Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979
IMOBILISASI LlMBAH SLUDGE RADIOAKTIF DARI PROSES PENGOLAHAN LlMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA DENGAN KOAGULAN FERI KLORIDA
MENGGUNAKANSEMEN
Ayi Muziyawati, Suryantoro, Mardini, Sugeng Purnomo Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, SATAN
ABSTRAK
IMOBILISASI LlMBAH SLUDGE RADIOAKTIF DARI PROSES PENGOLAHAN LlMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA DENGAN KOAGULAN FERI KLORIDA MENGGUNAKAN SEMEN. Telah dilakukan penelitian tentang imobilisasi limbah sludge radioaktif dari proses pengolahan limbah radioaktif cair secara kimia dengan koagulan FeCI3.6H20. Percobaan ini menggunakan limbah sludge radioaktif simulasi mengandung stronsium yang diimobilisasi dengan semen pad a komposisi limbah sebanyak 10 %, 20 %, 25 % dan 30 % pada komposisi Pasir/Semen tetap sebesar 75 % dan pH limbah ± 7. Hasil percobaan adalah semakin banyak kandungan limbah dalam blok beton maka kekuatan tekan dan densitas blok beton semakin rendah, hal ini karena komposisi limbah mempengaruhi kekuatan ikatan pasir-semen-air dalam blok beton. Komposisi limbah sludge radioaktif dari proses pengolahan limbah radioaktif cair secara kimia dengan koagulan FeCI3.6H20 yang hasil blok betonnya memenuhi standar IAEA adalah komposisi 25 %.
ABSTRACT
Immobilization of Radioactive Sludge Waste Generated from Chemical Treatment Process of Liquid Radioactive Waste with FeCh.6H20 Coagulant. Research on the immobilizaton of radioactive sludge waste generated from chemical treatment process of liquid radioactive waste with FeCI3.6H20 coagulant has been done. This experiment utilized simulation of radioactive sludge waste containing strontium which was immobilized with cement in waste composition of 10%, 20 %, 25% and 30 % in constant composition of sand/cement of 75% and waste pH approximately 7. The result of the experiment showed that the more content in concrete block the lower pressure strength and density of concrete block. It was because the waste composition affected the bounding of sand-cement-water in concrete block. Composition of radioactive sludge waste generated from the chemical treatment process of liquid radioactive waste with FeCI3.6H20 coagulant of which the concrete block products meet the IAEA Standard is the composition of 25%.
PENDAHULUAN
Oalam antisipasi pembangunan PLTN, maka litbang mengenai pengolahan limbah radioaktif cair yang ditimbulkan perlu dilakukan, karena pada operasi PLTN akan ditimbulkan limbah cair dengan volume cukup besar. Salah satu cara pengolahan limbah cair aktivitas rendah adalah dengan cara kimia menggunakan koagulan FeCI3.6H20 yang akan menghasilkan sludge radioaktif yang perlu ditindaklanjuti dengan cara diimobilisasi menggunakan semen yang hasilnya diharapkan aman bagi manusia dan lingkungan pada saat penyimpanannya.
Hasil Pene/itian dan Kegialan PTLR Tahlll1 2006 /SSN 0852 - 2979
Pengolahan limbah radioaktif cair dengan proses kimia dilakukan dengan cara menambahkan bahan koagulan ke dalam limbah radioaktif cair untuk mengkonsentrasikan atau memekatkan unsur radioaktif menjadi endapan yang tidak larut dan dalam volume kecil sehingga dapat dipisahkan. Endapan yang dihasilkan dari proses kimia ini berupa sludge, dim ana sludge ini diharapkan mengandung radionuklida dan beningannya bebas dari radionuklida sehingga, beningan diharapkan dapat langsung dibuang ke lingkungan dengan aman.
Endapan hasil proses koagulasi ini adalah berupa sludge radioaktif yang perlu ditindak lanjuti karena mengandung radionuklida. Salah satu cara penanganan sludge radioaktif ini adalah dengan diimobilisasi menggunakan semen dalam shell beton 950 litere, sehingga radionuklidanya dapat terkungkung dan am an bagi manusia dan lingkungan.
Pad a proses imobilisasi sludge radioaktif, menggunakan semen Portland tipe I dengan penyusun utamanya terdiri dari : 50 % trikalsium silikat (C3S), 3CaO.Si02, 24 % dikalsium silikat (C2S), 2CaO.Si02, 11 % trikalsium aluminat (C3A), 3CaO.AI203, 8 % tetrakalsium aluminoferit (C4AF), 4CaO.Ab03.Fe203 dan 7% kandungan lainnya. Reaksi
hidrasi semen dengan air:
2(3CaO.Si02) + 6H20 ~ 3CaO.2Si02.3H20 + 3Ca(OHh (1)
2(2CaO.Si02) + 4H20 ~ 3CaO.2Si02.3H20 + Ca(OHh (2)
3CaO.Ab03 + 6H20 ~ 3CaO.Ab03.6H20 (3)
4CaO.Ab03.Fe203 + 17H20 ~ 3CaO.AI203.12H20 + CaO.Fe03.5H20 (4) Dalam pengelolaan hasil imobilisasi, blok beton akan mengalami rlsiko antara lain: Terjatuh, terlempar, terbanting dan terbakar selama operasioanal sebelum penyimpanan.
Pembebanan, penekanan, fluktuasi suhu, kerapuhan dan perembesan air dalam penyimpanan.
Agar blok beton hasil imobilisasi tidak rusak bila mengalami resiko terse but kualitas blok beton yang baik harus memenuhi standar IAEA (International Atomic Energy Agency) sebagai berikut :
Densitas: 1,70 - 2,50 g.cm-3
Kuat tekan beton yang telah berumur 28 hari : 20,0 - 50,0 N.mm-2
Hasi/ Pene/Wan dan Kegialan PTLR Tahun 2006 /SSN 0852 - 2979
Laju lindih radionuklida terimobilisasi dalam beton : 1,70x10-1 - 2,50x10-4 gr.cm-2. har(1
Berdasarkan ketentuan di atas maka perlu diketahui komposisi sludge radioaktif hasil proses kimia dengan koagulan FeCb.6H20 yang dapat menghasilkan kondisi blok hasil imobilisasi yang sesuai dengan ketentuan IAEA.
TAT A KERJA Bahan: Sr(N03h NaOH 5% Pasir Semen Aquades Kertas lakmus METODE
1. Percobaan pengolahan limbah radioaktif cair secara kimia dilakukan dengan koagulan FeCI3.6H20 untuk memperoleh sludge radioaktif dengan cara :
500 mllimbah simulasi yang mengandung Sr 100 ppm di masukkan dalam gelas piala, kemudian dilakukan jar test 100 rpm dan pH diatur selalu ± 7 dengan menambahkan NaOH 5 %, lalu masukkan koagulan FeCI3.6H20 400 ppm dengan pH tetap diatur ± 7 dimasukkan dan diaduk dengan kecepatan 20 rpm selama 30 menit, kemudian diendapkan selama 24 jam sehingga beningan dan sludge dapat dipisahkan.
2. Percobaan imobilisasi sludge hasil pengolahan secara kimia dilakukan menggunakan semen dengan komposisi limbah sebanyak 10 %,20 %,25 % dan 30 % pada komposisi pasir/semen tetap sebesar 75 % dan pH limbah ± 7.
3. Uji kekuatan tekan dan uji lindihh terhadap blok beton limbah hasil imobilisasi setelah waktu curing selama 28 hari dilakukan.
4. Analisis terhadap hasil uji lindihh blok beton limbah hasil imobilisasi dalam jangka waktu 3 bulan.
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sludge hasil proses pengolahan limbah seeara kimia berbentuk seperti konsentrat hasil proses evaporasi, berwarna orange dengan pH ± 7 dan kandungan air sekitar 19,29 % berat. Kondisi limbah sudah mengandung air maka pad a pereobaan ini perbandingan airlsemen tidak 0,35, sedangkan untuk pasirlsemen tetap 0,75. Komposisi bahan pad a pereobaan ini seperti pad a Tabel1.
Tabel1. Komposisi bahan pada pereobaan imobilisasi sludge radioaktif.
Komposisi LimbahSemenPasirAir Limbah (%) (kering)(g) (g)(ml) (g) 10 67,7964300 400165 20 135,5928300 400165 25 169,4910300 400165 30 203,7750300 400165
Setelah seluruh bahan diaduk sampai homogen lalu dimasukkan dalam pot polietilen dengan ukuran diameter 5 em dan tinggi 5 em dan dibiarkan mengeras sampai 28 hari. Setelah itu blok beton limbah hasil imobilisasi ini diuji kuat tekan dan uji lindihh selama 3 bulan dengan menggunakan aquades. Pada pereobaan ini uji lindih tidak dilakukan karena alat analisis AAS sedang dalam perbaikan.
Dari pereobaan imobilisasi sludge hasil proses kimia dengan matriks semen diperoleh data seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Data hasil imobilisasi limbah dengan matriks semen
Komposisi Limbah DensitasKuat Tekan (%) (N/mm2) (gr/cm3) 10 24,20381,7970 20 23,26961,7800 25 22,92991,7797 30 22,42041,6025 164
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979
Dari data pad a Tabel 2. dapat dibuat grafik hubungan antara komposisi limbah dengan kuat tekan dan grafik hubungan antara komposisi limbah dengan densitas yang berturut-turut ditunjukkan oleh Gambar 1. dan Gambar 2.
-.--- ---_._~_._---- ··----·---1 • t •• y =-0.0223x +23.362 30 N 25 -E ~ 20 ~ c: C1J 15 -'<: .illro 10 :;, ::.::: 5 0 0 10 20 Komposisi limbah (%) 30 40
Gambar 1. Hubungan komposisi limbah dengan kuat tekan
y =-0.0081x + 1.9169 2 M~ 1.5 E ..!2E!<f) 1 ~ '00c: (!) 0.5
0
0 0 10 20 Komposisi limbah (%) 30 40Gambar 2. Hubungan komposisi limbah dengan densitas
Data hasH percobaan untuk kuat tekan menunjukkan semakin banyak kandungan limbah dalam blok beton maka kuat tekannya semakin rendah, karena
Hasil Penelilian dan Kegialan PTLR Tahzln 2006 ISSN 0852 - 2979
banyak kandungan limbah maka densitasnya semakin rendah. Hal ini menunjukan bahwa semakin banyak kandungan limbah dalam blok beton dapat mengurangi kekuatan ikatan pasir-semen-air dalam blok beton karena semakin banyak ruang yang terisi oleh limbah.
Dari Tabel 2. terlihat bahwa komposisi limbah yang hasil uji blok betonnya memenuhi standar IAEA adalah komposisi 25%, karena untuk komposisi 30% meskipun kuat tekannya memenuhi standar IAEA namun densitasnya di bawah standar IAEA. Berdasarkan data tersebut, maka komposisi yang paling optimum adalah komposisi
25 %.
KESIMPULAN
1. Semakin banyak kandungan limbah dalam blok beton maka kekuatan tekan dan densitasnya semakin rendah.
2. Komposisi limbah yang hasil blok betonnya memenuhi standar IAEA adalah komposisi 25%.
3. Limbah sludge radioaktif hasil pengolahan secara kimia dengan koagulan FeCI3.6HzO dapat diimmobilisasi dengan matriks semen pada komposisi 25%.
DAFT AR PUST AKA
1. DAVID OWl WICAKSONO, Pengolahan Limbah Cair Radioaktif dengan Feri Klorida dan Polialumunium Klorida, Skripsi Program Studi Kimia, FMIPA, Univ. Pakuan, Bogar, 2005
2. BAHDIR JOHAN, Sugeng P., Tri Salyo, Kuat H., Bambang S., Zulfiyandi, Kondisioning Konsentrat Limbah Radioaktif dengan Beton Silika, Hasil Penelitian Tahun 2000, P2PLR
3. BAHDIR JOHAN, Teknik dan Standar Uji Produk Sementasi Limbah Radioaktif, Hasil Penelitian Tahun 1997/1998, PTPLR
