PENGOLAHAN AIR LIMBAH LABORATORIUM MENGGUNAKAN PROSES ELEKTROKOAGULASI.

Transkripsi

1 PENGOLAHAN AIR LIMBAH LABORATORIUM MENGGUNAKAN PROSES ELEKTROKOAGULASI Prayitno 1), Sri Rulianah 1), Anang Takwanto 1) 1 Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang, Jl. Soekarno Hatta 9, Malang, prayitno_polmal@yahoo.com Abstract Laboratory wastewater is waste water discharged from laboratory activities, both derived from the results of laboratory equipment washing, effluent chemical solution, reagent and effluent residues of chemical reactions. Thus the laboratory wastewater containing ingredients or organic and inorganic compounds, alkaline or acid, irritating, reactive and toxic. Some of the laboratory wastewater treatment process has been done but getting optimal results yet. The research objective was to determine the influence of an electric current, process time, and electrode distance on decreasing the concentration of COD, TSS and alkalinity in the electrocoagulation process. The study was conducted using elektrokoagulator basin made from plastic. The Elektrokoagulator basin installed on Al-Fe plate (as an electrode) in parallel at a certain distance (as a variable) and be connected to an electric current. The variables used in this research are: electrical current, the processing time and the distance between the electrodes. While the parameters being measured are the COD, TSS, and alkalinity. The results showed that the greater the electrical current, the longer the processing time and the smaller the distance of the electrode, the greater the reduction in the concentration of COD, TSS, and alkalinity. In the electrical current of 7 Ampere, processing time of 45 minutes and distance between the electrodes of 3 cm can result in reduced concentrations of COD, TSS, and alkalinity to 90.2%, 80.4%, and 81.4%, respectively. Keywords: COD, TSS, alkalinity, elektrocoagulation, electrode Abstrak Air limbah laboratorium merupakan air limbah yang dihasilkan dari kegiatan laboratorium, baik yang berasal dari hasil kegiatan pencucian peralatan laboratorium, buangan larutan kimia atau reagent maupun buangan sisa- sisa reaksi kimia. Air limbah laboratorium mengandung bahan atau senyawa senyawa organik maupun anorganik, yang bersifat basa maupun asam, iritatif, reaktif dan toksid. Beberapa proses pengolahan terhadap air limbah laboratorium telah dilakukan namun mendapatkan hasil yang belum optimal. Tujuan penelitian untuk mengetahui pengaruh listrik, waktu proses, dan jarak elektroda terhadap penurunan konsentrasi COD, TSS dan alkalinitas pada proses elektrokoagulasi. Penelitian dilakukan dengan menggunakan bak elektrokoagulator yang terbuat dari bahan plastik. Pada bak elektrokoagulator dipasang plat Al-Fe (sebagai elektroda) secara paralel pada jarak tertentu (sebagai variabel) serta dihubungkan dengan arus listrik. Variabel yang digunakan pada penelitian ini adalah: arus listrik, waktu proses serta jarak antar elektroda. Sedangkan parameter yang diukur adalah COD, TSS, dan alkalinitas. Hasil penelitian menunjukan bahwa semakin besar kuat arus, semakin lama waktu proses dan semakin kecil jarak elektrode maka semakin besar penurunan konsentrasi COD, TSS, dan alkalinitas. Pada arus listrik sebesar 7 Ampere, waktu proses 45 menit dan jarak antar elektroda 3 cm dapat menghasilkan penurunan konsentrasi COD, TSS, dan alkalinitas masing masing sebesar 90,2%, 80,4%, dan 81,4%. Kata Kunci: COD, TSS, alkalinitas, elektrokoagulasi, elektroda PROSIDING Vol. 01, Tahun 2016 ISSN:

2 PENDAHULUAN Air limbah laboratorium merupakan air limbah yang dihasikan dari kegiatan di laboratorium, baik air limbah yang berasal dari kegiatan pencucian peralatan laboratorium, buangan larutan kimia atau reagent maupun air limbah dari sisa hasil reaksi kimia. Untuk itu air limbah laboratorium mengandung bahan/senyawa senyawa organik maupun anorganik, yang bersifat basa maupun asam, iritatif, reaktif dan toksid. Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Malang memiliki 7 laboratorium, dimana masing masing laboratorium memiliki karakteristik air limbah yang berbeda tergantung beberapa faktor, antara lain: jenis praktikum, jumlah mahasiswa, intensitas pemakaian serta jumlah pemakaian air. Air limbah yang dihasilkan dari masing masing laboratorium tersebut selama ini masih diolah secara sederhana yaitu ditampung dalam bak penampung sementara kemudian dibuang kedalam sumur resapan. Hasil uji awal tehadap air limbah laboratorium di bak penampung sementara menunjukkan bahwa air limbah laboratorium mengandung BOD = mg/l, COD = 2.094,40 mg/l, TSS = 750 mg/l, ph = 1, Fe = 200 mg/l, Hg = 0,5 mg/l, Al = 35 mg/l, Cr = 0,3 mg/l, dan Alkalinitas = 32,28 mg CaCO3/L. Namun demikian kualiats air limbah tersbut masih fluktuatif dan variatif tergantung intensitas penggunaan laboratorium maupun jumlah praktikan. Air limbah laboratorium apabila langsung dibuang ke badan air penerima (sungai) dapat mengakibatkan terjadinya pencemaran lingkungan maupun gangguan terhadap kesehatan manusia. Untuk itu air limbah sebelum dibuang ke sungai harus dilakukan pengolahan secara baik dan benar hingga memenuhi baku mutu yang ditetapkan (Kusnoputranto, H. 1995). Beberapa jenis pengolahan air limbah laboratorium yang telah digunakan, antara lain: elekrokoagulasi, adsorbsi, aerasi, koagulasi flokulasi (Eckenfelder. 2003). Dalam proses elektrokoagulasi terjadi mekanisme proses elektrokimia yang kompleks yaitu proses elektrokoagulasi, elektroflotasi dan elektro oksidasi (Tchobanoglous.2003). Proses elektrokoagulasi memiliki kemampuan dalam menurunkan beberapa jenis polutan. Farida Hanum dkk (2015) menyebutkan bahwa dalam mengolah air limbah kelapa sawit menggunakan proses elektrokoagulasi dapat menurunkan COD sebesar 81,32% dan kekeruhan sebesar 95,08%. Prayitno dkk (2012) dalam mengolah limbah cair menggunakan elektrokoagulasi secara kontinyu pada kuat arus 2,5 Ampere, waktu operasi 120 menit diperoleh efisiensi penyisihan kontaminan masing - masing Cr (98,222 %) dan TSS (85,327 %). Sedangkan Mutiara dkk (2012) menggunakan elektrokoagulasi pada limbah cair industri pangan dengan kondisi operasi yaitu tegangan 24 Volt dan waktu 60 menit dapat menyisihkan TSS, kekeruhan, warna, phospat, dan COD masing masing sebesar 88,02%, 76,85%, 77,49%, 100% dan 77,78%. Nurchanifa (2014) menyebutkan bahwa dalam pengolahan air limbah penyamaan kulit dengan menggunakan elektrokoagulasi pada tegangan 8 volt dapat menurunkan konsentrasi Cr sebesar 98,82%. Dengan demikian proses elektrokoagulasi memiliki kemampuan dalam menurunkan konsentrasi polutan seperti logam berat, COD, TSS dan kekeruhan, dimana besarnya penurunan konsentrasi dipengaruhi oleh tegangan, kuat arus, jarak antar elektroda dan waktu proses. Untuk itu tujuan penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh dari arus listrik, lama proses dan jarak antar elektroda terhadap penurunan konsentrasi bahan orgaik (COD), TSS dan alkalinitas dalam air limbah laboratorium menggunakan proses elektrokoagulasi. PROSIDING Vol. 01, Tahun 2016 ISSN:

3 METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan dengan menggunakan pendekatan experimental research, dimana percobaan dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan perubahan perubahan terhadap beberapa variabel yang mempengaruhi proses elektrokoagulasi. Sebagai variabel percobaan adalah arus listrik (1, 5, dan 7 Ampere), waktu proses (15, 30, 45 menit) serta jarak antar elektroda (3, 4, dan 5 cm). Sedangkan parameter yang diukur meliputi COD, TSS dan alkalinitas. Sedangkan sebagai batasan masalah dalam penelitian ini antara lain: air limbah laboratorium berasal dari hasil penampungan dari semua air limbah laboratorium di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang, volume air limbah sebanyak 5 liter. Alat yang digunakan dalam percobaan, antara lain: Elektrokoagulator (30 x 30 x 50 cm), Plat Al Fe (15 x 10 x 0,5 cm), Power supply DC, Perangkat analisa COD, TSS dan alkalinitas (Misalnya: Refluks, Buret, Timbangan analitik, Oven, Erlen meyer, Beaker glass, dan lainnya). Sedangkan bahan yang digunakan, antara lain: Air limbah laboratorium (5 L), Reagent/bahan kimia untuk analisa COD, TSS, Alkalinitas (Misalnya: Kalium dikhromat, Magnesium Sulfat, Ferro Amonium Sulfat, Ferro Sulfat, Merkuri Sulfat, Indikator Ferroin, Asam sulfat, Kertas Saring, dan lainnya). Data percobaan diperoleh dari hasil pengukuran/analisa terhadap besarnya konsentrasi COD, TSS dan alkalinitas, dimana metode yang digunakan untuk analisa COD adalah refluk terbuka, analisa TSS menggunakan metode gravimetri dan analisa alkalinitas menggunakan metode titrasi. Selanjutnya data yang dikumpulkan dianalisa menggunakan metode grafis. Selanjutnya prosedur percobaan adalah sebagai berikut: Menyiapkan peralatan elektrokoagulator, Menuangkan air limbah laboratorium sebanyak 5 liter kedalam elektrokoagulator serta sampling untuk mengetahui konsentrasi COD, TSS dan alkalinitas awal, Memasukkan elektroda Al-Fe kedalam elektrokaogluator serta setting jarak antar elektroda sesuai variabel yang ditentukan, Menghubungkan elektroda dengan power suppy dengan menggunakan kabel, Setting besarnya arus listrik yang ada di power supply sesuai variabel percobaan, Menghubungkan power supply dengan arus listrik dan tekan ON, Mengamati proses elektrokoagulasi dan sampling pada waktu 15, 30 dan 45 menit, Mengukur/menganalisa konsentrasi COD, TSS dan alkalinitas sampel, Mematikan power supply dengan tekan OFF, Mengulangi percobaan dengan menggunakan variabel percobaan yang berbeda. Gambar 1. Alat percobaan (Elektrokoagulator) PROSIDING Vol. 01, Tahun 2016 ISSN:

4 HASIL DAN PEMBAHASAN Percobaan dilakukan dengan menggunakan air limbah laboratorium yang diambil dari bak penampung air limbah yang ada di Jurusan Teknik Kimia- Politeknik Negeri Malang, dimana bak penampung berisikan air limbah hasil penampungan dari semua air limbah dari masing masing laboratorium. Penetapan parameter yang digunakan dalam percobaan ini berdasarkan pada pertimbangan besarnya konsentrasi polutan, ketersediaan peralatan uji/analisa serta parameter dalam baku mutu, dimana pada percobaan ini ditetapkan parameter yang diukur adalah COD, TSS dan alkalinitas. Air limbah yang digunakan memiliki konsentrasi awal yang berbeda beda, untuk itu dalam pengukuran besarnya kemampuan elektrokoagulator dalam menurunkan konsentrasi masing masing polutan dinyatakan dalam bentuk % penurunan. Hasil percobaan sebagaimana gambar 2 menunjukkan bahwa dengan bertambahnya waktu proses pada elektrokoagulasi maka konsentrasi COD dalam air limbah semakin turun/berkurang, baik elektrokoagulasi yang menggunakan jarak antar elektroda 3 cm, 4 cm maupun 5 cm. Demikian juga dengan semakin besar arus listrik yang dialirkan kedalam elektroda maka semakin penurunan konsentrasi COD dalam air limbah. Pada gambar 2 (a) menunjukkan bahwa penurunan konsentrasi COD terbesar terjadi pada waktu 45 menit dan arus listrik 7 ampere dengan prosen penurunan konsentrasi COD sebesar 90,2%. Pada gambar 2 (b) menunjukkan bahwa penurunan konsentrasi COD terbesar terjadi pada waktu 45 menit dan arus listrik 7 ampere dengan prose penurunan konsentrasi COD sebesar 74,9%. Sedangkan gambar 2 (c) menunjukkan penurunan konsentrasi COD terbesar terjadi pada waktu 45 menit dan arus listrik 7 ampere dengan prosen penurunan konsentrasi COD sebesar 71,8%. Dengan demikian penurunan konsentrasi COD terbesar terjadi pada jarak antar elektroda sebesar 3 cm, waktu 45 menit dan arus listrik 7 ampere yaitu sebesar 90,2%. Sedangkan menurut Hanum dkk (2015) dalam proses elektrokoagulasi air limbah kelapa sawit dapat menurunkan COD sebesar 81,32%. (a) (b) Gambar 2. Konsentrasi COD hasil elektrokoagulasi pada berbagai jarak antar elektroda (a). Jarak 3 cm (b). Jarak 4 cm (c). Jarak 5 cm (c) PROSIDING Vol. 01, Tahun 2016 ISSN:

5 Kondisi ini dapat terjadi disebabkan oleh karena dengan bertambah besarnya arus listrik maka semakin besar terjadinya oksidasi pada katode untuk menghasilkan ion Fe +3 yang selanjutnya ion Fe +3 akan berikatan dengan bahan organik (COD) yang bermuatan negatif sehingga membentuk flok flok berukuran besar dan mengendap secara gravitasi yang selanjutnya berakibat semakin menurunnya konsentrasi COD dalam air limbah. Demikian juga dengan bertambahnya waktu proses elektrokoagulasi maka semakin banyak ion Fe +3 yang dihasilkan dari proses oksidasi katode sehingga semakin besar terjadinya ikatan dengan ion- ion bahan organik (COD) untuk membentuk endapan sehingga semakin berkurangnya konsentrasi COD dalam air limbah. Sedangkan semakin kecil jarak antara elektroda maka semakin besar rapat arus yang terjadi diantara dua elektroda yang berakibat pada semakin besar terjadinya ikatan ion ion Fe +3 dengan ion-ion negatif dari bahan organik (COD) untuk membentuk endapan yg berakibat pada penurunan konsentrasi COD dalam air limbah. Disamping itu besarnya penurunan konsentrasi COD dalam proses elektrokoagulasi juga dipengaruhi oleh karakteristik air limbah. Selanjutnya penurunan konsentrasi TSS pada proses elektrokoagulasi air limbah laboratorium dapat dilihat pada gambar 3, dimana konsentrasi TSS dalam air limbah mengalami penurunan setiap waktu. Semakin lama waktu proses elektrokoagulasi, semakin besar arus litrik yang diberikan serta semakin dekat jarak antar elektroda maka semakin besar penurunan konsentrasi TSS. Menurut gambar 3 (a) yaitu pada jarak antara elektroda 3 cm menunjukkan bahwa penurunan konsentrasi TSS terbesar terjadi pada waktu 45 menit dan arus listrik 7 ampere dengan prosen penurunan konsentrasi COD sebesar 80,4%. Pada gambar 3 (b) yaitu pada jarak antar elektroda 4 cm menunjukkan bahwa penurunan konsentrasi TSS terbesar terjadi pada waktu 45 menit dan arus listrik 7 ampere dengan prosen penurunan konsentrasi TSS sebesar 61,2%. PROSIDING Vol. 01, Tahun 2016 ISSN:

6 Gambar 3. Konsentrasi TSS hasil elektrokoagulasi pada berbagai jarak antar elektroda (a). Jarak 3 cm (b). Jarak 4 cm (c). Jarak 5 cm Sedangkan gambar 3 (c) yaitu pada jarak antar elektroda 5 cm menunjukkan penurunan konsentrasi TSS terbesar terjadi pada waktu 45 menit dan arus listrik 7 ampere dengan prosen penurunan konsentrasi TSS sebesar 55,7%. Dengan demikian penurunan konsentrasi TSS terbesar terjadi pada waktu proses 45 menit, kauta arus 7 ampere dan jarak antara elektroda 3 cm yaitu sebesar 80,4%. Prayitno dkk (2012) dalam pengolahan air limbah cair menggunakan elektrokoagulasi pada kondisi operasi 2,5 Ampere, waktu operasi 120 menit dapat menurunkan TSS sebesar 85,327 %. Sedangkan Mutiara dkk (2012) dalam pengolahan air limbah pangan menggunakan elektrokoagulasi pada tegangan 24 Volt dan waktu 60 menit dapat menurunkan TSS sebesar 88,02%. Dengan demikian besarnya penurunan TSS dalam proses elektrokoagulasi dipengaruhi oleh kuat arus, lama proses, jarak antar elektroda juga karakteristik air limbah, dimana semakin besar kuat arus maka semakin besar proses oksidasi pada katode (Fe) untuk menghasilkan ion Fe +3 yang selanjutnya semakin besar peluang terjadinya ikatan dengan ion-ion negatif dari padatan tersuspensi (TSS) untuk membentuk endapan, yang berakibat pada semakin berkurangnya konsentrasi TSS dalam air limbah. Selanjutnya penurunan konsentrasi alkalinitas pada proses elektrokoagulasi air limbah laboratorium dapat dilihat pada gambar 4, dimana semakin lama waktu proses elektrokoagulasi maka semakin turun konsentrasi alkalinitas dalam air limbah (prosen penurunan konsentrasi semakin besar). Demikian juga semakin besar kuat arus yang diberikan dalam proses elektrokoagulasi maka semakin besar penurunan konsentrasi alkalinitas. Pada gambar 4(a), penurunan konsentrasi alkalinitas terbesar (81,4%) diperoleh pada pemberian kuat arus 7 ampere dan waktu 45 menit. Pada gambar 4(b), penurunan konsentrasi alkalinitas terbesar (61,2%) diperoleh pada pemberian kuat arus 7 ampere dan waktu 45 menit. Sedangkan pada gambar 4(c), penurunan konsentrasi alkalinitas terbesar (69,4%) diperoleh pada pemberian kuat arus 7 ampere dan waktu 45 menit. Dengan demikian pada jarak antar elektroda sebesar 3 cm, kuat arus 7 ampere dan waktu proses 45 menit tejadi penurunan konsentrasi alkalinitas terbesar yaitu 81,4%. PROSIDING Vol. 01, Tahun 2016 ISSN:

7 Gambar 4. Konsentrasi Alkalinitas hasil elektrokoagulasi pada berbagai jarak antar elektroda (a). Jarak 3 cm (b). Jarak 4 cm (c). Jarak 5 cm SIMPULAN Proses elektrokoagulasi memiliki kemampuan untuk menurunkan konsentrasi COD, TSS dan alkalinitas dalam air limbah laboratorium, dimana semakin dekat jarak antara elektroda, semakin lama waktu proses dan semakin besar kuat arus maka semakin besar penurunan konsentrasi COD, TSS dan alkalinitas. Penurunan COD, TSS dan alkalinitas terbesar tejadi pada waktu proses 45 menit, kuat arus 7 ampere dan jaraj antara elektroda 3 cm dengan proses penurunan konsentrasi COD, TSS dan alkanitas masing masing sebesar 90,2%, 80,4%, dan 81,4%. DAFTAR PUSTAKA Eckenfelder, W., Wesley, Jr Industrial Water Treatment. Gulf Publishing Company Book Division. Texas. Eko Hartini, MG. Catur Yuantari PengolahanA ir Limbah Laboratorium Dengan Menggunakan KoagulanAlum Sulfat Dan Poly Alum Chloride Di Laboratorium Kesehatan Universitas Dian Nuswantoro Semarang. Jurnal Dian. Vol. 11, No. 2. Hal Farida Hanum, Rondang Tambun, M. Yusuf Ritonga, William Wardhana Kasim Aplikasi Elektrokoagulasi Dalam Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit. Jurnal Teknik Kimia- Universitas Sumatera Utara, Vol. 4, No. 4. Hal Hari Bambang P dan Harsanti Mining Pengolahan Limbah Cair Tekstil Menggunakan Proses Elektrokoagulasi Dengan Sel Al Al. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Kejuangan. UPN Jogyakarta. Kusnoputranto, H Bahan Toksik di Air dalam Toksikologi Lingkungan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia. PROSIDING Vol. 01, Tahun 2016 ISSN:

8 Mutiara Windika Ganeissa, Suprihatin, Nastiti Siswi Indrasti Pengolahan tersier limbah cair industri pangan degan teknik elektrokoagulasi menggunakan elektroda stainless steel. E-Jurnal Agroindustri Indonesia, Vol.1, N0.1, Hal Nur Chanifa Wahyulis, Ita Ulfin, Harmami Optimasi tegangan pada proses elektrokoagulasi penurunan kadar kromium dari filtrat hasil hidrolisis limbah padat penyamakan kulit. Jurnal Sains dan Seni POMITS. Vol. 3, No. 2, Hal Prayitno, Endro Kismolo Percobaan awal proses elektrokoagulasi sebagai metode alternatif pada pengolahan limbah cair. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir ISSN Hal BATAN Yogyakarta. Tchobanoglous, G., Burton, L Wastewater Engineering Treatment and Reuse 4rd edition. Mc Graw-Hill Book. New York. PROSIDING Vol. 01, Tahun 2016 ISSN: