PEMUNGUTAN URANIUM DARI LIMBAH URANIUM CAIR HASIL PROSES DENGAN TEKNIK PENGENDAPAN

Transkripsi

1 PEMUNGUTAN URANIUM DARI LIMBAH URANIUM CAIR HASIL PROSES DENGAN TEKNIK PENGENDAPAN Torowati ABSTRAK PEMUNGUTAN URANIUM DARI LlMBAH URANIUM CAIR HASIL PROSES DENGAN TEKNIK PENGENDAPAN. Dalam proses di laboratorium kendali kualitas, bidang bahan bakar nuklir selalu menghasilkan limbah cair yang masih mengandung uranium. Kandungan uranium didalam limbah masih cukup besar ± 0,653 9 U/I, maka perlu upaya untuk mengambil kembali uranium tersebut. Dalam kegiatan ini telah dilakukan proses untuk memungut uranium dalam limbah uranium cair dengan teknik pengendapan. Bahan yang digunakan sebagai umpan adalah limbah uranium cair hasil proses yang berada di laboratorium kendali kualitas, bidang bahan bakar nuklir, PTBN sedangkan sebagai bahan pengendap digunakan amonium karbonat [(NH4hC03]. Tujuan dari kegiatan ini untuk memperoleh parameter ph dan suhu pengendapan terbaik yang ditandai dengan diperolehnya efisiensi pengendapan yang maksimal. Kondisi ph yang digunakan untuk proses pengendapan adalah ph 3, 4, 5, 6 dan 7 sedangkan untuk suhu pengendapan dimulai dari suhu kamar (27 C), 40 C, 50 C, 60 C dan 70 C. Dari proses pengendapan diperoleh parameter ph dan suhu pengendapan yang terbaik adalah pada ph 5 dan suhu kamar (27 C). Dengan menggunakan kedua parameter tersebut diperoleh efisiensi pengendapan sebesar 94,64 % dengan deviasi standar sebesar ± 0,06%, Kata kunci : Uranium, pengendapan, amonium karbonat. PENDAHULUAN Bidang bahan bakar nuklir (B3N) merupakan salah satu bidang yang berada di lingkungan Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir. Dalam setiap kegiatan di B3N baik rutin maupun penelitian khususnya yang berhubungan dengan kegiatan di laboratorium kendali kualitas selalu dihasilkan limbah uranium baik berupa limbah cair maupun padat. Khususnya limbah uranium cair yang berada di B3N merupakan larutan bekas atau sisasisa analisis uranium dari kegiatan analisis uji merusak/proses kimiawi, seperti analisis uranium, analisis unsur-unsur pengotor didalam larutan uranium dan lain-lain. Limbah uranium cair tersebut masih mengandung uranium sebesar ± 0,653 9 U/I (U > 50 ppm).(1) Limbah hasil proses ini selalu bertambah seiring dengan bertambahnya kegiatan analisis di laboratorium kendali kualitas. Sampai saat ini volume limbah uranium cair di laboratorium kendali kualitas B3N lebih dari 400 liter. Karena kandungan uranium dalam limbah masih cukup tinggi, maka perlu upaya untuk memungut kembali uranium yang ada didalam limbah tersebut. Ada beberapa metode yang dapat dilakukan untuk proses pemungutan uranium diantaranya: ekstraksi, elektrolisis dan pengendapan. Khusus untuk proses pengendapan, terdapat beberapa macam bahan yang dapat digunakan untuk mengendapkan uranium, yaitu: ammonium karbonat {~NH4hC03}' perhidrol (H202), natrium hidroksida (NaOH) dan ammonium hidroksida {(NH4)40H}(2. Sedangkan parameter pengendapan yang berpengaruh terhadap efisiensi hasil pengedapan, antara lain: larutan ph, suhu pengendapan dan konsentrasi uranium umpan. Pada kegiatan ini perhatian difokuskan untuk melakukan proses pengendapan uranium dalam limbah uranium cair menggunakan amonium karbon at. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk memperoleh parameter proses pengendapan yang terbaik yang dapat menghasilkan efisiensi pengendapan yang maksimal. Dalam kegiatan ini parameter yang divariasi/ditentukan adalah ph dan suhu pengendapan. 116

2 Efisiensi dari proses pengendapan dapat ditentukan menggunakan persamaan sebagai berikut[5]: U(1 ) E = x 100% (2) U(2) dengan : E = Efisiensi pengendapan, % U(1) = Uranium yang terendapkan Iselisih kandungan uranium dalam umpan terhadap uranium yang berada dalam filtrat hasil pengendapan, g/l U(2) = Kandungan uranium dalam umpan, g/l M ETODOLOGI Bahan: Limbah uranium hasil proses, amonium karbonat, asam sulfat pekat, ammonium heptamolibdat, kalium bikhromat, asam amido sulfonat, asam nitrat pekat, vanadil sulfat, air suling. Alat : Gelas ukur, beker gelas, labu ukur, pipet ukur, corong, pengaduk magnit, hot plate, ph meter, termometer, timbangan analitik, dan potensiometer. TATA KERJA A. Proses Pengendapan Limbah uranium cair dilakukan pengendapan menggunakan (NH4hC03. Proses pengendapan akan dihentikan setelah larutan yang diendapkan mencapai ph = 3. Kemudian dilakukan penyaringan terhadap endapan tersebut. Kandungan uranium dalam filtrat dari proses penyaringan dilakukan analisis menggunakan potensiometer.(5) Langkah tersebut diatas diulangi lagi, tetapidilakukan dengan ph bervariasi mulai dari ph 3 sid 7 dengan interval 1. Setelah diperoleh ph pengendapan yang terbaik maka dilakukan proses pengendapan lagi dengan menggunakan ph tersebut tetapi dengan variasi suhu pengendapan yaitu suhu 40 C, 50 C, 60 C dan 70 C. Gambar 1. Larutan limbah uranium yang akan diendapkan dan ph meter B. Analisis Uranium dengan Potensiometer Larutan filtrat uranium hasil penyaringan dipanaskan setelah kering ditambah asam nitrat dipanaskan hingga hampir kering, kemudian ditambah asam perkhlorat dan dipanaskan kembali hingga hampir kering. Selanjutnya ditambah asam sulfamat dan asam phosphat pekat diaduk hingga berwarna putih keruh, kemudian ditambah larutan ferro sulfat dan am onium heptamolibdat, sambil diaduk sampai larutan yang tadinya berwarna coklat tua berubah menjadi jernih. Setelah larutan jernih, ditambah dengan larutan vanadil sulfat kemudian dititrasi menggunakan kalium 117

3 bikhromat 0,025 N sampai terjadi titik ekivalen. Analisis dilakukan berulang masing-masing sampai 3 kali titrasi. Dilakukan juga analisis uranium dalam larutan uranium standar untuk menentukan nilai faktor koreksi alat. Gambar 2. Potensiometer untuk analisis uranium HASIL DAN PEMBAHASAN Kegiatan pengendapan uranium dalam rangka pemungutan uranium dari limbah uranium cair hasil proses dilakukan menggunakan am onium karbon at. Volume limbah yang digunakan untuk setiap proses pengendapan sebanyak 100 ml dengan kandungan uranium sebesar 0,653 g/1. Dari proses pengendapan dihasilkan endapan berwarna kuning pucat. Endapan tersebut berupa endapan Amonium Uranil Karbonat [(NH4)4U02(C03hJ dan lebih dikenal dengan sebutan AUK. Parameter yang ditentukan dalam proses pengendapan ini adalah ph dan suhu pengendapan. Kondisi ph yang digunakan mulai dai ph 3 hingga 7 dengan interval 1 dan suhu kamar hingga 700C dengan interval 10oC. Dengan mengetahui kandungan uranium yang berada di dalam filtrat maka uranium yangterendapkan akan dapat ditentukan dengan demikian etisiensi pengendapan uranium dapat diketahui. HasH efisiensi pengendapan uranium dengan variasi ph dan suhu pengendapan dapat dilihat pada Tabel1 dan 2 serta Gambar 3 dan Tabel 1. Data hash etisiensi pengendapan uranium dengan variasi ph pada suhu kamar (27oC) 3 ph (76,92 (86,93 94,64 84,52 67,59 ± 0,35) 0,32 0,06 0,51 0,75 pengendapan No. (Efisiensi pengendapan rerata ± SD) % 1. Pada Tabel 1 dan Gambar 3 terlihat bahwa dengan adanya penambahan amonium akan terjadi kenaikan ph dan efisiensi pengendapan juga akan bertambah besar. Dalam kegiatan ini efisiensi pengendapan pada kondisi ph 3 hingga 5 terjadi kenaikan yang cukup signifikan, tetapi mulai kondisi ph > 5 terjadi penurunan yang cukup tajam pula. Dugaan dari penurunan efisiensi ini kemungkinan karena tingkat kelarutan dari endapan yang terbentuk terhadap bahan pengendapnya pada ph 3 sampai 5 rendah, tetapi diatas ph 5 tingkat kelarutan besar terhadap adanya penambahan amonium karbonat. Dengan demikian mulai diatas ph 5 dengan adanya penambahan pereaksi pengendap maka endapan yang telah terjadi akan terlarut kembali. Pad a kegiatan ini diperoleh parameter ph yang terbaik pada ph 5 dengan etisiensi pengendapan yang maksimum sebesar 94,64% dengan standar deviasi ± 0,06%. 118

4 ISSN Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ph pengendapan c 0.. "' "C 0 a. "' CI Cell III.!!! I;:::w 'iij c ~ 50 2 Gambar 3. Hubungan antara ph pengendapan terhadap efisiensi Pengendapan (%) Tabel 2. Data hasil pengendapan dengan variasi suhu pengendapan PenQendaDan (oc) 1. No. Suhu ,35 60,05 94,64 72,84 52,25 ± 0,92 0,49 0,09 0,06 1,01 (Efisiensi pengendapan rerata ± SO) % Oalam proses pengendapan menggunakan kondisi ph yang terbaik (ph 5) tetapi suhu pengendapan divariasi mulai dari suhu kamar (27 C), 40 C, 50 C. 60 C dan 70 C diperoleh hasil bahwa adanya kenaikan suhu pengendapan maka akan terjadi penurunan efisiensi pengendapan yang cukup besar (Tabel 2 dan Gambar 4). Kecenderungan penurunan efisiensi dengan adanya kenaikan suhu pada proses pengendapan diduga karena dengan adanya kenaikan suhu maka karbonat yang hilang sebagai gas karbon dioksida akan bertambah besar karena pecahnya molekul amonium karbon at dalam proses pemanasan tersebut, sehingga semakin banyak gas karbon dioksida terbentuk maka akan semakin sedikit karbonat yang bereaksi terhadap uranium. Oengan demikian maka efisiensi pengendapan akan cenderung menurun. Oalam kegiatan ini proses pengendapan pada kondisi ph 5 dan suhu kamar (27 C) memberikan hasil efisiensi pengendapan yang memuaskan yaitu sebesar (94,64 ± 0,06)%. 119

5 ~ 80 c ~ 70 ~ 60 co 50 l ~ 20 w Suhu pengendapan (ocl Gambar 4. Hubungan an tara ph pengendapan terhadap efisiensi Pengendapan (%) KESIMPULAN Dalam kegiatan proses pengendapan uranium dalam limbah uranium cair yang berada di laboratoriun kendali kualitas, bidang bahan bakar nuklir dapat disimpulkan bahwa parameter yang terbaik untuk proses pengendapan adalah pada kondisi ph 5 dengan suhu kamar (24 C). Dengan menggunakan kedua parameter tersebut memberikan efisiensi pengendapan yang memuaskan yaitu sebesar (94,64 ± 0,06)%. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan. terima kasih yang sebanyak kepada Bpk Jr. Bambang Herutomo yang telah banyak membimbing dan memberikan dorongan dalam melakukan kegiatan dan kepada Bpk. Noor Yudhi, A.Md yang telah membantu dalam melaksanakan proses ini. DAFTAR PUSTAKA [1] SRI MUDJAJATJ, " PENGELOLAAN LlMBAH RADIOAKTIF CAIR", Diklat Operator dan Suprvisor IEBE, Pusdiklat, Batan, 2009 [2] GALKIN,N., SUDARIKOV, VERYATIN,U., SHISHKOV,Y., "Technology of Uranium Atomizdaf', Moskow, [3] VOGEL," Macro and Semimacro Qualitative Inorganic Analysis" Longmans green and Co, London, New York, Toronto, [4] BENEDICT,M., P.G., Ford,T.,H.,and LEVI.,H.,W., "Nuclear Enginering': Me., Graw Hill Book, w., New York, 1981, ha1241. [5] PUTRO KP, "Penerapan Cara Analisis Potensiometri Davies Gray Termodifikasi untuk Penentuan Kandungan Uranium" Proseding Pertemuan IImiah I PPNY-BATAN, Yogyakarta,