PEMANFAATAN LIMBAH INDUSTRI LOGAM ALUMINIUM SEBAGAI BAHAN BAKU POLIALUMINIUM KLORIDA DALAM MENURUNKAN KEKERUHAN LIMBAH INDUSTRI TEKSTIL DIAH PERMATA RINALDI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
ABSTRAK DIAH PERMATA RINALDI. Pemanfaatan Limbah Industri Logam Aluminium sebagai Bahan Baku Polialuminium Klorida dalam Menurunkan Kekeruhan Limbah Industri Tekstil. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan ARMI WULANAWATI. Polialuminium klorida (PAC) merupakan k oagulan yang dapat dibuat dari limbah industri logam aluminium dengan memanfaatkan kandungan aluminiumnya. Dalam penelitian ini dipelajari koagulasi limbah tekstil dengan PAC yang dihasilkan dari penelitian dan dibandingkan dengan PAC komersial. Penelitian diawali dengan pembuatan monomer AlCl 3, pembentukan polimer, pengujian PAC, dan analisis produk PAC yang dihasilkan dengan spektroskopi inframerah transform Fourier (FTIR). Hasil analisis FTIR memperlihatkan adanya serapan hidroksi, karbonil, serta Al dan Cl. Penelitian ini difokuskan hanya kepada kemampuan PAC dalam menurunkan tingkat kekeruhan. Pengukuran kekeruhan dilakukan sebanyak 5 kali ulangan. PAC produk yang dihasilkan dapat menurunkan kekeruhan sebesar 96.50%, sedangkan PAC komersial dapat menurunkan kekeruhan sebesar 97.23%. Hal ini menunjukkan bahwa PAC komersial masih lebih baik dalam menurunkan tingkat kekeruhan. ABSTRACT DIAH PERMATA RINALDI. Use of Waste Aluminium Industry as A Raw Material of Polyaluminium Chloride in Decreasing Turbidity of Textile Industry Waste. Supervised by SRI MULIJANI and ARMI WULANAWATI. Polyaluminium chloride (PAC) is a coagulant that can be synthesized from aluminium metal industrial waste by utilizing its aluminium content. In this study, PAC was successfully synthesized from such waste. Textile waste coagulation with PAC produced here were studied and compared with the coagulation with a commercial PAC. This study was initiated by AlCl 3 monomer synthesis, continued with polymer formation, PAC assaye and characterization by FTIR spectrophotometer. The FTIR spectra exhibits hydroxyl, carbonyl, Al, and Cl absorption bands. The PAC was focused on its capability to decrease turbidity level. It was measured in 5 replicate with the result of 96.50% in average as compared to 97.23% for the commercial PAC. These data showed that the commercial PAC is better than PAC product in decreasing turbidity.
PEMANFAATAN LIMBAH INDUSTRI LOGAM ALUMINIUM SEBAGAI BAHAN BAKU POLIALUMINIUM KLORIDA DALAM MENURUNKAN KEKERUHAN LIMBAH INDUSTRI TEKSTIL DIAH PERMATA RINALDI Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Judul : Pemanfaatan Limbah Industri Logam Aluminium sebagai Bahan Baku Polialuminium Klorida dalam Menurunkan Kekeruhan Limbah Industri Tekstil. Nama : Diah Permata Rinaldi NIM : G44051742 Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Dra. Sri Mulijani, MS NIP 19630401 199103 2 001 Armi Wulanawati, S.Si, M.Si NIP 19690725 200003 2 001 Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Dr. drh. Hasim, DEA NIP 19610328 198601 1 002 Tanggal lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas izin, rahmat, dan karunia-nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2009 ini ialah Pemanfaatan Limbah Industri Logam Aluminium sebagai Bahan Baku Polialuminium Klorida dalam Menurunkan Kekeruhan Limbah Industri Tekstil. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dra. Sri Mulijani, MS dan Ibu Armi Wulanawati, S.Si, M.Si selaku pembimbing atas bimbingan, dorongan, semangat, dan ilmu yang diberikan kepada penulis selama penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih juga disampaikan kepada kedua orang tua, mama, ayah, dan adikadikku tercinta serta seluruh keluarga yang memberikan dukungan, bantuan materi, kesabaran, kasih sayang, dan doa kepada penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua laboran di Departemen Kimia IPB, khususnya bagian Kimia Anorganik, Pak Syawal, Pak Mul, Pak Caca, Pak Eman, dan Pak Sabur, atas segala fasilitas dan kemudahan yang telah diberikan, dan tidak lupa juga kepada saudara Mochamad Giri Akbar, SE atas nasihat dan semangat yang telah diberikan, rekan-rekan Kimia Anorganik, Kimia angkatan 41 sampai dengan 44, Malia, Vanny, Aulia, Dian, Fauzi, Citra, Ayu, Mitha, Rita, Vicki, Akbar, Bayu, Dhian, Luthfan, Ecep, dan Reni atas motivasi dan dukungan yang diberikan, semoga Allah senantiasa membalas kebaikan semuanya. Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat. Bogor, Juni 2009 Diah Permata Rinaldi
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Padang pada tanggal 5 September 1987 sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Rinaldi Kadir dan Yelly Hendri. Tahun 2005 penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai anggota Ikatan Mahasiswa Kimia (Imasika), penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia Anorganik 2 untuk mahasiswa Kimia pada tahun ajaran 2008/2009. Tahun 2008 penulis melaksanakan praktik lapangan di ConocoPhillips, Sumatera Selatan.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR... ii DAFTAR LAMPIRAN... ii PENDAHULUAN... 1 TINJAUAN PUSTAKA Aluminium... 1 Polialuminium Klorida... 1 Koagulasi dan Flokulasi... 2 BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan... 2 Lingkup Kerja... 2 Pembentukan Monomer AlCl 3... 2 Pembentukan Polimer... 2 Pengujian PAC... 2 HASIL DAN PEMBAHASAN Polialuminium Klorida... 2 Pengolahan Limbah Testil... 3 Analisis FTIR PAC... 4 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan... 4 Saran... 4 DAFTAR PUSTAKA... 5 LAMPIRAN... 6
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Penambahan Na 2 CO 3 pada larutan AlCl 3.... 3 2 PAC hasil sintesis... 3 3 Limbah tekstil yang belum diberi PAC.... 4 4 Pembentukan flok oleh PAC hasil sintesis.... 4 5 Pembentukan flok oleh PAC komesial... 4 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Diagram alir penelitian... 7 2 Diagram alir AlCl 3 menjadi PAC... 8 3 Data pembuatan PAC... 9 4 Hasil analisis turbidimetri... 9 5 Spektrum FTIR PAC... 10
PENDAHULUAN Limbah cair merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan industri tekstil karena menimbulkan dampak negatif pada lingkungan. Sumber air limbah industri tekstil berasal dari proses pemasakan, pemutihan, pencelupan, pencucian, dan penyempurnaan. Warna dan kekeruhan merupakan parameter penting pada industri tekstil. Oleh karena itu, diperlukan proses yang baik dan tepat, salah satunya dengan proses koagulasi dan flokulasi dengan menggunakan koagulan seperti PAC (polialuminium klorida). PAC telah dikembangkan dan digunakan dalam pengolahan air sejak tahun 1980-an di seluruh dunia. Koagulan tersebut dapat menurunkan kekeruhan, warna, dan fosforus. Hasil penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa PAC dapat menurunkan kekeruhan air kotor hingga 96% hanya dengan dosis 1.5 2.5 ppm (Bao et al. 2005). Saat ini, kebutuhan PAC di Indonesia diperoleh dari luar negeri dengan harga yang mahal. Padahal, PAC dapat dibuat dengan bahan baku aluminium yang jumlahnya tersebar hampir di seluruh wilayah Indonesia, baik berupa produk aluminium batangan maupun limbah. Aluminium yang berasal dari limbah belum banyak dimanfaatkan sebagai bahan baku PAC. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan memanfaatkan limbah industri logam aluminium untuk membuat PAC dengan menggunakan metode hidrolisis sebagian larutan asam aluminium klorida (Bao et al. 2005). Kelebihan metode ini ialah cukup sederhana dan murah. TINJAUAN PUSTAKA Aluminium Aluminium adalah logam putih yang liat dan dapat ditempa, bubuknya berwarna abuabu, memiliki nomor atom 13. Aluminium merupakan logam yang sangat melimpah dan pada umumnya berada dalam bentuk bauksit (Al2O3 H2O) (Chang 1984). Asam klorida encer dengan mudah melarutkan logam ini. Sementara, pelarutan dalam asam sulfat dan asam nitrat encer lebih lambat. Berikut merupakan reaksi pelarutan aluminium dalam HCl encer. 2Al + 6H+ 2Al3+ + 3H2. Dalam asam sulfat pekat, pelarutan aluminium akan membebaskan belerang dioksida dengan reaksi sebagai berikut: 2Al + 6H2SO4 2Al3+ + 3SO42- + 3SO2 + 6H2O. Ion-ion aluminium (Al3+) membentuk garamgaram yang tak berwarna. Garam halida, nitrat, dan sulfatnya larut dalam air (Vogel 1990). Aluminium hidroksida bereaksi dengan asam kuat dan membentuk ion aluminium yang reaksinya adalah sebagai berikut: Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O Selain itu, aluminium hidroksida juga dapat larut dalam natrium hidroksida yang reaksinya adalah sebagai berikut: Al(OH)3(s) + OH- [Al(OH)4]Polialuminium Klorida Flokulan digunakan dalam pengolahan air limbah. Penambahan flokulan ke dalam air baku menyebabkan koloid dan partikel tersuspensi bergabung membentuk partikel berat (flok) yang dapat dihilangkan dengan sedimentasi atau penyaringan. Flokulasi atau koagulasi merupakan proses yang dapat menghilangkan kontaminan seperti bahan pengotor padatan yang tidak dapat dihilangkan dengan penyaringan biasa (Bao et al. 2005). Secara umum, flokulan atau koagulan bermuatan positif, sedangkan partikel tersuspensi dalam air memiliki muatan negatif yang saling tolak menolak satu sama lain sehingga muatan positif pada flokulan atau koagulan dapat menarik dan menggabungkan partikel tersuspensi di dalam air limbah tersebut (Al Kdasi et al. 2005). PAC atau polialuminium klorida telah digunakan secara luas sebagai flokulan utuk air, limbah industri, dan beberapa aplikasi koagulasi-flokulasi lainnya. Hal ini karena PAC memiliki karakterisitik muatan positif yang tinggi dan dapat mengikat agregat dengan kuat (Pi et al. 2008). Beberapa keunggulan PAC adalah sangat baik untuk menghilangkan kekeruhan dan warna, memadatkan dan menghentikan penguraian flok, membutuhkan kebasaan rendah untuk hidrolisis, tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan, serta sedikit mempengaruhi ph (Dempsey 1998). Menurut BSN (1995), persyaratan batas kandungan pengotor dalam polialuminium klorida cair antara lain Al2O3 10.0 11%, kebasaan 45 65%, dan ph (larutan 1% [b/b]) 3.5 5.0. Apabila dibandingkan dengan aluminium sulfat, PAC mempunyai efek
2 koagulasi yang lebih baik sehingga sangat cocok digunakan pada suhu rendah (T<10 C) (Indriani 2002). hidroksida sehingga terbentuk aluminium klorida (Bao et al. 2005). larutan Pembentukan Polimer Koagulasi dan Flokulasi Koagulasi adalah pembentukan gumpalan atau partikel yang lebih besar akibat penambahan zat kimia tertentu atau oleh perubahan kondisi yang biasanya berhubungan dengan pembuatan atau penghilangan partikel koloid. Koagulan merupakan bahan kimia yang mempunyai kemampuan menetralkan muatan koloid dan mengikat partikel tersebut sehingga membentuk flok atau gumpalan. Contoh koagulan anorganik adalah aluminium sulfat, fero sulfat, dan PAC (Harold et al. 1967). Flokulasi adalah proses penggumpalan menjadi massa yang lebih besar (Mulyono 2005). Pada pengolahan air limbah, kedua proses tersebut (koagulasi dan flokulasi) terutama digunakan untuk menghilangkan materi koloidal yang dapat menimbulkan warna dan kekeruhan (Al Mutairi 2004). BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan adalah turbidimeter HACH 2100P, AAS Shimadzu, dan FTIR Perkin Elmer. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah industri logam aluminium, limbah tekstil PT X, dan produk PAC pasaran. Lingkup Kerja Pembentukan Monomer AlCl3 Sebanyak 41 ml larutan H2SO4 98% diencerkan dengan akuades 1:1, ditambahkan 50 g limbah aluminium sedikit demi sedikit hingga terbentuk aluminium sulfat, lalu ditambahkan air sehingga diperoleh larutan aluminium sulfat. Selain itu, ditambahkan 93 ml NaOH 48% ke dalam larutan aluminium sulfat tersebut hingga terbentuk larutan natrium sulfat dan endapan aluminium hidroksida, kondisi ini berlangsung pada ph 8. kemudian endapan dipisahkan dari larutan, dicuci 2 kali dengan air, lalu disaring. Selanjutnya sebanyak 154 ml HCl 33% ditambahkan ke dalam endapan aluminium Sebanyak 232 ml larutan Na2CO3 25% ditambahkan secara bertahap ke dalam larutan AlCl3 sambil diaduk pada suhu kamar. Penambahan larutan Na2CO3 25% tersebut dihentikan ketika tidak terbentuk lagi gelembung dan larutan menjadi transparan. Proses hidrolisis berlangsung selama lebih dari 24 jam (Bao et al. 2005). Pengujian PAC Sebanyak 250 ml limbah tekstil dimasukkan ke dalam gelas piala 1 L. nilai ph diukur dengan indikator universal dan kekeruhannya dengan turbidimeter. Ke dalam limbah tekstil tersebut ditambahkan 0.15 ml larutan PAC yang dihasilkan kemudian stopwatch, campuran diaduk, dan diamati sampai terbentuk flok pertama kali. Waktu reaksi koagulasi dicatat. Limbah yang sudah ditambahkan PAC tersebut disaring. Nilai ph dan kekeruhannya diukur sebanyak 5 kali ulangan dan dihitung reratanya. Hal yang sama dilakukan pada limbah tekstil dengan menggunakan PAC komersil (Bao et al. 2005). HASIL DAN PEMBAHASAN Polialuminium Klorida Bahan baku yang digunakan untuk membuat PAC pada penelitian ini berasal dari limbah industri pencucian logam aluminium yang menggunakan NaOH. Limbah tersebut berupa bubur basah berwarna putih dengan ph 13 yang kemudian dicuci dengan air hingga ph 7. Tujuan bubur ini dicuci adalah mengurangi pengotor yang tidak diinginkan. Bubur yang telah dicuci dan dikeringkan kemudian direaksikan dengan H2SO4 hingga membentuk aluminium sulfat padat. Penambahan air ke dalam aluminium sulfat padat bertujuan agar dapat direaksikan dengan NaOH. Penambahan NaOH dilakukan hingga ph 8 dan terbentuk endapan Al(OH)3 yang berupa gel berwarna putih. Sementara unsur lainnya yang terlarut dalam air seperti NaOH dan sulfat dibuang. Endapan Al(OH)3 yang terbentuk digunakan sebagai sumber aluminium pada