PENGARUH IRADIASI, PENAMBAHAN SLUDGE KELAPA SA WIT DAN AI2(SOJ3 PADA ZAT WARNA DISPERSI ORANGE 25 DALAM AIR

Transkripsi

1 ~ Aplikasi!sotopdanRadiasi.I996 PENGARUH IRADIASI, PENAMBAHAN SLUDGE KELAPA SA WIT DAN AI2(SOJ3 PADA ZAT WARNA DISPERSI ORANGE 25 DALAM AIR Winarti Andayani, Agustin Sumartono, dan Surtipanti S. Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi. BAT AN ABSTRAK ABSTRACT EFFECT OF IRRADIATION, OIL PALM SLUDGE, AND AIz(SOJJ ADDITIONS ON DISPERSE DYE OR- ANGE 25 IN WATER. Irradiation for degrading disperse dye Orange 2S in water had been studied using gamma ray with doses of 0-20 kgyand dose rate of S kgy/hour. Combination of irradiation and conventional methods using oil palm sludge and Al2(SO.)] as coagulants at ph 3, S, 7, 9, and 12 was also studied. The solution was analyzed using uv spectrophotometer at 430 nm. It was found that degradation of disperse dye in aqueous solution could not be done by gamma irradiation. The addition of Al2(SO.)] (80 ppm) or oil palm sludge (0,1%) induced sedimentation of the dye more easily in unirradiatcd solution (ph 7) than in irradiated ones. PENDAHULUAN.H + 2 > H02 2. e ; (oq) + H+ 2 > H Salah satu penggunaan energi radiasi untuk pengelolaan air dan sistern dalarn larutao air ialah untuk pengolahan air lirnbah buangan, seperti lirnbah zat warda dari industri tekstil. Air lirnbah industri yang tidak diolah dengan baik akan rnenyebabkan pencernaran yang serius di perairan lingkungan (I). Pengolahan air lirnbah secara konvensional seperti dengan penarnbahan lurnpur aktif, arang aktif, atau oksidasi secara kirnia seringkali tidak dapat rnenyelesaikan rnasalah dengan tuntas (2), sehingga perlu dicari aitematif lain, antara lain dengan iradiasi. Cara iradiasi mernpakan teknologi barn yang sudah banyak dikernbangkan di negara lain dan diharapkan dapat menyelesaikan Radikal OH dad H02 merupakan zat pengoksid yang sangat kuat yang mampu memecah bennacam-macam zat organik seperti zat warda dan renal (4). Penguraian zat wama azo dan antrakuinon yang larut dalam air dengan cara iradiasi gamma telah dipelajari oleh beberapa peneliti terdahulu (5, 6). Zat warda tersebut dengan mudah terurai dan berubah warnanya. Akan tetapi, zat warda dispersi yang tidak tarot dalam air sangat sui it diuraikan dengan cara iradiasi gamma (7). Perlakuan iradiasi yang digabungkan dengan rnasalah dengan tuntas. Beberapa negara, rnisal- teknik konvensional seperti penambahan ~ dan koa- nya Austria dan Jerman telah menggunakan teknologi ini untuk rnenyelesaikan rnasalah bahan berbahaya dalam gulan diharapkan dapat menaikkan keefektifan iradiasi gamma. Dalam penelitian ini, iradiasi gamma akan digabungkan lirnbah cair seperti kandungan renal (3). dengan penambahan ~ kelapa sawit dan Jika air diiradiasi dengan sinar gamma, maka akan terjadi radiolisis yang menghasilkan spesies aktif seperti radikal OH, atom hidrogen dan elektron terhidrat (reaksi 1). koagulan Al2(SO.»). Tujuan penambahan ini ialah untuk mengendapkan partikel-partikel zat wama dispersi Orange 25 sehingga tarutao menjadi jemih dad tidak atau kurang beracun. ~o ->.OH,.H, eoq-' H'", ~, ~02 Jika di dalam air ditambahkan oksigen, maka akan terjadi reaksi lebih lanjut seperti pada reaksi 2, 3, dan 4 BAHAN DAN METODE Bahan. Bahan yang digunakan dalarn penelitian ini antara lain zat WarDa disperse Orange 25 (Garnbar 1) 103

2 Aplikasi [sotop don Radiasi yang diperoleh dari Aldrich Co, Jepang, ~ kelapa sawit yang diperoleh dari industri minyak kelapa sawit PfP Xl Malimping, dad AI2(SO.») yang berkualitas pro analisis. 2N -QN-N 0 N"c~-CH2-CN /c~-c~ Gambar Struktur molekul zat WarDa dispersi Orange 25 Peralatan. Peralatan yang digunakan terdiri dari iradiator gamma CobaIt-60, spektrofotometer uv-vis (Shimadzu 160), perajatan gelas, pengaduk magnet, ph meter, dad pompa udara. Cara lradiasi. Larutan zat WarDa dengan konsentrasi 50 dan 100 ppm, disiapkan dengan melarutkan 1 g zat WarDa dispersi Orange 25 (DO) dajam 1 I air soling, Ialu dilakukan pengenceran 20 kali dad 10 kaji. Larutan zat warda (250 ml) ditempatkan dajam tabung gelas (diameter 5 cm dan tinggi 16 cm). Lamtan diiradiasi dengan sinar gamma pada suhu ruang (35 C) dengan laju dosis 5 kgy/jam dan dosis iradiasi 0, 5, 10, 15, dan 20 kgy. Laju dosis ditentukan dengan dosimeter fricke (G(Fe='+) = 15,6). Selama iradiasi berlangsung, udara dialirkan ke dajam larutan melalui dasar tabung gelas. Penambahan Slud2e. Larutan zat warda yang telab diiradiasi dengan dosis 5 kgy dad kontrol (Iarutan zat WarDa yang tidak diiradiasi), dipipet 50 ml, lalu dimasukkan ke dajam erlenmeyer 100 mi. Ke dajam larutan tersebut ditambahkan ~ dengan konsentrasi 0; 0,1; 0,2; 0,4; dan 0,6%. ph larutan ditepatkan pada ph 3,7,9, dan 12. Larutan diaerasi selama 6 jam, kemudian diukur absorbansinya dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 430 om. Penambahan Koagulan. Larutan zat wama yang telah diiradiasi dengan dosis 5 kgy dipipet 50 mi, lain dimasukkan ke dalam tabung reaksi. ph larutan ditepatkan pada ph 3,5,7,9, dad 12. Ke dalam larutan tersebut dimasukkan Al2(SO 4)3 dengan konsentrasi dalam larutan 0, 20, 40, 60, 80, dan 100 ppm. Larutan dikocok, lain didiamkan selama 24 jam. Selanjutnya, filtratnya diukur dengan spektrofotometer uv-vis pada panjang gelombang 430 om. HASH.. DAN PEMBAHASAN Spektmm Absorbansi Zat Warn a DO. Contoh spektrum DO basil pengukuran dengan spektrofotometer uv-vis dapat dilihat pada Gambar 2. Dari Gambar 2 terlihat bahwa larutan zat WarDa DO mempunyai serapan yang sangat lebar. Dua puncak terlihat pada panjang gelombang 430 om dan 300 om. Pengamb lradiasi Gamma pada Pengurangan Warna Lamtan DO. Larutan zat wama yang diiradiasi, setelah dibuat spektrum absorbansinya, maka hasilnya dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukkan bahwa bila dibandingkan dengan kontrol, temyata iradiasi terhadap larutan zat wama hanya sedikit menurunkan intensitas warnanya, seperti terlihat pada absotbansi maksimum tarutao. Selanjutnya, dengan bertambahnya dosis iradiasi sampai dengan 20 kgy, intensitas serapannya hamvir tidak berubah. Hal ini menunjukkan, bahwa setelah diiradiasi konsentrasi zat warna dalam larutan masih tetap tinggi yang berarti penguraian solit terjadi Pengal1lb ~ Kelapa Sawit pada Pengendapan Zat Wama DO. Dari hasil penelitian ini terlihat, bahwa penambahan ~ kelapa sawit pada larutan zat warna dapat menyebabkan pengendapan partikel-partikel zat wama. Terjadinya pengendapan menyebabkan pengurangan WarDa larutan. Pengendapan yang terjadi dipengaruhi oleh ph daft konsentrasi ~. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4 dad Gambar 5. Pada Gambar 4 terlihat bahwa pengurangan warna akibat pengendapan terjadi paling tinggi pada ph 7 (netral) baik pada zat wama yang diiradiasi maupun kontrol (zat warna yang tidak diiradiasi). Di samping itu, terlihat pula bahwa iradiasi pada zat wama dispersi Orange tidak menyebabkan meningkatnya pengurangan warda. Gambar 5 menunjukkan bahwa penambahan 0, 1 % ~ ke dalam larutan zat WarDa yang tidak diiradiasi menyebabkan terjadinya pengurangan wama sampai 80%, sedangkan penambahan sludge dengan konsentrasi yang sarna pada zat wama yang diiradiasi hanya menghasilkan pengurangan wama 75%. Peningkatan konsentrasi ~ sampai 0,6% tidak menyebabkan peningkatan pengurangan warda. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan 0, 1% ~ dalam larutan sudah cukup untuk mengendapkan partikel-partikel zat wama. Pengal1lb Koagulan AI2(SO)3 pada Pengendapan Zat WarDa DO. Penambahan koagulan AI2(SOJ3 pada larutan zat warda DO menyebabkan terjadinya pengendapan partikel-partikel zat warna, sehingga terjadi peng'lrangan warda. Pengendapan tersebut dipengaruhi oleh ph tarutao dad konsentrasi koagulan seperti terlihat pada Gambar 6 dan 7. Gambar 6 menunjukkan bahwa pada larutan zat warda yang tidak diiradiasi, pengendapan optimum terjadi pada ph 6 dad 7. Pada ph tersebut pengurangan wama mencapai 94 dad 96%. Pada larutan zat wama yang diiradiasi dengan ph 3-12, setelah ditambah koagulan pengurangan wama rata-rata hanya mencapai kurang dati 30%. Pada Gambar 7 terlihat bahwa larutan zat wama (50 ppm) yang tidak diiradiasi, dengan penambahan koagulan 80 ppm sudah dapat menyebabkan pengurangan wama sampai 80%. Pada konsentrasi zat warna yang lebib tinggi, yaitu 100 ppm, tarutao zat warna yang tidak diiradiasi mengalanli pengurangan wama sampai 91 % setelah ditambah koagulan 80 ppm. Jadi pada konsentrasi zat wama yang lebih tinggi dalan larutan pengendapan lebih mudah terjadi setelah penambahan koagulan. Pada zat wama dalam larutan yang diiradiasi dengan dosis 5 kgy dengan konsentrasi awal zat wama 50 dad 100 ppm, pengendapan setelah ditambah koagulan sampai 100 ppm masing-masing hanya mencapai 35 dad 18%. Jadi pengendapan zat wama dalam tarutao lebih efektif pada larutan yang tidak diiradiasi. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Zat organik di dalam pelarut air, jika diiradiasi dengan sinar gamma, akan terjadi reaksi sebagai berikut: 104

3 _Ap[ikasi!sotopdanRadiasi RH adalah zat organik. Jika di dalam reaksi terbentuk R R, maka berat molekul akan bertambah, sehingga zat organik di dalam larutan akan lebih mudah mengendap dengan adanya koagulan. Akan tetapi, jika di dalam reaksi tersebut terbentuk RO2 atau ROH, maka zat organik tersebut akan lebih mudah larut dalam air dan bersifat lebih mudah dioksidasi. Hal ini mengakibatkan lebih sulit diendapkan dengan koagulan. Pada penelitian ini, kemungki- Dan setelah larutan DO diiradiasi terbentuk ROH atau ROO, sehingga pengendapan zat WarDa dengan penambahan koagulan Al2(SO 4)3 lebih efektif tanpa iradiasi. KESIMPULAN ~o~: Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Zat WarDa dispersi Orange 25 sulit diuraikan dengan cara iradiasi gamma. 2. Penggabungan tara iradiasi dad penambahan ~ pada larutan zat WarDa dispersi Orange 25 tidak mampu menaikkan keefektifan iradiasi. Zat warna yang tidak diiradiasi dapat mengendap sarnpai 80% setelah penambahan sludge 0,1%, sedangkan pada tarutao zat WarDa yang diiradiasi 5 kgy, hanya mengendap 75% setelah penambahan ~. 3. Pengendapan partikel zat warda dispersi Orange 25 dalam tarutao air dengan penambahan koagulan AI2(SO4») lebih mudah dilakukan pada tarutao yang tidak diiradiasi, dibanmngkan dengan larutan yang diiradiasi. Zat WarDa dalam larutan 50 dad 100 ppm yang tidak diiradiasi mampu diendapkan masingmasing sarnpai 80 dad 91 % dengan penambahan koagulan AI2(SO 4») 80 ppm pada ph 7, sedangkan pada tarutao zat warda yang diiradiasi 5 kgy dengan konsentrasi 50 dad 100 ppm. hanya dapat diendapkan sebesac 35 dad 18% pacta ph dan penarnbahan koagulan yang sarna. '. """"'."" UCAPAN TERIMA KASm Penulis mengucapkan terima kasih kepada Saudara Drs. Edih Suwadji yang telah menyediakan ~ kelapa sawit, dan Saudara Christina TS yang telah membantu penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA 1. HASlHMOTO. S.. "Liquid waste and municipal sludge". Progress in Technology Related to the New UNDP/ IAEA/RCA Program. JAERI. Japan (1992). 2. MARKOVIC. V.. "Environmental appliances of radiation technology." National Training Course on Radiation Chemistry and its Applications in Industry, 4-15 February 1991, CAIR. BATAN. Jakarta (1991). 3. SWINWOOD, I.F., WAITE,T.D., KRUGER,P., and RAO, S.M., Radiation technologies for waste treatment : A global perspective, IAEA Bulletin! (1994) II. 4. TAKEffiSA, M., and SAKUMOTO, Radiation treabnent of waste water, JAERI, Japan (1980). 5. NAGAI, T., and SUZUKI, N., The radiation-induced degradation of anthraquinone dyes in aqueous solutions, Intr. J. of App. Rad and Isot. f1 (1976) HOSONO. M.. ARAI. H.. AIZAWA. M.. YAMAMO- TO. I.. SHIMIZU. K.. and SUGIYAMA. M.. Decoloration and degradation of azo dye in aqueous solution. Appl. Rad. Isotop.4.! (1993) KAWAKAMI, W., HASHIMOTO, S., MIYATA, T., SAKUMOTO, A., TOKUNAGA, T., CHIGIRA, M., and W ASHINI, M., Radiation treatment of waste water XI. Treatment of dye waste water and cost, Rep. (JAERI-M 7994), JAERI, Japan (1978). 105

4 Aplikasi Isotop danradiasi, 1996 Gambar 2. Spektrum absorbansi zat WarDa DO Garnbar 5. Pengaruh konsentrasi ~ pada pengurangan warda larutao DO yang diiradiasi dengan dosis 0 dan 5 kgy pada ph 7 Gambar 3. Perubahan spektrom absorbansi setelah iradiasi dengan dosis 0, 5, 10, 15, dad 20 kgy Gambar 6. Pengaruh ph pada pengurangan WarDa tarutao DO yang diiradiasi dengan dosis 0 dan 5 kgy Jatu ditambah koagulan 100-!X) "0' ~ M '-' ~ 10 ~ '0 ~ '/I bo ~ '0 ~ JO G) ~ ;'Q 10 0 ph larutan Gambar 4. Pengaruh ph pacta pengurangan zat warda tarutao DO setelah iradiasi dengan dosis 0 dad 5 kgy dan penambahan ~ 0, 1 % Gambar 7. pengaruh konsentrasi AI2(SO 4)3 pada pengurangan WarDa larutan DO yang diiradiasi dengan dosis 0 dad 5 kgy pada ph 7 106

5 .Aplika.fi l.fotop don Radia.fi, 1996 DISKUSI SUHARNlSARDI Mengapa dengan iradiasi 2mm/rem dispersi orange 25 sukar dimatikan? WIN AR TI Zat warda dispe~i biasanya merupakan campuran dari zat WarDa dan bahan pengisi lain, seperti zat fakton. Zat fakton ini mengelilingi molekul zat warda sehinga menyerupai misel dan tidak lamt dajam air. dalam hal ini zat warna dispersi orange 25 kemungkinan molekul zat waran tersebut dijindungi oleh zat fakton dengan kuat, sehingga sulit diuraikan dengan iradiasi. SUWIRMA SY AMSU I. Apakah sudah ada pernhlfan batas konsentrasi zat wama dispersi orange yang diizinkan di perairan/lingkungan? 2. Apakah dasar pemilihan konsentrasi zat warna 50 dan 100 ppm yang digunakan dalarn percobaan ini? WIN AR TI AND A Y ANI 1. Sudah ada, zat warda dispersi orange tidak boleh ada di peraianningkungan. 2. Karena limbah tekstil biasanya mengandung zat wama antara 50 sampai dengan 100 ppm. IRWANSYAH Saya solah-olah mendengar kesimpulan bahwa sinar-y menurunkan penguraian/penghilangan zat wama lebih kecil dari pada tidak dengan iradiasi-y. Apakah sinar-y yang kurang mampu dalam penguraian/penghilangan zat wama atau penguraian/pengilangan zat wama tersebut dihalangi oleh radikal-radikal yang terbentuk dati air yang teradiasi? WIN AR TI kesimpulan dari penelitian ini adalah zat wama dispersi orange suiit diuraikan dengan cara iradiasi-'t, karena radikal OH dan ~O tidak mampu merusak molekulmolekul zat organikk ini. GEN!. R Pada kesimpulan penelitian saudara saat ini diketahui bahwa perlakuan radiasi tidak memberikan kemudaban dalam proses pengendapan setelah penambahan ~ kelapa sawit, pada laju dosis 5 kgy/jam. Apakah sudah dilakukan percobaan dengan menggunakan laju dosis supaya lebih rendah dati dosis yang lebih tinggi dengan harapan mempertinggi kemungkinan reaksi oksidasi oleh radikal oksidasi OR atau reaksi reduksi o/e-a%? WIN AR TI Pada penelitian terdahulu telah dicoba pada laju dosis yang lebih kecil, temyat basil yang diperolah menunj~ bahwa laju dosis kurang berpengaruh pada proses penguraian, tetapi pada proses penambahan sludge belum dicoba pada laju dosis yang lebih rendah atau lebih tinggi. ENDANG GATI 1. Bagaimana kira-kira aplikasi basil penelitian di lapangan? 2. Zat WarDa dispersi orange 25 terdapat pada limbah ~? WINARTI ANDA Y ANI 1. Memakai tangki portable, yang penting menggunakan sistem aliran. 2. Zat warda dispersi orange 25 terdapat pada limbah industri tekstil. HARSOJO 1. Endapan zat warna yang terjadi, apakah dapat dimanfaatkan. Seandainya dapat dimanfaatkkan, endapan tersebut dimanfaatkan sebagai apa? 2. Kalau tidak salah tangkap, ~ mempunyai peranan pada pengendapan zat wama. Dengan demikian yang memegang peranan dalam ~ tersebut apakah jasad reniknya atau unsur kimia lainnya (unsur renik)? WINARTI ANDA Y ANI I. Endapan yang terbentuk bisa dimanfaatkan untuk pembuatan batako atau ~ ~. 2. Yang memegang peranan penting sludge adalah jasad reniknya. BAMBANG DWILOKA Rancangan penelitian apa yang Anda gunakan, sehingga yang diperoleh menolak hipotesis, tak adanya interaksi perlakuan kombinasi (iradiasi zat wanta vs teknik konvensioanl), signifikasi perlakuan? 107

6 Aplikasi Isolop don Radiasi, 1996 WINARTI AND A Y ANI Hipotesis OH(H ) RH > Ro + ~O ~) Ro+Ro >R=R Ro + Oz > ROzo Ro + OH > ROH Jika di daiarn reaksi terbentuk R-R, maka berat molekuj akan bertambah, sehingga zat WarDa organik daiarn larutan lebih mudah mengendap dengan adanya koagulan. kemungkinan dalam penelitian ini terbentuk ROH atau ROO, sehingga pengendapan lebih sulit terjadi. ROSALINA SINAGA Kenapa dosisnya hanya sampai 20 kgy, kalau melihat hasilnya, adakah kecenderungan penambahan dosis masih mempunyai efek? WINARTI ANDA Y ANI Tidak dilakukan pada dosis yang lebih tinggi, karena aplikasinya ke limbah, jadi tidak efektif (memerlukan biaya yang tinggi). 108