Susunan Kepanitiaan. Seminar Nasional Teknik Kimia 2015 Universitas Katolik Parahyangan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia UNPAR Inovasi Teknologi Proses dan Produk Berbasis Sumber Daya Alam Indonesia Bandung, 19 November 2015

ISSN 2477-1694

Susunan Kepanitiaan Seminar Nasional Teknik Kimia 2015 Universitas Katolik Parahyangan

Ketua Wakil Ketua Sekretaris Bendahara

: I Gede Pandega Wiratama, S.T., M.T. : Frita Dewi Damayanti : Dra. H. Maria Inggrid, M.Sc. : Ir. Y.I.P. Arry Miryanti, M.Si.

1.

Bidang Acara Koordinator Anggota

: Jenny Novianti, S.T., M.Sc. : Livia Christabella : Herningtyas Listyo Yosef Aldy Chandra Wendy

2.

Bidang Kesekretariatan : Dr. Herry Santoso, S.T., M.T.M. Koordinator : Hilaria Cresandina Anggota : Gabriella Leticia Tung Annisa Rachma Ramazda P. Sakti

3.

Bidang Publikasi & Dokumentasi Koordinator Anggota

4.

Bidang Konsumsi dan Akomodasi : Ariestya Arlene, S.T., M.T. Koordinator : Anastasia Cornelia Anggota : Jesslyn F. W. Oryza Putri Daniel Sinambela William Pao

: Aditya Putranto, S.T., M.T., M.Sc., Ph.D : Eunike Dyah Puspitorini : Joshua Jacob Naomi Gowin Michael Timothy Wilson Tianusa

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan Bandung

vii


ISSN 2477-1694

Daftar Isi BIODIESEL dan ENERGI BE1

Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa dengan Microwave:

1

Penggunaan Katalis KOH dengan Konsentrasi Rendah A. Suryanto, L.Qadariyah, P. Prihatini, M. Mahfud

LIMBAH L1

Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Menggunakan

6

Advanced Fenton-Like Oxidation Process: Response Surface Methodology Darmadi, Mirna Rahmah Lubis, Yulia Ruka, Hesti Meilina, Adisalamun

L2

Pengolahan Limbah Cair Tempe dengan Reaktor Tubular Tanpa

12

Membran Microbial Fuel Cell (MFC) Guruh Mehra Mulyana, Rita Arbianti, Tania Surya Utami

L3

Adsorpsi Logam Berat Cu (II) dalam Air Limbah dengan Sistem

16

Kolom Menggunakan Adsorben Kulit Kacang Tanah Halim Zaini, Muhammad Sami

L4

Pengolahan Limbah Domestik Berkadar Garam Tinggi Dengan Proses

23

SANI Menggunakan Anaerobic Baffled Reactor (ABR) Termodifikasi Lulu Nurdini, Tjandra Setiadi

L5

Aplikasi Reaktor Multi Contact Glow Discharge Electrolysis untuk

28

Meningkatkan Efektivitas Degradasi Limbah Linear Alkylbenzene Sulfonate dalam Larutant NaOH Nelson Saksono, Adilfi Finasthi Kusuma Putri, Ibrahim, Setijo Bismo


viii


L6

Destruksi Sianida pada Limbah Tailing dengan Kombinasi Metode

ISSN 2477-1694

34

Inco-Degussa Ninik Lintang E.W., Emmanuela M. Widyanti, Yasoka Dewi, Annisa Feriani

L7

Perolehan Kembali Logam Yttrium dari Limbah Lampu Fluorescent

40

dengan Metode Ekstraksi Cair- Cair Menggunakan Ekstraktan Cyanex 272 Yuliusman

MATERIAL M1

Sintesis Karbon Aktif dari Kulit Jeruk dengan Aktivasi

46

Menggunakan Superkritik CO2 Arenst Andreas, Henky Muljana, Bennyto

M2

Pengaruh Suhu Karbonisasi pada Karakteristik Porositas Karbon

51

Aktif dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Bachrun Sutrisno, Arif Hidayat, Rachmat Bayu Nugraha, Dian Ayumia, Darmono, Fanisa Deliyani

M3

Perlakuan dan karakterisasi Carbon nanotube (CNT) menggunakan

57

Asam Nitrat (HNO3) Desi Heltina, Praswasti P. D. K. Wulan, Davin Philo, Slamet

M4

Sintesis Karbon Aktif dari Kulit Jeruk dengan Aktivasi

63

Menggunakan Superkritik Karbon Dioksida Arenst Andreas, Henky Muljana, Emerentiana Maerilla Puspaningrum

M5

Karakterisasi Carbon Nanospheres (CNSS) dari Minyak Goreng

71

dengan Katalis Ferrocene di Permukaan Karbon Aktif Hans Kristianto, Cahyadi Dwi Putra, Arenst Andreas Arie, Martin Halim, JongKee Lee Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan Bandung

ix


M6

Rancang Bangun dan Uji Karakteristik Simulator Skala Pilot untuk

ISSN 2477-1694

77

Praktek Inspeksi Kerusakan Pelapis Pipa Nurcahyo

M7

Sintesis Komposit TiO2/CNT/Fe3O4 untuk Aplikasi Fotodegradasi

85

Limbah Industri Migas Slamet, Praswasti P. D. K. Wulan, Desi Heltina, Adel Fisli, Indriana Lestari, Davin Philo

M8

Karakterisasi Membran Polietersulfon (PES) dengan Variasi

93

Konsentrasi Polimer di dalam Larutan Casting untuk Proses Ultrafiltrasi Sri Mulyati, Fachrul Razi, Zuhra

M9

Sintesis Nanocarbon Berbasis Minyak Tanah dengan Proses Spray

97

Pyrolysis Ongky Widjaja, Arenst Andreas Arie, Martin Halim, Joong Kee Lee

PANGAN, BIOTEKNOLOGI, dan FARMASI PBF1

Uji Aktivitas Ekstrak Daun Keji Beling (Strobilanthes crispus) sebagai

101

Inhibitor Hmg KoA Reduktase untuk Sediaan Obat Antihiperkolesterolemia Desna Qurratul Aini, Tania Surya Utami, Rita Arbianti

PBF2

Pengaruh Peningkatan Karbon Dioksida terhadap Laju

105

Pertumbuhan, Kemampuan Fiksasi CO 2 dan Kandungan Esensial dari Spirulina sp. Dianursanti, Muthia Delaamira, Anifah

PBF3

Disinfeksi Bakteri Salmonella sp. Menggunakan Kombinasi Ozonasi

113

dan Kavitasi Ultrasonik Eva Fathul Karamah, Sorindah Molina Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan Bandung

x


PBF4

Pengaruh Konsentrasi Glukosa dan Suhu Inkubasi terhadap Produksi

ISSN 2477-1694

121

Monounsaturated Fatty Acid (MUFA) dan Polyunsaturated Fatty Acid (PUFA) dari Aspergillus terreus Firna Indrianty Sari, Rita Arbianti, Tania Surya Utami

PBF5

Pengaruh Rasio Karbon / Nitrogen Berbasis Onggok dan Ampas

126

Tahu untuk Produksi AA, DHA, EPA dari Aspergillus Oryza Muslimah, Tania Surya Utami, Rita Arbianti

PBF6

Kajian Awal Penggunaan Gula Cair dalam Pembuatan Xanthan

133

Gum sebagai Bahan Substitusi Impor Melalui Fermentasi Aerob Nancy Siti Djenar, Sita Rahmi Dewi

PBF7

Karakteristik Rheologi Petis Berbahan Baku Udang

139

Yansen Hartanto, Aditya Putranto, Monica Nathania

PBF8

Ekstraksi Antioksidan Pada Buah Stroberi

144

H. Maria inggrid, Herry Santoso, Yohan Eliasyar, Robert Sugiarto

PENGENDALIAN dan INSTRUMENTASI PI1

Pemilihan Metode Penyetelan Pengendali PI pada Pengendalian

149

Pabrik Regasifikasi LNG Menggunakan Metode Skor Abdul Wahid, Ryan Tanuwijaya

PI2

Simulasi Pengendalian ph dengan Perbandingan Metode MPC,

159

Pengendali PI dan Tuning Pengendali Arenst Andreas, Siu Lie

PI3

Model Kinetika Pelepasan Pupuk Urea dari Controlled Release

164

Fertilizer Berbasis Pati Kennedy, Herry Santoso, Judy Retti Witono, Yohanes Herjanto, dan Evan Susanto Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan Bandung

xi


PI4

Rancang Bangun, Pembuatan dan Uji Karakteristik Simulator

ISSN 2477-1694

170

Proteksi Katodik untuk Sistem Perpipaan Yunus Tonapa Sarungu

REAKSI RX1

Oksidasi Isopropil Alkohol Menggunakan Kalium Bikromat dalam

175

Suasana Asam Agustinus Ngatin, Ety Prihatini, Nina Marli

RX2

Interesterifikasi Terarah Lemak Biji Pala untuk Meningkatkan

180

Perolehan Trimiristin Astri Nur Istyami, Tatang Hernas Soerawidjaja, Tirto Prakoso

RX3

Konsentrasi Alkali dan Jenis Oksidator pada Pewarnaan Batik Katun

187

dengan Zat Warna Indanthreen Dwi Suheryanto

RX4

Gliserolisis Minyak Kastor

191

Suprihastuti Sri Rahayu, Ferdana Eldriansyah

RX5

Fotokatalitik Produksi Hidrogen dari Air Menggunakan Glukosa

196

sebagai Donor Elektron pada Fotokatalis Pt/La-Natao3 Husni Husin, Adi Salamun, Mukhlisien, Fikri Hasfita

RX6

Kinetika Reaksi Karbon Dioksida Dengan Larutan Alkanolamin

201

Dalam Sebuah Reaktor Tangki Gelembung Sholeh Ma’mun, Faisal R. M., Kamariah

RX7

Simulasi Reaktor Plasma Non-Termal dengan Konfigurasi Umpan 3-

206

Lewatan untuk Konversi CO2 dan CH4 Menjadi Gas Sintetis Yuswan Muharam, Setijo Bismo, Abubakar Adeni, Eny Mulya


xii


RX8

Penilaian Kelaikan Pengembangan Industri Puderisasi Zat Warna

ISSN 2477-1694

213

Alam Indigo (PZI) Skala Kecil Dwi Suheryanto

SEPARASI dan ELEKTROKIMIA SE1

Pengaruh Berbagai Parameter pada Karakter Fisikokimiawi Minyak

230

non Pangan pada Ekstraksi Minyak dari Kulit Biji Jambu Mete Agus Taufiq, Pratikno Hidayat, Dalyono

SE2

Pengeringan Eceng Gondok dengan Metode Mixed Adsorption Drying

235

Menggunakan Fly Ash pada Unggun Terfluidisasi Asep Handaya Saputra, Fariz Razanah Zharfan

SE3

Pengaruh pH Larutan Buffer pada Ultrafiltrasi BSA Menggunakan

241

Membran Polietersulfon Modifikasi dengan Quaternary Ammonium Monomer Fachrul Razi

SE4

Pemurnian Garam Rakyat Melalui Proses Hidroekstraksi secara

248

Batch Angela Martina, Ginanjar Karya Pamungkas, Willy, Judy Retti Witono

SE5

Isolasi Kitin dari Limbah Kulit Udang Menggunakan Larutan HCl

252

Dan NaOH dengan Bantuan Irradiasi Microwave Nur Rokhati, Bambang Pramudono, Titik Istirokhatun, Mohammad Sulchan, Dwi Titik Apriyanti

SE6

Studi Perolehan Minyak Atsiri dari Daun Nilam Aceh Sidikalang

257

(Pogostemon Cablin Benth) Menggunakan Proses Destilasi Uap Setiadi, Yora Faramitha


xiii


SE7

Pengaruh Penambahan Solvent dalam Bak Koagulasi pada Preparasi

ISSN 2477-1694

262

Membran Secara Inversi Fasa Serta Uji Kinerja Membran dalam Menurunkan Salinitas Sofyana, Cut Meurah Rosnelly

SE8

Analisis Ftir Distribusi Sulfur Organik: Aliphatik Mercaptans pada

267

Lignit Tondongkura Sebelum dan Setelah Bioproses: Artifisial Biotreatment Multi Tahap Paisal, Y, Handayani, I, Chaerun, S.K., Suprianto, S.

SE9

Design dan Optimasi Kolom Distilasi pada Pemisahan Campuran

275

Asam Asetat-Metanol-Air Herry Santoso , Enrico Yosua, Celfin Alfari Tratama

SE10

Pengaruh Suhu Dan Konsentrasi Yeast Dalam Enkapsulasi Kurkumin

281

Dengan Yeast Saccharomyces Cerevisiae Olyvia Sentosa, Katherine, Asaf Kleopas Sugih


xiv


ISSN 2477-1694

Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Menggunakan Advanced Fenton-Like Oxidation Process: Response Surface Methodology Darmadi*1, Mirna Rahmah Lubis1, Yulia Ruka2, Hesti Meilina2, Adisalamun2 2

1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala Program Magister Teknik Kimia Universitas Syiah Kuala. Darussalam, Banda Aceh * [email protected]

Abstrak Kelapa sawit sebagai tanaman penghasil minyak sawit dan inti sawit merupakan salah satu primadona tanaman perkebunan yang menjadi sumber penghasil devisa non migas bagi Indonesia. Cerahnya prospek komoditas minyak sawit memacu pengembangan areal perkebunan kelapa sawit dan mendorong tumbuhnya pabrik kelapa sawit yang menghasilkan Crude Palm Oil (CPO). Pabrik Kelapa Sawit (PKS) merupakan industri pengolahan yang menghasilkan residu pengolahan berupa limbah. Limbah yang dihasilkan oleh PKS termasuk kategori limbah berat yaitu berupa limbah padat, cair, dan gas yang dapat mencemari lingkungan. Pengolahan limbah cair PKS dalam penelitian ini adalah dengan Sistem Kombinasi Secara Anaerobic dan Advanced Oxidation Process (AOP) dari keluaran kolam anaerobic pertama dengan kisaran COD 8.000 - 12.000 mg/L. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan Fenton like dalam menurunkan Chemical Oxygen Demand dan Total Suspended Solid dalam limbah cair pabrik kelapa sawit dengan menggunakan parameter konsentrasi FeCl3, pH, dan konsentrasi hidrogen peroksida. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Fenton like dapat menurunkan COD sebesar 62% dan TSS sebesar 80% pada pH 3, konsentrasi FeCl3 6H2O 5990 ppm, dan konsentrasi H2O2 6144 ppm. Kata Kunci: AOP, POME, Fenton-like, Box Benhken, Respon Surface Methodology Abstract Oil palm as a plant that produces palm oil and palm kernel is one of prime plantation plants that become producer of non-oil devisa exchange for Indonesia. The bright prospect of palm oil spurs on improvement of oil-palm-areal plantation and encourages the establishment of oil palm plant that results in Crude Palm Oil (CPO). Oil Palm Plant (OPP) is treatment industry that results in treatment residue such as waste. Waste resulted by OPP is included into category of heavy waste such as solid, liquid, and gas wastes that could pollute environment. Liquid waste treatment of OPP in this research is through Anaerobically Combined System and Advanced Oxidation Process (AOP) from the first anaerobic pool effluent in the range of COD of 8.000 - 12.000 mg/L. This research aims to identify Fenton like ability in reducing Chemical Oxygen Demand and Total Suspended Solid in liquid waste of oil palm plant by using parameters i.e. FeCl3 concentration, pH, and peroxide hydrogen concentration. Research result indicates that Fenton like could reduce COD as much of 62% and TSS as much of 80% at pH of 3, FeCl3∙6H2O concentration of 5990 ppm, and H2O2 concentration of 6144 ppm. Keywords: AOP, POME, Fenton like, Box Benhken, Respon Surface Methodology

PENDAHULUAN Pabrik kelapa sawit yang memproduksi setiap 1 ton CPO memerlukan 5-7,5 ton air dan lebih dari 50 persen airnya berakhir sebagai limbah cair dan sisanya sebagai uap (Ahmad dkk., 2008:383). Limbah cair minyak kelapa sawit (LCMKS) merupakan hasil buangan dari unit rebusan, unit klarifikasi, dan unit inti sawit (Pahan, 2012). Karakteristik LCMKS terdiri dari kandungan senyawa organik, berbau, kekeruhan, dan total padatan tersuspensi (TSS) (Lam dan Lee, 2011:124; Ahmad dkk., 2006:35). Di samping itu, LCMKS juga mengandung asam mineral dengan pH di sekitar 4,3 (Kasnawati, 2011:12). Kandungan kontaminan dalam LCMKS seperti Chemical Oxygen Demand (COD), biological oxygen demand (BOD), dan Total Suspended Solid (TSS) masing-masing

adalah mencapai 50.000 ppm, 25.000 ppm, dan18.000 ppm, sedangkan minyak dan lemak adalah 4.000 ppm. Oleh karena itu, baku mutu limbah cair untuk kawasan industri minyak sawit diatur dalam Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun 2010. Pengolahan LCMKS secara konvensional dilakukan secara biologi, yaitu anaerobik dan aerobik. Pengolahan ini memerlukan lahan yang luas sekitar 7 ha dan masa retensi 120 hari (Hanum, 2009). Metode alternatif pengolahan LCMKS dapat dilakukan dengan metode Advanced Oxidation Process (AOP). Keuntungan metode AOP menurut Bismo (2006) dapat menguraikan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan dengan metode konvensional.


6

Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia UNPAR Inovasi Teknologi Proses dan Produk Berbasis Sumber Daya Alam Indonesia Bandung, 19 November 2015 Advanced oxidation processes (AOP) adalah proses secara kimia yang akan mengkonversi polutan organik dengan berbagai struktur kimia menjadi zat yang kurang beracun atau lebih mudah terurai dengan menggunakan oksidator kimia dengan penambahan katalis yang sesuai. Proses oksidasi lanjutan (AOP) memiliki kemampuan untuk menghasilkan radikal hidroksil (·OH), oksidan yang kuat mampu mengoksidasi secara sempurna sebagian besar senyawa organik menjadi karbondioksida, air, dan asam mineral atau garam (Lofrano, 2009:878). Reaksi hidrogen peroksida membentuk radikal hidroksil mengikuti mekanisme berikut: H2O2

→

2OH*

(1)

H2O2 + OH*

→

OOH* + H2O

(2)

H2O + 2On

(3)

OOH* + OH*

→

Pemakaian hidrogen peroksida (H2O2) sebagai pengoksidasi sering ditambahkan FeCl3 sebagai katalis. Dalam larutan, reaksi antara ion Fe2+ dengan hidrogen peroksida (H2O2) membentuk ion Fe3+ dan radikal hidroksil (·OH). Ion Fe3+ bereaksi dengan H2O2 membentuk ion Fe2+, radikal superoksida (·O-O-) dan ion hidrogen (H+). Radikal superoksida (·O-O-) bereaksi dengan ion Fe3+ membentuk Fe2+ dan oksigen (O2-). Radikal hidroksil (·OH) memiliki sebuah elektron tidak berpasangan yang membuatnya sangat reaktif. Reaksi-reaksi tersebut adalah sebagai berikut (Lucas and Peres, 2009:1253).

sedangkan bahan kimia yang lain yang diperlukan adalah Kalium dikromat, indikator Ferroin dan Ferro Ammonium Sulfat. Alat yang digunakan untuk percobaan sistem batch ini adalah gelas kimia yang digunakan sebagai reaktor dengan menggunakan pengaduk dari alat Jar Test. Hasil percobaan diukur kandungan COD-nya yang dianalisis secara Titrimetri refluks tertutup, TSS dianalisis secara Gravimetri (SNI 06-6989.3-2004), dan pH dengan menggunakan pH meter (SNI06-6989.112004). Prosedur percobaan dilakukan dengan memasukkan LCMKS sebanyak 400 mL ke dalam beaker glass 1000 mL. LCMKS diatur pH-nya dengan penambahan NaOH 0,1 M atau H2SO4 0,1 M sesuai dengan parameter pH yang telah ditentukan dan diukur menggunakan pH meter Hanna. Limbah yang telah diatur pH-nya ditambahkan dengan FeCl3∙6H2O sesuai dengan parameter yang ditentukan sebanyak 15 mL dan H2O2 sebanyak 20 mL. Kemudian limbah tersebut diaduk menggunakan jar test selama 2 menit rapid mixing (120 rpm) dan 20 menit slow mixing (20 rpm). Setelah pengadukan limbah didiamkan selama 4 jam dan disaring. Filtrat yang diperoleh dianalisis karakteristiknya, yaitu COD, TSS dan pH sesuai dengan SNI masing-masing. Desain Percobaan Data yang diperoleh dianalisis secara statistika, yaitu Response Surface Methodology (RSM) menggunakan software Design Expert dengan metode Box-Behnken yang bertujuan untuk mengoptimalkan jumlah percobaan dari parameter uji, seperti ditunjukkan pada Tabel 1.

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + ·OH + OH

(4)

Fe3+ + H2O2 → FeOOH2+ + H+

(5)

Fe + ·O → Fe + O2(g)

(6)

Parameter

·OH + H2O2 → ·HO2 + H2O

(7)

Code

3+

2-

2+

Tabel 1. Desain Box-Behnken level dari parameter yang dipilih

BAHAN DAN METODOLOGI LCMKS untuk percobaan ini diperoleh dari PT. Syaukath Seujahtera di Geurugok, Kecamatan Gandapura, Kabupaten Bireueun. Sampel limbah tersebut telah mengalami pengolahan secara anaerobik. Bahan kimia yang digunakan untuk percobaan ini sebagian besar diperoleh dari Merck, seperti FeCl3∙6H2O digunakan sebagai katalis, H2O2 digunakan sebagai oksidator kuat, NaOH dan H2SO4 digunakan sebagai pengatur pH, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan Bandung

Box Behnken level Rendah (-)

Tengah (0)

Tinggi (+)

3

4

5

FeCl3.6H2O (ppm)

2000

4000

6000

H2O2 (ppm)

3000

5000

7000

pH

Selain itu, metode ini juga mempunyai keuntungan seperti memiliki waktu reaksi yang singkat di antara sistem AOP lain (Martinez dkk., 2003:315). Variasi konsentrasi parameter oksidator (H2O2) dan katalis FeCl3 pada berbagai pH bertujuan untuk meningkatkan pembentukan radikal hidroksil, sehingga penurunan COD maksimum. Fenton like dapat menurunkan COD dari limbah cair industri minyak zaitun sekitar 80% (Mert dkk., 2010:122).

ISSN 2477-1694

Desain Box Behnken merupakan kombinasi dari 2k factorial dari incomplete block design (Montgomery, 2005). Model response surface quadratic digunakan untuk mencocokkan dengan data percobaan dalam mendapatkan persamaan regresi. Analisis proses atau sistem yang dilakukan dalam seleksi untuk mendapatkan model terbaik melalui serangkaian pengujian, seperti Ftest, lack of fit, dan lain-lain, termasuk juga response Y. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi LCMKS LCMKS dari kolam anaerobik pertama dianalisis pH, COD, dan TSS. Hasil analisis yang ditunjukkan pada Tabel 2 menunjukkan bahwa pH limbah berada dalam

7

Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia UNPAR Inovasi Teknologi Proses dan Produk Berbasis Sumber Daya Alam Indonesia Bandung, 19 November 2015 suasana mendekati netral, sedangkan COD dan TSS masih sangat tinggi konsentrasinya. Tabel 2. Karakterisasi LCMKS No.

Parameter

Konsentrasi (ppm)

1

pH

6,9

2

COD

8900

3

TSS

6850

Analisis Statistika Response surface methodology merupakan teknik pemodelan secara empiris untuk mengevaluasi interaksi antara parameter percobaan dan hasil percobaan (Annadurai dan Sheeja, 1998:463). Pengolahan limbah yang dilakukan dengan Fenton like dioptimasi menggunakan metode Box-Behnken. Pengaruh parameter pH (A), konsentrasi FeCl3 (B), dan konsentrasi H2O2 (C) terhadap penurunan COD dan TSS diinvestigasi. Percobaan dilakukan secara acak untuk meminimasi kesalahan secara sistematik. Pengembangan Model Persamaan Regresi Hasil percobaan yang diperoleh untuk COD (Y1) dan TSS (Y2) dan estimasi dengan menggunakan metode BoxBehnken masing-masing ditunjukkan pada Tabel 3 Tabel 3. Hasil percobaan dan estimasi untuk persentase penurunan COD Std. run order

A

1

3

4000

2

4

3

Y*

ISSN 2477-1694

atau interaksinya terhadap parameter respon. Berdasarkan Tabel ANOVA, respon surface quadratic model direkomendasikan untuk estimasi COD dan TSS dengan F-value dan P-value masing-masing adalah 73,87% dan 34,96% dan 0,0001 dan 0,0005. Nilai ini mengimplikasikan bahwa model tersebut signifikan. Analisis ANOVA menunjukkan bahwa hubungan antara parameter utama pH (A), konsentrasi FeCl3 (B), dan konsentrasi H2O2 (C) adalah linear dan hubungan kuadratik terhadap konsentrasi H2O2. Penurunan COD (Y1) dan TSS (Y2) Penurunan COD dan TSS dengan menggunakan Fenton like diilustrasikan sebagai berikut:

(9) Tabel 4. Hasil percobaan dan estimasi untuk penurunan tingkat kekeruhan (TSS) Y*

Std. run order

A

B

C

Yexp

Ypre

1

3

4000

7000

79,42

79,60

2

4

4000

5000

65,69

64,43

3

4

2000

7000

56,93

54,90

4

4

4000

5000

61,02

64,43

5

4

6000

3000

41,90

43,93

Yexp

Ypre

6

3

4000

3000

73,28

73,41

7000

55,06

55,84

7

4

6000

7000

69,87

71,85

4000

5000

44,27

42,77

8

5

6000

5000

47,08

45,23

4

2000

7000

37,08

35,84

9

5

4000

7000

59,12

58,99

4

4

4000

5000

41,57

42,77

10

4

4000

5000

66,57

64,43

5

4

6000

3000

35,28

36,52

11

5

4000

3000

30,37

30,19

6

3

4000

3000

47,87

48,20

12

5

2000

5000

36,06

38,22

7

4

6000

7000

46,07

46,85

13

3

6000

5000

78,83

76,67

8

5

6000

5000

31,69

31,24

14

3

2000

5000

68,76

70,61

9

5

4000

7000

26,29

25,96

15

4

2000

3000

49,78

47,81

B

C

*Yexp dan Ypre adalah nilai percobaan dan prediksi.

10

4

4000

5000

42,47

42,77

11

5

4000

3000

20,90

20,11

12

5

2000

5000

22,70

24,27

13

3

6000

5000

62,25

60,68

Source

Sum of Square

df

Mean Square

F Value

P-value Prob>F

14

3

2000

5000

52,36

52,81

Model

1979,66 9

219,96

73,87

<0,0001

15

4

2000

3000

33,48

32,70

A-pH

1680,79 1

1680,79

564,44

<0,0001

1

110,00

36,94

0,0017

1 1 1 1

90,90 0,20 0,81 12,93

30,53 0,07 0,27 4,34

0,0027 0,8044 0,6247 0,0916

*Yexp danYpre adalah nilai percobaan dan prediksi. dan Tabel 4. Prosedur untuk analisis didasarkan pada analisis variance yang dirangkum dalam Tabel ANOVA yang ditabulasi pada Tabel 5 dan Tabel 6 untuk mengidentifikasi signifikansi dari pengaruh parameter Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan Bandung

Tabel 5. ANOVA model kuadratik untuk COD

B-FeCl3.6H20 C-H2O2 AB AC BC

110,0 0 90,90 0,20 0,81 12,93

Karakteristik Signifi kan

8


1 1 1

Mean Square 0,87 0,01 83,55

df

Residual

14,89

5

2,98

Lack of Fit

11,12

3

3,71

Pure Error

3,77

2

1,89

Cor Total

F Value 0,29 0,00 28,06

1,97

P-value Prob>F 0,6113 0,9687 0,0032

0,3547

Karakteristik

Tidak signifik an

1994,55 14

Secara umum, pengaruh konsentrasi H2O2 dan pH terhadap penurunan COD pada penambahan FeCl3.6H2O 4000 ppm meningkat signifikan, yaitu berkisar 20,90% 55,06% seperti terlihat pada Gambar 1. Peningkatan ini terjadi, karena reaksi oksidasi Fenton pada pH larutan mula-mula yang rendah membentuk Fe(OH)+. Aktifitas Fe(OH)+ ini lebih aktif dibandingkan dengan Fe2+ pada reaksi oksidasi tersebut (Kallel dkk., 2009:550). Sedangkan pengaruh konsentrasi H2O2 dan FeCl3 terhadap pembentukan radikal hidroksil dapat dijelaskan pada reaksi di persamaan 4-7. Di samping itu, konsentrasi H2O2 yang berlebih dapat membentuk radikal hidroksil yang scavenger. Konsentrasi H2O2 berlebih juga dapat bereaksi dengan radikal hidroksil yang menghasilkan radikal perhidroksil (∙OOH) yang kemampuan oksidasinya jauh lebih rendah dibandingkan dengan radikal hidroksil, seperti yang ditunjukkan pada reaksi di persamaan (1-3) (Ahmadi dkk., 2005:187). Konsentrasi FeCl3 yang berlebih dapat menyebabkan terjadinya reaksi antara Fe2+ dan radikal hidroksil membentuk Fe3+ yang dapat memperlambat reaksi oksidasi. Reaksi oksidasi yang terjadi ditunjukkan pada persamaan (10). Ion Fe3+ yang terbentuk dapat bereaksi dengan H2O2 seperti pada reaksi (5). Reaksi (5) ini jauh lebih lambat dibandingkan dengan reaksi (4). Hasil reaksi pada penggunaan kon-sentrasi Fe3+ ditunjukkan pada Gambar 2 (Kallel dkk., 2009:550). 2+

3+

Fe + ·OH

-

Fe + OH

(10)

Tabel 6. ANOVA model kuadratik TSS Sum of df Square

Source

Mean Square

F Value

P-value Prob>F

Model

3153,94

9

350,44

34,96

0,0005

A-pH

2037,44

1 2037,44

203,23

<0,0001

B-FeCl3.6H20 85,45

1

85,45

8,52

0,0330

C-H2O2

612,83

1

612,83

61,13

0,0005

AB

0,22

1

0,22

0,02

0,8874

AC

128,00

1

128,00

12,17

0,0160

BC

108,39

1

108,39

10,81

0,0218

A2

0,62

1

0,62

0,06

0,8131

148,25

1

148,25

14,79

0,0121

2

B

Karakteristik Signifikan


Lanjutan Tabel 6. Sum of Source df Square

Mean Square

F Value

P-value Prob>F

4,44

0,0891

1,21

0,4818

C2

44,46

1

44,46

Residual

50,13

5

10,03

Lack of Fit

32,34

3

10,78

Pure Error 17,79 2 Cor Total 3204,06 14

8,89

Karakteristik

Tidak signifikan

Tabel 7 menunjukkan ringkasan signifikansi hasil uji untuk penurunan COD dan TSS untuk mendapatkan persamaan (8) dan (9) di atas dengan nilai regresi kuadratik (R2) masing-masing adalah 99,25% dan 98,44%. Tabel 7. Model Statistik COD dan TSS Response

Persen Penurunan COD

Persen Penurunan TSS

Source

Std. Dev

R-Square

Adj-R2

Linear

3,20

0,9434

0,9280

2FI

3,32

0,9504

0,9132

1,72

0,9925

0,9791

Quadratic Cubic

1,37

0,9981

0,9868

Linear

6,53

0,8538

0,8140

2FI

5,38

0,9277

0,8734

3,17

0,9844

0,9562

2,98

0,9944

0,9611

Quadratic Cubic

PrePRESS R2 0,89 214,3 26 1 0,79 411,6 36 4 0,90 186,3 66 8 + 0,72 896,8 01 2 0,75 787,6 42 5 0,82 557,4 60 3 +

Design-Expert® Sof tware penurunan COD 62.25 20.8989 X1 = A: pH X2 = C: H2O2

58

penurunan COD

Lanjutan Tabel 5. Sum of Source Square A2 0,87 B2 0,01 C2 83,55

ISSN 2477-1694

Actual Factor B: FeCl3.6H2O = 4000.00

48.5 39 29.5 20 7000.00 3.00

6000.00 3.50

5000.00

4.00

A: pH

4000.00 C:

4.50 5.00

H2O2

3000.00

Gambar 1. Pengaruh pH dan konsentrasi H2O2 terhadap penurunan COD (FeCl3∙6H2O 4000 ppm)

9


Ucapan terima kasih Terima kasih kami ucapkan kepada Program Pascasarjana yang telah memberi bantuan dana melalui Insentif Hibah Pascasarjana Unsyiah dengan kontrak No:212/UN.11.2/LT/SP3/2014, PT. Pupuk Iskandar Muda yang telah memberi fasilitas laboratorium; PT. Syaukath Sejahtera dalam kerjasama penyedian sampel limbah.

Design-Expert® Sof tware penurunan COD 62.25 20.8989

Actual Factor A: pH = 4.00

48

penurunan COD

X1 = B: FeCl3.6H2O X2 = C: H2O2

44 40 36 32

2000.00 7000.00

3000.00

6000.00

4000.00

5000.00

5000.00 B: FeCl3.6H2O 6000.00

4000.00 3000.00

C: H2O2

Gambar 2. Pengaruh konsentrasi FeCl3∙6H2O dan konsentrasi H2O2 terhadap penurunan COD (pH 4) Optimasi Response Surface Modeling Tujuan dari penelitian ini adalah menginvestigasi pengaruh parameter pH, konsentrasi FeCl3∙6H2O, dan konsentrasi H2O2 terhadap penurunan COD (Y1) dan TSS (Y2). Kondisi optimal yang diperoleh dari kisaran nilai masing-masing parameter yang diambil dengan analisis menggunakan desain Box-Behnken ditunjukkan pada Tabel 8. Tabel 8. Nilai optimasi dari RSM

3

FeCl36H2O (ppm) 5991,29

H2O2 (ppm) 6355,74

62,26

80,72

3

5989,82

6143,84

62,31

80,32

3

3

5998,61

6268,70

62,25

80,49

4

3

5987,8

6164,50

62,28

80,35

5

3

5994,69

6371,32

62,25

80,73

No.

pH

1 2

ISSN 2477-1694

COD (%) TSS (%)

PENUTUP Simpulan Penggunaan Fenton-like untuk menurunkan kadar COD dan TSS dari limbah cair minyak kelapa sawit yang keluar dari kolam anaerobik pertama masing-masing adalah sebesar 62% dan 80%. Penurunan ini mengikuti Response Surface Model kuadratik. Kondisi optimal yang diperoleh dari hasil penelitian ini dengan menggunakan desain Box-Behnken adalah pada pH 3, konsentrasi FeCl3 6H2O 5990 ppm, dan konsentrasi H2O2 6144 ppm. Saran Pengolahan limbah kelapa sawit dengan menggunakan fenton-like memberi hasil yang relatif efektif. Pengolahan direkomendasikan dikombinasikan dengan menggunakan bantuan gelombang ultrasonik untuk mendapatkan hasil yang lebih optimal. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan Bandung

DAFTAR PUSTAKA Ahmad A. L., M.F. Chong, S. Bhatia, dan S. Ismail, 2006, Drinking Water Reclamation from Palm Oil Mill Effluent using Membrane Technology, Journal of Desalination, 191, pp. 35–44. Ahmad A. L., C. Y. Chan, S. R. A. Shukor dan M. D. Mashitah, 2008, Recovery of Oil and Carotenes from Palm Oil Mill Effluent, Journal of Chemical Engineering, 141, pp. 383–386. Ahmadi M., Vahabzadeh F., Bonakdarpour B., Mofarrah E., Mehranian M., 2005, Application of the central composite design and response surface methodology to the advanced treatment of olive oil processing wastewater using Fenton’s peroxidation, Journal of Hazardous Materials, B123, pp. 187 -195. Annadurai, G. dan R. Y. Sheeja, 1998, Use of BoxBehnken design of experiments for the adsorption of vetofix red using biopolymer, Bioprocess Engineering, 18, pp. 463-466. Bismo S., 2006, Teknologi Radiasi Sinar Ultra-Ungu (UV) dalam Rancang Bangun Proses Oksidasi Lanjut untuk Pencegahan Pencemaran Air dan Fasa Gas. Modul Kuliah Pencegahan Pencemaran Magister Teknik Kimia, Universitas Indonesia. Hanum, Farida, 2009, Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi, Tesis, USU. Kallel M., Belaid C., Boussahel R.,Ksibi M., Montiel A., Elleuch B., 2009, Olive mill wastewater degradation by Fenton oxidation with zero-valent iron and hydrogen peroxide, Journal of Hazardous Materials, 163, pp. 550- 554. Kasnawati, 2011, Penggunaan Limbah Sabut Kelapa Sawit Sebagai Bahan Untuk Mengolah Limbah Cair,. Jurnal ILTEK, 6, pp. 12. Lam M. K., K. T. Lee, 2011, Renewable and Sustainable Bioenergies Production from Palm Oil Mill Effluent: Win–Win Strategies Toward Better Environmental Protection, Journal of Biotechnology Advances, 29, pp. 124–141. Lofrano G., R. L., 2009, Advanced Oxidation of Catechol: A Comparison among photocatalysis, Fenton and photo-Fenton processes, Desalination, 249, pp. 878-883. Lucas M. S. dan Peres A. J., 2009, Removal of COD from Olive Mill Wastewater by Fenton’s Reagent: Kinetic

10


ISSN 2477-1694

Study, Journal of Hazardous Materials, 168, pp. 1253–1259. Martinez N. S., J. F. Fernández, X. F. Segura, A. S Ferrer, 2003, Pre-Oxidation of An Extremely Polluted Industrial Waste-water by The Fenton’s Reagent, Journal of Hazardous Materials B101, 3, pp. 315–322. Mert B. K., T. Yonar, M. Yalili, K. Kestioglu, 2010, PreTreatment Studies on Olive Mill Effluent using Physicochemical, Fenton and Fenton-Like Oxidations Processes, Journal of Hazardous Materials, 174, pp. 122-128. Montgomery, D. C., 2005, Design and analysis of experiment, 6th ed. John Wiley & Sons, Inc., New York. Pahan I., 2012, Panduan Lengkap Kelapa Sawit: Managemen Agribisnis dari Hulu Hingga Hilir. Penebar Swadaya, Jakarta.


11

Susunan Kepanitiaan. Seminar Nasional Teknik Kimia 2015 Universitas Katolik Parahyangan

Recommend Documents