OPTIMASI KONDISI PROSES ELEKTROKOAGULASI ION LOGAM KADMIUM (II) DALAM LIMBAH CAIR ELEKTROPLATING.

(1)

i

OPTIMASI KONDISI PROSES ELEKTROKOAGULASI ION LOGAM KADMIUM (II) 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 : Risanto Wibowo NIM 13307144008

PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

(2)

ii

OPTIMASI KONDISI PROSES ELEKTROKOAGULASI ION LOGAM KADMIUM (II) DALAM LIMBAH CAIR ELEKTROPLATING

Oleh: Risanto Wibowo NIM 13307144008

ABSTRAK

Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui kondisi optimum proses elektrokoagulasi untuk menurunkan konsentrasi logam kadmium dalam limbah cair elektroplating. Elektrokoagulasi merupakan gabungan proses elektrolisis dan proses flokulasi-koagulasi.

Subjek penelitian ini adalah ion logam kadmium (II). Objek penelitian ini adalah efisiensi elektrokoagulasi terhadap penurunan konsentrasi ion logam kadmium (II) pada limbah cair elektroplating dari sentra kerajinan perak di Kotagede, Yogyakarta. Kondisi proses elektrokoagulasi yang dipelajari meliputi kombinasi elektroda, waktu proses elektrokoagulasi, pH sistem, dan rapat arus. Efektivitas elektrokoagulasi dilihat dari nilai efisiensi penurunan konsentrasi logam kadmium. Kondisi optimum ditunjukan oleh nilai efisiensi maksimum. Analisis konsentrasi kadmium dalam filtrat akhir menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).

Hasil penelitian menunjukan bahwa kondisi optimum proses elektrokoagulasi untuk menurunkan konsentrasi logam kadmium pada kombinasi elektroda Al-Al dengan nilai efisiensi sebesar 63,46%. Waktu proses elektrokoagulasi optimum adalah 30 menit dengan nilai efisiensi sebesar 83,30%. pH sistem optimum adalah 10 dengan nilai efisiensi sebesar 95,37%. Rapat arus optimum adalah 0,00125 A/cm2_{dengan nilai efisiensi sebesar 65,28%.}

(3)

iii

OPTIMIZATION OF THE CONDITIONS OF CADMIUM METAL ION (II) ELECTROCOAGULATION PROCESS IN

ELECTROPLATING WASTE WATER electrocoagulation process against decrease concentration of cadmium metal in electroplating wastewater. Electrocoagulation is a combination of electrolysis process and flocculation-coagulation process.

The subject of this research was cadmium metal ion (II). The object of this research was the efficiency of electrocoagulation against decrease concentration of cadmium metal ion (II) in the electroplating wastewater from silver handicraft centers at Kotagede, Yogyakarta. Electrocoagulation process conditions are studied include a combination electrode, electrocoagulation process time, pH system, and current density. Effectiveness of the electrocoagulation seen from the value of efficiency against decrease concentration of cadmium metal. The optimum conditions was shown by a value of maximum efficiency. Analysis concentration of cadmium in the final filtrate using Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS).

The result of this research showed that the optimization condition of electrocoagulation process for against decrease concentration of cadmium metal is on Al-Al combinations electrodes with the value efficiency of 63.46%. Optimization of the process time is 30 minutes with the value efficiency of 83.30%. Optimization of the pH system is 10 with the value efficiency of 95.37%. Optimization of the current density is 0.00125 A/cm2_{with the value efficiency of} 65.28%.

(4)

iv

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir Skripsi dengan Judul

Optimasi Kondisi Proses Elektrokoagulasi Ion Logam Kadmium (II) dalam Limbah Cair Elektroplating

Disusun oleh: Risanto Wibowo NIM 13307144008

Telah memenuhi syarat dan disetujui oleh Dosen Pembimbing untuk dilaksanakan Ujian Tugas Akhir Skripsi

bagi yang bersangkutan.

Yogyakarta, 31 Mei 2017 Mengetahui,

Ketua Program Studi

Drs. Jaslin Ikhsan, M.App. Sc.,Ph.D NIP. 19680629 199303 1 001

Disetujui,

Dosen Pembimbing

Regina Tutik P, M.Si

(5)

v

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir Skripsi

Optimasi Kondisi Proses Elektrokoagulasi Ion Logam Kadmium (II) dalam Limbah Cair Elektroplating

Disusun oleh: Risanto Wibowo NIM 13307144008

Telah dipertahankan di depan Tim Penguji Tugas Akhir Skripsi Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Yogyakarta Pada tanggal 9 Juni 2017

TIM PENGUJI

Nama/ Jabatan Tanda Tangan Tanggal

Regina Tutik P, M.Si

Ketua Penguji ... ... Sunarto, M.Si

Penguji Utama ... ... I Made Sukarna, M.Si

Penguji Pendamping ... ...

Yogyakarta, 9 Juni 2017

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Dekan,

(6)

vi

HALAMAN PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Risanto Wibowo

NIM : 13307144008

Program Studi : Kimia

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Judul TAS : Optimasi Kondisi Proses Elektrokoagulasi Ion Logam Kadmium (II) dalam Limbah Cair Elektroplating

menyatakan bahwa skripsi ini benar-benar karya saya sendiri di bawah tema penelitian payung dosen atas nama Siti Marwati, M.Si dan Regina Tutik Padmaningrum, M.Si Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam tahun 2016 yang berjudul “Model Pengolahan Limbah Cair Elektroplating secara Elektrokoagulasi”. Sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan orang lain kecuali sebagai acuan kutipan dengan mengikuti tata penulisan karya ilmiah yang telah lazim. Tanda tangan dosen penguji yang tertera dalam halaman pengesahan adalah asli, jika tidak asli, saya siap menerima sanksi ditunda yudisium pada periode berikutnya.

Yogyakarta, 13 April 2017 Yang menyatakan,

(7)

vii

HALAMAN MOTTO

Kerjakanlah, Wujudkanlah, Raihlah cita-citamu Dengan memulainya

(8)

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 Didik Prasetya dan Ibu Heni Suharti yang selalu memberikan kasih sayang, dukungan dan doa yang tiada henti-hentinya. 3. Saudaraku, Risanto Nugroho yang selalu memberikan semangat dan

masukan.

4. Ferdinand Dos Santos, Enny Dwi Cahyanti, dan Resti Syara Ronita yang selalu memberi pendapat dan semangat.

5. Teman-teman Kimia E 2013 dan semua orang yang telah mendukung serta mendoakanku.

(9)

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 Ion Logam Kadmium (II) 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 Padmaningrum, M.Si selaku Dosen Pembimbing TAS yang telah banyak memberikan semangat, dorongan, dan bimbingan selama penyusunan Tugas Akhir Skripsi ini.

2. Bapak Sunarto, M.Si selaku Penguji Utama yang sudah memberikan koreksi perbaikan secara komprehensif terhadap TAS ini.

3. Bapak I Made Sukarna, M.Si selaku Penguji Pendamping yang telah memberikan koreksi perbaikan secara komprehensif terhadap TAS ini.

4. Bapak Jaslin Ikhsan, Ph.D selaku Ketua Jurusan Pendidikan Kimia dan Koordinator Program Studi Kimia serta Koordinator Tugas Akhir Skripsi Kimia FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta yang telah memberikan izin penelitian dan memberikan nasihat serta saran-saran.

(10)

x

6. Bapak Dr. Crys Fajar Partana, M.Si selaku Dosen Penasehat Akademik yang telah membimbing akademik selama 4 tahun.

7. Seluruh Dosen, Staf, dan Laboran Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UNY yang telah banyak membantu selama perkuliahan dan penelitian.

8. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

(11)

xi A. Latar Belakang Masalah ... 1

B. Identifikasi Masalah ... 3

(12)

xii

3. Parameter Operasional pada Proses Elektrokoagulasi ... Error! Bookmark not defined.

4. Kadmium ... Error! Bookmark not defined. 5. Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) ... Error! Bookmark not defined.

B. Penelitian yang Relevan ... Error! Bookmark not defined. C. Kerangka Berpikir ... Error! Bookmark not defined.

BAB III METODE PENELITIAN

A. Subjek dan Objek Penelitian... 9

B. Variabel Penelitian ... 9

C. Instrumen Penelitian... 11

D. Prosedur Penelitian ... 12

E. Teknik Analisis Data ... 20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ... 21

1. Karakterisasi Limbah Cair Elektroplating Awal ... 21 2. Karakterisasi Komposisi Pelat Fe dan Al .... Error! Bookmark not defined.

3. Optimasi Kombinasi Elektroda pada Proses Elektrokoagulasi Error! Bookmark not defined.

4. Optimasi Waktu pada Proses Elektrokoagulasi ... Error! Bookmark not defined.

(13)

xiii

6. Optimasi Rapat Arus pada Proses Elektrokoagulasi ... Error! Bookmark not defined.

B. Pembahasan ... Error! Bookmark not defined.

1. Optimasi Kombinasi Elektroda pada Proses Elektrokoagulasi ... 23

2. Optimasi Waktu pada Proses Elektrokoagulasi ... 30

3. Optimasi pH Sistem pada Proses Elektrokoagulasi ... 32

4. Optimasi Rapat Arus pada Proses Elektrokoagulasi ... 35

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 39

B. Saran ... 39

DAFTAR PUSTAKA ... 41

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Sifat kimia dan sifat fisika dari logam Kadmium ……... 18 Tabel 2. Hasil Uji Karakterisasi Limbah Cair Awal (Sampe l I)... 39 Tabel 3. Data Kandungan Logam pada Elektroda Fe dan Al……... 41 Tabel 4. Data Konsentrasi Logam Cd dan Efisiensi (%) pada Optimasi

Kombinasi Elektroda………... 43 Tabel 5. Data Konsentrasi Logam Cd dan Efisiensi (%) pada Optimasi

Waktu Proses Elektrokoagulasi ………... 43 Tabel 6. Data Konsentrasi Logam Cd dan Efisiensi (%) pada Optimasi

pH Sistem………... 44 Tabel 7. Data Konsentrasi Logam Cd dan Efisiensi (%) pada Optimasi

Rapat Arus………... 45 Tabel 8. Data Berat Flok, Warna Larutan Akhir, dan Bau pada Optimasi

Kombinasi Elektroda.…….…….…….………... 53 Tabel 9. Data Berat Flok, Warna Larutan Akhir, dan Bau pada Optimasi

Waktu Proses Elektrokoagulasi……….... 55 Tabel 10. Data Berat Flok, Warna Larutan Akhir, dan Bau pada Optimasi

pH Sistem ………... 59

(15)

(16)

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Mekanisme Proses Elektrokoagulasi .………...….... 13 Gambar 2. Limbah Cair Elektroplating ………...….…... 29 Gambar 3. Elektroda Besi dan Aluminium...………...….…... 31 Gambar 4.

Gambar 5. Gambar 6.

Skema Penyusunan Alat untuk Elektrokoagulasi... Limbah Cair Elektroplating sebelum Proses Elektrokoagulasi.. Rangkaian Alat Proses Elektrokoagulasi...

31 40 42 Gambar 7. Proses Terbentuknya Flok pada Proses Elektrokoagulasi…... 48 Gambar 8. Proses Penyaringan Limbah Akhir hasil Elektrokoagulasi…….. 48 Gambar 9. Filtrat Hasil Elektrokoagulasi Setelah Penyaringan Pada

Optimasi Kombinasi Elektroda…... 49 Gambar 10. Diagram Batang Hubungan antara Kombinasi Elektroda

dengan % Efisiensi Pengurangan Konsentrasi Logam Cd pada Optimasi Kombinasi Elektroda... 49 Gambar 11. Grafik Hubungan antara Waktu Proses Elektrokoagulasi

dengan % Efisiensi Pengurangan Konsentrasi Logam Cd pada Optimasi Waktu …………... 54 Gambar 12. Filtrat Hasil Elektrokoagulasi Setelah Penyaringan Pada

Optimasi Waktu Proses Elektrokoagulasi ………. 56 Gambar 13. Grafik Hubungan antara pH sistem Elektrokoagulasi dengan

% Efisiensi Pengurangan Konsentrasi Logam Cd pada Optimasi pH……... 57 Gambar 14. Filtrat Hasil Elektrokoagulasi Setelah Penyaringan Pada

Optimasi pH Sistem………... 60 Pengurangan Konsentrasi Logam Cd pada Optimasi Rapat Arus... Filtrat Hasil Elektrokoagulasi Setelah Penyaringan Pada si Optimasi Rapat Arus...

61

62

(17)

xvii

(18)

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Perhitungan % Efisiensi Pengurangan Logam Cd Pada Proses

Elektrokoagulasi ... 72

Lampiran 2. Perhitungan Konversi Kuat Arus menjadi Rapat Arus ... 73

Lampiran 3. Diagram Alir Prosedur Penelitian ... 74

Lampiran 4. Data Karakteristik Limbah Cair Elektroplating pada Sampel I ... 75

Lampiran 5. Data Konsentrasi Awal Limbah Cair Elektroplating pada Sampel II ... 76

Lampiran 6. Data Karakteristik Elektroda Al dan Fe ... 77

Lampiran 7. Data Optimasi Elektroda Al-Al ... 78

Lampiran 8. Data Optimasi Elektroda Fe-Fe ... 79

Lampiran 9. Data Optimasi Elektroda Al-Fe ... 80

Lampiran 10. Data Optimasi Elektroda Fe-Al ... 81

Lampiran 11. Data Optimasi Waktu Elektrokoagulasi (Akhir I) ... 82

Lampiran 12. Data Optimasi Waktu Elektrokoagulasi (Akhir II) ... 83

Lampiran 13. Data Optimasi pH (Akhir I) ... 84

Lampiran 14. Data Optimasi pH (Akhir II)... 85

(19)

1 BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Proses elektroplating pada industri perak menghasilkan limbah cair. Limbah cair yang ditimbulkan dapat berupa bahan organik maupun anorganik. Industri elektroplating merupakan salah satu industri yang mempunyai perkembangan sangat pesat. Perkembangan ini dapat memberikan dampak positif maupun dampak negatif. Dampak postifinya dapat berupa beragamnya produk-produk elektroplating. Dampak negatifnya adalah meningkatnya jumlah limbah yang dihasilkan khususnya limbah cair yang mengandung ion-ion logam berbahaya bagi lingkungan.

(20)

2

dan dapat terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal (Festri Istarani dan Ellina S. Pandebesie, 2014: 53).

Berdasarkan uraian tersebut menyatakan bahwa limbah cair elektroplating mengandung kation logam berat yang berbahaya bagi lingkungan perlu dilakukan pengolahan limbah, salah satunya dengan mengurangi kadar logam berat. Beberapa metode untuk pengolahan limbah cair elektroplating telah banyak dilakukan antara lain metode penukar ion, pengendapan kimia, penyaringan dengan membran, dan adsorpsi. Namun kebanyakan metode pengolahan limbah masih bersifat memindahkan logam berat tersebut dari media lingkungan yang satu ke media lingkungan yang lain, contohnya metode adsorpsi. Penggunaan metode tersebut masih memungkinkan adanya limbah untuk kembali ke lingkungan (Siti Marwati, dkk, 2013: 19).

(21)

3

tinggi, sederhana dan lebih ramah lingkungan. Selain itu, hasil dari proses koagulasi menghasilkan flok (gumpalan) berupa koloid yang mengandung logam-logam. Flok tersebut dapat dimanfaatkan kembali membentuk campuran oksida-oksida logam melalui kalsinasi. Campuran oksida-oksida logam yang terbentuk menghasilkan warna tertentu yang akan dimanfaatkan sebagai pewarna glasir keramik.

Faktor-faktor yang mempengaruhi efektivitas elektrokoagulasi adalah kombinasi elektroda, waktu proses, pH sistem, dan rapat arus (Mikko Vepsalainen, 2012: 33). Pada penelitian ini akan dilakukan optimasi kondisi elektrokoagulasi untuk mengurangi kadar logam Cd dalam limbah cair elektroplating. Kondisi yang dioptimasi meliputi kombinasi elektroda, waktu proses, pH sistem, dan rapat arus. Kondisi yang optimum ditunjukkan oleh efisisensi pengurangan logam Cd pada limbah tersebut yang diukur dengan metode Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS).

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang permasalahan di atas, maka terdapat beberapa permasalahan yang layak untuk dikaji dalam sebuah penelitian, masalah-masalah yang teridentifikasi antara lain adalah sebagai berikut :

1. Limbah cair elektroplating mengandung logam berat yang berbahaya bagi lingkungan.

(22)

4

3. Jenis kombinasi elektroda mempengaruhi kadar logam kadmium (II) yang terkoagulasi belum dipelajari.

4. Variasi waktu proses mempengaruhi kadar logam kadmium (II) yang terkoagulasi belum dipelajari.

5. Variasi pH sistem mempengaruhi kadar logam kadmium (II) yang terkoagulasi belum dipelajari.

6. Variasi rapat arus mempengaruhi kadar logam kadmium (II) yang terkoagulasi belum dipelajari.

C. Batasan Masalah

Permasalahan dalam penelitian ini sangat luas sehingga perlu dibatasi sebagai berikut :

1. Jenis ion logam yang diteliti adalah ion logam kadmium (II) dalam limbah cair elektroplating yang diambil dari sentra kerajnan perak di Kota Gede Yogyakarta.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi elektrokoagulasi yang dipelajari adalah kombinasi elektroda, variasi waktu elektrokoagulasi, pH sistem, dan kuat arus.

3. Kombinasi elektroda yang digunakan dalam proses elektrokoagulasi adalah Al-Al, Fe-Fe, Fe-Al dan Al-Fe. Elektroda yang digunakan berupa pelat tipis Al berukuran (panjang 7,5 cm, lebar 4 cm dan ketebalan 0,05 mm) dan Fe berukuran (panjang 7,5 cm, lebar 4 cm dan ketebalan 0,1 mm).

(23)

5

5. Variasi pH sistem yang dipelajari dalam proses elektrokoagulasi adalah pH awal (2,5), 4, 8 dan 10.

6. Variasi rapat arus yang dipelajari dalam proses elektrokoagulasi adalah 0,00125; 0,00375; 0,00625; dan 0,00875 A/cm2

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan batasan masalah maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut :

1. Jenis kombinasi elektroda apakah yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating untuk mengendapkan ion logam kadmium (II) ?

2. Berapakah waktu proses optimum yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating untuk mengendapkan ion logam kadmium (II) ?

3. Berapakah pH sistem optimum yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating untuk mengendapkan ion logam kadmium (II) ?

4. Berapakah rapat arus optimum yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating untuk mengendapkan ion logam kadmium (II) ?

E. Tujuan Penelitian

(24)

6

1. Mengetahui kombinasi elektroda optimum yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating untuk mengendapkan ion logam kadmium (II).

2. Mengetahui waktu proses optimum yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating untuk mengendapkan ion logam kadmium (II).

3. Mengetahui pH sistem optimum yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating untuk mengendapkan ion logam kadmium (II).

4. Mengetahui rapat arus optimum yang dapat menghasilkan efisiensi terbesar pada proses elektrokoagulasi dalam limbah cair elektroplating untuk mengendapkan ion logam kadmium (II).

F.Manfaat Penelitian

Berdasarkan tujuan penelitian diatas, maka diperoleh beberapa manfaat antara lain adalah sebagai berikut:

1. Manfaat Teoritis

a. Penelitian ini dapat diterapkan dalam pengembangan keilmuan di bidang kimia.

(25)

7 2. Manfaat Praktis

a. Penelitian ini bermanfaat bagi penulis untuk mendapatkan pengalaman mengambil sampel, kerja di laboratorium, melakukan elektrokoagulasi, mendapatkan relasi dalam penelitian, mengetahui laboratorium tempat analisis, dan mampu menganalisis data.

3. Manfaat Bagi Masyarakat

a. Penelitian ini memberikan model pengolahan limbah untuk pengrajin perak.

(26)

8 BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Deskripsi Teori

1. Limbah Cair Elektroplating

Kegiatan elektroplating, selain menghasilkan produk yang berguna juga menghasilkan limbah padat dan cair serta emisi gas. Limbah cair berupa air limbah yang berasal dari pencucian, pembersihan dan proses plating. Limbah cair dapat pula mengandung padatan. Air limbah juga mengandung logam-logam berat terlarut dan senyawa-senyawa berbahaya lainnya. Limbah cair elektroplating mengandung ion-ion logam terlarut, pelarut, dan senyawa organik maupun anorganik terlarut lainnya. Sumber utama limbah cair elektroplating berasal dari bak elektroplating (Purwanto dan Syamsul Huda, 2005: 119). Bahan pencemar dalam limbah cair elektroplating yang sering menjadi perhatian adalah ion-ion logam berat karena sifat toksik dari ion-ion tersebut meskipun berada pada konsentrasi yang rendah (ppm), juga bersifat bioakumulasi dalam siklus rantai makanan. Logam berat dapat mengakibatkan keracunan apabila terakumulasi dalam tubuh makhluk hidup serta dapat menyebabkan kematian apabila kadar dalam tubuh melebihi ambang batas (Muhamad Iksan dan Ita Ulfin, 2012: 1-2).

(27)

9 BAB III

METODE PENELITIAN

Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif eksploratif dengan subjek penelitian limbah cair elektroplating. Objek utama penelitian ini adalah efisiensi penurunan kadar ion logam kadmium (II) 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 ion kadmium (II). 2. Objek Penelitian

Objek dalam penelitian ini adalah efisiensi elektrokoagulasi terhadap penurunan kadar ion kadmium (II) pada limbah cair elektroplating dari sentra pengrajin perak di Kotagede Yogyakarta.

B. Variabel Penelitian 1. Variabel bebas

Variabel bebas pada penelitian ini adalah :

(28)

10

b. Waktu elektrokoagulasi yang akan dipelajari dalam proses elektrokoagulasi adalah 30, 60, 90, dan 120 menit.

c. pH sistem yang akan dipelajari dalam proses elektrokoagulasi adalah pH awal limbah (2,5), 4, 8 dan 10.

d. Rapat arus yang akan dipelajari dalam proses elektrokoagulasi 0,00125 ; 0,00375 ; 0,00625 ; dan 0,00875 A/cm2.

2. Variabel kontrol

a. Volume limbah : 500 mL

b. Sumber limbah : Sentra Kerajinan Perak di Kota Gede, Yogyakarta c. Spesifikasi elektroda : Pelat tipis Al (panjang 7,5 cm, lebar 4 cm dan

ketebalan 0,05 mm) dan Fe (panjang 7,5 cm, lebar 4 cm dan ketebalan 0,1 mm)

d. Waktu pengambilan sampel : 11 Maret 2016 dan 10 Oktober 2016 e. Jarak antar elektroda : 1 cm

f. Kecepatan pengadukan : skala 7 pada rpm tertentu g. Ukuran magnetic bar : 4 cm

h. Suhu limbah : 27ºC i. Beaker glass : 1000 mL 3. Variabel terikat

(29)

11 C. Instrumen Penelitian

1. Alat-alat yang digunakan adalah : a. Alat SSA

b. Magnetic stirer (merk Cimarec) dan magnetic bar

c. Power supply DC (merk Cellkit) d. Timbangan analitik

e. Penyaring buchner

f. pH meter

g. Gelas beker 1000 mL h. Gelas ukur 500 mL i. Penyangga elektroda j. Corong kaca

k. Termometer l. Stopwatch

m.Kabel capit buaya n. Jerigen

o. Botol penelitian

2. Bahan yang digunakan adalah :

a. Limbah cair elektroplating dari sentra kerajinan perak di Kotagede Yogyakarta

b. Pelat Al dan Fe c. Wrap plastic

(30)

12 e. Aseton

f. Kertas saring Whatman no.42 g. Larutan NH4OH 3 M

h. Aluminium Foil i. Silika Gel

D. Prosedur Penelitian

1. Pengambilan Sampel Limbah Cair Elektroplating

Sampel limbah cair elektroplating diambil dari sentra pengrajin perak di Kotagede Yogyakarta. Pengambilan sampel dilakukan pada tanggal 11 Maret 2016 (sampel I) dan 10 Oktober 2016 (sampel II) di tempat yang sama. Sampel diambil dari bak penampungan hasil elektrolating menggunakan beberapa jerigen kecil ukuran 5 liter.

Gambar 2. Limbah Cair Elektroplating

(31)

13

jerigen kecil dimasukan ke dalam satu ember besar, kemudian sampel limbah diaduk secara merata agar limbah bercampur dengan baik. Setelah dihomogenkan sampel dimasukan ke dalam jerigen ukuran besar yang telah dipasangi kain bersih pada bagian lubang masuk jerigen. Kain bersih digunakan untuk menyaring partikel padatan ukuran besar yang ada pada sampel tersebut. Sampel disimpan di Laboratorium Kimia Analisis FMIPA UNY.

2. Karakterisasi Limbah Cair Awal

Karakterisasi limbah cair elektroplating yaitu dengan menentukan konsentrasi logam yang akan dihilangkan dari limbah cair elektroplating meliputi konsentrasi logam Cd dan parameter pendukung lain pada penelitian ini. Sampel limbah yang telah dihomogenkan diambil sebanyak 5 liter untuk dikarakterisasi sesuai dengan Baku Mutu limbah cair untuk industri pelapisan logam menurut Peraturan Gubernur Provinsi DIY Nomor 7 Tahun 2016. Uji karakterisasi limbah dilakukan di Balai Laboratorium Kesehatan Yogyakarta. Penentuan konsentrasi logam kadmium dilakukan menggunakan AAS dengan spesifikasi metode IKM/5.4.11/BLK-Y.

3. Karakterisasi Komposisi Pelat Fe dan Al

(32)

14

Gambar 3. Elektroda Besi dan Aluminium

4. Optimasi Kondisi Proses Elektrokoagulasi

Optimasi kondisi operasional proses elektrokoagulasi meliputi optimasi kombinasi elektroda, waktu proses, pH sistem, dan rapat arus. Rangkaian alat yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.

(33)

15 a. Optimasi Kombinasi Elektroda

1) Sebanyak 500 mL limbah cair elektroplating yang sudah diukur kadar awal logam kadmiumnya dimasukkan ke dalam beaker glass ukuran 1000 mL.

2) Magnetic bar dimasukkan ke dalam beaker glass yang sudah berisi limbah cair elektroplating.

3) Beaker glass ditempatkan tepat di tengah magnetic stirer.

4) Magnetic stirer dihidupkan dengan kecepatan putaran skala 7 pada rpm tertentu .

5) Pelat elektroda dipasang dengan kombinasi Al-Al, Fe-Fe, Al-Fe, Fe-Al diatur jarak 1 cm dengan menggunakan alat penjepit antara anoda dan katoda.

6) Elektroda dihubungkan ke power supply dengan tegangan 1 V menggunakan penjepit buaya. Pelat elektroda di kutub negatif sebagai katoda dan pelat elektroda di kutub positif sebagai anoda.

7) Pelat elektroda dicelupkan sepanjang 4 cm ke dalam limbah cair elektroplating.

8) Saat elektroda tercelup secara bersamaan stopwatch dihidupkan untuk menghitung waktu proses.

9) Setiap perubahan yang terjadi selama poses diamati meliputi tejadinya perubahan warna, endapan, adanya gelembung, dan pH.

(34)

16

11) Setelah dilakukan proses elektrokoagulasi, kemudian limbah hasil perlakuan elektrokoagulasi disaring dan filtratnya dianalisis dengan menggunakan AAS. Konsentrasi logam Cd yang ada di dalam limbah hasil perlakuan elektrokoagulasi disebut konsentrasi Cd sisa.

12) Data ini digunakan untuk menentukan efisiensi pengurangan logam-logam dalam limbah cair elektroplating.

b. Optimasi Variasi Waktu Proses Elektrokoagulasi

3) Beaker glass ditempatkan tepat di tengah magnetic stirer.

4) Magnetic stirer dihidupkan dengan kecepatan putaran skala 7 pada rpm tertentu.

5) Pelat elektroda Al-Al yang didapatkan pada optimasi sebelumnya, diatur jarak 1 cm dengan menggunakan alat penjepit antara anoda dan katoda. 6) Elektroda dihubungkan ke power supply dengan tegangan 1 V

menggunakan penjepit buaya. Pelat elektroda di kutub negatif sebagai katoda dan pelat elektroda di kutub positif sebagai anoda.

(35)

17

10) Proses elektrokoagulasi diulang dengan variasi waktu 30, 60, 90, dan 120 menit.

11) Setelah dilakukan proses elektrokoagulasi, kemudian limbah hasil perlakuan elektrokoagulasi disaring dan filtratnya dianalisis dengan menggunakan AAS.

c. Optimasi Variasi pH

3) pH larutan diatur dengan cara menambahkan NH4OH 3M dikit demi sedikit sampai mencapai pH yang diinginkan dengan menggunakan pipet tetes. Pengaturan pH ini dilakukan sambil diaduk.

4) Variasi pH yang digunakan adalah pH limbah awal (2,5), 4, 8, dan 10. 5) Beaker glass ditempatkan tepat di tengah magnetic stirer.

(36)

18

7) Pelat elektroda Al-Al yang didapatkan pada optimasi sebelumnya, diatur jarak 1 cm dengan menggunakan alat penjepit antara anoda dan katoda. 8) Elektroda dihubungkan ke power supply dengan tegangan 1 V

menggunakan penjepit buaya. Pelat elektroda di kutub negatif sebagai katoda dan pelat elektroda di kutub positif sebagai anoda.

12) Proses elektrokoagulasi dilakukan pada waktu proses 30 menit yang diperoleh pada optimasi sebelumnya.

d. Optimasi Variasi Rapat Arus

(37)

19

3) pH larutan diatur dengan cara menambahkan NH4OH 3M hingga mencapai pH 10 yang diperoleh pada optimasi sebelumnya.

4) Beaker glass ditempatkan tepat di tengah magnetic stirer.

5) Magnetic stirer dihidupkan dengan kecepatan putaran skala 7 pada rpm tertentu.

6) Pelat elektroda Al-Al yang didapatkan pada optimasi sebelumnya, diatur jarak 1 cm dengan menggunakan alat penjepit antara anoda dan katoda. 7) Rapat arus diatur dengan variasi 0,00125 ; 0,00375 ; 0,00625 ; dan

0,00875 A/cm2.

8) Elektroda dihubungkan ke power supply dengan tegangan yang telah disesuaikan dengan kuat arus menggunakan penjepit buaya. Pelat elektroda di kutub negatif sebagai katoda dan pelat elektroda di kutub positif sebagai anoda.

11) Setiap perubahan yang terjadi selama poses diamati meliputi tejadinya perubahan warna, endapan, adanya gelembung, pH.

(38)

20

E. Teknik Analisis Data

Nilai % efisiensi penurunan konsentrasi logam kadmium dalam filtrat akhir dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut :

Efisiensi (%) = Cₒ−C

Cₒ x 100 % Keterangan : C0 = kadar Cd awal

(39)

21 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Hasil yang didapatkan pada penelitian ini berupa data konsentrasi awal logam Cd dalam limbah cair elektroplating, konsentrasi logam Cd dalam filtrat akhir hasil proses elektrokoagulasi dan % efisiensi pengurangan logam Cd hasil optimasi kombinasi elektroda, optimasi variasi waktu proses elektrokoagulasi, optimasi variasi pH sistem, dan optimasi variasi rapat arus. Data yang diperoleh merupakan data dari hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Analisis FMIPA UNY, Balai Laboratorium Kesehatan Yogyakarta, dan Laboratorium Pusat Sains dan Teknologi Akselerator-Batan. Sebelum sampel limbah cair dielektrokoagulasi, sampel dikarakterisasi terlebih dahulu.

1. Karakterisasi Limbah Cair Elektroplating Awal

(40)

22

Tabel 2. Hasil Uji Karakterisasi Limbah Cair Awal (Sampel I)

*) hasil uji parameter melebihi baku mutu

Tabel 2 menunjukan bahwa limbah cair awal (sampel I) mengandung logam Cd sebesar 0,0865 ppm. Menurut Baku Mutu limbah cair untuk industri pelapisan logam Peraturan Gubernur Provinsi DIY Nomor 7 Tahun 2010 dan Peraturan Gubernur Provinsi DIY Nomor 7 Tahun 2016 batas maksimum logam

(41)

23

1. Optimasi Kombinasi Elektroda pada Proses Elektrokoagulasi

Optimasi kondisi proses ini dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan kombinasi elektroda yang paling optimum untuk mengurangi konsentrasi logam Cd dalam limbah cair elektroplating. Pada uji optimasi kombinasi elektroda dilakukan kombinasi elektroda Fe-Fe, Fe-Al, Al-Fe, dan Al-Al. Sebelum digunakan untuk proses elektrokoagulasi, pelat elektroda Fe dan Al dilakukan analisis kandungan logam. Analisis dilakukan di Laboratorium Pusat Sains dan Teknologi Akselerator-Batan dengan menggunakan metode XRF (X-ray Fluoresence). Jika dilihat dari Tabel 3 pelat elektroda Fe mengandung unsur besi ± 90 % dan plat elektroda aluminium mengandung unsur aluminium ± 60 %. Pada kedua pelat juga mengandung logam lain yang juga terdapat dalam limbah cair elektroplating. Logam Cd juga terdapat dalam pelat Fe dan Al.

Ada beberapa tahap utama yang terjadi di dalam metode elektrokoagulasi. Tahap pertama adalah terjadinya reaksi reduksi oksidasi (redoks) dan elektrolisis air di dalam sistem elektrokoagulasi. Reaksi utama yang terjadi di katoda adalah reaksi reduksi dan elektrolisis air :

(42)

24

Anodik ion logam dan ion hidroksida yang dihasilkan pada permukaan elektroda mengalami reaksi lanjut secara spontan dalam larutan air limbah untuk membentuk hidroksida Fe(OH)2 dan Al(OH)3 (Mollah, M.Y.A, et al, 2004: 202). Media larutan disini adalah limbah cair elektroplating. Alumunium hidroksida dan besi hidroksida yang terbentuk pada sistem elektrokoagulasi mempunyai kemampuan untuk menghilangkan polutan dari limbah dengan penyerapan, pengendapan dan tarikan secara elektrostatik, yang kemudian diikuti oleh terjadinya flokulasi. Adsorpsi merupakan mekanisme flokulasi hidroksida Al(OH)3 terhadap polutan untuk membentuk flok. Polutan ini disebut flok karena ukuran partikel yang sangat kecil. Flok yang terbentuk merupakan hasil pembentukan dari polutan dengan hidroksida besi atau aluminium dan polimer hidroksil-kompleks yang terbentuk pada proses elektrokoagulasi.

Proses elektrolisis air pada sistem elektrokoagulasi ini ditunjukan pada reaksi (3) dan (6). Ion H+ _{pada limbah cair elektroplating yang tergolong asam} (pH < 3) akan direduksi menjadi gas hidrogen (H2) yang bebas menjadi gelembung. Reaksi total elektrolisis air adalah penguraian air menjadi gas hidrogen dan oksigen. Gelembung gas yang dihasilkan dalam proses elektrolisis menyebabkan polutan yang dibentuk sebagai flok terangkat ke permukaan air limbah. Flok dapat terangkat ke atas pada sistem elektrokoagulasi karena mempunyai ukuran partikel yang relatif kecil.

(43)

25

pengadukan pada sistem elektrokoagulasi. Setelah proses elektrokoagulasi dilakukan, terdapat partikel padat yang melayang dan mengendap di dasar gelas kimia. Adanya pengadukan di dalam sistem mempengaruhi efektivitas pembentukan partikel dengan ukuran relatif lebih besar. Pengadukan menyebabkan intensitas tumbukan antar partikel di dalam sistem larutan semakin besar, sehingga menghasilkan penggabungan partikel padatan yang mudah mengendap. Partikel ini disebut endapan. Endapan yang terbentuk mempunyai ukuran partikel yang relatif besar dan cenderung mengendap.

Tahap selanjutnya adalah penyaringan limbah hasil proses elektrokoagulasi dengan metode filtrasi mengunakan kertas saring Whatman 42 dan sistem vakum. Pada tahap ini diperoleh endapan yang tertinggal pada kertas saring. Filtrat yang tertampung pada penampung merupakan hasil akhir dari proses elektrokoagulasi.

Filtrat hasil penyaringan yang diperoleh berupa larutan jernih tidak berwarna dan tidak berbau. Setelah diperoleh filtrat, lalu dianalisa konsentrasi logam Cd (akhir) menggunakan metode AAS.

(44)

26

Gambar 10. Diagram Batang Hubungan antara Kombinasi Elektroda dengan % Efisiensi Pengurangan Konsentrasi Logam Cd pada Optimasi Kombinasi Elektroda

Gambar 10 menunjukan bahwa pada 4 kombinasi elektroda yang telah dilakukan menghasilkan nilai % efisiensi pengurangan konsentrasi logam Cd tidak berbeda secara signifikan antara kombinasi elektroda satu dengan lainnya. Namun pada kombinasi elektroda Al-Al memiliki nilai % efisiensi pengurangan konsentrasi logam Cd yang paling besar yaitu 63,46 %. Hal ini dapat dinyatakan bahwa pada kondisi proses elektrokoagulasi kombinasi elektroda Al-Al menghasilkan pengurangan konsentrasi logam Cd yang paling optimum.

(45)

27

Optimasi kombinasi elektroda yang pertama adalah kombinasi Fe-Fe. Reaksi yang terjadi di katoda adalah reaksi reduksi dan elektrolisis air, ditunjukan pada reaksi (2) dan (3). Reaksi yang terjadi di anoda adalah elektrolisis air dan terjadinya reaksi oksidasi, ditunjukan pada reaksi (5) dan (6). Pada kombinasi elektroda ini terjadi reaksi setimbang karena mempunyai harga E sel = 0 V.

Optimasi kombinasi kedua adalah kombinasi Fe-Al. Reaksi yang terjadi di katoda adalah reaksi reduksi dan elektrolisis air, ditunjukan pada reaksi (2) dan (3). Reaksi yang terjadi di anoda adalah elektrolisis air dan terjadinya reaksi oksidasi, ditunjukan pada reaksi (4) dan (6). Pada kombinasi elektroda ini terjadi reaksi spontan karena mempunyai harga E sel > 0 V.

Optimasi kombinasi ketiga adalah kombinasi Al-Fe. Reaksi yang terjadi di katoda adalah reaksi reduksi dan elektrolisis air, ditunjukan pada reaksi (1) dan (3). Reaksi yang terjadi di anoda adalah elektrolisis air dan terjadinya reaksi oksidasi, ditunjukan pada reaksi (5) dan (6). Pada kombinasi elektroda ini terjadi reaksi tidak spontan karena mempunyai harga E sel < 0 V.

Optimasi kombinasi keempat adalah kombinasi Al-Al. Reaksi utama yang terjadi di katoda adalah reaksi reduksi dan elektrolisis air, ditunjukan pada reaksi (1) dan (3). Reaksi utama yang terjadi di anoda adalah elektrolisis air dan terjadinya reaksi oksidasi, ditunjukan pada reaksi (4) dan (6). Pada kombinasi elektroda ini terjadi reaksi setimbang karena mempunyai harga E sel = 0 V.

(46)

28

teroksidasi dengan sempurna dan aluminium pada katoda lebih sukar untuk menghasilkan ion OH-_{, sehingga kemampuan untuk membentuk hidroksida} Fe(OH)2 kurang optimal. Hal tersebut akan berbanding lurus dengan pembentukan flok yang terjadi di dalam sistem elektrokoagulasi ini. Semakin kecil kemampuan untuk membentuk flok, maka kemampuan untuk mengurangi polutan dan konsentrasi Cd dalam limbah cair elektroplating juga semakin rendah. Hal ini dapat dilihat dari berat flok (Tabel 8) dan efisiensi yang diperoleh lebih sedikit dan rendah jika dibandingkan dengan kombinasi elektroda lain yaitu sebesar 51,33 %. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa pada kombinasi elektroda Al-Fe tidak optimum untuk mengurangi polutan dan konsentrasi logam Cd dalam limbah cair elektroplating.

(47)

29

elektrolisis kontinu. Dapat dikatakan bahwa pada kombinasi elektroda Al-Al dapat terjadi reaksi elektrolisis walaupun dengan pemberian potensial dari luar (sumber DC) yang seminimal mungkin, sedangkan potensial yang diberikan pada optimasi kombinasi elektroda ini sebesar 1 V. Reaksi setimbang yang terjadi pada kombinasi elektroda Al-Al di dalam sistem elektrokoagulasi mengakibatkan aluminium pada anoda teroksidasi lebih banyak menghasilkan ion Al3+ dan elektroda aluminium pada katoda lebih banyak menghasilkan ion OH-_{, sehingga} kemampuan untuk membentuk koagulan hidroksida Al(OH)3 optimal. Jika pembentukan koagulan Al(OH)3 optimal, maka efektivitas pengurangan logam Cd dan polutan lain dalam sistem pengolahan limbah cair elektroplating secara elektrokoagulasi lebih besar. Hal tersebut akan berbanding lurus dengan pembentukan flok di dalam sistem elektrokoagulasi. Flok yang terbentuk pada kombinasi elektroda Al-Al paling banyak dibanding kombinasi elektroda lain, begitu pula efisiensi yang diperoleh paling tinggi dibanding nilai efisiensi dari kombinasi elektroda lain. Efisiensi yang diperoleh pada kombinasi elektroda Al-Al sebesar 63,46 %.

(48)

30

2. Optimasi Waktu pada Proses Elektrokoagulasi

Optimasi kondisi proses ini dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan waktu proses yang paling optimum untuk mengurangi konsentrasi logam Cd dalam limbah cair elektroplating. Pada uji optimasi variasi waktu proses dilakukan variasi waktu 30, 60, 90 dan 120 menit. Kombinasi elektroda yang digunakan adalah kombinasi elektroda optimum yaitu Al-Al. Setelah proses elektrokoagulasi dilakukan diperoleh data % efisiensi pengurangan konsentrasi logam Cd dalam limbah akhir pada optimasi waktu proses dapat digambarkan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 11.

Gambar 11. Grafik Hubungan antara Waktu Proses Elektrokoagulasi dengan % Efisiensi Pengurangan Konsentrasi Logam Cd pada Optimasi Waktu

(49)

31

karena logam Cd yang terkandung pada elektroda aluminium melarut dalam bentuk ion Cd2+ _{di dalam sistem larutan (filtrat), sehingga menurunkan nilai} efisiensi. Pada waktu proses 90 dan 120 menit, ion logam Cd2+ yang larut kemudian tereduksi menjadi Cd(s) pada batang katoda dan dikurung oleh koagulan Al(OH)3 yang kemudian mengendap (sweep coagulation). Konsentrasi logam kadmium di dalam limbah cair elektroplating sangat sedikit (ppm), sehingga sangat kecil kemungkinan untuk membentuk Cd(OH)2 yang mengendap. Syarat untuk membentuk endapan Cd(OH)2 adalah harus melewati harga Ksp. Oleh karena itu pada kondisi ini tidak memungkinkan. Tereduksinya ion logam Cd2+ _{menjadi Cd(s) menaikan nilai efisiensi.}

Berdasarkan pertimbangan nilai ekonomis dan efisiensi waktu, maka waktu proses optimum adalah 30 menit yaitu menghasilkan % efisiensi sebesar 83,30 %. Hal ini dapat dikatakan bahwa pada proses pengurangan logam Cd menggunakan metode elektrokoagulasi, parameter waktu proses elektrokoagulasi tidak begitu berpengaruh. Waktu proses elektrokoagulasi yang optimum untuk mengurangi konsentrasi logam Cd dalam limbah cair elektroplating adalah 30 menit.

(50)

32

Cd dalam proses elektrokoagulasi ini. Data ini dapat dilihat pada Gambar 11 yang menunjukan bahwa perbedaan efisiensi antara waktu proses satu dengan waktu proses yang lain hampir sama. Pada Tabel 2 menunjukkan data hasil karakterisasi limbah cair elektroplating yang menyatakan bahwa di dalam limbah cair elektroplating juga mengandung kation logam selain Cd. Berdasar Tabel 9 sangat memungkinkan bahwa banyaknya flok atau endapan yang dihasilkan pada waktu proses elektrokoagulasi 90 dan 120 menit adalah hasil reduksi dari kation-kation logam selain Cd atau polutan lain yang ada di dalam limbah.

3. Optimasi pH Sistem pada Proses Elektrokoagulasi

(51)

33

Gambar 13. Grafik Hubungan antara pH sistem Elektrokoagulasi dengan % Efisiensi Pengurangan Konsentrasi Logam Cd pada Optimasi pH Gambar 13 menunjukan bahwa pH sistem optimum pada pH sistem 10, karena pada kondisi tersebut proses elektrokoagulasi menghasilkan nilai % efisiensi pengurangan konsentrasi logam Cd dalam limbah akhir sebesar 95,37 %. Oleh karena itu pH sistem 10 merupakan kondisi optimum untuk mengurangi konsentrasi logam Cd. Pada gambar 13 terlihat grafik kenaikan nilai efisiensi pengurangan konsentrasi logam Cd dari pH sistem paling rendah ke pH sistem paling tinggi. Pada penelitian ini semakin tinggi pH sistem proses elektrokoagulasi maka semakin besar nilai efisiensi pengurangan konsentrasi logam Cd yang dihasilkan.

Pengkondisian limbah dari suasana asam (pH 2,5) menjadi suasana basa (pH 10) pada optimasi variasi pH ini menggunakan larutan NH4OH 3M. Penambahan larutan NH4OH 3M menyebabkan sistem larutan limbah pada proses elektrokaogulasi kaya akan ion OH-_{, dimana ion OH}- _{dibutuhkan oleh Al}3+ _dari anoda untuk membentuk koagulan Al(OH)3. Kondisi ini meningkatkan

(52)

34

terbentuknya koagulan hidroksida. Pembentukan koagulan Al(OH)3 dapat ditulis dengan reaksi berikut :

Al3+ (aq) + 3OH- (aq) Al(OH)3 (s) (7) Menurut reaksi 7 pembentukan koagulan Al(OH)3 dipengaruhi oleh suasana pH sistem. Semakin banyak koagulan yang terbentuk pada sistem elektrokoagulasi maka kemampuan untuk menjerap atau mengurangi polutan dan konsentrasi logam Cd semakin besar. Semakin tinggi pH maka semakin banyak flok atau endapan yang terbentuk. Hal tersebut dapat dilihat dari flok yang terbentuk pada tiap kenaikan pH sistem. Semakin banyak flok yang terbentuk mengindikasikan bahwa pada kondisi ini efektif untuk mengurangi konsentrasi logam Cd dalam limbah cair elektroplating.

Tabel 10 menunjukan bahwa pada kondisi pH sitem 10 menghasilkan flok yang paling banyak. Hal tersebut mengindikasikan bahwa semakin banyak flok yang terbentuk, maka semakin optimum untuk mengurangi polutan yang ada di dalam limbah cair elektroplating.

Jika suatu industri ingin menggunakan metode elektrokoagulasi untuk mengurangi konsentrasi logam Cd dalam limbah cair elektroplating pada kondisi pH sistem 10, terdapat beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan. Faktor pertama adalah larutan akhir menjadi berbau. Bau pada larutan akhir disebabkan oleh penambahan larutan NH4OH 3M yang digunakan untuk mengatur kondisi pH sistem.

(53)

35

elektrokoagualsi. Warna larutan akhir yang menjadi lebih biru disebabkan oleh terbentuknya kompleks pada saat proses elektrokoagulasi. Kompleks terbentuk dari logam yang sudah terkoagulasi, kemudian larut dan membentuk kompleks dengan ligan NH3. Secara teori kompleks berwarna biru yang terbentuk adalah kompleks [Cu(NH3)4(H2O)]2+_{. Terbentuknya kompleks [Cu(NH3)4(H2O)]}2+_karena di dalam limbah cair awal juga terkandung logam Cu (tembaga), dapat dilihat pada Tabel 2 dan Lampiran 4. Jika suatu industri ingin menggunakan metode elektrokoagulasi untuk mengurangi konsentrasi logam Cd dalam limbah cair elektroplating disarankan memilih pada kondisi pH sistem 8, karena efisiensi yang dihasilkan antara kondisi pH sistem 8 dan 10 tidak berbeda jauh. Efisiensi yang dihasilkan pada kondisi pH sistem 8 sebesar 92,83 %, sedangkan pada kondisi pH sistem 10 menghasilkan efisiensi sebesar 95,37 %.

Pada proses penyaringan, selain diperoleh filtrat akhir hasil elektrokoagulasi yang tertampung di penampung juga diperoleh flok yang tertinggal di kertas saring.

4. Optimasi Rapat Arus pada Proses Elektrokoagulasi

(54)

36

digunakan rapat arus sebagai parameter optimasi kondisi proses elektrokoagulasi. Pada elektroda luas yang dipakai untuk plat alumunium ialah 16 cm2_{, sehingga} dapat diketahui rapat arus dihitung berdasarkan muatan listrik yang mengalir (Ampere) per sentimeter persegi luas elektroda, jadi rapat arus yang mengalir untuk optimasi rapat arus pada proses elektrokoagulasi ini adalah 0,00125 A/cm2 _; 0,00375 A/cm2 ; 0,00625 A/cm2 ; dan 0,00875 A/cm2 . Kombinasi elektroda yang digunakan adalah kombinasi elektroda optimum yaitu Al-Al. Waktu proses yang dilakukan adalah pada waktu proses optimum yaitu 30 menit. Kondisi pH sistem yang dilakukan pada kondisi pH optimum yaitu 10. Setelah proses elektrokoagulasi dilakukan diperoleh data % efisiensi pengurangan konsentrasi logam Cd dalam limbah akhir pada optimasi rapat arus dapat digambarkan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 16.

Gambar 16. Grafik Hubungan antara Rapat Arus dengan % Efisiensi Pengurangan Konsentrasi Logam Cd pada Optimasi Rapat Arus.

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01

(55)

37

(56)

38

Gambar 16 menunjukan grafik yang menyatakan bahwa semakin besar rapat arus yang diberikan pada sistem elektrokoagulasi maka semakin kecil nilai efisiensi pengurangan konsentrasi logam kadmium. Secara umum hasil penelitian yang mempelajari tentang pengaruh rapat arus pada proses elektrokagulasi menyatakan bahwa semakin besar rapat arus maka semakin besar efisiensi pengurangan logam. Rapat arus mempengaruhi jumlah pelepasan ion Al3+ oleh anoda. Semakin besar rapat arus yang diberikan maka semakin besar jumlah koagulan yang terbentuk. Peningkatan rapat arus juga mempengaruhi tingkat produksi gelembung dan pertumbuhan gumpalan (flok) yang cukup signifikan. Hal ini tentunya berbeda dengan hasil penelitian yang telah dilakukan.

(57)

39 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Kombinasi elektroda optimum pada proses elektrokoagulasi limbah cair

elektroplating untuk menurunkan konsentrasi ion logam kadmium (II) adalah kombinasi elektroda Al-Al dengan nilai % efisiensi sebesar 63,46%. 2. Waktu proses elektrokoagulasi optimum pada proses elektrokoagulasi limbah

cair elektroplating untuk menurunkan konsentrasi ion logam kadmium (II) adalah 30 menit dengan nilai % efisiensi sebesar 83,30%.

3. Derajat keasaman sistem optimum pada proses elektrokoagulasi limbah cair elektroplating untuk menurunkan konsentrasi ion logam kadmium (II) adalah pH sistem 10 dengan nilai % efisiensi sebesar 95,37%.

4. Rapat arus optimum pada proses elektrokoagulasi limbah cair elektroplating untuk menurunkan konsentrasi ion logam kadmium (II) adalah 0,00125 A/cm2 _{dengan nilai % efisiensi sebesar 65,28%.}

B. Saran

Beberapa saran yang yang dapat diajukan antara lain :

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut menggunakan parameter jarak antar elektroda, variasi kecepatan pengadukan, variasi konsentrasi logam berat pada limbah, dan variasi luas permukaan aktif elektroda.

(58)

40

(59)

41

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. B 112: 207-2013. Hlm. 210.

Amir Hossein Mahvi and Edriss Bazrafshan. (2007). Removal of Cadmium from Industrial Effluents by Electrocoagulation Process Using Aluminium Electrodes. World Applied Sciences Journal. 2 (1): 34-39,2007. Hlm. 34. Anonim. (2016). Batas Maksimum Kandungan Logam Cd. Keputusan Peraturan

Gubernur Provinsi DIY No: 7 tahun 2016.

Bambang Hari P dan Mining Harsanti. (2010). Pengolahan Limbah Cair Tekstil menggunakan Proses Elektrokoagulasi sel Al-Al. Prosiding Seminar

Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” ISSN 1693 – 4393 Pengembangan

Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia.

Yogyakarta, 26 Januari 2010. Hlm. 3.

Basset, J. (1994). Buku Ajar Vogel Kimia Analisa Kuantitatif Anorganik. Jakarta: EGC.

Day, R.A. (1986). Analisa Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga.

Dermentzis, K., Valsamidou, and E., Lazaridou, A. (2011). Nickel Removal from Wastewater by Electrocoagulation with Aluminium Electrodes. Jounal of Engineering Science and Technologi Review. Vol.4. Issue 2. Hlm. 190. Dermentzis, K., Christoforidis, A., and Valsamidou E. (2011). Removal of Nickel,

Copper, Zinc and Chromium from Synthetic and Industrial Wastewater by Electrocoagulation. International Journal of Environmental Science.

Volume 1, No 5, 2011. Hlm. 700.

Dian Risdianto. (2007). Optimasi Proses Koagulasi Flokulasi Untuk Pengolahan Air Limbah Industri Jamu. Tesis. Magister Teknik Kimia-UNDIP. Hlm. 40-44.

Elfridawati Siringo-ringo, Ali Kusrijadi, dan Yayan Sunarya. (2013). Penggunaan Metode Elektrokoagulasi pada Pengolahan Limbah Industri Penyamakan Kulit menggunakan Aluminium sebagai Sacrificial Electrode. Jurnal Sains dan Teknologi Kimia ISSN 2087-7412. Vol 4. No. 2. Hlm. 98-99.

(60)

42

Festri Istarani dan Ellina S. Pandebesie. (2014). Studi Dampak Arsen (As) dan Kadmium (Cd) terhadap Penurunan Kualitas Lingkungan. Jurnal Teknik Pomits. Vol. 3, No. 1. Hlm. 53.

Gatsios, E., Hahladakis, J.N., and Gidarakos, E. (2015). Optimization of Electrocoagulation (EC) Process for The Purification of Real Industrial Wastewater from Toxic Metals. Journal of Environmental. 154 (2015) 117-127. Hlm. 119.

Ketut Sumada. (2006). Kajian Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri Elektroplating yang Efisien. Jurnal Teknik Kimia. Vol 1, No.1, September 2006. Hlm. 27.

Khopkar, S.M. (1990). Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press.

Mikko Vespalainen. (2012). Electrocoagulation in The Treatment of Industrial Waters and Wastewaters. Thesis Abstract International. Finlandia: VTT. Hlm. 33-36.

Mollah, M.Y.A., Morkvosky, P., Gomes, J.A.G., Kesmez, M., et al. (2004). Fundamentals, present and future perspectives of electrocoagulation.

Journal of Hazardous Materials. B114 (2004) 199-210. Hlm. 202.

Muhamad Iksan dan Ita Ulfin. (2011). Penurunan Kadar Logam Krom dalam Limbah Elektroplating Menggunakan Biomassa Bulu Ayam dengan Aktivasi Natrium Sulfida (Na2S) 0,1N. Prosiding Skripsi Semester Genap 2010/2011, FMIPA ITS. Hlm. 1-2.

Ni Made Ayu Yasmitha dan Wahyono Hadi. (2012). Produksi Gas Hidrogen Melalui Proses Elektrokoagulasi sebagai Sumber Energi. Jurnal Teknik Lingkungan. FTSP-ITS.

Prayitno dan Endro Kismolo. (2012). Percobaan Awal Proses Elektrokoagulasi sebagai Metode Alternatif pada Pengolahan Limbah cair. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir. Yogyakarta: PTAPB BATAN. Hlm. 94-97.

Purwanto dan Syamsul Huda. (2005). Teknologi Industri Elektroplating.

Semarang: Badan Penerbit Universitas Diponegoro.

Rajemahadik, C.F., Kulkarni, S.F., Kulkarni, G.S. (2013). Efficient Removal of Heavy Metals from Electroplating Wastewater using Electrocoagulation.

(61)

43

Retno Susetyaningsih, Endro kismolo, dan Prayitno. ( 2008). Kajian Proses Elektrokoagulasi untuk Pengolahan Limbah Cair. Prosiding Nasional IV SDM Teknologi Nuklir. Yogyakarta, 25-26 Agustus 2008. Hlm. 339-340. Riyad H. Al Anbari, Jabar Albaidani, Suuad Mahdi Alfatlawi, and Thikra Aissa

Al-Hamdani. (2008). Removal of Heavy Metals from Industrial Water using Electro-coagulation Technique. Twelfth International Water Technology Conference, IWTC12 2008 Alexandria, Egypt. Hlm. 15.

Siti Marwati, Regina Tutik Padmaningrum, dan Marfuatun. (2008). Karakterisasi Fisika Kimia Limbah Cair Elektroplating. Seminar Nasional Penelitian Pendidikan dan Penerapan MIPA 2008, FMIPA UNY. Hlm. 11-12.

Siti Marwati, Regina Tutik Padmaningrum, dan Marfuatun. (2009). Pemanfaatan Ion Logam Berat Tembaga(II), Kromium(III), Timbal(II), dan Seng(II) dalam Limbah Cair Industri Electroplating untuk Pelapisan Logam Besi.

Jurnal Penelitian Saintek. Vol. 14, No. 1, April 2009: 17-40. Hlm. 19. Sutanto, Danang Widjajanto, Hidjan. (2011). Penurunan Kadar Logam Berat dan

Kekeruhan Air Limbah Menggunakan Proses Elektrokoagulasi. Jurnal Ilmiah Elite Elektro. Vol. 2, No. 1. Hlm. 2.

Umran Tezcan Un and Sadettin Eren Ocal. (2015). Removal of Heavy Metals (Cd, Cu, Ni) by Electrocoagulation. International Journal of Environmental Science and Development. Vol. 6, No. 6, June 2015. Hlm. 426-427.

(62)

44

(63)

45

Lampiran 1

Perhitungan % Efisiensi Pengurangan Logam Cr Pada Proses Elektrokoagulasi

Diketahui: konsentrasi Cr dalam limbah awal (C = 0,0865 ppm konsentrasi Cr dalam limbah akhir (C = 0,0316 ppm

Efisiensi % =C − C_C x %

Efisiensi % = , _, − , x %

= ,_, x %

(64)

46

Lampiran 2

Perhitungan Konversi Kuat Arus menjadi Rapat Arus

Rapat Arus = A_B

Keterangan : A = kuat arus (A)

B = luas permukaan elektroda aktif atau yang tercelup (cm2₎

Diketahui: Tegangan = 1 V Kuat arus= 0,02 A

Luas permukaan elektroda = 16 cm2

Rapat Arus = , A_c₄

= 0,00125 A/cm2

Dengan cara yang sama untuk kuat arus 0,06; 0,10; dan 0,14 A diperoleh hasil konversi sebagai berikut :

Tegangan (V)

Kuat Arus (A)

Luas permukaan aktif elektroda (cm2)

Rapat Arus (A/cm2)

3 0,06 16 0,00375

5 0,10 16 0,00625

(65)

47

Lampiran 3

Diagram Alir Prosedur Penelitian

Dengan proses elektrokoagulasi

Suhu : 28,2o_C

Kecepatan pengadukan : skala 7 pada rpm tertentu 500 mL limbah cair elektroplating dalam

gelas kimia

(optimum / maksium pada kondisi tertentu) Kondisi

Optimum