PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Metode Elektrokoagulasi Untuk Pengolahan Limbah Cair Laboratorium Yang Mengandung Logam-Logam Berat Electrocoagulation Method For The Treatment Of Laboratory Wastewater Containing Heavy Metals Marthen Joning 1.
Lydia Melawaty 1.
Rosalia Sira Sarungallo 1 Program Studi Teknik Kimia1 Fakultas Teknik Universitas Kristen Indonesia Paulus Makassar Email: joningmarthen@gmail.
Abstrak Dalam penelitian ini dilakukan beberapa variasi variabel proses seperti pH, waktu, dan tegangan untuk mengamati kondisi operasi yang lebih efektif dalam menurunkan polutan dalam air limbah.
Sebelum proses elektrokoagulasi dilakukan karakterisasi awal pada limbah mengguanakan metode analisis ICP-OES dan diperoleh hasil konsentrasi awal polutan seperti TSS = 119 mg/L, logam Besi (F.
= 24,453 mg/L.
Tembaga (C.
= 9,732 mg/L.
Timbal (P.
= 0,309 mg/L dan Selenium (S.
= 0,052 mg/L.
Karakterisasi polutan air limbah tersebut tidak memenuhi standar mutu limbah cair untuk dialirkan ke lingkungan berdasarkan PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2014.
Setelah melalui proses pengolahan dengan metode elektrokoagulasi, polutan padatan tersuspensi dan logam-logam tersebut dapat diturunkan konsentrasinya menjadi: TSS = 32 mg/L, logam Besi (F.
= 0,003 mg/L.
Tembaga (C.
= 0,074 mg/L.
Timbal (P.
= 0,023 mg/L, dan Selenium (S.
hampir mendekati nol.
Bardasarkan data-data konsentrasi polutan dalam limbah sebelum dan sesudah proses elektrokoagulasi tersebut, dapat dinyatakan bahwa metode elektrokoagulasi efektif menurunkan kadar polutan Total Suspended Solid (TSS) sebesar 73,12% , logam Besi (F.
sebesar 99,99%.
Tembaga (C.
sebesar 99,24%.
Timbal (P.
sebesar 92,56%.
Selenium (S.
sebesar 99,81%.
Hasil tersebut diperoleh pada kondisi operasi yaitu tegangan 10 volt, waktu 10 menit dan pH 9.
Metode elektrokoagulasi dihasilkan kualitas air limbah yang memenuhi syarat untuk dialirkan kelingkungan berdasarkan standar baku mutu air limbah menurut PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2014.
Kata kunci: elektrokoagulasi, elektrolisis, polutan.
ICP OES Abstract In this research several variations of process variables such as pH, time and voltage were carried out to observe operating conditions that were more effective in reducing pollutants in wastewater.
Before the electrocoagulation process was carried out the initial characterization of the waste using the ICP-OES analysis method and obtained the results of the initial concentration of pollutants such as TSS = 119 mg / L.
Iron metal (F.
= 24,453 mg / L.
Copper (C.
= 9,732 mg / L.
Lead (P.
= 0.
309 mg / L and Selenium (S.
= 0.
052 mg / L.
The characterization of the wastewater pollutants does not meet the quality standards of liquid waste to be flowed to the environment based on Environmental Ministerial Regulation No.
05 of 2014.
After going through the processing process by electrocoagulation method, pollutants of suspended solids and metals can be reduced in concentration to: TSS = 32 mg / L, ferrous metal (F.
= 0.
003 mg / L.
Copper (C.
= 0.
074 mg / L.
Lead (P.
= 023 mg / L, and Selenium (S.
almost close to zero.
Based on the data of pollutant concentrations in waste before and after the electrocoagulation process, it can be stated that the electrocoagulation method is effective in reducing Total Suspended Solid (TSS) pollutant levels by 73.
Iron (F.
metals by 99.
Copper (C.
) by 24%.
Lead (P.
Selenium (S.
The results were obtained under operating conditions at 10 volt voltage, 10 minutes time and pH 9.
the electrocoagulation method produced the quality of wastewater that meets the requirements for drainage of the environment based on waste water quality standards according to the Environmental Ministerial Regulation No.
05 of 2014.
PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Keywords: electrocoagulation, electrolysis, pollutant.
ICP OES Pendahuluan Kebutuhan pengolahan limbah sebelum di lepas kelingkungan diperlukan adanya treatment khusus yang sesuai dengan karakteristik limbah Target produk pengolahan air limbah biasanya mengacu pada standar baku mutu air limbah atau layak buang ke lingkungan menurut Peraturan Pemerintah setempat dan atau PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 tahun 2014.
Elektrokoagulasi koagulasi dengan menggunakan arus listrik searah melalui proses elektrolisis atau elektrokimia, di mana elektrodanya terbuat dari Alumunium dan Besi.
Arus listrik membentuk sejumlah reaksi kimia tergantung pada jenis dan sifat elektroda serta media larutan.
Pada proses elektrokisis akan terbentuk flok Al(OH)3 yang terjadi karena adanya pelepasan Al3 dari plat elektroda .
yang sanggup mengikat kontaminan dan partikel-partikel dalam limbah.
Dengan demikian, kontaminan yang terikat akan terendapkan dan mudah untuk dihilangkan dengan cara pemisahan.
Proses pengendapan terjadi dengan adanya proses koagulasi, dimana elektroda reaktif yang dipicu oleh arus listrik searah membentuk Metode ini sudah banyak digunakan untuk pengolahan air limbah karena peralatan yang digunakan sederhana dan mudah dioperasikan bila dibandingkan dengan metode yang lain, tidak memerlukan tambahan bahan kimia yang dapat menghasilkan limbah yang baru, dan efisiensi pengolahan yang dihasilkan cukup tinggi.
Teknologi elektrokoagulasi sangat baik digunakan untuk pengolahan air limbah laboratorium karena flokulan yang dihasilkan berasal dari air limbah laboratorium tersebut tanpa ada tambahan bahan campuran koagulan dari luar.
Selain itu tidak terdapat potensi pencemaran lingkungan dari ceceran bahan kimia saat penyimpanan atau saat distribusi bahan kimia ke lokasi pengolahan limbah cair.
Berdasarkan uraian diatas maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
Bagaimana efektivitas penggunaan metode elektrokoagulasi dalam pengolahan limbah cair laboratorium yang mengandung logam-logam Bagaimana kualitas air yang dihasilkan dari proses pengolahan limbah cair laboratorium yang mengandung logam-logam berat dengan metode elektrokoagulasi memenuhi syarat untuk dialirkan ke lingkungan berdasarkan standar mutu air limbah pada PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 tahun 2014.
Penelitian ini bertujuan untuk:
Mengetahui elektrokoagulasi pada pengolahan air limbah laboratorium mengandung logam-logam berat yang efektif dan efisien tanpa menggunakan bahan flokulan-koagulan .
ahan kimi.
Mengetahui kualitas air hasil dari pengolahan limbah cair yang mengandung logam berat dengan metode elektrokoagulasi memenuhi syarat untuk dialirkan ke lingkungan berdasarkan standar mutu air limbah menurut PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 tahun Teori Limbah kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki di lingkungan karena tidak mempunyai nilai ekonomi.
Limbah terdiri dari zat atau bahan buangan yang dihasilkan proses produksi industri yang kehadirannya dapat menurunkan kualitas lingkungan.
Limbah yang mengandung bahan polutan yang memiliki sifat racun dan berbahaya dikenal dengan limbah B3, yang dinyatakan sebagai bahan yang dalam jumlah relatif sedikit tetapi berpotensi untuk merusak lingkungan hidup dan sumber daya (Kristanto, 2.
Limbah laboratorium berasal dari buangan hasil reaksi-reaksi berbagai larutan kimia berbahaya dalam suatu eksperimen.
Larutan kimia tersebut diantaranya mengandung bahan-bahan kimia toksik dan logam-logam berat yang berbahaya bagi makhluk hidup dan lingkungan.
Bahan-bahan kimia
PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 merupakan bahan yang berbahaya dan memiliki resiko tinggi bila tercemar ke lingkungan, karena memiliki zat yang bersifat racun .
Tidak hanya bahan-bahan kimia, akan tetapi dimiliki oleh logam-logam berat misalnya Fe.
Hg.
Cr.
Pb.
As.
Cu.
Se dan lainnya sehingga aliran buangan limbah laboratorium akan membahayakan lingkungan dan makhluk hidup disekitarnya bila tidak dilakukan pengolahan limbah terlebih dahulu.
Sebelum air limbah yang sudah diolah dialirkan ke lingkungan, maka perlu adanya suatu standar tentang mutu air limbah yang diatur oleh Pemerintah Daerah setempat atau mengacu pada Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia Nomor 05 Tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah.
Adapun baku mutu air limbah bagi usaha dan/atau kegiatan yang belum memiliki baku mutu air limbah yang ditetapkan:
Tabel 1 Standar Mutu Baku Air Limbah Parameter Satuan Temperatur Zat Padat Suspensi (TSS) Besi Terlarut (F.
Mangan (M.
Golongan AC
6,0-9,0
6,0-9,0
Barium (B.
Tembaga (C.
Seng (Z.
Krom Total (C.
Cadmium (C.
0,05 Air Raksa (H.
0,002 0,005 Timbal (P.
Arsen (A.
Selenium (S.
0,05 Nikel (N.
Kobalt (C.
Elektrokoagulasi pengolahan limbah cair anorganik dengan konsep dasar elektrokimia.
Elektrokimia adalah peristiwa kimia .
eaksi kimi.
yang berhubungan dengan energi listrik.
Prinsip dasar reaksi pada elektrokimia adalah reaksi reduksi dan oksidasi .
, dimana reaksi tersebut terjadi pada suatu sistem sel Ada dua jenis sel elektrokimia yaitu:
galvanis dan elektrolisis.
Sel galvanis dan sel elektrolisis adalah inti dari suatu proses elektrokimia.
Sel galvanis menghasilkan energi yang disebabkan oleh hasil reaksi kimia, sedangkan sel elektrolisis dibutuhkan energi listrik untuk melangsungkan reaksi kimia.
Pada sel galvanis arus listrik yang dialirkan melalui katoda mengakibatkan terjadinya proses aliran elektron dari elektroda negatif ke elektroda positif dangan melewati media elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar arus listrik sehingga reaksi yang terjadi secara spontan.
Pada sel elektrolisis arus listik yang dialirkan melalui anoda mengakibatkan terjadinya suatu pelarutan material pada anoda menghasilkan kation logam (M ).
Proses pengolahan limbah dengan metode elektokoagulasi menggunakan prinsip elektrokimia jenis sel elektolisis.
Pada sel elekrolisis berlaku Hukum Faraday yang menyatakan bahwa: Berat logam yang terelektrolisis dipermukaan katoda .
sebanding dengan jumlah muatan yang dilewatkan .
Coulom.
yang sebanding dengan kuat arus (I.
Amper.
dikali waktu .
, deti.
, untuk jumlah muatan (I.
berat logam yang terelektrolisis sebanding dengan ekivalan massa Molar logam tersebut (M/nF).
Hukum Faraday mengenai elektrolisis diatas dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut:
Ket.
yc ycuyce : Berat logam terlarut .
: Massa atom relatif .
/mo.
: Arus (Amper.
: Valensi logam : Waktu .
(Newman.
, 1.
PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Pada umumya, proses elektrokoagulasi terjadi karena transfer elektron dari satu elektroda ke elektroda lainnya, di mana aliran listrik yang disediakan oleh tegangan dialirkan di antara dua Pada proses elektrokoagulasi tegangan yang biasa digunakan antara 0-60 V.
Selain proses elektrokimia, pada proses elektrokoagulasi juga terjadi flotasi elektrolitik, karena gas yang terbentuk di katoda berupa gas hidrogen akan membuat alumunium hidroksida kompleks (Al(OH).
yang terbentuk akan mengikat kontaminan dalam air Hidroksida kompleks yang mengikat kontaminan membentuk flok.
Adanya gas hidrogen menyebabkan flok yang terbentuk terangkat ke permukaan reaktor.
Proses berjalan secara terusmenerus secara simultan sehingga seiring berjalannya waktu, flok yang terbentuk akan semakin banyak dan Tumbukan antar-flok menyebabkan berat jenis flok meningkat sehingga sebagian akan jatuh ke dasar reaktor dalam bentuk sludge (Ridantami V.
, dkk, 2.
Gambar 1 Proses Elektrokoagulasi (Ridantami V.
dkk, 2.
Apabila arus listrik dilewatkan ke elektroda logam maka akan mengoksidasi logam (M) tersebut menjadi logam kation (M ), sedangkan air akan mengalami reduksi menghasilkan gas hidrogen (H.
dan ion hidroksi (OH-).
Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:
M ne
: Anoda
2H2O 3e
2OH- H2
: Katoda Kation membentuk sebuah hidroksi dengan spesies dominan yang tergantung pada kondisi pH larutan.
Untuk kasus anoda aluminium maka reaksi yang terjadi adalah:
Al H2O AlOH pH AlOH H2O Al(OH)2 H Al(OH)2 H2O Al(OH)30 H Al(OH)3 H2O Al(OH)4- H (Huheey,J.
Inductively Coupled Plasma (ICP) yang termasuk ke dalam Spektroskopi Atomik adalah sebuah teknik analisis yang digunakan untuk mendeteksi jejak logam dalam sampel dan untuk unsur-unsur memancarkan gelombang tertentu.
Inductively Coupled Plasma (ICP) merupakan instrumen yang digunakan untuk menganalisis kadar unsur-unsur logam dari suatu sampel dengan menggunakan metode spektrofotometer emisi.
Spektrofotometer emisi adalah metode analisis yang didasarkan pada pengukuran intensitas emisi pada panjang gelombang yang khas untuk setiap unsur.
Bahan yang akan dianalisis untuk alat ICP ini harus berwujud larutan yang homogen.
Ada sekitar 80 unsur yang dapat dianalisa dengan menggunakan alat ini Metode Penelitian Alat:
Elektogravimetric Methode (EGM) Gelas Piala (Beaker Glas.
300 ml Neraca Analitik
- pH meter
- Katoda Fe
- Anoda Al
- ICP
- Oven - Corong pisah - Pengaduk - Pipet tetes - Labu semprot - Gegep - Kertas Saring No.
6 (Filter Paper Whatman diameter 125 m.
PAULUS e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Alat pelindung diri .
ersonal protective Sarung Tangan (Glove.
Kacamata pelindung (Safety Glasse.
Baju Laboratorium Masker 3M (M 7.
Sepatu Safety (Safety Shoe.
dengan menggunakan ICP, sisa saringan untuk mengetahui Total Suspended Solid (TSS) dan pelarutan kembali endapan yang terbentuk untuk mengetahui polutan logam-logam berat yang Pengambilan Sampel Pengambilan sampel yang digunakan untuk proses penelitian diambil dari bak equalisasi IPAL .
ak penampunga.
, untuk mengetahui kualitas air limbah dilakukan pengambilan dengan tiga titik didalam bak penampungan yang kemudian dimasukkan kedalam satu wadah dan dihomogenkan.
Gambar 2 Peralatan Elektrokoagulasi dengan elektroda Aluminium dan Besi Bahan:
- Air Limbah - NaOH - HCl - Aquadest Kondisi Operasi:
- Variabel Bebas:
C Tegangan Listrik (Vol.
5, 10 C pH 7, 8, dan 9 C Waktu .
5, 10 - Variabel Kendali:
C Jenis Anoda (A.
dan Katoda (F.
C Sumber air limbah .
ari bak equalisasi IPAL).
- Variabel tergantung C Logam-logam berat Prosedur Tahapan Penelitian Tahapan penelitian yang dilakukan meliputi Pengambilan sampel, pembacaan awal limbah cair sebelum diolah dengan menggunakan ICP, pengukuran dan penyesuaian pH, elektrokoagulasi dengan cara elektrolisis menggunakan Al sebagai Anoda ( ) dan Fe sebagai Katoda (-), pemisahan cairan dengan endapan, penyaringan cairan dengan kertas saring .
airan tampung untuk mengetahui logam-logam berat yang masih larut dalam cairan Pegujian Awal Limbah cair yang sudah diambil dan dihomogenkan dilakukan pengujian awal untuk mengetahui seberapa besar kandungan logam-logam berat yang terdapat dalam limbah cair dengan menggunakan ICP.
Limbah cair dimasukkan kedalam tabung plastik yang kemudian diletakkan pada wadah dan tempat yang sudah disediakan.
Alat ICP dinyalakan kemudian dialakukan tahapan sesuai dengan instruksi kerja alat ICP tersebut.
Buat deret standar sesuai yang diinginkan dan lakukan kalibrasi ICP dengan menggunakan larutan standar Mn 5 ppm.
Pembacaan larutan deret standar kemudian dilanjutkan dengan pembacaan sampel.
pH atau Derajat Keasaman Sejumlah limbah diukur derajat keasaman atau pHnya terlebih dahulu sebelum dilakukan proses pengolahan dengan menggunakan pH meter.
Dilakukan proses kalibrasi pH meter terlebih dahulu pada pH 4, pH 7 dan pH 10 sebelum digunakan.
Kemudian sampel limbah dimasukkan kedalam beaker glass sebanyak 100 ml.
Sampel diukur dengan cara elektroda dicelupkan langsung kedalam sampel yang akan diukur, lalu angka akan muncul dengan sistem digital yang merupakan nilai pH sampel Suhu atau Temperatur Sampel limbah dimasukkan kedalam beaker glass sebanyak 100 ml.
Kemudian thermometer dicelupkan kadalam beaker glass yang berisi sampel.
PAULUS e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 lalu diukur suhu atau temperatur dengan melakukan pengamatan pada thermometer yang digunakan.
Metode Elektrokoagulasi Sampel limbah cair dimasukkan kedalam beaker glass 300 ml sebanyak 300 ml.
Dibuat beberapa variasi pH .
, 8, .
, waktu .
menit, dan 10 meni.
, dan tegangan yang diberikan .
volt, dan 10 Vol.
Lalu pasang katoda Fe dan anoda Al pada alat Kemudian elektrokoagulasi dan beaker glass yang berisi sampel limbah cair di letakkan pada tempat yang telah Dilakukan berulang-ulang sesuai dengan variasi yang sudah ditentukan.
Total Padatan / TSS (Total Suspended Soli.
Kertas saring Whatman dengan diameter 125 mm (Nomor .
di oven pada suhu 1030C Ae 1050C selama 5 menit kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang untuk memperoleh massa Lalu 100 ml limbah cair disaring dengan menggunakan kertas saring Whatman dengan diameter 125 mm (Nomor .
yang telah diperoleh massa awalnya.
Selanjutnya kertas saring tersebut di oven pada suhu 1030C Ae 1050C selama 15 menit kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang massanya.
Diperoleh massa padatan terlarut tersuspensi dari hasil pengurangan massa kertas saring Whatman akhir setelah penyaringan sampel dangan massa kertas saring Whatman awal.
dinyalakan dan dilakukan kalibrasi alat dengan menggunakan larutan standar Mn 5 ppm dan dilanjutkan dengan pembacaan deret standar sesuai dengan jumlah parameter yang ada dalam larutan standar tersebut.
Kemudian sampel hasil saringan tersebut dibaca dan hasilnya akan muncul pada Hasil Karakterisasi Air Limbah Analisa awal karakterisasi air limbah dilakukan untuk memperoleh data kuantitas dari variabelvariabel yang diamati dalam penelitian.
Variabelvariabel pengamatan dalam penelitian ini adalah sesuai yang ada dalam Tabel 2.
Data kuantitas dari masing-masing variabel penelitian sebelum proses digunakan untuk mengukur efektivitas penurunan polutan setelah dilakukan proses pengolahan elektrokoagulasi pada limbah cair anorganik.
Metode analisa dilakukan secara triplo dan dari hasil analisa diperoleh data sebagai berikut:
Kadar Logam Berat dengan ICP-OES Penentuan kadar logam-logam berat baik sebelum maupun sesudah dilakukan proses pengolahan menggunakan ICP-OES.
Sampel limbah dimasukkan kedalam beaker glass sebanyak 100 ml.
Kemudian ditunggu beberapa jam hingga padatan terlarut mengendap.
Selanjutnya air limbah pada bagian atas disaring dengan menggunakan kertas saring whatman diameter 125 mm ( Nomor .
lalu dimasukkan kedalam botol plastik.
ICP-OES
PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Tabel 2 Kandungan polutan air limbah dari bak equalisasi sebelum diolah No.
Parameter Satuan Contoh Uji Awal i Rata-rata Temperatur Zat Padat Suspensi (TSS) AC Besi Terlarut (F.
Mangan (M.
Barium (B.
Tembaga (C.
Seng (Z.
Krom Total (C.
Cadmium (C.
Air Raksa (H.
Timbal (P.
Arsen (A.
Selenium (S.
Nikel (N.
Kobalt (C.
Power of Hydrogen .
H) adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasahan yang dimiliki oleh suatu Didalam pengendalian limbah cair laboratorium semakin rendah nilai keasaman suatu limbah maka semakin berbahaya bagi lingkungan.
Dari hasil analisa awal sampel seperti pada Tabel 2 terlihat bahwa pH limbah cair anorganik pada IPAL sangat rendah yaitu pada rata-rata 1,7.
Besaran ini sangat jauh dibawah nilai pH standar mutu air limbah yang dapat dialirkan ke lingkungan menurut PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2014 yang harus berada pada kisaran 6,0 sampai dengan 9,0.
Total Suspended Solid (TSS) yang biasa disebut juga Total Padatan yang Tersuspensi merupakan faktor penting yang akan mudah dikenali dalam mengukur kualitas suatu air karena secara fisik dapat dilihat, jika suatu air limbah mengandung TSS tinggi maka dapat langsung disimpulkan bahwa limbah berkualitas jelek dan berpotensi merusak ekosistem khususnya di aquatik.
Berdasarkan analisa awal kadar logam berat pada limbah cair anorganik diperoleh hasil bahwa terdapat beberapa logam berat yang kadarnya terlalu tinggi dan tidak memenuhi standar mutu air limbah menurut PERMEN Lingkungan Hidup nomor 05 tahun 2014 yaitu: Besi (F.
dengan kadar rata-rata 24.
453 mg/L ( standar mutu adalah 5 mg/L ).
Tembaga (C.
732 mg/L .
tandar mutu adalah 2 mg/L).
Timbal (P.
mg/L .
tandar mutu adalah 0.
1 mg/L).
Selenium (S.
052 mg/L .
tandar mutu adalah 0.
05 mg/L).
Oleh sebab itu merupakan keharusan untuk melakukan pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan agar tidak terjadi pencemaran bagi lingkungan dan akuatik Melihat terkontaminasi dengan polutan yang mencemari lingkungan maka dalam penelitian ini diterapkan teknologi metode elektrokoagulasi dalam proses pengolahan karena disamping dapat menurunkan TSS melalui proses pembentukan koagulan juga terjadi adsorpsi terhadap logam-logam berat terlarut cairan dan menaikkan nilai pH.
Penurunan Kandungan Polutan pada Kondisi Operasi.
Untuk mengetahui lebih lanjut variabelvariabel bebas serta sifat-sifat penurunan kandungan polutan untuk setiap perubahan nilai variabel bebas maka dilakukan percobaan ini sehingga akan menghasilkan penurunan kandungan zat pencemar hingga memenuhi standar baku mutu yang dipersyaratkan dalam PERMEN Lingkungan Hidup
PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 nomor 05 tahun 2014 sebagai salah satu tolok ukur keberhasilan sistem pengolahan yang digunakan sehingga kondisi operasi (Tegangan, pH, dan wakt.
Sampel sebagai penghasil data ini, diambil dari tiga titik yang berbeda sehingga diharapkan dapat mewakili dari keseluruhan volume limbah cair yang ada didalam bak equalisasi.
Data hasil penelitian secara rinci dapat dilihat pada Tabel 3 berikut:
Tabel 3 Hasil Penelitian air limbah untuk parameter non logam No.
Awal Temp.
(AC)
Waktu Tegangan Awal Akhir Akhir Temp.
(AC))
(Meni.
Volt TSS .
g/L) Standar Mutu Air Limbah:
Total Suspended Solid (TSS) mengalami penurunan setelah dilakukan proses pengolahan limbah cair dengan menggunakan metode 73,12%, dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yaitu dengan menggunakan metode koagulasi dan adsorpsi dapat menurunkan TSS sebesar 69,13% (Azamia M.
, dan untuk penelitian pengolahan limbah elektrokoagulasi flotasi dapat menurunkan TSS sebesar 71% (Mukimin A.
, 2.
Tabel 4 Hasil Penelitian air limbah untuk logam berat Fe.
Mn.
Ba.
Cu.
Zn.
Cr.
Cd Waktu Tegangan Parameter Logam-Logam Berat .
g/L) No.
Volt (Meni.
PAULUS e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Standar Mutu Air Limbah:
Logam-logam yang terkandung dalam Dengan limbah cair yang melebihi baku mutu PERMEN menggunakan alat jartest mengalami penurunan Lingkungan Hidup nomor 05 Tahun 2014, setelah logam Fe sebesar 95% (Anzar E.
, 2.
dilakukan proses pengolahan dengan menggunakan metode elektrokoagulasi sudah memenuhi atau berada dibawah nilai standar baku mutu yang dipersyaratkan yaitu logam Besi (F.
mengalami penurunan sebesar 99,99% dan Tembaga (C.
mengalami penurunan sebesar 99,24% bila dibandingkan dengan nilai awal atau sebelum dilakukan proses pengolahan menggunakan metode Menurut Azamia M.
tentang pengolahan limbah dengan menggunakan metode Koagulasi mampu menurunkan logam Fe sebesar 85,53%.
Mn sebesar 55,84%.
Cr sebesar 43,07%.
Sedangkan dengan metode Presipitasi dan Adsorpsi mengalami penurunan Cu sebesar 97,54%.
Cd sebesar 93,48%.
Zn sebesar 91,58% (Adli H.
Tabel 5 Hasil Penelitian Air Limbah untuk logam berat Hg.
Pb.
As.
Se.
Ni.
Co Waktu No.
Tegangan Parameter Logam-Logam Berat .
g/L) Volt (Meni.
<0.
<0.
<0.
<0.
PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Standar Mutu Air Limbah:
Logam Fe dan logam Se sebelum diolah melebihi satandar baku mutu air limbah yang dipersyaratkan, dan setelah diolah dengan metode elektrokoagulasi sudah memenuhi atau nilainya berada dibawah nilai ambang batas yang dipersyaratkan, logam Timbal (P.
mengalami penurunan sebesar 92,56%, logam Selenium (S.
mengalamai penurunan 99,81%.
Dengan teknologi elektrokoagulasi flotasi dapat menurunkan Pb sebesar 93%.
Cr sebesar 99%.
Zn sebesar 99%.
Ni sebesar 99% (Mukimin A.
, 2.
Untuk metode Presipitasi dan Adsorpsi mengalami penurunan Pb sebesar 90,90%.
Co sebesar 70,55% (Adli H.
, 2.
Dengan Adsorpsi dan Pretreatment Netralisasi dan Koagulasi penurunan logam Pb sebesar 93,5%.
Cr sebesar 97% (Nurhayati I.
, dkk.
, 2.
Untuk mengetahui hubungan atau korelasi tegangan sebagai salah satu variabel bebas yang dipilih terhadap konsentrasi zat pencemar (TSS), maka dibuat grafik dibawah ini:
TSS
Tegangan Gambar 3 Konsentrasi Pencemar (TSS) sebagai fungsi Tegangan .
H 9, waktu 10 anoda Al dan ion OH- yang berasal dari molekul H2O.
Koagulan Al(OH)x mengadsorpsi polutan-polutan yang ada didalam rongga molekulnya.
Standar Mutu
TSS
Tegangan Gambar 4 Perbandingan antara standar mutu sebagai fungsi Tegangan .
H 9, waktu 10 meni.
Semakin tinggi tegangan yang dialirkan maka akan memberikan hasil kualitas air limbah terolah lebih baik dan memenuhi standar baku mutu air limbah yang dipersyaratkan menurut PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2014.
Menurut Gameissa, dkk.
tentang pengolahan limbah cair industri pangan dengan teknik elektrokoagulasi menggunakan elektroda stainless steel dapat menurunkan TSS sebesar 88,02%, pH tertinggi 8,29 dan kombinasi terbaik dicapai pada tegangan 24 volt dan waktu kontak 60 menit (Gameissa W.
,dkk.
Untuk pencemar/polutan logam berat, korelasi terhadap tegangan yang dialirkan dapat dilihat pada grafik (Gambar 5 dan Gambar .
Terjadi konsentrasi polutan (TSS) setiap kenaikan Tegangan.
Fenomena ini menunjukkan kesesuaian hasil penelitian dengan hukum Faraday, yaitu: kenaikan tegangan berbanding lurus dengan jumlah logam anoda sebagai sumber koagulan yang terlarutkan.
Proses pembentukan koagulan Al(OH)x yang dihasilkan oleh PAULUS e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Hasil Awal Hasil Akhir Fe Mn Ba Cu Zn Cr Cd Gambar 5 Konsentrasi polutan (Fe.
Mn.
Ba.
Cu.
Zn.
Cr.
sebagai fungsi Tegangan .
H 9.
Waktu 10 meni.
volt dan waktu 30 menit dengan efisiensi penurunan sebesar 99,6% (Ridantami V.
, dkk.
, 2.
Variabel pH mempunyai konstribusi terhadap penurunan konsentrasi pencemar.
Informasi ini kemudian ditindaklanjuti dengan menerapkan kondisi operasi pH 7, 8, dan 9.
Alasan pemilihan nilai-nilai pH ini karena kisaran pH tersebut masih dalam batas yang di persyaratkan oleh baku mutu air limbah menurut PERMEN Lingkungan Hidup nomor 05 tahun 2014 sehingga apabila tidak terjadi perubahan pH akibat pengolahan maka tidak diperlukan netralisasi.
Dengan demikian tidak ada penambahan atau komsumsi bahan untuk keperluan Hasil Awal Hasil Akhir TSS pH 8.
pH 9.
Baku Mutu pH 7.
Gambar 6 Konsentarsi Polutan (Hg.
Pb.
As.
Se.
Ni.
sebagai fungsi Tegangan .
H 9, waktu 10 meni.
Proses penurunan polutan logam berat selain melalui pembentukan senyawa logam hidroksida [M(OH).
yang tidak larut juga berasal dari proses pembentukan senyawa oksida logam komplek (MAl2O.
(Huheey.
Senyawa oksida logam kompleks ini tidak larut dalam air sehingga dapat teradsorpsi oleh koagulan Al(OH)x membentuk flok yang berinteraksi dengan gas H2 yang terbentuk sehingga dihasilkan flok yang berdensitas rendah dan bergerak ke permukaan.
Menurut Luqman, dkk.
pengolahan limbah cair industri penyamakan kulit proses elektrokoagulasi mampu menurunkan kadar Khrom (C.
hingga 1,76 ppm .
tau penurunan kadar Khrom (C.
sebesar 99,77%) di mana voltase optimal adalah sebesar 8 volt dan 6 volt untuk waktu proses masing-masing selama 2 jam dan 3 jam (R.
Luqman, dkk.
, 2.
Efisiensi penurunan kontaminan terbaik pada pengolahan menurut Vemi diperoleh pada kondisi 12,5 volt dan waktu 60 menit untuk Uranium (U) dengan efisiensi sebesar sebesar 97,2%, dan Thorium (T.
pada kondisi 12,5 Gambar 7 Konsentrasi pencemar TSS sebagai fungsi pH (Tegangan 10 volt, waktu 10 meni.
Penurunan kandungan polutan hasil pengolahan dengan meningkatnya pH.
Hal ini disebakan oleh efek ion hidroksida (OH-), semakin meningkat jumlah ion hidroksida maka energi yang dibutuhkan untuk pembentukan gas hidrogen/oksigen hidrogen/oksigen banyak terbentuk.
Meningkatnya jumlah gelembung udara akan mendorong flok yang terbentuk terangkat ke permukaan reaktor yang mengakibatkan flok yang terbentuk akan semakin banyak dan saling bertumbukan dan menyebabkan berat jenis flok meningkat sehingga sebagian akan jatuh kedasar reaktor dalam bentuk sludge dengan membutuhkan waktu yang tidak terlalu lama.
Secara kuantitas jumlah penurunan zat pencemar pada air limbah oleh efek pH adalah sangat besar sehingga pemanfaatan parameter ini untuk meningkatkan efisiensi pengolahan adalah tepat.
Karena pH awal air limbah adalah 1,7 maka untuk menghilangkan komsumsi bahan kimia dalam pengaturan pH tidak Untuk tren/kecenderungan penurunan konsentrasi pencemar logam-logam berat dapat dilihat pada grafik (Gambar 8 dan Gambar .
berikut ini:
PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Hasil Akhir pH proses pembentukan koagulan Al(OH)3 sedikit dan tidak sesuai dengan kebutuhan limbah cair yang diolah dengan flok yang ukuran partikelnya kecil untuk membentuk flok yang ukuran partikelnya Hasil Akhir pH Hasil Akhir pH Hasil Awal Fe Mn Ba Cu Zn Cr Cd Gambar 8 Konsentrasi pencemar (Fe.
Mn.
Ba.
Cu.
Zn.
Cr.
sebagai fungsi pH (Tegangan 10 volt, waktu 10 meni.
Hasil Awal Standar Mutu
TSS
Hasil Akhir pH Hg Pb As Se Ni Co Hasil Akhir pH Gambar 9 Konsentrasi pencemar (Hg.
Pb.
As.
Se.
Ni.
sebagai fungsi pH (Tegangan 10 volt, waktu 10 meni.
Konstribusi pH pada penurunan polutan logam berat adalah pada ketersediaan ion hidroksi (OH-).
Semakin meningkat nilai pH maka reduksi molekul air (H2O) menjadi ion hidroksi dan gas hidrogen adalah besar.
Ion hidroksi akan bereaksi dengan polutan logam berat menjadi senyawa logam hidroksida yang tak larut dan mudah teradsorpsi oleh Menurut Risanto, dkk.
tentang pengolahan elektrokoagulasi dengan elektroda aluminium-grafit bahwa tidak tepat menggunakan metode ini karena kandungan logam Al3 semakin bertambah namun nilai pH air mengarah ke netral (Nugroho R.
Suyanta, 2.
Variabel waktu bermanfaat untuk penentuan waktu untuk elektrokoagulasi.
Semakin tinggi waktu yang digunakan maka semakin lama proses elektrokoagulasi terjadi dan proses pembentukan koagulan Al(OH)3 banyak dan terukur dengan kebutuhan limbah cair yang diolah untuk membentuk flok berpartikel besar dan mengendap.
Semakin cepat waktu yang digunakan proses elektrokoagulasi maka Hasil Akhir pH Waktu Gambar 10 Konsentrasi pencemar TSS sebagai fungsi Waktu (Tegangan 10 volt, pH .
Semakin lama waktu yang digunakan untuk proses elektrokoagulasi maka akan semakin banyak flok yang berpartikel kecil membentuk flok yang berpartikel besar membentuk sludge sehingga padatan yang terlarut (TSS) semakin kecil.
Untuk tren/Kecenderungan penurunan konsentrasi pencemar pada effluent pengolahan dengan bertambahnya waktu dapat dilihat pada Gambar 11 dan Gambar 12 berikut:
Hasil Awal Hasil Akhir 5 Hasil Akhir 10 Standar Mutu Hg Pb As Se Ni Co Gambar 11 Konsentrasi Pencemar logam-logam berat (Fe.
Mn.
Ba.
Cu.
Zn.
Cr.
sebagai fungsi Waktu (Tegangan 10 Volt, pH .
PAULUS e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Hasil Awal Hasil Akhir 5 Hasil Akhir 10 Standar Mutu Fe Mn Ba Cu Zn Cr Cd Gambar 12 Konsentrasi Pencemar logam-logam berat (Hg.
Pb.
As.
Se.
Ni.
sebagai fungsi Waktu (Tegangan 10 Volt, pH .
Terjadinya penurunan konsentrasi pencemar pada effluent pengolahan dengan bertambahnya waktu.
Hal ini dikarenakan semakin bertambahnya koagulan yang terbentuk dalam waktu yang lebih lama sehingga peluang transpormasi polutan dan adsorpsi koagulan semakin tinggi.
Menurut R.
Luqman, tentang pengolahan limbah cair industri elektrokoagulasi mampu menurunkan kadar krom (C.
hingga 1,76 ppm .
tau penurunan kadar krom sebesar 99,77%) dimana waktu optimal yang diperoleh selama 3 jam pada voltase 6 volt dan 8 volt (R.
Luqman, dkk.
, 2.
Efisiensi penurunan kontaminan terbaik pada pengolahan menurut Vemi, dkk.
diperoleh pada waktu 60 menit dan kondisi 12,5 Volt untuk Uranium (U) dengan efisiensi sebesar sebesar 97,2%, dan Thorium (T.
pada waktu 30 menit dan kondisi 12,5 Volt dengan efisiensi penurunan sebesar 99,6% (Ridantami V.
, dkk.
, 2.
Kesimpulan Penerapan metode elektrokoagulasi dalam pengolahan limbah cair laboratorium yang mengandung polutan seperti padatan tersuspensi dan logam-logam berat sangat efektif dimana dalam penelitian ini konsentrasi awal polutan seperti TSS = 119 mg/L, logam Besi (F.
= 24,453 mg/L.
Tembaga (C.
= 9,732 mg/L.
Timbal (P.
= 0,309 mg/L dan Selenium (S.
= 0,052 mg/L.
Karakterisasi polutan air limbah tersebut tidak memenuhi standar mutu limbah cair untuk dialirkan ke lingkungan berdasarkan PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun Setelah melalui proses pengolahan dengan metode elektrokoagulasi, polutan padatan tersuspensi dan logam-logam tersebut dapat diturunkan konsentrasinya menjadi: TSS = 32 mg/L, logam Besi (F.
= 0,003 mg/L.
Tembaga (C.
= 0,074 mg/L.
Timbal (P.
= 0,023 mg/L, dan Selenium (S.
hampir mendekati nol.
Berdasarkan data-data konsentrasi polutan dalam sebelum dan sesudah proses elektrokoagulasi tersebut, dapat dinyatakan menurunkan kadar polutan Total Suspended Solid (TSS) sebesar 73,12% , logam Besi (F.
sebesar 99,99%.
Tembaga (C.
sebesar 99,24%.
Timbal (P.
sebesar 92,56%.
Selenium (S.
sebesar 99,81%.
Hasil tersebut diperoleh pada kondisi operasi yaitu tegangan 10 volt, waktu 10 menit dan pH 9.
Dari hasil penelitian pengolahan air limbah laboratorium dengan metode elektrokoagulasi ini dihasilkan kualitas atau mutu air limbah yang memenuhi syarat untuk dialirkan kelingkungan berdasarkan standar baku mutu air limbah menurut PERMEN Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2014.
Ucapan Terima Kasih Pada kesempatan ini dengan kerendahan hati penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih Ibu Dr.
Lydia Melawaty.
Si dan Ibu Rosalia Sira Sarungallo S.
selaku dosen Ibu Rosalia Sira Sarungallo S.
Ketua Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Kristen Indonesia Paulus Makassar.
Prof.
Dr.
Ir.
Tjodi Harlim yang telah memberikan pengetahuan yang mendasar tentang Teknik Kimia.
Segenap Dosen Program Studi Teknik Kimia UKI Paulus Makassar yang telah memberikan ilmunya kepada penulis.
PAULUS
e-ISSN : x-x Chemical Engineering Journal Volume 1 Nomor 1.
Juni 2022 Bapak Muhamad Surahman.
Kepala Cabang PT SUCOFINDO (Perser.
Cabang Timika yang telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian di Laboratorium PT SUCOFINDO (Perser.
Cabang Timika.
Bapak Ary Surya Purnama.
Mn.
selaku Kepala Bidang Inspeksi dan Pengujian PT SUCOFINDO (Perser.
Cabang Timika yang banyak memberikan saran dan kritik selama penelitian berlangsung.
Seluruh karyawan dan karyawati PT SUCOFINDO (Perser.
Cabang Timika tak terkecuali yang telah membantu menyelesaikan penelitian ini.
Kakak-kakak Senior dan Alumni Teknik Kimia atas saran dan bantuannya.
Anne Sipora Rante Patandianan.
Leonel Christian.
Kayla Zefanya, dan Adriel Nathanael tercinta yang turut mendoakan dan memberikan dukungan secara moril maupun materi.
Orang tua, saudara-saudari, atas doa, bimbingan, serta kasih sayang yang selalu tercurah selama ini.
Daftar Pustaka