STUDI PENURUNAN COD DAN TSS LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU MENGGUNAKAN PROSES ELEKTROKIMIA

Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3 Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014

STUDI PENURUNAN COD DAN TSS LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU MENGGUNAKAN PROSES ELEKTROKIMIA TSS COD REDUCTION STUDIES AND WASTEWATER FROM TOFU INDUSTRY USING ELECTROCHEMICAL PROCESS Mohammad Istnaeny Hudha, Jimmy, Muyassaroh Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Nasional Malang Jawa Timur Jl. Bendungan Sigura-gura No.2 Malang Telp. (0341)551431, 64145 Email :[email protected] Abstrak. Limbah cair industri tahu memiliki nilai COD dan TSS yang melebihi baku mutu air yang telah ditetapkan. Namun, seringkali limbah tersebut dibuang ke sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu, sehingga berpotensi mencemari air sungai yang mengganggu kehidupan biotik yang ada di sungai. Oleh karena itu, diperlukan pengolahan limbah salah satunya dengan proses elektrolisis. Variabel yang dipelajari dalam penelitian ini yaitu variabel waktu elektrolisis dan voltase. Berdasarkan hasil penelitian semakin lama waktu dan semakin besar tegangan dalam proses elektrolisis limbah tahu berpengaruh terhadap % removal COD dan TSS yang semakin meningkat. Proses elektrolisis dengan elektroda besi mampu menurunkan COD sampai 42,11% pada tegangan 6 volt selama 90 menit, sedangkan TSS dapat diturunkan sampai 77,27% pada tegangan 6 volt dengan waktu elektrolisis selama 60 menit Kata kunci: L imbah cair tahu, Elektrolisis, COD, TSS, Waktu elektrolisis, T egangan listrik.

Abstract. Wastewater from tofu industry has COD and TSS that exceed water standart quality which was decided. However, tofu wastewater without treatment processing often throw away into a river and it potentially pollute the river. Beside that, it can interfere biotic habitat. Because of that reason, tofu wastewater must to have a treatment processing before, one of treatment processing is electrolysis. This research was studied about time and voltage effect toward COD and TSS. According to the research result, more time and higher voltage that used in electrolysis process, it can increase % removal COD and TSS from tofu wastewater. Elecrolysis process with iron electrode achieved 42,11 % COD removal at 6 voltage in 90 minute and 77,27% TSS removal at 6 voltage in 60 minutes Keywords: Tofu wastewater, Electrolysis, COD, TSS, Electrochemical time , voltage PENDAHULUAN Industri tahu banyak dijumpai di berbagai daerah di kota Malang, dengan skala kecil, dikelola dengan teknologi sederhana, modal kecil dan jumLah tenaga kerja yang sedikit. Limbah industri tahu dapat dibagi menjadi dua yaitu limbah padat dan limbah cair. Limbah cair biasanya dibuang langsung ke badan sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu, sedangkan limbah padat bisa digunakan sebagai produk samping maupun dipkai sebagai pakan ternak.

Dilihat dari bahan baku pembuatan tahu yaitu kedelai yang termasuk bahan organik, maka limbah dari industri tahu juga akan mengandung banyak bahan organik. Menurut Murteza Nur Isnani R, dkk dalam karya tulisnya "Pengaruh Waktu pada Elektrokoagulasi Berelektroda multiplate Fe-Al terhadap Limbah Cair Industri Tahu Ditinjau dari Nilai BOD dan TSS" , limbah tahu memiliki komposisi sebagai berikut: Tabel 1.Komposisi limbah cair tahu.

B - 185


Parameter Nilai (mg/lt) Karbohidrat 8,5-12 Gula reduksi 5-10 Protein 130-450 Fe 5 Zn 3 Ca 38 K 256 (Isnani, . 2010:8) Dari data di atas bahan-bahan organik seperti karbohidrat, gula reduksi dan protein merupakan komposisi terbesar dalam limbah cair industri tahu. Jika limbah cair ini dibuang langsung ke badan sungai tanpa dilakukan pengolahan terlebih dahulu tentu akan mempengaruhi kualitas air sungai, pengaruh limbah industri tahu terhadap kualitas air sungai antara lain:  Kelarutan Oksigen dalam air sungai menurun. Suhu limbah cair yang berasal dari rebusan kedelai mencapai 75 0C, jika limbah cair ini langsung dibuang ke sungai tentu akan mempengaruhi temperatur air sungai. Meningkatnya suhu akan menyebabkan penurunan Oksigen terlarut, karena kelarutan Oksigen dalam air dipengarhi oleh temperatur (Salim, E. 2011:9). Semakin tinggi temperatur kelarutan Oksigen akan semakin kecil. Pada 20 o C dengan tekanan 1 atm konsentrasi Oksigen terlarut dalam keadaan jenuh 9,2 ppm sedangkan pada suhu 50o C tingkat kejenuhannya hanya 5,6 ppm. Kelarutan Oksigen yang semakin kecil akan mengganggu kehidupan air seperti ikan dan hewan air lain (Kristanto, P. 2004:77).  Meningkatnya BOD dan COD. Limbah dari industri tahu termasuk dalam limbah biodegradable yaitu limbah yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme. Untuk menguraikan bahan-bahan organik tersebut mikroorganisme memerlukan Oksigen dalam jumlah tertentu, kebutuhan Oksigen inilah yang disebut Biologycal Oxygen Demand

(BOD). Jika, angka BOD meningkat kebutuhan Oksigen agar mikroorganisme dapat mengurai bahan-bahan organik juga meningkat. Sama halnya dengan COD (chemical oxygen demand) meningkatnya angka COD akan diikuti dengan meningkatnya kebutuhan Oksigen untuk mengurai bahan organik, tetapi penguraian bahan organik tidak dilakukan oleh mikrorganisme tetapi senyawa kimia seperti kalium bikromat (K2Cr2O7). Saat Oksigen yang dibutuhkan tidak mencukupi untuk mengurai bahan-bahan organik, sementara limbah industri tahu terus-menerus dibuang ke sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu akan menimbulkan pencemaran yang berpengaruh terhadap kualitas air sungai (Salim, E. 2011: 9-10).  Mengganggu kehidupan biotik yang disebabkan oleh meningkatnya kandungan bahan organik. Selama proses metabolisme Oksigen banyak dikonsumsi apabila kandungan bahan organik dalam air sedikit, Oksigen dalam air akan segera diganti oleh Oksigen hasil fotosintesis atau reaerasi melalui udara. Namun, apabila konsentrasi bahan organik terlalu tinggi akan tercipta kondisi anaerobik yang menghasilkan produk dekomposisi seperti amonia, karbon dioksida, asam asetat, hidrogen sulfida, dan metana. Gas-gas yang dihasilkan tersebut sangat beracun bagi sebagian besar hewan air dan menimbulkan bau yang tidak sedap (Husni :5). Ada berbagai metode dalam pengolahan limbah cair, salah satu proses pengolahan limbah yang saat ini sedang berkembang yaitu pengolahan limbah secara elektrokimia. Pengolahan limbah secara elektrokimia dipilih karena memiliki beberapa kelebihan yaitu:  Dibandingkan dengan pengolahan secara biologi yang menggunakan mokroorganisme aerob atau anaerob dibutuhkan lahan yang luas serta dibutuhkan waktu yang lama untuk

B - 186


mengurai bahan-bahan oganik dalam limbah cair (Tuhu :20).  Pada proses elektrokimia tidak menggunakan bahan kimia, sehingga tidak perlu dilakukan penetralan terhadap pemakaian bahan kimia berlebih (excess chemical). Selain itu, selama proses berlangsung kemungkinan terbentuk polutan baru (secondary pollutant) sangat kecil (Avsar, 2007: 341).  Pengolahan limbah secara elektrokimia dapat dilakukan di daerah manapun bahkan di pedesaan atau pedalaman yang tidak tersedia sumber listrik. Penggunaan panel surya yang saat ini berkembang pesat akan sangat membantu dalam menyediakan sumber listrik untuk proses pengolahan limbah (Avsar, 2007: 341). Pemilihan pengolahan limbah cair secara elektrokimia juga didukung penelitianpenelitian sebelumnya, contohnya oleh Yasar Avzar dalam Jurnal yang berjudul "Comparison Of Classical Chemical And Electrochemical Processes For Treating Rose Processing Wastewater". Pada Penelitian tersebut digunakan elektroda besi (99,5%) dengan dimensi 60 mm × 150 mm × 1 mm, elektroda besi dipilih karena kelarutannya yang rendah dan harganya yang murah. Proses elektrolisis dilakukan pada kondisi standar 25o C pada sumber tegangan 0,5 A; 15 V selama 20 menit, dari percobaan tersebut COD dapat diturunkan sampai 79,8% dan untuk turbidity mencapai 81,4%. Selain itu, peneliti lain yaitu B.M Krishna dalam jurnal "Study Of The Electrochemical Process For Distillery Wastewater Treatment" mengungkapkan elektroda besi 5 × 5 cm pada 2,5 A selama 140 menit dapat menurunkan COD 56%

BAHAN DAN METODE

Alat

Beberapa alat yang digunakan antara lain beaker glass, pH meter, termometer, stirer, saringan, corong, gelas ukur, pipet tetes, power supply, oven, voltmeter, neraca analitik, pipet volum, penangas air, pipet ukur, buret 50 mL, erlenmeyer 250 mL, botol plastik. Bahan Bahan-bahan yang di butuhkan adalah sample limbah cair, baja, H2SO4, Natrium Thiosulfat 0,1 N, K2Cr2O7, Larutan alkali iodida, KI 10%, Indikator kanji, Aquades, kertas saring, NaCl/KCl, Asam salisilat, NaOH. Prosedur Penelitian 1. Elektrolisis limbah tahu. a. Persiapan Limbah.  Limbah cair tahu disaring menggunakan penyaring santan untuk memisahkan padatan terendap dari limbah.  Filtrat hasil penyaringan dilakukan analisa terlebih dahulu untuk mengetahui kondisi awal limbah meliputi TSS, COD, dan pH  pH limbah tahu di atur sesuai dengan data pengamatan yang diperoleh menggunakan H2SO4 jika pH > data pengamatan, menggunakan NaOH jika pH < data pengamatan. b. Elektrolisis limbah tahu.  Sebelum digunakan elektroda dibersihkan, dicuci dan dikeringkan.  Peralatan elektrolisis dirangkai sesuai dengan skema reaktor.  Elektroda dihubungkan dengan power supply DC menggunakan kabel buaya pada kutub positif dan negatif.  Atur power supply DC sesuai dengan variabel voltase. 2. Analisa COD

B - 187


 Pipet 50 mL sampel limbah ke erlenmeyer 250 mL.  Tambahkan 5 mL K2Cr2O7 0,1N dan panaskan selama 1 jam dalam penangas air pada suhu 80o C.  Dinginkan selama 10 menit, kemudian tambahkan 10 mL KI 10% dan 10 mL H2SO4 6 M.  Tirtasi dengan larutan Natrium Thiosulfat 0,1N sampai warna kuning tua kecoklatan, tambahkan 1-2 mL indikator kanji (timbul warna hijau tua).  Lanjutkan titrasi sampai warna biru.  Rumus perhitungan:

N BE O2 a b

A. Pengaruh Waktu Elektrolisis Terhadap % Removal COD Pada Berbagai Tegangan. Berdasarkan data penelitian dan gambar hubungan antara waktu dan % removal COD menunjukkan adanya pengaruh proses elektrolisis terhadap limbah cair industri tahu. Secara keseluruhan pengaruh waktu elektrolisis terhadap % removal COD semakin meningkat, karena semakin lama waktu elektrolisis terbentuknya jumlah spesies aktif semakin bertambah (O*, OH*, O 2, O3, dan H2O2) sehingga bahan-bahan organik yang teroksidasi semakin banyak.

= normalitas Natrium Thiosulfat =8 = volume titrasi blangko (mL) = volume titrasi sampel (mL)

3. Analisa TSS  Panaskan kertas saring ke dalam oven 105o C selama 1 jam, setelah dingin timbang (b mg).  Saring 500-1000 mL sampel limbah cair menggunakan perlatan filtasi vacuum.  Cuci kertas saring dengan air aquadem ±20 mL.  Keringkan kertas saring dalam oven pada temperatur 103 o C-105o C selama 1 jam.  Dinginkan dalam desikator untuk menyeimbangkan suhu, kemudian timbang.  Ulangi tahap pengeringan, pendinginan dan penimbangan sampai diperoleh berat konstan atau sampai perubahan lebih kecil dari 4% / lebih kecil dari 0,5 mg.  Rumus perhitungan:

a = berat kertas saring + residu kering (mg) b = berat kertas saring (mg) v = volume sampel (mL)

Gambar 1 Hubungan antara waktu dengan % removal COD pada berbagai tegangan Selain itu ion Fe2+/Fe3+ yang terbentuk selama proses elektrolisis dapat berfungsi sebagai koagulan. Sesuai dengan yang dikemukakan oleh Michael Faraday, bahwa semakin lama waktu elektrolisis hasil dari suatu reaksi kimia yang dikehendaki juga akan semakin bertambah. Sehingga, semakin lama waktu elektrolisis semakin banyak bahan organik yang teroksidasi, seperti ditunjukkan gambar 1 adanya peningkatan % removal COD pada limbah tahu.

HASIL DAN PEMBAHASAN

B - 188


Namun pada tegangan 1,5 V dan 3 V pada waktu 45 menit terjadi peningkatan % removal COD yang kemudian terjadi penurunan pada menit selanjutnya, sedangkan pada tegangan 4,5 V pada menit 75 mulai terjadi peningkatan % removal COD kemudian mengalami penurunan pada menit 90. Hal ini disebabkan dalam reaksi elektrolisis pada kondisi sebenarnya dibutuhkan voltase yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan yang ditunjukkan oleh potensial elektroda standar (Chang, R. 2003, 221). Dalam hal ini, berkaitan dengan jumlah spesies aktif dan ion Fe yang terbentuk. Sedangkan pengaruh waktu terhadap % removal COD pada tegangan 6 V dan 7,5 V semakin lama waktu elektrolisis % removal COD dalam limbah tahu juga semakin meningkat. Jika, diperhatikan pada gambar 1 ada perbedaan yang kontras antara tegangan listrik pada 1,5; 3 dan 4,5 V dengan 6 dan 7,5 V. Pada 1,5; 3 dan 4,5 V cenderung stabil dan tidak terlihat perbedaan yang mencolok. Oleh karena itu, pada elektrolisis limbah tahu untuk menurunkan COD voltase minimun yang diperlukan berdasarkan data hasil penelitian sebesar 6 Volt. Begitu juga dengan pengaruh tegangan, semakin besar tegangan dalam proses elektrolisis % removal COD dalam limbah tahu dari tegangan 1,5; 3 dan 6 V secara keseluruhan juga semakin meningkat. Hal ini dapat terjadi karena kuat arus yang mengalir berbanding lurus dengan tegangan listrik. Jadi, semakin besar tegangan listrik maka kuat arus yang mengalir juga semakin besar. Baik waktu elektrolisis atau pun arus listrik merupakan komponen dasar elektrolisis yang diteliti oleh Michael Faraday, berdasarkan penelitian tersebut disimpulkan bahwa semakin lama waktu elektrolisis dan semakin besar kuat arus yang digunakan hasil dari suatu reaksi kimia yang dikehendaki juga akan semakin bertambah.

B. Pengaruh Waktu Elektrolisis Terhadap % Removal TSS Pada Berbagai Tegangan. Pengaruh waktu dan tegangan listrik terhadap TSS tidak jauh berbeda sepeti yang telah dibahas di atas, gambar 2 juga menampilkan karakteristik yang sama. Secara umum dapat dilihat bahwa semakin lama waktu elektrolisis % removal TSS dalam limbah tahu semakin bertambah yang mengindikasikan TSS dalam limbah cair tahu semakin berkurang.

Gambar 2. Hubungan antara waktu dengan % removal TSS pada berbagai tegangan Begitu juga dengan pengaruh tegangan yang semakin besar, % removal TSS semakin meningkat terutama pada tegangan 1,5; 4;5 dan 6 V. Telah dijelaskan di atas bahwa semakin lama waktu elektrolisis dan semakin besar kuat arus yang digunakan hasil dari suatu reaksi kimia yang dikehendaki juga akan semakin bertambah KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa :

1. Semakin lama waktu dan semakin besar tegangan dalam proses elektrolisis limbah cair industri tahu berpengaruh terhadap % removal baik COD ataupun TSS semakin meningkat.

B - 189


2. Tegangan dan waktu paling baik untuk menurunkan COD yaitu pada tegangan 6 Volt selama 90 menit dengan % removal 42,11%. 3. Tegangan dan waktu paling baik untuk menurunkan TSS yaitu pada tegangan 6 Volt selama 60 menit dengan % removal 77,27%. 4. Limbah cair indutri tahu masih belum layak untuk dibuang ke sungai karena jika dibandingkan dengan baku mutu air, nilai COD limbah tahu setelah elektrolisis masih di atas 100 mg/lt. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terimakasih disampaikan kepada LPPM ITN Malang yang telah membiayai penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2013, Elektrokimia, http://id.wikipedia.org/wiki/Elektroki mia, diakses tanggal 10 November 2013. Anonim, Elektrode, http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrod e, diakses tanggal 28 Oktober 2013. Anonim, Modul Elektrolisis Air II, http://akademik.che.itb.ac.id/labtek/ wp-content/uploads/2010/08/modulelektrolisis-air-ii.pdf, diakses tanggal 16 Oktober 2013. Avsar, Y. 2007. “Comparison of Classical Chemical and Electrochemical Processes for Treating Rose Processing Wastewater”, Journal of Hazardous Materials, p.341-342, 343. B. M. Krishna, U. N. M. 2010. “Study of The Electrochemical Process for Distillery Waste Water Treatment”, Journal of Environmental Research

and Development, Vol. 5, No. 1, p.139. Chang, R. 2003. “Kimia dasar konsepkonsep inti”, jilid 2, edisi III, Erlangga, Jakarta, p.221. Cheng, H., Xu, W., Liu, J., Wang, H., He, Y., Chen, G. 2006. “Pretreatment of waste water from triazine manufacturing by coagulation, electrolysis, and internal microelctrolysis”, p.386, p.389. Husni, H. “Uji Toksisitas Akut Limbah Cair Industri Tahu Terhadap Ikan Mas (Cyprinus carpio Lin)”, Studi kasus: limbah cair industri tahu “SUPER”, Padang, p.5. Isnani, R. M. N. 2010. “Pengaruh Waktu Pada Elektrokoagulasi Berelektroda Multiplate Fe-Al Terhadap Limbah Cair Industri Tahu Ditinjau Dari Nilai BOD dan TSS”, Proposal program kreativitas mahasiswa, p.8. Kristanto, P. 2004. “Ekologi Industri”, edisi II, ANDI, Yogyakarta, 77. Mollah, M. Y. A. 2004. “Fundamental, present and future prespectives of electrocoagulation”, p.202. Mulya, H. V. 2011. “Pemanfaatan Limbah Bijih Tembaga Dari Industri Pengolahan Logam Dengan Metode Elektrolisis”, laporan akhir, politeknik negeri malang, p.26. Mulyani, S., Hendrawan. 2005. “Kimia Fisika 2”, UM Press, Malang, p.55, p.78. Myrasandri, P. “Degradasi Senyawa Organik Limbah Cair Tahu Dalam Anaerobic Baffled Reactor”, p. 1.

B - 190


Oxtoby, D. W. 2001. “Prinsip-prinsip Kimia Modern”, jilid 1, edisi IV, Erlangga, Jakarta, p. 380-381, p. 386. Petrucci, R. H. 1993. “Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern”, jilid 3, edisi IV, Erlangga, Jakarta, p. 161. Petrucci, R. H. 2011. “Kimia dasar prinsipprinsip dan aplikasi modern”, jilid 1, edisi IX, Erlangga, Jakarta, p. 140. Pikir, S. 1995. “Kimia Dasar”, Airlangga University Press, Surabaya, p.287, p. 290. Putra, K. G. D. 2009. “Petunjuk Teknis Pemantauan Kualitas Air”, Udayana University Press, Bali, p.67, p.128, p.155-156. Rayandi, D. S. 2008. “Panduan Wirausaha Tahu”, MedPress, Yogyakarta. Salim, E. 2011. “Dari Limbah Menjadi Rupiah Mengolah Limbah Industri Skala Rumah Tangga”, edisi I, Lily Publisher, Yogyakarta, p.7-8, p.9-10. Sholehafif.2011.Arussearah(DC),http://moh sholehafiflistrik1.blogspot.com/2013 /03/arus-searah-dc.html, diakses tanggal 10 November 2013. Simanjuntak, W. 2007. “Pengaruh Variabel Dasar Elektrokimia Terhadap Elektrokoagulasi Limbah Cair Industri Tahu”, Jurnal Sains MIPA, Vol. 13, No. 2, p.89, p.93. Sumardjo, D. 2008. “Pengantar Kimia Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta”, EGC, Jakarta, p. 625-626. Suprapti, M. Lies. 2005. “Pembuatan Tahu”, Kanisius, Yogyakarta, p.58-60. Tuhu A. R., H. S. W. “Pengolahan Air Limbah Industri Tahu Dengan

Menggunakan Teknologi Plasma”, Jurnal ilmiah Teknik Lingkungan, Vol. 2, No. 2, p. 20. Zoulias, E., Varkaraki, E., Lymberopoulos, N. A review on water electrolysis,http://www.cres.gr/kape/ publications/papers/dimosieyseis/ydr ogen/A%20REVIEW%20ON%20W ATER%20ELECTROLYSIS.pdf, diakses tanggal 10 September 2013, p. 2

B - 191

STUDI PENURUNAN COD DAN TSS LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU MENGGUNAKAN PROSES ELEKTROKIMIA

Recommend Documents