Pengolahan Limbah Cair Laboratorium Bekas Pengujian Kebutuhan Oksigen Kimiawi (KOK) dengan Metode Presipitasi

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR LABORATORIUM BEKAS

PENGUJIAN KEBUTUHAN OKSIGEN KIMIAWI (KOK)

DENGAN METODE PRESIPITASI

ASIH FITRIA LESTARI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

ABSTRAK

ASIH FITRIA LESTARI. Pengolahan Limbah Cair Laboratorium Bekas

Pengujian Kebutuhan Oksigen Kimiawi (KOK) dengan Metode Presipitasi.

Dibimbing oleh MUHAMMAD FARID dan KOMAR SUTRIAH.

Penentuan parameter kebutuhan oksigen kimiawi (KOK) dalam sampel air

menghasilkan limbah laboratorium yang masih berbahaya jika langsung dibuang

ke lingkungan. Hal ini dikarenakan pada pengujiannya masih digunakan pereaksi

yang mengandung beberapa logam berat di antaranya logam Ag, Cr, dan Hg.

Penelitian ini difokuskan pada penyisihan logam Hg, karena toksisitas Hg lebih

tinggi dibandingkan dengan kedua logam lainnya. Limbah KOK awal

mengandung 5241.4 mg/L logam Hg, sedangkan baku mutu untuk logam Hg

menurut PP No. 82/2001 adalah 0.002 mg/L. Metode presipitasi diujikan dalam

penelitian ini untuk penanganan limbah KOK tersebut, khususnya untuk

mengurangi kadar logam Hg. Presipitasi dilakukan menggunakan hidroksida dan

karbonat. Dari berbagai metode yang diujikan, 5 metode cukup baik penurunan

kadar Hg-nya, yaitu presipitasi hidroksida dengan penambahan asam (HA),

presipitasi hidroksida bertingkat (HB), presipitasi karbonat dengan penambahan

hidroksida dan asam (KHA), presipitasi hidroksida bertingkat dengan

penambahan asam (HBA), dan presipitasi hidroksida bertingkat dengan

penambahan garam dan asam (HBGA). Kelima metode tersebut menurunkan

kadar logam Hg hingga 99.96%, berturut-turut menjadi 2.1939, 2.7513, 2.0185,

2.5858, dan 2.1683 mg/L. Hasil yang didapat ini belum memenuhi baku mutu

yang ditetapkan.

ABSTRACT

ASIH FITRIA LESTARI. Treatment of Laboratory Liquid Waste from Chemical

Oxygen Demand (COD) Test with Precipitation Method. Supervised by

MUHAMMAD FARID and KOMAR SUTRIAH.

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR LABORATORIUM BEKAS

PENGUJIAN KEBUTUHAN OKSIGEN KIMIAWI (KOK)

DENGAN METODE PRESIPITASI

ASIH FITRIA LESTARI

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada

Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul

Skripsi

: Pengolahan Limbah Cair Laboratorium Bekas Pengujian

Kebutuhan Oksigen Kimiawi (KOK) dengan Metode

Presipitasi

Nama

: Asih Fitria Lestari

NIM

: G44086021

Disetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Drs Muhammad Farid, MSi

Dr Komar Sutriah, MS___

NIP 19640525 199203 1 003

NIP 19630705 199103 1 004

Diketahui

Ketua Departemen,

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, M

S

NIP 19501227 197603 2 002

PRAKATA

Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul “Pengolahan

Limbah Cair Laboratorium Bekas Pengujian Kebutuhan Oksigen Kimiawi (KOK)

dengan Metode Presipitasi” yang merupakan hasil penelitian yang dilaksanakan

sejak bulan November 2010 di Laboratorium Terpadu IPB.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Laboratorium Terpadu atas

bantuan baik materi dan non materi selama penelitian, serta kepada Bapak

Muhammad Farid dan Bapak Komar Sutriah selaku dosen pembimbing atas

segala saran, kritik, masukan, pengarahan, dan bimbingannya selama penelitian

dan penyusunan karya ilmiah ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang

tak hingga kepada Ibu dan Ayah atas nasihat, semangat, bantuan materi, dan

doa-doanya.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh staf Lab Terpadu, dan

rekan-rekan yang telah membantu penulis selama penelitian dan penulisan di

antaranya Pak Khotib, Mas Samsul, Mba Ratna, Bunda, Mba Ema, Mba Vicky,

Rita, Ka Mario, Muti, Anna, Zulia, Nanda, dan Mas Ifan, juga atas saran, kritik,

semangat, motivasi, dan bantuannya selama penelitian. Tak lupa penulis

ungkapkan terima kasih kepada rekan-rekan mahasiswa Ekstensi Kimia 2008 dan

semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah membantu

dalam penyelesaian karya ilmiah ini.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Februari 2012

RIWAYAT HIDUP

vi

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... vii

 

DAFTAR GAMBAR ... vii

 

DAFTAR LAMPIRAN ... vii

 

PENDAHULUAN ... 1

 

BAHAN DAN METODE

 

Alat dan Bahan ... 2

 

Metode Penelitian ... 2

 

Analisis KOK ... 2

 

Presipitasi ... 3

 

HASIL DAN PEMBAHASAN

 

Presipitasi Basa ... 4

 

Presipitasi dengan Penambahan Asam ... 5

 

Presipitasi Bertingkat ... 6

 

Presipitasi dengan Penambahan Garam ... 7

 

SIMPULAN DAN SARAN

 

Simpulan ... 8

 

Saran ... 8

 

DAFTAR PUSTAKA ... 8

 

vii

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan K dan H ... 5

 

2 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan HK dan KH ... 5

 

3 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan KHA 1 dan KHA 2 ... 6

 

4 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan H dan HA... 6

 

5 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan H dan HB ... 7

 

6 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan HB dan HBA ... 7

 

7 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan KBHA dan HBA. ... 7

 

8 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan HKGA dan HBGA ... 7

 

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Kurva pengendapan logam sulfida dan hidroksida. ... 2

 

2 Kristal yang terbentuk dalam presipitasi karbonat. ... 5

 

3 Hasil endapan Ag dan Hg yang diperoleh dengan penambahan asam. ... 6

 

4 Hasil penambahan asam setelah penambahan garam. ... 8

 

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Diagram alir penelitian ... 11

 

2 Baku mutu perairan berdasarkan kelas menurut PP No. 82/2001 tentang

pengolahan kualitas air dan pengendalian pencemaran ... 12

 

3 Kadar logam berat setelah proses presipitasi pada masing-masing metode ... 13

 

4 Persentase penyisihan logam berat Ag, Cr, dan Hg ... 15

 

5 Volume NaOH 30% yang ditambahkan pada proses netralisasi 50 mL sampel

limbah pengujian KOK ... 17

 

PENDAHULUAN

Pencemaran terhadap air meliputi air tanah, sungai, danau, dan laut dapat disebabkan oleh limbah industri, rumah tangga, dan laboratorium. Banyak laboratorium komersial maupun bukan komersial menghasilkan berbagai macam limbah cair. Tidak sedikit air buangan dari kegiatan analisis laboratorium mengandung cemaran berbahaya. Cemaran berbahaya ini dapat terbawa dari sisa bahan baku, pelarut, produk yang terbuang, air pencucian dan pembilasan peralatan, dan sisa hasil pengujian itu sendiri. Salah satu pengujian yang menghasilkan limbah bahan berbahaya dan beracun (B3) adalah pengujian kadar kebutuhan oksigen kimiawi (KOK) atau chemical oxygen demand (COD), karena menggunakan beberapa pereaksi yang mengandung logam berat, di antaranya logam Hg2+, Ag+, dan Cr3+. Bahan-bahan tersebut sangat toksik dan apabila limbah cair sisa analisis KOK ini dibuang ke saluran pembuangan yang ada di laboratorium, maka akan mencemari perairan umum (Ardeniswan 2005). Oleh sebab itu, pemerintah mengatur masalah tersebut dengan membuat baku mutu limbah cair melalui UU No. 23/1997 tentang Lingkungan Hidup, PP No. 82/2001 tentang Pencemaran Air dan Kep.Men.LH No. 111/2003 tentang Limbah B3, Kep.Men.LH No. 3/1998 tentang Baku Mutu Limbah Cair, Perda Jabar No. 3/2004, SK.Gub.Jabar No. 6/1999 tentang Pencemaran Air, serta peraturan-peraturan pendukung lainnya (Waharatmo 2009). Peraturan-peraturan tersebut mewajibkan pihak laboratorium untuk mengolah kembali limbah yang dihasilkan pada tiap analisis agar memenuhi baku mutu yang telah ditetapkan.

Pengolahan limbah industri dapat dilakukan dengan berbagai cara dan tahapan. Proses pengolahan limbah cair pada dasarnya dikelompokkan menjadi beberapa tahap, yaitu pengolahan pendahuluan, primer, sekunder, dan tersier (Sunu 2001). Pada proses pengolahan pendahuluan, dilakukan pengambilan zat padat berupa benda-benda yang terapung atau yang terendapkan. Proses pengolahan primer dilakukan untuk menghilangkan padatan tersuspensi. Prosesnya terdiri atas penyaringan, penyeragaman aliran, penggumpalan, pengendapan (sedimentation), dan pengapungan. Pengolahan sekunder dilakukan untuk menghilangkan zat-zat organik dengan cara kolam oksidasi, lumpur aktif, dan

trickling filter. Menurut Sugiharto (1987), pengolahan sekunder menggunakan reaktor pengolahan lumpur aktif dan saringan penjernihan. Pengolahan tersier dilakukan untuk menghilangkan zat-zat yang tidak hilang pada pengolahan sebelumnya, yaitu dengan ozonisasi atau adsorpsi zat aktif. Sementara itu, berdasarkan cara pengolahan limbah, dikenal cara fisika, kimia, dan biologi. Cara kimia dilakukan dengan pembubuhan bahan kimia ke dalam limbah. Contohnya ialah ozonisasi, pertukaran ion, netralisasi, presipitasi, koagulasi, flokulasi, oksidasi-reduksi kimia, dan adsorpsi.

Ada beberapa metode yang digunakan untuk pengolahan limbah laboratorium bekas pengolahan KOK, yaitu pengendapan atau presipitasi, adsorpsi, dan pertukaran ion. Metode adsorpsi dan pertukaran ion memerlukan biaya yang cukup mahal dan memerlukan persiapan khusus dibandingkan dengan metode presipitasi. Metode presipitasi merupakan metode konvensional yang digunakan untuk mengatasi masalah limbah yang berasal dari pencemar anorganik, terutama logam berat. Dalam metode presipitasi kimia, dilakukan penambahan sejumlah zat kimia tertentu untuk mengubah senyawa yang mudah larut ke bentuk padatan yang taklarut (Andaka 2008). Menurut Metcalf & Eddy (1991), metode presipitasi merupakan salah satu metode pengolahan yang banyak digunakan untuk memisahkan logam berat. Ada 3 metode presipitasi logam yang umum digunakan, yaitu presipitasi dengan hidroksida, sulfida, dan karbonat (Ayres et al. 1994 dalam Waharatmo 2009). Penelitian ini menggunakan presipitasi karbonat dan hidroksida untuk mengendapkan logam berat dalam limbah sisa KOK khususnya merkuri.

2

Gambar 1 Kurva pengendapan logam sulfida dan hidroksida (Eckenfelder 2000).

Presipitasi limbah sisa KOK sebagai sulfida sudah dilakukan dalam percobaan sebelumnya dengan menggunakan Na2S sebagai presipitat. Limbah KOK hasil pengolahan dengan metode presipitasi menunjukkan rerata penurunan Ag, Cr, dan Hg berturut-turut sebesar 99.96, 98.63, dan 99.99% (Waharatmo 2009). Persentase penurunan kadar logam merkuri dengan penambahan Na2S 13% sebanyak 10 mL mencapai 99.99% (Lusiani 2010). Per.Meneg.LH No. 1/2010 menetapkan baku mutu untuk senyawa sulfat ialah 0.3 mg/L. Menurut PP No. 82/2001 baku mutu untuk sulfat 400 mg/L dan belerang sebagai H2S 0.002 mg/L. Analisis KOK menggunakan pelarut asam pekat, yaitu H2SO4 ,maka penambahan sulfida pada presipitasi dikhawatirkan akan memperbesar cemaran sulfur. Oleh karena itu, pada penelitian ini digunakan presipitasi karbonat (NaHCO3) dan hidroksida (NaOH). Keduanya digunakan karena lebih ekonomis dan mempunyai nilai pH yang spesifik, sehingga diperoleh hasil yang lebih baik.

Penelitian ini dikhususkan untuk menyisihkan logam berat Hg karena kadar logam Hg pada sampel limbah cair bekas pengujian KOK terukur mencapai 5241.4 mg/L, sedangkan baku mutu limbah cair yang mengandung merkuri hanya 0.002 mg/L. Selain itu, merkuri merupakan salah satu

logam yang sering mencemari perairan dan memiliki toksisitas yang cukup tinggi (Zulkifli 2002). Ion merkuri menyebabkan pengaruh toksik berupa terjadinya proses presipitasi protein, penghambatan aktivitas enzim, dan juga korosif (Barus 2007). Merkuri dapat menjadi racun dalam sel-sel tubuh, merusak ginjal, hati, dan syaraf. Merkuri pada manusia merupakan racun sistemik dan terakumulasi di hati, ginjal, limpa, dan tulang. Penelitian ini diharapkan dapat meminimumkan kandungan logam Hg dari limbah yang dihasilkan laboratorium pada pengujian kadar KOK dengan menggunakan metode presipitasi karbonat dan hidroksida. Dengan demikian limbah cair yang dihasilkan dapat dibuang ke perairan dan sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan.

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan adalah spektrofotometer serapan atom (SSA) AA-6300 Shimadzhu, tabung KOK, dan alat-alat kaca lainnya.

Bahan-bahan yang digunakan adalah larutan campuran K2Cr2O7-HgSO4, larutan campuran AgSO4-H2SO4, indikator feroin, H2SO4, larutan baku fero amonium sulfat (FAS) 0.05 N, NaHCO3, HCl 3 M, NaOH 30%, dan NaCl 1%.

Metode Penelitian

Penelitian ini terdiri atas 2 tahap. Tahap pertama ialah analisis parameter yang akan diproses limbahnya, dengan melihat reaksi yang berlangsung selama proses analisis. Tahap kedua ialah presipitasi logam dengan karbonat dan hidroksida dengan berbagai metode sehingga didapat limbah cair yang aman dibuang ke lingkungan (Lampiran 1).

Analisis KOK (Clesceri et al. 2005)

Sampel dipipet 10 mL dan dimasukkan ke dalam tabung KOK, kemudian 5 mL larutan campuran kalium dikromat-merkuri(II) sulfat dipipet ke dalam sampel. Setelah itu, ditambahkan 10 mL larutan campuran asam sulfat-perak sulfat dan campuran diaduk kemudian ditutup. Tahap di atas diulangi pada 10 mL air suling sebagai blangko. Setelah masing-masing unit pengamanan pada tutup dipasang, tabung dimasukkan ke dalam oven

3

pada suhu 150°C. Setelah 2 jam, tabung KOK dikeluarkan dan dibiarkan hingga dingin. Campuran dari tabung KOK dipindahkan ke dalam labu Erlenmeyer 100 mL dan dibilas dengan air suling. Kemudian 2 mL asam sulfat pekat dan 3 tetes larutan indikator feroin ditambahkan secara berturut-turut ke dalam campuran. Campuran dititrasi dengan larutan baku FAS 0.05 N yang telah distandardisasi sampai terjadi perubahan warna dari hijau menjadi merah cokelat, lalu dicatat volume pemakaian larutan baku FAS.

 

Presipitasi

Karbonat (K)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan padatan NaHCO3 kemudian dipanaskan 30 menit sampai buih hilang. Penambahan NaHCO3 dilanjutkan sampai timbul buih lalu dipanaskan kembali selama 45 menit sampai timbul endapan putih dan filtrat berwarna hijau. Jika masih berbuih, penambahan NaHCO3 dilanjutkan dan dipanaskan lagi sampai buihnya hilang. Jika penambahan NaHCO3 tidak membentuk buih lagi (larutan berwarna keruh), maka larutan diendapkan semalam. Endapan kemudian disaring dan ditampung, sementara filtrat diuji SSA.

Karbonat dengan Penambahan NaOH (KH)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30% sampai pH 7 kemudian diendapkan semalam dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaHCO3 sampai pH 9 kemudian diendapkan semalam, dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat diuji SSA.

Karbonat dengan Penambahan NaOH dan Asam (KHA)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30% sampai pH 7 kemudian diendapkan semalam dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaHCO3 sampai pH 9 kemudian diendapkan semalam, dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan HCl 3 M sampai pH 3-4 kemudian diendapkan semalam. Setelah itu disaring, endapan ditampung, dan filtrat diuji SSA.

Karbonat dengan Penambahan NaOH dan Asam (KHA2)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30%

sampai pH 2−3 kemudian diendapkan semalam dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaHCO3 sampai pH 7 kemudian dipanaskan dan diendapkan semalam. Setelah itu, disaring; endapan ditampung dan filtrat ditambahkan HCl 3 M sampai pH 3−4 kemudian diendapkan semalam. Endapan ditampung, dan filtrat diuji SSA.

Karbonat Bertingkat dengan Penambahan NaOH dan Asam (KBHA)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30% sampai pH 7 kemudian diendapkan semalam, dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaHCO3 sampai pH 9 kemudian diendapkan semalam dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaHCO3 kembali sampai pH 10−11 kemudian diendapkan semalam. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan HCl 3 M sampai pH 3−4 kemudian diendapkan semalam. Setelah itu, disaring; endapan ditampung dan filtrat diuji SSA.

Hidroksida (H)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30% sampai pH 6−7 kemudian diendapkan semalam dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat diuji SSA.

Hidroksida dengan Penambahan NaHCO3

(HK)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaHCO3 sampai pH 1, kemudian ditambahkan NaOH 30% sampai pH 7. Setelah diendapkan semalam, endapan disaring dan ditampung sementara filtrat diuji SSA.

Hidroksida Bertingkat (HB)

4

Hidroksida dengan Penambahan Asam (HA)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30% sampai pH 6−7 kemudian diendapkan semalam dan disaring. Endapan ditampung, filtrat ditambahkan HCl 3 M sampai pH 3 kemudian diendapkan semalam dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat diuji SSA.

Hidroksida dengan Penambahan Garam, Karbonat, dan Asam (HKGA)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30% sampai pH 2−3 kemudian ditambahkan 10 mL NaCl 1%, diendapkan dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaHCO3 sampai pH 8−9, diendapkan dan disaring kembali. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaOH 30% lagi sampai pH 11, diendapkan dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan HCl 3 M sampai pH 3−4, dibiarkan semalam. Endapan ditampung dan filtrat diuji SSA.

Hidroksida Bertingkat dengan Penambahan Asam (HBA)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30% sampai pH 6−7 kemudian diendapkan semalam dan disaring. Endapan ditampung, filtratnya ditambahkan NaOH 30% sampai pH 10, diendapkan semalam, dan disaring. Endapan ditampung, kemudian filtratnya ditambahkan kembali NaOH 30% sampai pH 12, diendapkan semalam, dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan HCl 3 M sampai pH 3−4 kemudian dibiarkan semalam. Setelah itu, disaring; endapan ditampung dan filtrat diuji SSA.

Hidroksida dengan Penambahan Garam dan Asam (HBGA)

Sebanyak 50 mL sampel limbah pengujian KOK ditambahkan NaOH 30% sampai pH 2−3 kemudian ditambahkan 10 mL NaCl 1%, diendapkan dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaOH 30% sampai pH 9 kemudian diendapkan dan disaring. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan NaOH 30% sampai pH 10−11 kemudian diendapkan semalam. Endapan ditampung dan filtrat ditambahkan HCl 3 M sampai pH 3−4 kemudian diendapkan lagi semalam. Endapan ditampung dan filtrat diuji SSA.

HASIL DAN PEMBAHASAN

KOK didefinisikan sebagai jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi semua campuran organik maupun anorganik dalam air (Clesceri et al. 2005). Analisis KOK pada limbah dilakukan sehubungan dengan PP No. 82/2001 yang menyatakan bahwa baku mutu KOK maksimum ialah 100 mg/L. KOK merupakan parameter penting dalam memantau polusi bahan organik di suatu industri atau limbah cair domestik dalam perairan (Rahayuningwulan & Ardeniswan 2005). Pada pengujian parameter KOK, digunakan beberapa pereaksi, yaitu K2Cr2O7 -HgSO4 dan Ag2SO4-H2SO4. Pereaksi K2Cr2O7 digunakan sebagai oksidator. Ag2SO4 digunakan sebagai katalis, dan HgSO4 berguna untuk mengurangi gangguan agar diperoleh hasil yang teliti dan akurat. Namun, penggunaan bahan tersebut menyebabkan masalah bagi lingkungan (Hendrikson et al. 1984). Hasil analisis menunjukkan bahwa KOK limbah, yaitu 84.488 mg/L, sudah di bawah baku mutu. Hasil analisis KOK tersebut mengakibatkan terbentuknya limbah laboratorium yang berbahaya bagi lingkungan sekitar. Kadar logam Ag, Cr, dan Hg dalam limbah awal percobaan berturut-turut adalah 4273.5, 2145.3, dan 5241.4 mg/L. Baku mutu untuk logam Cr dan Hg berturut-turut 0.05, dan 0.002 mg/L menurut PP No.82/2001 (Lampiran 2), sementara Environment Protection Agency (EPA) mengatur batas maksimum kandungan Ag pada air minum sebesar 0.1 mg/L (Waharatmo 2009).

Untuk mengurangi dampak pencemaran di lingkungan sekitar, pada penelitian ini digunakan 2 metode presipitasi, yaitu presipitasi karbonat (NaHCO3) dan hidroksida (NaOH). Metode tersebut dipilih karena lebih ekonomis, ramah lingkungan, dan mempunyai nilai pH yang spesifik, sehingga diharapkan hasilnya lebih baik.

Presipitasi Basa

5

sedangkan logam Ag masih besar kadarnya (Tabel 1).

Tabel 1 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan K dan H

Logam

Kadar (mg/L)

Awal K H Baku

Mutu Cr 2145.3 <0.05 0.167 0.05 Ag 4273.5 253.1 371.4 0.1 Hg 5241.4 0.051 8.949 0.002

Presipitasi hidroksida memperlihatkan bahwa penurunan logam Cr, Ag, dan Hg belum baik jika dibandingkan dengan presipitasi karbonat. Hal ini karena pada proses ini netralisasi menggunakan hidroksida hanya dilakukan sampai pH 6−7, sehingga logam Cr, Ag, dan Hg yang mengendap pada pH 8, 10, dan 11 belum terendapkan sempurna. Hasil presipitasi hidroksida menunjukkan penurunan logam Cr pada ulangan 1 sudah berada di bawah baku mutu, yaitu 0.002 mg/L (Lampiran 3). Ulangan kedua dan ketiga berada di atas baku mutu. Hasil yang berbeda dimungkinkan karena limbah yang digunakan pada setiap ulangan mempunyai kadar logam yang berbeda-beda. Penurunan Hg dengan presipitasi karbonat lebih baik daripada presipitasi hidroksida, namun terbentuk kristal (Gambar 2). Walaupun hasil presipitasi karbonat sangat baik, dengan persentase penyisihan logam Hg sebesar 99.99% (Lampiran 4), kristal yang terbentuk pada hasil akhir presipitasi mengganggu proses pembacaan dengan SSA.

Gambar 2 Kristal yang terbentuk dalam presipitasi karbonat.

Kristal tersebut cepat terbentuk saat terkena udara. Metode presipitasi selanjutnya diujikan dengan menggabungkan kedua basa, yaitu karbonat dan hidroksida. Presipitasi dilakukan dengan penambahan karbonat sampai pH 1 kemudian ditambahkan hidroksida sampai pH netral (perlakuan HK) serta dengan penambahan hidroksida sampai pH netral kemudian ditambahkan karbonat sampai pH 9 (perlakuan KH).

Presipitasi HK menunjukkan hasil yang kurang baik. Kadar logam Cr, Ag, dan Hg (Tabel 2) meningkat dibandingkan dengan presipitasi karbonat (K) dan hidroksida (H). Presipitasi KH sudah lebih baik jika dibandingkan dengan HK karena kadar Hg yang tersisa lebih sedikit, begitu pula kadar Ag dan Cr (Tabel 2).

Tabel 2 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan HK dan KH

Logam

Kadar (mg/L)

Awal HK KH Baku

Mutu Cr 2145.3 1.698 1.060 0.05 Ag 4273.5 730.5 42.70 0.1 Hg 5241.4 34.92 8.504 0.002

Hasil presipitasi HK masih belum cukup baik, dimungkinkan karena logam belum mengendap sempurna pada pH 7. Selain itu, masih dihasilkan kristal putih yang mengganggu proses pembacaan dengan SSA. Hasil metode KH sudah cukup baik, karena proses netralisasi dengan hidroksida diharapkan dapat mengendapkan sebagian logam Cr, Ag, dan Hg. Penambahan karbonat sampai pH 9 sudah dapat memperbaiki penurunan logam Ag dan Hg. Namun, pada pH 9 logam Cr dapat melarut kembali sehingga metode KH justru menghasilkan kenaikan logam Cr. Bagaimanapun, metode HK dan KH menghasilkan kadar logam Hg dan Ag yang masih tinggi.

Presipitasi dengan Penambahan Asam

6

pengolahan limbah (Andaka 2008). Setiap sampel membutuhkan penambahan NaOH yang berbeda untuk mencapai pH 7, karena sampel yang digunakan pada penelitian tidak homogen.

Tabel 3 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan KHA 1 dan KHA 2

Logam

Kadar (mg/L)

Awal KHA 1

KHA 2

Baku Mutu Cr 2145.3 0.863 10.32 0.05 Ag 4273.5 0.399 <0.1 0.1 Hg 5241.4 1.762 87.05 0.002

Sebelum presipitasi, pH diatur ke 2–3,5 (Yen & Woolwitch 1994 dalam Waharatmo 2009). Pada pH ini, logam memiliki kelarutan yang tinggi dan berada pada kondisi bebas sehingga memungkinkan untuk diendapkan seluruhnya. Menurut Waharatmo (2009), penambahan 50 mL NaOH ke dalam sampel menghasilkan pH 2, tetapi larutan yang didapatkan kurang baik, berwarna kehijauan. Presipitasi karbonat dengan penambahan hidroksida dan asam (KHA 2) yang dikembangkan dari hasil Waharatmo (2009) hanya mampu menyisihkan logam Hg sampai 87.05 mg/L dan Cr sampai 10.32 mg/L.

Presipitasi hidroksida dilakukan dengan harapan tidak akan dihasilkan kristal seperti pada presipitasi karbonat. Hasil yang didapat memenuhi harapan tersebut, kristal tidak terbentuk dan hasil yang diperoleh juga cukup baik. Presipitasi hidroksida menghasilkan endapan berwarna hitam dari reaksi antara Hg2+ dan OH-:

Hg2+

+

OH- Hg(OH)₂ Δ HgO + Hg

Presipitasi hidroksida dengan penambahan asam (HA) sudah cukup baik menyisihkan logam Hg, hingga 2.242 mg/L (Tabel 4).

Tabel 4 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan H dan HA

Logam

Kadar (mg/L)

Awal H HA Baku

Mutu Cr 2145 0.167 1.920 0.05

Ag 4273 371.4 203.8 0.1

Hg 5241 8.949 2.242 0.002

Penambahan asam ternyata juga mampu menurunkan kadar Ag secara signifikan, begitu juga dengan Hg. Hal ini dimungkinkan karena penggunaan HCl mengendapkan

logam Ag dan Hg dengan lebih baik dibandingkan dengan metode-metode sebelumnya. Penambahan HCl menghasilkan endapan putih dari reaksi sebagai berikut:

Ag+

+

Cl- AgCl  

Penambahan HCl pada sampel menghasilkan endapan AgCl atau Hg2Cl2 berwarna putih (Gambar 3). Presipitasi HA menaikkan kembali kadar logam Cr dibandingkan dengan presipitasi H. Hal tersebut disebabkan saat pH diturunkan kembali ke keadaan asam, logam Cr yang belum terendapkan secara sempurna melarut lagi. Penambahan asam pada presipitasi HA dapat menurunkan nilai Ag dan Hg dengan cukup baik.

Gambar 3 Hasil endapan Ag dan Hg yang diperoleh dengan penambahan asam.

Presipitasi Bertingkat

7

kemudian sampai pH 10 dan selanjutnya sampai pH 11.

Hasil presipitasi hidroksida bertingkat (HB) menunjukkan kadar Hg dan Ag yang sudah cukup baik dibandingkan dengan presipitasi hidroksida (H) dengan netralisasi (Tabel 5). Meskipun demikian penurunan Ag dan Hg tersebut masih di atas baku mutu yang ditetapkan. Penurunan kadar logam Ag dan Hg disertai kenaikan kadar Cr, karena logam Cr yang belum mengendap sempurna akan melarut kembali pada pH di atas 9.

Tabel 5 Kadar logam Cr, Ag, dan Hg dengan perlakuan H dan HB

Logam

Kadar (mg/L)

Awal H HB Baku

Mutu Cr 2145 0.167 1.348 0.05

Ag 4273 371.4 260.2 0.1

Hg 5241 8.949 2.036 0.002

Presipitasi bertingkat dengan penambahan asam (HBA) dilakukan untuk menyesuaikan dengan standar pada pengukuran SSA. Standar yang digunakan pada pengukuran SSA berkisar antara pH 3 dan 4. Selain sebagai pengkondisi suasana asam dalam sampel, HCl yang ditambahkan setelah proses presipitasi dapat memperkecil kadar logam Ag dan Hg bila dibandingkan dengan tanpa penambahan asam (HB) (Tabel 6), karena logam Ag dan Hg tidak larut dalam HCl encer. Hasil yang diperoleh sudah cukup baik meskipun berada di atas baku mutu. Secara berturut-turut, kadar yang tersisa untuk logam Cr, Ag, dan Hg ialah sebesar 0.523, 0.228, dan 2.140 mg/L. Jika dibandingkan, metode presipitasi hidroksida bertingkat dengan penambahan asam (HBA) lebih baik daripada metode presipitasi karbonat bertingkat dengan penambahan basa dan asam (KBHA) (Tabel 7).

Tabel 6 Kadar logam Cr, Ag dan Hg dengan perlakuan HB dan HBA

Logam

Kadar (mg/L)

Awal HB HBA Baku Mutu Cr 2145 1.348 0.523 0.05 Ag 4273 260.2 0.228 0.1 Hg 5241 2.036 2.140 0.002

Tabel 7 Kadar logam Cr, Ag dan Hg dengan KBHA dan HBA

Logam

Kadar (mg/L)

Awal KBHA HBA Baku Mutu Cr 2145 0.581 0.523 0.05

Ag 4273 0.412 0.228 0.1

Hg 5241 32.91 2.140 0.002

Presipitasi dengan Penambahan Garam

Penambahan garam NaCl 1% pada proses presipitasi diharapkan dapat memperbaiki penyisihan logam Ag dan Hg. Rahayuningwulan dan Ardeniswan (2005) melaporkan bahwa metode pengendapan dengan NaCl menghasilkan perolehan kembali logam Ag sebesar 94.48%, sementara Aslam & Otis (1982) mendapat perolehan kembali Ag sebesar 80 sampai 90% dan Hg sebesar 70%. Presipitasi dengan penambahan garam meliputi presipitasi hidroksida dengan penambahan karbonat, garam, dan asam (HKGA) dan presipitasi hidroksida bertingkat dengan penambahan garam dan asam (HBGA).

Pada metode presipitasi karbonat, logam Cr dan Hg dapat tersisihkan dengan baik hingga tersisa sebesar 0.051 mg/L untuk Hg dan takterdeteksi untuk Cr (Tabel 1). Metode presipitasi hidroksida menghasilkan penurunan kadar logam Hg dan Cr yang kurang baik. Oleh karena itu, dilakukan presipitasi hidroksida bertingkat dengan penambahan karbonat yang diharapkan dapat mengurangi logam Hg dan Cr dengan baik. HKGA menunjukkan hasil yang baik untuk penyisihan Cr, tetapi tidak begitu baik untuk penyisihan Ag dan Hg jika dibandingkan dengan HBGA (Tabel 8). Meskipun kadar Cr hasil HKGA lebih baik dibandingkan dengan HBGA, metode HBGA memberikan hasil yang lebih baik pada penyisihan logam Ag dan Hg. Logam Ag yang dihasilkan dari metode ini sudah berada di bawah baku mutu.

Tabel 8 Kadar logam Cr, Ag dan Hg dengan HKGA dan HBGA

Logam

Kadar (mg/L)

Awal HKGA HBGA Baku Mutu Cr 2145 0.293 0.524 0.05 Ag 4273 0.167 0.119 0.1 Hg 5241 6.455 2.166 0.002

8

kristal seperti pada Gambar 2 dan endapan yang diperoleh lebih stabil. Dengan penambahan garam pada perlakuan HBGA dan HKGA, penambahan asam hanya berfungsi sebagai pemberi suasana asam. Hal ini dapat dilihat dari hasil akhirnya yang tidak membentuk endapan putih (Gambar 4).

Gambar 4 Hasil penambahan asam setelah penambahan garam.

Dari 12 metode yang dilakukan, diperoleh 5 metode dengan penurunan Hg yang cukup signifikan, yaitu metode HA, HB, HBA, KHA 1, dan HBGA. Dari kelima metode tersebut, penurunan HG yang paling baik ialah KHA 1 dengan sisa Hg sebesar 2.019 mg/L (Lampiran 6)

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Presipitasi karbonat dan hidroksida dapat menurunkan kadar logam Ag, Cr, dan Hg. Dari 12 percobaan yang dilakukan, didapatkan 5 metode terbaik untuk menurunkan kadar Hg, yaitu metode presipitasi hidroksida dengan penambahan asam (HA), presipitasi hidroksida bertingkat (HB), presipitasi karbonat dengan penambahan hidroksida dan asam (KHA 1), presipitasi hidroksida bertingkat dengan penambahan asam (HBA), dan presipitasi hidroksida bertingkat dengan penambahan garam dan asam (HBGA). Kelima metode tersebut dapat menurunkan logam merkuri hingga 99.96%, berturut-turut menjadi 2.1939, 2.7513, 2.0185, 2.5858, dan 2.1683 mg/L tetapi masih belum memenuhi baku mutu yang ditetapkan PP No.82/2001 yaitu 0.002 mg/L.

Saran

Kehomogenan sampel harus ditingkatkan dengan pengadukan agar penggunaan hidroksida dan karbonat optimum. Penggunaan metode adsorpsi dapat menjadi solusi untuk mengurangi kadar limbah yang masih di atas baku mutu.

DAFTAR PUSTAKA

Amer. 1998. Treating Metal Finishing Wastewater. Canton: Aquachem.

Andaka G. 2008. Penurunan kadar tembaga pada limbah cair industri kerajinan perak dengan presipitasi menggunakan natrium hidroksida. J Teknol 1:127-134.

Ardeniswan. 2005. Perolehan kembali merkuri dan perak dari limbah cair sisa analisis COD [tesis]. Bandung: Fakultas Teknik, Institut Teknologi Bandung. http://www.digilib.itb.ac.id [4 Apr 2010].

Aslam S, Otis LW. 1982. Recycling of mercury and silver from COD tests. J WPCF 54:1148-1151.

Barus L. 2007. Kajian bioreaktor untuk detoksifikasi limbah yang mengandung merkuri [tesis]. Bogor: Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.

Clesceri LC, Greenberg AE, Eaton AD. 2005. Standard Method for Examination of Water and Wastewater. Ed ke-21. 5220.C-Clossed Reflux, Titrimetric Method. Washington: APHA, AWWA, WEF.

Eckenfelder WWJr. 2000. Industrial Water Pollution Control. Ed ke-3. New York: McGraw-Hill

Hendrikson KJ, Mark MB, Ferguson JF, Lorna G. 1984. Removal of silver and mercury from spent COD test solutions. J WPCF 56:468-473.

Jamhari. 2009. Reduksi logam berat Hg, Ag, dan Cr limbah laboratorium menggunakan metode presipitasi dan adsorpsi [skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

9

Lusiani T. 2010. Pengolahan limbah cair COD yang mengandung logam merkuri dengan reaksi Fenton dan metode presipitasi [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Metcalf, Eddy. 1991. Waste Water Engineering. Ed ke-3. New York: Mc Graw-Hill.

Rahayuningwulan D, Ardeniswan. 2005. Ion exchanger application on silver recovery from COD analysis wastewater. J Kim Lingkungan 7:7-12.

Sugiharto. 1987. Dasar-dasar Pengolahan Air Limbah. Jakarta: UIPr.

Sunu P. 2001. Melindungi Lingkungan dengan Menerapkan ISO 14001. Jakarta: Grasindo.

Waharatmo B. 2009. Reaksi Fenton diikuti presipitasi oleh sulfida sebagai metode penanganan limbah cair laboratorium dari pengujian COD dan klorida [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

10

11

Lampiran 1 Diagram alir penelitian

Sampel Limbah

Analisis KOK

Presipitasi

Karbonat dengan NaHCO

3

Hidroksida dengan NaOH

Karbonat (K)

Karbonat + NaOH (KH)

Karbonat + NaOH dan asam

(KHA)

Karbonat + NaOH dan asam

(KHA2)

Karbonat bertingkat + NaOH dan

asam (KBHA)

Hidroksida + Karbonat dan asam

(HKGA)

Hidroksida (H)

Hidroksida +NaHCO

3

(HK)

Hidroksida bertingkat (HB)

Hidroksida + asam (HA)

Hidroksida bertingkat + asam

(HBA)

Hidroksida +garam dan asam

(HBGA)

 

Hasil disaring

Endapan

Filtrat

12

Lampiran 2 Baku mutu perairan berdasarkan kelas menurut PP No. 82/2001

tentang pengolahan kualitas air dan pengendalian pencemaran

No Parameter Satuan

Kelas Keterangan

I II III

IV

1 pH

6

−

9 6

−

9 6

−

9 5

−

9

2 COD mg/L

10 25 50

100

3 Kromium(VI) mg/L 0.05 0.05 0.05 0.05

4 Air

Raksa mg/L

0.001

0.002

0.002 0.05

5 Sulfat mg/L

400 - - -

6

Belerang

sebagai H

2

S

mg/L 0.002 0.002 0.002

-

Bagi pengolahan

air minum secara

konvensial, H

2

S

13

Lampiran 3 Kadar logam berat setelah proses presipitasi pada masing-masing

metode

Sampel

Konsentrasi (mg/L)

Cr Ag Hg

K1 <0.05 253.05 0.0505

H1 0.002 470.66

7.4211

H2 0.3222 407.62 8.5747

H3 0.1755 235.93 10.852

Rerata 0.1666 371.40 8.9493

HK1 0.1328 644.22 29.721

HK2 4.5 743.48 40.35

HK3 0.4602 803.84 34.688

Rerata 1.6977 730.51 34.920

HB1 1.7905 245.56 2.7513

HB2 1.2628 254.37 2.6418

HB3 0.9891 280.8 0.7159

Rerata 1.3475 260.24 2.0363

HA1 2.0237 175.47 3.6901

HA2 2.0661 245.51 2.1939

HA3 1.6712 190.55 0.8432

Rerata 1.9203 203.84 2.2424

KH1 1.1610 37.402 9.9248

KH2 0.7644 32.505 2.2756

KH3 1.2542 58.189 13.312

Rerata 1.0599 42.699 8.5041

KHA1 1.3525 0.3816 2.0185

KHA2 0.6949 0.3844 1.9253

KHA3 0.5407 0.4295 1.3432

Rerata 0.8627 0.3985 1.7623

HBA1 0.2713 0.2696 2.5858

HBA2 0.6443 0.1657 2.4035

HBA3 0.6546 0.2475 1.4292

Rerata 0.5234 0.2276 2.1395

KHA21 10.616 0.0671 53.316

KHA22 11.28 0.0604 103.86

KHA23 9.0681 0.1126 103.99

14

lanjutan Lampiran 3

Sampel

Konsentrasi (mg/L)

Cr Ag Hg

HKGA1 0.2182 0.1873 2.3806

HKGA2 0.3214 0.1627 8.0257

HKGA3 0.3406 0.1522 8.9577

Rerata 0.2934 0.1674 6.4547

KBHA1 0.7785 0.3248 59.154

KBHA2 0.3907 0.4131 9.0506

KBHA3 0.5736 0.4979 30.51

Rerata 0.5809 0.4119 32.905

HBGA1 0.5942 0.0870 2.1683

HBGA2 0.5087 0.1291 2.2247

HBGA3 0.4585 0.1407 2.1053

15

Lampiran 4 Persentase penyisihan logam berat Ag, Cr, dan Hg

Sampel

% Penyisihan

Cr Ag

Hg

K1

100.00 94.07 99.99

H1

99.99 88.99

99.86

H2

99.98 90.46

99.83

H3

99.99 94.47

99.79

Rerata 99.99 91.31 99.83

HK1

99.99 84.92

99.43

HK2

99.79 82.60

99.23

HK3

99.97 81.19

99.33

Rerata

99.92 82.90

99.33

HB1

99.91 94.25

99.94

HB2

99.94 94.05

99.95

HB3

99.95 93.43

99.98

Rerata

99.93 93.91

99.96

HA1

99.91 95.89

99.93

HA2

99.90 94.25

99.96

HA3

99.92 95.54

99.98

Rerata

99.91 95.23

99.96

KH1

99.95 99.12

99.81

KH2

99.96 99.24

99.96

KH3

99.94 98.64

99.75

Rerata

99.95 99.00

99.84

KHA1

99.94 99.99

99.96

KHA2

99.97 99.99

99.96

KHA3

99.97 99.99

99.97

Rerata

99.96 99.99

99.96

HBA1

99.98 99.99

99.95

HBA2

99.97 99.99

99.95

HBA3

99.97 99.99

99.97

Rerata

99.97 99.99

99.96

KHA21

99.50 99.99

98.98

KHA22

99.47 99.99

98.01

KHA23

99.58 99.99

98.02

16

lanjutan Lampiran 4

Sampel

% Penyisihan

Cr Ag Hg

HKGA1

99.99 99.99 99.95

HKGA2

99.98 99.99 99.85

HKGA3

99.98 99.99 99.83

Rerata

99.98 99.99 99.88

KBHA1

99.96 99.99 98.87

KBHA2

99.98 99.99 99.83

KBHA3

99.97 99.99 99.42

Rerata

99.97 99.99 99.37

HBGA1

99.97 99.99 99.96

HBGA2

99.98 99.99 99.96

HBGA3

99.98 99.99 99.96

17

Lampiran 5 Volume NaOH 30% yang ditambahkan pada proses netralisasi 50

mL sampel limbah pengujian KOK

No.

Volume NaOH (mL)

pH

1 10

1

2 15

1

3 20

1

4 25

1

5 30

1

6 35

1

7 40

1

8 45

1

9 46

1

10 47

2

11 48

2

12 49

2

13 50

2

14 51

2

15 52

2

16 53

2

17 54

2

18 55

2

19 56

2

20 57

2

23 58

3

24 58.5

3

25 59

3

26 59.5

3

27 60

3

28 60.5

4

29 60.6

4

30 60.7

4

31 60.8

4

32 60.9

5

33 61

5

34 61.1

6

35 61.2

6

18

Lampiran 6 Hasil penurunan logam dari 5 metode terbaik

Logam

Kadar (mg/L)

Awal HA HB HBA

KHA

1

HBGA

Baku

Mutu

Cr 2145

1.920 1.348

0.523

0.863 0.524 0.05

Ag 4273

203.8 260.2

0.228

0.399 0.119 0.1