PENGARUH VARIASI JUMLAH LILITAN SOLENOIDA PADA ALAT REDUKTOR ELECTROMAGNETIC PLATING UNTUK MEREDUKSI KADAR CHROM (Cr) DALAM LIMBAH CAIR
PENYAMAKAN KULIT
INTI SARI
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh variasi jumlah lilitan solenoida pada alat reduktor electromagnetic plating. Penelitian ini bertujuan untuk mencari kondisi kuat arus optimal yang diberikan pada solenoida dan waktu proses optimal serta untuk mengetahui besarnya penurunan kadar Cr dalam limbah cair penyamakan kulit pada masing-masing solenoida.
Penelitian ini dilakukan di PTAPB-BATAN Yogyakarta pada bulan Desember-Maret 2007.
Penelitian ini meliputi pembuatan solenoida inti besi dengan jumlah lilitan sebanyak 890, 1090 dan 1290 lilitan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat arus solenoida optimal pada 0,3 ampere dan waktu proses optimal adalah 30 menit.
INFLUENCE OF VARIATION SUM UP THE CIRCUMFERENCE SOLENOIDA AT APPLIANCE OF REDUCTOR ELECTROMAGNETIC
PLATING TO REDUCE THE RATE CHROM ( Cr) IN LIQUID WASTE LEATHER TANNING
ABSTRACT
Have been done by research about influence of variation of sum up the circumference of “Reductor Electromagnetic Plating”. This research aim to look for the strong condition of optimal current which passed to solenoida and optimal process time and also to know the level of degradation of rate Cr in liquid waste leather tanning at each solenoida.
This research was done in PTAPB-BATAN Yogyakarta at Desember- March 2007.
This research cover the making of solenoid of iron core with the circumference amount as much 890 circumference, 1090 circumference and 1290 circumference.
Result of research indicated that the current strength optimal at 0,3 ampere and time process most optimal at 30 minute.
PENGARUH VARIASI JUMLAH LILITAN SOLENOIDA PADA
ALAT REDUKTOR ELECTROMAGNETIC PLATING UNTUK
MEREDUKSI KADAR CHROM (Cr) DALAM LIMBAH CAIR
PENYAMAKAN KULIT
SKRIPSI
Diajukan pada jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sanata Dharma
untuk memenuhi sebagian syarat–syarat guna memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si.)
Disusun oleh : Stevanus Galih Pitoyo
HALAMAN PERSEMBAHAN
Skripsi ini kupersembahkan untuk :
Bapak dan Ibuku
Adik-adikku
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 5 Juni 2007 Penulis,
PENGARUH VARIASI JUMLAH LILITAN SOLENOIDA PADA ALAT REDUKTOR ELECTROMAGNETIC PLATING UNTUK MEREDUKSI KADAR CHROM (Cr) DALAM LIMBAH CAIR
PENYAMAKAN KULIT
INTI SARI
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh variasi jumlah lilitan solenoida pada alat reduktor electromagnetic plating. Penelitian ini bertujuan untuk mencari kondisi kuat arus optimal yang diberikan pada solenoida dan waktu proses optimal serta untuk mengetahui besarnya penurunan kadar Cr dalam limbah cair penyamakan kulit pada masing-masing solenoida.
Penelitian ini dilakukan di PTAPB-BATAN Yogyakarta pada bulan Desember-Maret 2007.
Penelitian ini meliputi pembuatan solenoida inti besi dengan jumlah lilitan sebanyak 890, 1090 dan 1290 lilitan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat arus solenoida optimal pada 0,3 ampere dan waktu proses optimal adalah 30 menit.
INFLUENCE OF VARIATION SUM UP THE CIRCUMFERENCE SOLENOIDA AT APPLIANCE OF REDUCTOR ELECTROMAGNETIC
PLATING TO REDUCE THE RATE CHROM ( Cr) IN LIQUID WASTE LEATHER TANNING
ABSTRACT
Have been done by research about influence of variation of sum up the circumference of “Reductor Electromagnetic Plating”. This research aim to look for the strong condition of optimal current which passed to solenoida and optimal process time and also to know the level of degradation of rate Cr in liquid waste leather tanning at each solenoida.
This research was done in PTAPB-BATAN Yogyakarta at Desember- March 2007.
This research cover the making of solenoid of iron core with the circumference amount as much 890 circumference, 1090 circumference and 1290 circumference.
Result of research indicated that the current strength optimal at 0,3 ampere and time process most optimal at 30 minute.
KATA PENGANTAR
Puji syukur pertama-tama penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala kasih dan perlindungan yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun untuk memenuhi prasyarat guna memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Skripsi ini membahas tentang PENGARUH VARIASI JUMLAH LILITAN SOLENOIDA PADA ALAT REDUKTOR
ELECTROMAGNETIC PLATING UNTUK MEREDUKSI KADAR CHROM
DALAM LIMBAH CAIR PENYAMAKAN KULIT
Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini tidak dapat berjalan dengan baik tanpa proses yang panjang dan dukungan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka pada kesempatan yang berbahagia ini, penulis secara khusus mengucapkan banyak terima kasih, kepada:
1. Bapak Dr. Widi Setiawan selaku Kepala Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan-BATAN Yogyakarta.
5. Bapak Ir. Prayitno, M.Eng. selaku dosen pembimbing di Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan-BATAN.
6. Bapak Drs. B. A. Tjipto Sujitno, M.Eng. yang telah membantu
menjembatani penulis di PTAPB-BATAN.
7. Bapak Imam Prayogo, ST. yang telah membimbing dan mengarahkan
selama bekerja di Lab.
8. Dosen penguji, terima kasih atas segala saran-saran dan kritik yang telah
disampaikan selama pendadaran.
9. Bapak dan Ibuku tercinta yang telah mencurahkankan doa, dukungan
moral, matriil dan segalanya untuk saya.
10. Mbah Bapak dan mbah Embok buat petuah dan doanya.
11. Adikku Agnes dan Koko yang telah memberikan doa dan segala dukungan.
12. Buat dik Tites, obrigado untuk doa, cinta, dukungan serta semangat yang selalu kau tanamkan..
13. Sahabat-sahabat seperjuanganku di fisika’01 : Aris, Ismad, Enzo, Minto, Hero, Hari, Engkong Patrick, Mela, Nita, Dwi, Yoan.
14. Teman-teman kos TAMPAN : Bang Oma, Mas Ismad, Mas Tri, Om Hira buat bantuan, nasehat dan tawa canda yang ta’ kan terlupa..Hari-hari terasa indah jika selalu bersama kalian.
15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah
Penulis menyadari bahwa skripsi ini, masih banyak kekurangannya. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih bila ada kritik dan saran yang dapat membangun penulis. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan menjadi referensi bagi pembaca.
Yogyakarta, 5 Juni 2007
xii
Halaman
JUDUL ...
i
HALAMAN PENGESAHAN ...
ii
HALAMAN PERSEMBAHAN ...
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...
vi
INTI SARI ...
vii
ABSTRACT ...
viii
KATA PENGANTAR ...
ix
DAFTAR ISI ...
xii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ...
xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah ...
1
1.2. Perumusan masalah ...
2
1.3. Batasan Masalah ...
3
1.4. Tujuan Penelitian ...
3
1.5. Manfaat Penelitian ...
4
BAB II DASAR TEORI
2.1. Medan Listrik ...
5
2.1.1. Garis-Garis Gaya Pada Medan Listrik ...
6
2.1.2. Potensial Listrik ...
8
2.1.3. Medan Listrik Plat Sejajar ...
9
2.2. Medan Magnet ...
12
2.2.1. Gaya Magnet Oleh Muatan Bergerak ...
13
2.2.2. Medan Magnet Oleh Kawat Lurus Berarus ...
14
2.2.3. Medan Magnet Oleh Arus Dalam Loop ...
16
2.2.4. Medan Magnet Oleh Kumparan Solenoida ...
19
2.3. Elektrolisis ...
21
2.3.1. Pengertian
Electromagnetic plating
...
22
2.3.2. Prinsip Kerja
Electromagnetic Plating
...
23
2.3.3. Deret Volta ...
28
2.4.
Chrom ...
29
2.5. Standar Baku Mutu
Chrom ...
30
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi Penelitian ...
31
3.2. Obyek Penelitian ...
31
3.3. Waktu Penelitian ...
31
3.4. Variabel Penelitian ...
31
3.5. Tahapan Persiapan Penelitian ...
32
3.5.1. Bahan Yang Digunakan Dalam Penelitian ...
32
3.5.2. Peralatan Yang Digunakan Dalam Penelitian ...
32
3.6. Diagram Tahap Penelitian ...
33
3.7. Prosedur Penelitian ...
34
3.7.1. Tahap Perancangan Alat
Electromagnetic Plating
...
34
3.7.1.1. Pembuatan Kumparan Elektromagnet / Solenoida ...
34
3.7.1.2. Plat Elektroda ...
37
3.7.1.3. Bak Kontak ...
37
xiii
3.7.2. Tahap Operasional Alat ...
39
3.7.3. Tahap Pelaksanaan Penelitian ...
40
3.7.3.1. Percobaan Variasi Kuat Arus Solenoida dan Waktu Kontak
40
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil
Penelitian
...
42
4.1.1. Variasi Kuat Arus Pada Solenoida ...
42
4.1.2. Variasi Waktu Proses ...
44
4.1.3. Variasi Jumlah Lilitan ...
46
B. Pembahasan
...
47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ...
50
5.2. Saran ...
51
xiv
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. : Arah Gaya Yang Disebabkan Oleh
q
’...
6
Gambar 2.2. : Vektor Normal Tidak Tegak Lurus Bidang
dA
...
7
Gambar 2.3. : Plat Sejajar Bermuatan ...
10
Gambar 2.4. : Hubungan Vektor Antara Gaya Magnet, Induksi Magnet Dan
Kecepatan
Muatan
...
13
Gambar 2.5. :
Induksi Magnet Oleh Kawat Lurus Berarus ...
16
Gambar 2.6. :
Garis Gaya Magnet Disekitar Kawat Lurus Berarus ...
16
Gambar 2.7. : Induksi Magnet Disumbu Lingkar Arus ...
17
Gambar 2.8. :
Arah Medan Magnet Di sepanjang Sumbu Solenoida ...
19
Gambar 2.9. : Lintasan Melingkar Muatan Positif Dan Negatif Dalam ...
Sebuah Medan Magnet
Uniform
...
23
Gambar 2.10. :
Kaidah Tangan Kanan ...
26
Gambar 2.11. :
Mekanisme Kerja Gaya Magnet Pada
Alat
Electromagnetic plating
...
26
Gambar 2.12. :
Arah Penempelan Ion Negatif Karena Pengaruh Gaya Magnet
...
27
Gambar 2.13. : Arah Penempelan Ion Positif Karena Pengaruh Gaya Magnet
...
27
Gambar 3.1. : Diagram Tahap Penelitian...
33
Gambar 3.2. : Rangkaian alat
Electromagnetic Plating
Tampak Depan ...
36
Gambar 3.3. :
Electroplate
Sebagai Tempat Penempelan Ion Cr ...
37
Gambar 3.4. : Bak Kontak Tempat Terjadinya Penempelan Ion-Ion Cr ...
38
Gambar 3.5. : Skema Pengambilan Sampel ...
39
Gambar 4.1. : Grafik Hubungan Kuat Arus Vs Konsentrasi Cr Pada
Masing-masing
Solenoida
...
43
Gambar 4.2. : Grafik Hubungan Waktu Proses Vs Konsentrasi Cr Pada
Masing-masing
Solenoida
...
45
Gambar 4.3. : Grafik Hubungan Antara Jumlah Lilitan Vs Konsentrasi Cr ..
46
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bertambahnya jumlah penduduk dan meningkatnya standar hidup manusia menuntut terjadinya peningkatan produksi barang maupun jasa. Peningkatan produksi barang dan jasa hanya dapat ditempuh melalui sektor industri, namun konsekuensi dari perkembangan industri dapat menimbulkan permasalahan lingkungan sebagai akibat dari pembuangan limbah pabrik yang semakin besar. Terlebih lagi, sebagian limbah tersebut berbahaya bagi lingkungan hidup dan kesehatan manusia.
Salah satu limbah industri yang termasuk dalam limbah berbahaya dan beracun adalah limbah cair penyamakan kulit. Logam chrom (Cr) yang terkandung dalam limbah tersebut apabila masuk ke dalam tubuh cenderung berakumulasi dalam jaringan dan menimbulkan berbagai macam penyakit, termasuk merusak fungsi ginjal dan mengganggu susunan dan metabolisme darah.
Prinsip metode ini adalah perpaduan gaya listrik dan magnet untuk menyempurnakan penempelan ion-ion logam pada plat elektroda sehingga dapat menurunkan kadar logam tersebut dalam air limbah. Gaya listrik dihasilkan oleh elektroda yang terbuat dari plat tembaga, penggunaan plat tembaga pada penelitian ini karena plat tersebut telah terbukti dalam percobaan yang dilakukan oleh Puji Hastuti (Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir) menghasilkan efisiensi sebesar 92,61% lebih baik dari plat yang terbuat dari besi dan aluminium. Sedangkan gaya magnet dihasilkan oleh kumparan solenoida yang berjumlah 16 buah terbagi menjadi 8 pasang dengan panjang inti besi yang sama.
Pada penelitian ini penulis akan membahas tentang pengaruh variasi jumlah lilitan solenoida dengan panjang inti besi yang sama terhadap penurunan kadar Cr dalam limbah cair penyamakan kulit.
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
Agar lingkup penelitian lebih jelas, penulis membatasi masalah pada : * Menentukan kondisi kuat arus solenoida dan waktu proses yang optimal
untuk jumlah lilitan yang berbeda-beda.
* Menentukan hubungan antara jumlah lilitan solenoida dengan penurunan kadar Cr dalam limbah penyamakan kulit dengan menggunakan alat electromagnetic plating pada kondisi kuat arus solenoida dan waktu proses yang optimal.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
* Menentukan kondisi kuat arus solenoida dan waktu proses yang optimal untuk jumlah lilitan yang berbeda-beda.
* Menentukan hubungan antara jumlah lilitan solenoida dengan penurunan kadar Cr dalam limbah penyamakan kulit dengan menggunakan alat electromagnetic plating pada kondisi kuat arus
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Dapat memberikan sumbangan pemikiran dan informasi mengenai metode
pengolahan air limbah yang dihasilkan oleh limbah penyamakan kulit. 2. Bahan masukan bagi PTAPB-BATAN Yogyakarta sebagai salah satu
alternatif metode pereduksian kadar logam pada fase cair terutama untuk menurunkan kadar logam chrom (Cr).
BAB II DASAR TEORI
2.1. Medan Listrik
Muatan titik yang berada didalam suatu medan listrik →
E akan mengalami
gaya listrik. Jika pada suatu muatan titik terdapat suatu vektor gaya →
F maka pada
titik tersebut terdapat medan listrik, dimana medan listrik tersebut merupakan
suatu vektor →
E. Jika di dalam medan listrik tersebut terdapat suatu muatan q
maka kuat medan listrik tersebut akan sama dengan
q F E → → = ...(1)
Bila medan listrik ditimbulkan oleh muatan q’ maka muatan q yang sejenis
dengan muatan q’ akan ditolak dan sebaliknya jika muatan itu tidak sejenis
(muatan positif dan negatif) dengan muatan q’ maka muatan tersebut akan ditarik
oleh q’ seperti ditunjukkan pada gambar 2.1. Menurut hukum coulomb gaya pada
muatan q adalah
∧ → = r r qq F 2 ' 0 4 1 πε
Berarti kuat medan listrik di titik tersebut adalah :
∧ → = r r q k
dengan : k =
0
4 1
πε
r = Jarak antara keduamuatanq’ dan q
∧
r = Vektor satuan dalam arah garis antara muatan q’ dan q
Gambar 2.1. Arah gaya yang disebabkan oleh q’ (Johannes, 1978)
2.1.1 Garis-garis gaya pada medan listrik
Suatu medan listrik dilukiskan dengan garis-garis gaya dimana garis-garis
gaya tersebut dapat memudahkan kita mengetahui arah dan kuat medan listrik.
Bila didalam suatu ruang terdapat muatan listrik maka didalam ruang tersebut
timbul medan listrik → E.
F
qq’-q +q’
sehingga kuat medan listrik yang dinyatakan dengan rapat garis gaya tersebut
akan sebesar :
→ →
⋅ =E dA
dφ ...(3)
dengan dA ndA
∧ →
=
Gambar 2.2. Vektor normal bidang →
dA tidak tegak lurus medan → E
(Sutrisno, 1982).
Seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.2, banyaknya garis gaya yang
melewati suatu bidang → dA. Jika
→
dA tersebut tidak tegak lurus →
E maka garis gaya
yang keluar sebesar :
) cos
( θ
φ EdA
d = ...(4)
dimana φ dinamakan flux, dan ∧
n adalah vektor satuan tegak lurus bidang
(Johannes, 1978).
( →
dA) cos θ
2.1.2. Potensial listrik
Beda potensial listrik antara 2 titik adalah usaha untuk membawa satu
satuan muatan dari suatu titik ke titik yang lain didalam medan listrik. Besarnya
tenaga yang dibutuhkan untuk membawa muatan q dari suatu titik ke titik yang
lain adalah :
→ →
∫
= F dr
W . ...(5)
dimana besarnya gaya
→
F yang ditimbulkan pada muatan q oleh medan
listrik →
E adalah sebesar :
→ →
=qE
F ...(6)
Sehingga besarnya usaha untuk membawa muatan dari suatu titik A ke titik B
adalah sebesar
∫
→ → =B A dr E qW . ...(7)
Sedangkan beda potensial antara titik B dan titik A adalah sama dengan
usaha untuk membawa satu satuan muatan dari titik B ke titik A, sehingga
besarnya beda potensial tersebut adalah
→ →
∫
− = =∆ E dr
q W V
A B
. ...(8)
Potensial listrik di titik A sama dengan usaha untuk membawa satu satuan
muatan dari tak berhingga ke titik A
∫
∞ → → ∞ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ∞ − = − = − A r A A r kq dr E VV . 1 1
A A
r kq
V = ...(10)
Potensial listrik di titik B sama dengan usaha untuk membawa satu satuan
muatan dari tak berhingga ke titik B (Johannes, 1978)
∫
∞ → → ∞ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ∞ − = − = − B r B B r kq dr E VV . 1 1
B B
r kq
V = ...(11)
dimana : rA adalah jarak muatan A dari pusat koordinat
rBadalah jarak muatan B dari pusat koordinat
2.1.3. Medan listrik plat sejajar
Dalam dua plat tipis M dan N yang dipasang sejajar dengan jarak d, plat M
Gambar 2.3. Plat sejajar bermuatan
Jika kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh plat M adalah EM
→
dan oleh
plat N adalah EN
→
dan plat dianggap cukup besar maka medan listrik oleh plat
tersebut dapat dianggap serba sama.
Besar rapat muatan plat M adalah :
σ
σ =+ =
A q
M ...(12)
dan plat N adalah : σ =− =−σ
A q
N ...(13)
Kuat medan listrik pada sebelah kanan plat M adalah sebesar :
0 2ε σ ∧ → + = i
EM ...(14)
Kuat medan listrik pada sebelah kanan plat N adalah sebesar : 0 2ε σ ∧ → − = i
EN ...(16)
sedangkan kuat medan disebelah kiri plat N sebesar :
0 2ε σ ∧ → + = i
EN ...(17)
Kuat medan resultan oleh kedua plat adalah :
N M E E E → → → +
= ...(18)
sehingga besarnya kuat medan listrik resultan adalah :
Pada sebelah kiri plat sejajar :
N M E E E → → → +
= = 0
2
2 0 + 0 =
−∧ ∧ ε σ ε σ i i
Didalam plat sejajar : E EM EN
→ → → + = = 0 0 0 2 2 ε σ ε σ ε σ ∧ ∧ ∧ + = +
+i i i
Sebelah kanan plat sejajar : E EM EN
→ → →
+
= = 0
2
2 0 − 0 =
+∧ ∧ ε σ ε σ i i
Jadi, pada plat sejajar kuat medan listrik hanya terjadi didalam plat sejajar yaitu
sebesar : 0 ε σ = →
E ...(19)
dimana : σ = rapat muatan listrik (C/m3)
ε0 = permitivitas hampa (8,854x10-12 C2/Nm2)
antara tegangan V dan medan listrik →
E dapat ditentukan sebagai berikut :
(Sutrisno dan Tan Ik Gie, 1982)
→ →
∫
− =
∆V E dr
d
.
0
d V E
d E V
= =
...(20)
2.2. Medan Magnet
Muatan yang bergerak atau arus listrik dapat menimbulkan medan magnet
di ruang sekitarnya. Medan magnet adalah suatu daerah dimana pada daerah
tersebut masih bekerja gaya magnet (Alonso dan Finn, 1994).
Medan magnet adalah medan vektor, karena besaran medan magnet
mempunyai besar dan arah. Salah satu besaran medan magnet adalah yang disebut
induksi magnet dan dinyatakan dengan vektor
→
B
. Garis medan induksi magnetdisebut garis induksi. Arah garis singgung garis induksi pada suatu titik
menyatakan arah vektor induksi magnet →
B
pada titik tersebut. Besar vektor2.2.1. Gaya magnet yang ditimbulkan oleh muatan bergerak
Gaya yang ditimbulkan oleh sebuah medan magnet terhadap muatan yang
bergerak dalam medan magnet tersebut adalah berbanding lurus dengan muatan
listrik dan kecepatannya, arah gaya magnet akan tegak lurus terhadap bidang yang
memuat vektor kecepatan dan vektor medan magnet (Alonso dan Finn, 1994).
Jika digunakan sifat-sifat perkalian produk vektor, besarnya gaya yang
bekerja sebesar :
→ → →
× =qv B
F ...(21)
dimana :
→
F = gaya yang ditimbulkan oleh medan magnet
→
v = kecepatan muatan
→
B = induksi magnet
q = muatan yang bergerak
Gaya tersebut merupakan gaya Lorentz, dimana →
F ⊥ (
→ v,
→ B)
Dari gambar 2.4 ditunjukkan bahwa arah gaya →
F yang ditimbulkan oleh
muatan yang bergerak dengan kecepatan →
v dalam medan magnet →
B, arah gaya
→
F keatas bidang bila q positif dan arah gaya →
F kebawah bidang bila q negatif
(Alonso dan Finn, 1994).
Bila sebuah partikel bergerak didalam medan listrik dan medan magnet,
gaya total yang bekerja terhadap partikel tersebut merupakan jumlah vektor gaya
listrik dan gaya magnet yaitu sebesar :
) ( → → → → × +
=q E v B
F ...(22)
2.2.2. Medan magnet yang ditimbulkan oleh kawat lurus berarus
Seperti ditunjukkan pada gambar 2.5 dan gambar 2.6. Untuk setiap titik P
dan setiap elemen →
dl dari arus ini, vektor uT ur
∧ ∧
× selalu tegak lurus terhadap
bidang yang dibentuk oleh P dan arusnya, dengan demikian arah vektor tersebut
adalah seperti unit vektor 0
∧
u . Di P medan magnetik yang ditimbulkan oleh → dl
adalah merupakan tangent (garis singgung) terhadap lingkaran berjari-jari R yang
Dimana : uT
∧
adalah vektor satuan arah tangensial
ur
∧
adalah vektor satuan arah radial
Sehingga induksi magnet oleh kawat lurus berarus adalah : (Alonso dan Finn,
1994)
∫
−∞∞ → = dl r IB 0 sin2
4
θ π
µ
...(23)
Dari gambar 2.5. r=Rcscθ
→
l=Rcot(1800−θ)=−Rcotθ
sehingga : dl=Rcsc2θdθ
→
...(24)
Substitusi persamaan menghasilkan :
∫
=∫
= → π π θ θ π µ θ θ θ θ π µ 0 0 0 2 2 2 0 sin 4 ) csc ( csc sin4 R d
I d R R I B
dimana : l=−∞ untuk θ=0dan l=+∞ untuk θ =π .
Maka : R I B π µ 2 0 = → ...(25)
atau dalam bentuk vektor
uT
∧
Gambar 2.5. Induksi magnet yang ditimbulkan oleh arus lurus di titik P
→B
Gambar 2.6. Garis-garis gaya magnetik di sekitar sebuah arus lurus ∧
T
u ∧
0
u
l →
B
r
R P i
∧
R
u ∧
r
u
θ
S
dl
∧
r
u
Gambar 2.7. Induksi magnet di sumbu lingkar arus
Apabila didalam kawat melingkar terdapat elemen arus yang mengalir
sebesar i A seperti pada gambar 2.7, maka besarnya induksi magnet yang melewati kawat sebesar :
2 0 4 r r dl i dB ∧ → → × = π µ ...(27)
Apabila dipandang seluruh loop, resultan medan →
B arah tegak lurus
sumbu z akan sama dengan nol, sebab → dl
i yang terletak berseberangan satu
dengan yang lainnya menghasilkan →
dB yang sama tetapi berlawanan arah.
Akibatnya induksi magnet seluruh loop mempunyai arah sumbu z, atau :
z B k B ∧ →
= ...(28)
karena → dl
i selalu tegak lurus →
2 0 4 r dl i dBz → → = π µ ...(29) jarak antara → dl
i ke titik P tidak tergantung letak → dl
i yaitu :
)
( 2 2
2 a b
r = + ...(30)
komponen →
dB pada sumbu z adalah :
θ cos dB k dBz ∧
= ...(31)
dl b a i dB r dl i dB z z ) ( cos 4 cos 4 2 2 0 2 0 + = = θ π µ θ π µ
karena sudut Ө tidak tergantung pada letak → dl
i , persamaan diatas dapat ditulis :
∫
+ = loop z dl b a i B θ π µ cos ) (4 2 2
0 ...(32)
bila
∫
dl = panjang keliling loop = 2π
a, dan :2 1 2 2 ) ( cos b a a + = θ
maka persamaan (32) menjadi
3 2 2
2 0 (2 )
2.2.4. Medan magnet yang ditimbulkan oleh kumparan solenoida
Solenoida merupakan kumparan yang dililitkan pada sebuah besi lunak
berbentuk silinder panjang yang waktu dialiri arus listrik akan menimbulkan
medan magnet, yang arahnya sepanjang sumbu solenoida seperti pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Arah medan magnet di sepanjang sumbu solenoida Medan magnet tersebut merupakan resultan dari medan-medan yang
ditimbulkan oleh banyaknya lilitan yang membentuk solenoida tersebut. Besar
induksi magnet yang berada didalam solenoida adalah :
∫
→B.dl→=µ0i ...(34)Jika i adalah arus yang terkandung dalam lengkung abcda, maka
∫
→ →abcd
dl B.
dapat dijabarkan
∫
∫
∫
∫
∫
→ → → → → → → → → → + + + = da cd bc ab abcda dl B dl B dl B dl B dl
B. . .
= Bl + 0 + 0 + 0 = Bl ...(35)
penjelasan : 1). →
B adalah induksi magnet di dalam solenoida dan l
adalah panjang lilitan solenoida.
c
oo o o
x x x
x
b
a
l
2). Integral pertama : karena pada ab, →
B sejajar → dl
sehingga sudut antara
→ B dan
→
dl yaitu Ө sama dengan
nol maka
→ →
dl
B. = Bdlcosθ=Bdl ………(36)
3). Integral ke dua = 0, karena →
B tegak lurus →
dl sehingga
sudut antara
→ B dan
→
dl yaitu Ө sama dengan 90o maka
pada
→ →
dl
B. = Bdlcosθ=Bdlcos90o=0 ………(37)
integral bc = da, maka
∫
B.dl sama dengan 0 (nol).4). Karena arus yang di lingkupi bidang Gauss sama
dengan nol sehingga tidak ada induksi magnet,
maka
∫
cd
dl
B. sama dengan nol.
Hukum ampere menyatakan
∫
=∫
→ → ab abcda dl B dl
B. . = µ0i ………(38)
Arus yang terkandung dalam lengkungan abcda dapat dihitung sebagai berikut :
Untuk solenoida yang mempunyai panjang l, arus i yang dibawa adalah :
l L
I N
i= ...(39)
Maka induksi magnet didalam solenoida adalah (Sutrisno, 1982) :
L I N
B=µ0 ...(40)
2.3. Elektrolisis
Apabila dalam suatu larutan elektrolit ditempatkan dua elektroda dan
dialiri arus listrik searah, maka terjadi peristiwa elektrolisis. Dalam elektrolisis ion
positif bergerak ke katoda dan menerima elektron atau reduksi, sedangkan ion
negatif (anion) bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron atau oksidasi. Arus
listrik yang melewati elektroda akan menimbulkan reaksi kimia dimana tenaga
listrik akan berubah menjadi tenaga kimia. Pada kation atom akan kehilangan satu
elektron sehingga menjadi bermuatan negatif, pada anion atom akan melepaskan
satu elektron sehingga menjadi bermuatan positif. (Johannes, 1987)
Elektroda dalam proses elektrolisis sangat penting, karena elektroda
merupakan salah satu alat untuk menghantarkan atau menyampaikan arus listrik
ke dalam larutan agar dalam larutan tersebut terjadi suatu reaksi (perubahan
kimia). Elektroda tempat terjadi reaksi reduksi disebut katoda sedangkan tempat
2.3.1. Pengertian electromagnetic plating
Electromagnetic plating adalah suatu alat pengolahan yang dapat
digunakan untuk menurunkan kadar logam yang terdapat di larutan atau limbah
selain berperan dalam proses penyepuhan (pelapisan) pada logam. Alat ini
dilengkapi dengan dua buah plat elektroda logam dan solenoida berinti besi
(ferrit). Dengan adanya arus pada solenoida akan menghasilkan medan magnet
dalam solenoida, sehingga ion-ion logam akan mengalami gaya magnet. Arah
dorongan gaya magnet terhadap ion-ion dalam limbah menuju ke arah elektroda.
Dengan adanya medan listrik maka atom Cr didalam limbah akan mengalami
suatu gaya listrik yang mengakibatkan atom tersebut akan terdisosiasi (terpecah)
menjadi ion positif dan ion negatif. Sesuai dengan jenis muatannya,
ion-ion positif akan menuju katoda (elektroda negatif) dan ion-ion-ion-ion negatif akan
menuju anoda (elektroda positif) (Hartomo, 1992).
Sesuai dengan hukum gaya Lorentz, apabila sebuah ion logam yang
bergerak atau mempunyai kecepatan tertentu di dalam medan magnet maka timbul
suatu gaya terhadap ion tersebut. Gaya yang ditimbulkan oleh sebuah medan
magnet terhadap sebuah ion logam yang bergerak adalah berbanding langsung
dengan muatan listrik dan kecepatannya, arah gaya tersebut akan tegak lurus
yang mengubah arah kecepatan ion tersebut tanpa mengubah besarnya. Ion-ion
akan bergerak melingkar berbentuk helix yang percepatannya menuju ke pusat
(sentripetal). Lintasan muatan ion-ion positif dan negatif dalam medan magnet
ditunjukkan pada gambar 2.9 (Alonso dan Finn, 1994).
q positif, B keluar bidang gambar q negatif, B dan
ω masuk ke bidang gambar ω keluar bidang gambar
Gambar 2.9. Lintasan melingkar muatan-muatan positif dan negatif dalam sebuah medan magnet.
Dengan : q = Muatan listrik (Coulomb)
B = induksi magnet (Tesla)
ω = kecepatan sudut (Coulomb Tesla/kg)
2.3.2. Prinsip kerja electromagnetic plating
Prinsip kerjanya adalah berdasarkan konsep kimia dan fisika, Dua buah
elektroda atau lebih dialiri arus listrik sehingga menghasilkan beda potensial
tertentu, plat tersebut dimasukkan kedalam suatu larutan atau limbah yang B
diharapkan ion-ion logam atau garam tersebut dapat menempel pada plat
elektroda sesuai dengan muatan ionnya.
Reaksi yang terjadi pada elektroda tersebut adalah :
1. Reaksi pada katoda
a. Dalam larutan yang mengandung ion-ion logam alkali, ion-ion alkali
tanah, ion-ion ini tidak dapat direduksi dari larutan, akan tetapi yang
mengalami reduksi adalah pelarutnya (air) dan terbentuk gas hidrogen
(H2) pada katoda.
2 H2O + 2 e- → 2 OH- + H2
b. Dalam larutan yang mengandung asam, maka ion H+ akan direduksi
menjadi gas hidrogen pada katoda.
2 H+ + 2 e- → H2
c. Dalam larutan yang mengandung ion-ion logam yang lain maka ion-ion
tersebut akan direduksi menjadi masing-masing logamnya dan logam
yang terbentuk akan menempel pada permukaan batang katoda.
Contoh : Ag+ + e- → Ag
Zn2+ + 2 e- → Zn
c. Anion-anion yang lain ( SO42- , NO3- ) tidak dapat dioksidasi dari
larutan, yang akan dioksidasi hanya pelarutnya (air) maka terbentuk
gas oksigen pada anoda.
2 H2O → 4 H+ + O2 + 4 e
-Medan magnet dalam electromagnetic plating dihasilkan dari kumparan
elektromagnet yang sebenarnya merupakan solenoida atau lilitan kawat email
tembaga yang dialiri arus listrik. Ion-ion Cr yang bergerak dengan kecepatan v,
dalam suatu medan magnet akan mengalami gaya magnet sebesar :
→ → →
× =qv B F
ion-ion Cr kemudian terdorong atau tertarik oleh gaya magnet tersebut dan
akhirnya menempel pada elektroplate (plat elektroda) yang tersedia.
Oleh karena itu arah gaya magnet sangat berpengaruh karena menentukan
arah dorongan ion-ion logam Cr ke elektroplate yang berfungsi sebagai katoda.
Dalam menentukan gaya magnet ini yang perlu diatur adalah arah arus pada lilitan
kawat dalam kumparan elektromagnet, karena arah arus akan menentukan arah
medan magnet dalam solenoida. Arah gaya magnet, arus listrik dan medan
magnetnya dapat ditentukan dengan bantuan kaidah tangan kanan seperti yang
Gambar 2.10. Kaidah tangan kanan
Secara umum mekanisme pereduksian kadar Cr dalam limbah penyamakan kulit seperti terlihat pada gambar 2.11.
Adapun arah penempelan ion-ion Cr ditunjukkan pada gambar 2.12 dan
2.13 :
Gambar 2.12. Arah penempelan ion negatif karena pengaruh gaya magnet
Gambar 2.13. Arah penempelan ion positif karena pengaruh gaya magnet Plat (katoda)
→
v (kecepatan aliran muatan)
+
→
B (medan magnet)
→
F (gaya yang bekerja)
Q
→
B (induksi magnet)
→
F (gaya yang bekerja)
Plat (anoda)
→
v (kecepatan aliran muatan)
-
Pada katoda (gambar 2.13) gaya total yang diterima hanya ditimbulkan
dari kumparan solenoida pada sebelah kanan, sedangkan pada anoda (gambar
2.12) dipengaruhi oleh adanya gaya yang dihasilkan oleh elektroda dan solenoida
sebelah kiri.
Secara singkat mekanisme pereduksian chrom dalam limbah penyamakan
kulit dengan reduktor electromagnetic plating yaitu terjadinya proses disosiasi
(pemecahan) dari atom chrom karena adanya gaya listrik oleh plat elektroda.
Proses disosiasi ini diperkuat oleh adanya medan magnet yang berfungsi sebagai
pendorong (driving force) untuk mengarahkan penempelan ion-ion pada plat
elektroda sesuai dengan jenis muatan ionnya, yaitu ion positif akan bergerak dan
menempel menuju ke elektroda negatif (katoda) dan ion negatif akan bergerak dan
menempel pada elektroda positif (anoda). Sehingga pada akhir proses di dapatkan
limbah yang terreduksi kadar chromnya karena ion-ionnya telah menempel
sempurna pada elektroda.
2.3.3. Deret Volta
Deret volta adalah urutan logam-logam ditambah hidrogen berdasarkan
* Makin ke kanan letak suatu logam maka harga potensial
reduksinya semakin besar. Ini berarti bahwa logam-logam di
sebelah kanan mudah mengalami reduksi sehingga Tembaga lebih
mudah dalam mengangkap ion-ion krom yang ada di limbah
(Hartomo, 1992 ).
2.4. Chrom
Unsur chrom dalam sistem periodik unsur dikategorikan sebagai salah satu
unsur logam berat. chrom mempunyai nomor atom (NA) 24 dan berat atom (BA)
51,996. Di alam, chrom ditemukan dalam bentuk persenyawaan padat atau
mineral dengan unsur-unsur lain. Sebagai bahan mineral, chrom paling banyak
ditemukan dalam bentuk chromit (FeOCr2O3). Chrom juga membentuk alloy
(campuran logam) dengan logam lain, seperti dengan besi disebut ferrochromium.
Chrom dapat masuk ke dalam lingkungan dikarenakan adanya
kegiatan-kegiatan industri, kegiatan-kegiatan rumah tangga dan pembakaran bahan bakar. Chrom
dapat masuk ke lingkungan perairan, udara maupun tanah. Chrom di udara
ditemukan dalam bentuk debu atau partikulat-partikulat. Dalam lingkungan
perairan, chrom dapat masuk melalui sumber-sumber chrom yang berkaitan
dengan aktifitas manusia berupa limbah industri, disamping adanya faktor alamiah
2.5. Standar baku mutu chrom
Berdasarkan keputusan Gubernur No. 281/KPTS/1998 tentang baku mutu
limbah cair bagi kegiatan industri di Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta untuk
industri penyamakan kulit, konsentrasi dari chrom total maksimal yang
diperbolehkan sehingga aman untuk dibuang ke lingkungan tidak lebih dari 0,4
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi Penelitian
Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Pengelolaan Limbah Radioaktif PTAPB-BATAN Yogyakarta.
3.2. Obyek penelitian
Limbah cair penyamakan kulit yang mengandung kadar logam chrom (Cr).
3.3. Waktu penelitian
Waktu penelitian dilakukan pada bulan Desember 2006 sampai dengan selesai dilanjutkan dengan pengolahan dan penyusunan data.
3.4. Variabel penelitian
a. Variabel bebas (Independent variable)
Meliputi variasi jumlah lilitan pada kumparan elektromagnetik dengan sumber tegangan 12 Volt, dimana pada masing–masing jenis kumparan dilakukan variasi kuat arus dan waktu proses.
b. Variabel terikat (dependent variable)
3.5. Tahapan Persiapan Penelitian
3.5.1. Bahan Yang Digunakan Dalam Penelitian
a. Limbah cair dari industri penyamakan kulit yang mengandung
logam chrom (Cr). b. Plat elektroda tembaga.
3.5.2. Peralatan Yang Digunakan Dalam Penelitian
3.6. Diagram Tahap Penelitian
Perangkaian alat electromagnetic plating
Pemeriksaan dan penyempurnaan alat
Penyiapan dan penelitian sampel awal
Alat electromagnetic plating (dengan berbagai jumlah lilitan)
Percobaan dg variasi kuat arus Percobaan dg variasi waktu proses Percobaan
Analisa Laboratorium
Data percobaan Pengambilan sampel
Analisis data dan pembahasan
3.7. Prosedur Penelitian
3.7.1. Tahap Perancangan Alat Electromagnetic Plating
Perancangan alat electromagnetic plating ini terdiri dari perancangan empat komponen pokok, yaitu :
3.7.1.1.Pembuatan Kumparan Elektromagnet/Solenoida
Kumparan Elektromagnet tersusun atas lilitan kawat tembaga dengan pusat kumparan berupa besi sehingga membentuk susunan solenoida. Lilitan kawat ini dibuat dari email tembaga. Pada penelitian ini dibuat 3 macam kumparan solenoida, yaitu :
• Tiap kumparan terdiri dari 890, 1090 dan 1290 lilitan, masing-masing
dengan panjang inti besinya 7,5 cm diameter inti besi 1,5 cm dan diameter kawat lilitan 0,77 mm.
3.7.1.2. Plat elektroda
Alat electromagnetic plating dilengkapi dua buah plat elektroda yang terbuat dari tembaga dengan tebal 2mm, lebar 2cm, dan panjang 85 cm yang dibuat berlekuk-lekuk sehingga panjangnya menjadi 55 cm. Tujuan dibuat berlekuk-lekuk adalah untuk memperluas permukaan plat sehingga memungkinkan terjadinya penempelan ion lebih banyak. Plat elektroda ini dialiri arus searah 0,5 ampere yang bersumber dari adaptor 3 ampere 12 volt. Jarak antara anoda dan katoda adalah 2 cm, seperti terlihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Electroplate sebagai tempat penempelan ion logam Cr
3.7.1.3. Bak kontak
Bak kontak berfungsi sebagai tempat berlangsungnya penempelan ion-ion logam pada plat elektroda. Bak kontak berbentuk tabung dengan tinggi 60 cm dan diameter 4,5 cm. Terbuat dari gelas kaca dengan sifat tahan terhadap suhu hingga 200oC, tahan terhadap perubahan suhu sampai 150oC, tahan terhadap korosi tinggi (0< PH <14) pada suhu kurang dari 1000oC. Pada bak kontak terdapat tiga saluran yaitu saluran input (masukan), saluran output (keluaran) yang terletak dibagian
55 cm (+)
atas bak kontak, dan saluran pembuangan yang terletak di bagian bawah bak kontak, seperti pada gambar 3.4.
Gambar 3.4. Bak kontak tempat terjadinya penangkapan ion-ion Cr
3.7.1.4. Power Supply
a. Power supply untuk kumparan solenoida
Solenoida diaktifkan dengan sumber arus yang dapat divariasikan. b. Power supply untuk plat elektroda
Plat elektroda diaktifkan dengan sumber arus 0,5 ampere. Saluran pembuangan
Saluran output
Saluran input
5 cm
3.7.2. Tahap Operasional Alat
Limbah Cr cair dimasukkan ke dalam beker gelas, kemudian dialirkan ke dalam bak electromagnetic plating melalui saluran input dengan pompa masterflex dengan debit 40 ml/menit. Limbah Cr akan mengalir keatas hingga saluran output. Power supply untuk plat elektroda diaktifkan untuk mengalirkan kuat arus sebesar 0,5 ampere. Sedang kuat arus pada solenoida divariasi mulai dari 0,3; 0,4; 0,5 hingga 0,6 ampere.
Limbah Cr yang sampai pada saluran output akan dialirkan kembali ke dalam beker gelas dan dipompa kembali ke saluran input dengan waktu proses tertentu. Berikut ini merupakan skema pengambilan sampel.
Gambar 3.5. Skema pengambilan sampel
Sampel Limbah Awal
Saluran Input
Alat electromagnetic plating (dengan berbagai jumlah lilitan)
Variasi Kuat arus
Sampel
Output
Beker Gelas Pompa
3.7.3. Tahap Pelaksanaan Penelitian a. Pengambilan Sampel b. Analisa Sampel
Limbah Cr di analisa dengan teknik AAS di Laboratorium Pertanian UGM Yogyakarta.
3.7.3.1.Percobaan Variasi Kuat Arus Solenoida dan Waktu Kontak.
1. Jumlah lilitan : 890
a. Limbah Cr dengan kadar awal 1794,4 ppm sebanyak 1400 ml,
ditempatkan dalam gelas beker 2000 ml, dipompa dengan pompa masterflex dengan debit 40 ml/menit ke dalam saluran input yang terletak dibagian bawah bak kontak.
b. Karena pemompaan yang terus menerus, maka permukaan air limbah dalam bak kontak akan naik hingga mencapai saluran output pada bagian atas bak kontak.
menerus sesuai dengan waktu proses yang divariasikan selama 10, 20, 30 dan 40 menit pada masing-masing kuat arus.
e. Kadar limbah Cr setelah pengolahan dapat kita ketahui dengan mengambil
cuplikan dari saluran output dengan waktu proses yang telah ditentukan lalu dianalisis.
2. Jumlah lilitan : 1090
* Perlakuan sama dengan poin (a) hingga (e) seperti pada variasi jumlah lilitan poin 1.
3. Jumlah lilitan : 1290
* Perlakuan sama dengan poin (a) hingga (e) seperti pada variasi jumlah lilitan poin 1 dan 2.
Keterangan :
A. Variasi kuat Arus
Variasi Kuat Arus dilakukan untuk mengetahui dan mendapatkan kondisi kuat arus optimal pada solenoida untuk menurunkan kadar Cr.
B. Variasi Waktu Kontak
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. HASIL PENELITIAN
4.1.1. Variasi kuat arus pada solenoida
Tabel 4.1. Penurunan kadar Cr dengan variasi kuat arus pada solenoida dengan jumlah lilitan yang berbeda-beda (kondisi percobaan : Anoda/Katoda Tembaga; Arus elektroda 0,5A; Tegangan elektroda 5V; Volume limbah 1400 ml; Kecepatan aliran limbah 40 ml/menit; Konsentrasi awal Cr 1794,4 ppm; Waktu proses 30 menit ).
A. Jumlah lilitan = 890 lilitan
Kuat arus (ampere)
induksi magnet (Tesla)
Konsentrasi akhir (ppm)
Efisiensi (%)
0 0 25,8 98,562
0,3 0,004 0,071 99,996
0,4 0,006 0,019 99,998
0,5 0,007 0,5957 99,967
0,6 0,009 5,468 99,695
B. Jumlah lilitan = 1090 lilitan
Kuat arus (ampere)
Induksi magnet (Tesla)
Konsentrasi akhir (ppm)
Efisiensi (%)
0 0 25,8 98,562
0,3 0,005 0,061 99,997
0,4 0,007 0,209 99,988
0,5 0,009 0,107 99,994
C. Jumlah lilitan = 1290 lilitan Kuat arus
(ampere)
Induksi magnet (Tesla)
Konsentrasi akhir (ppm)
Efisiensi (%)
0 0 25,8 98,562
0,3 0,006 0 100
0,4 0,009 0,127 99,993
0,5 0,011 0,006 99,999
0,6 0,013 0,024 99,997
Dari tabel 4.1 A, B dan C di atas dapat di buat grafik hubungan kuat arus terhadap konsentrasi Cr pada masing-masing solenoida seperti pada gambar 4.1.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Kuat arus (ampere) Konsentrasi Cr
(ppm)
1290 llitan
1090 lilitan
890 lilitan
4.1.2. Variasi Waktu Proses
Tabel 4.2. Penurunan kadar Cr dengan variasi waktu proses dengan jumlah lilitan yang berbeda-beda (kondisi percobaan : Anoda/Katoda Tembaga; Arus elektroda 0,5A; Tegangan elektroda 5V; Arus solenoida 0,3A; Volume limbah 1400 ml; Konsentrasi awal Cr 1794,4 ppm; Kecepatan aliran limbah 40 ml/menit).
A. Jumlah lilitan = 0 (I = 0A/tanpa solenoida) Waktu proses (menit) Konsentrasi akhir (ppm) efisiensi (%)
0 1794,4 0
10 53,45 97,021
20 28,45 98,414
30 25,8 98,562
40 Tidak terdeteksi 100
B. Jumlah lilitan = 890 lilitan Waktu proses (menit) Konsentrasi akhir (ppm) Efisiensi (%)
0 1794,4 0
10 50,201 97,202
20 7,052 99,607
30 0,071 99,996
40 Tidak terdeteksi 100
C. Jumlah lilitan = 1090 lilitan Waktu proses (menit) Konsentrasi akhir (ppm) Efisiensi (%)
0 1794,4 0
10 25,3 98,590
20 8,834 99,508
30 0,061 99,997
D. Jumlah lilitan = 1290 lilitan Waktu proses (menit) Konsentrasi akhir (ppm) Efisiensi (%)
0 1794,4 0
10 141,63 92,107
20 1,136 99,937
30 0 100
40 Tidak terdeteksi 100
Dari tabel 4.2. A, B, C dan D dapat dibuat grafik hubungan waktu proses terhadap konsentrasi Cr seperti pada gambar 4.2.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
0 10 20 30 40 50
Waktu proses (menit) Konsentrasi Cr (ppm) 1290 lilitan 1090 lilitan 890 lilitan tanpa solenoida
4.1.3. Variasi Jumlah Lilitan
Tabel 4.3. Efisiensi penurunan kadar Cr (%) oleh alat electromagnetic plating tanpa lilitan dan jumlah lilitan 890, 1090 dan 1290 (kondisi percobaan : Anoda/Katoda Tembaga; Arus pada solenoida 0,3A; Arus elektroda 0,5A; Tegangan elektroda 5V; volume limbah 1400ml; kecepatan aliran limbah 40 ml/menit; Konsentrasi awal Cr 1794,4 ppm; Waktu proses 30 menit).
Jumlah lilitan Konsentrasi akhir (ppm)
Efisiensi (%)
0 25,8 98,562
890 0,071 99,996
1090 0,061 99,997
1290 0 100
Berdasarkan tabel 4.3 dapat dibuat grafik hubungan antara jumlah lilitan pada kondisi kuat arus dan waktu proses optimal Vs konsentrasi akhir Cr, pada gambar 4.3.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
0 250 500 750 1000 1250
Jumlah lilitan Kadar Cr (ppm)
B. PEMBAHASAN
A. Variasi kuat arus solenoida
Variasi Kuat arus dilakukan untuk mendapatkan kondisi optimal kuat arus pada kumparan/solenoida untuk menurunkan kadar Cr.
Dari tabel 4.1 untuk masing-masing solenoida, terlihat bahwa pada percobaan dengan kuat arus 0 ampere didapatkan konsentrasi Cr yang masih cukup tinggi yaitu 25,8 ppm, hal ini di sebabkan karena di dalam reduktor electromagnetic plating hanya bekerja gaya listrik yang berasal dari elektroda. Tidak adanya gaya magnet yang mengarahkan penempelan ion-ion Cr pada elektroda menyebabkan ion-ion Cr hanya bergerak ke atas dan menempel pada bagian dalam dari elektroda saja karena pada elektroda bagian dalam tersebut terjadi pengkutuban (polarisasi) muatan listrik, akibatnya ion-ion Cr hanya menempel ditempat tersebut sehingga masih banyak ion-ion Cr yang tertinggal dalam air limbah.
permukaannya telah tertutup oleh ion-ion Cr. Disamping itu ion-ion Cr yang telah menempel pada permukaan elektroda mengalami dorongan gaya magnet yang terlalu kuat sehingga mengakibatkan ion-ion Cr yang telah menempel pada permukaan elektroda terlepas kembali dan larut dalam larutan limbah semula.
B. VARIASI WAKTU PROSES
Variasi waktu proses dilakukan untuk mengetahui waktu proses optimal untuk menurunkan kadar Cr dengan alat electromagnetic plating yang menggunakan solenoida dengan jumlah lilitan yang berbeda-beda.
Pada tabel 4.2. terlihat setiap penambahan waktu proses pada masing-masing solenoida, konsentrasi Cr dalam limbah semakin berkurang sampai pada titik jenuh, yaitu waktu proses dimana konsentrasi Cr minimum.
Dari gambar 4.2 dapat terlihat juga waktu proses yang optimal adalah 30 menit karena pada waktu proses tersebut di dapatkan kadar Cr paling rendah, sedangkan pada waktu proses selama 40 menit sudah tidak dapat dilihat lagi nilai penurunan kadarnya.
C. VARIASI JUMLAH LILITAN
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian proses pengolahan limbah cair penyamakan kulit dengan alat reduktor electromagnetic plating diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Adanya medan magnet pada alat reduktor electromagnetic plating
menyebabkan penempelan ion-ion chrom pada elektroda lebih efektif sehingga memperbesar efisiensi penurunan kadar chrom dalam limbah penyamakan kulit.
2. Kondisi kuat arus solenoida yang optimal pada masing-masing solenoida adalah 0,3A dan waktu proses yang optimal pada masing-masing solenoida adalah 30 menit.
3. Pada penelitian ini penurunan kadar chrom (Cr) semakin besar seiring bertambahnya jumlah lilitan solenoida.
5.2. SARAN
1. Perlu pengkajian yang lebih dalam pada alat reduktor
electromagnetic plating mengenai debit air limbah dan penggunaan bahan lain untuk elektroda.
2. Dalam percobaan ini perlu dilakukan percobaan lanjutan untuk
DAFTAR PUSTAKA
Alonso M. dan Finn Edward J., 1994, Dasar-dasar fisika universitas (terjemahan Lea Prasetya dan Kusnul Hadi), edisi kedua, Jakarta : Erlangga
Anonim., 1998, Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 12 Tahun 1995 Tentang Perbahan Peraturan Pemerintah Nomor 19 Tahun 1994 Tentang pengelolaan Limbah B3, Jakarta.
Anshory, Irfan., 1988, Petunjuk Pelajaran Kimia, Bandung : Ganeca Exact Bandung
Efendi,Y.M., 2006, Reduktor Elektromagnet Plating Untuk Mereduksi Logam besi (Fe) dan mangan (Mn) pada air sumur dalam, Skripsi, Yoyakarta : Sanata Dharma
Hartomo A. dan Tomijiro Kaneko., 1992, Mengenal Pelapisan Logam (Elektroplating), Yogyakarta : PT Andi offset
Hastuti, Puji., 2005, Penurunan Kadar Ag Dalam Limbah Pencucian Film Dengan Metode Elektromagnetik Plating, Skripsi, Yogyakarta : STTN
JOHANNES., 1978, LISTRIK dan MAGNET, Jakarta : Balai Pustaka
Sutrisno dan Tan Ik Gie., 1982, Fisika Dasar, Bandung : Penerbit ITB Bandung Sugiyarto sigit., 1997, Penurunan Kadar Chrom Dalam Limbah B3 Dengan Reduktor Elektromagnetik Plating, Skripsi, Yogyakarta : STTL
