ADSORPSI ZAT WARNA DAN ZAT PADAT TERSUSPENSI DALAM LIMBAH CAIR BAIK

Transkripsi

1 ADSORPSI ZAT WARNA DAN ZAT PADAT TERSUSPENSI DALAM LIMBAH CAIR BAIK Sumarni Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri IST AKPRIND Yogyakarta INTISARI Dalam proses pembuatan batik digunakan bahan kimia sebagai bahan tambahan. Air limbah industri batik tersebut sebagian besar berasal dari cairan bekas pencelupan, yang mengandung zat warna dan penguat warna serta air pengkanjian. Pengolahan limbah pada umumnya dimaksudkan untuk memperkecil dampak negatif yang mungkin terjadi akibat pembuangan limbah tersebut ke lingkungan. Pasir aktif dan karbon aktif, masing-masing dimasukkan ke dalam kolom. Proses adsorpsi dilakukan dengan mengalirkan air limbah ke dalam kolom, sehingga terjadi kontak antara adsorben dengan air limbah. Setelah waktu perendaman terpenuhi, dilakukan pemeriksaan COD, BOD, TSS, dan warna. Percobaan diulangi untuk berbagai macam media adsorben (karbon aktif, pasir aktif, kombinasi arbon aktif dan pasir aktif) dan berbagai variasi tinggi tumpukan maupun waktu perendaman. Analisa kadar zat warna, TSS, COD, dan BOD dilakukan terhadap air limbah maupun air hasil pengolahan. Dari hasil analisa tersebut dapat ditentukan efisiensinya dengan cara membandingkan nilai (COD, BOD, TSS, dan warna). Untuk menurunkan kadar zat warna, TSS, COD, serta BOD yang terkandung dalam limbah cair industri batik cukup efisien bila digunakan adsorben berupa kombinasi karbon aktif dan pasir aktif. Pada penggunaan adsorben karbon aktif dengan tinggi tumpukan 80 cm dan waktu perendaman selama 45 menit, diperoleh hasil pengolahan limbah yang memenuhi persyaratan baku mutu. Sedangkan pada penggunaan pasir aktif dengan tinggi tumpukan 80 cm dan waktu perendaman selama 75 menit, kadar BOD dalam hasil pengolahan limbah belum dapat memenuhi persyaratan baku mutu. Dengan mengkombinasikan karbon aktif dan pasir aktif (perbandingan volume sama) dengan tinggi tumpukan 80 cm dan waktu perendaman 45 menit, diperoleh hasil pengolahan limbah yang memenuhi persyaratan baku mutu. Dari hasil penelitian dapat dinyatakan bahwa, karbon aktif cukup efisien dalam menurunkan kadar zat warna,tss, COD, dan BOD. Sedangkan pasir aktif lebih efisien dalam menurunkan kadar zat warna dan TSS, sehingga kedua media adsorben tersebut lebih baik dikombinasikan untuk pengolahan air limbah batik. Kata kunci : adsorpsi, zat warna, TSS, COD, dan BOD PENDAHULUAN Unit usaha industri batik dalam prosesnya juga menghasilkan limbah cair yang dibuang ke lingkungan sekitarnya. Dalam proses pembuatannya, terutama proses basah industri batik menggunakan bahan kimia sebagai bahan tambahan yang berupa zat warna, kanji, minyak, lilin, soda api (NaOH), deterjen dan lain lain; kebanyakan dari bahan tersebut bersifat non-biodegradeble. Air limbah industri batik tersebut berasal dari cairan bekas pencelupan, yang cukup banyak mengandung zat warna dan penguat warna serta air pengkanjian (Anonim, 1985). Pengolahan limbah pada umumnya dan limbah cair pada khususnya dimaksudkan untuk memperkecil dampak negatif yang mungkin terjadi akibat pembuangan limbah cair tersebut ke lingkungan sekitar (Tjokrokusumo, 1995). Adanya zat warna dan zat padat tersuspensi di dalam air terlihat sangat keruh dan akan mengurangi penetrasi sinar matahari atau cahaya ke dalam air. Hal ini dapat mempengaruhi regenerasi oksigen secara fotosintesis dan akan mengganggu aktivitas biologi dari mikroba yang ada di dalam air tersebut. Air limbah dengan yang mengandung bahan pencemar zat warna dan zat padat tersuspensi pada kenyataannya dapat menyebabkan gangguan estetika lingkungan. Apabila kondisi tersebut berlangsung secara terus menerus dapat mengakibatkan terputusnya siklus pendukung lingkungan hidup (Fardiaz, 1993). Oleh karena itu penyusun mencoba melakukan penelitian untuk menurunkan zat warna dan zat padat tersuspensi dalam air limbah industri batik dengan proses adsorpsi menggunakan adsorben berupa pasir aktif dan karbon aktif. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan pasir aktif maupun karbon aktif dalam menurunkan kadar zat warna dan zat padat teruspensi dalam air limbah, serta menentukan seberapa besar efisiensi penurunan zat warna maupun zat padat tersuspensi air limbah industri batik tersebut. Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi A-263

2 kepada masyarakat khususnya industri batik tentang pengolahan air limbah dengan menggunaan pasir aktif dan karbon aktif sebagai bahan penjerap atau adsorben. Air limbah adalah bahan cair yang tidak atau belum mempunyai arti ekonomis, yang ditimbulkan oleh suatu proses pengolahan yang dilakukan atau hal lain yang tidak dapat diperkirakan sebelumnya dan harus dibuang keluar dari unit proses yang ada (Anonim,1991). Kualitas limbah cair industri batik sangat tergantung jenis proses yang dilakukan, pada umumnya limbah cair bersifat basa dengan kadar zat organik tinggi, yang disebabkan oleh sisa-sisa proses pembatikan. Proses pencelupan atau pewarnaan pada umumnya menyumbang sebagian kecil limbah organik, namun menyumbang zat warna yang kuat. Pada proses persiapan dalam pembuatan kain batik yaitu menganji (nganji) menyumbangkan banyak zat padat tersuspensi yang berupa zat organik, air limbah yang dihasilkan apabila tidak segera diolah akan menimbulkan bau tidak sedap yang dapat dideteksi dari nilai COD dan BOD (Sugiharto, 1987). Dalam industri batik pada umumnya digunakan bahan pencelup organik dengan struktur molekul yang amat stabil dan sulit dihancurkan secara biologi (non-biodegradeble). Dalam penggunaan zat warna di sini diduga ada pewarna tertentu yang mengandung logam logam berat. Penghilangan zat warna yang terkandung dalam limbah tersebut lebih efektif dilakukan dengan proses kimia (Datye, 1984). Proses adsorpsi yang terjadi dalam pengolahan air limbah merupakan gabungan adsorpsi fisika dan kimia yang sangat sulit dibedakan, namun hal ini tidak mempengaruhi analisa dan perencanaan proses adsorpsi yang berlangsung (Reynold, 1982). Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi antara lain: struktur molekul, ionitas, solubilitas, suhu, ph, waktu kontak, ukuran partikel, luas permukaan dan distribusi ukuran pori (Perrich, 1981). Adsorpsi adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan oleh permukaan zat atau benda penjerap, dalam hal ini terjadi ikatan kimia-fisik antara substansi dengan bahan penjerapnya (Huisman, 1974). Arang aktif yang dibuat dari tempurung kelapa merupakan bahan adsorben yang baik digunakan dalam proses adsorpsi. Pemanasan tempurung kelapa pada suhu 700 O C 900 O C menghasilkan arang aktif yang dihasilkan akan mempunyai ukuran rata-rata pori sebesar 20 Ǻ. Dengan demikian dapat dicapai luas permukaan maksimum, sehingga menjadikan permukaan arang aktif tersebut bersifat hidrofobik dan mudah menyerap air (Chereminisoff, 1987). Air limbah yang baru biasanya berwarna abu-abu, apabila senyawa-senyawa organik mulai dipecah oleh bakteri, maka oksigen terlarut direduksi sampai habis dan warnanya menjadi hitam (gelap). Air limbah yang telah diproses (adsorpsi) diharapkan dapat memenuhi standar baku mutu limbah, yaitu nilai standar maksimal (ambang batas) yang telah ditetapkan oleh instansi terkait. Dalam hal ini digunakan Surat Keputusan Gubernur No: 281/KPTS/1998 tentang baku mutu limbah cair industri batik yang menyatakan bahwa kadar maksimum TSS sebesar 200 mg/l, BOD 50 mg/l, dan COD 100 mg/l. METODE Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini berupa limbah cair industri batik yang diperoleh dari salah satu industri batik di Yogyakarta, dengan bahan penjerap (adsorben) berupa karbon aktif dan pasir aktif. Proses adsorpsi dilakukan dengan menggunakan alat-alat yang dirangkai seperti pada Gambar 1. Pasir aktif (dalam bentuk butiran) dan karbon atif dengan ukuran tertentu (20 mesh), setelah dicuci dengan air bersih dipanaskan (di oven) pada suhu 70 O C selama 2 jam. Setelah kering, masingmasing bahan tersebut dimasukkan ke dalam kolom. Proses adsorpsi dilakukan dengan mengalirkan air limbah (1 liter) ke dalam kolom, sehingga terjadi kontak antara adsorben dengan air limbah. Setelah waktu perendaman terpenuhi, kran pengeluaran pada kolom dibuka dan air hasil proses ditampung dalam botol sebanyak 600 ml (untuk pemeriksaan COD, BOD, TSS) dan sebagian ditampung dalam botol berwarna gelap sebanyak 150 ml (untuk pemeriksaan warna). Percobaan diulangi untuk masing masing variasi media adsorben (karbon aktif, pasir aktif, kombinasi arbon aktif dan pasir aktif, dan berbagai variasi tinggi tumpukan maupun waktu perendaman. A-264

3 Analisa kadar zat warna, TSS, COD, dan BOD dilakukan terhadap air limbah maupun air hasil pengolahan, yang dilakukan di Laboratorium Teknik Lingkungan. Dari hasil analisa tersebut dapat ditentukan efisiensinya dengan cara membandingkan nilai (COD, BOD, TSS, dan warna) hasil analisa air limbah (bahan baku) dengan air hasil olahan berdasar persamaan: Nilai air limbah nilai air hasil olahan Efisiensi x100%... (1) Nilai air limbah Keterangan : 1. Bak penampung limbah cair batik 2. Kran 3. Pipa aliran proses 4. Penyangga 5a. Kolom adsorpsi (karbon aktif) 5b. Kolom adsorpsi (pasir aktif) 5c. Kolom adsorpsi (kombinasi karbon aktif dan pasir aktif) 6a. Botol air hasil adsorpsi (karbon aktif) 6b. Botol airhasil adsorpsi (pasir aktif) 6c. Botol airhasil adsorpsi (kombinasi karbon aktif dan pasir aktif) Gambar 1. Rangkaian Alat Proses Adsorpsi PEMBAHASAN Hasil analisa kadar COD,BOD,TSS dan warna dengan adsorben karbon aktif dengan berbagai variasi tinggi tumpukan tercantum dalam Gambar 2. Sedangkan tingkat efisiensi karbon aktif dalam penurunan kadar COD, BOD, TSS dan warna tercantum pada Gambar 3. Gambar 2. Grafik Hubungan Tinggi Tumpukan Karbon Aktif dan COD, BOD, TSS, Warna Hasil analisa kadar COD,BOD,TSS dan warna dengan adsorben pasir aktif dengan berbagai variasi tinggi tumpukan seperti tercantum dalam Gambar 4, sedangkan tingkat efisiensi pasir aktif dalam penurunan kadar COD, BOD, TSS dan warna seperti pada Gambar 5. A-265

4 Gambar 3. Grafik Hubungan Tinggi Tumpukan Karbon Aktif dan Efisiensi Gambar 4. Grafik Hubungan Tinggi Tumpukan Pasir Aktif dan COD, BOD, TSS, Warna Gambar 5. Grafik Hubungan Tinggi Tumpukan Pasir Aktif terhadap Efisiensi Gambar 6. Grafik Hubungan Tinggi Tumpukan Kombinasi Pasir Aktif dan Karbon Aktif terhadap COD, BOD, TSS, dan Warna Hasil analisa kadar COD,BOD,TSS dan warna dengan adsorben kombinasi karbon aktif dan pasir aktif (dengan perbandingan volume sama) dengan berbagai variasi tinggi tumpukan seperti tercantum pada Gambar 6. Sedangkan, tingkat efisiensi pada penggunaan adsorben berupa kombinasi karbon aktif dan pasir aktif dengan penurunan kadar COD, BOD, TSS dan warna, dan hasilnya dicantumkan pada Gambar 7. Untuk memenuhi standar baku mutu, maka dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memberikan berbagai variasi waktu perendaman. Hasil analisa kadar COD,BOD,TSS dan warna dengan adsorben karbon aktif dengan tinggi tumpukan 80 cm pada berbagai variasi waktu perendaman terdapat pada Gambar 8 dan Gambar 9. A-266

5 Gambar 7. Grafik Hubungan Tinggi Tumpukan Kombinasi Pasir Aktif dan Karbon Aktif terhadap Efisiensi Gambar 8. Grafik Hubungan Waktu Tinggal Karbon Aktif terhadap COD, BOD, dan TSS Gambar 9. Grafik Hubungan Waktu Tinggal Karbon Aktif terhadap Warna Tingkat efisiensi karbon aktif dalam penurunan kadar COD, BOD, TSS dan warna seperti tercantum pada tabel 8. Tabel 8. Tingkat Efisiensi Karbon Aktif dalam Penurunan Kadar COD, BOD, TSS dan Warna No Waktu Tinggal COD BOD TSS Warna 1. 0 menit menit 64,2 64,7 71,9 77, menit 74,3 77,9 79, menit 80,7 80,9 84,4 86, menit 81,7 80,9 86,5 87, menit 81,7 82,3 86,5 87,9 Hasil analisa kadar COD,BOD,TSS dan warna dengan adsorben pasir aktif dengan tinggi tumpukan 80 cm dengan berbagai variasi waktu perendaman dapat dibuat grafik hubungan antara waktu perendaman dengan COD, BOD, TSS dan warna seperti tercantum pada Gambar 10 dan Gambar 11. Sedangkan tingkat efisiensi pasir aktif dalam penurunan kadar COD, BOD, TSS dan warna yang diperoleh seperti yang tercantum pada Tabel 10. Hasil analisa kadar COD,BOD,TSS dan warna dengan adsorben kombinasi karbon aktif dan pasir aktif (perbandingan volume sama, 1:1) dengan tinggi tumpukan 80 cm pada berbagai variasi waktu perendaman dapat dinyatakan dalam bentuk grafik yang menyatakan hubungan antara tinggi tumpukan kombinasi karbon aktif dan pasir aktif dengan kadar COD, BOD, TSS dan warna seperti tercantum dalam Gambar 12 dan Gambar 13. A-267

6 Gambar 10. Grafik Hubungan Waktu Tinggal Pasir Aktif terhadap COD, BOD, dan TSS Gambar 11. Grafik Hubungan Waktu Tinggal Pasir Aktif terhadap Warna Tabel 10. Tingkat Efisiensi Pasir Aktif dalam Penurunan Kadar COD, BOD, TSS dan Warna No Tinggi Tumpukan COD BOD TSS Warna 1. 0 menit menit ,5 50, menit 41, ,1 55, menit 51 51,7 71,7 65, menit 56,7 53, , menit 58,8 53,3 77,2 71,3 Gambar 12. Grafik Hubungan Waktu Tinggal Kombinasi Karbon Aktif dan Pasir Aktif terhadap COD, BOD, dan TSS Gambar 13. Grafik Hubungan Waktu Tinggal Kombinasi Karbon Aktif dan Pasir Aktif terhadap Warna A-268

7 Tingkat efisiensi kombinasi karbon aktif dan pasir aktif seperti dapat dinyatakan dalam bentuk grafik yang menyatakan hubungan antara lama perendaman dengan efisiensi penurunan COD, BOD, TSS dan warna seperti tercantum pada Gambar 14. Gambar 14. Grafik Hubungan Waktu Tinggal Kombinasi Karbon Aktif dan Pasir Aktif terhadap Efisiensi KESIMPULAN Berdasarkan uraian diatas, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1). Semakin tinggi kadar sorbitol yang ditambahkan ke dalam larutan kitosan dalam asam asetat untuk jumlah plastisizer antara 0 0,04 g/ml larutan diperoleh film dengan adsorptivitas uap air semakin besar. 2). Kadar air kesetimbangan pada film kitosan (yang diukur pada a w antara 0,075 0,925) dengan kadar plastisizer antara 0 0,04 g/ml berkisar antara 9,18 67,24%. 3). Dari hasil penelitian yang telah dilakukan diperoleh bahwa lembaran film kitosan dengan konsentrasi 1% (berat kitosan/ ml asam asetat) dengan suhu pengeringan 70 0 C, diperoleh sifatwater sorption isotherm lembaran kitosan tanpa tanpa penambahan plastisizer maupun dengan penambahan sorbitol dengan konsentrasi antara 0 0,04 gram/ml larutan kitosan relatif stabil selama penyimpanan dengan rentang waktu sampai dengan 4 minggu. DAFTAR PUSTAKA Anonim. ( ). Pencegahan dan Penanggulangan Pencemaran Industri Batik. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Kerajinan Batik. Yogyakarta. Anonim. (1987). Buku Petunjuk Pencegahan dan Penanggulangan Pencemaran Limbah Padat dan Cair Industri. Dinas Perindustrian. Jakarta. Anonim. (1991). Pengetahuan Zat-zat warna Batik. Dinas Perindustrian. Yogyakarta. Chereminishoff, P.N. and Busch, F.E. (1987). Carbon Adsorption Handbook, Ann Arbor Science Publisher. Inc Michigan. Dayte, K.V. (1984). Chemical Processing of Synthetic Fiber and Blend. A Wiley. Interscience Publication John Wiley & Sons. New York. Degremont. (1991). Water Treatment Handbook, Sixth Edition. Volume I. Lavoisier Publishing. Paris. Fardiaz, (1987). Polusi Air dan Udara. Kanisius. Yogyakarta. Perrich, J.R. (1981). Activated Carbon Adsorption for Waste Water Treatment. Press Inc. Boca. Raton. Florida. Reynold, T.D., (1981). Unit Operations and Process in Environmental Engineering. University Wadswort Inc. A & M Texas. Rustiaman. (1978). Pasir Aktif. Teknologi Lingkungan. ITB. Bandung. Soeparman. (1967). Teknologi Kimia Tekstil. ITT. Bandung. Sugiharto. (1987). Dasar-dasar Pengelolaan Air Limbah. UI Press. Jakarta. Susanto. (1980). Seni Kerajinan Batik Indonesia. Balai Penelitian Batik dan Kerajinan. Lembaga Penelitian dan Pendidikan Industri. Dept. Perindustrian R.I. Tjokrokusumo. (1995). Pengantar Konsep Teknologi Bersih Khusus Pengelolaan dan Pengolahan Air. STTL, Yogyakarta. A-269