PENYISIHAN ION KADMIUM PADA LIMBAH CAIR PABRIK PULP & PAPER DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN KERAMIK

PENYISIHAN ION KADMIUM PADA LIMBAH CAIR PABRIK PULP & PAPER DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN KERAMIK Subriyer Nasir*, Yuni Eka Putri, Ira Elita Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya Jl. Raya Palembang - Prabumulih Km. 32 Indralaya, OI, Sumatera Selatan 30662 Phone: +62 711 580303, Fax: +62 711 580303 Abstrak Kadmium adalah salah satu unsur kimia yang terkandung di dalam limbah cair pabrik pulp dan kertas, yang merupakan bahan beracun dan berbahaya untuk lingkungan dan kesehatan manusia. Tujuan riset ini adalah meneliti kemampuan membran keramik untuk memisahkan kandungan kadmium dalam limbah cair pabrik pulp dan kertas. Riset ini dilakukan dengan menganalisa sampel awal, jar test koagulan, proses filtrasi, analisa permeate dan pengolahan data. Variabel bebas yang digunakan antara lain waktu operasi dari 15,30,45 dan 60 menit, beda tekanan dari 10,3 psi ; 15,3 psi ; 20,3 psi dan berbagai macam ukuran pori membran keramik. Hasil yang diperoleh adalah 99,74% kadmium dapat dipisahkan dari proses filtrasi dengan menggunakan membran keramik dengan komposisi 250 µm serbuk besi dan 250 µm sekam padi. Proses ini juga dapat mengurangi TDS, EC dan Turbidity berturut-turut sebanyak 12,85%;10,66%; dan 94,62%. Kata kunci : kadmium, limbah cair, membran keramik. Abstract Cadmium is a compound of the pulp and paper industry effluent, which toxic for environmental and human health. The aims of this research is to investigate the capability of ceramic membrane filtration process to separate of cadmium in pulp and paper industry effluent. This research was conducted sample analysis, jar test of coagulant, microfiltration process, permeate analysis and tabulation of data. Variable process is operating time of 15,30,45 and 60 minutes, trans membrane pressure of 10,3 psi ; 15,3 psi ; 20,3 psi. The result showed that cadmium removal was 99,74% . The optimum result achieved with ceramic membranes in composition of 250 µm clay and 250 µm of rice bran. The process is also able reduced the TDS, EC and Turbidity as 12,85%;10,66%; and 94,62% respectively. Keyword : ceramic membrane, cadmium, waste water 1.

PENDAHULUAN Suatu limbah dikatakan aman jika telah memenuhi baku mutu yang ditetapkan pemerintah. Proses yang digunakan dalam mengolah limbah bermacam-macam, setiap industri ini memiliki cara pengolahan sendiri. Suatu limbah, khususnya limbah cair mengandung bahan-bahan berbahaya seperti solid yang terlarut dan ion-ion logam berat. Meskipun tidak semua keberadaan logam berat melebihi baku mutu, namun demikian keberadaan logam berat dikhawatirkan sewaktuwaktu dapat melebihi ambang batas, karena kontribusi limbah masyarakat dan industri yang dibuang ke lingkungan setiap harinya relatif tinggi. Kondisi tersebut diperparah dengan fakta bahwa intensitas kandungan logam berat dapat

Teknik Kimia No. 2, Vol. 20, April 2014

meningkat akibat proses akumulasi dan sulit untuk didegradasi secara alami. Pada industri pulp, salah sumber limbah yang mengandung logam berat berasal dari Black Liquor. Black Liquor adalah cairan hitam pekat hasil reaksi kimia antara serpihan kayu yang mengandung selulosa dan hemiselulosa dengan bahan kimia yang digunakan dalam pemasakan liquor. Bahan kimia yang terkandung bermacam jenisnya, namun jumlah terbanyak yang dikandung dalam limbah cair seperti timbal, kadmium, arsenik dan lain sebagainya. Tujuan dilakukan penelitian ini adalah agar menemukan cara baru yang lebih baik. Jika pengolahan ini sudah memenuhi persyaratan, tetapi tidak menutup kemungkinan ditemukannya cara yang lebih baik utuk

Page | 7

diterapkan. Perbandingan dari berbagai macam pengolahan tentu tidak lepas dari kelebihan dan kekurangan yang ada. Namun sesuatu yang baik yang patut diterapkan adalah pengolahan yang efisien, efektif dan mengandung sedikit resiko. Limbah Pabrik Pulp dan Kertas Pada proses pembuatan kertas terdapat zat yang berpotensi mencemari lingkungan. Menurut (Rini, 2002) limbah proses pembuatan kertas yang berpotensi mencemari lingkungan tersebut dibagi menjadi 4 kelompok yaitu : a. Limbah cair, yang terdiri dari : 1. padatan tersuspensi yang mengandung partikel kayu, serat dan pigmen, 2. senyawa organik koloid terlarut seperti hemiselulosa, gula, alkohol, lignin, terpentin, zat pengurai serat, perekat pati dan zat sintetis yang menghasilkan BOD (Biological Oxygen Demand) tinggi, 3. limbah cair berwarna pekat yang berasal dari lignin dan pewarna kertas, bahan anorganik seperti NaOH, Na2SO4 dan klorin, 4. mikroba seperti golongan bakteri koliform. b. Partikulat yang terdiri dari : 1. abu dari pembakaran kayu bakar dan sumber energi lain 2. partikulat zat kimia terutama yang mengandung natrium dan kalsium. c. Gas yang terdiri dari : 1. gas sulfur yang berbau busuk seperti merkaptan dan H2S yang dilepaskan dari berbagai tahap dalam proses kraft pulping dan proses pemulihan bahan kimia 2. oksida sulfur dari pembakaran bahan bakar fosil, kraft recovery furnace dan lime kiln (tanur kapur) 3. uap yang mengganggu jarak pandangan d. Limbah padat yang terdiri dari : 1. sludge dari pengolahan limbah primer dan sekunder 2. limbah dari potongan kayu. Kadmium Kadmium terjadi secara alami berasal dari erosi dan abrasi batuan dan tanah, kebakaran hutan dan letusan gunung berapi. Secara alami terdapat di mana-mana seperti di udara, air, tanah dan bahan makanan. Mineral kadmium paling terkenal adalah greenockite, kadmium sulfida (77,6% Cd). Mineral lainnya adalah otavite, kadmium karbonat (61,5% Cd) dan murni kadmium oksida (87,5% Cd). Greenockite (CdS) ini hampir selalu ditemukan


bersamaan dengan sphalerite (ZnS) (Rao, 2010). Tabel 1. Baku Mutu Limbah Cair Industri Pulp dan Kertas Pabrik Pulp dan Kertas Parameter

Kadar maks. (mg/L)

BOD

150

Beban Pencemaran Maks. (Kg/ton) 25,5

COD

350

59,5

TSS

150

25,9

pH

6,0-9,0

Kadmium (Cd)

0,05 mg/L

*) Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.51/MenLH/10/1995 Sebagai akibatnya, kadmium diproduksi terutama sebagai produk sampingan dari pertambangan, peleburan, dan pemurnian bijih sulfida seng. Kadmium adalah salah satu logam berat, yang sangat beracun bagi manusia, tumbuhan dan hewan. Jalur antropogenik utama melalui kadmium yang memasuki lingkungan adalah melalui limbah dari proses industri seperti elektroplating, peleburan, paduan manufaktur, pigmen, plastik, nikel kadmium baterai, pupuk, pestisida, pertambangan, pigmen pewarna, tekstil operasi dan penyulingan (Rao, 2010). Kadmium (Cd) mempunyai daya toksik yang luas. Kadmium yang termakan dapat meyebabkan nausea, salivasi, muntah, diare dan sakit perut. Inhalasi cadmium oksida dapat menyebabkan radang saluran pernapasan dan edema paru-paru. Dikatakannya pula bahwa penyakit yang dijumpai akibat terserap Cd dalam jumlah besar adalah peradangan pada gastrointestinal, kerusakan ginjal dan hati. Keracunan yang akut dan fatal akibat terserap debu-debu Cd dapat mengakibatkan peradangan epitel dan edema pada paru-paru. Keracunan yang kronik dapat mengakibatkan rusaknya syaraf penciuman, batuk-batuk, berat badan menurun dan anemia. Ion Cd2+ pada konsentrasi yang rendah tidak toksik, tetapi bila terakumulasi pada tingkat tertentu dapat meracuni hewan atau manusia melewati rantai makanan.

Page | 8

Teknologi Membran Membran merupakan alat pemisah berupa penghalang yang bersifat selektif yang dapat memisahkan dua fase dari berbagai campuran. Campuran tersebut dapat bersifat homogen atau heterogen dan dapat berupa padatan, cairan atau gas. Transportasi pada membran terjadi karena adanya driving force berupa konveksi atau difusi dari masing-masing molekul, adanya tarik menarik antar muatan komponen atau konsentrasi larutan, dan perbedaan suhu atau tekanan (Pabby, 2009). Pemisahan dengan membran dilakukan dengan mengalirkan feed ke dalam membran kemudian akan terpisah sesuai driving force yang digunakan. Proses pemisahan dengan membran menghasilkan dua aliran yaitu permeate dan retentate. Permeate merupakan hasil pemisahan yang diinginkan sedangkan retentate merupakan hasil sisa (Pabby, 2009). Pembuatan membran mempunyai spesifikasi khusus tergantung untuk apa membran tersebut digunakan dan spesifikasi apa produk yang diharapkan. Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam penggunaan membran diantaranya sebagai berikut : 1. Ukuran Molekul Ukuran molekul membran sangat mempengaruhi kinerja membran. 2. Bentuk Molekul Membran dapat dibuat dalam berbagai macam bentuk, seperti bentuk datar, bentuk tabung, dan bentuk serat berongga. Dalam penggunaannya membran dapat dibentuk menjadi modul, seperti gulungan (spiral wound), tumpukan atau dalam bentuk bundelan serat, silinder, dan lain-lain. Bentuk dan konfigurasi makromolekul mempunyai efek pada kekuatan ion, temperatur dan interaksi antar komponen. Perbedaan bentuk ini khusus pada kondisi dibawah permukaan membran. Hal ini dapat terlihat dalam penggunaan membran pada protein dan dextrin. 3. Bahan Membran Perbedaan bahan membran akan berpengaruh pada hasil rejeksi dan distribusi ukuran pori. Sebagai contoh membran dari polysulfone dan membran dari selulosa asetat, kedua membran ini menunjukkan rendahnya deviasi antara kedua membran dan ini mempunyai efek pada tekanan membran. Selain itu mempunyai efek pada tingkat penyumbatan (fouling) pada membran. 4. Karakteristik Larutan Pada umumnya berat molekul larutan garam dan gula mempunyai berat molekul yang


kecil dari ukuran pori membran. Karakteristik larutan ini mempunyai efek pada permeability membran. 5. Parameter operasional Jenis parameter yang digunakan pada operasional umumnya terdiri dari tekanan membran, permukaan membran, temperatur dan konsentrasi. Dan parameter tambahan adalah : pH, ion dan polarisasi konsentrasi. Kinerja atau efisiensi perpindahan di dalam membran ditentukan oleh dua parameter yaitu : a. Permeabilitas Permeabilitas sering disebut juga sebagai kecepatan permeat atau fluks adalah ukuran kecepatan suatu spesi melewati membran persatuan luas dan waktu dengan gradien tekanan sebagai gaya pendorong. Fluks membran keramik secara langsung berhubungan dengan porositas, dimana membran keramik yang bagus adalah membran dengan porositas tinggi, tetapi tidak menurunkan kekuatan mekanik membran tersebut. Faktor ynag mempengaruhi permeabilitas adalah jumlah dan ukuran pori, interaksi antara membran dan larutan umpan, viskositas larutan serta tekanan dari luar. Fluks (Jv) dirumus sebagai berikut : Jv =

(1)

keterangan : Jv = fluks (ml/cm2 . kgf/ cm2 . det) V = volume permeat (ml) A = luas permukaan membran (cm2) t = waktu (jam) P = tekanan (kgf/ cm2) b.

Selektifitas Selektifitas yang parameternya dinyatakan sebagai koefisian penolakan atau koefisien rejeksi adalah ukuran kemampuan membran menahan suatu spesi. Faktor yang mempengaruhi selektifitas adalah besarnya ukuran partikel yang akan melewatinya, interaksi antara membran dan larutan umpan dan ukuran pori. Koefisien rejeksi (R) dirumuskan sebagai berikut : R = (1 – Cp/Cf) x 100% keterangan : R = koefisien rejeksi Cp = konsentrasi permeat Cf = konsentrasi umpan 2.

(2)

METODE PENELITIAN

Alat Pembuatan Membran Keramik 1. Ayakan 500 µm dan 250 µm

Page | 9

2. 3. 4.

Cetakan besi membran (panjang 25 cm dan diameter 7 cm) Timbangan digital Furnace

Alat Proses Filtrasi 1. Filter Membran Keramik 2. Housing Membran Keramik 3. 1 unit tangki PVC 500 L 4. 1 unit tangki koagulasi 5. 1 unit pengaduk ( stirrer) 6. Selang plastik 7. Pressure gauge 8. Pipa PVC 9. Pompa sentrifugal 10. Flowmeter 11. Ember plastik 12. Stop Watch

dikeringkan selama 2 hari. Dibakar dalam furnace pada suhu 900oC selama 9 jam. Langkah - langkah penelitian yang dilakukan adalah pengambilan limbah cair inlet Industri Pulp dan Kertas, analisa limbah sebelum koagulasi (pH, TDS, EC,Turbidity dan kadar Cd) , kemudian limbah di koagulasi dengan dosis yang ditentukan dengan jar test, proses mikrofiltrasi dengan membran keramik, analisa kualitas hasil filtrasi (pH, TDS, EC, Turbidity dan kadar Cd) dan pengolahan data. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini berupa tangki sampel dengan kapasitas 500 L.

Alat Analisa Kualitas Limbah 1. pH Meter 2. TDS Meter 3. EC Meter 4. Alat-alat pengukur volume, seperti erlenmeyer dan gelas ukur Bahan Pembuatan Membran 1. Tanah liat 2. Serbuk besi 3. Sekam padi Bahan Proses Filtrasi 1. Karbon aktif 2. Pasir silika 3. Filter polimer 3. Limbah cair inlet industri pulp dan kertas 4. PAC (Poly Aluminium Chlorida) Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair inlet yang diambil dari pabrik pulp dan kertas yang terletak di Desa Banu Ayu, Muara Enim, Sumatera Selatan. Berikut ini adalah langkah-langkah dalam pembuatan membran keramik yang dilakukan : tanah liat dihaluskan kemudian diayak menjadi tepung.Sekam padi dihaluskan kemudian diayak dengan screening 500 µm dan 250 µm.Serbuk besi diayak dengan screening 500 µm dan 250 µm. Pencampuran tanah liat dan serbuk besi dengan perbandingan tanah liat : serbuk besi : dedak padi yaitu 77,5 % : 2,5% : 20%, tambahkan sedikit air kemudian diaduk rata. Bahan dicetak dengan cetakan besi membran. Dikeluarkan dari cetakan kemudian ditempatkan diatas lembaran triplex kemudian


Gambar 1. Rangkaian Alat Penelitian Keterangan : 1. Tangki air limbah 500L 2. Pompa Sentrifugal 3. Pressure Gauge input 4. Flowmeter 5. Pasir silika 6. Filter Polimer 7. Karbon Aktif 8. Pressure Gauge output 9. Membran Keramik 10. Konsentrate atau Rentetate 11. Permeat Prosedur Penelitian Limbah cair inlet dikoagulasi dengan menggunakan koagulan PAC (Poly Aluminium Chlorida) dengan konsentrasi 200 ppm dan diaduk dengan kecepatan 100 rpm selama 1 menit, lalu tunggu ± 30 menit. Setelah proses pengendapan, limbah yang sudah dikoagulasi dimasukkan ke dalam tangki penyimpan limbah berkapasitas 500 L. Kemudian dengan bantuan pompa bertekanan, limbah cair inlet dari tangki penyimpan dialirkan ke housing-1 yang di dalamnya berisi pasir silika. Tekanan pompa diatur ΔP 10,3 psi; 15,3 psi; 20,3 psi. Selanjutnya air limbah yang sudah tersaring dengan pasir silika dialirkan ke housing-2 yang didalamnya berisi filter polimer. Lalu air limbah

Page | 10

yang sudah melewati filter, dialirkan lagi ke housing-3 yang didalamnya berisi karbon aktif sebagai adsorben. Kemudian air limbah yang sudah melewati karbon aktif dialirkan lagi ke housing-4 yang didalamnya berisi membran. Air limbah yang sudah melewati membran ditampung dalam sebuah wadah. Pengambilan sampel air limbah yang sudah melewati proses pemisahan lengkap yaitu diambil setiap 15 menit ; 30 menit; 45 menit ; 60 menit. Masingmasing waktu, dihitung volume permeat yang dihasilkan. Kemudian permeat dianalisa TDS, EC dan pH serta kandungan kadmiumnya. 3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 0,56 L/m2 jam, dan 0,42 L/m2 jam. Hal yang sama untuk membran dengan perbedaan tekanan (ΔP) 15,3 psi, fluks permeat ketika proses pengolahan berjalan pada waktu 15 menit sebesar 2,45 L/m2 jam, 30 menit sebesar 0,64 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan, 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 0,29 L/m2 jam, dan 0,15 L/m2 jam. Untuk perbedaan tekanan (ΔP) 20,3 psi, fluks permeat ketika proses operasi berjalan pada waktu 15 menit sebesar 6,90 L/m2 jam, 30 menit sebesar 3,44 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 2,28 L/m2 jam, dan 1,71 L/m2 jam.

Hasil Analisa Awal Sampel awal yang diteliti berasal dari limbah salah satu pabrik pulp dan kertas yang ada di Desa Banu Ayu, Muara Enim, Sumatera Selatan. Dari hasil analisa terdapat beberapa parameter yang melebihi baku mutu limbah industri yang telah ditetapkan. Berikut hasil analisa dari beberapa parameter tersebut : Tabel 2. Kandungan Sampel Awal Limbah Cair No

Parameter

Nilai

1

pH

9,84

2

EC

1107 ppm

3

TDS

567 ppm

4

Turbidity

133 NTU

5

Cd

0,65 ppm

Hubungan Antara Fluks Terhadap Waktu Operasi

Gambar 2. Hubungan Penurunan Fluks terhadap Waktu Operasi pada Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 2,5% Serbuk Besi dan 77,5% Tanah Liat (Diameter Besi 500 µm dan Sekam Padi 500 µm) Dari gambar diatas terlihat bahwa untuk membran dengan perbedaan tekanan (ΔP) 10,3 psi, fluks permeat yang dihasilkan ketika proses operasi berjalan pada waktu 15 menit sebesar 1,67 L/m2 jam, pada 30 menit sebesar 0,84 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan


Gambar 3. Hubungan Penurunan Fluks terhadap Waktu Operasi pada Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 2,5% Serbuk Besi dan 77,5% Tanah Liat (Diameter Besi 500 µm dan Sekam Padi 250 µm) Dari gambar diatas terlihat bahwa untuk membran dengan perbedaan tekanan (ΔP) 10,3 psi, fluks permeat ketika proses operasi berjalan pada waktu 15 menit sebesar 1,07 L/m2 jam, 30 menit sebesar 0,53 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 0,35 L/m2 jam, dan 0,27 L/m2 jam. Hal yang sama untuk membran dengan perbedaan tekanan (ΔP) 15,3 psi, fluks ketika proses pengolahan berjalan pada waktu 15 menit sebesar 2,88 L/m2 jam, 30 menit sebesar 0,52 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan, 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 0,93 L/m2 jam, dan 0,74 L/m2 jam. Untuk perbedaan tekanan (ΔP) 20,3 psi, fluks permeat ketika proses operasi berjalan pada waktu 15 menit sebesar 6,54 L/m2 jam, 30 menit sebesar 3,24 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 2,18 L/m2 jam, dan 1,60 L/m2 jam.

Page | 11

Gambar 4. Hubungan Penurunan Fluks terhadap Waktu Operasi pada Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 2,5% Serbuk Besi dan 77,5% Tanah Liat (Diameter Besi 250 µm dan Sekam Padi 500 µm) Dari gambar diatas terlihat bahwa untuk membran dengan perbedaan tekanan (ΔP) 10,3 psi, fluks permeat ketika proses operasi berjalan pada waktu 15 menit sebesar 1,43 L/m2 jam, 30 menit sebesar 0,72 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 0,48 L/m2 jam, dan 0,36 L/m2 jam. Hal yang sama untuk membran dengan perbedaan tekanan (ΔP) 15,3 psi, fluks ketika proses pengolahan berjalan pada waktu 15 menit sebesar 3,11 L/m2 jam, 30 menit sebesar 1,52 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan, 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 1,03 L/m2 jam, dan 0,65 L/m2 jam. Untuk perbedaan tekanan (ΔP) 20,3 psi, fluks permeat ketika proses operasi berjalan pada waktu 15 menit sebesar 6,58 L/m2 jam, 30 menit sebesar 3,23 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 2,11 L/m2 jam, dan 1,60 L/m2 jam.

Gambar 5. Hubungan Penurunan Fluks terhadap Waktu Operasi pada Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 2,5% Serbuk Besi dan 77,5% Tanah Liat (Diameter Besi 250 µm dan Sekam Padi 250 µm) Dari gambar diatas terlihat bahwa untuk membran dengan perbedaan tekanan (ΔP) 10,3 psi, fluks permeat ketika proses operasi berjalan pada waktu 15 menit sebesar 1,69 L/m2 jam, 30 menit sebesar 0,84 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 0,56 L/m2 jam, dan


0,42 L/m2 jam. Hal yang sama untuk membran dengan perbedaan tekanan (ΔP) 15,3 psi, fluks ketika proses pengolahan berjalan pada waktu 15 menit sebesar 3,55 L/m2 jam, 30 menit sebesar 1,75 L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan, 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 1,10 L/m2 jam, dan 0,79 L/m2 jam. Untuk perbedaan tekanan (ΔP) 20,3 psi, fluks permeat ketika proses operasi berjalan pada waktu 15 menit sebesar 6,91 L/m2 jam, 30 menit sebesar 3,73L/m2 jam, dan semakin kecil ketika operasi berjalan 45 menit dan 60 menit yaitu sebesar 2,45 L/m2 jam, dan 1,84 L/m2 jam. Hubungan Antara Konsentrasi Ion Logam Terhadap Waktu Operasi

Gambar 6. Hubungan Penurunan konsentrasi Ion Logam terhadap Waktu Operasi pada Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 2,5% Serbuk Besi dan 77,5% Tanah Liat (Diameter Besi 500 µm dan Sekam Padi 500 µm) Dari gambar di atas terlihat bahwa konsentrasi ion logam Cd pada perbedaan tekanan (ΔP) 10,3 psi terjadi penurunan konsentrasi, hal ini dapat terlihat ketika waktu operasi berlangsung selama 15 menit dimana konsentrasi Cd mencapai 0,005 ppm dan mengalami penurunan sebesar 0,003 ppm ketika waktu operasi berlangsung selama 45 menit sampai waktu operasi berlangsung pada menit ke 60. Sama halnya ketika tekanan perbedaan tekanan (ΔP) 15,3 psi dimana semakin lama waktu operasi berlangsung maka konsentasi ion logam Cd semakin mengalami penurunan dari 0,005 ppm pada waktu operasi 15 menit menjadi 0,003 mg/lt pada waktu operasi 30 menit sampai 45 menit, dan mengalami penurunan menjadi 0,002 ppm pada waktu operasi 60 menit. Pada perbedaan tekanan (ΔP) 20,3 psi, konsentrasi ion Cd mengalami penurunan dari 0,005 pada menit 15 menit menjadi 0,002 pada 30 menit dan 0,0015 pada 45 menit. Terakhir pada menit 60, konsentrasi ion Cd menjadi <0,0015 ppm.

Page | 12

Gambar 7. Hubungan Penurunan konsentrasi Ion Logam terhadap Waktu Operasi pada Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 2,5% Serbuk Besi dan 77,5% Tanah Liat (Diameter Besi 500 µm dan Sekam Padi 250 µm) Dari gambar di atas terlihat bahwa konsentrasi ion logam Cd pada perbedaan tekanan (ΔP) 10,3 psi terjadi penurunan konsentrasi, hal ini dapat terlihat ketika waktu operasi berlangsung selama 15 menit dimana konsentrasi Cd mencapai 0,003 ppm dan mengalami penurunan sebesar 0,002 ppm ketika waktu operasi berlangsung selama 30 dan 45 menit sampai waktu operasi berlangsung pada menit ke 60, konsentrasi ion Cd berkurang menjadi 0,0015 ppm. Sama halnya ketika perbedaan tekanan (ΔP) 15,3 psi dimana semakin lama waktu operasi berlangsung maka konsentasi ion logam Cd semakin mengalami penurunan dari 0,003 ppm pada waktu operasi 15 menit menjadi 0,0015 ppm pada waktu operasi 30 menit sampai menit ke 60. Pada perbedaan tekanan (ΔP) 20,3 psi, konsentrasi ion Cd mengalami penurunan dari 0,002 pada menit 15 menit menjadi <0,0015 ppm pada menit 30, 45 sampai menit ke 60.

Gambar 8. Hubungan Penurunan konsentrasi Ion Logam terhadap Waktu Operasi pada Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 2,5% Serbuk Besi dan 77,5% Tanah Liat (Diameter Besi 250 µm dan Sekam Padi 500 µm) Dari gambar di atas terlihat bahwa konsentrasi ion logam Cd pada perbedaan tekanan (ΔP) 10,3 psi terjadi penurunan konsentrasi, hal ini dapat terlihat ketika waktu operasi berlangsung selama 15 menit dimana konsentrasi Cd mencapai 0,005 ppm dan mengalami penurunan sebesar 0,003 ppm ketika


waktu operasi berlangsung selama 45 dan 60 menit. Sama halnya ketika perbedaan tekanan (ΔP) 15,3 psi dimana semakin lama waktu operasi berlangsung maka konsentasi ion logam Cd semakin mengalami penurunan dari 0,005 ppm pada waktu operasi 15 menit menjadi 0,003 ppm pada waktu operasi 30 menit sampai menit ke 45. Dan terus mengalami penurunan pada waktu operasi 60 menit menjadi 0,002 ppm. Pada perbedaan tekanan (ΔP) 20,3 psi, konsentrasi ion Cd menunjukkan gambar sama dari waktu operasi 15 menit sampai 60 menit, yaitu <0.0015 ppm.

Gambar 9. Hubungan Penurunan konsentrasi Ion Logam terhadap Waktu Operasi pada Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 2,5% Serbuk Besi dan 77,5% Tanah Liat (Diameter Besi 250 µm dan sekam padi 250 µm) Dari gambar di atas terlihat bahwa konsentrasi ion logam Cd pada perbedaan tekanan (ΔP) 10,3 psi terjadi penurunan konsentrasi, hal ini dapat terlihat ketika waktu operasi berlangsung selama 15 menit dimana konsentrasi Cd mencapai 0,002 ppm sampai menit ke 45. Kemudian pada menit 60, mengalami penurunan .0,0015 ppm. Sama halnya ketika perbedaan tekanan (ΔP) 15,3 psi dimana semakin lama waktu operasi berlangsung maka konsentasi ion logam Cd semakin mengalami penurunan dari 0,002 ppm pada waktu operasi 15 menit menjadi 0,003 ppm pada waktu operasi 30 menit. Dan terus mengalami penurunan hingga 0,0015ppm pada waktu 60 menit. Pada perbedaan tekanan (ΔP) 20,3 psi, konsentrasi ion Cd menunjukkan gambar sama dari waktu operasi 15 menit sampai 60 menit, yaitu <0.0015 ppm. Hubungan Antara Total Disolved Solid (TDS), pH, EC, dan Turbidity terhadap Komposisi Membran Dari gambar 10 dapat dilihat, pada membran I (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi

Page | 13

500 µm) dari tiap perbedaan tekanan (ΔP), TDS mengalami rerata penurunan sebesar 485,58 ppm. Sedangkan membran II (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm) TDS mengalami rerata penurunan sebesar 490,42 ppm. Membran III (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 250 µm dan sekam padi 250 µm) TDS mengalami rerata penurunan sebesar 491,17 ppm dan membran IV (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm) TDS mengalami rerata penurunan sebesar 494,17 ppm.

Gambar 10. Hubungan Rerata Penurunan Total Disolved Solid (TDS) terhadap Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 77,5% Tanah Liat dan 2,5% Serbuk Besi.

tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 250 µm dan sekam padi 250 µm) pH mengalami rerata penurunan sebesar 6,63 dan membran IV (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm) TDS mengalami rerata penurunan sebesar 6,84.

Gambar 12. Hubungan Rerata Penurunan kadar EC terhadap Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 77,5% Tanah Liat dan 2,5% Serbuk Besi. Dari gambar dapat dilihat, pada membran I (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 500 µm) dari tiap perbedaan tekanan (ΔP), EC mengalami rerata penurunan sebesar 971,58 ppm. Sedangkan membran II (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm) EC mengalami rerata penurunan sebesar 981 ppm. Membran III (komposisi membran20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 250 µm dan sekam padi 250 µm) EC mengalami rerata penurunan sebesar 983,67 ppm dan membran IV (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm) EC mengalami rerata penurunan sebesar 889 ppm.

Gambar 11. Hubungan Rerata Penurunan pH terhadap Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 77,5% Tanah Liat dan 2,5% Serbuk Besi. Dari gambar dapat dilihat, pada membran I (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 500 µm) dari tiap perbedaan tekanan (ΔP), pH mengalami rerata penurunan sebesar 7,15. Sedangkan membran II (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm) pH mengalami rerata penurunan sebesar 7,035 ppm. Membran III (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5%


Gambar 13. Hubungan Rerata Penurunan Turbidity terhadap Komposisi Membran 20% Sekam Padi, 77,5% Tanah Liat dan 2,5% Serbuk Besi.

Page | 14

Dari gambar dapat dilihat, pada membran I (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 500 µm) dari tiap perbedaan tekanan (ΔP), turbidity mengalami rerata penurunan sebesar 7,19 NTU. Sedangkan membran II (komposisi membrane 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm) turbidity mengalami rerata penurunan sebesar 7,13 NTU. Membran III (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 250 µm dan sekam padi 250 µm) turbidity mengalami rerata penurunan sebesar 7,13 NTU dan membran IV (komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm) turbidity mengalami rerata penurunan sebesar 7,15 NTU.

Membran III

Membran IV

4.

1.

Tabel 3. Hasil Analisa Pengolahan Limbah Cair Industri Pulp dengan Membran Keramik

2.

3.

4.

Membran II

komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 500 µm : komposisi membrane 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm

:


KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Hasil Analisa Setelah Penyaringan

Keterangan : Membran I

:komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 250 µm dan sekam padi 250 µm :komposisi membran 20% sekam padi, 77,5% tanah liat dan 2,5% serbuk besi dengan diameter besi 500 µm dan sekam padi 250 µm

Kinerja membran keramik yang dibuat dari campuran 77,5% tanah liat, 20% dedak padi dan 2,5% serbuk besi dapat menurunkan kadar ion logam kadmium yang terdapat dalam limbah cair industri pulp dan kertas. Hal ini dapat dilihat dari penurunan kandungan ion logam kadmium (Cd) mencapai 99,74% serta diikuti dengan penurunan Total Disolved Solid (TDS) , EC, pH dan turbidity . Membran keramik yang dibuat dari campuran tanah liat, sekam padi dan serbuk besi dengan komposisi 77,5% tanah liat, 20% dedak padi dan 2,5% serbuk besi dengan komposisi diameter besi 250 µm dan sekam padi 250 µm adalah membran yang memiliki kinerja optimal. Karena paling banyak menyaring kandungan ion logam kadmium pada limbah cair industri pulp dan kertas. Perbedaan tekanan operasi dan lama waktu operasi mempengaruhi kinerja membran keramik. Semakin besar perbedaan tekanan dan semakin lama waktu operasi, maka semakin baik hasil permeat yang dihasilkan. Membran keramik lebih efektif dan efisien sehingga layak dijadikan sebagai teknologi alternatif dalam teknologi alternatif pengolahan limbah.

Saran Untuk penelitian selanjutnya Memvariasikan membran dengan mencoba komposisi yang berbeda, contohnya serbuk besi diganti dengan zeolit dan mengubah komposisi membran dengan perbandingan sekam padi 10%, tanah liat 77,5% dan serbuk besi 12,5%.

Page | 15

Concrete. Construction and Building Materials. Vol 10 (1).pp 521 – 526

DAFTAR PUSTAKA ________ . 2012. Deskripsi Pembuatan Bubur Kertas (Pulp).Muara Enim : PT.Tanjung Enim Lestari. Agustin,

Bhave,

S. 2010. Penggunaan Teknologi Membran Pada Pengolahan Air Limbah Industri Kelapa Sawit. Workshop Teknologi Industri Kimia dan Kemasan , pp .48.

R.R. 1991. Inorganic Membrane Synthesis Characteristic and Applications.Van-Nostrand-Reinhold. France.

Budiman, anton dkk. 2008. Kinerja Koagulan Ply Aluminium Chloride (PAC) dalam Penjernihan Air Sungai Kalimas Surabaya Menjadi Air Bersih. Widya Teknik Vol. 7 No. 1 pp 25-34. Cahyono, R. 2007. Dampak Limbah Cair PT Kertas Basuki Rachmat, Banyuwangi Terhadap Kesehatan Masyarakat. Semarang: Magister Ilmu Lingkungan,Universitas Diponegoro. Demazeau, G. Buffat, B.Pouchard, M. Hagenmuller, P.1982. Recent developments in the field of high oxidation states of transition elements in oxides stabilization of Sixcoordinated Iron(V). Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 491: 60 Haryadi., 2006. Teknologi Pengolahan Beras. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Hasan, S., S. Krishniaiah, T.K. ghosh, D.S. Viswanath dan V.M. Boddu. 2006. Adsorption of Divalent Cadmim (Cd (II)) from Aquaeous Solutions onto ChitosanCoated Perlte Beads. Ind. Eng. Chem. Res., 45(14): 5066-577 Iqbal,

Miller,

T.G, Jr. 2007. Living in The Environment: Principle, Connection and Solution. Singapore : Thompson Brooks/Cole.

Mulder, Marcel. 1996. Basic Principles of Membrane Technology. London :Kluwer Academic Publishers. Noble, R. D and S. A. Stern. 1995. Membrane Separations Technology, Principles and Applications. Elsevier Science B. V. Pabby, Anil K, S. S. H. Rizvi and A. M. Sastre. 2009. Handbook of Membrane Separations Chemical, Pharmaceutical, Food, and Biotechnological Applications. New York. CRC PressTaylor & Francis Group. Rao et al. 2010. Review on cadmium removal from aqueous solutions, International Journal of Engineering, Science and Technology, Vol. 2, No. 7, pp. 81-103. Rini, D.S. 2002. Minimisasi Limbah dalam Industri Pulp and Paper. Ecologycal Observation and Wetland Conservation. http://www.cgs.com/Volume 1/ part 1/dioxin.htm. Diakses pada tanggal 20 September 2013. Rosmiatika. 2013. Potensi Kimia dari Tanah Liat. http://rosmiatikimia. wordpress.com/. Diakses pada tanggal 1 Desember 2013. Soemirat, J. 2005. Toksikologi Lingkungan. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Wagner, Jorgen, B. Sc. 2001. Membrane Filtration Handbook. Osmonics, Inc. Wardhana, W.A. 2004. Dampak Pencemaran Lingkungan. Yogyakarta : Andi

M, Imanuel dan S.Nasir (2010), Pengolahan Air Rawa sebagai Sumber Air bersih Menggunakan Membran Keramik, Hasil penelitian Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya.

Ismail, M. S. and Waliuddin, A. M. 1996. Effect of Rice Husk Ash on High Strength


Page | 16

PENYISIHAN ION KADMIUM PADA LIMBAH CAIR PABRIK PULP & PAPER DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN KERAMIK

Recommend Documents