PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PERCETAKAN DENGAN PENAMBAHAN KOAGULAN TAWAS DAN FeCl3 SERTA PENJERAPAN OLEH ZEOLIT
RETNO SUDIARTI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
ABSTRAK RETNO SUDIARTI. Pengolahan Limbah Cair Percetakan dengan Penambahan Koagulan Tawas dan FeCl3 serta Penjerapan oleh Zeolit. Dibimbing oleh ETI ROHAETI dan BETTY MARITA SOEBRATA. Limbah cair pencucian pelat cetak percetakan IPB memiliki nilai kebutuhan oksigen kimia (COD), kebutuhan oksigen biokimia (BOD), padatan tersuspensi (TSS), logam zink (Zn), dan pH yang masih cukup tinggi dan tidak memenuhi kriteria baku mutu limbah cair yang aman bagi lingkungan sehingga diperlukan usaha untuk mengolahnya. Usaha sederhana pengolahannya adalah dengan penambahan koagulan dan jerapan dengan zeolit. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan kondisi optimum koagulan tawas dan FeCl3 melalui keragaman konsentrasi koagulan dan pH koagulasi, menganalisis endapan hasil koagulasi, dan mengetahui pengaruh penambahan zeolit terhadap filtrat hasil pengendapan dengan koagulan. Hasil penelitian menunjukkan tawas memiliki konsentrasi optimum sebesar 110 mg/L dan pH koagulasi optimum pada pH 8 sedangkan FeCl3 memiliki konsentrasi optimum sebesar 80 mg/L dan pH koagulasi optimum pada pH 6. Endapan hasil koagulasi mengandung senyawa silikat. Penambahan zeolit dapat menurunkan nilai COD, BOD5, TSS, dan logam Zn dalam filtrat hasil pengendapan dengan koagulan walaupun penurunannya tidak terlalu besar dan nilai COD, BOD5, TSS, dan logam Zn masih berada di atas baku mutu air limbah yang aman.
ABSTRACT RETNO SUDIARTI. Printing Wastewater Treatment by Alum and FeCl 3 Coagulants Additions also Adsorptions by Zeolite. Supervised by ETI ROHAETI and BETTY MARITA SOEBRATA. Wastewater mold plate cleaning of IPB printing has high chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total suspended solid (TSS), zinc (Zn), and pH values and do not meet with standard of safe quality wastewater criteria for environments and need to the treated. The simplest method for wastewater treatments is by coagulants addition and its adsorption with zeolite. This research was to compare alum and FeCl3 coagulant optimum conditions through coagulant concentrations and coagulation pH variation, analysis sludge product of coagulation, and observe the effect of zeolite additions to the resulted precipitation filtrate. It was observed that alum had optimum concentration of 110 mg/L and coagulation pH of 8 whereas FeCl3 had optimum concentration of 80 mg/L and coagulation pH at 6. Sludge product of coagulation had silicate. Zeolite additions could reduce COD, BOD5, TSS, and Zn values in its resulted precipitation filtrate however the reduction was not significant and COD, BOD5, TSS, and Zn values were still above the standard of safe quality wastewater.
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PERCETAKAN DENGAN PENAMBAHAN KOAGULAN TAWAS DAN FeCl3 SERTA PENJERAPAN OLEH ZEOLIT
RETNO SUDIARTI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Judul : Pengolahan Limbah Cair Percetakan dengan Penambahan Koagulan Tawas dan FeCl3 serta Penjerapan oleh Zeolit Nama : Retno Sudiarti NRP : G44204002
Disetujui Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Eti Rohaeti, MS. NIP 131 663 051
Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si. NIP 131 694 523
Diketahui Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA NIP 131 578 806
Tanggal Lulus:
PRAKATA Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena dengan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana di Institut Pertanian Bogor. Shalawat dan salam tidak lupa penulis panjatkan kepada Nabi besar Muhammad SAW. Karya ilmiah yang berjudul Pengolahan Limbah Cair Percetakan dengan Penambahan Koagulan Tawas dan FeCl3 serta Penjerapan oleh Zeolit disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor dari bulan Juni sampai Oktober 2008. Terima kasih penulis ucapkan, terutama kepada Ibu Dr. Eti Rohaeti, MS dan Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing atas bimbingan, arahan, serta dorongan semangat selama penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. Ucapan terima kasih tak lupa penulis ucapkan kepada kedua orang tua tercinta atas dukungan, semangat, dan doanya, Bapak Endang dan Bapak Ujang dari pihak percetakan IPB yang telah memberikan bantuan dan izin pengambilan contoh limbah pencucian pelat cetak, dan Bapak Budi yang telah membantu dalam pengukuran logam dengan AAS, serta Bapak Eman Suherman, Ibu Nunung, dan seluruh staf Laboratorium Kimia Analitik atas bantuannya selama penelitian. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada seluruh teman-teman Kimia Angkatan 41 atas dukungan dan bantuannya. Akhir kata semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2009
Retno Sudiarti
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 25 Maret 1986 dari pasangan Marzuki dan Siti Mulyati. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara. Penulis melaksanakan pendidikan formal di SMU Negeri I Leuwiliang, Bogor pada tahun 2001-2004. Pendidikan dilanjutkan di IPB pada tahun 2004 melalui Undangan Seleksi Masuk Institut Pertanian Bogor dengan pilihan Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia Dasar TPB, Elektroanalitik dan Teknik Pemisahan, Spektrofotometri dan Aplikasi Kemometrik, Spektroskopi II Diploma Analisis Kimia, dan Kimia Bahan Alam. Penulis melakukan Praktik Kerja Lapangan di PT Aneka Tambang Unit Bisnis Pertambangan Emas Pongkor, Bogor dari Bulan Juli sampai Agustus 2007.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ ix PENDAHULUAN ................................................................................................. 1 TINJAUAN PUSTAKA Cetak ................................................................................................................ 2 Pengendapan Polutan dalam Limbah dengan Koagulan ................................. 3 Zeolit ............................................................................................................... 4 Derajat Keasaman (pH) ................................................................................... 4 Padatan ............................................................................................................ 5 Kebutuhan Oksigen Biokimia ......................................................................... 5 Kebutuhan Oksigen Kimia .............................................................................. 5 Zink ................................................................................................................. 5 BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ................................................................................................ 6 Metode Penelitian ............................................................................................ 6 HASIL DAN PEMBAHASAN Limbah Pencucian Pelat Cetak ......................................................................... 8 Konsentrasi Koagulan dan pH Koagulasi Optimum ......................................... 8 Aktivasi Zeolit ................................................................................................ 11 Jerapan Zeolit .................................................................................................. 11 Kebutuhan Oksigen Biokimia ....................................................................... 12 Padatan Tersuspensi Total .............................................................................. 12 Analisis FTIR .................................................................................................. 13 SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................ 13 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 14 LAMPIRAN ........................................................................................................ 17
DAFTAR TABEL Halaman 1 Limbah cair pencucian pelat cetak ..................................................................... 8 2 Bilangan gelombang inframerah dan dugaan gugus fungsi ............................. 13
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Skema sumber limbah percetakan ................................................................... 3 Struktur dasar zeolit ........................................................................................ 4 Hubungan antara konsentrasi tawas (mg/L) dan nilai COD (mg/L) ............... 9 Hubungan antara konsentrasi tawas (mg/L) dan bobot endapan (gram) ......... 9 Hubungan antara konsentrasi FeCl3 (mg/L) dan nilai COD (mg/L) ............. 10 Hubungan antara konsentrasi FeCl3 (mg/L) dan bobot endapan (gram) ....... 10 Konsentrasi Zn dalam limbah dengan dan tanpa perlakuan .......................... 11 Nilai COD limbah dengan dan tanpa perlakuan koagulan dan zeolit ............ 12 Nilai BOD5 dengan dan tanpa perlakuan koagulan dan zeolit ........................ 12 Nilai TSS dengan dan tanpa perlakuan koagulan dan zeolit ......................... 12
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Proses cetak mencetak ................................................................................... 17 Diagram alir kerja ......................................................................................... 18 Volume koagulan pada setiap konsentrasi koagulan dalam 150 mL limbah . 19 Diagram variasi konsentrasi koagulan dan pH koagulasi ............................. 20 Pembuatan larutan untuk pengukuran COD ................................................. 21 Pembuatan larutan untuk pengukuran BOD5 ................................................ 21 Pengendapan dengan penambahan koagulan ................................................ 22 Nilai pH limbah pada berbagai konsentrasi tawas ......................................... 23 Nilai pH limbah pada berbagai konsentrasi FeCl3 .......................................... 23 Nilai COD dengan perlakuan penambahan koagulan tawas ......................... 24 Bobot endapan setelah perlakuan penambahan koagulan tawas ................... 25 Nilai COD dengan perlakuan penambahan koagulan FeCl3 ......................... 26 Bobot endapan setelah perlakuan penambahan koagulan FeCl3 .................... 27 Kapasitas jerapan zeolit terhadap Zn2+ filtrat hasil pengendapan ................... 28 Perbandingan COD dengan dan tanpa jerapan zeolit ...................................... 29 Nilai BOD5 hasil pengendapan koagulan dengan dan tanpa zeolit ................. 30 Penentuan nilai padatan tersuspensi (TSS) ................................................... 32 Spektrum FTIR endapan hasil pengendapan dengan koagulan .................... 33 Larutan pengembang yang digunakan di percetakan IPB .............................. 34
PENDAHULUAN Institut Pertanian Bogor (IPB) memiliki percetakan yang dinamakan IPB Press untuk memenuhi kebutuhan pendidikan masyarakat IPB. Sebagaimana percetakan pada umumnya, kegiatan IPB Press ini juga tidak terlepas dari masalah limbah yang dihasilkan. Peraturan Pemerintah No. 18 tahun 1999 mencantumkan bahwa limbah cair yang dihasilkan dari kegiatan percetakan dikategorikan sebagai limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) dengan kode limbah D212. Limbah B3 merupakan limbah yang memiliki salah satu atau lebih sifat-sifat sebagai berikut: mudah meledak, mudah terbakar, reaktif, beracun, menyebabkan infeksi, dan korosif. Sumber limbah menurut peraturan ini berasal dari sludge (lumpur) proses produksi dan penyimpanan, lumpur yang terkontaminasi tinta, sisa proses pencucian, dan pelarut bekas. Limbah yang menjadi pusat perhatian dalam penelitian ini adalah limbah cair buangan proses pencucian pelat cetak yang ditampung di suatu wadah untuk kemudian dibuang atau disalurkan ke suatu tempat yang berada di sekitar danau kampus IPB Darmaga, Bogor. Walaupun limbah cair tersebut dibuang di suatu tempat penampungan khusus, tidak tertutup kemungkinan limbah cair tersebut ikut bercampur dengan air danau dan mencemari danau. Terlebih lagi, menurut pihak percetakan, selama ini limbah cair percetakan dibuang begitu saja ke tempat penampungan khusus tanpa diolah terlebih dahulu. Oleh karena itu, pengolahan limbah yang baik perlu dilakukan sebelum limbah tersebut dibuang ke lingkungan (danau) agar tercipta kondisi kampus yang bersih dan ramah lingkungan. Limbah cair pencucian pelat cetak memiliki pH basa, berwarna, dan berbau serta nilai kebutuhan oksigen kimia (chemical oxygen demand [COD]), kebutuhan oksigen biokimia (biochemical oxygen demand [BOD]), padatan tersuspensi total (total suspended solid [TSS]), dan logam zink (Zn) yang terkandung di dalamnya masih cukup tinggi dan tidak memenuhi kriteria baku mutu limbah cair yang aman bagi lingkungan (Tim Peneliti Departemen Kimia 2007). Hal ini cukup membuktikan bahwa limbah pencucian pelat cukup berbahaya dan memerlukan pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan. Salah satu cara sederhana pengolahan limbah cair adalah melalui proses pengendapan polutan yang berbahaya. Limbah
cair percetakan tidak mudah diendapkan hanya dengan penambahan asam-basa, sehingga dibutuhkan penambahan bahan kimia berupa koagulan (bahan pengendap) yang dapat membantu proses pengendapan polutan yang berbahaya terutama pengendapan polutan sebagai partikel koloid (Teng 2000). Ada beberapa jenis koagulan diantaranya adalah tawas (Al K (SO4)2. 12H2O), FeCl3, dan kapur (Murcott 1999). Limbah pencucian pelat memiliki pH basa, oleh sebab itu koagulan yang digunakan pada penelitian ini adalah koagulan yang bersifat asam yaitu tawas dan FeCl3. Penambahan koagulan tawas dan FeCl3 dalam limbah cair ternyata dapat turut menurunkan kadar COD, BOD, dan TSS yang terkandung dalam limbah cair tersebut (Aminzadeh et al. 2007). Setiap koagulan memiliki sifat yang berbeda-beda, oleh karena itu kondisi optimum pengendapan dengan koagulan perlu diketahui sehingga dapat pula diketahui jenis koagulan yang efektif dan efisien dengan membandingkan hasil pengendapan dengan koagulan-koagulan tersebut. Aminzadeh et al. (2007) menyatakan bahwa ada dua parameter utama yang mempengaruhi proses koagulasi, yaitu konsentrasi koagulan dan pH koagulasi, oleh karena itu, variasi kedua parameter tersebut dapat dilakukan untuk mencari kondisi optimum pengendapan dengan koagulan. Pengendapan dengan koagulan tidak cukup untuk menurunkan kadar logam dalam limbah. Hal ini dikarenakan pH optimum pengendapan dengan koagulan berada pada kisaran pH mendekati netral sampai asam (Lugosi & Gajari 2002). Salah satu cara untuk menurunkan kadar logam dalam limbah adalah melalui adsorpsi (jerapan) dengan menggunakan zeolit. Zeolit memiliki luas permukaan besar dan memiliki ruang kosong yang dapat ditempati oleh kation, air, atau molekul lain sehingga dapat dimanfaatkan sebagai penjerap (Ming & Mumpton 1989). Zeolit yang digunakan pada penelitian ini merupakan zeolit alam yang berasal dari Lampung, Sumatera. Di Indonesia, zeolit alam ditemukan melimpah dan tersebar di beberapa daerah di pulau Jawa dan Sumatera. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan dan membandingkan kondisi optimum koagulan tawas dan FeCl3 dalam membantu pengendapan limbah cair pencucian pelat cetak melalui keragaman konsentrasi koagulan dan pH koagulasi; mengetahui pengaruh penambahan zeolit terhadap filtrat
