Jurnal Photon Vol.
4 No.
Mei 2014
OPTIMASI KERAPATAN ARUS DAN WAKTU ELEKTROLISIS
DALAM PENGOLAHAN LIMBAH SURFAKTAN SECARA
ELEKTROKOAGULASI
Yusbarina.
Buchari Program Pendidikan Kimia.
Fakultas Tarbiyah dan Keguruan.
Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau.
Indonesia Program Studi Kimia.
FMIPA.
Institut Teknologi Bandung Email: yusbarina_7@yahoo.
ABSTRAK
Elektrokoagulasi adalah metode pengolahan limbah cair yang keefektifannya sangat dipengaruhi oleh parameter operasionalnya.
Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk optimasi parameter operasional yaitu kerapatan arus dan waktu elektrolisis dalam pengolahan limbah surfaktan secara elektrokoagulasi.
Elektrokoagulasi dilakukan dengan sistem batch dengan menggunakan limbah simulasi sodium dodesil sulfat (SDS) pada kondisi operasional:
konsentrasi SDS 200 mgL-1, pH awal 4 dan tanpa penambahan elektrolit garam.
Aluminium digunakan sebagai bahan elektroda.
Variasi kerapatan arus adalah 25, 50, 75, 100 dan 150 A/m2.
Variasi waktu elektrolisis adalah 15, 30, 45 dan 60 menit.
Pengolahan limbah surfaktan secara elektrokoagulasi efektif pada kerapatan arus 50 A/m2 dengan waktu elektrolisis 60 menit dengan efisiensi penurunan kadar surfaktan sebesar 97,05%.
Kata kunci: elektrokoagulasi, surfaktan anionik, kerapatan arus, waktu elektrolisis PENDAHULUAN Surfaktan merupakan nama lain dari surface active agent yang merupakan senyawa organik yang bersifat amphiphilic yaitu memiliki gugus polar yang suka air .
dan gugus non polar yang suka minyak .
sekaligus dalam satu Surfaktan digunakan secara luas dalam berbagai industri dan kegiatan rumah tangga karena kemampuannya menurunkan tegangan antar muka fluida.
Penggunaan surfaktan meningkat dari hari ke hari.
Berbagai industri seperti industri deterjen, produk kebersihan dan kecantikan menggunakan surfaktan anionik sebagai bahan baku utama.
Oleh karena itu dibutuhkan satu metode yang handal dan ekonomis untuk mengolah limbahnya sebelum dibuang atau dilepas ke sumber air.
Menurut Mollah .
Elektrokoagulasi (EC) memiliki begitu FMIPA-UMRI banyak keuntungan dalam pengolahan limbah cair, diantaranya:
EC membutuhkan peralatan yang sederhana dan mudah dioperasikan.
Air limbah yang diolah dengan EC menjadi air yang jernih, tidak berwarna dan tidak berbau.
Lumpur yang dihasilkan EC relatif stabil dan mudah untuk dipisahkan, karena terutama berasal dari oksida logam.
Selain itu lumpur yang dihasilkan Flok elektrokoagulasi memiliki kesamaan dengan flok yang berasal dari koagulasi Perbedaannya adalah flok dari elektrokoagukasi berukuran lebih besar dengan kandungan air yang sedikit, lebih stabil dan mudah dipisahkan secara cepat dengan filtrasi.
Vol.
4 No.
Mei2014 Elektrokoagulasi menghasilkan effluen dengan nilai TDS yang lebih kecil jika Jika air ini digunakan kembali, kandungan TDS yang rendah akan mengurangi biaya recovery.
Proses keuntungan dalam mengolah partikel koloid yang berukuran sangat kecil karena dengan pemakaian arus listrik menyebabkan proses koagulasi lebih mudah terjadi dan lebih cepat.
Proses penggunaan bahan kimia sehingga tidak bermasalah dengan netralisasi kelebihan bahan kimia dan tidak membutuhkan kemungkinan pengolahan berikutnya jika terjadi penambahan konsentrasi bahan kimia yang terlalu tinggi seperti pada penggunaan bahan kimia.
Gelembung gas yang dihasilkan selama elektrolisis dapat membawa polutan ke atas permukaan sehingga flok tersebut dapat dengan mudah terkonsentrasi, dikumpulkan dan dipisahkan.
Proses memindahkan bagian di dalamnya, sehingga membutuhkan perawatan yang Teknik elektrokoagulasi dapat dengan mudah diaplikasikan di daerah yang tidak terjangkau layanan listrik yakni dengan menggunakan panel matahari yang cukup untuk terjadinya proses Elektrokoagulasi digunakan untuk mengolah berbagai jenis limbah, diantaranya penghilangan warna pada limbah pabrik teh (Maghanga.
K dkk, 2.
, pengolahan limbah tekstil (Kobya.
M dkk, 2.
, pengolahan limbah zat warna (Mollah.
A dkk, 2010.
Alaton.
A dkk Jurnal Photon 2008.
Kashefialasl.
M dkk, 2.
, pemurnian air laut (Timmes.
C, 2.
(Prabhakari, penghilangan logam Ae logam berat di perairan (Vasudevan.
S, 2.
Keefektifan elektrokoagulasi sangat dipengaruhi oleh parameter operasional, yaitu pH awal, penambahan elektrolit garam, kerapatan arus, waktu elektrolisis dan konsentrasi awal surfaktan anionik.
Pada penelitian ini, parameter yang dioptimasi adalah kerapatan arus dan waktu Pengaturan kerapatan arus sangat penting dalam proses elektrokoagulasi.
Kerapatan arus sangat mempengaruhi kecepatan elektrolisis logam anoda dan produksi gelembung secara elektrolitik.
Rapat arus (I) didefinisikan sebagai arus .
yang mengalir pada elektroda dengan luas permukaan .
dari elektroda.
Jika dimensi arus adalah amper dan luas permukaan elektroda adalah cm-2, maka dimensi rapat arus adalah amper/cm2.
Karena reaksi elektrolisis dapat berlangsung pada anoda dan katoda maka rapat aruspun dinyatakan pula sebagai rapat arus anoda dan rapat arus katoda.
Pada proses elektrokoagulasi ini, pada anoda aluminium terjadi reaksi oksidasi aluminium menghasilkan ion Al3 .
Rapat arus anoda (IA) merupakan laju reaksi oksidasi Al menjadi Al3 yang terjadi pada permukaan anoda dengan luas tertentu.
Sementara itu pada katoda reaksi yang terjadi adalah 2H2O 2e Ie H2 2OH-.
Secara fisik rapat arus katoda diartikan laju pembentukan gas H2 yang terjadi pada permukaan katoda dengan luas tertentu.
Di bidang industri, penggunaan rapat arus lebih disukai daripada penggunaan arus, terutama di bidang industri pelapisan secara .
FMIPA-UMRI Jurnal Photon .
Sedangkan penggunaan arus lebih banyak di bidang analisis, seperti pada elektrogravimetri, coulometri dan Waktu elektrolisis sangat menentukan jumlah Al3 yang ada di larutan.
Optimasi waktu dimaksudkan untuk mencari kondisi dimana % penurunan kadar surfaktan SDS tinggi dan kadar Al3 di larutan sekecil METODOLOGI PENELITIAN Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah peralatan gelas yang lazim digunakan di laboratorium penelitian kimia analitik, sumber arus listrik searah, voltmeter .
, amperemeter .
, pH-meter, magnetik, batang pengaduk magnetik.
Mettler UV-Vis Agilent, spektrofotometer serapan atom SpectrAA .
GL-Bandun.
Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sodium dodesil sulfat (SDS), lempeng aluminium .
,6%), aquades, indikator fenolftalin.
NaOH.
H2SO4.
Metilen biru.
CHCl3 p.
HCl.
HNO3.
Al2O3.
Prosedur Kerja Reaktor Pengoperasian dilakukan dengan sistem Reaktor elektrokoagulasi yang digunakan berkapasitas 500 mL yang dilengkapi dengan peralatan stirrer untuk mengaduk larutan agar konsentrasi koagulan Elektroda digunakan sebagai anoda dan katoda adalah ukuran 4 cm x 7 cm sebanyak dua buah.
Luas permukaan elektroda anoda pada penelitian ini adalah 0.
0028 m2 sehingga FMIPA-UMRI Vol.
4 No.
Mei 2014 diperoleh rasio luas permukaan elektroda anoda terhadap volume reaktor sebesar 5.
m2/m3.
plat aluminium ( 95,6%) dengan Jarak antar elektroda adalah 9 mm.
Pada Penelitian ini semua elektroda dihubungkan dengan arus listrik yang berasal dari arus DC, yaitu satu elektroda dihubungkan dengan kutub positif yaitu anoda dan satu elektroda dengan kutub negatif yaitu katoda.
Optimasi kerapatan arus dan waktu eketrolisis pada elektrokoagulasi Untuk mengoptimasi kerapatan arus dan waktu elektrolisis maka dilakukan variasi pada 25, 50, 75, 100, dan 150 A/m2.
Pada setiap kerapatan arus dilakukan pengambilan sampel setiap 15, 30, 45, dan 60 menit.
Parameter yang lain dibuat tetap yaitu konsentrasi SDS = 200 mg/L, pH awal 4, dan tanpa penambahan elektrolit.
Kemudian dimonitor penurunan kadar SDS setiap sampel dengan spektrofotometer secara biru metilen dan dihitung konsumsi energi.
Pengujian surfaktan anionik Pada penelitian ini monitoring kadar surfaktan anionik dilakukan dengan spektrofotometer secara biru metilen yang mengacu pada SNI 06-6989.
Prinsip utama metode pengujian ini adalah surfaktan anionik akan bereaksi dengan metilen biru membentuk pasangan ion berwarna biru yang larut dalam pelarut Intensitas warna biru yang terbentuk diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 652 nm.
Serapan yang diukur setara dengan kadar surfaktan HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh kerapatan arus dan waktu elektrokoagulasi surfaktan anionik Kerapatan arus adalah arus yang dialirkan ke elektroda dibagi dengan luas permukaan elektroda.
Kerapatan arus sangat Vol.
4 No.
Mei2014 Jurnal Photon mempengaruhi kecepatan elektrolisis logam anoda dan produksi gelembung secara elektrolitik (Ankit Mohta, 2.
Menurut Malakootian.
dkk, .
dengan meningkatnya arus listrik, efisiensi semakin Pada potensial yang tinggi, ukuran dan kecepatan terbentuknya flok meningkat.
Pada kerapatan arus yang tinggi, pelarutan aluminium di anoda meningkat, menghasilkan jumlah Al3 dan Al(OH)n.
Meningkatnya konsentrasi Al dapat meningkatkan reaksi netralisasi muatan kontaminan membentuk Selain itu, dengan meningkatnya kerapatan arus, kecepatan terbentuknya gelembung gas hidrogen di katoda meningkat dan ukuran gelembung gas hidrogen yang dihasilkan kecil.
Gelembung yang lebih kecil memberi area permukaan yang lebih besar untuk mengikat partikel di larutan sehingga menghasilkan efisiensi pemisahan yang lebih baik.
Waktu elektrolisis sangat menentukan jumlah Al3 yang ada di larutan.
Optimasi waktu dimaksudkan untuk mencari kondisi dimana % penurunan kadar surfaktan SDS tinggi dan kadar Al3 di larutan sekecil Variasi kerapatan arus yaitu 25, 50, 75, 100 dan 150 A/m2 dimonitor penurunan kadar SDS pada menit ke 15, 30, 45 dan 60.
Hasilnya dapat dilihat pada tabel dan grafik di bawah ini:
Tabel 1.
Hasil % penurunan kadar surfaktan pada variasi kerapatan arus dan waktu Kerapatan Arus (A/m2 ) % penurunan kadar surfaktan pada menit ke Gambar 1.
Hasil % penurunan kadar surfaktan dengan variasi kerapatan arus yaitu 25, 50, 75, 100 dan 150 A/m2 dimonitor menit ke 15, 30, 45 dan 60.
Kerapatan arus 50 A/m2 dengan waktu elektrolisis 60 menit memberikan efektivitas yang paling tinggi.
Di bawah dan di atas kerapatan arus ini memberikan efektivitas yang kurang baik.
Dengan meningkatnya potensial listrik jumlah aluminium yang dioksidasi meningkat dan menyebabkan efektivitas meningkat.
Tetapi kerapatan arus yang terlalu besar menyebabkan tidak ada waktu untuk pembentukan flok, sehingga efektivitas menurun.
KESIMPULAN
Pengolahan limbah surfaktan secara elektrokoagulasi efektif pada kerapatan arus 50 A/m2 dengan waktu elektrolisis 60 menit dengan efisiensi penurunan kadar surfaktan sebesar 97,05%.
DAFTAR PUSTAKA