Sunardi, Rosleini RPZ

Transkripsi

1 Industri Pelapisan Logam (The Reuse of Iron Powder to Recover Chromium from Electroplating Liquid Waste) Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Setia Budi, Surakarta Abstrak Limbah cair industri pelapisan logam mengandung logam berat Cr(VI) yang sangat tinggi dan sangat berbahaya bagi lingkungan. Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatkan serbuk besi untuk menurunkan krom (VI) limbah cair industri pelapisan logam.tujuan penelitian adalah menentukan kondisi optimum proses penurunan krom (VI) dengan variabel berat serbuk besi, penambahan asam sulfat dan waktu reduksi. Proses ini dilakukan dengan membuat fero sulfat dari serbuk besi dan mereaksikan dengan limbah cair yang mengandung Cr(VI) sehingga tereduksi menjadi Cr(III). Selanjutnya larutan yang mengandung Cr(III) diendapkan pada ph 8,5 sebagai Cr(OH)3 dipisahkan dan dikeringkan. Hasil penelitian menunjukkan kondisi optimum pada berat serbuk besi 3 gram, penambahan asam sulfat 2N sebesar 1 ml (20%), dan waktu reduksi 7 menit. Kata kunci : limbah cair, kromium, serbuk besi, reduksi 22 snardifauzan@gmail.com PENDAHULUAN Industri pelapisan logam menghasilkan limbah cair dan padat pada proses produksinya. Limbah padat yaitu serbuk besi dari penghalusan logam yang akan dilapisi, sedangkan limbah cair berasal dari air bilasan dan larutan pembersih maupun larutan plating yang telah kotor/ jenuh dibuang pula. Berbagai limbah tadi apabila tidak ada pengolahan dan langsung dibuang akan menyebabkan pencemaran lingkungan yang semakin lama akan semakin parah. Pusat Penelitian UNS Surakarta menemukan kandungan logam berat seperti kromium (Cr) dan kadmium (Cd) di sepanjang aliran Sungai Bengawan Solo, melebihi ambang batas normal. Pencemaran terberat ditemukan di hulu aliran Bengawan Solo yang melintas di tiga kecamatan yang termasuk dalam Kabupaten Karanganyar, yakni Jaten, Kebakramat dan Tasikmadu. ( Limbah cair industri pelapisan logam mengandung logam berat krom. Krom merupakan logam berat dengan tiga keadaan valensi yaitu Cr(II), Cr(III) dan Cr(VI). Krom merupakan bahan pencemar yang sangat berbahaya bagi lingkungan, karena mempunyai toksisitas yang sangat tinggi LC 5096 jam, g/l terutama Cr(VI)/krom heksavalen. Krom heksavalen dalam bentuk kromat maupun dikromat sangat toksik yaitu dapat menyebabkan kanker kulit dan saluran pernafasan (Sugiharto, 1987). Hasil penelitian kadar krom heksavalen pada limbah cair industri pelapisan logam CV Gemilang Chroom yang terletak di Kecamatan Jaten Kabupaten Karanganyar adalah 105,65 ppm. Kadar ini melampaui baku mutu (0,1 ppm) yang ditetapkan

2 pada Peraturan Daerah Propinsi Jawa Tengah No. 10 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Air Limbah sebesar (Sunardi dkk, 2005). Sehingga pengolahan limbah cair industri pelapisan logam harus dilakukan. Pengolahan limbah memerlukan biaya tambahan yang cukup besar, sehingga faktor biaya tersebut merupakan kendala bagi industri dalam melakukan pengelolaan limbah, khususnya bagi industri-industri skala kecil dan menengah. Permasalahan inilah yang menyebabkan terjadinya pencemaran dan perusakan lingkungan yang kondisinya akan semakin parah bila disertai dengan lemahnya penegakan hukum ( Sebenarnya, di dalam limbahpun masih terdapat kandungan bahan berharga yang apabila di daur ulang dapat memberikan laba ekonomis kepada pengusaha (Imamkhasani S, 1998 dan Xu, Hong Bin, 2006). Salah satunya adalah memanfaatkan serbuk besi untuk mengambil kembali krom pada limbah cairnya. Proses pengolahan limbah cair adalah suatu suatu perlakuan tertentu yang harus diberikan pada limbah cair sebelum dibuang ke lingkungan sehingga tidak menyebabkan pencemaran lingkungan. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui kondisi optimum penurunan krom (VI) limbah cair industri pelapisan logam menggunakan serbuk besi. METODE PENELITIAN 1. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair industri pelapisan logam, serbuk besi, bahan kimia untuk analisis adalah murni (p.a), aquabides. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian adalah Spektrofotometer UV-Vis, Spektrofotometer Serapan Atom, ph meter, peralatan gelas dan pendukung lainnya. 2. Persiapan Sampel Sampel yang digunakan pada pene- litian adalah limbah padat dan limbah cair industri pelapisan logam. Limbah padat adalah serbuk besi sisa hasil penghalusan/ pengamplasan besi yang dilapisi, sedangkan limbah cair adalah air yang digunakan untuk pembilasan setelah pelapisan krom. Serbuk besi dibersihkan dari pengotornya, kemudian disaring dengan ukuran saringan 40 mesh. 3. Uji Kualitatif Adanya Cr(VI) pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam Uji kualitatif dilakukan dengan mengambil sampel limbah cair industri pelapisan logam, kemudian memasukkannya ke dalam tabung reaksi, ditambah beberapa tetes HNO 3 2N sampai ph menjadi 2 3. Kemudian ditambah beberapa tetes larutan 1,5 Difenil karbazid. Apabila larutan berwarna ungu (merah keunguan), maka positif mengandung Cr(VI). 4. Penentuan Kadar Krom (VI) Limbah Cair Industri Pelapisan Logam Sejumlah sampel yang telah diasamkan, dipipet dan dimasukkan dalam labu takar 50 ml. Kemudian ditambah 2, 0 ml larutan 1,5-Difenil karbazid. Dicukupkan volumenya dengan asam sulfat 0,2 N, kemudian dihomogenkan. Absorbansi diukur pada maks, kemudian kadar Cr(VI) dihitung berdasarkan kurva kalibrasi. 5. Penurunan Krom(VI) dengan Serbuk Besi Menimbang sejumlah serbuk besi yang sudah dibersihkan ke dalam gelas beaker. Menambahkan asam sulfat 2 N. Memasukkan 50 ml limbah cair industri pelapisan logam dan diaduk, dengan waktu reduksi 3, 5, dan 7 menit. Saring dan masukkan dalam gelas beaker. Menambahkan larutan kapur Ca(OH) 2 10% ke dalam erlenmeyer sampai ph 8,5. Menyaring hasil pengendapan di atas, dan mengeringkan endapan dalam oven. Menimbang dan menganalisa kandungan krom dengan AAS. 6. Analisa Krom (Cr) dengan AAS Sejumlah 0,1 g contoh kering dit- 23

3 imbang secara teliti. Melarutkan dalam 10 ml HNO 3 pekat dan memanaskan selama 5-10 menit. Menambahkan 5 ml HNO 3 dan mengencerkan dengan air dalam labu takar tepat 100 ml. Menganalisis kandungan logam krom dengan AAS. Membuat kurva kalibrasi. 7. Analisis Data Penelitian ini dilakukan dengan percobaan laboratorium. Hasil percobaan laboratorium digunakan sebagai dasar pengambilan kembali krom dengan model IPAL berdasarkan data yang diperoleh paling optimal dari parameter/konsentrasi yang ditetapkan. Percobaan dilakukan dengan dua kali ulangan. Untuk pengolahan data dilakukan dengan Analisis Varian tiga jalan karena melibatkan 3 parameter yaitu gram serbuk besi, ml H 2 2N dan waktu reduksi. Jika berbeda nyata dilanjutkan dengan Uji LSD. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Uji Kualitatif Cr(VI) pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam Uji kualitatif dilakukan dengan cara sampel ditambah 1,5 difenil karbazid dalam suasana asam, terbentuk warna merah keunguan yang berarti sampel positif mengandung Cr(VI). Adapun reaksi antara Cr(VI) dengan 1,5 difenil karbazid adalah sebagai berikut : 2 Cr(VI) + 3 C13H14N4O 2 Cr(III) + 3 C13H12N4O + H2 Cr(III) + C13H12N4O Cr(III)- C13H12N4O 2.Hasil Uji Fisik dan ph Limbah Cair Industri Pelapisan Logam Uji isik meliputi warna secara organoleptis dan suhu yang diukur dengan termometer, serta diuji ph-nya menggunakan ph meter. Hasil pengamatan dapat dilihat pada tabel 1. Dari tabel 1 menunjukkan bahwa limbah cair industri pelapisan logam bersifat sangat asam dan mengandung logam berat krom(vi0 yang cukup tingggi. Hal ini tampak dari ph (antara 1,35 2,00) dan warna limbah yang coklat. Apabila limbah cair seperti ini langsung dibuang ke lingkungan, akan sangat berbahaya bagi kehidupan perairan dan manusia. 3. Penentuan Kadar Cr(VI) Limbah Cair Industri Pelapisan Logam Limbah cair dari bak pembilasan krom industri pelapisan logam bervariasi dari waktu ke waktu. Sampel diambil pada minggu pertama Bulan April (Sampel I), Mei (Sampel II), dan Juni (Sampel III) tahun Hasil penentuan kadar Cr(VI) limbah cair industri pelapisan logam dapat dilihat pada tabel 2 berikut. Tabel 1. Uji isik dan ph limbah cair industri pelapisan logam 24

4 Tabel 2. Hasil kadar Cr(VI) limbah cair industri pelapisan logam Hasil penentuan kadar Cr(VI) limbah cair industri pelapisan logam maka sampel I, II, dan III mempunyai kandungan krom(vi) yang cukup tinggi, sehingga sangat potensial menyebabkan pencemaran lingkungan apabila dibuang tanpa mengalami proses pengolahan terlebih dahulu. Dengan kadar yang krom(vi) yang cukup tinggi ini maka pengambilan kembali krom menjadi bahan bermanfaat perlu dilakukan. Usaha ini perlu diberi prioritas, mengingat senyawa-senyawa logam tersebut banyak diperlukan bagi industri dan kebanyakan masih diimpor dengan harga mahal. Pada penelitian ini sampel yang digunakan untuk penelitian adalah sampel II karena memiliki kandungan krom(vi) yang paling tinggi dari ketiga sampel. 4. Pengambilan Kembali Krom dengan Serbuk Besi Pada proses pengambilan krom dengan pemanfaatan limbah serbuk besi melalui tiga tahap, yaitu proses pembuatan FeSO4, proses reduksi dan dilanjutkan dengan pengendapan. a. Proses pembuatan FeSO4 Pada proses ini, asam sulfat encer (2N) melarutkan besi dan dihasilkan garam besi (II) dan gas hidrogen. Reaksinya adalah : Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 (Vogel, 1990). b. Proses Reduksi Pada proses reduksi krom akan terjadi reaksi redoks. Jika FeSO4 dipakai rebagai reduktor maka Fe (II) akan teroksidasi menjadi Fe (III), sedangkan Cr(VI) tereduksi menjadi Cr(III). Reduksi Cr(VI) menjadi Cr(III) ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari coklat kemerahan(orange) menjadi hijau. Dalam proses reduksi yang perlu diperhatikan adalah faktor ph, karena reduksi krom sangat efektif dalam suasana asam (ph 1-2) menurut reaksi sebagai berikut : CrO 3 + H 2 O H 2 CrO 4 2H 2 CrO4 + 6 Fe + 6H 2 Cr2( ) 3 + 3Fe 2 ( ) 3 Menurut Qin G dkk (2005), penghilangan Cr(VI) dengan mereduksi menjadi Cr(III) menggunakan ion Fe(II) sering digunakan pada industri pengolahan krom untuk jarak konsentrasi dalam satuan miligram/liter. Bahkan baru-baru ini juga telah dilakukan penelitian untuk teknik pengolahan air minum pada kadar 100 g/l. c. Proses pengendapan Setelah proses reduksi selesai, dilanjutkan tahapan proses pengendapan dengan larutan kapur karena fero sulfat tidak dapat dipakai sebagai pengendap. Menurut Abbas, E. et. al (2005), pengendapan Cr(III) berlangsung optimum pada ph 8-9. Sedangkan menurut Tri Puruswati dkk (1999) pengendapan Cr(III) berlangsung pada ph 8,5. Reaksi pengendapan Cr(III) dengan Ca(OH)2 adalah : Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Cr(OH)3 + 3CaSO4 Adapun hasil analisis kadar Cr(VI), Cr(III) dan % pengambilan kembali krom dengan serbuk besi seperti dalam tabel 3. 25

5 Tabel 3. Kadar Cr(VI), Cr(III) dan % Pengambilan Kembali 26 Dari tabel 3 dapat ditunjukkan bahwa semakin banyak serbuk besi, asam sulfat 2N dan waktu reduksi sangat mempengaruhi % pengambilan kembali krom. Mulai kondisi serbuk besi sebanyak 3 gram (6% dari jumlah limbah), 5 ml H2SO4 2N (20%) dan waktu reduksi 5 menit, air limbah setelah pengambilan kembali krom sudah memenuhi baku mutu yang ditetapkan pada Peraturan Daerah Propinsi Jawa Tengah Nomor 10 Tahun 2004 sebesar 0,1 ppm. Meskipun kadar Cr(VI) sudah memenuhi baku mutu, logam berat Cr(VI) mempunyai sifat akumulatif, sehinga be-

6 nar-benar harus dihilangkan dari perairan. Sedangkan mulai kondisi serbuk besi sebanyak 3 gram (6% dari jumlah limbah), 10 ml H 2 2N (20%) dan waktu reduksi 7 menit, air limbah setelah pengambilan kembali krom sudah tidak mengandung Cr(VI) sehingga aman bagi lingkungan. Dari kondisi ini diperoleh hasil pengambilan kembali tertinggi yaitu 74,95%. Dari hasil Analisis Varian tiga jalan, ada perbedaan yang signiikan (taraf kepercayaan 95%) prosentase pengambilan kembali krom dengan berbagai perlakuan. Parameter gr serbuk besi, penambahan asam sulfat 2N dan waktu reduksi berbeda nyata terhadap prosentase pengambilan kembali krom. Selain itu ada keterkaitan (interaksi) antara parameter-parameter tersebut. Kehilangan krom dapat diakibatkan proses pengendapan belum sempurna, sehingga terikut dalam air. Pengambilan kembali tersebut telah cukup baik, tetapi usaha peningkatan pengambilan kembali perlu ditingkatkan dimasa datang. Untuk membantu mengatasi masalah pencemaran lingkungan, proses pengambilan kembali/daur ulang limbah menjadi bahan bermanfaat perlu digalakkan. Khususnya limbah logam-logam berbahaya, usaha ini perlu diberi prioritas karena senyawa-senyawa logam tersebut diperlukan di banyak industri dan kebanyakan masih diimpor dengan harga yang mahal. Meskipun hasil penelitian ini masih rendah yaitu 74,95%, tetapi penelitian ini telah menunjukkan proses sederhana dan bahan yang mudah diperoleh. Dipastikan prosentase pengambilan kembali dapat ditingkatkan dengan mengoptimalkan proses reduksi maupun proses pengendapan. PENUTUP 1. Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian adalah: a. Kadar krom(vi) limbah cair industri pelapisan logam adalah 2802,98 ppm. b. Kondisi optimum pengambilan kembali (Recovery) krom menggunakan serbuk besi 3 gr (6%) dan 10 ml H 2 2N (20%) dari limbah cair serta waktu reduksi 7 menit. 2. Rekomendasi Dari penelitian yang telah dilakukan dapat direkomendasikan hal-hal sebagai berikut: a. Untuk membantu mengatasi masalah pencemaran lingkungan, proses pengambilan kembali/daur ulang limbah menjadi bahan bermanfaat perlu digalakkan. b. Untuk meningkatkan nilai ekonomi dari limbah yang mengandung bahan beracun dan berbahaya menjadi bahan kimia yang bermanfaat sehingga dapat meningkatkan keuntungan perusahaan. c. Pengambilan kembali krom dalam bentuk cairan sebagai Cr2(SO4)3 sehingga tidak terlalu banyak bahan kimia yang digunakan dan proses lebih singkat. DAFTAR PUSTAKA Abbas, E, et. al, 2005, Chromium (III) Removal and Recovery from Tanneryy Wastewater by Precipitation Process, American Journal of Applied Sciences 2 (10): Alearts,S dan Santika S.S, 1987, Metode Penelitian Air, Usaha Nasional, Surabaya. Djarwanti, 1985, Pencemaran Lingkungan Akibat Buangan dan Kemungkinan Penanganannya, Jakarta : Warta Balai Industri. Hartomo, AJ., Kaneko T, 1992, Mengenal Pelapisan Logam (Elektroplating), Penerbit Andi Offset, Yogyakarta. Imamkhasani S, Rusyandi Y, Paudanan J, 1998, Pengambilan Kembali Krom dari Limbah Padat Elektroplating, Buletin IPT No.4 Vol IV. Mahida, U.N Pencemaran Air dan 27

7 Pemanfaatan Air Limbah Industri. Surakarta: CV. Rajawali. Martopo, S Dampak Limbah Industri terhadap Lingkungan. Yogyakarta: PAU-Bioteknologi UGM. Neng Sri Suharty Study kualitas Fisik Kimia 3 (Tiga) Anak Sungai Bengawan Solo di Kabupaten Karanganyar. Surakarta : Pusat Studi Lingkungan Hidup Lembaga Penelitian Surakarta. Nugroho, B Ekologi Mikroba Pada Tanah Terkontaminasi Logam Berat. Institut Petanian Bogor. nug60@yahoo.com Palar, H Pencemaran dan Toksiologi Logam Berat. Jakarta: Rineka Cipta. Permadi, 1979, Pengkajian Pengolahan Air Buangan Industri Pelapisan Logam, Proyek Penelitian dan Pengembangan Industri, Semarang. Qin Q et. al, 2005, Hexavalent Chromium Removal by Reduction with Ferrous Sulfate, Coagulation, and Filtration: A Pilot-Scale Study, Environmental Science and Technology, August 15, 2005, Vol. 39, Iss. 16, pg Sugiharto, 1987, Dasar-Dasar Pengolahan Air Limbah, Penerbit UI Press, Jakarta. Suharjono Triatmojo, Sihombing D.T.H., Djojowidagdo S., dan Wiradarya T.R. 2001, Biosorpsi dan Reduksi Krom Limbah Penyamakan Kulit dengan Biomassa Fusarium sp dan Aspergillus niger. Yogyakarta: Buletin Manusia dan Lingkungan. Volume 8 no Suhendrayatna, 2001, Bioremoval Logam Berat dengan Menggunakan Mikroorganisme: Suatu Kajian Kepustakaan. Disampaikan pada Seminar On Air Bioteknologi untuk Indonesia Abad 21, 1-14 Februari Sinergy Forum Institute of Technology. PPI Tokyo. Sunardi dkk, 2005, Studi Pemanfaatan Serbuk Besi Untuk Menurunkan Krom Heksavalen Pada Limbah cair Industri Pelapisan Logam, Makalah Seminar Nasional Perkembangan Riset dan Teknologi di Bidang Industri, 25 Mei 2005, Teknik Kimia FT Teknik UGM. Suntoro Dampak Limbah Industri Tekstil terhadap Ketersediaan Nitrogen Tanah dan Residu Krom pada Hasil Caisin (Brasica chinencis, L). Surakarta: Fakultas Pertanian UNS. Tri Wahyuningsih Evaluasi Viabilitas Bakteri Asal Limbah Cair Industri Tekstil dalam Media yang Mengandung Logam Berat Chromium.. Surakarta: UNS Press. Xu, Hong-Bin, 2006, Development of a new cleaner production process for producing chromic oxide from chromite ore, Journal of Cleaner Production: Mar 2006, Vol. 14 Issue 2, p Peraturan : Peraturan Daerah Propinsi Jawa Tengah Nomor 10 Tahun 2004 Tentang BAKU MUTU AIR LIMBAH, BAPPEDAL Propinsi Jawa Tengah. Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 23 tahun 1997 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup. Internet : Kebijakan Produksi Bersih di Indonesia. Sungai Bengawan Solo Tercemar Logam Berat. 28