i
OPTIMASI KONDISI PROSES ELEKTROKOAGULASI LOGAM KROMIUM DALAM LIMBAH CAIR ELEKTROPLATING
TUGAS AKHIR SKRIPSI
Diajukan kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta untuk Memenuhi Sebagian
Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Oleh : Resti Syara Ronita
NIM 13307141019
PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
ii
OPTIMASI KONDISI PROSES ELEKTROKOAGULASI LOGAM KROMIUM DALAM LIMBAH CAIR ELEKTROPLATING
Oleh: Resti Syara Ronita NIM 13307141019
ABSTRAK
Penelitianinibertujuanuntuk mengetahui kondisi optimum proses elektrokoagulasi dengan optimasi kombinasi elektroda, waktu elektrokoagulasi, pH dan rapat arus dalam limbah cair elektroplating.
Subjek penelitian ini adalah logam Cr. Objek penelitian ini adalah nilai efisiensi pengurangan logam Cr pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating dari sentra kerajinan perak di Kotagede Yogyakarta.Penelitian diawali dengan limbah cair elektroplating dihomogenkan dan dikarakterisasi di Balai Laboratorium Kesehatan dan elektroda dikarakterisasi di Pusat Sains dan Teknologi Akselarator–BATAN. Optimasi kombinasi elektroda dengan memvariasi elektroda Al-Al, Fe-Fe, Al-Fe, dan Fe-Al.Optimasi waktu elektrokoagulasi dengan memvariasi 30, 60, 90, dan 120 menit. Optimasi pH dengan memvariasi pH 2, 4, 8, dan 10. Optimasi rapat arus dengan memvariasi 0,00125; 0,00375; 0,00625 dan 0,00875 A/cm2. Kondisi optimum adalah kondisi yang menghasilkan % efisiensi terbesar.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi optimum proses elektrokoagulasi ini pada kombinasi elektroda Al-Fe dengan waktu elektrokoagulasi 60 menit, pada pH 4 dan rapat arus 0,00875 A/ cm2. Semakin lama proses elektrokoagulasi logam kromium maka semakin banyak flok yang terbentuk dalam limbah cair elektroplating. Hal ini terjadi karena adanya proses terbentuknya koagulan yang dapat mempengaruhi tereduksinya logam-logam yang terkandung dalam sampel.Semakin besar rapat arus yang diberikan maka efisiensi pengurangan logam kromium dalam limbah cair elektroplating semakin besar.
iii
OPTIMATION OF THE CONDITION OF CHROMIUM ELECTROCOAGULATION PROCESS IN
ELECTROPLATING LIQUID WASTE By:
Resti Syara Ronita NIM 1307141019
ABSTRACT
The purpose of this research to examine the optimum condition of electrocoagulation process with optimization electrode combination, time of electrocoagulation, pH, and current density of electroplating liquid waste.
The subjects of this research was chromium. The object of this research was the efficiency amount of chromium reduction on the electrocoagulation process in electroplating liquid waste from Silver Handicraft Centre at Kotagede, Yogyakarta. The research starts with the electroplating liquid waste was homogenized and characterized at Health Laboratory and the electrode was characterized at The Centre of Science and Accelerator Technology– BATAN.Respectively optimization of electrode combination were the electrode Al-Al, Fe-Fe, Al-Fe, dan Fe-Al. Respectively optimization of time of electrocoagulation were 30, 60, 90 and 120 minutes. Respectively pH optimization were 2, 4, 8, and 10. Respectively current density optimization were0.00125; 0.00375; 0.00625 dan 0.00875A/cm2. Respectively optimum condition was a condition which can result the greatest percentage of the efficiency.
The result of this research shows that the optimum condition of electrocoagulation process was on Al-Fe electrode combination with time of electrocoagulation was 60 minutes, pH of 4 and the current density of 0.00875 A/ cm2. The longer the electrocoagulation process of metal chromium, the more flock will be formed at electroplating liquid waste. It happens because there was a coagulant establishment process which can reduce metals contained in the sample. The bigger the current density given, the bigger the reduction of chromium metal efficiency in electroplating liquid waste.
vii
HALAMAN MOTTO
Man jadda wa jadda
Siapa bersungguh-sunggu pasti berhasil Man shabara zhafira
Siapa yang bersabar pasti beruntung Man sara ala darbiwashala
Siapa menapaki jalan-Nya akan sampai ke tujuan.
Keberhasilan akan diraih dengan belajar. Jangan ingat lelahnya belajar,
tapi ingat buah manisnya yang bisa dipetik kelak ketika sukses.
viii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Kupersembahkan skripsi ini kepada:
1. Allah SWT yang telah memberikan limpahan berkah dan nikmat yang luar biasa.
2. Kedua orang tua Bapak Oong Sahroni dan Ibu Astuti yang selalu memberikan kasih sayang, dukungan dan doa yang tiada henti-hentinya. 3. Kakak saya Luthfia Fauzia Dewi Aryanti, Adik saya Putri Febryasti Ronita
dan semua keluarga saya yang selalu memberikan semangat dan masukan. 4. Risanto Wibowo, Enny Dwi Cahyanti, dan Ferdinant Dos Santos selaku
rekan satu penelitian yang selalu memberi pendapat dan semangat.
5. Teman-teman Kimia B 2013 dan semua orang yang telah mendukung serta mendoakan.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan karunia-Nya, Tugas Akhir Skripsi dalam rangka untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains dengan judul “Optimasi Kondisi Proses Elektrokoagulasi Logam Kromium dalam Limbah Cair Elektroplating” dapat disusun sesuai harapan.
Tugas Akhir Skripsi ini dapat diselesaikan tidak lepas dari bantuan dan kerjasama dengan pihak lain. Berkenaan dengan hal tersebut, penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada yang terhormat:
1. Ibu Regina Tutik P, M.Si selakuDosen Pembimbing TASyangtelah banyak memberikansemangat, dorongan, dan bimbingan selama penyusunan Tugas Akhir Skripsi ini.
2. Ibu Susila Kristianingrum, M.Si selakuPenguji Utamayangsudah memberikan koreksi perbaikan secara komprehensif terhadap TAS ini.
3. Ibu Siti Marwati, M.Si selaku Penguji Pendamping danKetua Tim Penelitian, yangtelah memberikan koreksi perbaikan secara komprehensif terhadap TAS ini.
x
5. BapakDr.HartonoselakuDekanFMIPAUniversitasNegeriYogyakartayang telah memberikan izin penelitian.
6. IbuProf. Dr. Nurfina Aznam, AptselakuDosenPenasehatAkademikyang telah membimbingakademik selama 4 tahun.
7. SeluruhDosen,Staf,danLaboranJurusanPendidikanKimiaFMIPAUNY yangtelahbanyak membantu selama perkuliahandan penelitian. 8. Semua pihakyangtelahmembantu dalam penyelesaian skripsiini.
Akhirnya, semoga segala bantuan yang telah diberikan semua pihak di atas menjadi amalan yang bermanfaat dan mendapatkan balasan dari Allah SWT. Harapannya Tugas Akhir Skripsi ini menjadi informasi bermanfaat bagi pembaca atau pihak lain yang membutuhkannya.
Yogyakarta, 31 Maret 2017
xi DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
ABSTRAK ... ii
ABSTRACT ... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
HALAMAN PERNYATAAN... vi
HALAMAN MOTTO ... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah... 1
B. Identifikasi Masalah ... 3
C. Batasan Masalah ... 4
D. Rumusan Masalah ... 5
E. Tujuan Penelitian ... 5
F. Manfaat Penelitian ... 6
BAB II. KAJIAN PUSTAKA A. Deskripsi Teori ... 8
1. Limbah Cair Elektroplating ... 8
2. Logam Kromium (Cr) ... 9
3. Elektrokoagulasi ... 10
4. Parameter Operasional pada Proses Elektrokoagulasi ... 16
xii
B. Penelitian yang Relevan ... 13
C. Kerangka Berpikir ... 14
BAB III. METODE PENELITIAN A. Subjek dan Objek Penelitian ... 15
B. Variabel Penelitian ... 15
C. Teknik Analisis Data ... 16
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ... 18
1. Karakterisasi Limbah Cair Elektroplating ... 18
2. Optimasi Kombinasi Elektroda... 19
3. Optimasi Waktu Elektrokoagulasi ... 20
4. Optimasi pH ... 20
5. Optimasi Rapat Arus... 20
B. Pembahasan ... 21
1. Optimasi Kombinasi Elektroda... 22
2. Optimasi Waktu Elektrokoagulasi ... 22
3. Optimasi pH ... 23
4. Optimasi Rapat Arus... 23
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 25
B. Saran ... 25
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Standar Baku Mutu Air Limbah Industri Pelapisan Logam dan Galvanis ………...….….…..…..…..…..….….….…... 8 Tabel 2. Sifat Kromium .…….…….……….…….…….…... 9 Tabel 3. Karakterisasi Limbah Cair Elektroplating……….….…..….….. 32 Tabel 4. Hasil Uji Konsentrasi Cr Total dalam Limbah Cair Awal
Secara
SSA………..………..….….….…... 33
Tabel 5. Spesifikasi Pelat Elektroda Alumunium dan Besi ……... 34 Tabel 6. Data Konsentrasi Cr dan Efisiensi PenguranganHasil Optimasi
Kombinasi Elektroda………... 35 Tabel 7. Data Konsentrasi Cr dan Efisiensi PenguranganHasil Optimasi
Waktu Elektrokoagulasi ……….. 36 Tabel 8. Data Konsentrasi Cr dan Efisiensi PenguranganHasil Optimasi
pH ……… 37 Tabel 9. Data Konsentrasi Cr dan Efisiensi PenguranganHasil Optimasi
Rapat Arus ………... 37
Tabel 10. Data Warna, Bau, dan Berat Flok pada Optimasi Waktu Elektrokoagulasi …….………….…….…….…….…….……… 43 Tabel 11. Data Warna, Kekeruhan, Bau, pH Akhir dan Berat Flok pada
Optimasi pH……… 45
Tabel 12. Data Warna, Kekeruhan, Bau, dan Berat Flok pada Optimasi
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Prinsip Kerja Proses Elektrokoagulasi ………...….... 14
Gambar 2. Skema Umum Komponen Alat SSA ………...….…. 19
Gambar 3. Penyusunan Alat Elektrokoagulasi ………...….…... 26
Gambar 4. Rangkaian Alat Elektrokoagulasi ………...….….… 37
Gambar 5. Diagram Hubungan % Efisiensi dengan Kombinasi Elektroda ………...….….…..…..…..…..….….…... 40
Gambar 6. Gelembung Gas dan Flok yang Terbentuk ………... 41
Gambar 7. Larutan Setelah Proses Elektrokoagulasi ………... 42
Gambar 8. Filtrat dan Flok yang Terbentuk Hasil Penyaringan ………….. 42
Gambar 9. Grafik Hubungan % Efisiensi dengan Waktu Elektrokoagulasi 44 Gambar 10. Larutan Hasil Elektrokoagulasi pada Optimasi pH ………….. 46
Gambar 11. Grafik Hubungan % Efisiensi dengan pH ………. 46
Gambar 12. Diagram Pourbaix ……….. 47
Gambar 13. Larutan Hasil Elektrokoagulasi Pada Rapat Arus yang Optimum ….……….……….. 49
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan %Efisiensi Pengurangan Logam Cr Pada Proses
Elektrokoagulasi ... 56
Lampiran 2. Perhitungan untuk Mengatur Rapat Arus ... 57
Lampiran 3. Diagram Alir Prosedur Penelitian ... 58
Lampiran 4. Dokumentasi Penelitian ... 59
Lampiran 5. Data Karakteristik Limbah Cair Elektroplating pada Sampel I... 60
Lampiran 6. Data Konsentrasi Awal Limbah Cair Elektroplating pada Sampel II ... 61
Lampiran 7. Data Konsentrasi Awal Limbah Cair Elektroplating pada Sampel III ... 62
Lampiran 8. Data Karakteristik Elektroda Al dan Fe ... 63
Lampiran 9. Data Optimasi Elektroda Al-Al ... 64
Lampiran 10. Data Optimasi Elektroda Fe-Fe ... 65
Lampiran 11. Data Optimasi Elektroda Al-Fe ... 66
Lampiran 12. Data Optimasi Elektroda Fe-Al ... 67
Lampiran 13. Data Optimasi Waktu Elektrokoagulasi (Akhir I) ... 68
Lampiran 14. Data Optimasi Waktu Elektrokoagulasi (Akhir II) ... 69
Lampiran 15. Data Optimasi pH ... 70
1 BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Kehidupan masyarakat modern tidak bisa lepas dari benda-benda yang dibuat dengan proses elektroplating. Elektroplating digunakan untuk pelapisan logam agar terlindungi terhadap korosi dan untuk memperindah tampilan produk agar terlihat lebih menarik. Elektroplating atau lapis listrik merupakan salah satu proses pelapisan bahan padat dengan lapisan logam menggunakan bantuan aliran listrik melalui suatu elektrolit(Purwanto dan Syamsul Huda, 2005: 5). Industri yang bergerak dalam bidang elektroplating selain industri perak yaitu dapat dijumpai pada industri manufaktur kendaraan bermotor, traktor, peralatan elektronik, peralatan pertanian, peralatan industri, percetakan, kerajinan logam-kuningan, aksesoris mebel, aksesoris rumah tangga, dan juga jasa penyepuhan emas.
Elektroplating tersebut merupakan salah satu industri yang mempunyai perkembangan sangat pesat. Perkembangan ini dapat memberikan dampak positif maupun negatif. Dampak positifnya dapat berupa beragamnya produk-produk elektroplating. Dampak negatifnya adalah meningkatnya jumlah limbah yang dihasilkan khususnya limbah cair yang mengandung ion-ion logam berat yang berbahaya.
2
logam kromium (VI). Logam berat dapat menjadi senyawa toksik bila berada dalam tubuh makhluk hidup di atas ambang batas konsentrasinya. Dampak yang ditimbulkan oleh cemaran ion logam Cr khususnya Cr6+yaitu dapat menyebabkan keracunanakut dan kronis pada tubuh, berakibat buruk terhadap saluran pernafasan, kerusakan pembuluh darah dan ginjal, reaksi alergi yang menyebabkan iritasi pada kulit (Heryando Palar, 1994: 132). Oleh karena itu, limbah cair elektroplating harus diolah sebelum dibuang ke lingkungan.
Beberapa metode untuk pengolahan limbah cair elektroplating sebenarnya telah banyak dilakukan oleh praktisi industri tetapi belum berhasil secara maksimal. Banyak praktisi industri yang kurang telaten sehingga langsung membuang limbah cairnya ke lingkungan. Akibat dari pembuangan limbah ini tentunya menyebabkan dampak buruk bagi kesehatan lingkungan sekitar karena kadar logam tersebut melebihi ambang batas (Siti Marwati, dkk, 2008).Hasil penelitian Siti Marwati, dkk (2008) menunjukkan bahwa secara umum limbah cair elektroplating berwarna hijau jernih dan berbau khas asam. Anion yang teridentifikasi secara umum Cl-, CN-, CNS-, C2O42-, CO32-,NO2-, NO3-, PO43-, S2-,
SO32- dan SO42-. Kation yang teridentifikasi secara umum Ag+, Hg22+, Pb2+, Cu2+,
Co2+, Al3+, Cr6+, Fe2+, Ni2+ dan Zn2+ maka diperlukan suatu model pengolahan limbah cair elektroplating khususnya untuk mengurangi bahkan menghilangkan logam berbahaya khususnya logam Cr dengan menggunakan metode elektrokoagulasi.
3
berbagai pengotor dan polutan, baik bahan organik maupun anorganik.Metode elektrokoagulasi pada prinsipnya berdasarkan pada proses sel elektrolisis. Sel elektrolisis merupakan suatu alat yang dapat mengubah arus DC (Direct Curent) untuk menghasilkan reaksi katodik. Reaksi katodik disebabkan karena adanya arus listrik. Setiap sel elektrolisis mempunyai dua elektroda yaitu katoda dan anoda (Farida Hanum, 2015). Mollah dan Schennach (2001) menyatakan bahwa elektrokoagulasi adalah teknologi yang saat ini berkembang secara efektif diaplikasikan untuk mengolah air limbah. Secara umum keuntungan dari metode ini adalah efisiensi pemisahan yang lebih tinggi, sederhana dan lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan metode pengolahan limbah cair lainnya seperti adsorpsi yang membutuhkan adsorben dan efisiensi pemisahan yang lebih rendah. Menurut Putero, dkk (2008) faktor-faktor yang mempengaruhi proses elektrokoagulasi antara lain:rapat arus, waktu operasi, tegangan, kadar asam, ketebalan pelat, dan jarak elektroda.
Agar diperoleh nilai efisiensi terbesar maka metode pengolahan limbah cair elektroplating secara elektrokoagulasi memerlukan penetapan kondisi-kondisi operasional optimum. Oleh karena itu tujuan khusus dari penelitian ini adalah optimasi kondisi operasional proses elektrokoagulasi. Optimasi ini meliputi optimasi kombinasi elektroda, waktu, pH, danrapat arus.
B. Identifikasi Masalah
4
1. Limbah cair elektroplating mengandung logam berat yang berbahaya bagi lingkungan.
2. Efisiensi elektrokoagulasi dipengaruhi oleh beberapa faktor sehingga perlu dilakukan optimasi.
3. Jenis kombinasi elektroda mempengaruhi kadar logam Cr yang terkoagulasi belum dipelajari.
4. Variasi waktu elektrokoagulasi mempengaruhi kadar logam Cr yang terkoagulasi belum dipelajari.
5. Variasi pH mempengaruhi kadar logam Cr yang terkoagulasi belum dipelajari. 6. Variasi rapat arusmempengaruhi kadar logam Cr yang terkoagulasi belum
dipelajari.
C. Batasan Masalah
Permasalahan dalam penelitian ini sangat luas sehinggaperlu dibatasi sebagai berikut:
1. Logam yang akan ditelitiadalahlogam Cr dalam limbah cair elektroplating yang diambil dari Sentra Kerajinan Perak di Kota Gede, Yogyakarta.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi elektrokoagulasi yang dipelajari adalah kombinasi elektroda, waktu elektrokoagulasi, pH, dan rapat arus. 3. Kombinasi elektroda yang akan dipelajari dalam proses elektrokoagulasi
adalahberupa Al-Al, Fe-Fe, Al-Fe dan Fe-Al. Elektroda yang digunakan berupa pelat tipisukuran (panjang 15 cm, lebar 3 cm dan ketebalan 0,3 cm).
5
5. Variasi pH yang akan dipelajari dalam proses elektrokoagulasi adalah pH 2, 4, 8 dan 10.
6. Variasi rapat arus yang akan dipelajari dalam proses dalam proses elektrokoagulasi adalahsebesar 0,00125; 0,00375; 0,00625; 0,00875 A/cm2. 7. Kondisi optimum adalah kondisi yang menghasilkan % efisiensi terbesar. D. Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah diatas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut:
1. Jenis kombinasi elektroda optimum apakah untuk elektrokoagulasi logam kromium dalam limbah cair elektroplating?
2. Berapakah waktu optimum untuk elektrokoagulasi logam kromium dalam limbah cair elektroplating?
3. Berapakah pH optimum untuk elektrokoagulasi logam kromium dalam limbah cair elektroplating?
4. Berapakah rapat arus optimum untuk elektrokoagulasi logam kromium dalam limbah cair elektroplating?
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan permasalahan diatas, maka tujuan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui jenis kombinasi elektroda optimumuntuk elektrokoagulasi logam kromium dalam limbah cair elektroplating.
6
3. Mengetahui pH optimum untuk elektrokoagulasi logam kromium dalam limbah cair elektroplating.
4. Mengetahui rapat arus optimum untuk elektrokoagulasi logam kromium dalam limbah cair elektroplating.
F. Manfaat Penelitian
Berdasarkan tujuan penelitian diatas, maka diperoleh beberapa manfaat antara lain adalah sebagai berikut:
1. Manfaat Teoritis
a. Penelitian ini diharapkan dapat diterapkan dalam pengembangan keilmuan di bidang kimia.
b. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat secara teoritis, yaitu dapat berguna sebagai sumbangan pemikiran dalam mengolah limbah cair elektroplating.
2. Manfaat Praktis
a. Penelitian ini memberikan pengalaman bagi peneliti untuk kerja di laboratorium, mendapatkan relasi dalam penelitian, dan mampu menganalisis data.
b. Dapat dijadikan referensi bagi penelitian-penelitian lain yang berhubungan dengan elektrokoagulasi logam Cr.
3. Manfaat bagi Masyarakat
7
8 BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Deskripsi Teori
1. Limbah Cair Elektroplating
9
Efek yang ditimbulkan dari limbah cair elektroplating terhadap kesehatan sangatlah beragam. Ion-ion logam yang terkandung dalam limbah cair elektroplating biasanya melebihi ambang batas yang aman di lingkungan sehinggasangat berbahaya bagi kesehatan manusia. Ion-ion tersebut antara lain arsen (As3+), cadmium (Cd2+), sianida (CN-), timbal (Pb2+) dan kromium heksavalen (Cr6+) (Husain, et al, 2014), sebagai contoh matinya biota perairan, menyebabkan keracunan dan gatal-gatal di kulit.
2. Logam Kromium (Cr)
Kromium ditemukan oleh Frenchman L. N Vauqelin pada tahun 1797 di Siberia (Green Word, N. N dan Earnshaw, A. 1984: 1167). Kata kromium berasal dari bahasa Yunani (Chroma) yang berarti warna.Logam kromium bersifatmengkilap, getas, keras, dan berwarna perak abu-abu.Logam kromium murni tidak pernah ditemukan di alam. Logam ini di alam ditemukan dalam bentuk persenyawaan padat atau mineral dengan unsur-unsur lain (Heryando Palar, 1994: 133). Kromium paling banyak ditemukan dalam bentuk “Chromite” (FeOCr2O3). Senyawa-senyawa kromium terdapat di dalam lingkungan karena
adanya erosi dari bebatuan yang mengandung kromium, serta letusan gunung berapi, sehingga kromium dapat ditemukan dalam tanah, air, dan udara (Dantje T. Sembel, 2015: 112).
10
dari ion logam Cr6+ akan bersifat asam. Senyawa kromium (III) tidak larut dalam air dan biasanya tidak berbahaya bagi kesehatan tetapi kromium (VI) memiliki toksisitas dan bersifat karsinogenik bagi manusia (Barceloux, 1999).
3. Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi merupakan gabungan proses elektrokimia dan proses flokulasi-koagulasi. Teknologi ini dikembangkan di Amerika Selatan dan Eropa untuk menghilangkan kandungan logam dalam limbah cair. Teknologi ini biasanya diterapkan pada pengolahan limbah industri makanan, minyak dan limbah pewarna. Elektrokoagulasi juga digunakan untuk menghilangkan limbah-limbah organik yang terdapat pada limbah-limbah cair seperti sabun dan limbah-limbah dari industri kertas (Kashefi, et al, 2014).
Teknologi elektrokoagulasi merupakan teknologi yang cepat dan efektif untuk menghilangkan zat-zat mineral terlarut dalam air. Teknologi ini dapat dikatakan sebagai teknologi yang ramah lingkungan karena penggunaan bahan kimia yang digunakannya minimum. Proses elektrokoagulasi tersusun atas proses equalisasi, elektrokimia, flokulasi-koagulasi, dan filtrasi.
4. Parameter Operasional pada Proses Elektrokoagulasi a. Kombinasi pelat elektroda
11
Pelat elektroda Al mempunyai harga yang lebih mahal daripada Fe sehingga berpengaruh terhadap efisiensi biaya jika diterapkan pada pengelolaan limbah secara elektrokoagulasi.
b. Waktu elektrokoagulasi
Menurut hukum Faraday, waktu elektrodeposisi akan mempengaruhi jumlah deposit yang dihasilkan. Menurut Prayitno dan Endro Kismolo (2012), semakin lama waktu proses elektrokoagulasi akan dihasilkan penurunan kadar padatan terlarut yang semakin besar. Waktu elektrokoagulasi ini juga saling berpengaruh terhadap rapat arus yang digunakan. Semakin besar rapat arus yang digunakan maka waktu kontaknya semakin singkat. Hal ini terjadi karena adanya perubahan rapat arusakan terjadi medan magnet di sekitar elektroda. Dengan adanya medan magnet ini di sekitar elektroda maka ion-ion logam akan bergerak mengitari pelat elektroda sehingga pada saat itu ada kecenderungan ion-ion logam akan menempel pada seluruh permukaan elektroda.
c. pH
pH dapat mempengaruhi besarnya efisiensi elektrokoagulasi. Menurut penelitian Dermentzis et al (2010) menunjukkan bahwa elektrokoagulasi untuk menghilangkan nikel, tembaga, seng dan kromium efektif pada pH 4-8. pH mempengaruhi jumlah OH- di katoda. OH- pada katoda diperlukan oleh Al3+ pada anoda untuk membentuk Al(OH)3. Sebagian ion OH- dapat bergabung dengan ion
Ni2+, Cu2+, Zn2+, dan Cr3+ membentuk endapan hidroksida Ni(OH)2, Cu(OH)2 dan
Cr(OH)3. Jika pH awal adalah pH asam maka selama proses reaksi akan mudah
12 d. Rapat Arus
Rapat arus menentukan kecepatan proses koagulasi, kecepatan dihasilkannya gelembung-gelembung gas, dan mempengaruhi ukuran flok yang terbentuk. Menurut penelitian Adhoum, et al (2004) bila rapat arus yang semakin besar maka efisiensi pengurangan logam-logam dalam limbah cair semakin besar. Menurut Prayitno dan Endro Kismolo (2012), semakin besar nilai rapat arus yang diberikan akan terjadi peningkatan efisiensi penurunan logam-logam yang terkandung dalam limbah cair. Rapat arus dapat mempengaruhi jumlah spesies kimia yang tereduksi pada katoda.
5. Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)
SSA adalah suatu metode analisis yang didasarkan pada proses penyerapan energi radiasi oleh atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state). Penyerapan tersebut menyebabkan tereksitasinya elektron dalam kulit atom
13 B. Penelitian yang Relevan
Penelitian Prayitno dan Endro Kismolo (2012) yang berjudul Percobaan Awal Proses Elektrokoagulasi sebagai Metode Alternatif pada Pengolahan Limbah Cair menyebutkan bahwa elektrokoagulasi secara teknismemberikan hasil yang baik untuk pengolahan limbah cair yang mengandung logam Cr. Metode ini harus dikembangkan karena mampu mereduksi kontaminan dalam limbah cair lebih dari 80%. Perubahan atau penurunan kadarpolutan yang indikasinya ditunjukkan oleh parameter kuat arus searah dan waktu operasi.
Penelitian Elfridawati Siringo-ringo, Ali Kusrijadi, dan Yayan Sunarya (2013)yang berjudul Penggunaan Metode Elektrokoagulasi Pada Pengolahan Limbah Industri Penyamakan Kulit Menggunakan Alumunium sebagai Sacrificial Electrode menyebutkan bahwahasil penelitian inidengan metode elektrokoagulasi
dapat menurunkan konsentrasi logam Cr sebesar 34,68 %.
14 C. Kerangka Berpikir
Kegiatan elektroplating, selain menghasilkan produk yang berguna juga menghasilkan limbah padat, cair dan emisi gas. Limbah cair elektroplating mengandung anion dan kation yang berbahaya bagi lingkungan. Kadar anion dan kation dalam limbah cair elektroplating masih relatif tinggi sehingga memerlukan pengolahan dan pemanfaatan lebih lanjut.
Menurut Peraturan Gubernur Provinsi DIY No.VII/2010 tentang batas maksimum kandungan logam Cr yang diperbolehkan sesuai dengan standar Baku Mutu Limbah Cair untuk Industri Pelapisan Logam yaitu sebesar 0,5 mg/ L. Artinya apabila melebihi ambang batas standar baku mutu limbah cair, maka dapat membahayakan lingkungan, sehingga diperlukan metode yang bisa digunakan untuk mengolah limbah cair elektroplating tersebut. Pada penelitian ini yang berjudul “Optimasi Kondisi Proses Elektrokoagulasi Logam
KromiumDalam Limbah Cair Elektroplating”. Metode ini dapat digunakan untuk
15 BAB III
METODE PENELITIAN
Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif eksploratif dengan subjek penelitian limbah cair electroplating. Objek utama penelitian ini adalah efisiensi pengurangan logam Cr dalam limbah cair elektroplating. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair elektroplating dari sentra industri kerajinan perak di Kotagede Yogyakarta. Sumber limbah adalah limbah cair dari bak elektroplating dan air bekas untuk mencuci benda kerja. Lokasi penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisis FMIPA UNY dan dianalisis di Balai Laboratorium Kesehatan.
A.Subjek dan Objek Penelitian 1. Subjek Penelitian
Subjek dalam penelitian ini adalah logam Cr. 2. Objek Penelitian
Objek dalam penelitian ini adalah nilai efisiensi pengurangan logam Cr dari proses elektrokoagulasi pada limbah cair elektroplating dari sentra kerajinan perak di Kotagede Yogyakarta.
B. Variabel Penelitian 1. Variabel Bebas
Variabel bebas pada penelitian ini adalah :
16
b. Variasi waktu elektrokoagulasi yang akan dipelajari dalam proses elektrokoagulasiadalah 30, 60, 90, dan 120 menit.
c. Variasi pH yang akan dipelajari dalam proses elektrokoagulasi adalah pH 2, 4, 8, dan 10.
d. Variasi rapat arus yang akan dipelajari dalam proses elektrokoagulasi adalah sebesar 0,00125; 0,00375; 0,00625; dan 0,00875 A/ cm2.
2. Variabel Kontrol
Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah:
a. Spesifikasi elektroda yang digunakan berupa pelat tipis (panjang 7,5 cm, lebar 4 cm dan ketebalan 0,05 mm).
b. Volume limbah yang digunakan sebesar 500 mL.
c. Sumber limbah diambil dari Sentra Kerajinan Perak di Kota Gede, Yogyakarta
d. Waktu pengambilan sampel pada 11 Maret 2016 e. Jarak antar elektroda sebesar 1 cm
f. Kecepatan pengadukan yang digunakan skala 7 pada rpm tertentu g. Ukuran magnetic bar yang digunakan sebesar 4 cm
h. Suhu limbah yang diperoleh 28,2ºC 3. Variabel Terikat
17 C. Teknik Analisis Data
Nilai % Efisiensi proses elektrokoagulasi di hitung menggunakan rumus sebagai berikut:
Keterangan:
18 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai efisiensi (%) terbesar pada variasi kombinasi elektroda, waktu elektrokoagulasi, pH, dan rapat arus untuk menurunkan kadarlogam kromium yang terdapat dalam limbah cair elektroplating. Sampel limbah cair elektroplating yang digunakan untuk penelitian ini berasal dari sentra kerajinan perak di Kotagede Yogyakarta. Dipilihnya sentra kerajinan perak di Kotagede Yogyakarta tersebut karena limbah cair yang dihasilkan dari sentra kerajinan perak tersebut mengandung logam berat yang berbahaya bagi lingkungan sekitar, hal ini dapat diketahui dari hasil penelitian Siti Marwati, dkk (2008) sampel limbah cair berwarna biru,apabila terkena kulit terasa gatal dan menimbulkan ruam pada kulit.
A. Hasil Penelitian
Hasil yang diperoleh pada penelitian ini berupa data optimasi kombinasi elektroda, optimasi waktu elektrokoagulasi, optimasi pH, dan optimasi rapat arus.Data tersebut dibuat dalam bentuk tabel dan grafik % efisiensi untuk mempermudah proses analisis data elektrokoagulasi logam Cr dalam limbah cair elektroplating.
1. Karakterisasi Limbah Cair Elektroplating dan Elektroda
19
Tujuan dari karakterisasi limbah cair elektroplating adalah untuk mengetahui kandungan zat atau logam yang terdapat dalam limbah cair elektroplating.
Menurut Peraturan Gubernur Provinsi DIY No.7 Tahun 2010, batas maksimum limbah cair untuk industri pelapisan logam khususnya logam kromium yang diperbolehkan sesuai standar adalah sebesar 0,5 ppm. Kandungan logam Cr dalam sampel yang ditunjukkan pada Tabel 4, memiliki konsentrasi yang berbeda dan tidak melebihi batas maksimum yang telah ditentukan. Hal ini dikarenakan sampel yang digunakan telah diencerkan atau bukan sampel pertama dari bak pencucian elektroplating.Apabila sampel dibuang ke lingkungan dan terjadi akumulasi dimungkinkan logam Cr akan melebihi batas maksimum. Oleh karena itu, limbah cair elektroplating tersebut perlu diolah untuk mengurangi logam khususnya ion logam Cr (VI) yang berbahaya bagi lingkungan.
Karakterisasi elektroda bertujuan untuk mengetahui kandungan zat atau logam yang terdapat pada elektroda Al ataupun Fe. Karakterisasi ini dilakukan secara langsung di Pusat Sains dan Teknologi Akselerator–BATAN.
2. Optimasi Kombinasi Elektroda
20
menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi logam Cr dalam limbah cair elektroplating adalah Al-Fe dengan nilai efisiensi 44,98%.
3. Optimasi Waktu Elektrokoagulasi
Optimasi waktu elektrokoagulasi ini dilakukan dengan memvariasi waktu dalam proses elektrokoagulasi yaitu 30, 60, 90, dan 120 menit. Elektroda yang digunakan pada tahap ini adalah hasil dari optimasi kombinasi elektroda yang optimum yaitu kombinasi elektroda Al-Fe. Elektroda Al berfungsi sebagai katoda dan elektroda Fe berfungsi sebagai anoda. Kecepatan pengadukan adalah skala 7 pada rpm tertentu. Hasil waktu elektrokoagulasi optimum yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi logam Cr dalam limbah cair elektroplating adalah 60 menit dengan nilai efisiensi 44,98 %.
4. Optimasi pH
Optimasi pH ini dilakukan pada variasi pH2, 4, 8, dan 10.Waktuelektrokoagulasi yang digunakan pada tahap ini adalah waktu elektrokoagulasiyang optimum yaitu 60 menit dengan kombinasi elektroda Al-Fe. Elektroda Al berfungsi sebagai katoda dan elektroda Fe berfungsi sebagai anoda. Kecepatan pengadukan adalah skala 7 pada rpm tertentu. Hasil pH optimum yang dapat menghasilkan efisiensi (%) terbesar pada proses elektrokoagulasi logam Cr dalam limbah cair elektroplating adalah pH 4 dengan nilai efisiensi pengurangan sebesar 11,85%.
5. Optimasi Rapat Arus
21
adalah pH yang optimum yaitu pH 4 dengan waktu elektrokoagulasi optimum adalah 60 menit dan kombinasi elektroda Al-Fe (panjang 15 cm, lebar 3 cm dan ketebalan 0,3 cm.Elektroda Al berfungsi sebagai katoda dan elektroda Fe berfungsi sebagai anoda. Kecepatan pengadukan adalah skala 7 pada rpm tertentu. Hasil pada rapat arus 0,00875 A/cm2 menghasilkan % efisiensi pengurangan logam Cr terbesar yaitu sebesar 90,76%.
B. Pembahasan
[image:36.595.213.413.404.557.2]Elektrokoagulasi merupakan gabungan dari proses elektrokimia dan proses flokulasi-koagulasi. Proses elektrokoagulasi mampu menyisihkan berbagai jenis polutan dalam air, yaitu partikel tersuspensi, logam berat, zat pewarna, dll. Rangkaian alat elektrokoagulasi yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Rangkaian Alat Elektrokoagulasi
22
elektroda lainnya sebagai anoda di kutub positif. Limbah cair elektroplating sebanyak 500 ml dimasukan ke dalam beker gelas ukuran 1000 ml yang telah berisi magnetic bar diputar dengan kecepatan 700rpm menggunakan magnetic strirrer, lalu dialiri arus listrik yang dihubungkan ke power supply dengan capit
buaya dan akan mengalir melewati elektroda yang menyebabkan terbentuknya flok.
1. Optimasi Kombinasi Elektroda
Elektroda aluminium dan besi merupakan elektroda yang umum digunakan dalam proses elektrokoagulasi karena elektroda ini dapat berperan sebagai sacrificial electrode atau dalam artian elektroda yang dapat berperan sebagai
katoda maupun anoda(Elfridawati, dkk, 2013). Secara umum, proses elektrokoagulasi dengan semua kombinasi elektroda dapat mengurangi kadar logam berat dalam sampel termasuk logam Cr.
2. Optimasi Waktu Elektrokoagulasi
23
sampel.Optimasi ini dilakukan dengan menggunakan kombinasi elektroda optimum yaitukombinasi elektroda Al-Fe dengan memvariasi waktu elektrokoagulasi yang akan dilakukan pada 30, 60, 90, dan 120 menit.
3. Optimasi pH
Optimasi ini dilakukan dengan menggunakan kombinasi elektroda dan waktu elektrokoagulasi optimum. Untuk memperoleh pH optimum pengurangan logam Crdengan memvariasi pH 2, 4, 8, dan 10. Pada pH 2 adalah pH kadar awal limbah cair elektroplating dan selanjutnya mengatur variasi pH pada pH 4, 8, dan 10 dengan menambahkan larutan NH4OH sebesar 5 M ke dalam limbah cair
elektroplating.
Pada optimasi ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui nilai % efisiensi terbesardari pH yang optimum untuk digunakan proses elektrokoagulasi pada tahap selanjutnya.
4. Optimasi Rapat Arus
Optimasi ini dilakukan dengan menggunakan kombinasi elektroda optimum, waktu elektrokoagulasi optimum, dan pH optimum. Untuk memperoleh rapat arus optimum pengurangan logam Cr dengan memvariasirapat arus 0,00125; 0,00375; 0,00625 dan 0,00875 A/cm2. Perhitungan rapat arus dapat dilihat pada Lampiran 2.
Pada optimasi ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui nilai efisiensi terbesardari rapat arus yang optimum.
24
25 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: 1. Kombinasi elektroda yang optimum pada proses elektrokoagulasi adalah
Al-Fe dengan nilai % efisiensi pengurangan logam Cr sebesar 44, 98 %.
2. Waktu elektrokoagulasi yang optimum pada proses elektrokoagulasi adalah 60 menit dengan nilai % efisiensi pengurangan logam Cr sebesar 44, 98 %. 3. Derajat keasaman yang optimum pada proses elektrokoagulasi adalah 4
dengan nilai % efisiensi pengurangan logam Cr sebesar 11,85 %.
4. Rapat arus yang optimum pada proses elektrokoagulasi adalah 0,00875 A/ cm2 dengan nilai % efisiensi pengurangan logam Cr sebesar 90,76%.
B. Saran
Beberapa saran yang dapat diajukan antara lain :
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut menggunakan limbah cair elektroplating dari beberapa tempat sentra kerajinan perak di Kotagede Yogyakarta.
2. Sebaiknya lebih diperbanyak uji parameter yang dilakukan.
26
DAFTAR PUSTAKA
Adhoum, N., Monser, L., Bellakhal, N., Belgaide, J. E. (2004), Treatment of Electroplating Containing Cu2+, Zn2+, and Cr6+ by Electrocoagulation, Journal of Hazardous Material B112:207-2013.
Anonim. (2010). Batas Maksimum Kandungan Logam Cr. Keputusan Peraturan Gubernur Provinsi DIY No: 7 tahun 2010.
Barceloux Donald G. (1999). Chromium. Clinical Toxicology, 37(2), 173–194 Basset, J. (1994). Buku Ajar Vogel Kimia Analisa Kuantitatif Anorganik. Jakarta:
EGC.
Dantje T. Sembel. (2015). Toksikologi Lingkungan. Yogyakarta: CV. Andi Offset Elfridawati Siringo-ringo, Ali Kusrijadi, dan Yayan Sunarya. (2013). Penggunaan
Metode Elektrokoagulasi Pada Pengolahan Limbah Industri Penyamakan Kulit menggunakan Alumunium sebagai Sacrificial Electrode. Jurnal Teknik Kimia. Vol 4. No 2. Hlm. 96-107.
Farida Hanum, Rondang Tambun, M. Yusuf Ritonga, dan William Wardhana Kasim. (2015). Aplikasi Elektrokoagulasi dalam Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit. Jurnal Teknik Kimia. Vol 4. No 4. Hlm. 13-17. Haswell, S. J. (1991). Atomic Absorption Spectrometry. Netherlands: Elsivier Heryando Palar. (1994). Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Jakarta:
P. T. Rineka Cipta.
Heidmann I. and Calmano W. (2010) Removal Ni, Cu, and Cr from galvanic wastewater is an electrocoagulation system with Fe and Al-electrodes, Sep Purif Techno., 71(3), 308-314
Hiskia Achmad. (1992). Kimia Unsur dan Radiokimia. Bandung: PT. Citra Aditya Bakti.
Holt P. (2002). Electrocoagulation :Unravelling and Synthesising the Mechanisms Behind a Water Treatment Process.Tesis. University of Sidney.
Mollah, M.Y.A, et al.(2004), Fundamental Present and Future perspectives of Elektrocoagulation, Journal of Hazardous Material, B114:pp. 199-21. Prayitno dan Endro Kismolo. (2012). Percobaan Awal Proses
27
ProsidingPertemuandan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir.Yogyakarta: PTAPB BATAN.
Purwanto dan Syamsul Huda. (2005). Teknologi Industri Elektroplating. Semarang: Badan Penerbit Universitas Diponegoro.
Putero, S. H., Kusnanto, dan Yusriyani (2008). Pengaruh Tegangan dan Waktu pada Pengolahan Limbah Radioaktif yang Mengandung Sr-90 Menggunakan Metode Elektrokoagulasi. Dalam Prosiding, Seminar Nasional ke-14 Teknologi dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir ISSN : 0854-2910 Bandung.
Rajemahadik, C. F., Kulkarni, S. V., Kulkarni, G. S. (2013), Efficient Removal of Heavy Metals from Electroplating Wastewater using Electrocoagulation,International Journal of Scientific and Research Publication, Vol. 3 Issue. 10.
Siti Marwati, Regina Tutik Padmaningrum, dan Marfuatun. (2008). KarakterisasiFisika Kimia Limbah Cair Elektroplating.Prosiding, Seminar Penelitian,Pendidikan dan Penerapan MIPA 2008: FMIPA UNY.
Siti Marwati, Regina Tutik Padmaningrum, dan Marfuatun. (2009), Pemanfaatan Ion Logam Berat Cu(II), Cr(III), Pb(II) dan Zn(II) dalam Limbah Cair Elektroplating, Jurnal Penelitian Saintek, Vol. 14 No 1
Sutanto, Danang Widjajanto, dan Hidjan. (2011). Penurunan Kadar Logam Berat dan Kekeruhan Air LimbahMenggunakan Proses Elektrokoagulasi. Jurnal Ilmiah Elite Elektro, Vol. 2 No.1
