RACE-Vol.4, No.1, Maret 2010 ISSN PENGARUH PASANGAN ELEKTRODA TERHADAP PROSES ELEKTROKOAGULASI PADA PENGOLAHAN AIR BUANGAN INDUSTRI TEKSTIL

Transkripsi

1 RACE-Vol.4, No.1, Maret 21 ISSN PENGARUH PASANGAN ELEKTRODA TERHADAP PROSES ELEKTROKOAGULASI PADA PENGOLAHAN AIR BUANGAN INDUSTRI TEKSTIL Oleh Agustinus Ngatin Yunus Tonapa Sarungu Mukhtar Gozali Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung Gegerkalong Hilir Ciwaruga,Bandung ABSTRAK Air buangan industri tekstil mengandung bahan pencemar organik maupun anorganik yang dapat ditunjukkan dengan kadar, BOD, dan kekeruhan yang relatif tinggi. Jika air buangan industri tekstil langsung dibuang ke lingkungan akan mencemari lingkungan dan membahayakan bagi kesehatan manusia dan makluk hidup yang lain. Pengolahan air buangan industri tekstil dengan metode elektrokoagulasi bertujuan untuk mengganti atau menghemat bahan kimia sebagai koagulan dan flokulan yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan dan harganya terus meningkat. Pengolahan air buangan dengan metode elektrokoagulasi dapat menghasilkan air buangan dengan kadar, turbi, di bawah baku mutu lingkungan (BML) Penelitian ini diawali dengan menentukan karakteristik air buangan industri tekstil mengenai kandungan, BOD, turbi dan nya. Penggunaan pasangan elektroda SS-SS digunakan untuk menentukan kondisi rapat arus dan waktu proses elektrokoagulasi. Dari kondisi terbaik diaplikan untuk pasangan elektroda Fe-Fe, Al-Al, SS-Al, dan Fe-Al. Air buangan proses yang dianalisis meliputi penyisihan, BOD, turbi dan. Hasil penelitian dengan pasangan elektroda SS-SS menunjukkan bahwa penggunaan rapat arus,25 s.d 1, A/dm 2 dan waktu proses 5 s.d 45 menit dipeoleh kondisi terbaik pada rapat arus 1,A/dm 2 dengan waktu 35 menit. Pada kondisi operasi tersebut dihasilkan kadar 123 mg O 2 /L dengan efisiensi penyisihan 93% dan penurunan turbi 6,86 mg/l dengan efisiensi 82% serta 8,72. Penggunan pasangan elektroda SS-SS, Al-Al, Fe-Fe, SS-Al, dan Fe-Al, kondisi terbaik dicapai pada pasangan elektroda Fe-Al menghasilkan kadar 62 mg O 2 /L, dengan efisiensi 97%, BOD 5 : 25 mg/l, penurunan turbi 1,66 mg/l dengan efisiensi 96%, dan air buangan 8,64. Pengolahan air buangan industri tekstil dengan metode elektrokoagulasi tersebut dapat menurunkan intensitas warna air buangan dan bahkan menghilangkan zat warna yang ditunjukkan dengan air buangan berwarna jernih. Kata kunci: Pasangan elektroda, elektrokoagulasi, air buangan tekstil, rapat arus, waktu proses

2 RACE-Vol.4, No.1, Maret 21 ISSN PENDAHULUAN Perlindungan terhadap lingkungan dari polusi atau kontaminan terhadap air sudah menjadi perbincangan secara nasional maupun internasional, sehinggga perlu diciptakan suatu metoda yang efektif dan murah untuk mengolah air buangan industri sebelum dibuang ke lingkungan atau digunakan kembali. Salah satu cara pemecahan hal tersebut yaitu penerapan Teknologi Elektrokoagulasi yang merupakan salah satu metode yang relatif lebih menguntungkan dibandingkan penggunaan bahan kimia sebagai koagulan yang sudah populer selama ini. Metode elektrokoagulasi merupakan teknologi yang sederhana dan efisien untuk mengolah air kotor maupun berbagai air buangan indfustri. Menurut penelitian Moh Faiqun Ni am, dkk (27), dengan metode elektrokoagulasi mempunyai efisiensi penyingkiran dan kekeruhan yang tinggi yaitu menjadi 95%, dan air buangan mendekati pada netral Selain itu, pengolahan air buangan menggunakan metode elektrokoagulasi relatif lebih murah biaya operasionalnya, biaya pengolahan air buangan 1 galon dengan metode elektrokoagulasi adalah $ 1,69, sedangkan menggunakan bahan kimia memperlukan biaya $ 14,18 (Abe Beagles, 24) Berdasarkan hal tersebut di atas bahwa pengolahan air buangan menggunakan metode elektrokoagulasi relatif lebih efisien dan lebih murah.. Oleh karena itu, dalam penelitian ini difocuskan untuk pengolahan air buangan industri tekstil.. Dengan dilakukan penelitian ini, bertujuan untuk mendapatkan kombinasi pasangan elektroda, rapat arus, waktu tinggal yang tepat dengan efisiensi penyisihan, penurunan turbi, dan air buangan yang memenuhi standar Baku Mutu Lingkungan (BML). METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan untuk menyelesaikan masalah pada proses pengolahan air buangan adalah metode eksperimen yang dilakukan di Laboratorium yang meliputi perhitungan necara massa dan energi untuk volume air buangan yang tertentu variasi aktu tinggal dan rapat arus proses variasi pasangan elektroda ditunjukkan pada Tabel 1 Tabel 1 Variasi pasangan elektroda No Jenis Elektroda 1 A Fe-Fe 2 B Al-Al 3 C SS-SS 4 D Fe-Al 5 E SS-Al dengan luaran air buangan proses elektrokoagulasi memenuhi baku mutu lingkungan dengan indikator kekeruhan,, dan kadar di bawah atau minimal sama dengan baku mutu lingkungan (BML). Secara skematis, diagram alir proses pengolahan air buangan metode elektrokoagulasi ditunjukkan pada Gambar 1 berikut ini. Air limbah Industri Tekstil Air Buangan (filtrat) Analisis kadar, turbi, BOD, dan Elektrokoagulasi Dekantasi Filtrasi Lumpur Dilakukan penelitian lanjutan menjadi aluminum sulfat/ ferosulfat Gambar 1 Skema Proses Elektrokoagulasi Air Buangan

3 RACE-Vol.4, No.1, Maret 21 ISSN HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Karakteristik Air Buangan Tekstil Air buangan industri tekstil yang berasal dari PT.Tarumatex merupakan air buangan akumulasi yang merupakan air buangan campuran dari beberapa unit pengolahan tekstil. Air buangan awal dianalisis mempunyai karakteristik yang ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2 Karakteristik air buangan akumulasi No Parameter Jumlah (NTU) 38,56 3 BOD (mgo2/l) TSS TDS 733 Air buangan industri tekstil setelah mengalami pengolahan dengan metode elektrokoagulasi menggunakan pasangan elektroda SS SS menghasilkan gumpalan yang didiamkan beberapa saat turun ke dasar tangki seperti ditunjukkan pada Gambar 2 berikut ini. mempunyai karakteristik seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2. Komposisi kadar bahan pencemar yang terdapat dalam air buangan setelah proses elektrokoagulasi ditunjukkan pada Tabel 3 dan Gambar 3 a dan b yang menunjukkan penurunan kadar, turbi Tabel 3 Hasil pengolahan air buangan berdasarkan rapat arus No Arus A/dm 2 ) (NTU) (mgo 2/l) BOD 5 % Eff %Eff 1 8,4 38, ,25 8,43 8, ,6 28 3,5 8,48 7, ,8 8 4,75 8,57 7, , , 8,72 6, , Penyisihan (NTU) ,56 Penurunan turbi Gambar 2 Proses penurunan gumpalan ke dasar tangki Berdasarkan Tabel 3 dan Gambar 3(a) dan (b) ditunjukkan bahwa penggunaan Berdasarkan Gambar 2 ditunjukkan bahwa air buangan tekstil setelah elektrokoagulasi tampak adanya flok-flok yang turun ke dasar bejana atau tangki untuk mengendap, yang akhirnya difiltrasi untuk menghasilkan air buangan proses yang jernih. Hasil air buangan tersebut dilakukan analisis kadar, BOD 5, turbi dan. 2. Penggunaan Elektroda Stainless Steel (SS) Hasil analisis air buangan industri tekstil awal dengan proses elektrokoagulasi menggunakan pasangan elektroda SS (a) Penyisihan (b). Penurunan Gambar 3 Grafik rapat arus terhadap penyishan & turbi pasangan elektroda SS mempunyai kecenderungan penyisihan kadar dan turbi (kekeruhan) dalam air buangan semakin menurun.dengan meningkatnya rapat arus Hal tersebut terjadi akibat arus yang mengalir ke dalam air buangan melalui elektroda semakin besar, menyebabkan pelarutan logam menjadi ion dan peruraian air menjadi ion hidroksil (OH - ) dan gas hidrogen (H 2 ) semakin banyak (Moh Faiqun Ni am: 27), maka endapan hidroksida yang terjadi semakin meningkat dan menyebabkan kadar, BOD 5 dan turbi dalam air buangan 7

4 RACE-Vol.4, No.1, Maret 21 ISSN menurun. Pada proses elektrokoagulasi melibatkan reaksi berikut Katoda : M n+ + ne M 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH - Anoda M M n+ + ne H 2 O ½ O 2 + 2H + + 2e Selain itu, peningkatan rapat arus dapat menyebabkan peningkatan peruraian senyawa organik yang ada dalam air buangan industri tekstil akibat adanya peningkatan loncatan arus listrik (driving force) ke dalam air buangan, sehingga terbentuk gumpalan yang akhirnya membentuk koagulan. Koagulan tersebut akan terpisah atau mengendap, sehingga air buangan menjadi relatif lebih jernih yang menunjukkan kadar, BOD5 dan turbi menurun. Penggunaan pasangan elektroda SS pada proses elektrokoagulasi menghasilkan kadar dan turbi dalam air buangan sudah menunjukkan harga di bawah standar baku mutu air buangan industri terjadi pada rapat arus 1, A/dm 2 dengan waktu proses 35 menit, yaitu 123 mgo 2 /L dan 6,86 NTU Efisiensi penyisihan, dan penurunan turbi, dalam air buangan hasil proses elektrokoagulasi menggunakan elektroda Fe dan Al ditunjukkan pada Gambar 4 a dan b. Efisiensi penyisihan dan penurunan turbi dihitung berdasarkan persamaan = (p q )/ p Dimana, p : kadar atau turbi awal, q : kadar atau turbi setelah proses elektrokoagulasi Efisiensi turbi (%) Efisiensi penyisihan ,6 79, (a).ef.penysihan 28 (b).ef.penurunan d Gambar 4 (a) Efisiensi penyisihan ( b). Ef.penurunan turbi dan penurunan turbi 82% pada rapat arus 1,A/dm 2. Pengaruh rapat arus terhadap air buangan proses elektrokoagulasi ditunjukkan pada Gambar 5. Berdasarkan Gambar 4 pengaruh rapat arus terhadap efisiensi penyisihan 93% Gambar 5. Grafik rapat arus terhadap perubahan air buangan Berdasarkan Gambar 5 ditunjukkan bahwa proses elektrokoagulasi menggunakan elektroda SS menghasilkan air buangan semakin naik mulai air buangan industri tekstil 8,4 s.d air buangan proses mencapai 8,72. Hal tersebut menunjukkan bahwa senyawa hidroksida yang mengendap atau membentuk koagulan lebih sedikit daripada ion hidroksida yang masih ada dalam air buangan, sehingga air buangan meningkat secara signifikan terhadap jumlah ion hidroksida. 3. Pengaruh Waktu terhadap Penyisihan Kadar, dan Proses Elektrokoagulasi Hasil penyisihan dan efisiensinya, penurunan turbi dan efisiensinya, menggunakan pasangan elektroda SS ditunjukkan pada Tabel 4 dan Gambar 6 dan 7. Efisiensi penurunan turbi Tabel 4 Hasil Pengolahan Air Buangan 82% Berdasarkan Waktu Proses Elektrokoagulasi No Wkt (mnt) 8,4 8 (NTU) (mg O 2/l) 8,57 % Eff 8,72 % Eff BOD 5 8,4 38, Eff (%)

5 RACE-Vol.4, No.1, Maret 21 ISSN Efisiensi penyisihan Gambar 6 Grafik waktu proses terhadap kadar dan efisiensi Nilai turbi (NTU) Penyisihan , Penurunan turbi 6, , Efisiesni penurunan turbi Gambar 11,41 7 Waktu Proses terhadap dan Efisiensi Berdasarkan Gambar 6 dan 7 ditunjukkan bahwa penyisihan kadar, BOD5 dan penurunan turbi mengalami penurunan yang signifikan terhadap waktu proses dan mencapai kadar dan turbi dalam air buangan terendah pada waktu proses 35 menit yaitu 123 mg O 2 /L dengan efisiensi 93% dan kadar turbi 6,86 NTU dengan efisiensinya 82%. Hal tersebut terjadi akibat semakin lama waktu proses berarti jumlah listrik yang dialirkan semakin besar dan pelarutan elektroda di anoda menjadi ion dan penguraian air menjadi gas H 2 dan ion OH - semakin besar yang membuat pembentukan koagulan menjadi semakin meningkat pula, sehingga penyisihan kadar dan penurunan turbi menunjukkan perubahan yang signifikan. Hal tersebut disebabkan oleh terikatnya bahan pencemar atau partikel padat ke dalam koagulan semakin besar dan mencapai kondisi maksimum pada waktu proses berlangsung selama 35 menit. Berdasarkan karakteristik air buangan industri tekstil untuk proses elektrokoagulasi menggunakan pasangan elektroda SS menunjukan hubungan waktu proses terhadap harga air buangan proses seperti ditunjukkan pada Gambar 7 berikut Waktu Proses (menit Gambar 7 Grafik waktu proses terhadap air buangan Berdasarkan Gambar 7 ditunjukkan bahwa air buangan proses elektrokoagulasi menggunakan elektroda SS mengalami peningkatan. Hal ini disebabkan semakin lama waktu proses berarti semakin banyak listrik yang mengalir ke dalam air buangan melalui elektroda SS yang menyebabkan di anoda terjadi pelarutan logam dan penguraian air menjadi O 2 serta di katiode menjadi H 2 dan OH - semakin meningkat, tetapi tidak semua ion OH bereaksi membentuk senyawa hidroksida sehingga menunjukkan kenaikan ynag signifikan dengan peningkatan pembentukan hidroksida. 4. Pengaruh Pasangann Elektroda terhadap Penyisihan dan Penurunan Tubi Penyisihan dan penurunan turbi pada air buangan proses elektrokoagulasi dipengaruhi oleh pasangan elektroda yang digunakan berdasarkan sifat logam. Karena sifat logam yang digunakan sebagai elektroda akan mempengaruhi daya hantar listrik dan pelarutan logam. Berdasarkan pasangan elektroda yang digunakan diperoleh hasil penyisihan dan 8,4 8,69 8,72 8,76

6 RACE-Vol.4, No.1, Maret 21 ISSN penurunan turbi seperti pada Tabel 5 berikut atau Gambar 8.dan 9 Tabel 5 No Nilai Elektr oda Hasil pengolahan air buangan berdasarkan pasangan elektroda (NTU) BOD 5 Eff Peny (%) 1 SS-SS 123 6, Fe-Fe 92 2, Al-Al 123 3, Fe-Al 62 1, SS-Al 37 7, Penyisihan aw al ss-ss Fe-Fe Al-Al Fe-Al Ss-Al Elektroda Efisiensi penyisihan Eff. Pen turbid (%) Gambar 8 Grafik Penyisihan dan Efisiensinya Nilai turbi (NTU) , Penurunan turbi 2, ,32 1,66 aw al Ss-Ss Fe-Fe Al-Al Fe-Al Ss-Al Elektroda Efisiensi penurunan turbi Gambar 9 Grafik Penurun dan Efisiensinya Berdasarkan Gambar 8 dan 9 ditunjukkan bahwa nilai penyisihan dan turbi air buangan terendah dicapai pada penggunaan pasangan elektroda Fe-Al dengan nilai 62 mg O 2 /L dan nilai turbinya adalah 1,66 NTU. Penggunaan pasangan elektroda Fe-Al menunjukkan efisiensi proses penyisihan dan penurunan turbi mencapai nilai tertinggi dibandingkan dengan pasangan elektroda yang lainya, yaitu dengan efisiensi penyisihan adalah 97% dan efisiensi penurunan turbi adalah 96%. Hasil pasangan elektroda Fe Al tersebut menunjukan nilai efisiensi proses penyisihan dan Waktu 3 proses 4 (menit) penurunan turbi tertinggi dibandingkan dengan pasangan elektroda yang lain karena pasangan elektroda Fe-Al mempunyai daya hantar listrik yang tinggi yang dihasilkan dari elektroda Fe yang menyebabkan proses pelarutan elektroda Al lebih cepat, sehingga terjadi pembentukan Al(OH) 3 akibat reaksi ion Al 3+ dengan ion hidroksida (OH - ) berlangsung lebih cepat. Hal tersebut menyebabkan pembentukan gumpalan atau flok-flok semakin cepat, sehingga proses pengendapan juga berlangsung lebih cepat. Pasangan elektroda yang digunakan juga mempengaruhi perubahan air buangan yang dihasilkan seperti ditunjukkan pada Gambar 1 berikut. Pengaruh Pasangan Elektroda Vs Perubahan ,4 8,72 8,65 8,68 8,64 8, Pasangan 4elektroda Keterangan; 1. Awal 2.elekt. SS-SS 3. elekt.fe-fe 4.elekt. Al-Al 4. elekt. Fe Al 6.elekt. SS-Al Gambar 1 Pasangan elektroda terhadap air buangan Berdasarkan Gambar 1 ditunjukkan bahwa perubahan yang diakibatkan oleh pemakaian pasangan elektroda yang berbeda tidak menunjukkan perbedaan yang berarti. Pemakaian pasangan elektroda menyebabkan peningkatan air buangan. Peningkatan air buangan tersebut disebabkan akibat terbentuknya ion hidroksil (OH - ) di katoda dan semua pasangan elektroda mengalami proses pelarutan logam di anoda meskipun relatif kecil perbedaannya. Air buangan proses elektrokoagulasi menggunakan pasangan elektroda berbeda menghasilkan perubahan yang relatif kecil rentang 8, dari awal 8,4.

7 RACE-Vol.4, No.1, Maret 21 ISSN Berdasarkan hasil penyisihan, penurunan turbi dan air buangan proses elektrokoagulasi menggunakan variasi pasangan elektroda dalam air buangan yang sama, waktu proses, dan rapat arus, serta suhu yang sama menunjukkan penggunaan pasangan elektroda Fe-Al lebih baik dibandingkan pasangan elektroda yang lain dan hasil air buangannya relatif lebih jernih dan sudah memenuhi standar Buku Mutu Lingkungan (BML) air buangan buangan industri tekstil dan efisiensi proses mencapai tertinggi yaitu penyisihan kadar 97% dan penurunan turbi mencapai 96%. Berdasarkan hal tersebut di atas bahwa pengolahan air buangan industri tekstil dengan metode elektrokoagulasi menggunakan elektroda SS dapat menurunkan bahan pencemar (polutan) yang cukup tinggi yaitu dengan efisiensi penyisihan > 9% dan efisiensi penurunan kekeruhan atau turbi > 8% dengan kondisi operasi terbaik adalah rapat arus 1, A/dm 2 dengan waktu proses 35 menit. Selain itu, pengolaha air buangan industri tekstil menggunakan metode elektrokoagulasi dapat menghilangkan kandungan zat warna yang terdapat dalam air buangan yang ditunjukkan dengan perubahan warna dari gelap menjadi bening atau (jernih), memperkecil kandungan logam berat yang terdapat dalam air buangan yang berasal dari zat warna atau pelarutan anoda akibat terbentuknya logam berat dalam keadaan atom yang ikut terendapkan bersama koagulan, dan mempengaruhi harga air buangan. Untuk pengolahan air buangan industri tekstil menggunakan elektroda SS dan variasi pasangan elektroda menghasilkan air buangan dengan kualitas yang memenuhi standar baku mutu lingkungan untuk air buangan industri tekstil adalah penggunaan elektroda SS pada rapat arus 1.A/dm 2 dengan waktu proses 35 menit dengan kadar 123 mg O 2 /L dengan efisiensi penyisihan 93% dan turbinya 6,86 NTU dengan efisiensi 82% serta air buangan < 9. Penggunaan variasi pasangan elektroda hasil air buangan terbaik menggunakan pasangan elektroda Fe-Al dengan hasil 62 mg O 2 /L dengan efisiensinya 97%, turbi 1,66 NTU dengan efisiensi 96%, dan kadar BOD 5 : 25 mg/l serta lebih reandah dari 9 terdapat dalam air buangan proses. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat dimabil beberapa disimpulkan 1. Kondisi operasi terbaik menggunakan pasangan eektroda SS dicapai pada rapat arus 1, A/dm 2 dengan waktu proses 35 menit menghasilkan penyisihan mg O 2 /L dengan efisiensi 93% dan penurunan turbi 6,86 NTU dengan efisiensi 86%.serta air buangan 8,72 2. Kadar bahan pencemar air buangan dan pasangan elektroda yang memenuhi Baku Mutu Lingkungan untuk industri tekstil adalah No Pasangan elektroda 5 BML 6,- 9, Ef BOD 5 Ef (%) (%) 1 SS -SS 8, , Fe-Fe 8, , Al-Al 8, , Fe - Al 8, , Air buangan yang dihasilkan pada proses elektrokoagulasi menjadi berubah warna dari gelap atau kotor menjadi relatif jernih Saran Jika air buangan industri tekstil > 9 perlu penambahan asam agar mencapai netral sehingga pada akhir proses elektrokoagulasi menghasilkan air buangan 7 9 dan dapat langsung dibuang ke lingkungan atau pada akhir proses ditambahkan basa atau soda untuk menetralkan

8 RACE-Vol.4, No.1, Maret 21 ISSN DAFTAR PUSTAKA 1. Abe Beagles, (24), Elektrocoagulation- Science and Aplication, New Castle, California 2. Moh Faiqun Ni am,dkk; (27), Removal of and dity to improve wastewater quality using electrocoagulation technique. Themalaysian Jurnal, Vol 11.No.1, Peter K.holt, Cs; (26), The future for electrocoagulation as a localized water treatment technology, Departement of Chemical Engineering, University of Sydney 4. Sugiharto, (!987), Dasar-Dasar Pengolahan Air Buangan, Jakarta : Univertas Indonesia 5. Syamsul Bahri, (1994), Pengaruh Rapat Arus, Jumlah dan Jenis Elektroda terhadap Efektivitas Penurunan Warna pada Air Gambut dengan Proses Elektrokoagulasi, ITB, Bandung, , (28), Badan Standarisasi Nasional : metode pengolahan Air Buangan, (on line) sni/unduh/769 (2/1/29)