PENGELOLAAN LIMBAH CAIR INDUSTRI BATIK DENGAN METODE ELEKTROLISIS SEBAGAI ALTERNATIF PENURUNAN TINGKAT KONSENTRASI LOGAM BERAT DI SUNGAI JENES, KECAMATAN LAWEYAN, KOTA SURAKARTA TESIS Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan Oleh : TRI MURNIATI NIM. A131302010 PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit 2014 to user
KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Tesis dengan judul Pengelolaan Limbah Cair Industri Batik Dengan Metode Elektrolisis Sebagai Alternatif Penurunan Tingkat Konsentrasi Logam Berat di Sungai Jenes, Kecamatan Laweyan, Kota Surakarta. Tesis disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mendapatkan gelar Magister Sains Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Ravik Karsidi, M.S, selaku Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S, selaku Direktur Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr. Prabang Setyono, M.S, selaku Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Inayati, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I dan Prof. Dr. Ir. Mth. Sri Budiastuti, M.Si, selaku Dosen Pembimbing II, yang telah berkenan memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan tesis. 5. Dr. Sunarto, M.S, dan Dr. Pranoto, M.S, sebagai penguji telah berkenan memberikan bimbingan dalam pengarahan dalam ujian tesis. 6. Ir. Budi Utomo, M.T, selaku Kepala Laboratorium Penyehatan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. 7. Staf dosen pengajar Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan ilmu, wawasan dan pengalaman disetiap perkuliahan. 8. Kedua Orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah. 9. Teman - teman Magister Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret khususnya angkatan 2013 atas dukungan dan commit doanya. to user
10. Berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan penulisan tesis ini. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Desember 2014 Penulis
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Halaman Pernyataan... iv Kata Pengantar... v Daftar Isi... vii Daftar Tabel... x Daftar Gambar... xi Abstrak... xii Abstract... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang masalah... 1 B. Rumusan Masalah... 3 C. Tujuan Penelitian... 4 D. Manfaat Penelitian... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 5 A. Tinjauan Pustaka... 5 1. Industri Batik... 5 2. Limbah Cair Industri Batik... 7 3. Sungai... 1 4. Pencemaran Limbah Cair Industri Batik... 14 5. Pengolahan Limbah Cair Industri Batik... 14 6. Reaksi Kimia yang Terjadi... 18 7. Baku Mutu Limbah Cair Industri Batik... 23 8. Efektivitas dan Efisiensi... 24 9. Asas Lingkungan... 25 B. Penelitian Yang Relevan... 26 C. Kerangka Berfikir... 28 D. Hipotesis... 29 BAB III METODE PENELITIAN... 30 A. Tempat Penelitian... 30
B. Waktu Penelitian... 31 C. Tata Laksana Penelitian... 31 1. Jenis Rancangan Penelitian... 31 2. Alat dan Bahan Penelitian... 31 3. Macam Perlakuan... 32 4. Populasi dan Sampel Penelitian... 33 5. Variabel penelitian... 34 6. Prosedur Pengumpulan Data... 34 7. Kerangka Penelitian... 34 8. Teknik Analisis Data... 37 9. Perhitungan Efisiensi... 37 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 40 A. Pengujian dan hasil uji Elektroda... 40 1. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Zn-Zn 40 2. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Al-Al 42 3. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Fe-Fe 43 4. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Zn-Al 43 5. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Al-Zn 45 6. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Al-Fe 48 7. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Fe-Al 49 8. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Zn-Fe 51 9. Elektrolisis Logam Cr dan Pb dengan Menggunakan Elektroda Fe-Zn 52 B. Penurunan Kadar Logam Berat Cr dan Pb di Sungai Jenes... 54 1. Efisiensi Elektroda Berdasarkan Waktu Elektrolisis... 54 a) Efisiensi Elektroda Selama Waktu Elektrolisis 30 Menit... 55 b) Efisiensi Elektroda Selama Waktu Elektrolisis 60 Menit... 56 c) Efisiensi Elektroda Selama Waktu Elektrolisis 90 Menit... 56 d) Efisiensi Elektroda Selama Waktu Elektrolisis 120 Menit... 57 2. Pemilihan Elektroda... 57 3. Penurunan Logam Berat di Sungai Jenes, Laweyan, Surakarta.. 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 61 DAFTAR PUSTAKA... 62 LAMPIRAN... 66 A. Lampiran Perhitungan... 67 B. Lampiran Dokumentasi... 96
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Peta Sungai Jenes, Kecamatan Laweyan, Kota Surakarta... 13 Gambar 2 Hubungan Berlogika di Antara 14 Dasar Ilmu Lingkungan... 25 Gambar 3 Bagan Alur Kerangka Pemikiran... 28 Gambar 4 Kerangka Penelitian... 35 Gambar 5 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Zn-Zn 41 Gambar 6 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Al-Al 42 Gambar 7 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Fe-Fe 44 Gambar 8 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Zn-Al 45 Gambar 9 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Al-Zn 47 Gambar 10 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Al-Fe 48 Gambar 11 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Fe-Al 50 Gambar 12 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Zn-Fe 51 Gambar 13 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb dengan Elektroda Fe-Zn 53 Gambar 14 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb Selama Waktu Elektrolisis 30 Menit... 54 Gambar 15 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb Selama Waktu Elektrolisis 60 Menit... 55 Gambar 16 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb Selama Waktu Elektrolisis 90 Menit... 56 Gambar 17 Histogram Efisiensi Penjerapan Cr dan Pb Selama Waktu Elektrolisis 120 Menit... 57 Gambar 18 Lokasi Pengambilan Sampel Air Sungai Jenes... 58
DAFTAR TABEL Tabel 1 Zat Warna dan Zat Pembantu untuk Pewarnaan Batik... 7 Tabel 2 Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001... 23 Tabel 3 Rincian Waktu dan Jenis Kegiatan Penelitian... 31 Tabel 4 Rancangan Penelitian Jenis Pasangan Elektroda... 32 Tabel 5 Rancangan Penelitian Waktu Elektrolisis Terhadap Jenis Pasangan Elektroda... 33 Tabel 6 Efisiensi Elektroda Zn-Zn dengan Parameter Cr... 40 Tabel 7 Efisiensi Elektroda Zn-Zn dengan Parameter Pb... 40 Tabel 8 Efisiensi Elektroda Al-Al dengan Parameter Cr... 42 Tabel 9 Efisiensi Elektroda Al-Al dengan Parameter Pb... 42 Tabel 10 Efisiensi Elektroda Fe-Fe dengan Parameter Cr... 43 Tabel 11 Efisiensi Elektroda Fe-Fe dengan Parameter Pb... 43 Tabel 12 Efisiensi Elektroda Zn-Al dengan Parameter Cr... 45 Tabel 13 Efisiensi Elektroda Zn-Al dengan Parameter Pb... 45 Tabel 14 Efisiensi Elektroda Al-Zn dengan Parameter Cr... 46 Tabel 15 Efisiensi Elektroda Al-Zn dengan Parameter Pb... 46 Tabel 16 Efisiensi Elektroda Al-Fe dengan Parameter Cr... 48 Tabel 17 Efisiensi Elektroda Al-Fe dengan Parameter Pb... 48 Tabel 18 Efisiensi Elektroda Fe-Al dengan Parameter Cr... 49 Tabel 19 Efisiensi Elektroda Fe-Al dengan Parameter Pb... 49 Tabel 20 Efisiensi Elektroda Zn-Fe dengan Parameter Cr... 51 Tabel 21 Efisiensi Elektroda Zn-Fe dengan Parameter Pb... 51 Tabel 22 Efisiensi Elektroda Fe-Zn dengan Parameter Cr... 52 Tabel 23 Efisiensi Elektroda Fe-Zn dengan Parameter Pb... 52 Tabel 24 Perbandingan Nilai Ekonomi Elektrolisis... 58 Tabel 25 Penurunan Logam Berat Sungai Jenes dengan Elektroda Al-Zn... 59
Tri Murniati. 2014. PENANGANAN LIMBAH CAIR INDUSTRI BATIK DENGAN METODE ELEKTROLISIS SEBAGAI UPAYA PENURUNAN TINGKAT KONSENTRASI LOGAM BERAT DI SUNGAI JENES, LAWEYAN, SURAKARTA. Tesis. Pembimbing I : Inayati, S.T., M.T., Ph.D. Pembimbing II : Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si. Program Studi Ilmu Lingkungan. Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. ABSTRAK Limbah cair industri batik mengandung berbagai macam zat pencemar yang berpotensi menimbulkan pencemaran air, diantaranya logam berat Cr dan Pb. Sumber logam berat krom (Cr) dan timbal (Pb) yang bersifat toksis, dapat berasal dari zat pewarna (CrCl 3, K 2 Cr 2 O 7 ) maupun berasal dari zat mordan yaitu merupakan pengikat zat warna meliputi Cr(NO 3 ) 2 dan PbCrO 4. Salah satu bahan yang dapat dipakai untuk menurunkan logam berat Cr dan Pb adalah dengan elektroda Zn, Al dan Fe melalui proses elektrolisis. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui efisiensi elektroda Zn, Al dan Fe dalam mengurangi logam berat Cr dan Pb dalam limbah cair industri batik dan air sungai Jenes. Elektrolisis merupakan suatu peristiwa dimana suatu larutan akan diuraikan menjadi ion-ionnya, yaitu ion positif (kation) dan ion negatif (anion), ketika arus listrik searah dialirkan ke dalam larutan elektrolit melalui elektroda. Elektroda yang digunakan dalam penelitian ini adalah seng (Zn), aluminium (Al) dan besi (Fe) dengan waktu elektrolisis 30, 60, 90, 120 menit. Hasil penelitian menunjukkan kombinasi elektroda Zn, Al dan Fe mempunyai efisiensi tinggi. Berdasarkan pertimbangan efisiensi dan nilai ekonomi yang meliputi harga elektroda, waktu elektrolisis yang berhubungan dengan biaya listrik, maka dipilih kombinasi logam Al-Zn sebagai elektroda. Kombinasi elektroda Al-Zn dapat mengurangi kadar logam berat Cr di outlet limbahindustri batik hingga 99% dan Pb hingga 92,1%. Kombinasi elektroda Al-Zn di badan Sungai Jenes, Kecamatan Laweyan, Kota Surakarta memiliki kemampuan menyerap Cr sebesar 98,6% dan Pb sebesar 91,5%. Kata Kunci: Elektrolisis, Limbah Batik, Elektroda Zn Al Fe, Parameter Cr dan Pb, Sungai Jenes. Tri Murniati. 2014. HANDLING WASTEWATER OF BATIK INDUSTRY USING ELECTROLYSIS METHOD AS AN ALTERNATIVE TO REDUCE CONCENTRATION OF HEAVY METAL IN JENES RIVER, LAWEYAN, SURAKARTA. Thesis. Consultant I: Inayati, S.T., M.T., Ph.D. Consultant II: Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si. Environmental Science Department. Postgraduate Program. Sebelas Maret University, Surakarta.
ABSTRACT Wastewater of batik industry contains many contaminants which are potentially lead to water pollution, such as Cr and Pb. Sources of heavy metal chromium (Cr) and plumbo (Pb) are toxic, it might be derived from either dye (CrCl 3, K 2 Cr 2 O 7 ) or mordant which is a dye binding agent including Cr(NO 3 ) 2 and PbCrO 4. One of the material which used to reduce heavy metal Cr and Pb is the electrodes of Zn, Al and Fe by electolysis process. The study aims to determine the efficiency of electrodes Zn, Al and Fe in reducing metal concentration of Cr and Pb in wastewater of batik industry and Jenes river. Electrolysis is a decomposition process of a solution into its ions: positive ion (cation) and negative ion (anion), when direct current is applied into electrolyte solution through an electrode. The electrodes used in this study were zinc (Zn), aluminum (Al) and ferrum (Fe) using time of electrolysis: 30, 60, 90, 120 minutes. The studi findings show that combinations of electrode Zn, Al and Fe have high efficiency. Based of the efficiency level and economy value which related to electrode cost, electrolysis times related to electric cost, so the combination metals of Al-Zn is choosed as an electrode. Combination Al-Zn as electrode could reduce the content of Cr in outlet batikindustrial waste up to 99% and Pb up to 92.1%. Combination of Al-Zn in Jenes river, Laweyan, Surakarta had ability to absorb 98.6% of Cr and 91.5% of Pb. Keywords: Electrolysis, Batik Wastewater, Electrodes Zn AL Fe, Parameter Cr and Pb, Jenes River.