Jurnal Teknik Kimia No. 7, Vol. 17, Agustus 2011 Page | 1
PENGARUH PENGGUNAAN KOMPOSISI MEMBRAN
KERAMIK DENGAN ADITIF ZEOLIT DAN SILIKA
TERHADAP LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU
Fuadi Ramdja*, Rindhika Refina, Apriani
*Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662
Abstrak
Proses produksi indusrti tahu menghasilkan limbah cair yang dapat menurunkan kualitas air. Oleh karena itu, untuk mengatasi permasalahan limbah ini digunakanlah membran keramik. Tujuan penelitian ini adalah Untuk mengetahui komposisi membran terbaik yang dapat menurunkan kadar COD, TDS, TSS dan pH sehingga dapat ditolerir oleh lingkungan serta untuk mengetahui pengaruh tekanan terhadap keempat parameter tersebut pada limbah cair tahu. Proses pengolahan limbah cair industri tahu dengan menggunakan membran keramik dilakukan dalam waktu 30 menit dengan variasi tekanan 5, 10 dan 15 psi dengan perbandingan komposisi membran zeolit dan silika yaitu 80 : 20 ; 85 : 15 dan 90 :10.Berdasarkan penelitian yang dilakukan, hasil yang diperoleh menunjukan bahwa membran keramik campuran 20 % Zeolit dan 80 % tanah liat mampu menurunkan TDS awal 920 mg/l menjadi 103 mg/l, TSS awal 840 mg/l menjadi 20 mg/l dan COD awal 1265 mg/l menjadi 32 mg/l pada tekanan 5 psi. Sedangkan untuk membran keramik campuran 20 % silika dan 80 % tanah liat mampu menurunkan TDS awal 920 mg/l menjadi 113 mg/l, TSS awal 840 mg/l menjadi 32 mg/l dan COD awal 1265 mg/l menjadi 33 mg/l.
Kata kunci : membran keramik, limbah tahu, zeolit, silika, COD, TDS, TSS dan pH.
Abstract
Production of tofu industry produce liquid waste which can decrease quality of water. To handle this problem, can be used ceramic membrane as the solver. The purpose of this research is to know the best composition of ceramic membranes which can reduce the contents of COD, TDS, TSS and acidity in liquid waste of tofu industry. So, it can be tolerated by environment. In the other hand, this research want to know about the influence of pressure in ceramic membrane when it process the waste. Process with ceramic membrane performed in 30 minutes with pressure variation; 5, 10, and 15 psi and comparison of ceramic membrane composition with filter media zeolite and silica is 10 %, 15 %, and 20 % and the rest of it is clay. Based on the research, the result show that ceramic membrane which have 80 % zeolite plus 20 % clay composition can decrease TDS from 920 mg/l become 103 mg/l, TSS from 840 mg/l become 20 mg/l, and COD from 1265 mg/l become 32 mg/l in 5 psi. Whereas for ceramic membrane which have 80 % silica plus 20 % clay composition, can decrease TDS from 920 mg/l become 113 mg/l, TSS from 840 mg/l become 32 mg/l, and COD from become 1265 mg/l become 33 mg/l
.
Keywords : ceramic membrane, tofu waste, zeolite, silica, COD, TDS, TSS, and pH
1. PENDAHULUAN
Secara umum yang disebut limbah adalah
bahan sisa yang dihasilkan dari suatu kegiatan dan proses produksi. Bentuk limbah tersebut dapat berupa gas dan debu, cair atau padat.Limbah cair biasanya dikenal sebagai entitas pencemaran air. Komponen pencemaran air pada umumnya terdiri dari bahan buangan
padat, bahan buangan organik, dan bahan buangan anorganik.
Jurnal Teknik Kimia No. 7, Vol. 17, Agustus 2011 Page | 2 tidak sedap, meningkatkan pertumbuhan
nyamuk, dan menurunkan estetika lingkungan sekitar.
Dalam proses produksi tahu, dihasilkan limbah cair antara 15-20 L/kg bahan baku kedelai dan limbah padat. Jumlah produksi tahu yang semakin meningkat akan mengakibatkan jumlah limbah cair yang dihasilkan semakin melimpah (Sudaryati, 2007).
Salah satu cara untuk mengetahui seberapa jauh beban pencemaran yang diakibatkan limbah cair tahu adalah dengan mengukur kadar COD, TSS, TDS dan pH. Semakin tinggi nilai keempat parameter tersebut, maka semakin tinggi pula beban pencemaran yang diakibatkan limbah cair tersebut (Fatha, 2007). Untuk mengurangi dampak negatif pada lingkungan sekitar, digunakan teknologi bahan keramik yang sudah dikenal untuk berbagai kebutuhan antara lain untuk industri keramik, elektronika, sebagai bahan filter, bahkan dipakai juga pada bidang teknologi ruang angkasa. Penelitian Van Vlack (1985), menyatakan bahwa salah satu keramik berporositas telah berhasil dibuat dan dimanfaatkan sebagai filter (Tiar Delimawati T, 2008).
Di Indonesia teknologi membran cukup dikenal dimana teknologi membran merupakan teknologi terapan yang mulai berkembang. Beberapa keunggulan sifat-sifat pemisahan dengan membran yang membuat proses ini menarik untuk diaplikasikan pada pengendalian pencemaran industri diantaranya kebutuhan energi rendah, tidak mempengaruhi sifat bentuk dan kimia dari kontaminan, tidak memerlukan penambahan bahan kimia seperti ekstraktor dan adsorber. Keunggulan lainnya adalah potensi daur ulang secara langsung. Kontaminan dapat dikurangi kadar airnya atau dipekatkan tanpa perubahan fisik atau kimia sehingga dapat dikembalikan langsung ke dalam proses.
Tinjauan Umum Tentang Air limbah
Air limbah (waste water) adalah air yang tercampur zat-zat padat (dissolved dan
suspended) yang berasal dari pembuangan dari kegiatan rumah tangga, pertanian, perdagangan dan industri. Salah satu penyebab terjadinya pencemaran air adalah air limbah yang dibuang tanpa pengolahan kedalam suatu badan air. Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001, air limbah adalah sisa dari suatu usaha dan suatu kegiatan yang berwujud cair.
Sumber : Yogotriwah, 2008
Air limbah mempunyai sifat yang dapat dibedakan menjadi 3, yaitu :
a. Sifat fisik, adapun sifat fisik yang penting adalah kandungan zat padat sebagai efek estetika dari kejernihan serta bau dan warna dan juga temperatur.
b. Sifat kimia, kandungan bahan kimia yang ada di dalam air limbah dapat merugikan lingkungan melalui berbagai cara. Bahan organik terlarut dapat menghabiskan oksigen dalam limbah serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih. Dan akan berbahaya apabila bahan tersebut merupakan bahan beracun.
c. Sifat biologis, pemeriksaan biologis didalam air limbah tahu untuk memisahkan bakteri-bakteri patogen yang ada di dalam air limbah. Keterangan biologis ini diperlukan untuk mengukur kualitas air terutama bagi air yang dipergunakan sebagai air minum. Selain itu untuk menaksir tingkat kekotoran air limbah sebelum dibuang ke badan air.
Limbah Cair Industri Tahu
Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak di kehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomi (Kristanto Philip, 2004).
Limbah cair industri tahu merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan. Beban pencemaran yang ditimbulkan menyebabkan gangguan serius terutama untuk perairan di sekitar industri tahu. Mengingat asal air buangan berasal dari proses yang berbeda-beda, maka karakteristiknya berbeda-beda pula. Untuk air buangan yang berasal dari pencucian dan perendaman nilai cemarnya tidak begitu tinggi sehingga masih dapat dibuang ke perairan. Sedangkan untuk air buangan yang berasal dari proses pemasakan nilai cemarnya cukup tinggi, dengan demikian harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke perairan.
Limbah cair yang dihasilkan mengandung padatan tersuspensi maupun terlarut yang akan mengalami perubahan fisika, kimia, dan hayati yang akan menimbulkan gangguan terhadap kesehatan karena menghasilkan zat beracun atau
Air Limbah
Bahan Padat
Air (99,9 %)
Jurnal Teknik Kimia No. 7, Vol. 17, Agustus 2011 Page | 3 menciptakan media untuk tumbuhnya kuman
penyakit atau kuman lainnya yang merugikan baik pada produk tahu sendiri ataupun tubuh manusia. Bila dibiarkan, air limbah akan berubah warnanya menjadi cokelat kehitaman dan berbau busuk. Bau busuk ini mengakibatkan sakit pernapasan. Apabila air limbah ini merembes ke dalam tanah yang dekat dengan sumur maka air sumur itu tidak dapat dimanfaatkan lagi. Apabila limbah ini dialirkan ke sungai maka akan mencemari sungai dan bila masih digunakan akan menimbulkan gangguan kesehatan yang berupa penyakit gatal, diare, kolera, radang usus dan penyakit lainnya, khususnya yang berkaitan dengan air yang kotor dan sanitasi lingkungan yang tidak baik (Herlambang, 2002).
Parameter air limbah tahu yang biasanya diukur antara lain pH, padatan-padatan tersuspensi (TSS), TDS dan kebutuhan oksigen (COD). Nilai pH air digunakan untuk melihat kondisi keasaman (konsentrasi ion hidrogen) air limbah. Skala pH berkisar antara 1-14; kisaran nilai pH 1-7 termasuk kondisi asam, pH 7-14 termasuk kondisi basa, dan pH 7 adalah kondisi netral. Padatan-padatan tersuspensi atau TSS
(Total Suspended Solid) digunakan untuk menentukan kepekatan air limbah, efisiensi proses dan beban unit proses. Pengukuran TDS
(Total Dissolved Solids) pada air dimaksudkan untuk mengetahui jumlah total zat padat terlarut yang terkandung dalam air. Pengukuran yang bervariasi terhadap konsentrasi residu diperlukan untuk menjamin kemantapan proses kontrol. Kebutuhan oksigen dalam air limbah ditunjukkan melalui COD (Siregar, 2005).
Limbah tahu apabila tidak diolah dengan baik akan menimbulkan pencemaran badan air dan lingkungan sekitarnya. Air yang tercemar ini apabila di konsumsi oleh manusia akan menyebabkan sakit perut dan penyakit kulit. Akibat yang lebih fatal bila terjadi akumulasi bahan-bahan kimia tertentu di dalam tubuh dapat menyebabkan kematian (Pusdiknakes, 1985).
Dalam proses pembuatan tahu ada dua macam limbah buangan yang dikeluarkan yaitu limbah padat dan limbah cair. Limbah padat berupa ampas kulit kedelai dan ampas yang dihasilkan dari proses penyaringan bubur kedelai setelah dilakukan pemasakan bubur kedelai. Ampas tahu masih mengandung protein yang cukup tinggi (Tabel 2.1) sehingga masih dapat dimanfaatkan kembali. (KLH, 2006).
Karakteristik Kimia
Ada 3 hal penting dan saling berkaitan dalam karakteristik kimia air buangan industri tahu, yaitu bahan organik, bahan anorganik dan gas-gas.
a. Bahan Organik
Senyawa organik utama di dalam air buangan tahu berupa protein, karbohidrat, lemak dan minyak.
b. Bahan Anorganik
Ada beberapa komponen anorganik di dalam air buangan yang perlu diperhatikan dalam penentuan maupun kontrol kualitas air. Dari beberapa komponen tersebut ada beberapa yang mempunyai pengaruh negatif, apabila air buangan tersebut dibuang ke sungai. Oleh karenanya, komponen tersebut harus dihilangkan sebelum dibuang ke sungai. Konsentrasi ion hidrogen (pH) merupakan parameter lain dalam penetapan kualitas air. Batas yang diizinkan adalah sekitar pH netral. Biasanya air buangan industri tahu cenderung asam.
c. Gas-gas
Gas-gas yang biasanya ditemui di dalam air buangan adalah gas nitrogen (N2), oksigen (O2), hidrogen sulfida (H2S), amoniak (NH3), karbondioksida (CO2) dan metana (CH4). Gas-gas H2S, NH3, dan CH4 berasal dari dekomposisi bahan-bahan organik yang ada dalam air buangan (Herlambang, 2002).
2. METODOLOGI PENELITIAN
Alat dan bahan yang digunakan Bahan yang digunakan : 1) Limbah cair tahu 2) Tanah liat
3) Media filter : Zeolit dan Silika 4) Aquadest
5) HgSO4 6) K2CrO4 7) H2SO4 8) AgSO4
Jurnal Teknik Kimia No. 7, Vol. 17, Agustus 2011 Page | 4 17. Botol YOU C 1000 mg
18. Ayakan 19. Batu Ulekan
20. Kertas saring wheatman
21. Oven
Prosedur Pembuatan Membran Keramik 1) Dengan basis 1000 gr, siapkan tanah liat dan
media filter dengan berbagai macam komposisi:
2) Campurkan bahan-bahan tersebut hingga merata dan di bentuk seperti silinder.
3) Keringkan campuran tersebut selama satu minggu.
4) Bakar campuran yang telah mengering dengan temperatur 1000-1300 oC.
5) Jemur membran keramik yang sudah jadi selama satu minggu.
Pretreatment Limbah Cair Tahu
Masukkan limbah cair tahu yang telah disiapkan ke dalam sand filter untuk menghilangkan ampas-ampas tahu agar tidak memperberat kerja membran pada saat running.
Proses Aliran Limbah Cair Tahu Melalui Membran
1. Siapkan limbah tahu hasil pretreatment. 2. Rangkai peralatan
3. Hidupkan mesin pompa sehingga limbah tahu mengalir menuju membran yang telah disiapkan.
4. Tampung permeate (air keluaran membran) yang keluar setiap 30 menit. 5. Ulangi proses ini untuk masing-masing
membran.
Pemeriksaan Parameter Limbah Cair Tahu
1) Pengukuran pH
Pemeriksaan pH dilakukan dengan alat pH meter.
2) Pengukuran TDS
Pengukuran TDS pada air dimaksudkan untuk mengetahui jumlah total zat padat terlarut yang terkandung dalam air yang akan diuji. TDS adalah singkatan dari Total Dissolved Solids. Setiap air selalu mengandung partikel yang terlarut yang tidak tampak oleh mata, bisa berupa partikel padatan (seperti kandungan logam misal : Besi, Aluminium, Tembaga dan Mangan) maupun partikel non padatan seperti mikro organism.
3) Pemeriksaan TSS
a. Kertas saring dibakar didalam oven pada suhu 108 oC selama 1 jam.
b. Kertas saring yang telah dibakar didinginkan di dalam desikator selama 15 menit.
c. Timbang kertas saring, catat berat awalnya. d. Sampel limbah tahu yang akan diperiksa
diambil sebanyak 50 ml, kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring.
e. Bakar kembali kertas saring tersebut dengan suhu 108 oC selama 1 jam.
f. Dinginkan di dalam desikator selama 15 menit.
g. Timbang berat akhir kertas saring
Keterangan :
A = Berat akhir kertas saring B = Berat awal kertas saring C = Volume sampel
4) Pengukuran COD
a. Pindahkan ± 0,04 gr HgSO4 ke dalam tabung COD.
b. Tambahkan larutan sampel yang telah diencerkan dengan aquadest sebanyak 2 ml. c. Tambahkan larutan K2CrO4 0,25 N sebanyak
f. Keluarkan sampel dan dinginkan tabung hingga suhu kamar.
g. Ukur nilai COD (mg/l) dengan menggunakan alat Tintometer.
Jurnal Teknik Kimia No. 7, Vol. 17, Agustus 2011 Page | 5 Pengaruh Tekanan Operasi terhadap TDS
Dari data hasil pengamatan membrane keramik dengan campuran zeolit dan silika didapatkan bahwa semakin tinggi tekanan maka TDS semakin besar
Gambar 1. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap TDS pada membran zeolit
Gambar 2. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap TDS pada membran silika.
Dari tabel dan gambar di atas menunjukkan parameter TDS mengalami penurunan (dari sebesar 920 mg/l menjadi 32 mg/l Zeolit dan 33 Silika pada tekanan 5 psi dengan komposisi membran 80 : 20). Pada tekanan 10 dan 15 psi, penurunan TDS tidak sebesar pada tekanan 5, hal ini disebabkan oleh naiknya tekanan operasi yang mengakibatkan pori membran menjadi lebih besar sehingga TDS yang terdapat dalam limbah cair tahu tidak tertahan oleh membran (Notodarmojo dan Anne, 2004).
Dari Gambar 1 dan 2terlihat bahwa pada t = 30 menit dengan sampel limbah awal harga TDS sebesar 920 mg/l, komposisi terbaik untuk membran zeolit dan silika adalah komposisi 80 : 20.
Pengaruh Tekanan Operasi Terhadap pH
Dari data hasil pengamatan membran zeolit dan silika didapatkan bahwa semakin kecil tekanan maka pH semakin besar menuju netral.
Dari Gambar 3 dan 4 terlihat bahwa pada t = 30 menit dengan sampel limbah awal harga pH sebesar 3,39 komposisi terbaik untuk membran zeolit dan silika adalah komposisi 80 : 20.
Gambar 3. Pengaruh Tekanan terhadap pH pada membran zeolit
Gambar 4. Pengaruh Tekanan terhadap pH pada membran silika
Pengaruh Tekanan Operasi Terhadap TSS
Dari data hasil pengamatan membran zeolit dan silika didapatkan bahwa semakin rendah tekanan maka TSS semakin menurun. Hal ini dapat terlihat dari Gambar 5 dan 6 berikut ini.
Gambar 5. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap TSS pada membran zeolit
Gambar 6. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap TSS pada membran silika
Jurnal Teknik Kimia No. 7, Vol. 17, Agustus 2011 Page | 6 mg/l Silika pada tekanan 5 psi dengan komposisi
membran 80 : 20) setelah disaring dengan membran keramik. hal ini disebabkan oleh naiknya tekanan operasi yang mengakibatkan pori membran menjadi lebih besar sehingga TSS yang terdapat dalam limbah cair tahu tidak tertahan oleh membran
Dari Gambar 5 dan 6 terlihat bahwa pada t= 30 menit dengan sampel limbah awal harga TSS sebesar 840 mg/l, komposisi terbaik untuk membran zeolit dan silika adalah komposisi 80 : 20
Pengaruh Antara Tekanan Operasi
Terhadap COD
Dari data hasil pengamatan membran zeolit dan silika didapatkan bahwa semakin rendah tekanan maka COD semakin menurun
Gambar 7. Pengaruh tekanan operasi terhadap COD pada membran zeolit
Gambar 8. Pengaruh tekanan terhadap COD pada membran silika
Dari Gambar 7 dan 8 terlihat bahwa pada t = 30 menit dengan sampel limbah awal harga COD sebesar 1265 mg/l, komposisi terbaik untuk membran zeolit dan silika adalah komposisi 80 : 20.
Pengaruh Tekanan Operasi Terhadap Fluks Membran
Berdasarkan hasil variasi tekanan terhadap fluks membran, nilai fluks membran mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan tekanan.
Gambar 9. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Fluks pada membran zeolit
Gambar 10. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Fluks pada membran silika
Pada Gambar 9 dan 10 terlihat bahwa kenaikan fluks akibat kenaikan tekanan yang disebabkan karena tekanan yang besar akan mendorong cairan lebih cepat melewati pori-pori membran. Pada tekanan yang tinggi molekul-molekul yang terdapat pada limbah cair tahu terdorong dengan kuat memasuki pori-pori membran sehingga tidak banyak yang tertahan oleh membran. Hal ini sesuai dengan gaya dorong utama (driving force) dari operasi membran. Adanya tekanan yang diaplikasikan pada aliran umpan yang melewati membran akan mengakibatkan aliran fluida dengan ukuran partikel yang lebih kecil dari pori membran dapat melewati membran, sementara partikel yang lebih besar seperti kontaminan akan tertahan (Madwar dan Tarazi, 2003).
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G. Dr. Ir dan Santika Sumestri. 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya. Usaha Nasional
Fatha, A’tina. 2007. Pemanfaatan Zeolit Aktif
Untuk Menurunkan BOD dan COD Limbah Tahu. Universitas Negeri Semarang
Jurnal Teknik Kimia No. 7, Vol. 17, Agustus 2011 Page | 7 Waste Water Treatment Plant, Studi
Kasus di PT Badak NGL Bontang. Semarang. Universitas Diponegoro Kaswinarni, Fibria. 2007. Kajian Teknis
Pengolahan Limbah Padat dan Cair Industri Tahu, Studi Kasus Industri Tahu Tandang Semarang, Sederhana Kendal dan Gagak Sipat Boyolali. Semarang. Universitas Diponegoro Rautenbach, R. 1990. Membrane Processes. New
York
Saifudin, M. Ridwan dan Dwi Astuti. 2008. Kombinasi Media Filter Untuk Menurunkan Kadar Besi (Fe). Surakarta. Universitas Muhammadiyah. Saputra, Rodhie. 2006. Pemanfaatan Zeolit
Sintetis Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Industri
Sastrawijaya, A. Tresna.1991. Pencemaran Lingkungan. Jakarta. Rineka Cipta Sorang, Juang Ariando. 2010. Penyisihan BOD5,
COD dan TSS Limbah Cair Tahu dengan Kombinasi Koagulasi-Flokulasi dan Ultrafiltrasi. Universitas Riau Pekanbaru
Sugiharto. 1987. Dasar – dasar pengelolaan air limbah. Jakarta. UI
http://id.wikipedia.org/wiki/Gel_silika diakses
tanggal 28 Maret 2011 Pkl 13.24
http://id.wikipedia.org/wiki/Lempung diakses
tanggal 28 Maret 2011 Pkl 10.08
http://id.wikipedia.org/wiki/Silikat diakses
tanggal 28 Maret 2011 Pkl 1320 http://id.wikipedia.org/wiki/Tahu diakses tanggal
28 Maret 2011 Pkl 10.12
http://www.anneahira.com/tanah-lempung.htm diakses tanggal 28 Maret 2011 Pkl 10.10
http://www.purewatercare.com/pasir_silika diakses tanggal 29 Maret 2011 Pkl 13.22
www.baku-mutu-air-bersih.html diakses tanggal 29 Maret 2011 Pkl 10.20
www.id.wikipedia.org/wiki/Zeolit diakses
tanggal 29 Maret 2011 Pkl. 13.25 http://tautauenak.wordpress.com/kandun
