21 HASIL DAN PEMBAHASAN Pengamatan Umum Hasil pemeriksaan SSA sampel (limbah fixer) memiliki kadar Ag sebesar 6000.365 ppm. Kadar Ag tersebut apabila dikonversi setara dengan 0.6% (Khunprasert et al. 2004). Sampel diambil dari limbah pencelupan 800x film. Berdasarkan hasil elektrolisis dengan variasi konsentrasi, elektrolisis pertama (Tabel 4), elektrolisis kedua (Tabel 5), dan elektrolisis ketiga (Tabel 6) menunjukkan bahwa elektrolisis berlangsung lancar dan menampakkan hasil berupa endapan berbentuk kristal. berbanding lurus dengan semakin tinggi frekuensi pemakaian film (Tobing & Nathan 2003; Mufid 2008). Hal ini terlihat dari bobot kristal endapan yang meningkat dari hasil elektrolisis limbah fixer A-F. Hasil elektrolisis pertama, limbah fixer dapat digolongkan atas dua kategori yaitu limbah encer (sampai 500x celup) dan limbah pekat (diatas 500-800x celup). Penggolongan didasarkan atas perolehan hasil elektrolisis (Tabel 3) dan hasil pemeriksaan SSA yang ekstrim (Gambar 8), maksudnya dari 6x pemeriksaan SSA terdapat tiga hasil yang berkadar Ag tinggi dan tiga hasil yang berkadar Ag rendah. Hasil elektrolis ke-1 dapat dibuat persamaan matematika, y= 0,115x - 16,07, dengan x= banyaknya pencelupan, r= (koefisien korelasi) = 0,9969. Tabel 3 Hasil elektrolisis dengan variasi konsentrasi dari pemakaian film Fixer 300x 17.4770 400x 32.5065 500x 40.1097 600x 52.6550 700x 63.1119 800x 77.0742 Keterangan: elektrolisis dilaksanakan selama 4 jam, pada suhu kamar dan tegangan 11 volt.
22 272,79 Kadar Ag (ppm) 49,42 137,04 55,22 220,00 37,20 A B C D E F Fixer Gambar 8 Hasil pemeriksaan SSA endapan elektrolisis pertama (A) 17.4770 g, (B) 32.5065 g, (C) 40.1097 g, (D) 52.6550 g, (E) 63.1119 g, dan (F) 77.0742 g. Berdasarkan Gambar 8 terlihat bahwa endapan A (17.4770 g) menunjukkan kadar 272.79 ppm, dan endapan E (63.1119 gram) menunjukkan kadar 220.00 ppm. Hal ini disebabkan pada limbah tersebut terjadi proses pelarutan Ag terbanyak, artinya film-film sedikit terkena sinar-x (Tobing & Nathan 2003), sedangkan endapan lainnya banyak pengotor bisa berupa Ag 2 S, oksida kalium, oksida aluminium atau garam lainnya. Dalam dunia fotografi bagian yang tersinari berubah menjadi hitam, sedangkan bagian yang tertutup tetap berbentuk senyawa halida perak (AgCl). Film selanjutnya difiksasi menggunakan asam tiosulfat membentuk garam kompleks garam tiosulfat. Reaksi yang terjadi adalah, 2AgCl + H 2 S 2 O 3 Ag 2 [S 2 O 3 ] + 2HCl Katode= Ag(S2O 3 ) 3-2 +e Ag + 2 (S 2 O 3 ) 2- atau Perak tiosulfat +e logam perak + tiosulfat Anode= SO 3 2- + H 2 O SO 2-4 + 2H + + 2e atau Sulfit + air ion H + + elektron.
23 Limbah fixer A menghasilkan endapan sedikit tetapi menunjukkan kadar Ag tertinggi disebabkan Ag sebagai garam halida yang tertempel di film larut dalam jumlah besar sebagai garam kompleks perak tiosulfat. Hasil elektrolis ke-2 dapat dibuat persamaan matematika, y = -6,116x + 148,9, dengan x= ukuran elektrode karbon r= (koefisien korelasi)= 0,8197. Percobaan ini masih memerlukan uji lanjutan dengan variasi ukuran elektrode karbon lebih banyak agar menghasilkan R 2 yang lebih valid. Hasil elektrolisis kedua dan hasil pemeriksaan SSA terhadap endapannya tersaji pada Tabel 4 dan Gambar 9. Tabel 4 Hasil elektrolisis kedua dengan menggunakan elektroda karbon Elektroda C 18 cm x 3 cm x 3 cm 43.7559 16 cm x 3 cm x 3 cm 41.2050 14 cm x 3 cm x 3 cm 68.2222 Keterangan: elektrolisis dilaksanakan selama 4 jam, pada suhu kamar dan tegangan 11 volt. Kadar Ag (ppm) 92,69 11,00 1177,97 1 2 3 Elektroda Gambar 9 Hasil pemeriksaan SSA endapan elektrolisis kedua (1) 43.7559 g, (2) 41.2050 g, dan (3) 68.2222 g. Tabel 4 menunjukkan bahwa data bobot endapan semakin banyak dengan semakin kecil ukuran elektrode karbon yang digunakan. Hal ini kemungkinan
24 disebabkan pada elektroda terkecil laju reaksi berlangsung cepat, sehingga terjadi akumulasi endapan yang tinggi pada katode. Endapan yang banyak di katode juga disebabkan ukuran anode yang kecil dimana permukaan anode sebagai kutub positif menstimulasi elektron, sehingga reduksi Ag terjadi dan menghasilkan penumpukan endapan. Hasil analisis SSA menunjukkan bahwa kadar Ag yang tertinggi berasal dari endapan sejumlah 68,2222 g (elektrolisis dengan ukuran elektrode terkecil). Hasil elektrolisis ketiga dan hasil pemeriksaan SSA terhadap endapannya tersaji pada Tabel 5 dan Gambar 10. Tabel 5 Hasil elektrolisis ketiga dengan variasi voltase Voltase (volt) 3 16.7134 4.5 27.3983 6 26.4612 7.5 35.3709 9 46.1097 11 47.4575 Keterangan: elektrolisis dilaksanakan pada suhu kamar selama 4 jam. Kadar Ag (ppm) 26,05 92,64 108,50 5,04 1,98 3 volt 4,5 volt 6 volt 7,5 volt 9 volt 11 volt - Voltase Gambar 10 Hasil pemeriksaan SSA (kiri ke kanan): 16.7134, 27.3983, 26.4612, 35.3709, dan 46.1097 gram. Berdasarkan Tabel 5 terlihat bahwa semakin tinggi voltase ternyata hasil endapan semakin banyak, tetapi tidak serta merta dengan hasil analisis SSA. Hal ini dapat dijelaskan bahwa terdapat beberapa variabel yang berpengaruh terhadap
25 suatu proses elektrolisis, diantaranya listrik, elektroda, media elektrolisis dan pengadukan (Sindy 2006). Endapan sejumlah 47.4575 g tidak mengandung Ag. Hal ini disebabkan oleh 2 hal, pertama endapan tersebut seluruhnya adalah pengotor, kedua terjadi tegangan berlebih (over potensial) sehingga butir-butir Ag lepas tidak menempel di katoda. Limbah fixer A menghasilkan endapan sedikit tetapi menunjukkan kadar Ag tertinggi disebabkan Ag sebagai garam halida yang tertempel di film larut dalam jumlah besar sebagai garam kompleks perak tiosulfat. Selanjutnya data elektrolisis ke-2 dan hasil pemeriksaan SSA terhadap endapannya tersaji pada Tabel 4 dan Gambar 9. Hasil elektrolis ke-3 dapat dibuat persamaan matematika, y = 3,950 x + 6,258, dengan x= variasi voltase r= ( koefisien korelasi) = 0,9654. Hubungan Variasi Waktu dengan Voltase Berdasarkan ketiga percobaan awal terpilih 2 jenis limbah fixer yaitu limbah encer dan limbah pekat, diperoleh ukuran elektroda karbon efisien 14 x 3 x 3 cm, serta voltase terpilih 3, 7,5, dan 9 volt. Untuk mengetahui hubungan antara variasi waktu dan voltase terhadap endapan, dilakukan percobaan keempat (Gambar 7). Hasil penimbangan massa endapan elektrolisis keempat dari limbah encer tersaji pada Tabel 6. Tabel 6 Hasil penimbangan massa endapan elektrolisis keempat limbah encer Waktu (jam) 3 volt 7.5 volt 9 volt 1 3.0581 4.0001 5.3553 5.3099 7.5910 7.5226 2 7.7768 7.7668 11.3862 11.3778 15.9423 16.0995 3 13.5038 13.4112 18.9049 18.9006 27.3452 27.3118 4 16.6028 16.5997 24.2408 23.9849 34.5779 34.5698 Pada Tabel 6 tampak jelas bahwa peningkatan waktu dan voltase berakibat endapan semakin banyak. Hal ini disebabkan akumulasi endapan yang tinggi
26 terkumpul di katode pada elektrolisis selama 4 jam dan tegangan 9 volt. Hasil penimbangan massa endapan elektrolisis limbah pekat tersaji pada Tabel 7. Waktu (jam) Tabel 7 Hasil penimbangan massa endapan elektrolisis limbah pekat 3 volt 7.5 volt 9 volt 1 7.0171 6.8377 8.5864 8.5864 10.9458 10,9463 2 9.0054 9.0721 15.4371 15.4300 16.1697 15.9099 3 13.2221 13.2009 19.8623 19.8027 28.5210 27.9819 4 15.6242 16.8026 28.5512 28.2454 34.6131 34.1287 Berdasarkan Tabel 6 dan 7 menunjukkan bahwa elektrolisis limbah pekat secara umum menghasilkan endapan lebih banyak, kecuali durasi 4 jam pada tegangan 3 volt. Hal ini disebabkan pada limbah pekat terjadi pelarutan Ag lebih banyak atau akumulasi pengotor yang menempel pada katode yang lebih banyak. yang dihasilkan (lihat Tabel 6 dan 7) bila kita cermati tampak bahwa dengan peningkatan waktu terjadi pengurangan. Hal ini sesuai dengan kaidah umum dalam kimia bahwa dalam reaksi yang searah produk reaksi akan mencapai hasil maksimal tetapi akan berkurang seiring dengan pertambahan waktu. Hasil dari Tabel 6 dan 7 selanjutnya dianalisis rancak seperti tersaji pada Tabel 8. Tabel 8 Hasil analisis rancangan acak kelompok limbah encer dan pekat Perlakuan/ konsentrasi Voltase (volt) Kelompok waktu (jam) 1 2 3 4 Total I 3 3.5291 7.7718 13.4575 11.6017 41.3596 7.5 5.3326 11.3820 18.9027 24.1128 59.7301 9 7.5568 16.0209 27.3285 34.5738 85.4800 II 3 6.9274 9.0387 13.2112 16.2134 45.3907 7.5 8.5864 15.4335 19.8325 28.3983 72.2507 9 10.9460 16.0398 28.2514 34.3709 89.6081 Total 42.8783 75.6867 120.9838 138.8192 393.8192
27 Perhitungan terakhir adalah pengolahan ANNOVA limbah fixer encer dan pekat (Tabel 9 dan 10). Tabel 9 Pengolahan ANNOVA limbah fixer encer Sumber variasi Varians Derajat kebebasan Fhitung Ftabel Faktor waktu SSA 3 23.652 6.60 (α = 0.025) Faktor voltase SSB 2 12.840 7.26 (α = 0.025) Residual SSR 6 Total SStotal 11 Diperoleh F A > F tabel Diperoleh FB > F tabel waktu berpengaruh terhadap banyaknya endapan. voltase berpengaruh terhadap banyaknya endapan. Tabel 10 Pengolahan ANNOVA limbah fixer pekat Sumber variasi Varians Derajat kebebasan Fhitung Ftabel Faktor waktu SSA 3 14.208 6.60 (α = 0.025) Faktor voltase SSB 2 9.925 7.26 (α = 0.025) Residual SSR 6 Total SStotal 11 Diperoleh F A > F tabel Diperoleh FB > F tabel waktu berpengaruh terhadap banyaknya endapan. voltase berpengaruh terhadap banyaknya endapan. Produk Elektrolisis dengan Variasi Konsentrasi Perolehan endapan terbanyak elektrolisis tahap ini sebanyak 77.0742 gram, dihasilkan oleh limbah fixer pemakaian 800x. Hasilnya mula-mula berbentuk kristal, berwarna hitam dan berlapis Ag, setelah ekstraksi, disaring, diuapkan, direaksikan dengan NaCl, pemurnian dengan pembilasan air (t = 100 C), digunakan air yang panas untuk melarutkan pengotor PbCl 2, dan dijemur di bawah sinar matahari kristal berwarna keperakan (Gambar 11). Hasil ini sesuai dengan yang dilaporkan Tobing & Nathan (2003). Kadar Ag tertinggi elektrolisis variasi konsentrasi sebesar 272.79 ppm. Hasil endapan yang berwarna hitam menunjukkan terjadi proses sulfidasi selama proses elektrolisis, sebab larutan mengandung kadar Ag rendah. Dianjurkan elektrolisis dilakukan pada larutan
E 28 yang mengandung kadar perak minimal 2 gram/liter. Faktor lain penyebab terjadi sulfidasi adalah konsentrasi sulfit dan ph fixer; konsentrasi sulfit yang rendah dan ph yang tinggi menyebabkan sulfidasi berlangsung. Upaya yang dapat dilakukan adalah memberikan agitasi yang lebih besar apabila arus listrik semakin tinggi selama elektrolisis. Gambar 11 Kristal Ag hasil elektrolisis dengan variasi konsentrasi. Produk Elektrolisis dengan Variasi Elektroda Karbon Perolehan endapan terbanyak elektrolisis tahap ini sebanyak 68.2222 gram dari ukuran elektrode 14 cm x 3 cm x 3 cm. Produk pada tahap ini berupa kristal hitam tetapi agak kecil, setelah ekstraksi 2 jam, disaring dengan kain parasit untuk memisahkan larutan dari endapannya, diuapkan, direaksikan dengan NaCl, pemurnian dengan pembilasan air t = 100 C dan dijemur di bawah sinar matahari kristal hasil berwarna keperakan agak buram (Gambar 12). Kadar Ag tertinggi elektrolisis variasi elektrode karbon sebesar 1177.97 ppm. Gambar 12 Kristal Ag hasil elektrolisis dengan variasi ukuran elektroda karbon. Produk Elektrolisis Variasi Voltase Produk elektrolisis variasi voltase (Gambar 13) berupa kristal hitam-berlapis Ag. Endapan diekstraksi/direaksikan dengan HNO 3 2 M agar Ag larut, kemudian disaring untuk diambil filtratnya, diuapkan untuk menghilangkan pengaruh asam
29 nitrat, direaksikan dengan NaCl agar terbentuk AgCl, pemurnian dengan pembilasan air (t = 100 C), dan dijemur di bawah sinar matahari, hasilnya kristal berwarna keperakan. uv Reaksi=2 AgCl (s) 2 Ag + Cl 2 (Tobing & Nathan 2003) Kadar Ag tertinggi elektrolisis variasi voltase sebesar 108.50 ppm. Gambar 13 Kristal Ag hasil elektrolisis dengan variasi voltase. Analisis Komprehensif Manfaat Elektrolisis Fixer Pemisahan perak berbahan baku limbah fixer dalam penelitian ini sejalan dengan program pemerintah dalam rangka penyelamatan lingkungan, seperti go green atau program langit biru. Fixer dari limbah radiologi ditampung dan diolah, kegiatan ini sangat bermanfaat, yaitu pertama menghindarkan bahaya akibat pencemaran lingkungan dan kedua pembukaan lahan pekerjaan. Ditinjau dari peralatan, bahan, dan metode, percobaan ini cukup simpel, limbah fixer mudah diperoleh dan reagen-reagen hanya memerlukan air, HNO 3, dan NaCl. Berdasarkan ketiga variasi yang digunakan maka elektrolisis limbah fixer akan berlangsung efisien bila ditunjang beberapa faktor (1) konsentrasi limbah fixer yang pekat dan pemeriksaan sampel dengan SSA yang tinggi, (2) ukuran elektrode karbon yang tepat, dan (3) pemilihan voltase secara tepat agar kinetika reaksi elektrolisis optimal.