PENGOLAHAN LOGAM BERAT DARI LIMBAH CAIR DENGAN TANNIN Djarot S. Wisnubroto Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif ABSTRAK PENGOLAHAN LOGAM BERAT DARI LIMBAH CAIR DENGAN TANNIN. Telah dilakukan suatu studi tentang kemungkinan penggunaan tannin, suatu senyawa yang sering ditemukan di tanaman, sebagai bahan adsorben logam berat. Eksperimen dilakukan secara catu dengan menggunakan tannix (suatu tannin yang tak larut dalam air) serta logam berat yang dipilih adalah Cr(III). Hasil persen penyerapan tertinggi dicapai pada suatu kondisi ph 7 yaitu 99,95. Namun studi ini masih memerlukan suatu penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan model mekanisme reaksi antara tannin dan logam berat. ABSTRACT TREATMENT OF HEAVY METALS FROM LIQUID WASTE WITH TANNIN. The possibility of using tannin (a compound from the plant) as adsorbent for heavy metal treatment has been conducted. The experiments were conducted by batch method using tannix (insoluble tannin) and Cr(III) as the representative of heavy metal. The maximum separation efficiency is 99,5 at ph 7. However this study need to be continued to find the model mechanism of reaction between tannix and heavy metal. PENDAHULUAN Secara dasar pengelolaan limbah (baik radioaktif maupun B3) selalu mengikuti sikap dasar bahwa bahan yang beracun dalam limbah harus diisolasi dari lingkungan sehingga tidak membahayakan manusia dan lingkungannya. Isolasi di sini berarti menyeleksi unsur atau senyawa yang berbahaya dan melepaskan senyawa atau unsur lainnya. Banyak metode yang digunakan dalam mengisolasi suatu senyawa atau unsure yang beracun, salah satunya dengan cara presipitasi (pengenapan). Tannin, sebagai senyawa phenolic, yang mudah didapat di tanaman (daun, kayu, buah-buahan, akar) sudah dikenal lama mampu membentuk senyawa kompleks dengan protein, selulose, mineral, serta kanji. Tannin secara ilmiah didefinisikan sebagai senyawa phenolic yang mempunyai bobot molekul yang tinggi dan mempunyai group hidroksil dan group lainnya (seperti karboksil) sehingga dapat membentuk kompleks dengan protein dan makromolekul lainnya dibawah kondisi lingkungan tertentu (Horvath, 1981). Secara awam tannin adalah pembentuk rasa sepat dalam minuman teh, anggur dan lain sebagainya. Tannin mempunyai kemampuan untuk menyerap logam, tetapi mempunyai kelemahan larut dalam air, sehingga sulit untuk diterapkan dalam proses pemisahan limbah. Mitsubishi Nuclear Fuel Co., Ltd. telah membuat tannin menjadi tidak larut dalam air, dengan cara polimerisasi tannin terkondensasi dengan aldehida. Tannin tersebut menjadi larut dalam larutan basa, kemudian ditambahkan formalin dan dipanaskan [1-2]. Spesifikasi produk tannin tersebut (kemudian diberi nama komersial TANNIX) dapat dilihat pada Table 1.
Tabel 1. Spesifikasi TANNIX [1] Tannin tersebut telah diuji coba untuk pengolahan limbah beningan yang mengandung uranium dimulai pada tahun 1991 dengan laju pengolahan ratarata 30-40 m 3 tiap tahun di Mitsubishi Nuclear Fuel Co. Ltd. Kemudian mulai tahun 1997 digunakan untuk mengolah limbah beningan mengandung plutonium di fasilitas konversi pada perusahaan yang sama [4-6]. Namun sampai sekarang belum ada negara lain yang telah mencoba TANNIX tersebut. Gambar 1 menunjukkan struktur dan Gambar 2 adalah bentuk fisik dari TANNIX. Gambar 1. Struktur molekul TANNIX 75
Gambar 2. Bentuk fisik TANNIX Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan TANNIX dalam mengambil logam berat dari limbah cair. Metode yang digunakan secara catu dan unsur yang diambil dari limbah simulasi adalah khrom. METODE DAN TATA KERJA Bahan Tannin berasal dari Mitsubishi Metal Mining Co., Jepang dengan nama dagang TANNIX. Spesifikasi tannin tersebut seperti ditunjukkan pada Tabel 1. Bahan logam yang dipakai adalah Cr(NO 3 ) 3.9H 2 O dengan konsentrasi 20 ppm. Bahan kimia yang digunakan dalam level analisis berasal dari Merck. Tata Kerja Limbah simulasi mengandung Cr dengan konsentrasi 20 ppm dalam air ditambahkan tannin dan diaduk. Parameter yang diukur adalah waktu pengadukan dengan penambahan tannin 1, 0 gram, demikian pula berat tannin divariasi dari 0,5 sampai dengan 2 gram, dan derajat keasaman menggunakan ph 3, 7 dan 11. Analisis konsentrasi Cr menggunakan AAS, sehingga dapat dihitung persen serapan logam tersebut dalam tannin. %EP = Diserap/Tak diserap x 100% 76
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil seluruh eksperimen dinyatakan dalam Tabel 2. Tabel 2. Hasil Eksperimen Penggunaan Tannix untuk pengambilan Cr(III) Dari hasil eksperimen tersebut ternyata bahwa perlu waktu lebih dari 4 jam tannix untuk mencapai keseimbangan dengan Cr(III). Hal ini jauh lebih lambat daripada unsur logam lain yang rata-rata di bawah 1 jam. Ini menunjukkan bahwa terdapat indikasi mekanismenya bukan pertukaran ion yang terjadi dalam interaksi antara tannix dan Cr(III). Bahkan semakin lama pencampuran justru terjadi penurunan penyerapan. Indikasi bahwa mekanismenya bukan pertukaran ion juga terlihat bila berat tannix ditambahkan maka yang terjadi adalah semakin tinggi tannix yang ditambahkan maka semakin besar pula efisiensi pemisahannya. Perlu diperhatikan bahwa Cr(III) hanya 20 ppm, sedangkan tannixnya dalam skala 0,5 2 gram. Perlu dipertimbangkan hal ini bila digunakan dalam proses pengambilan logam berat Cr(III). Tentu saja kondisi ini tidak berlaku untuk logam lain, karena dari pustaka[ 3-5 ] menunjukkan bahwa U, Pu, Cr(VI) memerlukan jauh lebih sedikit tannix. Terlihat bahwasanya dengan menggunakan 2 gram tannix maka diserap 51,65% Cr(III). Analisis sampai hasil ini menunjukkan bahwa parameter utama yang sangat berperan dalam naik turunnya penyerapan adalah ph. Hal ini terbukti, pada ph 3 dimana tak ada penambahan senyawa asam atau basa maka persen penyerapan tetap sekitar 50%, namun ketika dinetralkan sampai ph 7 maka terjadi lonjakan efisiensi penyerapan sampai 99,95%. Nilai tersebut merupakan nilai terbaik yang di dapat dalam penelitian ini. Pada kondisi basa yaitu ph 11 terjadi penurunan sampai 26,50%. 77
KESIMPULAN Tannin atau tannix terbukti mampu mengambil logam berat Cr, namun perlu studi lebih lanjut mengenai efektifitas penyerapan, karena dari hasil penelitian terbukti kemampuan maksimal tannin (dalam bentuk tannix) untuk persen penyerapannya memang sampai 99,95% pada kondisi ph 7 tetapi pada berat tannix 2 gram dan waktu keseimbangan memerlukan 4 jam atau lebih. Namun demikian hasil ini merupakan langkah awal dari evaluasi lebih lanjut penggunaan tannin sebagai alternatif penyerap untuk mengolah limbah radioaktif cair. DAFTAR PUSTAKA 1. ANONIM, A New Method of Using Vegetable Tannin for the Processing of Effluents Containing Plutonium Has Been Developed by PNC. Science & Technology IN JAPAN, 62, p.45, 1997 2. Y.NAKAMURA, W.SHIRATO, H.YAMAKAWA, N.FUJIWARA, Y.NAKAMURA. Experience on Treatment of Liquid Waste from UF6 to UO2 Conversion Process with Insoluble Tannin. International Conference on Future Nuclear Systems(Global 97). Vol.2, p.1187, 1997 3. Y.NAKANO, K.TAKESHITA, T.TSUTSUMI, Y.NAKAMURA. Relation between the Adsorption Capability of Cr(III) and the Particle Structure of Water-Insoluble Tannin. 62nd Annual Meeting of The Society of Chemical Engineers, Japan. Vol.3, p.208, 1997 4. Y.NAKANO, K.TAKESHITA, T.TSUTSUMI, Y.NAKAMURA. Improvement of Adsorption Capability of Heavy Metal Ion by Controlling the Structure of Condensed-Tannin Gel. 30th Fall Meeting of The Society of Chemical Engineers, Japan. Vol.1, p.207, 1997 5. Y.NAKANO, K.TAKESHITA, T.TSUTSUMI, Y.NAKAMURA. Adsorption of Cr(VI) onto Polymer Gel Prepared by Crosslinking Condensed-Tannin Molecules. 30th Fall Meeting of The Society of Chemical Engineers, Japan. Vol.2, p.229, 1997 6. Y.NAKAMURA, W.SHIRATO, K.TAKESHITA, Y.NAKANO. Recovery of Uranium for Fuel Plant Liquid Waste by Water-Insoluble Tannin. 1997 Fall Meeting of the Atomic Energy Society of Japan.Vol.3, p.749, 1997 78