..
PENURUNAN KADAR Pb DALAM LIMBAH B-3 DENGAN
MENGGUNAKAN ABU LA YANG
M.E. Budiyono, Agus Sulistiyono
P3TM-BATAN, J/. Babarsari Kotak Pos 1008 Yogyakarta55010
ABSTRAK
PENURUNAN KADAR Pb DALAM UMBAH B-3 DENGAN MENGGUNAKAN ABU LA YANG. Telah di/akukan penelitian mengenai pengan/h waktu serap, konsentrasi dan pH Ian/tan untuk menyerap limbah B-3 khususnya Pb dengan menggunakan abu layang. Masuknya bahan pencemar ke udara, tanah dan air menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan. Hal ini menyebabkan konsentrasi bahan berbahaya dan beracun yang meningkat dari waktu ke waktu. Tujuan pene/itian ini ada/ah untuk mengurangi unsur Pb da/am limbah B-3 dengan mencari kondisi terbaik dari penyerapan Ian/tan limbah memakai proses catu. Abu /ayang dan Ian/tan Pb diaduk menggunakan Blat pengaduk Jar test dengan kecepatan 300 rpm. Waktu serap, konsentrasi dan pH Ian/tan divariasi masing-masing 20 -70 menit, 25 ppm -150 ppm dan pH 4 -13. Setelah pengadukan selesai Ian/tan dienapkan selama 1 jam dan kemudian padatan abu layang dipisahkan dari filtratnya dengan menggunakan kertas saring. Konsentrasi filtratnya dianalisis dengan spektrofotometer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi terbaik proses. penyerapan Pb dalam limbah B-3 berlangsung dengan waktu serap 60 menit, konsentrasi larutan 75 ppm, pH Ian/tan 7 -11 dengan EP = 95,72 % dan KS = 0,06931 mgreklg.
ABSTRACT
REDUCTION OF Pb CONTENT IN HAZARD WASTES USING FL Y ASH. Researches about influence of absotption time, concentration and pH of solution to absotp hazard wastes especially Pb using fly ash have been done. Entering pollutants to air; soil and water causes pollution in the environment. This increases the concentrations of hazardous and toxic materials from time to time. The aim of this research is to reduce Pb element in the hazardous waste by
looking for the best condition of the absotption of the waste using batch process. Fly ash and lead were mixed using a Jar test equipment under the rotation speed of 300 tpm. The absotptiontime, concentration and pH of solutions were varied i.e. 20 -70 minutes, 25 -150 ppm and the pH of 4 -13, respectively. After the mixing had finished, the solution was
sedimented for 1 hour and then the fly ash was separated from its solution using filter paper. The concentration of the filtrat was analysed using spectrofotometer. The results showed that the best condition of the lead absotption in the hazardous waste occoured on the absotption time of 60 minutes, solution concentration of 75 ppm, pH of solution of 7 -11 with the ES =
95.72 % and CS = 0.06931 mgeq/g.
Dengan adanya kemajuan teknologi yang semakin meningkat banyak industri menggunakan dan mengolah serta menimbulkan bahan-bahan pencemar. Maka sektor industri selain dapat menunjang terwujudnya kesejahteraan masyarakat, juga dapat mempengaruhi kualitas lingkungan hidup. Oleh karena itu pemerintah menetapkan
Peraturan Pemerintah Nomor 19 Tahun 1994 tentang pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun. Adanya limbah cair yang terbuang ke perairan akan menyebabkan rusaknya berbagai sumberdaya alamo Demikian pula adanya limbah padat yang mengandung bahan berbahaya dan beracun juga akan menyebabkan penurunan kualitas
PENDAHULUAN
P ada saat ini perkembangan industri sangat pesat. Perkembangan sejak akhir Pel ita III dan Pel ita IV laju pertumbuhan industri melebihi pertumbuhan ekonomi nasional. Dengan melihat perkembangan industri yang pesat, pasti memberikan pengaruh terhadap penurunan kualitas lingkungan. Bahan pencemar masuk ke lingkungan udara, tanah dan perairan. Pengaruh bahan pencemar terhadap perairan ini antara lain dapat dilihat adanya konsentrasi bahan berbahaya dan beracun (B-3) yang meningkat dari waktu ke waktu.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000
secara luas pada industri, terutama untuk kombinasi wama cat. Timbal sangat banyak terdapat di kerak bumi. Dalam industri, Pb dipergunakan sebagai pelapis pad a bahan kerajinan tangan. Sekarang ban yak juga dipergunakan sebagai pelapis pipa-pipa karena mempunyai sifat yang resisten torhadap bahan korosif, bahan baterai, bahan cat dan sebagai bahan tambahan dalam bensin sebagai anti hentakan (anti knock)(Anonim, 1 988f4). Selain itu Pb juga dipergunakan untuk campuran pipa, lempeng logam, kertas perak, industri mobil, percetakan, perakitan radio, patri, dan pabrik senjata sebagai bagian dari peluru senjata api.
Bahaya pemaparan Pb pada tenaga kerja, sebenamya telah lama diketahui dan mencapai puncaknya beberapa tahun setelah terjadi revolusi industri di Eropa akibat meledaknya pertumbuhan industri, sedangkan higiene perusahaan, kesehatan dan keselamatan kerja belum berkembang baik.
Toksisitas senyawa Pb tergantung dari daya larut dalam air dan ukuran partikel, semakin kecil ukuran partikel semakin mudah diserap. Kurang dari 10% Pb dalam makanan diserap melalui usus halus, akan tetapi 250;0 -50% yang dihirup akan diserap melalui paru-paru. Seteiah diserap paru-paru Pb akan didistribusikan ke jaringan lunak seperti otak, hati, limpa dan sum sum tulang belakang sebagai Pb-trifosfat yang sulit sekali terlarut dalam keadaan bebas di dalam sirkulasi darah (Achmadi, 1979).(5)
Penyerapan Pb kc dalam badan" dapat melalui beberapa jalan, senyawa Pb anorganik melalui paru-paru dan saluran pencemaan, sedangkan garam antara Pb dengan asam organik misalnya Pb berupa stearat, diserap melalui kulit. Pb yang ada di udara terutama dalam bentuk anorganik diserap melalui paru-paru. Nasib selanjutnya dari Pb dalam paru-paru tergantung dari ukuran partikel. Partikel Pb yang berukuran I mikron 60% dari yang masuk bersama udara pemafasan diendapkan di jaringan paru-paru, sedangkan yang berukuran 0,1 mikron hanya 40% yang diendapkan di jaringan paru-paru.
Sekecil apapun jumlah partikel yang masuk bersama udara pemafasan akan ditimbun di jaringan tulang, dan dapat menggantikan posisi Ca dalam tulang. Proses penimbunan ini berlangsung selama hidup.
Keracunan Pb yang telah dilaporkan berasal dari penggunaan air dengan kandungan Pb antara 0,04 ppm -1 ppm atau lebih. Kandungan Pb 0,1 ppm sudah mengakibatkan kehidupan akan terganggu. Pietrouski dan Finelli (1977)(6) membagi bagian tubuh yang didominasi Pb dalam tiga kelompok berdasarkan cepat atau lambatnya perubahan, yaitu : Perubahan Pb yang cepat, terjadi pada darah dan jaringan lunak, menengah lingkungan. Apabila bahan berbahaya d~n beracun
ini sampai masuk ke tubuh ikan dan tanaman pangan yang akhimya akan dikonsumsi manusia, maka kesehatan manusia akan terganggu (Anonim,
1992 Inventarisasi Limbah B3 di. Jateng).(I)
Bahan berbahaya dan beracun dapat berupa bahan baku, bahan produksi dan limbah. Bahan berbahaya dan beracun sebagai bahan baku dan bahan produksi sang at membantu pemanfaatan bahan berbahaya dan beracun. Yang menjadi permasalahan adalah limbah bahan berbahaya dan beracun yang ditimbulkan oleh kegiatan suatu industri. Limbah bahan berbahaya dan beracun yang dibuang langsung ke lingkungan dapat membahayakan bagi lingkungan, manusia dan makhluk hidup lainnya. Oleh karena itu perlu diupayakan agar limbah bahan berbahaya dan beracun yang ditimbulkan oleh setiap kegiatan industri dapat seminimal mungkin. Meminimalkan limbah bahan berbahaya dan beracun dimaksudkan agar limbah bahan berbahaya dan beracun yang ditimbulkan masing-masing unit produksi sekecil-kecilnya dan bahkan diusahakan sampai nol, dengan cara antara lain: reduksi pada sumber dengan pengolahan bahan, substitusi bahan, pengaturan operasi kegiatan dan digunakan teknologi bersih. Untuk mengurangi atau menghilangkan sifat bahaya dan beracunnya limbah bahan berbahya dan beracun yang telah ditimbulkan perlu dikelola secara khusus (PP Nomor 19 Tahun 1994). (2)
Banyak bahan-bahan padat dipergunakan sebagai bahan penyerap/adsorben. Cara penyerapan dengan menggunakan arang aktif dinilai sebagai cara penyerapan yang paling efektif, tapi sayangnya memerlukan biaya yang cukup mahal, oleh karena itu dalam penelitian ini dipergunakan abu layang sebagai bahan penyerap altematif.
Abu layang dihasilkan pada pembakaran batubara, berupa serbuk halus yang tidak terbakar dengan distribusi ukuran partikel I -100 j.lm dan relatif homogen. Karena ukurannya yang sangat kecil maka abu ini terbawa oleh gas buang dan bila tidak dilewatkan presipitator elektrostatis akan beterbangan di atmosfir yang jumlahnya :t 90% dari seluruh abu yang dihasilkan, sedangkan produksi abu layang di Indonesia tiap tahun sekitar 400.000-500.000 ton. (3) Abu layang tersebut akan terakumulasi hingga mencapai jumlah yang cukup besar dan akan merupakan masalah lingkungan yang perlu ditangani. Salah satu cara untuk mengatasinya ialah dengan memanfaatkan abu layang sebagai bahan yang lebih berguna misalnya dipergunakan sebagai bahan penyerap/ adsorben.
Timbal (Pb) adalah unsur yang mengkilap, yang mempunyai kepadatan II kali air, tahan terhadap korosi, mempunyai titik lebur 327 °c daD penyusutan yang sangat kecil. Timbal dipergunakan
Prosiding Pertemuan danPresentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juri 2000
'",
Pengaruh Konsentrasi Larutan
Dengan menggunakan basil terbaik pacta percobaan I, serta dengan cara kerja yang serupa dilakukan variasi konsentrasi larutan yaitu 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm, 100 ppm, 125 ppm dan 150 ppm, kemudian dianalisis. Konsentrasi yang memberikan efisiensi penyerapan yang terbesar adalah yang paling baik.
Pengaruh pH Larutan
Dengan menggunakan basil terbaik pacta percobaan I dan 2, serta dengan cara yang serupa dilakukan percobaan pengaruh pH larutan yaitu pH 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,12 dan 13. pH yang' paling baik adalah yang memberikan efisiensi penyerapan terbesar.
(intermediete) pada kulit clan otot.dan yang lama/lambat pada sunsum tulang clan gigi.
Pb-anorganik dapat memberikan gejala keracunan misalnya kebodohan, iritasi, sakit kepala clan kehilangan memori. Hal ini dapat berlangsung ke arab koma clan meninggal. Terhadap darah Pb dapat menyebabkan anemia sebab mengurangi umur eritrosit clan menghambat sintesa hemoglobin. Pb-organik dapat menyebabkan gangguan psikologis seperti halusinasi, menghayal clan merangsang kegembiraan.
Pada penelitian ini limbah pahan berbahaya clan beracun khususnya Pb (timbal) ""akan diserap dengan menggunakan abu layang, variabel yang diperhatikan adalah pengaruh waktu serap, pH larutan, clan konsentrasi larutan yang digunakan untuk dapat menyerap Pb (timbal) secara optimal.
HASIL
DAN PEMBAHASAN
BAHAN DAN METODE
Bahan
Abu layang, NaOH dan HNOJ, limbah simulasi Pb, aquades, Pb (NOJ)2
Percobaan Pengaruh Waktu Scrap
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan diperoleh data hasil percobaan waktu serap sebagai
berikut :
Tabell. Waktu Serap Pb Terhadap Efisiensi Penyerapan dan K.apasitas Serap.
Alat
Kapasii"as-l
Serap
KS m rek/al 0,06786 0,06793 0,06798 0,06805 0,06812 0,06812 Efisiensi Penyerapan (EP)(%) Peralatan gelas, pH meter, batangpengaduk, alat spektrofotometer, expcndebel/ kuvet. No
1 20 9,41 2 30 9,30 3 40 9,16 4 50 9.02 5 60 8,88 6 : 70 8,88 Xo=150ppm,pH=4 95 93,73 93,82 93,89 93.99
94,08
94,08Variabel
bebas yang diteliti
Waktu Serap, konsentrasi larutan/limbah, pH larutan
Variabel
tak bebas yang
diteliti
Konsentrasi Ph, efsiensi penyerapan,
kapasitas serap 94
~ 93.
0-w 92Metode
91
Pengaruh Waktu Serap
Ditimbang 5 gram abu layang, dimasukkan ke dalam gelas beker dan ditambahkan 250 ml larutan limbah Pb 150 ppm. Kemudian diaduk dengan menggunakan Jar Test dengan kecepatan pengadukan 300 rpm. Waktu pengadukan divariasi yaitu : 20 men it, 30 men it, 40 men it, 50 menil, 60 men it dan 70 menit. Setelah dilakukan pengadukan, maka diendapkan selama 1 jam. Filtrat dipisahkan dari padatan abu layang dengan menggunakan kertas saring dan diambil sebanyak 5 ml untuk dianalisis dengan spektrofotometri. Waktu serap yang paling baik adalah yang memberikan efisiensi
penyerapan yang terbesar.
00
20 30 40 5() 60 70 Waktu Serap (menit)
Gambar 1. Waktu serap Pb Terhadap Eflsiensi
Penyerapan
Berdasarkan hasil pengamatan pengaruh waktu serap terhadap proses penyerapan abu layang seperti tertera pad a tabel 2 clan 3 menunjukkan bahwa semakin lama waktu serap maka semakin besar efisiensi penyerapan abu layang terhadap Pb disertai dengan bertambahnya harga kapasitas serap setelah waktu serap 60 menit efisiensi penyerapan
Prosiding Pertemuan den Presentasi Ilmiah Penelitian Oasar Ilmu Pengetahuan den Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000
/84 ISSN 0216-3128 ME Budiyono, dkJc
akan mencapai kesetimbangan. Oemikian juga dengan harga kapasitas serap. Pad a waktu serap 60 menit diperoleh kondisi penyerapan Pb yang paling baik dengan efisiensi penyerapan 94,08 %, kapasitas serap 0,06812 mgrek/g. Waktu serap yang lama akan memungkinkan proses difusi dan menempelnya Pb pada permukaan padatan abu layang. Hal ini akan berlangsung hingga kesetimbangan tercapai. Waktu serap yang relatif singkat dapat menyebabkan proses penyerapan belum optimal karena rongga atau pori padatan abu layang belum terisi penuh oleh Ph.
penyerapan menggunakan abu layang diperoleh kondisi terbaik adalah pada konsentrasi larutan awal 75 ppm.
Percobaan Pengaruh pH
Data mengenai percobaan pH terhadap
penyerapan Pb dapat dilihat pada tabel 3 di bawah
ini :
Tabel3. Percobaan pH Larutan Pb Terhadap Efisiensi Penyerapan clan Kapasitas Serap.
Percobaan Pengaruh Konscntrasi Larutan
Percobaan konsentrasi larutan terhadap penyerapan Pb dapat dilihat pada tabel 2 di bawah
ini:
Tabel 2. Pengaruh Konsentrasi Larutan Pb Terhadap Efisiensi Penyerapan clan Kapasias Serap. Ef. Penyerapan (EP}(%) 1, , 2. 0,06769 3 0,06812 4 0,06810 5. 0,06812 6. 0,06812 1,91 3,25 4,4415,94 7,40 8,88 92,36 93,50 94,08 94,06 94,08 94.08
~
fu Waktu serap 60 men;t, pH 44 5 6 7 8 9 10 1112 13 pH Limbah Pb
Gambar 3. Pengaruh pH Limbah Terahadap Efisiensi Penyerapan
Dari data yang didapat temyata ada kenaikan harga efisiensi penyerapan clan kapasitas serap dengan kenaikan. Tetapi kenaikan" hanya sampai pH 7. pH di alas 7 efisiensi penyerapan akan mencapai kesetimbangan clan mulai pH 11 untuk Pb, Efsiensi penyerapan akan turun kembali disertai dengan menurunnya harga kapasitas serap. Hal ini disebabkan karena reaksi tumbukan antara ion-ion Pb dengan abu layang dipengaruhi adanya ion H+ apabila larutan bersifat asam clan ion-ion OH-apabila larutan bersifat basa. Pad a pH rendah, Pb yang sudah terikat oleh abu layang akan terlepas kembali sehingga reaksi akan cenderung bergeser ke arah kanan dengan reaksi sebagai berikut :
Abu layang -Na ++ Pb- ~ Pb -Abu layang + 2Na+(1)
Gambar 2. Konsentrasi Larutan Pb Terhadap
Efis;ens; Pellyerapan
Dari data yang diperoleh temyata menunjukkan adanya kenaikan efisiensi penyerapan, kapasitas serap dan koefisien distribusi Pb dengan kenaikan konsentrasi, tetapi kenaikannya hanya sampai konsentrasi awal 75 ppm, setelah itu akan terjadi kesetimbangan. lni berarti konsentrasi larutan awal berpengaruh pacta proses penyerapan. Kenaikan efisiensi penyerapan ditentukan oleh laju difusi Pb pacta padatan abu layang. Pada konsentrasi awal yang relatif rendah, frekuensi tumbukan antar partikel adalah rendah sehingga efisiensi penyerapan juga rendah. Dengan demikian proses
Prosiding Pertemuan danPresentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 25 -26 Juli 2000
25 50 75 100 125 150 96 95,5 95 94,5 94 93,5 93
Pb-Abu layang + HNO3 ~ H .Abu layang + Pb++(2)
DAFTAR
PUSTAKA
Pb-Abu layang + HNO3 ~ Si(OH)4 (s) + AI(OH)3 (s) + Pb(NO3)2(3)
Pb(NO3) 2 +HNO3 ~ Pb- + NO3"(4)
Sedangkan pada pH tinggi, efisiensi penyerapan akan turun karena sifat dasar abu layang yang tidak tahan dalam suasana basa, sehingga mudah larut dalam larutan yang bersifat alkali, dengan reaksi
sebagai
berikut :
Na-Abu layang + Pb- ~ Pb-Abu layang + 2 Na+(5)
Pb-Abu layang + 2 NaOH ~ Pb(OH)2 (s) + Na.Abu layang(6)
Selain reaksi di atas, kemungkinan masih terjadi efek sam ping karena terbentuknya bas a dari beberapa kation-kation penyusun lain (Ca, Mg dan Fe) dari abu layang dengan reaksi sebagai berikut :
Ca
Pb-Abu layang+ 2 OH.~Pb (OH)2 + Abu Layang(7)
1. ANONIM, 1992, Inventarisasi Limbah', B3 di Jawa Tengah Kerjasama antara Pusat Penelitian Lingkungan HidupUGM dengan Biro Bina Kependudukan dan Lingkungan Hidup dengan Daerah Tingkat I Propinsi JawaTengah.
2. ANONIM, Peraturan No. 19/ tahun 1994 tentang Pengolahan Limbah Bahan Beracun dan Berbahaya
3. TRI UTOMO, 1990, PRIJATAMA 1993, Media Teknik. Majalah Teknologi No.2 Th XVIII
Edisi Agustus 1996 diterbitkan oleh Fak. Teknik
UGM.
4. ANONIM, 1988/1989, Studi Pengendalian Bahan Beracun dan Berbahaya di Jawa Tengah Proyek Pengembangan Sumber Daya Energi dan Pengendalian Pencemaran Industri Kerjasama dengan PT. Repte Paripuma Konsultan.
5. ACHMADI, F.U, 1979. Lapangan Penelitian Team kecil Efek Pencemaran Timah Hitam terhadap kesehatan dalam Kartawiria, J. 1979, Kriteria Kualitas Udara dan Bising, Pusat Penelitian Masalah Perkotaan dan Lingkungan, Jakarta.
6. FINNELLI, V.N., 1977-, Lead, Zinc and Delta Aminole Vulinate Dehydratase dalam Le'e, S.D, 1977 Biological Effect of Environmental Pollutans An Harbar Science Publisers Inc. Michigan.
Mg
Fe
Kerusakan struktur mineral abu layang akibat larutnya dalam larutan alkali (dalam suasana basa) dapat membentuk endapan yang menutup pori-pori di permukaan abu layang, sehingga daya serap abu layang terhadap Ph semakin menurun. Dengan demikian penyerapan Pb dengan menggunakan abu layang didapatkan kondisi yang paling baik adalah pada pH 7 .II (EP = 95,72 % KS = 0,06931 mgrek/g).
TANYA JAWAB
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa abu layang dapat dipergunakan sebagai bahan penyerap limbah B-3 khususnya Pb, waktu serap, konsentrasi larutan clan pH larutan adalah variabel yang berpengaruh pada penyerapan Pb, kondisi yang paling baik untuk penyerapan Pb adalah pad a waktu serap selama 60 menit dengan konsentrasi larutan awal 75 ppm clan pH larutan 7-11 dengan harga efisiensi penyerapan 95,72 % clan kapasitas serap 0,06931 mgrek/g.
Djatl Pramana
) Bagaimana penentuan kondisi optimum dari percobaan saudara ?
) Apa alasan saudara untuk memfokuskan pada penyerapan logam Pb saja ?
) Apakah kekurangan dan kelebihan dari abu layang sebagai adsorben Pb, dibandingkan bahan-bahan lain?
M.E. Bud/ana
..0..
Cora menentukan kondisi optimum, adalah
dengan cora mencari beberapa par.ameter
yang berpengaruh
antara lain adalah, waktu
serap, konsentrasi lebih, don pH lebih,
tentunya masih banyak parameter yang
berpengaruh, dengan
cara
metoda
percobaan
pendahuluan.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi If.miah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta. 25 -26 Juli 2000
ME Budiyono, dkk
186 ISSN 0216-3128
{>- Pertanyaan harnpir sarna dengan pertanyaan yang lainnya dapat dilihat pada jawaban yang lain. .
{>- Kelebihan abu layang adalah karena unsur dorninan adalah SiD] dan AI]Oj + Fe]Oj. molekul tersebut dapa.t digunakan sebagai bahan penyerap don kekurangannya adalah
rnasih banyak kontarninan yang beracun
sehingga perlu diperhatikan. Sukirno
)- Limbah simulasi Pb, kenapa hanya unsur Pb saja padahal Hg, Cr dll. Merupakan logam berat dan beracun yang sangat berbahaya pada kadar tertentu ?
};- Sekiranya limbah ini besar dihasilkan dari pabrik kira,-kira pabrik apa ? yang mengandung Pb sangat dominan.
M.E. Bud/ana
-9- Memang benar bahwa limbah B3 lersebul
mengandung
Ph. Hg. Cr dll.. akan lelapi
mencari limbah disekilar Yogya yang
mengandung
konlaminan di alas sulil. maka
kila bual simulasi limbah yang mengandung
Ph. karena Pb relalif berbahaya lerhadap
kehidupan
manusia.
~ Limbah Pb yang paling dominan berasal
dari pabrik cat. P VC. bahan lambahan
bensin
dll.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta. 25 -26 Juli 2000
