples were given a voltage of 6, 9, and 12 V for 1, 2, 3, and 4 hours. The best combination based on the reduction of color, turbidity, and TSS was 12 volts with a contact time of 2 hours. Total cost for the treatment was 85.74 rupiahs per L. Keywords: COD waste, electrocoagulation, iron electrode, laboratory waste
iv
v
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR LABORATORIUM DENGAN PROSES ELEKTROKOAGULASI
GITA MELISA YOLANDA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
vi
viii
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan November 2014 ini ialah Pengolahan Limbah Laboratorium dengan Proses Elektrokoagulasi. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof Dr-Ing Ir Suprihatin selaku pembimbing yang telah banyak memberi solusi dan saran selama pelaksanaan penelitian, Bapak Yogi Suprayogi yang telah memberikan dukungan moril selama penulis melaksanakan penelitian, para staf dan laboran departemen Teknologi Industri Pertanian lainnya yang telah membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada orang tua, adik-adik, serta seluruh mahasiswa Teknologi Industri Pertanian angkatan 47 atas segala bantuan, doa dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2015
Gita Melisa Yolanda
ix
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
x
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Limbah COD
3
Elektrokoagulasi
3
Elektroda
5
METODOLOGI
6
Waktu dan Tempat
6
Bahan
6
Alat
6
Metode
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
SIMPULAN DAN SARAN
24
DAFTAR PUSTAKA
25
LAMPIRAN
28
RIWAYAT HIDUP
39
x
DAFTAR TABEL
1 Karakteristik limbah COD laboratorium
8
DAFTAR GAMBAR
1 2 3 4 5
Mekanisme elektrokoagulasi Penampakan limbah COD laboratorium Penampakan elektroda positif (merah) Perubahan limbah COD selama proses elektrokoagulasi Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai pH limbah COD 6 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kekeruhan (a) dan efisiensi penyisihan kekeruhan limbah COD (b) 7 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai TSS limbah COD 8 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai warna (a) dan efisiensi penyisihan warna limbah COD (b) 9 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar krom (a) dan efisiensi penyisihan krom limbah COD (b) 10 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar besi (a) dan efisiensi penyisihan besi limbah COD (b) 11 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar merkuri (a) dan efisiensi penyisihan merkuri limbah COD (b) 12 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar perak (a) dan efisiensi penyisihan perak limbah COD (b)
4 7 9 9 10 12 14 15 17 19 20 22
DAFTAR LAMPIRAN
1 2 3 4 5 6 7
Metode analisis parameter pencemar limbah cair Standar baku mutu limbah cair industri berdasarkan Menteri Lingkungan Hidup Nomor: KEP-51/MENLH/10/1995 Data hasil pengujian nilai pH limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi Data hasil pengujian nilai kekeruhan limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi Data hasil pengujian nilai TSS limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi Data hasil pengujian nilai warna limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi Data hasil pengujian kadar krom limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi
28 29 30 31 32 33 34
xi
8 9 10 11
Data hasil pengujian kadar besi limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi Data hasil pengujian kadar merkuri limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi Data hasil pengujian kadar perak limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi Kebutuhan biaya dan energi metode elektrokoagulasi
35 36 37 38
xii
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Universitas pada umumnya memiliki laboratorium yang berperan sebagai fasilitas penunjang kegiatan pendidikan. Laboratorium biasanya digunakan untuk melakukan proses percobaan atau analisis kimia yang menghasilkan limbah. Praktikum dan penelitian menggunakan bahan-bahan kimia untuk melakukan sintesis maupun analisis karena tujuan penggunaannya maka terbentuk bahan awal, produk samping, pelarut yang digunakan, dan bahan kimia yang terkontaminasi sehingga bahan tersebut harus diurai atau dibuang jika daur ulang tidak mungkin dilakukan (Amril et al. 2013). Limbah adalah hasil samping dari proses produksi yang tidak digunakan dan dapat berbentuk benda padat, cair, gas, debu, suara, dan getaran yang dapat menimbulkan pencemaran. Limbah cair domestik atau limbah cair rumah tangga dapat menjadi ancaman serius karena limbah tersebut dipastikan mencemari lingkungan khususnya air tanah dan dapat membawa bibit penyakit (Bambang dan Budianto 1993; Devi 2001 dalam Sami 2012). Limbah cair laboratorium termasuk golongan limbah bahan berbahaya dan beracun (B3). Limbah B3 berasal dari bahan kimia yang tidak dapat digunakan kembali atau telah kadaluarsa berdasarkan tanggal produksi yang dapat membahayakan manusia (Turang 2006). Unsur-unsur berbahaya yang sebagian besar terdapat dalam limbah cair laboratorium adalah logam berat, seperti besi (Fe), mangan (Mn), krom (Cr), dan merkuri (Hg). Limbah laboratorium juga mengandung zat padat terlarut (TDS), amoniak (NH3), nitrit (NO2), dan derajat keasaman (pH) (Hartini et al. 2011). Sumber polutan logam berat salah satunya adalah limbah cair residu analisis parameter chemical oxygen demand (COD). Limbah COD memiliki pH asam dan hingga saat ini belum ada penanganan yang memadai. Limbah COD dihasilkan dalam jumlah kecil, namun bersifat toksik yang menjadi masalah utama pencemaran. Jumlah limbah yang dikumpulkan semakin hari semakin bertambah sebanding dengan kegiatan analisis yang rutin dilakukan sehingga perlu segera dilakukan penanganan khusus terhadap limbah COD tersebut. Limbah COD merupakan limbah cair berbahaya dan beracun sehingga tidak dapat dibuang secara langsung ke lingkungan. Limbah COD untuk sementara waktu ditampung di dalam wadah berupa drum tertutup terpisah dari limbah cair yang tidak berbahaya. Limbah ini bersifat sangat asam perlu ditingkatkan pH nya agar netral dengan penambahan basa namun sangat sulit dilakukan akibat masih banyak mengandung garam dan asam. Limbah COD yang awalnya bersifat asam pekat menjadi sangat basa mencapai pH 10 hingga 12. Limbah ini belum pernah dibuang ke lingkungan disebabkan pH nya yang masih sangat basa. Limbah cair yang masih rendah atau tinggi pH nya dapat merusak properti (bersifat korosif) dan menganggu organisme (Suprihatin dan Indrasti 2010). Faktor belum adanya teknik pengolahan yang efektif dengan biaya terjangkau menyebabkan penanganan limbah COD masih sebatas pemisahan dengan limbah tidak berbahaya kemudian penetralan namun terkendala akibat limbah COD yang masih sangat basa sulit untuk dinetralkan.
2
Metode alternatif untuk pengolahan limbah cair selain metode-metode yang telah ada di Indonesia adalah elektrokoagulasi. Proses elektrokoagulasi relatif baru namun mudah diterapkan, sederhana, dan ukurannya dapat diatur sesuai kebutuhan. Elektrokoagulasi dapat mengendapkan berbagai pengotor dan polutan serta meminimalisir penggunaan bahan kimia. Elektrokoagulasi menghasilkan air bersih dibandingkan koagulasi kimia ataupun sedimentasi. Elektrokoagulasi menerapkan proses secara fisika yang pada umumnya menggunakan proses secara kimia. Percobaan ini menggunakan limbah COD yang masih banyak mengandung logam berat. Penelitian dilakukan untuk mengetahui proses elektrokoagulasi dapat diterapkan sebagai metode alternatif pengolahan limbah COD. Perumusan Masalah Masalah yang diteliti adalah mengkaji pengaruh proses elektrokoagulasi terhadap pengolahan limbah COD yang berasal dari tempat penampungan limbah B3 laboratorium. Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak pada proses elektrokoagulasi yang merupakan pengolahan limbah cair secara fisika karena pada umumnya diolah secara kimia. Tujuan Penelitian Tujuan dilakukan penelitian ini adalah mengetahui variasi tegangan listrik dan waktu kontak untuk mendapatkan kombinasi terbaik setelah proses elektrokoagulasi dilakukan terhadap efisiensi penyisihan parameter pencemar. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian adalah memberikan informasi alternatif teknologi yang dapat digunakan dalam mengolah limbah COD. Menurunkan kandungan parameter pencemar limbah COD sehingga limbah ini lebih aman dibuang ke lingkungan. Meminimalisir biaya pengolahan limbah sebab pada umumnya menggunakan bahan-bahan kimia yang mahal harganya. Ruang Lingkup Penelitian Penelitian difokuskan pada pengolahan limbah COD dengan proses elektrokoagulasi menggunakan elektroda besi. Kegiatan penelitian yang dilakukan, meliputi persiapan dan karakterisasi limbah COD selanjutnya pengolahan limbah COD menggunakan metode elektrokoagulasi. Variasi tegangan listrik yang ditetapkan adalah 6, 9, dan 12 V dengan waktu kontak yang diterapkan adalah 1, 2, 3, dan 4 jam. Hasil proses pengolahan limbah COD dengan elektrokoagulasi ini dianalisis parameter pencemarnya, meliputi pH, warna, kekeruhan, TSS, kadar krom (Cr), kadar perak (Ag), kadar merkuri (Hg), dan kadar besi (Fe).
3
TINJAUAN PUSTAKA Limbah COD Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu kegiatan bila ditinjau secara kimiawi, terdiri dari bahan kimia senyawa organik dan anorganik dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama kesehatan manusia sehingga perlu penanganan lebih lanjut (Widjajanti 2009). Chemical oxygen demand (COD) sering disebut sebagai kebutuhan oksigen kimiawi merupakan jumlah oksigen dalam ppm atau mg/L yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk menguraikan benda organik secara kimiawi. Nilai COD merupakan ukuran pencemaran air oleh zat-zat organik yang secara alamiah dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air (Sani 2006). Kalium dikromat (K2Cr2O4) sebagai sumber oksigen mengoksidasi limbah organik menjadi gas CO2 dan H2O serta sejumlah ion krom. Proses oksidasi akan bekerja secara efektif apabila terjadi dalam suhu tinggi dan suasana asam. Limbah COD mengandung logam berat terlarut, yaitu merkuri (Hg), perak (Ag), dan krom (Cr) dalam konsentrasi tinggi dan berpotensi mencemari lingkungan (Suprihatin dan Indrasti 2010). Menurut Sani (2006), zat organik melalui tes COD di oksidasi oleh larutan K2Cr2O4 dalam keadaan asam yang mendidih dengan reaksi berikut:
Perak sulfat (Ag2SO4) ditambahkan sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi sedangkan merkuri sulfat (HgSO4) untuk menghilangkan gangguan klorida yang pada umumnya ada di dalam air limbah. Zat pengoksidasi K2Cr2O4 masih harus tersisa di refluks untuk memastikan bahwa hampir semua zat organis habis teroksidasi. K2Cr2O4 yang tersisa di dalam larutan tersebut digunakan untuk menentukan jumlah oksigen yang telah terpakai. Sisa K2Cr2O4 tersebut ditentukan melalui titrasi dengan ferro ammonium sulfat (FAS), adapun reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut: 6
14
6
2
7
Indikator feroin digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi, yaitu saat warna hijau biru larutan berubah menjadi coklat merah. Sisa K2Cr2O4 dalam larutan blanko adalah K2Cr2O4 awal, karena diharapkan blanko tidak mengandung zat organis yang dapat di oksidasi oleh K2Cr2O4. Elektrokoagulasi Elektrokoagulasi adalah suatu teknik pemisahan yang menggunakan sel elektrokimia yang biasa digunakan untuk menangani air (Gameissa 2012). Proses elektrokoagulasi merupakan gabungan dari proses elektrokimia dan proses flokulasi-koagulasi (Susetyaningsih et al. 2008). Ketiga proses dasar ini saling
4
berinteraksi dan berhubungan untuk menjalankan elektrokoagulasi. Proses elektrokoagualasi diduga dapat menjadi pilihan metode pengolahan limbah radioaktif dan limbah B3 cair fase air alternatif mendampingi metode-metode pengolahan yang lain yang telah dilaksanakan. Prinsip kerja metode elektrokoagulasi adalah dengan menggunakan dua buah lempeng elektroda yang dimasukkan ke dalam bejana berisi limbah cair yang akan dijernihkan. Kedua elektroda dialiri arus listrik searah (DC) sehingga terjadi proses elektrokimia yang menyebabkan ion positif (kation) bergerak menuju katoda yang bermuatan negatif. Ion-ion negatif (anion) bergerak menuju anoda yang bermuatan positif selanjutnya akan terbentuk suatu flokulan yang akan mengikat kontaminan maupun partikel-partikel dari limbah cair tersebut. Suatu aliran listrik mampu menyebabkan destabilitasi unsur-unsur partikel atau senyawa terikat, diantaranya senyawa logam, hidrokarbon, dan organik. Aliran listrik saat tidak stabil menyebabkan muatan partikel dan ion menarik unsur atau senyawa lain hingga terbentuk senyawa yang sangat stabil (Saranto 2000 dalam Triwulandari et al. 2012). Gambar 1 menunjukkan mekanisme yang terjadi di dalam reaktor elektrokoagulasi.
Gambar 1 Mekanisme elektrokoagulasi (Ni’am et al. 2007) Menurut Purwaningsih (2008), kelebihan proses pengolahan limbah dengan elektrokoagulasi antara lain: 1 Flok yang dihasilkan elektrokoagulasi ini sama dengan flok yang dihasilkan koagulasi biasa, 2 Lebih cepat mereduksi kandungan koloid atau partikel yang paling kecil, hal ini disebabkan pengaplikasian listrik ke dalam air akan mempercepat pergerakan partikel di dalam air dengan demikian akan memudahkan proses, 3 Gelembung-gelembung gas yang dihasilkan pada proses elektrokoagulasi ini dapat membawa polutan ke atas air sehingga dapat dengan mudah dihilangkan, 4 Mampu memberikan efisiensi proses yang cukup tinggi untuk berbagai kondisi dikarenakan tidak dipengaruhi temperatur, 5 Tidak memerlukan pengaturan pH, 6 Tidak perlu menggunakan bahan kimia tambahan.
5
Purwaningsih (2008) menambahkan kekurangan dari proses pengolahan limbah dengan metode elektrokoagulasi adalah: 1 Tidak dapat digunakan untuk mengolah limbah cair yang mempunyai sifat elektrolit cukup tinggi dikarenakan akan terjadi hubungan singkat antar elektroda, 2 Besarnya reduksi logam berat dalam limbah cair dipengaruhi oleh besar kecilnya arus voltase listrik searah pada elektroda, 3 Luas sempitnya bidang kontak elektroda dan jarak antar elektroda, 4 Penggunaan listrik yang mungkin mahal, 5 Batangan anoda yang mudah mengalami korosi. Elektroda Hari dan Harsanti (2010) menyatakan elektroda merupakan salah satu perantara untuk menghantarkan atau menghubungkan arus listrik ke dalam larutan agar larutan tersebut terjadi suatu reaksi (perubahan kimia). Prinsip dasar dari elektrokoagulasi adalah reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Peristiwa oksidasi terjadi di elektroda positif yaitu anoda, sedangkan reduksi terjadi di elektroda negatif yaitu katoda. Menurut Ardhani dan Ismawati (2007), faktor yang terlibat dalam reaksi elektrokoagulasi selain elektroda adalah air yang diolah yang berfungsi sebagai larutan elektrolit. Berikut adalah reaksi yang terjadi pada proses elektrokoagulasi (Lukismanto et al. 2010): Mekanisme 1 (Kondisi asam) Anoda: 4 4 8 Chemical: 10 4 4 Katoda: 8 8 4 Reaksi keseluruhan: 4 4 10 Mekanisme 2 (Kondisi basa) Anoda: 2 Chemical: 2 Katoda: 2 2 2 Reaksi keseluruhan: 2
4
8
6
METODOLOGI Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan pada bulan November hingga Desember 2014. Pengambilan data, analisis, dan perhitungan dilakukan di Laboratorium Dasar Ilmu Terapan (DIT), dan Laboratorium Teknologi Manajemen Lingkungan (TML), Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bahan Bahan utama yang digunakan pada penelitian adalah limbah cair COD laboratorium. Bahan lainnya yang digunakan adalah bahan untuk keperluan pengujian, yakni air akuades. Alat Pengujian pengolahan limbah cair COD laboratorium dengan proses elektrokoagulasi ini menggunakan unit elektrokoagulasi terdiri dari power supply dihubungkan dengan dua buah elektroda besi, gelas piala 1 L, dan pump controller. Alat-alat yang digunakan untuk analisis, antara lain: spektrofotometer, pH meter, botol sampel, erlenmeyer, pipet mohr, bulb, labu ukur, gelas ukur, corong, dan botol akuades. Metode
Persiapan dan Karakterisasi Limbah COD Limbah COD yang berada dalam drum penampungan diambil kemudian dilakukan karakterisasi bahan, meliputi pH, warna, TSS, kekeruhan, kadar krom (Cr), kadar perak (Ag), kadar merkuri (Hg), dan kadar besi (Fe). Metode analisis parameter pencemar limbah cair disajikan pada Lampiran 1. Elektrokoagulasi Proses elektrokoagulasi ini dilakukan dengan sistem batch. Limbah yang digunakan adalah limbah COD sisa analisis laboratorium. Sampel sebanyak 500 mL dimasukkan ke dalam gelas piala 1 L. Alat elektrokoagulasi yang terdiri dari pembangkit tegangan (power supply) dipasang beserta dua elektroda besi berukuran 10 cm x 1.5 cm x 0.3 cm. Tegangan arus listrik menyebabkan elektroda melepaskan unsur-unsur yang membantu penggumpalan (Rachmah 2013). Arus listrik yang berada pada power supply akan mengalir melalui kabel yang dililitkan pada elektroda. Penelitian ini menggunakan variasi tegangan adalah 6, 9, dan 12 V serta waktu kontak 1, 2, 3, dan 4 jam. Menurut Gameissa (2012), prinsip pengolahan limbah cair dengan teknik elektrokoagulasi adalah dengan cara penggumpalan dan pengendapan partikel-partikel halus dalam air menggunakan energi listrik. Sampel setelah dilakukan proses elektrokoagulasi kemudian diendapkan sehingga terbentuk flotasi dan endapan. Hasil proses diambil menggunakan pump controller lalu dilakukan analisis, meliputi pH,
7
warna, TSS, kekeruhan, dan analisis logam berat. Analisis logam berat berupa kadar krom (Cr), kadar perak (Ag), kadar merkuri (Hg), dan kadar besi (Fe) menggunakan metode Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS) (APHA 2012). Metode analisis parameter pencemar limbah cair dapat dilihat pada Lampiran 1.
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Limbah COD Limbah yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah hasil analisis COD yang berasal dari laboratorium. Limbah cair COD secara visual dapat dilihat bahwa berwarna kuning bening. Limbah yang ditaruh dalam wadah penampungan ini masih tinggi derajat keasamannya sekitar 10 hingga 12. Limbah COD telah mengalami proses penetralan dengan menambahkan NaOH namun cukup sulit dilakukan diakibatkan banyak mengandung kalium dikromat (K2Cr2O7), asam sulfat pekat (H2SO4), raksa sulfat (HgSO4), perak sulfat (Ag2SO4), ferosulfat (FeSO4.7H2O), dan fero alumunium sulfat (Fe(NH4)2(SO4).6H2O) (Suprihatin dan Indrasti 2010). Limbah cair sisa analisis COD ini memiliki toksisitas tinggi sehingga belum dapat dibuang secara langsung ke lingkungan perlu penanganan khusus terlebih dahulu. Berikut penampakan limbah COD laboratorium disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2 Penampakan limbah COD laboratorium Karakteristik awal limbah cair sebelum dilakukan proses elektrokoagulasi dianggap sebagai karakteristik limbah cair pada tegangan 0 V. Hasil pengukuran terhadap limbah cair sisa analisis COD laboratorium dapat diketahui nilai masing– masing parameter pada limbah tersebut, meliputi warna, kekeruhan, pH, TSS, kadar krom (Cr), kadar besi (Fe), kadar merkuri (Hg), dan kadar perak (Ag). Berikut hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 1.
8
Tabel 1 Karakteristik limbah COD laboratorium Parameter Warna (PtCo) TSS (mg/L) Kekeruhan (FTU) pH Kadar krom (mg/L) Kadar merkuri (mg/L) Kadar besi (mg/L) Kadar perak (mg/L)
Hasil penelitian 112 0 28 9.565 3.07 7.56 0.14 0.027
Baku mutu (Kepmen LH No. 51 Tahun 1995) 0 6-9 0.5 0.002 5 -
Baku mutu limbah cair ini mengacu pada Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 51 Tahun 1995. Berdasarkan Tabel 1 di atas dapat diketahui bahwa limbah COD tersebut hanya pada parameter total suspended solid (TSS) dan kadar besi yang masih dibatas baku mutu limbah cair kelas 1. Batas parameter TSS yang tertera adalah sebesar 200 mg/L sedangkan dapat dilihat bahwa tidak ditemukan TSS dalam limbah COD tersebut. Parameter kadar besi didapatkan hasil sebesar 0.14 mg/L masih di bawah batas maksimum baku mutu kadar besi, yakni sebesar 5 mg/L. Berdasarkan parameter lain, limbah ini belum sesuai dengan baku mutu yang telah ditentukan. Parameter pH diketahui nilai yang didapatkan sebesar 9.565 hanya melewati sedikit baku mutu limbah cair yang memiliki rentang antara 6 hingga 9. Parameter kadar krom dan kadar merkuri hasil yang didapat tidak sesuai dengan baku mutu limbah cair yang telah ditentukan. Nilai kadar krom sebesar 3.07 mg/L sedangkan baku mutu hanya 0.5 mg/L. Kadar merkuri nilai yang didapat mencapai 7.56 mg/L sangat jauh melewati baku mutu yang hanya 0.002 mg/L. Parameter warna, kekeruhan, dan kadar perak (Ag) tidak menjadi parameter yang disyaratkan dalam Kepmen LH No. 51 Tahun 1995. Standar baku mutu limbah cair industri berdasarkan Menteri Lingkungan Hidup Nomor: KEP51/MENLH/10/1995 dapat dilihat pada Lampiran 2. Elektrokoagulasi Elektrokoagulasi merupakan suatu proses koagulasi dengan menggunakan arus listrik searah melalui peristiwa elektrokimia, yaitu gejala dekomposisi elektrolit yang salah satu elektrodanya merupakan alumunium ataupun besi. Proses ini terjadi reaksi reduksi logam-logam akan direduksi dan diendapkan di kutub negatif, sedangkan elektroda positif (Fe) akan teroksidasi menjadi Fe(OH)2 yang berfungsi sebagai koagulan. Berikut penampakan elektroda positif (merah) yang menjadi koagulan disajikan pada Gambar 3.
9
Gambar 3 Penampakan elektroda positif (merah) Menurut Nasution (2012), anoda berfungsi sebagai koagulan dalam proses koagulasi-koagulasi yang terjadi di dalam sel tersebut. Reaksi katodik terjadi pada katoda dengan membentuk gelembung-gelembung gas hidrogen yang berfungsi menaikkan flok-flok tersuspensi yang tidak dapat mengendap di dalam sel. Proses elektrokoagulasi ini menghasilkan gelembung-gelembung gas maka kotorankotoran yang terbentuk di dalam air akan terangkat ke atas permukaan air. Flokflok yang terbentuk ternyata mempunyai ukuran relatif kecil sehingga flok tersebut lama-kelamaan akan bertambah besar ukurannya (Sunardi 2007). Perubahan limbah COD selama proses elektrokoagulasi disajikan pada Gambar 4 di bawah ini.
(a) Sebelum elektrokoagulasi
(c) Setelah sedimentasi selama 2 hari
(b) Setelah elektrokoagulasi
(d) Flok mengapung dan mengendap
Gambar 4 Perubahan limbah COD selama proses elektrokoagulasi
10
Berdasarkan Gambar 4 di atas dapat dilihat bahwa (a) kondisi awal limbah COD masih berwarna kuning bening. Gambar 4 (b) setelah proses elektrokoagulasi dilakukan, warna limbah berubah menjadi coklat pekat akibat arus listrik memaksa ion yang ada pada elektroda besi keluar dan menjadi koagulan sehingga dapat mengikat bahan pencemar limbah. Gambar 4 (c) dilakukan proses sedimentasi, yakni proses pengendapan partikel atau flok yang terbentuk setelah proses elektrokoagulasi. Gambar 4 (d) merupakan penampakan limbah COD yang berubah menjadi jernih akibat bahan terlarut dalam limbah cair membentuk flok mengendap dan mengapung yang merupakan bahan pencemar. Pengendapan flok Fe(OH)2 terjadi karena adanya pertumbuhan massa flok sehingga berat jenis flok menjadi besar dan akhirnya mengendap. Gas hidrogen dari katoda membantu flok Fe(OH)2 dalam larutan yang terangkat ke permukaan (Yulianto et al. 2009). Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap pH Parameter pH atau disebut kadar keasaman mengindikasikan kebasaan dari suatu larutan. Semakin banyak ion OH- dan gas hidrogen yang dihasilkan melalui reaksi reduksi molekul air (H2O) pada katoda maka nilai pH atau kebasaan dari limbah cair yang diolah akan semakin meningkat (Ni’am et al. 2007). Menurut Abdel dan Husein (1993) bahwa nilai pH sekitar katoda semakin tinggi selama proses elektrolisis berlangsung. Berikut Gambar 5 menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai pH limbah COD. 11
pH
10.5 10
6 V
9.5
9 V 12 V
9 0
1
2
3
Waktu kontak (jam)
4
5
Gambar 5 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai pH limbah COD Berdasarkan Gambar 5 menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai pH limbah COD. Semakin lama waktu kontak elektrokoagulasi dan semakin besar tegangan yang diberikan maka nilai pH limbah COD semakin naik. Data hasil penelitian nilai pH limbah cair pada berbagai variasi pelakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 3. Nilai pH awal limbah COD saat karakterisasi sebesar 9.56, kemudian setelah dilakukan proses elektrokoagulasi, nilai pH meningkat menjadi 10.77 pada tegangan 12 V dengan waktu kontak 4 jam. Menurut Ni’am et al. (2007), peningkatan nilai pH yang terjadi disebabkan karena pada proses elektrokoagulasi terjadi akumulasi
11
OH-. Hal ini menunjukkan bahwa proses elektrokoagulasi yang diterapkan pada limbah COD berdampak pada pH yang semakin meningkat sehingga belum memenuhi baku mutu limbah cair Kepmen LH No. 51 Tahun 1995 sebesar 6 hingga 9. Kenaikan pH akan memudahkan pembentukan ion hidroksi dan menaikkan konduktivitas larutan, sehingga interaksi antar koagulan dan polutan akan semakin meningkat. Ion hidroksi akan bereaksi dengan polutan logam berat menjadi senyawa logam hidroksida yang tidak larut dan mudah teradsorbsi oleh koagulan (Mukimin 2006). Peningkatan pH menyebabkan terjadinya penurunan kandungan polutan pada limbah. Hal ini disebabkan oleh efek ion-ion hidroksida (OH-), semakin meningkat jumlah ion hidroksida maka energi yang dibutuhkan untuk pembentukan gas hidrogen atau oksigen semakin rendah sehingga gelembung hidrogen atau oksigen tersebut banyak terbentuk. Meningkatnya jumlah gelembung udara akan meningkat pula kinerja flotasi. Menurut Nasution (2012), kenaikan tegangan listrik pada bejana elektrokoagulasi akan membawa kenaikan nilai arus listrik sehingga akan meningkatkan daya kerja dalam bejana tersebut. Kenaikan pH ini menandakan bahwa adanya reaksi yang terjadi di dalam bejana terutama di katoda. Katoda pada proses elektrolisis menghasilkan ion OH- yang akan menaikkan nilai pH. Nilai pH larutan juga mempengaruhi kondisi spesies pada larutan dan kelarutan dari produk yang dibentuk. pH larutan mempengaruhi keseluruhan efisiensi dan efektifitas dari elektrokoagulasi. Abdel dan Hussein (1993) menambahkan semakin tinggi pH sekitar katoda maka semakin besar pengurangan turbiditas atau kekeruhan air. pH memiliki pengaruh yang besar terhadap pengendapan logam. Pengendapan logam berat yang tereduksi membutuhkan waktu relatif lama karena padatan tersuspensi logam berat yang tereduksi sangat sulit untuk diendapkan dengan waktu yang singkat. Tiap logam memiliki pH spesifik saat kelarutannya minimum, sehingga dapat mengendap secara maksimal (Jamhari 2009). Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Kekeruhan Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan-bahan yang terdapat di dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh adanya bahan organik dan bahan anorganik yang tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan pasir halus). Padatan tersuspensi berkolerasi positif dengan kekeruhan. Semakin tinggi nilai padatan tersuspensi, nilai kekeruhan juga akan semakin tinggi tetapi tingginya padatan terlarut tidak selalu diikuti dengan tingginya kekeruhan (Samosir 2009). Kekeruhan atau turbiditas air disebabkan oleh kontaminan biologis, senyawa makromolekul, senyawa anorganik tak larut dan partikel tersuspensi atau koloid (oksida alumunium, besi, dan silika) (Holisaturrahmah dan Suprapto 2013). Salah satu karakteristik limbah yang menjadi nilai penting bagi limbah sebelum dibuang ke lingkungan adalah kekeruhan. Kekeruhan atau turbidity digunakan untuk menyatakan derajat kegelapan di dalam air yang disebabkan oleh bahan-bahan yang melayang biasanya bahan organik dan anorganik. Semakin pekat atau keruh suatu limbah cair yang dibuang ke lingkungan maka kualitas limbah dan keamanannya terhadap lingkungan semakin buruk. Proses
12
elektrokoagulasi selain berpengaruh terhadap penurunan nilai TSS, juga berpengaruh terhadap nilai kekeruhan dari limbah yang digunakan (Gameissa et al. 2012). Berikut pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kekeruhan dan efisiensi penyisihan kekeruhan limbah COD disajikan pada Gambar 6. 45 40
Kekeruhan (FTU)
35 30 25
6 V
20
9 V
15
12 V
10 5 0 0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) (a) Perubahan kekeruhan (%)
120 100 80 60 40
6 V
20
9 V
0
12 V
‐20 0
1
2
3
4
5
‐40 ‐60
Waktu kontak (jam) (b)
Gambar 6 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kekeruhan (a) dan efisiensi penyisihan kekeruhan limbah COD (b) Berdasarkan Gambar 6 (a) menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kekeruhan limbah COD. Grafik dapat terlihat bahwa data yang dihasilkan bersifat fluktuatif. Nilai kekeruhan terjadi penurunan kemudian meningkat kembali dapat disebabkan elektroda telah jenuh dan medan magnet yang terjadi sudah sangat kecil maka proses elektrokoagulasi sudah minimum. Menurut Susetyaningsih et al. (2008), dapat diduga sebagian besar kekeruhan akibat flok Fe(OH)2 yang akhirnya mengendap pada bejana. Nilai kekeruhan limbah COD awal saat karakteristik diketahui sebesar 28 FTU. Nilai kekeruhan mengalami penurunan tertinggi setelah dilakukan proses elektrokoagulasi sebesar 3 FTU. Penurunan ini terjadi pada tegangan 12 V dengan
13
waktu kontak 2 jam. Efisiensi saat tegangan dan waktu kontak tersebut sebesar 89.28% terlihat pada Gambar 6 (b). Data hasil pengujian nilai kekeruhan limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 4. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap TSS Total Suspended Solid (TSS) adalah residu dari padatan total yang tertahan oleh saringan dengan ukuran partikel maksimal 2 mikrometer atau lebih besar dari ukuran koloid (Isnani 2010). Parameter TSS merupakan faktor penting untuk pengolahan dan sebagai standar acuan keberhasilan sistem pengolahan. TSS mudah dikenali dalam mengukur kualitas suatu air karena secara fisik dapat dilihat, jika suatu limbah cair mengandung TSS tinggi maka dapat langsung disimpulkan bahwa limbah berkualitas jelek dan berpotensi merusak ekosistem khususnya di aquatik. Analisis kandungan padatan tersuspensi (TSS) adalah penting dalam keperluan mengatur atau menentukan proses pengolahan limbah baik secara biologi maupun fisika dan salah satu syarat kunci untuk perizinan pembuangan limbah cair ke lingkungan. Sumber polutan TSS adalah bahan-bahan kimia baik organik maupun anorganik yang membentuk suspensi pada limbah cair tersebut. Sumber TSS juga berasal dari logam-logam yang membentuk senyawa komplek baik dengan ligan hidroksida atau anion-anion lain yang senyawa ini tersuspensi di dalam larutan limbah baik karena sifat ukuran molekul senyawanya maupun sifat kepolaran yang dimiliki (Mukimin 2006). Proses penurunan TSS dapat diketahui karena TSS adalah polutan yang berada dalam bentuk tersuspensi. Suatu material berbentuk solid apabila materi tersuspensi dengan ukuran tertentu. Material solid ini dapat dengan mudah teradsorbsi ke dalam koagulan Fe(OH)2 atau teradsorbsi ke dalam gelembung udara. Hasil adsorbsi akan terpisahkan ke atas (terflotasi) sehingga terjadi penurunan konsentrasi TSS di dalam limbah cair. Berdasarkan Gambar 7 terlihat bahwa data yang dihasilkan bersifat fluktuatif. Hal ini dapat disebabkan pada limbah COD terdapat ion-ion logam lainnya sehingga ion logam-logam tersebut direduksi menjadi logamnya yang membentuk flok-flok halus melayang sehingga meningkatkan nilai TSS pada limbah COD (Gameissa 2012). Tegangan 12 V terjadi peningkatan nilai TSS yang awalnya tidak ada menjadi terdapat padatan tersuspensi pada waktu kontak 3 jam dan meningkat saat 4 jam. Meningkatnya konsentrasi TSS disebabkan karena banyaknya flok yang terbentuk dan terflotasi ke atas. Flok-flok tersebut ikut terbawa pada saat pengukuran. Selama proses elektrokoagulasi, jika tegangan yang diberikan semakin besar, maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk pengendapan karena flok yang terbentuk akan semakin banyak. Peningkatan konsentrasi TSS seiring dengan meningkatnya voltase yang diberikan. Hal ini sangat berhubungan dengan besarnya kuat arus dan tegangan listrik yang diberikan pada saat proses elektrokoagulasi berlangsung. Berikut Gambar 7 menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai TSS limbah COD.
14 14 12 10
TSS (mg/L)
8 6 V 6
9 V
4
12 V
2 0 0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) Gambar 7 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai TSS limbah COD Semakin besar kuat arus dan tegangan yang diberikan semakin banyak pula dihasilkan flok-flok yang dapat mengikat kontaminan pada limbah. Flok flok yang dihasilkan sebagian dapat mengendap dan sebagian lagi ada yang terflotasi ke atas permukaan (Wardhani 2012). Berdasarkan data hasil penelitian dapat diketahui bahwa nilai TSS limbah COD baik sebelum maupun setelah proses elektrokoagulasi masih memenuhi baku mutu limbah cair Kepmen LH No. 51 Tahun 1995 kelas 1 yakni sebesar 200 mg/L. Data hasil pengujian nilai TSS limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 5. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Warna Warna limbah cair dapat dibedakan menjadi dua, yaitu warna sejati dan warna semu. Warna yang disebabkan oleh warna organik yang mudah larut, beberapa ion logam ini disebut warna sejati. Air yang mengandung kekeruhan atau adanya bahan tersuspensi oleh penyebab warna sejati maka warna tersebut dikatakan warna semu karena adanya bahan-bahan tersuspensi termasuk koloid. Wati (2008) menyatakan warna dalam air disebabkan adanya ion-ion logam besi dan mangan, humus, plankton, tanaman air, dan buangan industri. Menurut Darmawan et al. (2006), konstanta adsorbsi zat warna merupakan fungsi kesebandingan dari voltase yang diberikan, dengan kata lain laju adsorbsi zat warna sebanding dengan voltase elektrolisis besi. Proses dekolorisasi dapat terjadi karena koagulasi zat warna yang terdapat dalam limbah cair oleh koloid besi hidroksida yang dilepaskan selama elektrokoagulasi. Proses koagulasi disebabkan oleh adanya perbedaan muatan pada kedua partikel tersebut (zat warna dan besi hidroksida). Semakin besar tegangan yang diberikan maka semakin besar pula arus yang mengalir pada larutan. Hal ini menyebabkan semakin cepat terjadi reaksi pembentukan hidroksida koagulan dan
15
Warna (PtCo)
reaksi dekolorisasi yang terjadi (Darmawan et al. 2006). Warna merupakan salah satu parameter dalam pengolahan limbah. Warna pada limbah laboratorium berasal dari kandungan logam-logam yang terdapat di dalamnya (Rohaeti et al. 2010). Berikut pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai warna dan efisiensi penyisihan warna limbah COD disajikan pada Gambar 8. 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
6 V 9 V 12 V
0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) (a) 120
Perubahan warna (%)
100 80 60 40
6 V
20
9 V
0 ‐20 0
1
2
3
4
5
12 V
‐40 ‐60 ‐80
Waktu kontak (jam) (b)
Gambar 8 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai warna (a) dan efisiensi penyisihan warna limbah COD (b) Berdasarkan grafik terlihat bahwa tegangan 6 dan 9 V data yang dihasilkan bersifat fluktuatif. Hal ini dikarenakan kemampuan kedua tegangan tersebut kurang untuk menurunkan parameter pencemar. Jarak antar elektroda dan
16
pengaruh medan magnet juga dapat menjadi penyebab naik turunnya nilai warna. Menurut Purwaningsih (2008), salah satu kekurangan proses elektrokoagulasi adalah luas sempitnya bidang kontak elektroda dan jarak antar elektroda. Penelitian ini tidak memperhatikan kedua faktor tersebut sehingga dapat menjadi penyebab data yang diperoleh terjadi peningkatan dan penurunan. Proses elektrokoagulasi yang menggunakan plat besi ini terjadi peningkatan nilai warna pada tegangan 12 V saat waktu 3 jam disebabkan akibat proses pengkaratan. Pengkaratan merupakan peristiwa logam bereaksi dengan persenyawaan-persenyawaan tertentu di dalam air hingga logam tersebut habis bereaksi. Limbah cair yang mengandung asam, misalnya asam lemah akan mempengaruhi terjadinya proses pengkaratan namun teori baru menunjukkan bahwa pengkaratan dapat terjadi dengan cepat tanpa adanya asam askorbat atau asam-asam lemah lainnya, salah satunya adalah dengan peristiwa elektrokimia (Winarno et al. 1973 dalam Gameissa 2012). Warna limbah setelah perlakuan elektrokoagulasi secara visual sangat berbeda dengan kondisi limbah awal, yaitu lebih jernih. Hasil analisis warna juga menunjukkan nilai di bawah warna limbah awal. Warna awal limbah yaitu kuning bening dengan nilai sebesar 112 PtCo dapat dilihat pada Gambar 8 (a) berasal dari kromium yang tidak mengendap. Penurunan warna tertinggi terjadi setelah proses elektrokoagulasi pada tegangan 12 V dengan waktu 2 jam sebesar 13 PtCo. Efisiensi saat tegangan dan waktu kontak tersebut sebesar 88.39% terlihat pada Gambar 8 (b). Menurut Nasution (2012), perubahan warna dari coklat gelap menjadi jernih terjadi karena pengotor telah dihilangkan dalam proses elektrokoagulasi. Pengotor ini yang menjadi penyebab adanya warna coklat gelap pada limbah. Pengotor tersebut hilang dengan dua cara, yaitu pengotor yang lebih berat terbawa ke dasar bejana (proses koagulasi) dan pengotor lebih ringan akan mengapung ke atas bejana (proses pengapungan). Data hasil pengujian nilai warna limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 6. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Krom Logam Cr adalah bahan kimia yang bersifat persisten, bioakumulatif, dan toksik (Persistent, Bioaccumulative, and Toxic (PBT)) yang tinggi serta tidak mampu terurai di dalam tubuh manusia melalui rantai makanan. Kestabilan diakumulasikan akan mempengaruhi toksisitasnya terhadap manusia secara berurutan, mulai dari tingkat toksisitas terendah, yakni Cr (0), Cr (III), dan Cr (VI). Cr (VI) pada umumnya 1 000 kali lipat lebih toksik dibandingkan Cr (VI), tidak bersifat iritatif, serta tidak korosif. Senyawa Cr (III) lebih toksik pada ikan dan binatang air lainnya dibandingkan Cr (VI) (Jamhari 2009). Limbah logam berat Cr (VI) yang merupakan salah satu jenis limbah berbahaya, dapat berasal dari industri cat, pelapisan logam (electroplating), dan penyamakan kulit (leather tanning). Krom terdapat di alam dalam dua bentuk oksida, yaitu Cr (VI) atau chromium hexavalent dan Cr (III) atau chromium trivalent. Cr (VI) mudah larut dalam air dan membentuk divalent oxyanion, yaitu kromat (CrO42-) dan dikromat (Cr2O72-). Tingkat toksisitas Cr (VI) sangat tinggi sehingga bersifat racun terhadap semua organisme untuk konsentrasi > 0.05 ppm. Cr (VI) bersifat karsinogenik dan dapat menyebabkan iritasi pada kulit manusia.
17
Toksisitas Cr (III) jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan Cr (VI), yaitu sekitar 1/100 kalinya, sehingga untuk mengolah limbah krom, Cr (VI) harus direduksi terlebih dahulu menjadi Cr (III). Cr (III) mudah diendapkan atau diabsorbsi oleh senyawa-senyawa organik dan anorganik pada pH netral atau alkalin (Darmono 1995 dan Widowati et al. 2008 dalam Jamhari 2009). Berikut pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar krom dan efisiensi penyisihan krom limbah COD disajikan pada Gambar 9. 4.5
Kadar krom (mg/L)
4 3.5 3 2.5 2
6 V
1.5
9 V
1
12 V
0.5 0 0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) (a) 120
Perubahan krom (%)
100 80 6 V
60
9 V
40
12 V
20 0 ‐20 0
1
2
3
4
5
‐40
Waktu kontak (jam)
(b) Gambar 9 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar krom (a) dan efisiensi penyisihan krom limbah COD (b) Nilai kadar krom limbah COD awal saat di karakterisasi sebesar 3.07 mg/L. Grafik menunjukkan bahwa tegangan 6 terjadi peningkatan kadar krom saat waktu kontak 1 jam, kemudian turun lalu meningkat kembali diakibatkan kemampuan elektroda akan berkurang apabila reaksi antara elektroda dan limbah telah jenuh
18
seiring berjalannya waktu, sehingga akan mempengaruhi presentase penurunan kadar kromiumnya (Harmami et al. 2014). Kromium yang telah diendapkan kemudian terlarut kembali sehingga konsentrasi kromium dalam larutan sedikit meningkat. Simajuntak et al. (2007) menyatakan bahwa peningkatan kembali absorbansi mengindikasikan terjadinya destabilisasi flok sehingga polutan yang sebelumnya telah terkoagulasi terlarut kembali ke dalam limbah. Penurunan kadar krom terjadi setelah proses elektrokoagulasi dilakukan dengan nilai tertinggi sebesar 0.075 mg/L. Penurunan ini terjadi pada tegangan 9 V dengan waktu kontak 2 jam. Hal ini menunjukkan setelah elektrokoagulasi, nilai kadar krom pada limbah COD telah memenuhi baku mutu limbah Kepmen LH No. 51 Tahun 1995 kelas 1 sebesar 0.5 mg/L. Efisiensi saat tegangan dan waktu kontak tersebut sebesar 97.55% terlihat pada Gambar 9 (b). Data hasil pengujian kadar krom limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 7. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Besi Logam besi teroksidasi dalam air berwarna kecoklatan dan tidak larut mengakibatkan penggunaan air menjadi terbatas. Kandungan besi yang ada di dalam buangan limbah industri berasal dari korosi pipa-pipa air mineral logam sebagai hasil reaksi elektrokimia yang terjadi pada perubahan air yang mengandung padatan larut mempunyai sifat menghantarkan dan ini mempercepat terjadinya korosi (Wati 2008). Gambar 10 (a) menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar besi limbah COD. Sutanto et al. (2012) menyatakan proses elektrokoagulasi dapat menurunkan kadar besi dan kekeruhan dalam limbah. Semakin lama penggunaan waktu proses atau arus yang digunakan semakin tinggi, maka kadar besi dan kekeruhan limbah cair semakin turun. Berdasarkan Gambar 10 (a) terlihat bahwa grafik yang dihasilkan bersifat fluktuatif. Hal ini dapat disebabkan pada semua permukaan plat elektroda tertutup oleh flok yang terbentuk, sehingga sudah berkurang kemampuannya untuk menarik ion-ion dalam limbah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya penurunan besarnya medan magnet. Medan magnet diantara plat elektroda ketika masih cukup besar menyebabkan sistem ionik dari logam-logam yang ada dominan saling berkompetisi untuk menempel pada plat elektroda dan proses oksidasi pada plat anoda juga masih besar. Kekeruhan selain diakibatkan adanya kotoran karena sebagian besar kekeruhan diduga diakibatkan oleh flok Fe(OH)2 yang akhirnya mengendap pada bejana sedimentasi (Susetyaningsih et al. 2008). Kadar besi limbah COD awal saat karakteristik diketahui sebesar 0.14 mg/L. Data hasil pengujian kadar besi limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 8. Kadar besi mengalami penurunan setelah dilakukan proses elektrokoagulasi dengan penurunan tertinggi sebesar 0.0915 mg/L. Penurunan ini terjadi pada tegangan 12 V dengan waktu kontak 1 jam. Hal ini menunjukkan kadar besi pada limbah COD baik sebelum maupun setelah proses elektrokoagulasi telah memenuhi baku mutu limbah cair Kepmen LH No. 51 Tahun 1995 kelas 1 sebesar 5 mg/L. Efisiensi saat tegangan dan waktu kontak tersebut sebesar 34.64% terlihat pada Gambar 10 (b). Berikut
19
Gambar 10 menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar besi dan efisiensi penyisihan besi limbah COD.
Kadar besi (mg/L)
0.25 0.2 0.15 6 V
0.1
9 V 12 V
0.05 0 0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) (a) 50 40
Perubahan besi (%)
30 20 10 6 V
0 ‐10 0
1
2
3
4
5
‐20
9 V 12 V
‐30 ‐40 ‐50 ‐60
Waktu kontak (jam) (b)
Gambar 10 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar besi (a) dan efisiensi penyisihan besi limbah COD (b) Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Merkuri Logam merkuri merupakan salah satu trace element yang mempunyai sifat cair pada temperatur ruang dengan spesific gravity dan daya hantar listrik yang tinggi. Jenis logam ini banyak digunakan baik dalam kegiatan perindustrian maupun laboratorium. Merkuri yang terdapat dalam limbah di perairan umumnya diubah oleh aktivitas mikroorganisme menjadi komponen methyl merkuri (CH3Hg) yang memiliki sifat racun dan daya ikat kuat disamping kelarutannya yang
20
tinggi terutama dalam tubuh hewan air (Budiono 2003 dalam Jamhari 2009). Merkuri merupakan salah satu logam berat yang mempunyai efek toksisitas yang paling tinggi. Logam merkuri dalam lingkungan perairan biasanya dalam bentuk senyawa CH3-HgCl, C2H5HgCl, dan HgCl2 . Senyawa-senyawa tersebut merupakan senyawa toksik yang terbanyak mencemari lingkungan. Berikut Gambar 11 menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar merkuri dan efisiensi penyisihan merkuri limbah COD. 9
Kadar merkuri (mg/L)
8 7 6 5 4
6 V
3
9 V
2
12 V
1 0 0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) (a)
Perubahan merkuri (%)
120 100 80 60
6 V 9 V
40
12 V 20 0 0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) (b) Gambar 11
Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar merkuri (a) dan efisiensi penyisihan merkuri limbah COD (b)
21
Berdasarkan Gambar 11 (a) menunjukkan terjadi penurunan kadar merkuri kemudian meningkat lalu menurun kembali. Hal ini dapat disebabkan plat elektroda sudah jenuh dan medan magnet yang terjadi sudah sangat kecil maka proses elektrokimia dalam sistem air sudah minimum (Prayitno dan Kismolo 2012). Fe(OH)2 merupakan logam hidroksida amfoterik. Campuran logam ini menimbulkan masalah karena dapat melarutkan kembali ion logam yang lain (Soemantojo 2009). Kadar merkuri awal limbah COD saat karakterisasi sebesar 7.56 mg/L kemudian setelah dilakukan proses elektrokoagulasi, terjadi penurunan kadar merkuri tertinggi pada tegangan 6 V dengan waktu kontak 2 jam sebesar 0.69 mg/L. Hal ini menunjukkan kadar merkuri pada limbah COD baik sebelum maupun setelah proses elektrokoagulasi belum memenuhi baku mutu limbah cair Kepmen LH No. 51 Tahun 1995 kelas 1 sebesar 0.002 mg/L. Efisiensi saat tegangan dan waktu kontak tersebut sebesar 90.86% terlihat pada Gambar 11 (b). Data hasil pengujian kadar merkuri limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 9. Suatu laporan yang dibuat oleh Environmental Protection Agency (EPA) memuat beberapa untuk mencegah terjadinya pencemaran merkuri di lingkungan. Salah satunya yaitu semua industri yang menggunakan merkuri harus membuang limbah industrinya dengan terlebih dahulu mengurangi jumlah merkurinya sampai batas normal (Kristanto 2002 dalam Jamhari 2009). Evaluasi terhadap pengelolaan limbah yang mengandung bahan kimia senyawa merkuri harus mendapat perhatian karena amat berbahaya. Pembuangan limbah yang mengandung Hg ke dalam lingkungan akan menyebabkan pencemaran Hg yang dapat berubah menjadi methyl mercury yang dapat terakumulasi pada ikan, kerang, udang yang akhirnya kepada manusia. Ion raksa dalam air dapat diendapkan dengan sulfide, sedangkan tumpahan atau uap dapat diikat dengan penyerap seperti karbon aktif yang mengandung belerang (Turang 2006). Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Perak Perak terlarut biasanya terdapat dalam bentuk perak nitrat. Keberadaannya dalam limbah cair biasanya berasal dari industri porselen, fotografi, penyepuh listrik, dan pabrik tinta. Nilai ekonomis logam perak tinggi sehingga pengolahan limbah perak biasanya disertai dengan pertimbangan kemungkinan untuk daur ulangnya (Suryadiputra 1994 dalam Jamhari 2009). Metode-metode pengolahan yang mendasar, yaitu pengendapan, pertukaran ion, pertukaran reduktif dan recovery elektronik. Perak dihilangkan dari limbah cair dengan diendapkan sebagai perak klorida. Perak dapat diendapkan secara selektif sebagai perak klorida dari suatu limbah cair yang mengandung campuran logam tanpa terlebih dahulu dipisahkan atau dengan pengendapan serentak dengan logam lainnya. Pengendapan hidroksida-hidroksida dari logam-logam lain bersama perak klorida dihasilkan jika kondisi pengolahan bersifat alkalin (basa) (Suryadiputra 1994 dalam Jamhari 2009). Penggunaan arang aktif mampu menghilangkan perak yang berada dalam konsentrasi yang rendah dalam larutan. Berikut Gambar 12 menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar perak dan efisiensi penyisihan perak limbah COD.
0.03
22
Kadar perak (mg/L)
0.025 0.02 0.015
6 V 9 V
0.01
12 V
0.005 0 0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) (a) 120
Perubahan perak (%)
100 80 60
6 V 9 V
40
12 V 20 0 0
1
2
3
4
5
Waktu kontak (jam) (b) Gambar 12
Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap kadar perak (a) dan efisiensi penyisihan perak limbah COD (b)
Berdasarkan Lampiran 10 dapat dilihat bahwa kadar perak awal sebelum diterapkan proses elektrokoagulasi adalah sebesar 0.027 mg/L. Kadar perak saat tegangan 6 dan 9 V setelah proses elektrokoagulasi dilakukan menjadi < 0.001. Hal ini menyatakan bahwa kadar perak sangatlah kecil di bawah ppm, yakni ppb (part per billion). Kadar perak menjadi sangat sulit dibaca maka dapat disimpulkan tidak ada. Hal ini dapat disebabkan karena limbah COD memiliki pH tinggi akibat proses penetralan dengan menambahkan NaOH maka banyak mengandung flok NaOH.
23
Menurut Jamhari (2009), peningkatan pH oleh penambahan NaOH akan semakin meningkatkan kekeruhan. Kekeruhan dapat disebabkan oleh flok dan flok tersebut menyumbat pada selang saat pengujian AAS. Berdasarkan hasil yang didapat menunjukkan bahwa setelah diterapkannya proses elektrokoagulasi, maka dapat menurunkan kadar perak dengan efisiensi penurunan tertinggi sebesar 100% terlihat pada Gambar 12 (b). Data hasil pengujian kadar perak limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 10. Hasil penelitian menunjukkan limbah COD memiliki penyisihan tertinggi pada parameter warna 88.39% saat tegangan 12 V selama 2 jam, kekeruhan 89.28% saat tegangan 12 V selama 2 jam, kadar krom 97.55% saat tegangan 9 V selama 2 jam, kadar besi 34.64% saat tegangan 12 V selama 1 jam, kadar perak 100% saat tegangan 6 V selama 1 jam, dan kadar merkuri 90.86% saat tegangan 6 V selama 2 jam. Kombinasi terbaik berdasarkan penurunan warna, kekeruhan, dan TSS adalah 12 V dengan waktu kontak 2 jam. Kebutuhan Biaya dan Energi Pengolahan limbah COD menggunakan metode elektrokoagulasi sama halnya seperti pengolahan limbah cair lainnya membutuhkan biaya dan energi. Biaya merupakan masalah tersendiri dalam penanggulangan pencemaran yang terkadang pihak perusahaan atau industri belum memperhatikannya (Kristanto 2002 dalam Aulianur 2013). Kebutuhan energi didasarkan pada daya penggunaan listrik dan lama waktu proses, sedangkan dalam perhitungan biaya merupakan total dari biaya penggunaan bahan maupun peralatan yang digunakan selama proses dan prakiraan biaya listrik (Gameissa 2012). Besar tegangan dan waktu kontak merupakan dasar perhitungan kebutuhan energi dan biaya dalam proses elektrokoagulasi. Berikut cara perhitungan energi yang dibutuhkan selama proses elektrokoagulasi: W=Pxt W=VxIxt dimana, W P t V I
= Energi listrik yang digunakan (Kwh) = Daya (watt) = Waktu (hour) = Tegangan (volt) = Arus (ampere)
Menurut Arifiani (2014), untuk kebutuhan biaya adalah jumlah dari biaya tarif listrik dan biaya penggunaan plat elektroda dalam hal ini besi. Biaya tarif listrik dapat diketahui berdasarkan perhitungan kebutuhan energi listrik di atas sedangkan berat plat besi terlarut dan harga plat menjadi dasar perhitungan biaya penggunaan plat elektroda tersebut. Berikut untuk mengetahui kebutuhan bahan pada proses elektrokoagulasi, plat yang larut dapat dihitung dengan: W=
24
dimana, W t I Mr n F
= Massa zat yang dihasilkan (kg) = Waktu (hour) = Arus (ampere) = Berat molekul logam = Banyaknya mol elektron untuk setiap mol zat atau valensi = Tetapan faraday (coulomb)
Berdasarkan hasil analisis beberapa parameter, yaitu warna, TSS, dan kekeruhan maka kombinasi tegangan dan waktu kontak terbaik adalah 12 V selama 2 jam. Kombinasi tersebut dipilih sebab telah dapat menurunkan parameter warna, TSS, dan kekeruhan sesuai dengan baku mutu limbah cair Kepmen LH No. 51 Tahun 1995 kelas 1. Kombinasi perlakuan yang dipilih untuk menangani 0.5 mL sampel, yaitu tegangan 12 V dengan waktu kontak 2 jam didapat kuat arus sebesar 2 ampere/L dengan daya 24 watt/L. Berdasarkan nilai daya yang diperoleh maka dapat diketahui energi listrik yang dibutuhkan sebesar 0.048 Kwh/L. Menurut PLN (2015), tarif listrik Mei 2015 sebesar Rp1352/Kwh, biaya listrik didapat sebesar Rp64.89/L. Berat plat besi yang larut diperoleh sebesar 278 x 10-5 kg/L dan harga plat besi Rp7500/kg diketahui biaya plat besi per kg adalah Rp20.85/L. Berdasarkan biaya listrik dan biaya plat besi diperoleh biaya yang diperlukan dalam pengolahan limbah COD menggunakan proses elektrokoagulasi adalah sebesar Rp85.74/L. Biaya pengolahan warna dan kekeruhan masing-masing sebesar Rp0.86/PtCo dan Rp3.42/FTU. Data hasil perhitungan kebutuhan biaya dan energi dapat dilihat pada Lampiran 11.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, semakin tinggi tegangan dan semakin lama waktu kontak tidak mutlak akan terjadi penurunan kandungan parameter pencemar. Proses elektrokoagulasi dapat menurunkan beberapa parameter, yaitu warna, kekeruhan, kadar krom, kadar besi, kadar perak, dan kadar merkuri. Kombinasi terbaik berdasarkan penurunan warna, kekeruhan, dan TSS adalah 12 V dengan waktu kontak 2 jam. Total biaya yang diperlukan dalam pengolahan limbah cair laboratorium dengan tegangan dan waktu kontak tersebut adalah sebesar Rp85.74/L. Saran Proses elektrokoagulasi untuk pengolahan limbah cair laboratorium ini disarankan perlu penelitian lebih lanjut menggunakan skala yang lebih besar.
25
DAFTAR PUSTAKA
Abdel AK, Husein IA. 1993. Parametric Study for Saline Water Electrolysis: Part III-Precipitate Formation and Recovery of Magnesium Salts. Int. J. Hydrogen Energy; 1992 Dec 9; Dharan, Saudi Arabia. 31261. 18(7). 553556. Amril A, Refilda, Arifin B. 2013. Analisis pH, BOD, COD, Logam (Pb, Cu, Cd, Fe, dan Zn) pada Drainase Fakultas MIPA dan Fakultas Farmasi Unand. Jurnal Kimia Unand; 2013. Mar; 2(1). [APHA] American Public Health Association. 2012. Standard Methods for The Examination of Water and Wastewater 22nd Edition. American Public Health Association. Washington DC (US). Ardhani AF, Ismawati D. 2007. Penanganan Limbah Cair Rumah Pemotongan Hewan dengan Metode Elektrokoagulasi [makalah penelitian]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro. Arifiani N. 2014. Studi Proses Elektrokoagulasi untuk Meningkatkan Kualitas Air Sungai Sebagai Air Baku. [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Aulianur RW. 2013. Perbandingan Metode Elektrokoagulasi dengan Metode Presipitasi Hidroksida untuk Pengolahan Limbah Cair Idustri Penyamakan Kulit [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Bambang S, Budianto. 1993. Re-Training Pengelolaan dan Pengolahan Air Buangan Industri untuk Jurusan Teknik Kimia se-Indonesia, di PEDC Bandung (ID). Budiono 2003. Pengaruh Merkuri terhadap Biota Air. Makalah Pengantar Falsafah Sains. Pascasarjana: Institut Pertanian Bogor. Darmawan A, Suhartana, Kristinawati L. 2006. Koagulasi Pewarna Indigo Karmina dengan Metode Elektrokoagulasi menggunakan Anoda Seng. JSKA, IX (1) Darmono 1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta (ID). UI Press Devi NS. 2001. Pengelolaan Limbah Cair pada Industri Penyamakan Kulit, Industri Pulp & Kertas, dan Industri Kelapa Sawit. Gameissa MW. 2012. Proses Koagulasi dan Flokulasi secara Kimia dan Elektrik untuk Pengolahan Limbah Cair [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Gameissa MW, Suprihatin, Indrasti NS. 2012. Pengolahan Tersier Limbah Cair Industri Pangan dengan Teknik Elektrokoagulasi menggunakan Elektroda Stainless Steel. E-jurnal Agroindustri Indonesia; 2012 Jul; Bogor; Bogor (ID). 1(1), 31-37. Hari B, Harsanti M. 2010. Pengolahan Limbah Cair Tekstil menggunakan Proses Elektrokoagulasi dengan Sel Al-Al. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia; 2010 Jan 26; Yogyakarta; Yogyakarta (ID). hlm 3. Harmami, Ulfin I, Setyowuryani R. 2014. Penurunan Kadar Kromium dari Limbah Cair Industri Penyamakan Kulit dengan Metode Elektrokoagulasi. Prosiding Seminar Nasional; 2014 Nov 20; Surabaya; Surabaya (ID). hlm 163.
26
Hartini E, Yuantari MGC. 2011. Pengelolaan Air Limbah Laboratorium dengan menggunakan Koagulan Alum Sulfat dan Poly Alum Chloride di Laboratorium Kesehatan Universitas Dian Nuswantoro Semarang. Holisaturrahmah, Suprapto. 2013. Pengurangan Turbiditas pada Air Laut menggunakan Metode Elektrokoagulasi. Jurnal Sains dan Seni Pomits. 2(2) Isnani MN, Puspasari F, Setyaningsih L, Rianti I. 2010. Pengaruh Waktu pada Elektrokoagulasi berelektroda Multiplate Fe-Al terhadap Limbah Cair Industri Tahu ditinjau dari Nilai BOD dan TSS. [Proposal]. Surakarta: Universitas Sebelas Maret. Jamhari. 2009. Reduksi Logam Berat Hg, Ag, dan Cr Limbah Laboratorium menggunakan metode Presipitasi dan Adsorpsi [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Kristanto P. 2002. Ekologi Industri. Yogyakarta (ID). Andi Offset. Lukismanto A, Assomadi AF. 2010. Aplikasi Elektrokoagulasi Pasangan Elektroda Besi untuk Pengolahan Air dengan Sistem Kontinyu [Skripsi]. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November. Mukimin A. 2006. Pengolahan Limbah Industri Berbasis Logam dengan Teknologi Elektrokoagulasi Flotasi [Skripsi]. Semarang: Universitas Diponegoro. Nasution MA. 2012. Pengolahan LCPKS keluaran Fat Pit, Kolam Anaerobik dan Reaktor Biogas dengan Elektrokoagulasi. Prosiding InSINas; 2012 Nov 2930; Medan, Indonesia. Medan (ID). hlm 57. Ni’am M, Othman F, Sohaili J, Fauzia Z. 2007. Removal of COD and Turbidity to improve Wastewater Quality using Electrocoagulation Technique. The Malaysian Journal of Analytical Science. 11(1), 198-205. PLN. 2015. Tarif Tenaga Listrik. [Internet]. [diunduh 2015 Mei 15]. Tersedia pada: http://www.pln.co.id/blog/tarif-tenaga-listrik/ Prayitno, Kismolo E. 2012. Percobaan Awal Proses Elektrokoagulasi sebagai Metode Alternatif pada Pengolahan Limbah Cair. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah; 2012 Jul 4, Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID). hlm 97. Purwaningsih I. 2008. Pengolahan Limbah Cair Industri Batik CV. Batik Indah Raradjonggrang Yogyakarta dengan Metode Elektrokoagulasi ditinjau dari Parameter Chemical Oxygen Demand (COD) dan Warna. [Tugas Akhir]. Yogyakarta: Universitas Islam Indonesia. Rachmah F. 2013. Pengolahan Air Limbah Industri Laundry dengan Metode Koagulasi Kimia dan Elektrokimia. [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Rohaeti E, Febriyanti TN, Batubara I. 2010. Pengolahan Limbah Cair dari Kegiatan Praktikum Analisis Spot Test dengan Koagulasi menggunakan Polialumunium Klorida. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah IX; 2010; Bogor, Indonesia. Bogor (ID). hlm 145. Sami, Muhammad. 2012. Penyisihan COD, TSS, dan pH dalam Limbah Cair Domestik dengan Metode Fixed-Bed Column Up Flow. Jurnal Reaksi; 2012 Jun, 10(21). Samosir A. 2009. Pengaruh Tawas dan Diatomea (Diatomaceous Earth) dalam Proses Pengolahan Air Gambut dengan Metode Elektrokoagulasi. [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.
27
Sani, EY. 2006. Pengolahan Air Limbah Tahu menggunakan Reaktor Anaerob bersekat dan Aerob. [Tesis]. Semarang: Universitas Diponegoro. Saranto. 2000. Penurunan Kadar Chrome Limbah Cair Industri Penyamakan Kulit dengan Elektroflokulasi. Yogyakarta: STTL. Simajuntak W, Suka IG, Ramdhani R. 2007. Pengaruh Variabel Dasar Elektrokimia terhadap Elektrokoagulasi Limbah Cair Industri Tahu. J. Sains MIPA, Bandar Lampung, Indonesia. Indonesia (ID). 13(20). 89-94. Soemantojo. 2009. Presipitasi Bertahap Logam Berat Limbah Cair Industri Pelapisan Logam menggunakan Larutan Kaustik Soda. [Internet]. [diunduh 2015 Apr 13]. Tersedia pada: http: www.chemeng.ui.ac.id/ ~wulan/ Materi/ Research/Presipitasi%Bertahap%Logam%20Berat.pdf Sunardi. 2007. Pengaruh Tegangan Listrik dan Kecepatan Alir terhadap Hasil Pengolahan limbah cair yang mengandung Logam Pb,Cd dan TSS menggunakan Alat Elektrokoagulasi. Seminar Nasional III SDM Teknologi Nuklir; 2007 Nov 21-22; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID). Suprihatin, Indrasti NS. 2010. Penyisihan Logam Berat dari Limbah Cair Laboratorium dengan Metode Presipitasi dan Adsorpsi. [Makara]. Bogor, Indonesia, Bogor (ID). 14(1). 44-45. Suryadiputra LNN. 1994. Pengolahan Air Limbah dengan Metode Biologi. Bandung (ID). Strengthening Program: Rancang Bangun IPAL Susetyaningsih R, Kismolo E, Prayitno. 2008. Kajian Proses Elektrokoagulasi untuk Pengolahan Limbah Cair. Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir. Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID). Sutanto, Wijayanto D, Hidjan. 2012. Penurunan Kekeruhan Air Limbah secara Elektrokoagulasi bertenaga Sel Surya. Poli-Teknologi; 2012 Mei; 11(2).hlm 141. Triwulandari R, Pahlevi MN, Mirwan A. 2012. Pengambilan Logam Cr6+ dan Cr Total dari Limbah Industri Elektroplating secara Elektrokoagulasi. Konversi; 2012 Okt; 1(1).hlm 46 Turang YY. 2006. Pengelolaan Bahan Kimia Sisa Analisis Laboratorium. [Tesis]. Semarang: Universitas Diponegoro. Wardhani E, Dirgawati M, Valyana KP. 2012. Penerapan Metode Elektrokoagulasi dalam Pengolahan Air Limbah Industri Penyamakan Kulit. Seminar Ilmiah Nasional; 2012 Jun 12; Bandung, Indonesia. Bandung (ID). Wati R. 2008. Penentuan Kadar Fosfat dan COD pada Proses Pengolahan Air Limbah PT. Sinar Oleochemical International (PT. SOCI). [Karya Ilmiah]. Medan: Universitas Sumatera Utara. Widjajanti, Endang. 2009. Penanganan Limbah Laboratorium Kimia. [Makalah]. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta. Widowati W, Astiana S, Raymond JR. 2008. Efek Toksik Logam: Pencegahan dan penanggulangan Pencemaran. Yogyakarta (ID). Andi Offset. Winarno FG, S Fardiaz, D Fardiaz. 1973. Air untuk Industri Pangan. Departemen Teknologi Hasil Pertanian. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Yulianto A, Hakim L, Purwaningsih I, Pravitasari VA. 2009. Pengolahan Limbah Cair Industri Batik pada Skala Laboratorium dengan menggunakan Metode Elektrokoagulasi [2009 Jun ]: Yogyakarta. 5(1).
28
Lampiran 1 Metode analisis parameter pencemar limbah cair 1 Uji pH pH diuji menggunakan pH meter. pH meter sebelum digunakan terlebih dahulu dikalibrasi menggunakan larutan buffer pH 4 dan 7. pH meter setelah dikalibrasi, dimasukkan ke dalam sampel yang akan diukur nilai pH nya. Terakhir setelah digunakan, sensor pada pH meter dimasukkan ke dalam akuades untuk dibersihkan dan dinetralkan kembali. 2
Uji kekeruhan Kekeruhan diuji menggunakan metode Spektrofotometri dengan panjang gelombang 450 nm dan nomor program yang dimasukkan adalah 750 untuk Turbidity (tertera pada cover DR 2000) kemudian tekan ENTER. Akuades sebagai blanko dituang sebanyak 10 mL ke dalam kuvet kemudian dimasukkan ke dalam alat lalu tutup dan tekan tombol ZERO. Akuades selanjutnya diganti dengan sampel yang akan diukur nilai kekeruhannya, tekan READ/ENTER dan baca nilai kekeruhan dalam FTU yang tertera pada layar. 3
Uji warna Warna diuji dengan spektrofotometer DR/2000. Power DR/2000 dihidupkan, kemudian masukkan nomor program yang tertera pada cover DR 2000, yaitu untuk warna dipilih metode 120 kemudian tekan ENTER. Panjang gelombang disesuaikan pada 455 nm. Akuades sebagai blanko dituangkan sebanyak 10 mL ke dalam kuvet kemudian dimasukkan ke dalam alat lalu tutup dan tekan tombol ZERO. Akuades diganti dengan sampel yang akan diukur nilai warnanya, tekan READ/ENTER dan baca nilai warna dalam PtCo yang tertera pada layar. 4
Uji total suspended solid (TSS) Total suspended solid (TSS) menggunakan metode Spektofotometri. Power DR 2000 dihidupkan, kemudian dimasukkan nomor program untuk parameter (tertera pada cover DR 2000). Suspended solid dipilih metode 630 kemudian tekan ENTER. Panjang gelombang disesuaikan pada 810 nm. Akuades sebagai blanko, diganti dengan sampel yang akan dibaca nilai TSS. Tombol READ/ENTER ditekan dan baca nilai TSS dalam mg/L yang tertera pada layar. 5
Uji logam berat (APHA 2012) Logam berat diuji menggunakan serangkaian alat spektrofotometer atomic absorption spectrophotometer (AAS). AAS dihidupkan lalu diatur pada posisi parameter yang akan diuji untuk lampu katoda dan panjang gelombang. Larutan standar, blanko, dan sampel secara berturut-turut dihubungkan dalam selang kecil yang bermuara pada tabung AAS. SnCl2 sebagai reduktor dialirkan dalam tabung tersebut menghasilkan kabut uap parameter yang diuji, misal Cr. Uap Cr berinteraksi dengan lampu katoda. Besarnya absorban dapat dilihat pada kurva standar.
29
Lampiran 2
Standar baku mutu limbah cair industri berdasarkan Menteri Lingkungan Hidup Nomor: KEP-51/MENLH/10/1995
Parameter FISIK Temperatur Zat padat larut Zat padat tersuspensi KIMIA pH Besi terlarut (Fe) Mangan terlarut (Mn) Barium (Ba) Tembaga (Cu) Seng (Zn) Krom heksalan (Cr+6) Krom total (Cr) Cadmium (Cd) Raksa (Hg) Timbal (Pb) Stanum Arsen Selenum Nikel (Ni) Kobalt (Co) Slanida (CN) Sulfida (H2S) Fluorida (F) Klorin bebas (Cl2) Amonia bebas (NH3-N) Nitrat (NO3-N) Nitrit (NO2-N) BOD5 COD Senyawa aktif biru metilen Fenol Minyak nabati Minyak mineral Radioaktivitas **)
Satuan der. C mg/L mg/L
Golongan baku mutu limbah cair I II 38 2000 200
40 4000 400
6.0 sampai 9.0 mg/L 5 mg/L 2 mg/L 2 mg/L 2 mg/L 5 mg/L 0.1 mg/L 0.5 mg/L 0.05 mg/L 0.002 mg/L 0.1 mg/L 2 mg/L 0.1 mg/L 0.05 mg/L 0.2 mg/L 0.4 mg/L 0.05 mg/L 0.05 mg/L 2 mg/L 1 mg/L 1 mg/L 20 mg/L 1
10 5 3 3 10 0.5 1 0,1 0.005 1 3 0.5 0.5 0.5 0.6 0.5 0.1 3 2 5 30 3
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
50 100 5 0.5 5 10 -
150 300 10 1 10 50 -
30
Lampiran 3 Data hasil pengujian nilai pH limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi pH Voltase (V) Waktu (jam) 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
1
2
9.56 9.82 10.01 9.85 10.25 9.56 9.75 10.38 10.6 10.86 9.56 9.63 9.89 10.72 10.72
9.56 9.89 9.95 10.16 10.54 9.56 9.87 10.13 10.58 10.83 9.56 9.77 10.4 10.64 10.82
Rata-rata Standar deviasi 9.56 9.855 9.98 10.005 10.395 9.56 9.81 10.255 10.59 10.845 9.56 9.7 10.145 10.68 10.77
0 0.04 0.04 0.21 0.20 0 0.08 0.17 0.01 0.02 0 0.09 0.36 0.05 0.07
31
Lampiran 4 Data hasil pengujian nilai kekeruhan limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi
Voltase Waktu (V) (jam) 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
1
2
Ratarata
28 40 28.5 36.5 23 28 31 20 29 16 28 4 1.5 2.5 13
28 36 30.5 16.5 13 28 28 12 12 36.5 28 8.5 4.5 5 4.5
28 38 29.5 26.5 18 28 29.5 16 20.5 26.25 28 6.25 3 3.75 8.75
Kekeruhan (FTU) Standar deviasi 0 2.82 1.41 14.14 7.07 0 2.12 5.65 12.02 14.49 0 3.18 2.12 1.76 6.01
Perubahan kekeruhan (%) Rata- Standar 1 2 rata deviasi 0 0 0 0 -42.85 -28.57 -35.71 10.10 -1.8 -8.92 -5.35 5.05 -30.35 41.07 5.35 50.50 17.85 53.57 35.71 25.25 0 0 0 0 -10.71 0 -5.35 7.57 28.57 57.14 42.85 20.20 -3.57 57.14 26.78 42.93 42.85 -30.35 6.25 51.77 0 0 0 0 85.71 69.64 77.67 11.36 94.64 83.92 89.28 7.57 91.07 82.14 86.60 6.31 53.57 83.92 68.75 21.46
32
Lampiran 5 Data hasil pengujian nilai TSS limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi TSS (mg/L) Voltase (V) Waktu (jam) 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
1
2
Rata-rata
Standar deviasi
0 6.5 7 9.5 6.5 0 4 2.5 10 3 0 0 0 0 7.5
0 0 0 0.5 2 0 4.5 2.5 3.5 19 0 0 0 2 0
0 3.25 3.5 5 4.25 0 4.25 2.5 6.75 11 0 0 0 1 3.75
0 4.59 4.94 6.36 3.18 0 0.35 0 4.59 11.31 0 0 0 1.41 5.30
33
Lampiran 6
Data hasil pengujian nilai warna COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi Warna (PtCo)
Voltase Waktu (V) (jam) 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
1
2
Ratarata
Standar deviasi
1
112 168.5 138.5 92 68 112 150.5 107 116 85.5 112 19.5 10 12 59.5
112 194 149.5 186 119 112 195.5 127 127.5 264.5 112 41.5 16 34 34
112 181.25 144 139 93.5 112 173 117 121.75 175 112 30.5 13 23 46.75
0 18.03 7.77 66.46 36.06 0 31.81 14.14 8.13 126.57 0 15.55 4.24 15.55 18.03
0 -50.44 -23.66 17.85 39.28 0 -34.37 4.46 -3.57 23.66 0 82.58 91.07 89.28 46.87
Perubahan warna (%) Rata- Standar 2 rata deviasi 0 0 0 -73.21 -61.83 16.09 -33.48 -28.57 6.94 -66.07 -24.10 59.34 -6.25 16.51 32.19 0 0 0 -74.55 -54.46 28.41 -13.39 -4.46 12.62 -13.83 -8.70 7.26 -136.16 -56.25 113.01 0 0 0 62.94 72.76 13.88 85.71 88.39 3.78 69.64 79.46 13.88 69.64 58.25 16.09
34
Lampiran 7 Data hasil pengujian kadar krom limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi
Voltase Waktu (V) (jam) 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
1 3.07 3.93 0.724 1.32 0.359 3.07 0.505 0.079 0.086 0.097 3.07 0.236 0.077 0.073 0.096
2
Ratarata
3.07 3.07 4 3.965 0.694 0.709 1.32 1.32 0.336 0.3475 3.07 3.07 0.081 0.293 0.071 0.075 0.076 0.081 0.087 0.092 3.07 3.07 0.292 0.264 0.092 0.0845 0.092 0.0825 0.1 0.098
Kadar krom (mg/L) Perubahan krom (%) Standar Rata- Standar deviasi 1 2 rata deviasi 0 0 0 0 0 0.04 -28.01 -30.29 -29.15 1.61 0.02 76.41 77.39 76.90 0.69 0 57.00 57.00 57.00 0 0.01 88.30 89.05 88.68 0.52 0 0 0 0 0 0.29 83.55 97.36 90.45 9.76 0.005 97.42 97.68 97.55 0.18 0.007 97.19 97.52 97.36 0.23 0.007 96.84 97.16 97.00 0.23 0 0 0 0 0 0.03 92.31 90.48 91.40 1.28 0.01 97.49 97.00 97.24 0.34 0.01 97.62 97.00 97.31 0.43 0.002 96.87 96.74 96.80 0.09
35
Lampiran 8 Data hasil pengujian kadar besi limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi
Voltase Waktu (V) (jam) 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
1
2
0.14 0.136 0.137 0.131 0.132 0.14 0.153 0.099 0.091 0.084 0.14 0.086 0.101 0.159 0.208
0.14 0.14 0.133 0.131 0.134 0.14 0.153 0.141 0.1 0.194 0.14 0.097 0.099 0.187 0.197
Kadar besi (mg/L) Perubahan besi (%) Rata- Standar Rata- Standar rata deviasi 1 2 rata deviasi 0.14 0 0 0 0 0 0.138 0.002 2.85 0 1.42 2.02 0.135 0.002 2.14 5 3.57 2.02 0.131 0 6.42 6.42 6.42 0 0.133 0.001 5.71 4.28 5 1.01 0.14 0 0 0 0 0 0.153 0 -9.28 -9.28 -9.28 0 0.12 0.02 29.28 -0.71 14.28 21.21 0.0955 0.006 35 28.57 31.78 4.54 0.139 0.07 40 -38.57 0.71 55.55 0.14 0 0 0 0 0 0.0915 0.007 38.57 30.71 34.64 5.55 0.1 0.001 27.857 29.28 28.57 1.01 0.173 0.01 -13.57 -33.57 -23.57 14.14 0.2025 0.007 -48.57 -40.71 -44.64 5.55
36
Lampiran 9 Data hasil pengujian kadar merkuri limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi
Voltase Waktu (V) (jam) 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
1
2
Ratarata
7.56 2.83 0.7 2.27 1.69 7.56 1.64 1.95 2.72 1.99 7.56 4.05 1.38 1.49 1.61
7.56 2.82 0.681 2.16 1.69 7.56 1.47 1.96 2.75 1.98 7.56 3.99 0.924 1.31 1.01
7.56 2.825 0.6905 2.215 1.69 7.56 1.555 1.955 2.735 1.985 7.56 4.02 1.152 1.4 1.31
Kadar merkuri (mg/L) Perubahan merkuri (%) Standar Rata- Standar deviasi 1 2 rata deviasi 0 0 0 0 0 0.007 62.56 62.69 62.63 0.09 0.01 90.74 90.99 90.86 0.17 0.07 69.97 71.42 70.70 1.02 0 77.64 77.64 77.64 0 0 0 0 0 0 0.12 78.30 80.55 79.43 1.59 0.007 74.20 74.07 74.14 0.09 0.02 64.02 63.62 63.82 0.28 0.007 73.67 73.80 73.74 0.09 0 0 0 0 0 0.04 46.42 47.22 46.82 0.56 0.32 81.74 87.77 84.76 4.26 0.12 80.29 82.67 81.48 1.68 0.42 78.70 86.64 82.67 5.61
37
Lampiran 10 Data hasil pengujian kadar perak limbah COD pada berbagai variasi perlakuan elektrokoagulasi
Voltase Waktu (V) (jam) 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
1
2
Ratarata
0.027 0 0 0 0 0.027 0 0 0 0 0.027 0.001 0.003 0 0
0.027 0 0 0 0 0.027 0 0 0 0 0.027 0.001 0.003 0 0
0.027 0 0 0 0 0.027 0 0 0 0 0.027 0.001 0.003 0 0
Kadar perak (mg/L) Perubahan perak (%) Standar Rata- Standar deviasi 1 2 rata deviasi 0 0 0 0 0 0 100 100 100 0 0 100 100 100 0 0 100 100 100 0 0 100 100 100 0 0 0 0 0 0 0 100 100 100 0 0 100 100 100 0 0 100 100 100 0 0 100 100 100 0 0 0 0 0 0 0 96.29 96.29 96.29 0 0 88.88 88.88 88.88 0 0 100 100 100 0 0 100 100 100 0
38
Lampiran 11 Kebutuhan biaya dan energi metode elektrokoagulasi Perlakuan yang dipilih adalah untuk menangani 0.5 mL sampel dengan tegangan 12 volt pada waktu kontak 2 jam: Tegangan yang digunakan (V) = 12 volt Waktu kontak (t) = 120 menit Kuat arus (I) = 2 ampere/L Daya
=VxI = 12 volt x 2 ampere/L = 24 watt/L
Energi listrik yang dibutuhkan (wh/L) W =Pxt = 24 x 120 menit x
x
= 0.048 Tarif listrik Biaya listrik
= Rp1352/Kwh = W x Tarif listrik/Kwh = 0.048 x Rp1352/Kwh = Rp64.89/L
Berat plat besi yang larut dihitung dengan rumus: W = W=
= 2.78 gram = 278 x 10-5
Biaya plat besi per kg = 278 x 10-5 = Rp20.85/L
x Rp7500/kg
Total kebutuhan biaya untuk metode elektrokoagulasi: = Biaya listrik + Biaya plat besi = Rp64.89/L + Rp20.85/L = Rp85.74/L Penurunan warna = 112 – 13 = 99 PtCo/L Biaya pengolahan warna =
.
/
/
= Rp0.86/PtCo
Penurunan kekeruhan = 28 – 3 = 25 FTU/L Biaya pengolahan kekeruhan =
.
/ /
= Rp3.42/FTU
39
RIWAYAT HIDUP Penulis bernama Gita Melisa Yolanda dilahirkan di Pekanbaru pada tanggal 8 November 1991 dari ayah Risto, S.Hut dan ibu N. Oon Kurniasih. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Pendidikan formal ditempuh dari Taman Kanak-Kanak Babussalam, SD Babussalam, dan SMP Negeri 8 Pekanbaru. Tahun 2010 penulis menamatkan pendidikan SMA di SMA Negeri 4 Pekanbaru. Penulis pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri) dengan program studi Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Penulis selama mengikuti perkuliahan pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Teknik Pengendalian Pencemaran Industri (TPPI) pada tahun 2014. Aktif berpartisipasi dalam kepanitiaan berbagai acara, seperti PORSIMARI Omda Riau 2010, Malam Keakraban Omda Riau 2010, Hi-Gath 2011, Fateta Art Contest 2012, dan Hari Warga Industri 2012. Penulis melaksanakan Praktik Lapangan pada tahun 2013 di PT. Riau Andalan Pulp and Paper, Pelalawan, Riau dengan judul “Proses Produksi Kertas di Paper Machine#2 Departemen Production PT. Riau Andalan Pulp and Paper (RAPP) Riau”. Tahun 2014 penulis melaksanakan penelitian dengan judul “Pengolahan Limbah Cair Laboratorium dengan Proses Elektrokoagulasi” di bawah bimbingan Prof Dr-Ing Ir Suprihatin.
