Pengolahan Air Limbah Batik Dengan Proses Kombinasi Elektrokimia, Filtrasi, Dan Adsorbsi
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.
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 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.
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 Hubungan antara ketebalan kabon aktif dengan efisiensi penurunan warna
.png)
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.
