PENGOLAHAN AIR LIMBAH BATIK DENGAN PROSES
KOMBINASI ELEKTROKIMIA,
FILTRASI, DAN ADSORBSI
Oleh :
Soedarsono *)
ABSTRAK
Proses produksi batik banyak
menghasilkan limbah cair berupa warna, sehingga sangat berbahaya bagi kesehatan
apabila di buang ke badan air. Tujuan penelitian ini adalah untuk
mengetahui pengaruh ketebalan media karbon aktif terhadap efisiensi penurunan
kadar zat warna dalam kombinasi proses elektrokimia, filtrasi dan adsorbsi.
Penelitian ini
dilakukan dengan cara mengolah air limbah dengan proses awal yaitu proses
elektrokimia, dilanjutkan dengan proses filtrasi dan adsorbsi dengan media
saringan pasir‑karbon aktif dengan variasi ketebalan karbon aktif yaitu : 0 cm,
5 cm, 10 cm, 15 cm, dan 20 cm dan ketebalan pasir silika yaitu 5 cm. Kemudian
hasilnya dianalisis di laboratorium untuk menghitung efisiensi penurunan warna.
Hasil penelitian
di laboratorium menunjukkan adanya penurunan warna pada rangkaian proses
elektrokimia, filtrasi dan adsorbsi dan didapat ketebalan karbon aktif yang
efisien dalam penurunan warna yaitu 20 cm dapat menurunkan konsentrasi warna
dari 266 mg/l Pt‑Co menjadi 2 mg/l Pt‑Co dan mempunyai efisiensi penurunan yang
cukup tinggi, yaitu 99,25 %.
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam proses
pembuatan batik yang paling banyak menimbulkan pencemaran adalah proses basah,
yaitu pekerjaan batik dalam larutan zat kimia dengan air sebagai mediumnya dan
sebagai bahan pembantu yang terdiri dari kanji, minyak, lilin, soda (NaOH),
deterjen dan lain-lain. Berdasarkan survey pendahuluan bak-bak pengendap air
limbahnya sebelum air limbah tersebut dibuang langsung ke badan air. Namun
demikian pada bak-bak pengendap air limbah tersebut belum cukup mengatasi
pencemaran yang ditimbulkan. Hal ini terbukti dengan adanya hasil pemeriksaan
awal warna air limbah batik sebesar 266 Pt-Co.
Industri batik
Plenthong dalam proses produksinya menggunakan beberapa bahan pewarna, zat
warna yang biasa digunakan umumnya zat warna sintetik, karena harganya murah
dan memberikan hasil yang lebih memuaskan, tetapi limbah yang dihasilkan masih
berwarna dan sulit terdegradasi, sehingga dapat mengganggu estetika maupun
penetrasi sinar matahari ke dalam badan air yang pada gilirannya akan
menurunkan kualitas lingkungan. Zat pewarna dapat diturunkan jumlahnya dalam
air dengan cara kombinasi proses elektro kimia, filtrasi dan adsorbsi dengan
media pasir silika-karbon aktif. Proses elektro kimia adalah perlakuan terhadap
air untuk dapat memisahkan bahan tersuspensi halus dan bahan koloid elektron
lewat rangkaian luar dari suatu zat kimia yang teroksidasi ke zat kimia yang
direduksi.
Karbon aktif
telah diketahui mempunyai kemampuan yang sangat cepat dalam mengadsorbsi zat organik maupun anorganik.
Zat organik yang terkait di sini adalah zat warna, yang dalam hal ini karbon
aktif digunakan untuk mengadsorbsi sebagian zat organik yang telah terlarut dan
masih tersisa dalam proses sebelumnya.
Dengan
pertimbangan tersebut di atas, maka penurunan warna menjadi titik penting dalam
pembahasan penelitian ini dengan harapan akan memberikan gambaran tentang
penurunan zat warna dengan variasi ketebalan media karbon aktif.
1.2. Tujuan Penelitian
Untuk
mengetahui pengaruh ketebalan media karbon aktif terhadap efisiensi penurunan
kadar zat warna dalam kombinasi proses elektrokimia, filtrasi dan adsorbsi.
1.3. Manfaat Penelitian
a. Untuk
mengetahui kemampuan alat elektrokimia, filtrasi dan adsorbsi dengan media
pasir-karbon aktif dalam mengolah limbah cair warna.
b. Sebagai
rangkaian alat pengolahan limbah alternatif yang dapat digunakan bagi
industri-industri batik baik skala kecil maupun besar yang menghasilkan limbah
warna.
c. Untuk
menambah studi ilmiah tentang cara pengolahan air limbah warna menggunakan
kombinasi proses elektrokimia, filtrasi dan adsorbsi dengan media pasir-karbon
aktif sebagai suatu upaya untuk mengurangi dampak negatif air limbah warna
sehingga akan tercipta suatu kondisi aman bagi badan air.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Zat Warna
Zat warna
adalah senyawa yang dapat dipergunakan dalam bentuk larutan atau dispersi
kepada suatu bahan lain sehingga berwarna. Warna dalam air dapat disebabkan
oleh adanya ion-ion metal alam, yaitu Besi (Fe) dan mangan (Mn), humus yang
dihilangkan terutama untuk penggunaan air industri dan air minum. Warna yang
biasanya diukur adalah warna sebenarnya atau warna nyata, yaitu warna setelah
kekeruhan dihilangkan, sedangkan warna nampak adalah warna yang tidak hanya
disebabkan oleh zat terlarut dalam air tapi juga zat tersuspensi.
Pemeriksaan
warna ditentukan dengan membandingkan secara visual warna dari sampel dengan
larutan standart warna yang diketahui konsentrasinya. Di dalam metode ini
sebagai standart warna digunakan larutan Platina-Cobalt dengan satuan
mg/I-PtCo. (Allaerts dan Sri Sumerti, 1987). PtCo singkatan dari Pt (Platina)
dan Co (Cobalt).
Air limbah
yang baru dibuat biasanya berwarna abu-abu apabila senyawa-senyawa organik yang
ada mulai pecah oleh bakteri. Oksigen terlarut dalam limbah direduksi sampai
menjadi nol dan warnanya berubah menjadi hitam (gelap). Pada kondisi ini
dikatakan bahwa air limbah sudah busuk. Dalam menetapkan warna tersebut dapat
pula diduga adanya pewarna tertentu yang mengandung logam-logam berat.
(Departemen Perindustrian, 1987).
2.2. Elektrokimia
Reaksi
oksidasi-reduksi, atau redoks, melibatkan perubahan dalam keadaan oksidasi
pereaksi-pereaksi. Dalam kebanyakan contoh sederhana terdapat kehilangan
elektron yang sesungguhnya oleh satu pereaksi dan perolehan elektron padanannya
oleh pereaksi yang lain. Bila aliran elektron yang menyertai suatu reaksi membentuk
arus untuk listrik, maka perubahan kimia itu dirujuk sebagai elektrokimia. Atau
dengan kata lain, elektrokimia adalah suatu pengkajian sifat dan reaksi kimia
yang melibatkan ion dalam larutan termasuk elektrolis dan sel elektrik serta
menggunakan arus listrik melalui proses elektrolisis untuk mengurangi atau
menurunkan logam-logam dan partikel-partikel di dalam air (Daintith, 1994).
2.3. Adsorbsi Umum
Adsorbsi
secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada
dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu
ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapannya. Adsorbsi dapat
dikelompokkan menjadi dua, yaitu :
a.
Adsorbsi fisik, yaitu berhubungan
dengan gaya van der Waals dan merupakan suatu proses bolak-balik apabila daya
tarik menarik antara zat terlarut dan adsorben lebih besar daya tarik menarik
antara zat terlarut dengan pelarutnya maka zat yang terlarut akan diadsorbsi
pada permukaan adsorben.
b.
Adsorbsi kimia, yaitu : reaksi yang
terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorbsi.
Adsorbsi
menggunakan istilah adsorbant dan adsorbent, dimana adsorbent adalah merupakan
suatu media penyerap yang dalam hal ini berupa senyawa karbon, sedangkan
adsorbant adalah merupakan suatu media yang diserap. Pada air buangan proses
adsorbsi adalah merupakan gabungan antara adsorbsi secara fisika dan kimia yang
sulit dibedakan, namun tidak akan mempengaruhi analisa pada proses adsorbsi.
2.4. Absorbsi-Filtrasi
Absorbsi
adalah proses adhesi yang terjadi pada permukaan suatu zat padat atau zat cair
yang berkontak dengan media lainnya, sehingga menghasilkan akumulasi atau
bertambahnya konsentrasi molekul-molekul.
Filtrasi
adalah proses melepaskan campuran solid-liquid melalui material porus (filter)
kemudian menahan solid lebih besar dari lubang porus, solid akan tertahan
dipermukaan filter. Filtrasi ini disebut filtrasi permukaan, filtrasi intip,
atau filtrasi penyangga. Apabila semua
solid terhambat dalam masa porus, proses disebut filtrasi pada volume dan
filtrasi ada kedalaman (Reynold, 1982).
Filter menurut
jenisnya dibagi menjadi 3 filter media tunggal dengan media berupa pasir atau
pecahan arah antrasit, filter media ganda dengan media berupa pasir dan
entrasit, dan filter multimedia dengan media berupa entrasi, pasir, dan garnet
atau dapat berupa media variasi.
Kelancaran
hasil filtrasi dipengaruhi oleh tekanan gravitasi yang disebut head. Kehilangan
tekanan gravitasi atau kehilangan head atau kehilangan hidrolik disebabkan oleh
akumulasi benda-benda tersaring dan tertahan sampai beberapa centimeter ke
dalam pasir (Tjokrokusumo, 1995).
3. METODE PENELITIAN
3.1. Bahan dan Alat dalam Penelitian
3.1.1. Penyiapan bahan penelitian :
a.
Air limbah warna batik
b.
Pasir silika
c.
Arang aktif
3.1.2. Penyiapan alat
penelitian :
a.
1 buah tong fiber sebagai bak
penampung limbah batik ± 120 liter.
b.
1 buah, kran dan selang sebagai
pengatur debit aliran.
c.
1 buah, stopwatch untuk mengukur
waktu.
d.
1 buah, adaptor 10 A 12 V.
e.
1 buah, bak elektrokimia.
f.
6 plat, sebagai elektroda, 3 plat
alumunium dan 3 plat seng.
g.
1 buah, bak filtrasi dan adsorbsi.
h.
1 buah, terminal sebagai tempat
adaptor.
i.
2 buah, soket seri sebagai pengatur
arah aliran.
j.
Pipa PVC 3/4.
k.
3 buah, gelar ukur untuk mengukur
volume air.
3.1.3. Penyiapan bak
penampung limbah
Bak penampung
dibersihkan dengan air bersih supaya bersih dari sampah dan atau debu. Sehingga
air limbah dapat mencapai konsentrasi yang diinginkan dan tidak mengganggu
jalannya proses.
3.1.4. Penyiapan bak
elektrokimia
Plat aluminium
dipotong agar menyesuaikan ukuran dari bak elektrokimia, kemudian dipasang
kabel sebagai kutub positif (+) dan kutub negatif (-) pada kedua ujung tengah
Nat yang telah dilubangi, selanjutnya dihubungkan antara kutub positif (+) dan
kutub negatif (-) pada adaptor. Jarak antara plat menyesuaikan lebar bak.
3.1.5. Penyiapan bak
filtrasi dan adsorbsi
Semua komponen
atau bahan filtrasi dan adsorbsi dimasukkan kedalam bak filtrasi dan adsorbsi
sesuai dengan urutan ketebalannya. Arang aktif menggunakan variasi ketebalan 0
cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm dan 20 cm sedangkan pasir silika menggunakan ketebalan 5
cm.
3.2.Analisa Data
Secara diskriptif, yaitu suatu data yang akan disajikan dalam
bentuk tabel dan grafik, berdasarkan efektifitas ketebalan media yang optimal
dibandingkan dengan baku mutu, sedangkan perhitungan efisiensi proses penurunan
kandungan warna batik adalah nilai yang menunjukkan perbandingan antara
besarnya nilai parameter yang masuk ke suatu proses dengan nilai yang keluar
dari proses tersebut. Besarnya efisiensi dinyatakan dalam bentuk prosentase
(%), dengan rumus sebagai berikut :
Co - Ci
Ef = x 100% (Tjokrokusumo, 1998).
Co
Dimana
: Ef = efisiensi proses penurunan parameter (%)
Co
= kosentrasi parameter saat masuk ke proses
Ci = konsentrasi parameter saat keluar dari
proses.
4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penurunan Air Limbah Warna Industri Batik
Plenthong Yogyakarta
Setelah
dilakukan pengolahan dengan kombinasi proses elektrokimia, filtrasi dan adsorbsi
dengan menggunakan variasi ketebalan media karbon aktif 0 cm, 5 cm, 10 cm, 15
cm dan 20 cm dapat dilihat dalam bentuk tebal dan grafik.
Tabel 4.1 Hasil Analisis Penurunan Warna Industri
Batik Plenthong Yogyakarta Setelah
Proses Elektrokimia, Filtrasi dan Adsorbsi
No
|
Ketebalan karbon
aktif (cm)
|
Parameter
Warna (mg/I Pt-Co)
|
|
Awal
(Co)
|
Akhir
(Ce)
|
||
1
2
3
4
5
|
0
5
10
15
20
|
266
266
266
266
266
|
38
34
14
4
2
|
Dari sumber
diatas terlihat bahwa konsentrasi warna pada pengolahan limbah warna Industri
Batik Plenthong Yogyakarta dengan kombinasi proses elektrokimia, filtrasi dan
adsorbsi dengan menggunakan variasi ketebalan media karbon aktif mengalami
penurunan dari 266 mg/I Pt-Co menjadi 38 mg/I Pt-Co pada ketebalan karbon aktif
0 cm. Pada ketebalan karbon aktif 5 cm terjadi penurunan dari 266 mg/I Pt-Co
menjadi 34 mg/I Pt-Co. Penurunan kandungan warna dari 266 mg/I Pt-Co menjadi 14
mg/I Pt-Co terjadi pada ketebalan karbon aktif 10 cm. Pada ketebalan karbon
aktif 15 cm konsentrasi warna turun dari 266 mg/I Pt-Co menjadi 4 mg/I Pt-Co.
Penurunan dari 266 mg/I Pt-Co menjadi 2 mg/I Pt-Co terjadi pada ketebalan
karbon aktif 20 cm.
Grafik 4.1 Hubungan antara variasi ketebalan karbon
aktif
engan kandungan warna setelah proses.
 |
4.2. Efisiensi Proses Penurunan Kandungan Warna
Limbah Batik
Perhitungan
efisiensi dari hasil proses penurunan warna air limbah Industri Batik Plenthong
Yogyakarta setelah dilakukan pengolahan dengan kombinasi elektrokimia, filtrasi
dan adsorbsi dengan menggunakan variasi ketebalan media karbon aktif dapat
dilihat dalam bentuk tabel dan grafik.
Tabel 4.2 Efisiensi Penurunan Warna Industri
Batik Plenthong Yogyakarta
Setelah Proses Elektrokimia, Filtrasi dan Adsorbsi
No
|
Ketebalan
karbon aktif
(cm)
|
Parameter
Warna
(mg/I
Pt-Co)
|
Efisiensi
Penurunan
(%)
Co
- Ce x 100%
Ce
|
||||
Awal
(Co)
|
Awal
(Co)
|
||||||
1
2
3
4
5
|
0
5
10
15
20
|
266
266
266
266
266
|
38
34
14
4
2
|
85,71%
87,22%
94,74%
98,50%
99,25%
|
|||
Dari tabel
diatas terlihat bahwa efisiensi penurunan limbah warna setelah melalui
kombinasi proses elektrokimia, filtrasi dan adsorbsi dengan variasi ketebalan
media karbon aktif mengalami efisiensi penurunan 85,71% pada ketebalan karbon
aktif 0 cm. Pada ketebalan karbon aktif 5 cm terjadi efisiensi penurunan
87,22%. Efisiensi penurunan 94,74% terjadi pada ketebalan karbon aktif 10 cm.
Pada ketebalan karbon aktif 15 cm terjadi efisiensi penurunan 98,50%. Dan
efisiensi penurunan 99,25% terjadi pada ketebalan karbon aktif 20 cm.
Grafik 4.2 Hubungan antara
ketebalan kabon aktif
dengan efisiensi penurunan
warna
 |
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan
hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
a.
Penurunan konsentrasi warna dengan
kombinasi proses elektrokimia, filtrasi dan adsorbsi dari konsentrasi awal
sebesar 266 mg/I Pt-Co dengan variasi ketebalan media karbon aktif : 20 cm mencapai
konsentrasi warna 2 mg/I Pt-Co membutuhkan waktu kontak (td) sebesar 38,3 menit
dengan tinggi pipa outlet pada bak filtrasi - adsorbsi = 35 cm dan mempunyai
effisiensi yang cukup tinggi, yaitu 99,25%.
b.
Semakin tebal media karbon aktif akan
diperoleh kandungan warna yang semakin kecil
5.2
Saran
a.
Sebaiknya dalam mengolah limbah warna
ini, menggunakan karbon aktif dengan diameter ± 18 mesh/I mm, dengan ketebalan media karbon aktif tidak kurang dari : 20
cm untuk menghasilkan hasil yang efektif.
b.
Hendaknya karbon aktif perlu
dilakukan pencucian yang lebih bersih supaya air yang dihasilkan dari
pengolahan dengan karbon aktif tidak berwarna gelap atau hitam.
c.
Penelitian ini sangat sederhana oleh
karena itu perlu dikembangkan lebih lanjut untuk mengetahui lama penyerapan
(waktu jenuh) dari karbon aktif, karena dalam penelitian ini tidak dibahas.
DAFTAR PUSTAKA
Alerts & Srisumestri S.,
1987, Metode Penelitian Air, Usaha
Nasional, Surabaya.
Allen J. and Kash RH, 1967, Process Design Calculation of Adsorption
from Liquid in Fixed Beds of Granula Activated Carbon, J. Waltedr Polution
Control, Tata Mc Grawhill, New Delhi.
Degreemont, 1991, Water Treatment Hand Book, sixth
edition, Volume 1, France.
Ismingsih Rasyid, 1973, Pengantar Kimia Zat Warna, ITT, Bandung.
Perrich J.R., 1981, Acctivated Carbon Adsorption For Waste Water
Treatment, CRC Press Inc. Boca Raton, Florida.
Reynold, T.D., 1982, Unit Operation and Process in Environmental
Engineering, University Wadsworth, Inc., A & M, Texas.
Weber W.J. and Morris, 1972, Adsorption in Heterogeneous Aquaeus System, Jour
AWWA.
[*]) Dosen Fakultas Teknik Jurusan Teknik Lingkungan Universitas Islam
Sultan Agung (UNISSULA) Semarang
sumber:
0 comments:
Post a Comment