9Lf
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IlmiahPPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995 Buku 11 341
PENGARUH PENAMBAHA1~GARAM KALSIUM KARBONAT
TERHADAP PROSES PENGENDAP AN LIMBAH YANG
MENGANDUNG KONT AMJNAN Am FASE AIR
Isman M.T., Endro K., SukosronoPPNY-BATAN, Jl. Babarsari, P.G. Box 1008. Yogyakarta 55010
ABSTRAK
PENGARUH PENAMBAHAN GARAJ1 KALSIUM KARBONAT TERHADAP PROSES PENGENDAPAN LIMBAH YANG MENGA1IDUNGKONTAMINAN Am FASE AIR. Telah dilakukan penelitian untuk mereduksi volume limbah cair yang mengandung kontaminan nuklida Amerecium.
Reduksi volume dilakukan dengan menambahkan koagulan kalsium karbonat (CaCO3). Penelitian dilakukan dengan menambahkan koagulan CaCO3ke dalam limbahyang telah diatur pH-nya, kemudian dengan memakai alat jar test dilakukan pengadukan cepat selama 5 menUdan pengadukan lambat 30 menit, maka akan terbentukflok dan beningan. Flok yang terjadi akan mengikat raqionuklida yang ada dalam limbah. Variabelyang diteliti,yaitu: konsentrasiCaCO3,pH limbah, kecepatan pengadukan cepat dan kecepatanpengadukan lambat. VariabelkonsentrasiCaCO3yang diteliti dimulai dari 100, 200, 300,
400,500,600, 700,800,900, 1000sampaidengan1500ppm. VariabelpH yang ditelitiadalahpH
=
7,8,9,10, II, 12, 13. Variabel kecepatanpengadukancepatyangditelitiadalah 100,150,200.250,300 rpm. Variabel kecepatan pengadukan lambat yang diteliti adalah 20, 30, 40, 50 rpm. Hasil terbaik
diperoleh pada konsentrasi CaCO3 600 ppm, pH =10. kecepatan pengadukan cepat 175 rpm dan kecepatan pengadukan lambat 20 rpm . Pada kondisi ini diperoleh harga faktor dekontaminasi (FD) =
125, efesiensi pemisahan
=
99,2%, serta aktivitas limbah turun daTi 2xlO-5 IlCi/ml menjadi I,6xl0.7IlCi/ml.
ABSTRACT
THE INFLUENCE OF TRICALSIUM PHOSPHAT SALT ADDITION ON THE PRECIPITATION PROCESS OF THE LIQUID WASTE CONTAINING Am CONTAMINANT. The investigation of liquid waste volume containing of Amerecium nuclide contaminant was experimentally carry out. The reduction
of volume was done by adding CaCO3 coagulant. The experimental wasdoneby adding the coagulant of CaCO3 to the waste with its preadjusted pH. then by utilizing thejar-test equipment was carried out the fast stirring speed for 5 minutes and the gentle agitation for 30 minutes, therefore its floc and the supernatant will be formed The resulted floc will trap radionuclide in waste. The variables that was investigated were: the concentration ofCaCO3. pH of the waste,flash mixing rate. gentle agitation rate. The investigation CaCO3 concentration was variedfrom 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700,800, 900, 1000, to 1500ppm. The investigationpH was variedfrom pH = 7,8, 9, 10, 11, 12, to 13. The investigation flash mixing rate was varied from 100, 150, 200, 250, to 300 rpm. The investigation gentle agitation variable was variedfrom 20, 30, 40. to 50 rpm. The best result which was represented by decontamination factor (DF) was obtainedfrom CaCO3 concentration of 600ppm, and pH
=
10. and gentle agitation rate of20 rpm, flash mixing rate of 175 rpm. At this condition will be resulted decontaminationfactor = 125 and separation efficiency = 99,2% and activity of the waste decrease from 2xl0.5 IlCi/ml to 1,6xlO-7 IlCi/ml.L
imbah radioaktiftimbul akibat adanya operasi fasilitas nuklir, yang berdasarkan bentuk fisiknya dibedakan menjadi limbah radioaktif bentuk padat, cair clangas. Radionuklida yang acta dalam limbah cair dapat berada dalam bentuk ion-ion, padatan (suspensi) clan koloid. Adapunmaksud pengolahan limbah radioaktif cair adalah untuk mendekontaminasi adanya radionuklida tersebut ataupun untuk pengambilan kembali unsur/senyawa yang bermanfaat. Disamping itu dengan dilakukan pengolahan limbah calf,
memungkinkan membuang residu yang
aktivitasnya telah memenuhi persyaratan standar lingkungan. Beberapa macam teknik yang dapat digunakan untuk mengolah limbah radioaktif cair
342 Buku II
Prosiding Pertemuan dun Presentasi llmiah PPNY-BATAN Yogvakarta, 25-27 Apri/1995
adalah dengan eara evaporasi, pengolahan seeara kimia, pengolahan dengan penukar ionY.2)
Pengolahan seeara kimia dengan metode flokulasi clan koagulasi mempunyai beberapa keunggulan, yaitu : proses relatifmudah, sederhana clan biayanya murah. Selain itu pengolahan seeara kimia mampu mengolah limbah radioaktif eair dengan keasaman yang rendah, kandungan garam yang relatif tinggi clan bermaeam-maeam radionuklida. Dengan keunggulan ini, maka pengolahan seeara kimia mutlak diperlukan sebelum dilakukan pengolahan seeara evaporasi
k . (123)
ataupun seeara penu ar IOn. ..
Dalam pengolahan seeara kimia,
radionuklida umumnya terjadi dalam bentuk terhidrat karena adanya perubahan bentuk yang tidak larut akibat adanya penambahan anion atau kation yang sesuai. Penggunaan pengemban yang sesuai sering dilakukan untuk mendapatkan basil lebih baik. Banyak maeam reagen yang dapat dipergunakan da!am pengolahan seeara kimia, reagen yang dipergunakan disesuaikan dengan radionukllida yang acta di dalamnya. Salah satu maeam reagen yang dapat dipergunakan dalam pengolahan seeara kimia adalah karbonat, dengan reaksi koagulasi yang terjadi adalah :
Ca2+ + CO3:=-- CaCO3
/
Dari reaksi ini, dapat menurunkan aktivitas nuklida pemanear . Proses koagulasi clanflokulasi yang mengaeu daTi terbentuknya reaksi tersebut biasa disebut dengan proses soda kapur, disamping itu proses soda kapuTjuga sering dipergunakan untuk menghilangkan kesadahan air.{4.5.6)
Pacta penelitian ini, diamati pengendapan limbah eair rase air yang mengandung kontaminan radionuklida ameresium. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui kondisi yang paling baik untuk pengendapan limbah yang mengandung ameresium clan harga efesien pemisahannya menggunakan
koagulan karbon at. Ameresium adalah
radionuklida pemanear , dengan dilakukan koagulasi menggunakan karbonat terhadap limbah yang mengandung kontaminan ameresium clan uranium diharapkan mendapatkan basil yang baik.
TATAKERJA
Alat: 1. Jar Test 2. Gelas beaker 3. Kertas saring 4. Pipet efendrof 6. Peneaeah , a/J3Canberra 7. Lampu pemanas 8. pH meter 9. Pipet tetes. 5. Planset Bahan: I. CaCO32. Limbah Am241, aktivitas:t 2xlO-5IlCilml 3. NaOH
4. Akuades Cara Kerja :
Untuk mengetahui pengaruh garam CaCO3 terhadap proses pengendapan limbah eair yang mengandung kontaminan Uranium, dilakukan tahapan-tahapan sebagai berikut :
Diambil euplikan limbah 300 ml yang telah diatur pH-nya = 10, dimasukkan dalam 5 buah gelas beker volume 100 ml yang telah diberi Domer 1,2, 3,4,5 masing-masing 50 ml. Di dalam gelas beker yang telah berisi limbah tersebut, selanjutnya dimasukkan koagulan CaCO3 sedemikian rupa sehingga konsentrasi CaCO3dalam larutan menjadi 50 ppm (untuk gelas beker Domer I), 100 ppm (untuk gelas beker Domer 1),200 ppm (untuk gelas beker Domer I), 300 ppm (untuk gelas beker Domer
1),400 ppm (untuk gelas beker Domer 1). Dengan memakai jar test kemudian dilakukan pengadukan eepat dengan keeepatan 150rpm selama 5 menit clan pengadukan lambat dengan keeepatan 20 rpm selama 30 menit. Setelah pengadukan dihentikan, maka akan terbentuk suspensi padatan yang selanjutnya akan mengenap clan terpisah dari beningannya. Beningan yang terjadi dieuplik, untuk dilakukan peneaeahan dengan memakai alat eaeah , am Canberra. Dari data basil peneacahan ini, dapat dihitung besarnya harga Faktor Dekontaminasi (FD), yaitu perbandingan aktivitas sebelum dilakukan pengolahan dengan aktivitas sesudah dilakukan pengolahan.
Setelah diperoleh jumlah koagulan yang optimum, selanjutnya kondisi ini digunakan untuk menentukan pH limbah yang optimum dengan eara yang identik. Variasi harga pH yang dilakukan dalam penelitian yaitu pH= 7,8,9, 10, 1I, 12, clan 13. Dari basil ini selanjutnya bisa ditentukan pH limbah yang optimum.
Setelah diperoleh kondisi jumlah koagulan, pH limbah optimum, selanjutnya kondisi ini digunakan untuk menentukan kondisi keeepatan pengadukan eepat yang optimum dengan eara yang identik. Variasi keeepatan pengadukan eepat dilakukan pactakeeepatan 100, 150,200,250,300 rpm. Dari basil ini selanjutnya bisa ditentukan keeepatan pengadukan eepat yang optimum.
Setelah diperoleh kondisi jumlah koagulan optimum, pH limbah optimum clan kecepatan pengadukan cepat optimum selanjutnya kondisi ini
Prosiding Pertemuan dun Presentasi llmiah
PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995 Buku 11 343
digunakan untuk menentukan kondisi kecepatan pengadukan !ambat yang optimum dengan cara
yang identik
.
Variasi kecepatan pengadukan!ambat pacta kecepatan 20, 30, 40, 50 rpm. Dari hasil ini se!anjutnya bisa ditentukan kecepatan pengadukan !ambat yang optimum.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Penambahan CaCO3Hasil percobaan untuk mengetahui penambahan garam CaCO3 dapat di!ihat dalam tate! 1.
Tabell. Pengaruh konsentrasi CaCO3
terhadap faktor dekontaminasi.
(Kondisi percobaan pH=9, Kecepatan pengadukan cepat 100 rpm, kecepatan pengadukan lambat 20 rpm.) 9! [filiusi Ptlliulan 1%1 97 95 !3 87 100 300 500 100 900 ilOO Konsllirui CIC03 IPlIII
1300 1500
Gambar 1. Grafik hubungan antara konsentrasi CaCO3 yang ditambahkan terhadap efesiensi pemisahan
Jika diperhatikan basil percobaan pactatate! I., nampak bahwa semakin tinggi konsentrasi yang ditambahkan maka faktor dekontaminasi yang dipero!eh semakin tinggi. Hal ini membuktikan bahwa koagulan sangat berpengaruh dalam proses pengendapan Am. Koagulan berpengaruh da!am
pembentukan sintetis polimer yang akan
mempengaruhi pembentukan destabilisasi koloid, Pactapenambahanjumlah koagulan sampai dengan 500 ppm harga faktor dekontaminasi yang diperoleh masih re!atif rendah. Hal ini disebabkan karena jumlah koagulan yang yang ditambahkan belum cukup untuk mengendapkan kontaminan Am, Untuk jumlah koagulan yang ditambahkan terlalu banyak, maka sintetis polimer yang terbentuk semakin banyak sehingga partike! ko!oid yang sudah tidak stabil berubah menjadi stabil. Koloid-koloid yang stabil tidak bisa mengendap. Dari basilpercobaan yang terterapactatabe!l, dapat
dikatakan bahwa jum!ah koagulan yang
ditambahkan sebanyak 600 ppm adalah kondisi yang cukup baik untuk mengedapkan kontaminan Am.
Pengaruh pH
Hasil percobaan pengaruh pH dapat dilihat pactatabel 2. di bawah. Dari tabel tersebut tampak bahwa pH sangat berpengaruh dalam proses pengendapan Am. Am mempunyai sifat bahwa pacta keasaman rendah cenderung terhidrolisa membentuk Am(OH)4 clan mengendap. Bertitik tolak dari dari sifat ini, maka untuk pH semakin tinggi mengakibatkan jumlah ion OH' yang acta dalam larutan semakin tinggi sehingga basil konsentrasi antara ion OR" dengan ion Am dalam larutan semakin tinggi. Akibatnyajumlah Am yang ikut terendapkan semakin banyak.
Tabel2. Pengaruh pH Limbah Terhadap
Faktor Dekontaminasi. (Kondisi percobaan konsentrasi Ca3(PO4)z
sebesar 600 ppm, kecepatan
pengadukan cepat 100rpm, kecepatan pengadukan lambat 20 rpm.)
No lCa3(PO4)2] DekontaminasiFaktor PemisahanEfisiensi
(ppm) (FD) (%) 1 100 8 87,5 2 200 16 93,7 3 300 13 92,3 4 400 15 93,3 5 500 23 95,7 6 600 43 97,7 7 700 39 97,4 8 800 28 96,4 9 900 60 98,3 10 1000 53 98,1 11 1500 33 97,0 Faktor Efisiensi No pH Limbah Dekontaminasi Pemisahan
(FD) (%) 1 7 28 96,4 2 8 18 94,4 3 9 34 97,1 4 10 68 98,8 5 11 27 96,3 6 12 94 98,9
344 BlIku II
Prosiding Pertenwan dan Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995
Dari percobaan dapat dikatakan bahwa pH
yang optimum untuk mengendapkan adanya
kontaminan Am dalam cair adalah pada:t pH=10. Untuk pH yang terlalu tinggi akan menyulitkan proses dikaitkan dengan faktor keselamatan.
II Elisi,..i "Oi511u It I 98
.
.
97
Ii 95 94 7 10 pHliobol II 11 13Gambar 2. Graf;k hubungan antara pH terhadap efes;ens;pemisahan
Pengaruh Kecepatan Pengadukan Cepat.
Hasil percobaan untuk mengetahui
pengaruh kecepatan pengadukan cepat terhadap
faktor dekontaminasi dapat dilihat dalam tabel3.
Tabel3. Pengaruh Kecepatan Pengadukan
Cepat Terhadap Faktor
Dekontami-nasi. (Kondisi percobaan konsentrasi Ca3(PO4)2 sebesar 600 ppm, pH=10,
kecepatan pengadukan lambat 20
rpm.)
Dari tabel 3 tersebut di atas tampak bahwa kecendernngan harga faktor dekontaminasi yang diperoleh mula-mula naik kemudian turnn dengan
naiknya kecepatan pengadukan. Hal ini
kemungkinan disebabkan karena untuk kecepatan pengadukan yang terlalu kecil akan menyebabkan dispersi koagulan yang ditambahkan tidak merata sehingga terjadi pengendapan yang terlokalisir daD
harga faktor dekontaminasi yang diperoleh menjadi rendah. Untuk kecepatan pengadukan yang terlalu cepat, kemungkinan menyebabkan reaksi- reaksi kimia daDkimia-fisis yang terjadi kurang sempuma sehingga faktor dekontaminasi yang diperoleh menjadi rendah. EfisiusiP,millju (tl 11,4 99 98.6
.
.
97.8 75 115 175 115 Z75 helpllu P",dlll! C'Plt ('pml mGambar3. Graf;k hubungan an tara
kecepatan pengadukan cepat
terhadapefes;ens;pemisahan Dari basil tersebut dapat disimpulkan bahwa kondisi dengan kecepatan pengadukan cepat yang cocok untuk mengendapkan kontaminan Am dalam limbah rase cair adalah:t 175 rpm.
Pengaruh Kecepatan Pengadukan Lambat. Hasil percobaan untuk mengetahui pengaruh kecepatan pengadukan lambat dapat dilihat dalam tabel 4 di bawah. Dari tabel tersebut
tampak bahwa semakin tinggi kecepatan
pengadukan, maka harga faktor dekontaminasi yang diperoleh cendernng untuk turnn. Kecepatan
pengadukan lambat berpengaruh dalam
pembentukan flok setelah terjadi proses koagulasi. Formasi flok terbentuk karena partikel-partikel koloidyang sudah tidak stabil saling bergabung satu sarna lain yang selanjutnya akan mengendap. Bergabungnya partikel-partikel koloid yang sudah tidak stabil terjadi karena adanya proses pengadukan lambat. Dari keadaan yang demikian
maka proses pengadukan lambat sangat
berpengaruh dalam proses. Untuk pengadukan yang terlalu cepat, kemungkinan dapat menyebabkan pecahnya partikel koloid yang sudah tidak stabil menjadi partikel koloid stabil atau dengan pengadukan yang terlalu cepat kemungkinan juga dapat menyebabkan pecahnya gabungan antar partikel koloid tidak stabil yang sudah siap untuk mengendap.
Dari data yang diperoleh dapat dikatakan bahwa kondisi kecepatan pengadukan lambat optimum terjadi pactakecepatan 20 rpm.
No Kec. Fal.."tor Efisiensi i Pengadukan Dekontaminasi Pemisahan
cepat (rpm) (FD) (%) I I 75 62 98,4 II 2 100 68 98,5 I. 3 125 75 98,7 I Ii 4 150 75 98,7 !i II 5 175 107 99 6 200 68 98,5 7 250 50 98 8 300 50 98
Prosiding Perte1tUlan dun Presentasi llmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 15-17 April 1995
Tabel 4. Pengaruh Kecepatan Pengadukan Lambat Terhadap Fak-tor Dekontami-nasi. (Kondisi percobaan konsentrasi Ca3(PO4)2 sebesar 600 ppm, pH=IO, kecepatan pengadukan cepat 175 rpm.)
EliS;II"',miSihan1%1 !9.4
.
99,1 98,8.
98,S 98,/ /0 30 40 SOKtC'PIIII '"91/1111 limblb Irpml
60
Gambar4. Grafik hubungan antara kecepatan pengadukan [ambat terhadap efesiensi pemisalwn
KESIMPULAN
Dari hasil percobaan clanpembahasan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Koagulan CaCO3 cukup baik digunakan untuk mengendapkan limbah cair yang mengandung kontaminan Am.
2. Kondisi-kondisi yang digunakan untuk proses pengendapan Am terjadi padajumlah koagulan yang ditambahkan sebanyak 600 prill, pH = 10, kecepatan pengadukan cepat sebesar 175 rpm, kecepatan pengadukan lambat sebesar 20 rpm. Pacta kondisi akan diperoleh faktor dekontaminasi sebesar 125 dengan efesiensi pemisahan sebesar 99,2%.
UCAP AN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan banyak terima kepada
Bapak Sunardi teknikan pelaksanaan penelitian.
Semoga dengan segala amal baiknya tersebut dapat menerima balasan daTi Allah Swt. Amin.
Buku II 345
DAFTAR PUST AKA
1. CHAUVET, P., DIPPEL, T., "Chemical Precipitation, Advanced Management Methods for Medium Active Liquid Waste", Radioactive Waste, CEN and AERE, 1981. 2. SUROTO R., "Diktat Kuliah Pengolahan Sampah Radioaktif', Bagian Teknik Nuklir, UGM.
3. TECHNICAL REPORTS SERIES NO.
89, "Chemical Treatment of Radioactive Waste", International Atomic Energy Agency, Vienna, 1968.
4. IAEA, "Management of Low & Intermediate Level Radioactive Waste", Vienna, 1989.
5. KAUFMAN, 1., NESBITT,B.,J.,
GOLDMAN,I.M., ELIASEN,R., "The Removal of Radioactive Anions by Water Treatment", Technical Information Service, Oak Ridge, Tennessee, 1951.
6. BENEDICT, M., PIGFORD, T.H. and LEVI H.W., "Nuclear Chemical Engineering, Second Edition", McGraw Hill Book Company, 1981.
..
TANYAJAWAB
NNI. Pada variabel pengadukan cepat hanya
dengan beda 1% faktor pemisahan apa
dianggap ini berbeda ?
2. FD yang ditayangkan dengan satuan %. tetapi diakhir abstrak tidak menggunakan %.
3. Pada akhir penayangan ditu/is
pengendapan Am. Pengertianpengendapan menyangkut hasi/ kaIi kelarutan, sedangkan koagulasi- flokulasi digunakan kopresitasi saja karena konsentrasi kecil.
Isman Mulyadi
1. Kalau dilihat dari harga efisien pemisahan,
memang tidak kelihatan perbedaan
kecepatan pengadukan (hanya 1%).
Tetapi jika dilihat dari harga FD (faktor
dekontaminasi) yang diperoleh disini sangat jeJas perbedaannya.
No Kec. Faktor Efisiensi
Pengadukan Dekontaminasi Pemisahan cepat (rpm) (FD) (%) 1 20 125 99,2 2 30 125 99,2 3 40 68 98,5 4 50 83 98.5
346 Ao Ao-AI I Fo = - & E = ~ x 100% = I--Al Ao Fo FD = faktor dekontaminasi E = operasi pemisahan Ao = aktivitas mula-mula
Al ==aktivitas setelah pengolahan
2. Harga FD yang saya tayangkan,
kelihatannya tidak memakai satuan %, demikian pada tayangan akhir (kesimpulan). Suryantoro
1. Mohon dijelaskan maksimalnya bahwa CaCO3dapat menurunkan aktivitas (dalam daftar Pustaka).
2. Mohon dijelaskan peristiwa kontaminasi Am terhadap limbah hasil olah ulang.
Buku II
Prosiding Pertemuan dun Presentasi Umiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995
Isman Mulyadi
1. Adanya kontaminan dalam limbah dapat mengenap dengan beberapa eara, yaitu a. Pengenapan seeara langsung
b. Terperangkap di dalam flak
c. Temetralisir muatan koloid sehingga bisa menempel dalam lapisan difusi dalam flok CaCO3
2. Mekanisme proses olah ulang pertama-tama dilakukan "de clading" kemudian dilanjutkan dengan pelarutan. Proses selanjutnya adalah ekstraksi. Dalam proses ekstraksi tidak mungkin setiap unsur dapat terekstrak secara sempuma. Demikian juga untuk unsur aktinida juga tidak mungkin dapat terekstrak secara keseluruhan. Akibat dari proses ini akan timbul dua kelompok, yaitu kelompok mayor aktinida (bisa disebut sebagai limbah TRU) & kelompok minor aktinida. Pada kelompok minor aktinida inilah Am berada.
