Krom(Vi) Limbah Cair Industri Pelapisan Logam
(The Reuse of Iron Powder to Recover
Chromium from Electroplating Liquid Waste)
Sunardi, Rosleini RPZ
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Setia Budi, Surakarta
Abstrak
Limbah cair industri pelapisan logam mengandung logam berat Cr(VI) yang san-gat tinggi dan sansan-gat berbahaya bagi lingkungan. Penelitian ini dilakukan dengan me-manfaatkan serbuk besi untuk menurunkan krom (VI) limbah cair industri pelapisan log-am.Tujuan penelitian adalah menentukan kondisi optimum proses penurunan krom (VI) dengan variabel berat serbuk besi, penambahan asam sulfat dan waktu reduksi. Proses ini dilakukan dengan membuat fero sulfat dari serbuk besi dan mereaksikan dengan limbah cair yang mengandung Cr(VI) sehingga tereduksi menjadi Cr(III). Selanjutnya larutan yang mengandung Cr(III) diendapkan pada pH 8,5 sebagai Cr(OH)3 dipisahkan dan dik-eringkan. Hasil penelitian menunjukkan kondisi optimum pada berat serbuk besi 3 gram, penambahan asam sulfat 2N sebesar 1 ml (20%), dan waktu reduksi 7 menit.
Kata kunci : limbah cair, kromium, serbuk besi, reduksi
E-mail : snardifauzan@gmail.com
PENDAHULUAN
Industri pelapisan logam meng-hasilkan limbah cair dan padat pada proses produksinya. Limbah padat yaitu serbuk besi dari penghalusan logam yang akan dilapisi, sedangkan limbah cair berasal dari air bilasan dan larutan pembersih maupun larutan plating yang telah kotor/ jenuh dibuang pula. Berbagai limbah tadi apabila tidak ada pengolahan dan langsung dibuang akan menyebabkan pencemaran lingkungan yang semakin lama akan se-makin parah.
Pusat Penelitian UNS Surakarta menemukan kandungan logam berat sep-erti kromium (Cr) dan kadmium (Cd) di sepanjang aliran Sungai Bengawan Solo, melebihi ambang batas normal. Pence-maran terberat ditemukan di hulu aliran Bengawan Solo yang melintas di tiga
ke-camatan yang termasuk dalam Kabupaten Karanganyar, yakni Jaten, Kebakramat dan Tasikmadu. (www.liputan6.com).
Limbah cair industri pelapisan logam mengandung logam berat krom. Krom merupakan logam berat dengan tiga keadaan valensi yaitu Cr(II), Cr(III) dan Cr(VI). Krom merupakan bahan pencemar yang sangat berbahaya bagi lingkungan, karena mempunyai toksisitas yang sangat tinggi LC 5096 jam, 2.000 – 20.000 g/l terutama Cr(VI)/krom heksavalen. Krom heksavalen dalam bentuk kromat maupun dikromat sangat toksik yaitu dapat me-nyebabkan kanker kulit dan saluran perna-fasan (Sugiharto, 1987).
Hasil penelitian kadar krom hek-savalen pada limbah cair industri pelapisan logam CV Gemilang Chroom yang terletak di Kecamatan Jaten Kabupaten Karangan-yar adalah 105,65 ppm. Kadar ini melam-paui baku mutu (0,1 ppm) yang ditetapkan
pada Peraturan Daerah Propinsi Jawa Ten-gah No. 10 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Air Limbah sebesar (Sunardi dkk, 2005). Sehingga pengolahan limbah cair industri pelapisan logam harus dilakukan.
Pengolahan limbah memerlukan bi-aya tambahan yang cukup besar, sehingga faktor biaya tersebut merupakan kendala bagi industri dalam melakukan pengelolaan limbah, khususnya bagi industri-industri skala kecil dan menengah. Permasala-han inilah yang menyebabkan terjadinya pencemaran dan perusakan lingkungan yang kondisinya akan semakin parah bila disertai dengan lemahnya penegakan hu-kum (www.menlh.go.id).
Sebenarnya, di dalam limbahpun masih terdapat kandungan bahan berharga yang apabila di daur ulang dapat mem-berikan laba ekonomis kepada pengusaha (Imamkhasani S, 1998 dan Xu, Hong Bin, 2006). Salah satunya adalah memanfaat-kan serbuk besi untuk mengambil kembali krom pada limbah cairnya. Proses pengo-lahan limbah cair adalah suatu suatu per-lakuan tertentu yang harus diberikan pada limbah cair sebelum dibuang ke lingkun-gan sehingga tidak menyebabkan pence-maran lingkungan.
Tujuan penelitian ini adalah menge-tahui kondisi optimum penurunan krom (VI) limbah cair industri pelapisan logam menggunakan serbuk besi.
METODE PENELITIAN 1. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam nelitian ini adalah limbah cair industri pe-lapisan logam, serbuk besi, bahan kimia untuk analisis adalah murni (p.a), aqua-bides.
Alat-alat yang digunakan dalam pe-nelitian adalah Spektrofotometer UV-Vis, Spektrofotometer Serapan Atom, pH meter, peralatan gelas dan pendukung lainnya.
2. Persiapan Sampel
Sampel yang digunakan pada
pene-litian adalah limbah padat dan limbah cair industri pelapisan logam. Limbah padat adalah serbuk besi sisa hasil penghalusan/ pengamplasan besi yang dilapisi, sedang-kan limbah cair adalah air yang digunasedang-kan untuk pembilasan setelah pelapisan krom. Serbuk besi dibersihkan dari pengotornya, kemudian disaring dengan ukuran saringan 40 mesh.
3. Uji Kualitatif Adanya Cr(VI) pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam
Uji kualitatif dilakukan dengan mengambil sampel limbah cair industri pe-lapisan logam, kemudian memasukkannya ke dalam tabung reaksi, ditambah beberapa tetes HNO3 2N sampai pH menjadi 2 – 3. Kemudian ditambah beberapa tetes laru-tan 1,5 Difenil karbazid. Apabila larularu-tan berwarna ungu (merah keunguan), maka positif mengandung Cr(VI).
4. Penentuan Kadar Krom (VI) Lim-bah Cair Industri Pelapisan Logam
Sejumlah sampel yang telah diasam-kan, dipipet dan dimasukkan dalam labu takar 50 ml. Kemudian ditambah 2, 0 ml larutan 1,5-Difenil karbazid. Dicukupkan volumenya dengan asam sulfat 0,2 N, ke-mudian dihomogenkan. Absorbansi diukur pada maks, kemudian kadar Cr(VI) dihi-tung berdasarkan kurva kalibrasi.
5. Penurunan Krom(VI) dengan Ser-buk Besi
Menimbang sejumlah serbuk besi yang sudah dibersihkan ke dalam gelas beaker. Menambahkan asam sulfat 2 N. Memasukkan 50 ml limbah cair indus-tri pelapisan logam dan diaduk, dengan waktu reduksi 3, 5, dan 7 menit. Saring dan masukkan dalam gelas beaker. Menambah-kan larutan kapur Ca(OH)2 10% ke dalam erlenmeyer sampai pH 8,5. Menyaring hasil pengendapan di atas, dan menger-ingkan endapan dalam oven. Menimbang dan menganalisa kandungan krom dengan AAS.
6. Analisa Krom (Cr) dengan AAS
dit-Jurnal EKOSAINS | Vol. III | No. 3 | November 2011 24
imbang secara teliti. Melarutkan dalam 10 ml HNO3 pekat dan memanaskan selama 5 - 10 menit. Menambahkan 5 ml HNO3 dan mengencerkan dengan air dalam labu takar tepat 100 ml. Menganalisis kandun-gan logam krom denkandun-gan AAS. Membuat kurva kalibrasi.
7. Analisis Data
Penelitian ini dilakukan dengan percobaan laboratorium. Hasil percobaan laboratorium digunakan sebagai dasar pengambilan kembali krom dengan mod-el IPAL berdasarkan data yang diperoleh paling optimal dari parameter/konsentrasi yang ditetapkan. Percobaan dilakukan den-gan dua kali ulanden-gan.
Untuk pengolahan data dilakukan dengan Analisis Varian tiga jalan karena melibatkan 3 parameter yaitu gram ser-buk besi, ml H2SO4 2N dan waktu reduksi. Jika berbeda nyata dilanjutkan dengan Uji LSD.
HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Uji Kualitatif Cr(VI) pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam
Uji kualitatif dilakukan dengan cara sampel ditambah 1,5 difenil karbazid da-lam suasana asam, terbentuk warna merah keunguan yang berarti sampel positif men-gandung Cr(VI).
Adapun reaksi antara Cr(VI) dengan 1,5 difenil karbazid adalah sebagai berikut :
2 Cr(VI) + 3 C13H14N4O 2 Cr(III) + 3 C13H12N4O + H2
Cr(III) + C13H12N4O Cr(III)-
C13H12N4O
2.Hasil Uji Fisik dan pH Limbah Cair Industri Pelapisan Logam
Uji isik meliputi warna secara organoleptis dan suhu yang diukur dengan termometer, serta diuji pH-nya menggu-nakan pH meter. Hasil pengamatan dapat dilihat pada tabel 1 .
Dari tabel 1 menunjukkan bahwa limbah cair industri pelapisan logam ber-sifat sangat asam dan mengandung logam berat krom(VI0 yang cukup tingggi. Hal ini tampak dari pH (antara 1,35 – 2,00) dan warna limbah yang coklat. Apabila limbah cair seperti ini langsung dibuang ke ling-kungan, akan sangat berbahaya bagi ke-hidupan perairan dan manusia.
3. Penentuan Kadar Cr(VI) Limbah Cair Industri Pelapisan Logam
Limbah cair dari bak pembilasan
krom industri pelapisan logam bervariasi dari waktu ke waktu. Sampel diambil pada minggu pertama Bulan April (Sampel I), Mei (Sampel II), dan Juni (Sampel III) ta-hun 2006. Hasil penentuan kadar Cr(VI) limbah cair industri pelapisan logam dapat dilihat pada tabel 2 berikut.
Tabel 1.
Hasil penentuan kadar Cr(VI) lim-bah cair industri pelapisan logam maka sampel I, II, dan III mempunyai kandun-gan krom(VI) yang cukup tinggi, sehingga sangat potensial menyebabkan pencema-ran lingkungan apabila dibuang tanpa men-galami proses pengolahan terlebih dahulu. Dengan kadar yang krom(VI) yang cukup tinggi ini maka pengambilan kembali krom menjadi bahan bermanfaat perlu dilakukan. Usaha ini perlu diberi prioritas, mengingat senyawa-senyawa logam tersebut banyak diperlukan bagi industri dan kebanyakan masih diimpor dengan harga mahal. Pada penelitian ini sampel yang digunakan un-tuk penelitian adalah sampel II karena memiliki kandungan krom(VI) yang paling tinggi dari ketiga sampel.
4. Pengambilan Kembali Krom den-gan Serbuk Besi
Pada proses pengambilan krom dengan pemanfaatan limbah serbuk besi melalui tiga tahap, yaitu proses pembua-tan FeSO4, proses reduksi dan dilanjutkan dengan pengendapan.
a. Proses pembuatan FeSO4
Pada proses ini, asam sulfat encer (2N) melarutkan besi dan dihasilkan garam besi (II) dan gas hidrogen. Reaksinya ada-lah :
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 (Vogel, 1990).
b. Proses Reduksi
Pada proses reduksi krom akan terjadi reaksi redoks. Jika FeSO4 di-pakai rebagai reduktor maka Fe (II) akan
teroksidasi menjadi Fe (III), sedangkan Cr(VI) tereduksi menjadi Cr(III). Reduksi Cr(VI) menjadi Cr(III) ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari coklat kemerahan(orange) menjadi hijau. Dalam proses reduksi yang perlu diperhatikan adalah faktor pH, karena reduksi krom san-gat efektif dalam suasana asam (pH 1 - 2) menurut reaksi sebagai berikut :
CrO3 + H2O H2CrO4
2H2CrO4 + 6 FeSO4 + 6H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3
Menurut Qin G dkk (2005), penghi-langan Cr(VI) dengan mereduksi menjadi Cr(III) menggunakan ion Fe(II) sering di-gunakan pada industri pengolahan krom untuk jarak konsentrasi dalam satuan mili-gram/liter. Bahkan baru-baru ini juga telah dilakukan penelitian untuk teknik pengola-han air minum pada kadar 100 g/L.
c. Proses pengendapan
Setelah proses reduksi selesai, di-lanjutkan tahapan proses pengendapan dengan larutan kapur karena fero sulfat tidak dapat dipakai sebagai pengendap. Menurut Abbas, E. et. al (2005), pengenda-pan Cr(III) berlangsung optimum pada pH 8-9. Sedangkan menurut Tri Puruswati dkk (1999) pengendapan Cr(III) berlangsung pada pH 8,5.
Reaksi pengendapan Cr(III) dengan Ca(OH)2 adalah :
Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2
→ 2Cr(OH)3↓ + 3CaSO4
Adapun hasil analisis kadar Cr(VI), Cr(III) dan % pengambilan kembali krom dengan serbuk besi seperti dalam tabel 3. Tabel 2.
Dari tabel 3 dapat ditunjukkan bahwa semakin banyak serbuk besi, asam sulfat 2N dan waktu reduksi sangat mem-pengaruhi % pengambilan kembali krom. Mulai kondisi serbuk besi sebanyak 3 gram (6% dari jumlah limbah), 5 ml H2SO4 2N (20%) dan waktu reduksi 5 menit, air
lim-bah setelah pengambilan kembali krom sudah memenuhi baku mutu yang ditetap-kan pada Peraturan Daerah Propinsi Jawa Tengah Nomor 10 Tahun 2004 sebesar 0,1 ppm. Meskipun kadar Cr(VI) sudah me-menuhi baku mutu, logam berat Cr(VI) mempunyai sifat akumulatif, sehinga be-Tabel 3.
nar-benar harus dihilangkan dari perairan. Sedangkan mulai kondisi serbuk besi se-banyak 3 gram (6% dari jumlah limbah), 10 ml H2SO4 2N (20%) dan waktu reduksi 7 menit, air limbah setelah pengambilan kembali krom sudah tidak mengandung Cr(VI) sehingga aman bagi lingkungan. Dari kondisi ini diperoleh hasil pengambi-lan kembali tertinggi yaitu 74,95%.
Dari hasil Analisis Varian tiga jalan, ada perbedaan yang signiikan (taraf ke-percayaan 95%) prosentase pengambilan kembali krom dengan berbagai perlakuan. Parameter gr serbuk besi, penambahan asam sulfat 2N dan waktu reduksi berbeda nyata terhadap prosentase pengambilan kembali krom. Selain itu ada keterkaitan (interaksi) antara parameter-parameter tersebut. Kehilangan krom dapat diakibat-kan proses pengendapan belum sempurna, sehingga terikut dalam air. Pengambilan kembali tersebut telah cukup baik, tetapi usaha peningkatan pengambilan kembali perlu ditingkatkan dimasa datang.
Untuk membantu mengatasi
masalah pencemaran lingkungan, proses pengambilan kembali/daur ulang limbah menjadi bahan bermanfaat perlu digalak-kan. Khususnya limbah logam-logam berbahaya, usaha ini perlu diberi prioritas karena senyawa-senyawa logam tersebut diperlukan di banyak industri dan keban-yakan masih diimpor dengan harga yang mahal. Meskipun hasil penelitian ini masih rendah yaitu 74,95%, tetapi penelitian ini telah menunjukkan proses sederhana dan bahan yang mudah diperoleh. Dipastikan prosentase pengambilan kembali dapat dit-ingkatkan dengan mengoptimalkan proses reduksi maupun proses pengendapan.
PENUTUP 1. Kesimpulan
Kesimpulan dari penelitian adalah:
a. Kadar krom(VI) limbah cair in-dustri pelapisan logam adalah 2802,98 ppm.
b. Kondisi optimum pengambilan kembali (Recovery) krom menggunakan serbuk besi 3 gr (6%) dan 10 ml H2SO4 2N (20%) dari limbah cair serta waktu reduksi 7 menit.
2. Rekomendasi
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat direkomendasikan hal-hal sebagai berikut:
a. Untuk membantu mengatasi masalah pencemaran lingkungan, proses pengambilan kembali/daur ulang limbah menjadi bahan bermanfaat perlu digalak-kan.
b. Untuk meningkatkan nilai ekonomi dari limbah yang mengandung bahan beracun dan berbahaya menjadi bahan kimia yang bermanfaat sehingga
dapat meningkatkan keuntungan
perusahaan.
c. Pengambilan kembali krom da-lam bentuk cairan sebagai Cr2(SO4)3 se-hingga tidak terlalu banyak bahan kimia yang digunakan dan proses lebih singkat.
DAFTAR PUSTAKA
Abbas, E, et. al, 2005, Chromium (III) Removal and Recovery from Tan-neryy Wastewater by Precipita-tion Process, American Journal of Applied Sciences 2 (10): 1471 – 1473.
Alearts,S dan Santika S.S, 1987, Metode Penelitian Air, Usaha Nasional, Surabaya.
Djarwanti, 1985, Pencemaran Lingkungan Akibat Buangan dan Kemungkinan Penanganannya, Jakarta : Warta Balai Industri.
Hartomo, AJ., Kaneko T, 1992, Mengenal Pelapisan Logam (Elektroplating), Penerbit Andi Offset, Yogyakarta. Imamkhasani S, Rusyandi Y, Paudanan J,
1998, Pengambilan Kembali Krom dari Limbah Padat Elektroplating, Buletin IPT No.4 Vol IV.
Pemanfaatan Air Limbah Industri. Surakarta: CV. Rajawali.
Martopo, S. 1992. Dampak Limbah Indus-tri terhadap Lingkungan. Yogya-karta: PAU-Bioteknologi UGM. Neng Sri Suharty. 1999. Study kualitas
Fisik Kimia 3 (Tiga) Anak Sun-gai Bengawan Solo di Kabupaten Karanganyar. Surakarta : Pusat Studi Lingkungan Hidup Lembaga Penelitian Surakarta.
Nugroho, B. 2001. Ekologi Mikroba Pada Tanah Terkontaminasi Logam Be-rat. Institut Petanian Bogor. E-mail : nug60@yahoo.com
Palar, H. 1994. Pencemaran dan Toksiolo-gi Logam Berat. Jakarta: Rineka Cipta.
Permadi, 1979, Pengkajian Pengolahan Air Buangan Industri Pelapisan Logam, Proyek Penelitian dan Pengemban-gan Industri, Semarang.
Qin Q et. al, 2005, Hexavalent Chromium Removal by Reduction with Fer-rous Sulfate, Coagulation, and Filtration: A Pilot-Scale Study, En-vironmental Science and Technol-ogy, August 15, 2005, Vol. 39, Iss. 16, pg. 6321.
Sugiharto, 1987, Dasar-Dasar Pengolahan Air Limbah, Penerbit UI Press, Ja-karta.
Suharjono Triatmojo, Sihombing D.T.H., Djojowidagdo S., dan Wiradarya T.R. 2001, Biosorpsi dan Reduksi Krom Limbah Penyamakan Ku-lit dengan Biomassa Fusarium sp dan Aspergillus niger. Yogyakarta: Buletin Manusia dan Lingkungan. Volume 8 no.2. 70-81.
Suhendrayatna, 2001, Bioremoval Logam Berat dengan Menggunakan Mik-roorganisme: Suatu Kajian Kepus-takaan. Disampaikan pada Semi-nar On Air Bioteknologi untuk Indonesia Abad 21, 1-14 Februari 2001. Sinergy Forum –Institute of
Technology. PPI Tokyo.
Sunardi dkk, 2005, Studi Pemanfaatan Ser-buk Besi Untuk Menurunkan Krom Heksavalen Pada Limbah cair In-dustri Pelapisan Logam, Makalah Seminar Nasional Perkembangan Riset dan Teknologi di Bidang In-dustri, 25 Mei 2005, Teknik Kimia FT Teknik UGM.
Suntoro. 2001. Dampak Limbah Industri Tekstil terhadap Ketersediaan Ni-trogen Tanah dan Residu Krom pada Hasil Caisin (Brasica chinen-cis, L). Surakarta: Fakultas Perta-nian UNS.
Tri Wahyuningsih. 2004. Evaluasi Via-bilitas Bakteri Asal Limbah Cair Industri Tekstil dalam Media yang Mengandung Logam Berat Chro-mium.. Surakarta: UNS Press. Xu, Hong-Bin, 2006, Development of a
new cleaner production process for producing chromic oxide from chromite ore, Journal of Cleaner Production: Mar 2006, Vol. 14 Is-sue 2, p211-219.
Peraturan :
Peraturan Daerah Propinsi Jawa Tengah Nomor 10 Tahun 2004 Tentang BAKU MUTU AIR LIMBAH, BAPPEDAL Propinsi Jawa Ten-gah.
Undang-Undang Republik Indonesia No-mor 23 tahun 1997 tentang Pen-gelolaan Lingkungan Hidup. Internet :
http://www.menlh.go.id, Kebijakan
Produksi Bersih di Indonesia. http://www.liputan6.com, Sungai
Ben-gawan Solo Tercemar Logam Be-rat.
