Pengolahan Limbah Industri Pewarnaan Jeans Menggunakan Membran Silika Nanofiltrasi Untuk Menurunkan Warna dan Kekeruhan Disusun oleh: Veny Rachmawati NRP. 3309 100 035 Dosen Pembimbing: Alia Damayanti, ST. MT. PhD Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013
Latar Belakang Keberadaan industri tekstil dalam skala besar, menengah dan skala rumah tangga Kandungan limbah cair hasil proses industri tekstil mengandung pencemar organik yang tinggi dan pewarna organik rantai panjang Teknologi membran tergolong clean technology dan NF dapat menyaring limbah dengan kadar organik sangat tinggi
Rumusan Masalah Penentuan massa silika yang optimum untuk pembuatan membran nanofiltrasi yang digunakan pada pengolahan limbah cair pewarnaan jeans. Penentuan nilai koefisien rejeksi membran silika nano filtrasi untuk warna dan kekeruhan pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans. Penentuan nilai fluks membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.
Tujuan Mendapatkan massa silika optimum yang digunakan untuk pembuatan membran pada proses pengolahan limbah cair pewarnaan jeans. Mendapatkan nilai koefisien rejeksi warna dan kekeruhan membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika serta variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans. Mendapatkan nilai fluks membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.
Ruang Lingkup Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium Air limbah berasal dari limbah limbah pewarnaan jeans Sintesis silika menggunakan metode alkali fusion. Variabel yang digunakan variasi massa silika Aliran dalam reaktor yang digunakan adalah aliran cross flow. Variabel yang digunakan %volume limbah cair pewarnaan jeans Pengujian struktur dan analisa morfologi dilakukan di Laboratorium Energi ITS Parameter yang diukur: Kekeruhan dan Warna
Metodologi Penelitian Pelaksanaan Penelitian Sintesis Silika Pembuatan Membran Pengujian Membran pada Reaktor Aliran Cross Flow Analisa Awal dan analisa permeat untuk masing-masing parameter Pengujian struktur membran Analisa morfologi membran Variabel: Massa silika 5;8;10 gram Konsentrasi air limbah : air bersih 100% : 1 50% : 50% 25% : 75%
Analisa dan Pembahasan
Sintesis silika Pembentukan Kalium Silikat Pembentukan Pembentukan Silicic Acid Pemurnian Silika Pembuatan Membran Penambahan PEG, PVA, dan Semen Portland Putih
Pengujian membran pada reaktor
Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Koefisien Rejeksi Warna
Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 100 Massa Silika Menit ke Co Awal Co permeat Koefisien Rejeksi 20 1,123 0,086 92,38 5 gram 40 1,123 0,065 94,17 60 1,123 0,045 95,96 80 1,123 0,035 96,86 20 1,123 0,237 78,92 8 gram 40 1,123 0,206 81,61 60 1,123 0,195 82,66 80 1,123 0,186 83,41 100,00 Koefisien Rejeksi (%) 90,00 80,00 70,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (Menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 50 Massa Silika Menit ke Co Awal Co permeat Koefisien Rejeksi 20 0,760 0,186 75,48 5 gram 40 0,760 0,166 78,13 60 0,760 0,146 80,78 80 0,760 0,136 82,11 20 0,760 0,337 55,60 8 gram 40 0,760 0,307 59,58 60 0,760 0,287 62,23 80 0,760 0,277 63,55 90,00 Koefisien Rejeksi (%) 80,00 70,00 60,00 50,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (Menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 25 Massa Silika Menit ke Co Awal Co permeat Koefisien Rejeksi 20 0,525 0,237 54,91 5 gram 40 0,525 0,217 58,75 60 0,525 0,211 59,90 80 0,525 0,206 60,67 20 0,525 0,388 26,13 8 gram 40 0,525 0,348 33,81 60 0,525 0,327 37,65 90,00 80 0,525 0,317 39,56 Koefisien Rejeksi (%) 80,00 70,00 60,00 50,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (Menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Koefisien Rejeksi Kekeruhan
Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 100 100,00 99,00 98,00 Koefisien Rejeksi (%) 97,00 96,00 95,00 94,00 93,00 92,00 91,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (Menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 50 100,00 Koefisien Rejeksi (%) 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (Menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 25 100,00 90,00 Koefisien Rejeksi (%) 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (Menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Pembahasan Didapatkan nilai koefisien rejeksi kekeruhan terbesar 99,31% dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan % volume limbah 100%. Untuk nilai koefisiensi rejeksi warna terbesar 96,86% didapatkan dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan % volume limbah 100. Massa campuran PVA dan massa silika dapat mempengaruhi kerapatan dan pori-pori membran yang dihasilkan. Selain itu apabila penambahan campuran PVA yang ditambahkan kurang ataupun melebihi massa maksimal maka akan menurukan kualitas membran dan menyebabkan proses penyisihan warna berlangsung kurang maksimal (Aprilia dkk., 2012).
Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Nilai Fluks Membran
Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 100 5gr 8gr menit ke Nilai volume (ml) Nilai Fluks volume (ml) Fluks 20 1,3 2,028 1,6 2,496 40 1,25 1,950 1,45 2,262 60 1,2 1,872 1,3 2,028 80 1,05 1,638 1,2 1,872 Rata-rata 1,872 2,164 3,000 2,500 Fluks (L/m².jam) 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 50 Menit ke 5gr 8gr Volume (ml) Nilai Fluks Volume (ml) Nilai Fluks 20 1,5 2,340 1,9 2,964 40 1,3 2,028 1,7 2,652 60 1,1 1,716 1,5 2,340 80 1 1,560 1,45 2,262 Rata-rata 1,911 2,554 3,500 3,000 2,500 Fluks (L/m².jam) 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 25 Menit ke 5gr 8gr Volume (ml) Nilai Fluks Volume (ml) Nilai Fluks 20 1,9 2,964 2,2 3,432 40 1,75 2,730 2,05 3,198 60 1,4 2,184 1,8 2,808 80 1,1 1,716 1,6 2,496 Rata-rata 2,398 2,983 4,000 3,500 3,000 Fluks (L/m².jam) 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Waktu Operasi (menit) Silika 5 gram Silika 8 gram
Pembahasan Didapatkan nilai fluks terbesar 3,432 L/m².jam dari variasi massa silika 8 gram (39,12 %wt) dan % volume limbah 25% Hasil perhitungan menunjukkan nilai fluks terbesar pada membran variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan 8 gram (39,12 %wt) terjadi di menit ke 20, pada menit-menit berikutnya mengalami penurunan.. Nilai fluks menurun pada menit-menit berikutnya dikarenakan lama kelamaan terjadi fouling pada membran hingga menutup pori-pori membran yang membuat keja membran semakin berat dan jumlah permeat yang dihasilkan mengalami penurunan (Karamah dan Lubis, 2000).
Hasil Analisa FTIR
Hasil Analisa FTIR
Pembahasan Puncak utama pada bilangan panjang gelombang 3411,84 cm -1 merupakan gugus fungsi yang terkandung dalam silika. Hal tersebut dikarenakan karakteristik vibrasi ulur OH terlihat pada daerah bilangan gelombang 3550 3200 cm -1 (Silverstein dkk., 2007). Puncak pada bilangan gelombang 1101,28 cm -1 menunjukkan adanya gugus fungsi siloksan (Si-O-Si) Banyaknya puncak bilangan gelombang menurun dikarenakan terdapat banyak pengotor yang tertahan pada membran sehingga menyebabkan menurunnya daya serap elektromagnetik suatu senyawa
Hasil Analisa SEM
KESIMPULAN Dari penelitian ini dapat diberikan beberapa kesimpulan, yakni: Variasi massa silika optimum dalam pembuatan membran yang mampu menurunkan warna dan kekeruhan terbesar pada limbah pewarnaan jeans adalah 5 gram (28,65 %wt). Variasi % volume limbah pewarnaan jeans yang optimum dengan penurunan warna dan kekeruhan terbesar adalah variasi % volume limbah 100% dengan kandungan warna 1,123 Co dan kekeruhan 180,5 NTU. Nilai koefisien rejeksi terbesar untuk warna sebesar 96,86 % dan kekeruhan sebesar 99,31% yang didapatkan dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt), variasi % volume limbah pewarnaan jeans 100% dengan kandungan warna 1,123 Co dan kekeruhan 180,5 NTU. Nilai fluks terbesar didapatkan dari variasi massa silika 8 gram (39,12 %wt), variasi % volume limbah pewarnaan jeans 25 % yang mengandung warna 0,525 Co dan kekeruhan 40,9 NTU dengan nilai fluks sebesar 3,432 liter/m 2.jam.