KAJIAN KEMAMPUAN BENTONIT UNTUK DEKOLORISASI
LlMBAH CAIR YANG MENGANDUNG MELANOIDIN
Oleh
RIPTO WIDARGO
F 28.1340
1996
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Ripto Widargo. F 28.1340. Kajian Kemampuan Bentonit untuk Ockoiorisasl Limbah Cair yang mcngandung Melanoidin. Oibawah bimbingan Muhammad Romli dan Muslich.
RINGKASAN
Melanoidin merupakan penyebab warna coklat kehitaman pada molases yang dihasilkan dari industri pembuatan gula dan ektraksi etanol dengan destilasi. Bila limbah cair molases yang mengandung melanoidin dibuang di perairan bebas. akan menyebabkan BOD dan COO meningkat dan menimbulkan warna coklat. Oalam penelitian ini benton it digunakan sebagai adsorben untuk menghilangkan warn a melanoidin secara adsorpsi.
Penelitian dilakukan terdiri dari dua tahap. yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama. Penelitian pendahuluan untuk menentukan waktu kontak optimal dan isoterm Freundlich adsorpsi masing-masing adsorben bentonit terhadap
melanoidin sintetis. Melanoidin sintetis yang digunakan terbuat dari eampuran antara Glukosa ; Glisin ; Na2CO] (6 : 2.2 : 1.8) dengan perbandingan konsentrasi masing-masing l: l: 0.5 molar. sedangkan penelitian utama dilakukan pada sebuah kolom adsorpsi berukuran diameter 2.5 em dan bed adsorben setinggi 2 em. Ukuran mesh hed adsorben pada kolom adsorpsi untuk Koleang dan Kebon Awi adalah 8 mesh.
Tonsil dan arang aktif masing-masing sebesar 200 dan 300 mesh. Debit influen melanoidin sintetis (60 gil) untuk Koleang dan Kebon Awi masing-masing sebesar 1.23 mllmenit. Tonsil dan arang aktif masing-masing sebesar 0.15 dan 0.13 mllmenit.
Hasil penelitian utama menunjukkan bahwa sistem kolom adsorpsi Koleang. Kebon Awi. Tonsil dan arang aktif mampu menghasilkan persen dekolorisasi hingga
hreakthrough time masing-masing sebesar 84. 85. 91 dan 86 persen. Estimasi terhadap dimensi kolom adsorpsi meliputi diameter kolom (D) dan tinggi bed
adsorben dilakukan pada skala debit influen melanoidin sintetis I m] Imenit dengan konsentrasi 60 gil dengan mengasumsikan bahwa waktu. volume efluen dan konsentrasi hreakthrough konstan serta tanpa tahap regenerasi .. Untuk sistem kolom
adsorpsi Koleang dan Kebon Awi keduanya masing-masing adalah 0~2.33 m : h= 1.87 m. untuk sistem kolom adsorpsi Tonsil dan arang aktif masing-masing adalah 0=4.71 m ; h~3.76 m dan 0=4.94 m ; h=3,95 m. Estimasi terhadap biaya per satuan volume untuk sistem kolom adsorpsi Koleang. Kebon Awi. Tonsil dan arang aktif masing-masing adalah 23.000, 28.650. 26.050 dan 9.600 Rupiah per meter kubik melanoidin sintetis dengan konsentrasi intluen 60 gil. Untuk estimasi terhadap kebutuhan adsorbcn Koleang. Kebon Awi. Tonsil dan arang aktif pada skala debit intluen I m3/mcnit masing-masing adalah 8.83. 3.4. 128.26 dan 7.973 ton (tanpa regenerasi adsorben).
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKUL TAS TEKNOLOGI PERTANIAN
KAJIAN KEMAMPUAN
BENTON IT
UNTUK
DEKOLORISASI LlMBAH CAIR YANG MENGANDUNG
MELANOIDIN
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RIPTO WIDARGO F 28.1340
Dilahirkan pada Tanggal19 Desember 1972 diBogor Disetujui, Bogor, Oktober 1996
0'
...
o·!
- " \'"" (J) ,Ir. Muslich .,'.< .. ~ ~ '.Ir. Muhammad Romli, MSc
Dosen Pembimbing
1)'''<> , ,
.' ..
Dosen Pembimbing I'. \ «"-t .... ~~~,\,'~\l.,~
"'":::----KAT A PENGANT AR
I'uji syukur dipanjatkan kepada Allah S.W.T. atas segal a Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penuIis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi. Skripsi ini ditulis berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan di laboratorium Jurusan Teknologi Industri Pertanian. Institut Pertanian Bogor selama tujuh bulan (Januari sid Juli 1996).
Penyusunan skripsi ini tidak teriepas dari batuan semua pihak. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
I. Ayah dan Ibu serta saudara-saudaraku yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil.
2. Dr. Ir. Muhammad Romli, MSc. sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing penulis menyelesaikan skripsi ini.
3. Ir. Muslich sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti sebagai dosen penguJI yang telah banyak memberikan masukan untuk penulisan skripsi ini.
5. Ir. Tika Kartika yang selalu memberikan perhatian. nasehat. semangat dan dorongan. 6. Ir. Arief, Iwan Ramos, Ir. Sujudi, Ir. Eki, Ir. Rio. Ir. Ozi. Ir. Aldo, Sulis, Iskandar dan
rckan-rekan di YYZ.
7. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu seeara langsung maupun tidak langsung dalam penyelesaian skripsi ini.
Kritik dan saran yang konstruktif diperlukan untuk penyempurnaan penyusunan skripsi ini. karella penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari sempurna. Scmoga skripsi ini berguna bagi penulis dan bagi semua yang memeriukanllya.
DAFTAR lSI KATA PENGANTAR .. OAFTAR GAMBAR .. DAFTAR TABEL.. DAFTAR LAMPIRAN II III IV PENDAHULUAN .. A LATAR BELAKANG .. B. TUJUAN ... . TINJAUAN PUSTAKA A BENTONIT. B. MELANOIDIN
c.
KONSEP ADSORPSI ... . D. PENANGANAN LlMBAH CAIR .. BAHAN DAN METODE ..A BAHAN DAN ALA T ... 1. Bahan ...
2. Alat.. . ... .
B. METODE PENELITIAN ....
1. Penelitian Pendahuluan
a. Penetapan Panjang Gelombang Maksimum Melanoidin .. b. Penetapan Kurva Standar Konsentrasi Melanoidin ..
c Penentuan waktu kontak .. d Penentuan nilai K,dan 1/n ...
2. Penelitian Utama .. HASIL DAN PEMBAHASAN ...
A PENELITIAN PENDAHULUAN ... . 1. Penentuan Waktu Kontak Optimal .. 2. Penentuan Nilai K, dan 1/n ..
B. PENELITIAN UTAMA. 1. Kondisi Operas; .. 2. Waktu Kontak ...
3. Volume dan Konsentrasi pad a saat Breakpoint ..
II Halaman IV V VI 2 3 3 5 7 11 13 13 13 13 13 13 13 14 14 14 15 17 17 17 21 24 24 25 30
4. Estlmasl Blaya Operasi dan Kebutuhan Bentonlt Minimum pada
Sistem Kolom Adsorpsi dengan Debit 1 m3/meniL ..
v
KESIMPULAN DAN SARAN .. A KESIMPULAN. B. SARAN .. DAFTAR PUSTAKA .... LAMPIRAN 111 35 37 37 38 39DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Skema reaksi browning non enzimatik dalam pembentukan
melanoid in .. 6
Gambar 2. Kurva hubungan antara waktu kontak dan konsentrasi
akhir yang dicapai . 8
Gambar 3. Kurva kejenuhan kolom adsorpsi Fixed Bed ... 11
Gambar 4. Kurva adsorpsi bentonitjenis Tonsil terhadap melanoidin .. 19 Gambar 5 Kurva adsorpsi bentonit jenis Koleang terhadap melanoidin .... 19 Gambar 6. Kurva adsorpsi bentonit jenis Kebon Awi terhadap melanoidin 20
Gambar 7. Kurva adsorpsi Arang aktif terhadap melanoidin . 20
Gambar 8. Kurva Isoterm Freundlich untuk berbagai adsorben. 23
Gambar 9. Kurva kejenuhan kolom adsorpsi bentonit Koleang
sebagai hubungan antara waktu kontak dan rasio Ce/Ci ... 27 Gambar 10 Kurva kejenuhan kolom adsorpsi bentonit Kebon Awi
sebagai hubungan antara waktu kontak dan rasio Ce/Ci .. 27 Gambar 11 Kurva kejenuhan kolom adsorpsi bentonit Tonsil
sebagai hubungan antara waktu kontak dan rasio Ce/Ci.. 29 Gambar 12. Kurva kejenuhan kolom adsorpsi arang aktif
sebagai hubungan antara waktu kontak dan rasio Ce/Ci 29 Gambar 13. Kurva kejenuhan kolom adsorpsi bentonit Koleang
sebagai hubungan antara volume efluen dan rasio Ce/Ci . 33 Gambar 14. Kurva kejenuhan kolom adsorpsi benton it Kebon Awi
sebagai hubungan antara volume efluen dan rasio Ce/Ci ... 33 Gambar 15. Kurva kejenuhan kolom adsorpsi bentonit Tonsil
sebagai hubungan antara volume efiuen dan rasio Ce/Ci 34 Gambar 16. Kurva kejenuhan kolom adsorpsi arang aktif
sebagai hubungan antara volume efluen dan rasio Ce/Ci. 35
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Komposisi kimiawi dan komponen mineral benton it Koleang dan
~~n~i ... 3
Tabel 2. Pendekatan formula empirik melanoid in . 7
Tabel 3. Nilai K, dan 1/n berbagai adsorben ... 22
Tabel 4 Kondisi operasi sistem kolom adsorpsi berbagai bed adsorben .... 25
Tabel 5. Kemampuan adsorpsi maksimum dan breakpoint waktu.. 26
Tabel 6. Nilai Vb dan Cb berbagai adsorben pada sistem kolom adsorpsi.. 31
Tabel 7. Estimasi kebutuhan adsorben, biaya dan dimensi kolom adsorpsi pad a konsentrasi awal 60 g/l dan debit 1 m3/menit
(1440 m3/hari) tanpa regenerasi adsorben. 36
Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3. Lampiran 4. Lampiran 5. Lampiran 6. Lampiran 7. Lampiran 8. Lampiran 9. DAFTAR LAMPIRAN
Penentuan panjang gelombang (i.) berdasarkan persen transmiten dan adsorbansi bagi Melanoidin ..
Kurva standar konsentrasi melanoidin.
Evaluasi waktu kontak berdasarkan persen dekolorisasi ... . Uji statistik terhadap evaluasi waktu kontak .... .
Data penentuan Isoterm Freundlich .. ... .
Data hasil pengukuran kolom adsorpsi berbagai adsorben ..
Halaman 41 42 43 44 46 47 Estimasi dimensi kolom, kebutuhan adsorben dan biaya pad a debit 1
m'/meniL 49
Metoda penelitian pendahuluan untuk penentuan waktu kontak
~imum ... 55
Desain kolom adsorpsi yang dlgunakan untuk memucatkan
melanoidin... 56
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Molases merupakan produk sampingan dari proses pembuatan gula. rum dan ekstraksi alkohol dengan destilasi. Warna coklat kehitaman pada molases
merupakan komponen melanoidin. Melanoidin merupakan komponen yang
terbentuk dari reaksi non-enzymatic Maillard antara gula dan asam amino.
Apabila molases dibuang ke perairan bebas akan menyebabkan tingginya nilai
COD dan BOD perairan tersebut. Pembuangan molases ke permran Juga
menyebabkan penampakan fisik warna air yang tidak dikehendaki.
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menghilangkan warna meianoidin melaiui degradasi biologis. Penanganan iimbah cair secara biologis hanya mampu l11enurunkan warna limbah cair molases hingga 18 persen (Nugraha. 1995). Dalam proses pemucatan terhadap komponen warna tertentu. biasanya digunakan arang aktiC namun bentonit diketahui memiliki sifat menyerap terutama
jcnis yang tidak l11engembang dalam air (non swelling). Dalam penelitian ini
bentonit jenis Koieang. Kebon Awi dan Tonsil digunakan untuk menghilangkan kOl11ponen warna melanoidin l11elalui mekanisl11e adsorpsi.
Penelitian dilakukan untuk menilai kcmampuan bcntonit. terutama Jellls Koleang. Kebon Awi dan Tonsil dalam mengadsorpsi warna pad a melanoidin. Untuk keperiuan anal isis. digunakan melanoidin sintetis yang terbuat dari
campuran antara I molar glukosa.
perbandingan 6 : 2.2 : 1.8 dalam
molar glisin dan 0.5 molar Na2CO, dengan liter larutan. Call1puran terse but kel11udian diotoklaf selama 3 jam dan didialisis selama empat hari dengan air bebas Ion. Dialisis diperlukan untuk menghasilkan melanoidin yang tidak lagi tcrdialisis.
