Aplikasi!sotopdanRadiasi.I996
PENGARUH IRADIASI, PENAMBAHAN SLUDGE KELAPA SA WIT DAN
AI2(SOJ3 PADA ZAT WARNA DISPERSI ORANGE 25 DALAM AIR
Winarti Andayani, Agustin Sumartono, dan Surtipanti S.
Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi. BAT AN
ABSTRAK
ABSTRACT
EFFECT OF IRRADIATION, OIL PALM SLUDGE, AND AIz(SOJJ ADDITIONS ON DISPERSE DYE OR-ANGE 25 IN WATER. Irradiation for degrading disperse dye Orange 2S in water had been studied using gamma ray with doses of 0-20 kGyand dose rate of S kGy/hour. Combination of irradiation and conventional methods using oil palm sludge and Al2(SO.)] as coagulants at pH 3, S, 7, 9, and 12 was also studied. The solution was analyzed using uv spectrophotometer at 430 nm. It was found that degradation of disperse dye in aqueous solution could not be done by gamma irradiation. The addition of Al2(SO.)] (80 ppm) or oil palm sludge (0,1%) induced sedimentation of the dye more easily in unirradiatcd solu-tion (pH 7) than in irradiated ones.
PENDAHULUAN .H + °2 > H02 2.
e -+0 > 0
-3
(oq) 2 2
0; + H+ > H02 4.
Radikal OH daD H02 merupakan zat pengoksid yang sangat kuat yang mampu memecah bennacam-macam zat organik seperti zat warDa dan renal (4).
Penguraian zat wama azo dan antrakuinon yang larut dalam air dengan cara iradiasi gamma telah dipela-jari oleh beberapa peneliti terdahulu (5, 6). Zat warDa terse-but dengan mudah terurai dan berubah warnanya. Akan tetapi, zat warDa dispersi yang tidak tarot dalam air sangat sui it diuraikan dengan cara iradiasi gamma (7).
Perlakuan iradiasi yang digabungkan dengan teknik konvensional seperti penambahan ~ dan koa-gulan diharapkan dapat menaikkan keefektifan iradiasi gamma. Dalam penelitian ini, iradiasi gamma akan di-gabungkan dengan penambahan ~ kelapa sawit dan koagulan Al2(SO.»). Tujuan penambahan ini ialah untuk mengendapkan partikel-partikel zat wama dispersi Orange 25 sehingga tarutao menjadi jemih daD tidak atau kurang beracun.
Salah satu penggunaan energi radiasi untuk pengelolaan air dan sistern dalarn larutao air ialah untuk pengolahan air lirnbah buangan, seperti lirnbah zat warDa dari industri tekstil. Air lirnbah industri yang tidak diolah dengan baik akan rnenyebabkan pencernaran yang serius di perairan lingkungan (I). Pengolahan air lirnbah secara konvensional seperti dengan penarnbahan lurnpur aktif, arang aktif, atau oksidasi secara kirnia seringkali tidak dapat rnenyelesaikan rnasalah dengan tuntas (2), sehingga perlu dicari aItematif lain, antara lain dengan iradiasi. Cara iradiasi mernpakan teknologi barn yang sudah banyak dikernbangkan di negara lain dan diharapkan dapat menye-lesaikan rnasalah dengan tuntas. Beberapa negara, rnisal-nya Austria dan Jerman telah menggunakan teknologi ini untuk rnenyelesaikan rnasalah bahan berbahaya dalam lirnbah cair seperti kandungan renal (3).
Jika air diiradiasi dengan sinar gamma, maka akan terjadi radiolisis yang menghasilkan spesies aktif seperti radikal OH, atom hidrogen dan elektron terhidrat (reaksi 1).
~o -> .OH, .H, eoq-' H'", ~, ~02
BAHAN DAN METODE Jika di dalam air ditambahkan oksigen, maka akan terjadi
reaksi lebih lanjut seperti pada reaksi 2, 3, dan 4 ini antara lain zat WarDa Bahan. Bahan yang digunakan dalarn penelitiandisperse Orange 25 (Garnbar 1)
Aplikasi [sotop don Radiasi. 1996
yang diperoleh dari Aldrich Co, Jepang, ~ kelapa sawit yang diperoleh dari industri minyak kelapa sawit PfP Xl Malimping, daD AI2(SO.») yang berkualitas pro
analisis.
0
/c~-C~°2N -QN-N N"c~-CH2-CN
Gambar Struktur molekul zat WarDa dispersi Orange 25 Peralatan. Peralatan yang digunakan terdiri dari iradiator gamma CobaIt-60, spektrofotometer uv-vis (Shi-madzu 160), peraJatan gelas, pengaduk magnet, pH meter, daD pompa udara.
Cara lradiasi. Larutan zat WarDa dengan konsen-trasi 50 dan 100 ppm, disiapkan dengan melarutkan 1 g zat WarDa dispersi Orange 25 (DO) daJam 1 I air soling, Ialu dilakukan pengenceran 20 kali daD 10 kaJi. Larutan zat warDa (250 ml) ditempatkan daJam tabung gelas (di-ameter 5 cm dan tinggi 16 cm). Lamtan diiradiasi dengan sinar gamma pada suhu ruang (35°C) dengan laju dosis 5 kGy/jam dan dosis iradiasi 0, 5, 10, 15, dan 20 kGy. Laju dosis ditentukan dengan dosimeter fricke (G(Fe='+) = 15,6).
Selama iradiasi berlangsung, udara dialirkan ke daJam laru-tan melalui dasar tabung gelas.
Penambahan Slud2e. Larutan zat warDa yang te-lab diiradiasi dengan dosis 5 kGy daD kontrol (Iarutan zat WarDa yang tidak diiradiasi), dipipet 50 ml, lalu dimasuk-kan ke daJam erlenmeyer 100 mi. Ke daJam larutan terse-but ditambahkan ~ dengan konsentrasi 0; 0,1; 0,2; 0,4; dan 0,6%. pH larutan ditepatkan pada pH 3,7,9, dan 12. Larutan diaerasi selama 6 jam, kemudian diukur absor-bansinya dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 430 om.
Penambahan Koagulan. Larutan zat wama yang telah diiradiasi dengan dosis 5 kGy dipipet 50 mI, lain dimasukkan ke dalam tabung reaksi. pH larutan ditepat-kan pada pH 3,5,7,9, daD 12. Ke dalam larutan tersebut dimasukkan Al2(SO 4)3 dengan konsentrasi dalam larutan 0, 20, 40, 60, 80, dan 100 ppm. Larutan dikocok, laIn di-diamkan selama 24 jam. Selanjutnya, filtratnya diukur dengan spektrofotometer uv-vis pada panjang gelombang 430 om .
intensitas warnanya, seperti terlihat pada absotbansi mak-simum tarutao. Selanjutnya, dengan bertambahnya dosis iradiasi sampai dengan 20 kGy, intensitas serapannya ham-vir tidak berubah. Hal ini menunjukkan, bahwa setelah diiradiasi konsentrasi zat warna dalam larutan masih tetap tinggi yang berarti penguraian solit terjadi
Pengal1lb ~ Kelapa Sawit pada Pengenda-pan Zat Wama DO. Dari hasil penelitian ini terlihat, bah-wa penambahan ~ kelapa sawit pada larutan zat war-na dapat menyebabkan pengendapan partikel-partikel zat wama. Terjadinya pengendapan menyebabkan pengura-ngan WarDa larutan. Pengendapan yang terjadi dipengaru-hi oleh pH daft konsentrasi ~. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4 daD Gambar 5.
Pada Gambar 4 terlihat bahwa pengurangan war-na akibat pengendapan terjadi paling tinggi pada pH 7 (netral) baik pada zat wama yang diiradiasi maupun kon-trol (zat warna yang tidak diiradiasi). Di samping itu, ter-lihat pula bahwa iradiasi pada zat wama dispersi Orange tidak menyebabkan meningkatnya pengurangan warDa. Gambar 5 menunjukkan bahwa penambahan 0, 1 % ~ ke dalam larutan zat WarDa yang tidak diiradiasi menyebab-kan terjadinya pengurangan wama sampai 80%, sedang-kan penambahan sludge dengan konsentrasi yang sarna pada zat wama yang diiradiasi hanya menghasilkan
pe-ngurangan wama 75%. Peningkatan konsentrasi ~ sampai 0,6% tidak menyebabkan peningkatan pengura-ngan warDa. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan 0, 1% ~ dalam larutan sudah cukup untuk mengendap-kan partikel-partikel zat wama.
Pengal1lb Koagulan AI2(SO)3 pada Pengenda-pan Zat WarDa DO. Penambahan koagulan AI2(SOJ3 pada larutan zat warDa DO menyebabkan terjadinya pe-ngendapan partikel-partikel zat warna, sehingga terjadi peng'lrangan warDa. Pengendapan tersebut dipengaruhi oleh pH tarutao daD konsentrasi koagulan seperti terlihat pada Gambar 6 dan 7. Gambar 6 menunjukkan bahwa pada larutan zat warDa yang tidak diiradiasi, pengendapan op-timum terjadi pada pH 6 daD 7. Pada pH tersebut pengu-rangan wama mencapai 94 daD 96%. Pada larutan zat wama yang diiradiasi dengan pH 3-12, setelah ditambah koagulan pengurangan wama rata-rata hanya mencapai kurang daTi 30%.
Pada Gambar 7 terlihat bahwa larutan zat wama (50 ppm) yang tidak diiradiasi, dengan penambahan ko-agulan 80 ppm sudah dapat menyebabkan pengurangan wama sampai 80%. Pada konsentrasi zat warna yang le-bib tinggi, yaitu 100 ppm, tarutao zat warna yang tidak diiradiasi mengalanli pengurangan wama sampai 91 % se-telah ditambah koagulan 80 ppm. Jadi pada konsentrasi zat wama yang lebih tinggi dalan larutan pengendapan lebih mudah terjadi setelah penambahan koagulan. Pada zat wama dalam larutan yang diiradiasi dengan dosis 5 kGy dengan konsentrasi awal zat wama 50 daD 100 ppm, pe-ngendapan setelah ditambah koagulan sampai 100 ppm masing-masing hanya mencapai 35 daD 18%. Jadi pe-ngendapan zat wama dalam tarutao lebih efektif pada laru-tan yang tidak diiradiasi. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Zat organik di dalam pelarut air, jika diiradiasi
dengan sinar gamma, akan terjadi reaksi sebagai berikut:
HASH.. DAN PEMBAHASAN
Spektmm Absorbansi Zat Warn a DO. Contoh spektrum DO basil pengukuran dengan spektrofotometer uv-vis dapat dilihat pada Gambar 2. Dari Gambar 2 terli-hat bahwa larutan zat WarDa DO mempunyai serapan yang sangat lebar. Dua puncak terlihat pada panjang gelombang 430 om dan 300 om.
Pengamb lradiasi Gamma pada Pengurangan Warna Lamtan DO. Larutan zat wama yang diiradiasi, setelah dibuat spektrum absorbansinya, maka hasilnya dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukkan bahwa bila dibandingkan dengan kontrol, temyata
iradia-si terhadap larutan zat wama hanya sedikit menurunkan
5
6
7.
8
UCAPAN TERIMA KASm
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Sau-dara Drs. Edih Suwadji yang telah menyediakan ~ kelapa sawit, dan Saudara Christina TS yang telah mem-bantu penelitian ini.
RH adalah zat organik. Jika di dalam reaksi terbentuk R R, maka berat molekul akan bertambah, sehingga zat organik di dalam larutan akan lebih mudah mengendap dengan adanya koagulan. Akan tetapi, jika di dalam reak-si tersebut terbentuk RO2 atau ROH, maka zat organik tersebut akan lebih mudah larut dalam air dan bersifat lebih mudah dioksidasi. Hal ini mengakibatkan lebih sulit di-endapkan dengan koagulan. Pada penelitian ini, kemungki-Dan setelah larutan DO diiradiasi terbentuk ROH atau ROO, sehingga pengendapan zat WarDa dengan penambah-an koagulpenambah-an Al2(SO 4)3 lebih efektif tanpa iradiasi.
DAFTAR PUSTAKA
1. HASlHMOTO. S.. "Liquid waste and municipal sludge". Progress in Technology Related to the New UNDP/ IAEA/RCA Program. JAERI. Japan (1992). 2. MARKOVIC. V.. "Environmental appliances of
radia-tion technology." Naradia-tional Training Course on Ra-diation Chemistry and its Applications in Industry, 4-15 February 1991, CAIR. BATAN. Jakarta (1991).
KESIMPULAN
3. SWINWOOD, I.F., WAITE,T.D., KRUGER,P., and RAO, S.M., Radiation technologies for waste treat-ment : A global perspective, IAEA Bulletin! (1994)
II.
4. TAKEffiSA, M., and SAKUMOTO, Radiation treabnent of waste water, JAERI, Japan (1980).
5. NAGAI, T., and SUZUKI, N., The radiation-induced degradation of anthraquinone dyes in aqueous so-lutions, Intr. J. of App. Rad and Isot. f1 (1976) 699. 6. HOSONO. M.. ARAI. H.. AIZAWA. M..
YAMAMO-TO. I.. SHIMIZU. K.. and SUGIYAMA. M.. De-coloration and degradation of azo dye in aqueous solution. Appl. Rad. Isotop.4.! (1993) 1199. Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil
ke-simpulan sebagai berikut:
1. Zat WarDa dispersi Orange 25 sulit diuraikan dengan cara iradiasi gamma.
2. Penggabungan tara iradiasi daD penambahan ~ pada larutan zat WarDa dispersi Orange 25 tidak mam-pu menaikkan keefektifan iradiasi. Zat warna yang tidak diiradiasi dapat mengendap sarnpai 80% setelah penam-bahan sludge 0,1%, sedangkan pada tarutao zat WarDa yang diiradiasi 5 kGy, hanya mengendap 75% setelah penambahan ~.
3. Pengendapan partikel zat warDa dispersi Orange 25 dalam tarutao air dengan penambahan koagulan AI2(SO4») lebih mudah dilakukan pada tarutao yang tidak diiradiasi, dibanmngkan dengan larutan yang diiradiasi. Zat WarDa dalam larutan 50 daD 100 ppm yang tidak diiradiasi mampu diendapkan masing-masing sarnpai 80 daD 91 % dengan penambahan ko-agulan AI2(SO 4») 80 ppm pada pH 7, sedangkan pada tarutao zat warDa yang diiradiasi 5 kGy dengan kon-sentrasi 50 daD 100 ppm. hanya dapat diendapkan sebe-sac 35 daD 18% pacta pH dan penarnbahan koagulan yang sarna.
7. KAWAKAMI, W., HASHIMOTO, S., MIYATA, T., SAKUMOTO, A., TOKUNAGA, T., CHIGIRA, M., and W ASHINI, M., Radiation treatment of waste water XI. Treatment of dye waste water and cost, Rep. (JAERI-M 7994), JAERI, Japan (1978).
105
~o~:
""""'."" '.
Aplikasi Isotop danRadiasi, 1996
Gambar 2. Spektrum absorbansi zat WarDa DO Garnbar 5. Pengaruh konsentrasi ~ pada pengurangan warDa larutao DO yang diiradiasi dengan do-sis 0 dan 5 kGy pada pH 7
Gambar 3. Perubahan spektrom absorbansi setelah iradi-asi dengan dosis 0, 5, 10, 15, daD 20 kGy
Gambar 6. Pengaruh pH pada pengurangan WarDa tarutao DO yang diiradiasi dengan dosis 0 dan 5 kGy
Jatu ditambah koagulan
100-!X) "0' ~ M '-' ~ 10 ~ '0 ~ '/I bO ~ '0 ~ JO G) ~ ;'Q 10 0 pH larutan
Gambar 7. pengaruh konsentrasi AI2(SO 4)3 pada pengura-ngan WarDa larutan DO yang diiradiasi depengura-ngan dosis 0 daD 5 kGy pada pH 7
Gambar 4. Pengaruh pH pacta pengurangan zat warDa tarutao DO setelah iradiasi dengan dosis 0 daD
5 kGy dan penambahan ~ 0, 1 %
.Aplika.fi l.fotop don Radia.fi, 1996
DISKUSI
SUHARNlSARDI SUWIRMA SY AMSU
Mengapa dengan iradiasi 2mm/rem dispersi
orange 25 sukar dimatikan? I. Apakah sudah ada pernhlfan batas konsentrasi zat wama
dispersi orange yang diizinkan di perairan/lingkungan? 2. Apakah dasar pemilihan konsentrasi zat warna 50 dan
100 ppm yang digunakan dalarn percobaan ini? WIN AR TI
Zat warDa dispe~i biasanya merupakan campuran dari zat WarDa dan bahan pengisi lain, seperti zat fakton. Zat fakton ini mengelilingi molekul zat warDa sehinga menyerupai misel dan tidak lamt daJam air. dalam hal ini zat warna dispersi orange 25 kemungkinan molekul zat waran tersebut diJindungi oleh zat fakton dengan kuat, sehingga sulit diuraikan dengan iradiasi.
WIN AR TI AND A Y ANI
1. Sudah ada, zat warDa dispersi orange tidak boleh ada di peraianningkungan.
2. Karena limbah tekstil biasanya mengandung zat wama antara 50 sampai dengan 100 ppm.
IRWANSYAH ENDANG GATI
Saya solah-olah mendengar kesimpulan bahwa sinar-y menurunkan penguraian/penghilangan zat wama lebih kecil dari pada tidak dengan iradiay. Apakah si-nar-y yang kurang mampu dalam penguraian/penghila-ngan zat wama atau penguraian/pengilapenguraian/penghila-ngan zat wama tersebut dihalangi oleh radikal-radikal yang terbentuk daTi air yang teradiasi?
1. Bagaimana kira-kira aplikasi basil penelitian di lapangan?
2. Zat WarDa dispersi orange 25 terdapat pada limbah ~?
WINARTI ANDA Y ANI
WIN AR TI
1. Memakai tangki portable, yang penting menggunakan sistem aliran.
2. Zat warDa dispersi orange 25 terdapat pada limbah industri tekstil.
kesimpulan dari penelitian ini adalah zat wama dispersi orange suIit diuraikan dengan cara iradiasi-'t, kare-na radikal OH dan ~O tidak mampu merusak molekul-molekul zat organikk ini.
HARSOJO
1. Endapan zat warna yang terjadi, apakah dapat diman-faatkan. Seandainya dapat dimanfaatkkan, endapan tersebut dimanfaatkan sebagai apa?
2. Kalau tidak salah tangkap, ~ mempunyai peranan pada pengendapan zat wama. Dengan demikian yang memegang peranan dalam ~ tersebut apakah jasad reniknya atau unsur kimia lainnya (unsur renik)? GEN!. R
Pada kesimpulan penelitian saudara saat ini dike-tahui bahwa perlakuan radiasi tidak memberikan kemuda-ban dalam proses pengendapan setelah penambahan ~ kelapa sawit, pada laju dosis 5 kGy/jam. Apakah sudah dilakukan percobaan dengan menggunakan laju dosis supaya lebih rendah daTi dosis yang lebih tinggi dengan harapan mempertinggi kemungkinan reaksi oksidasi oleh radikal oksidasi OR atau reaksi redUksi o/e-a%?
WINARTI ANDA Y ANI
I. Endapan yang terbentuk bisa dimanfaatkan untuk pem-buatan batako atau ~ ~.
2. Yang memegang peranan penting sludge adalah jasad reniknya.
WIN AR TI
BAMBANG DWILOKA Pada penelitian terdahulu telah dicoba pada laju
dosis yang lebih kecil, temyat basil yang diperolah menun-j~ bahwa laju dosis kurang berpengaruh pada proses
penguraian, tetapi pada proses penambahan sludge belum dicoba pada laju dosis yang lebih rendah atau lebih tinggi.
Rancangan penelitian apa yang Anda gunakan, sehingga yang diperoleh menolak hipotesis, tak adanya interaksi perlakuan kombinasi (iradiasi zat wanta vs teknik konvensioanl), signifikasi perlakuan?
Aplikasi Isolop don Radiasi, 1996
WINARTI AND A Y ANI
Hipotesis OH(H°) RH > Ro + ~O ~) Ro+Ro >R=R Ro + Oz > ROzo Ro + OH > ROH
Jika di daIarn reaksi terbentuk R-R, maka berat molekuJ akan bertambah, sehingga zat WarDa organik daiarn laru-tan lebih mudah mengendap dengan adanya koagulan. kemungkinan dalam penelitian ini terbentuk ROH atau ROO, sehingga pengendapan lebih sulit terjadi.
ROSALINA SINAGA
Kenapa dosisnya hanya sampai 20 kGy, kalau melihat hasilnya, adakah kecenderungan penambahan dosis masih mempunyai efek?
WINARTI ANDA Y ANI
Tidak dilakukan pada dosis yang lebih tinggi, karena aplikasinya ke limbah, jadi tidak efektif (memerlu-kan biaya yang tinggi).
