OPTIMISASI DOSIS H2O2 DAN pH DALAM PENURUNAN …
Transcript of OPTIMISASI DOSIS H2O2 DAN pH DALAM PENURUNAN …
1
OPTIMISASI DOSIS H2O2 DAN pH DALAM PENURUNAN KADAR
COD DAN WARNA PADA LIMBAH CAIR TEKSTIL DENGAN
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI ADVANCED OXIDATION PROCESS
(AOPS)
Febriani Rusyda
1, Cindy Rianti Priadi
2
Program Studi Teknik Lingkungan, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
Indonesia, Kampus Baru Universitas Indonesia, Depok, Indonesia 16424
E-mail : [email protected]
Abstrak
Limbah cair dari industri tekstil mengandung berbagai polutan seperti tingginya kandungan bahan organik, zat
warna, surfaktan dan zat adiktif sehingga sulit untuk diolah menggunakan sistem pengolahan konvensional.
Salah satu teknologi lanjut yang terus berkembang untuk pengolahan limbahyang bersifat non-biodegradable
dan mampu menurunkan kadar COD dan warna pada limbah cair tekstil adalah AOPs. Pada penelitian ini telah
dilakukan optimisasi dosis H2O2, pH dan waktu kontak yang efektif dalam mendegradasi warna dan COD pada
limbah cair tekstil dengan menggunakan hidrogen peroksida dan Ultraviolet (H2O2/UV) sebagai agen oksidasi.
Kandungan COD rata-rata influen limbah cair tekstil PT. JABABEKA Infrastruktur adalah 2250 ppm dan BOD
rata-rata 530 ppm. Hasil penelitian menunjukkan efesiensi teknologi AOPs dalam penyisihan COD sebesar 50%
dan degradasi warna sebesar 63% dengan penambahan H2O2 sebesar 0,75 ml untuk 1 liter limbah cair tekstil, pH
= 7,5 dan waktu kontak 1 jam. Hasil penelitian ini memperlihatkan bahwaAOPs dapat dijadikan sebagai
teknologi alternatif dalam pengolahan limbah cair industri tekstil.
Kata Kunci : Advance Oxidation Process (AOPs); Limbah Cair Tekstil; Penyisihan COD; Penyisihan Warna;
UV/H2O2.
Abstract
Wastewater from textile industry contains severalvarieties of pollutants, such as high content of organic
materials, pigments, surfactants and addictivematter which difficult to be processed using conventional
processing system. One of the advance technology that constantly to non biodegradable wastewater and ableto
reduce COD concentration and color in textile wastewater is AOPs. This research has been conducted
optimization of H2O2 dose, pH and contact time that effective in degrading the COD and color in textile
wastewater by using hydrogen peroxide and Ultraviolet (H2O2/UV) as an oxidizing agent. Wastewater of PT.
JABABEKA Infrastructure contains COD about 2250 ppm and 530 ppm of BOD. The results showed the
efficiency of AOPs technology in removal COD about 50% and 63% for color degradation with addition of 0.75
ml H2O2to 1 litertextile wastewater, pH = 7.5 andcontact time of 1 hour. The results of this study can be used as
an alternative technology in textile’s industry wastewater treatment for textile’s industry. Key word : Advance Oxidation Process (AOPs); COD removal; color removal; textile wastewater;
UV/H2O2.
1. PENDAHULUAN
Industri tekstil merupakan salah satu industri andalan yang memiliki peran penting dalam
meningkatkan devisa negara di Indonesia. Oleh karena itu, perkembangan industri tekstil di
Indonesia semakin pesat setiap tahunnya. Pesatnya perkembangan industri ini ternyata tidak
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
2
hanya memberikan nilai positif terhadap bangsa, namun juga menjadi ancaman yang serius
terhadap kondisi lingkungan. Ancaman mendasar yang ditimbulkan dari kegiatan industri
tekstil adalah perubahan kualitas air pada area industri tesebut. Pada industri tekstil air
digunakan di seluruh proses produksi tekstil atau sebagai sebuah media di berbagai proses
(Palit, 2012).
Limbah cair yang dihasilkan oleh industri tekstil juga tergolong dalam jenis limbah yang non-
biodegradable dan slowly biodegradable karena tingginya kandungan zat warna, surfaktan
dan adiktif yang umumnya merupakan senyawa kompleks yang sulit dihilangkan dengan
pengolahan biologis. Selain itu, rasio BOD/COD dari air limbah berkisar antara 0,3 – 0,6 dan
bahkan dibawah 0,3. Menurut Srinivas, 2008, ketika rasio BOD/COD < 0,3 maka limbah cair
tersebut dikategorikan sebagai limbah yang non biodegradable sedangkan ketika rasio berada
antara 0,3 – 0,6 dikategorikan sebagai limbah yang slowly biodegradable.
Tingginya nilai COD dan pekatnya konsentrasi warna limbah yang dihasilkan oleh industri
tekstil juga menjadi perhatian serius pemerintah yang dibuktikan dengan adanya ketetapan
atau peraturan mengenai standar mutu air bersih sebelum dikonsumsi oleh masyarakat guna
melindungi masyarakat dari ancaman kesehatan. Oleh karena itu, perlu dilakukan
pengembangan teknologi dalam pengolahan limbah cair industri tekstil untuk memecahkan
permasalahan ini.
Salah satu teknologi lanjut dan terus berkembang yang mampu menjadi alternatif dalam
proses penurunan nilai COD dan warna pada limbah cair tekstil adalah proses oksidasi lanjut
atau yang populer dengan istilah Advanced Oxidation Process (AOPs). AOPs merupakan
proses pengolahan senyawa polutan yang tidak dapat atau sulit dihilangkan dengan
menggunakan proses biologis. Beberapa senyawa ini berasal dari bahan kimia organik sintetis
dan zat alami yang menimbulkan masalah dalam sistem pengolahan biologis karena sulit
untuk didegradasi (Stasinakis, 2008).
Tujuan utama oksidasi polutan dalam air dan air limbah adalah untuk mineralisasi dan
mengubah unsur dari polutan organik menjadi molekul sederhana yang relatif tidak
berbahaya. Proses oksidasi lanjutan (AOPs) dirancang sebagai proses alternatif untuk
menghilangkan polutan pada zat cair, padat dan gas (Naddeo, et al., 2011). Proses AOPs
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
3
melibatkan pembentukan senyawa radikal hidroksil bebas (OH˙) yang berperan sebagai
oksidator kuat yang mampu mengurai senyawa polutan yang bersifat non-biodegradable.
Pada penelitian ini, pembentukan radikal hidroksil bebas (OH˙) dilakukan dengan
mengkombinasikan hidrogen peroksida dengan sinar UV (H2O2+UV). Pemilihan (H2O2+UV)
didasarkan pada kemampuan UV yang berperan sebagai sumber energi dalam menghasilkan
hidroksil radikal (OH˙) ketika bersentuhan dengan senyawa H2O2, sehingga penggabungan
antara (UV+H2O2) efektif dalam menghilangkan polutan pada air limbah dan mengubahnya
menjadi senyawa sederhana yang tidak berbahaya (AlHamedi, Fatima, H., et al., 2008).
Penggunaan (H2O2+UV) juga lebih ekonomis jika dibandingkan dengan penggunaan ozon
yang dikenal sangat efektif dalam pembentukan OH˙. Namun, penggunaan ozon sangat sulit
untuk diaplikasikan dalam skala besar atau industri karena tingginya biaya yang dibutuhkan,
baik dari segi biaya investasi maupun biaya operasional.
Penurunan Chemical Oxygen Demand (COD) dan degradasi warna pada limbah tekstil
dengan menggunakan metode advanced oxidation process (AOPs) dipengaruhi oleh beberapa
faktor, diantaranya adalah pH, dosis hidrogen peroksida (H2O2) dan waktu penyinaran. Pada
saat pH dan dosis hidrogen peroksida (H2O2) optimum maka proses degradasi semakin
meningkat. Untuk itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui seberapa
besar penyisihan warna dan COD pada air limbah dengan menggunakan advanced oxidation
process (AOPs) dengan mengkombinasikan (H2O2+UV), sehingga limbah cair tekstil yang
dibuang ke badan air dapat memenuhi baku mutu lingkungan sesuai dengan keputusan
Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 tentang baku mutu air limbah. Hasil
penelitian ini juga dapat memberikan informasi baru terkait penggunaan teknologi AOPs pada
limbah cair industri tekstil yang selama ini masih menjadi ancaman terhadap lingkungan.
Oleh karena itu, penelitian ini perlu dilakukan dengan harapan dapat dikembangkan untuk
skala industri.
2. TINJAUAN TEORITIS
2.1 Karakteristik dan komposisi limbah Cair Tekstil
Industri tekstil merupakan salah satu pengguna air terbanyak selama proses produksi yang
kemudian akan menyebabkan air menjadi tercemar (Akmehmet, et al., 1998). Pada industri
tekstil karakteristik limbah cair yang dihasilkan disebabkan oleh proses pengolahan yang
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
4
dilakukan dan jenis zat warna yang digunakan selama proses produksi. Sehingga limbah cair
industri tekstil dapat menyebabkan pencemaran lingkungan dan mengurangi estetika. Tabel
2.1 menunjukkan komponen utama yang menghasilkan polutan selama proses produksi
tekstil.
Tabel Error! No text of specified style in document..1 Komponen Utama yang Menghasilkan Polutan pada
Proses Produksi Tekstil
Proses Kandungan Limbah Cair yang Dihasilkan
Sizing BOD tinggi, COD sedang
Desizing BOD (34 – 50 % dari total), COD tinggi dan suhu 70oC – 80
oC
Scouring Minyak dan lemak, BOD (30% dari total), pH tinggi, warna pekat dan suhu
70oC – 80
oC
Bleaching pH tinggi dan TDS
Mecerisation BOD tinggi, pH tinggi dan suspended solids
Pencelupan (Dyeing) Bersifat toksik, BOD (6% dari total), dissolved solids dan pH tinggi.
Printing Sifat toksik tinggi, COD tinggi, BOD tinggi, dissolved solids tinggi dan
warna kuat/pekat.
Finishing Alkalinitas rendah, BOD rendah dan bersifat toksik.
Sumber: Verma, et al., 2012
2.2 Advance Oxidation Process (AOPs)
Dalam beberapa tahun terakhir, proses produksi lanjut (AOPs) telah terbukti menjadi metode
pengolahan yang efisien dalam mendegradasi warna dan kontaminan organik. Konsep AOPs
diteliti oleh glaze et al pada tahun 1987. Tujuan utama oksidasi polutan dalam air dan air
limbah adalah untuk mineralisasi dan mengubah unsur dari polutan organik menjadi molekul
sederhana yang relatif tidak berbahaya dan anorganik. Proses oksidasi lanjutan (AOPs)
dirancang sebagai proses alternatif untuk menghilangkan polutan pada zat cair, padat dan gas
(Naddeo et al., 2011).
Teknologi AOPs menggunakan (H2O2+UV) sebagai pembentukan radikal hidroksil bebas
(OH*) menawarkan potensi yang luar biasa karena penerimaan dan aplikasi UV yang luas
sebagai desinfektan yang efektif (Mohseni, Madjid et al.,2009). Selain itu penggunaan
(H2O2+UV) lebih ekonomis dibandingkan dengan menggunakan ozon.
Hidrogen Peroksida/ Sinar Ultraviolet (H2O2/UV)
Hidrogen peroksida adalah cairan jernih yang tidak bewarna dan mudah larut didalam air.
Hidrogen peroksida yang tersedia secara komersial digunakan untuk menghasilkan radikal
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
5
hidroksil (OH*) yang berperan sebagai oksidator dalam mendegradasi warna dan kontaminan
organik yang ada pada air limbah (Asghar et al.,2014). Hidrogen peroksida relatif murah dan
termasuk oksidan kimia yang dapat mempercepat dalam meningkatkan pembentukan radikal
hidroksil ( Palit, 2012). Radikal hidroksil yang dihasilkan hidrogen peroksida pada prosesnya
dapat menggunakan sinar UV, dimana UV berperan sebagai sumber energi untuk reaksi
ataupun tanpa menggunakan sinar UV. Penambahan hidrogen peroksida dan UV bertujuan
untuk mempercepat produksi radikal hidroksil pada air limbah.
Jenis-jenis lampu UV mempunyai variasi panjang gelombang yang berbeda-beda.
Diantaranya yaitu UV-A yang mempunyai panjang gelombang (315-400 nm), UV-B dengan
panjang gelombang (280 – 315 nm) dan UV-C dengan panjang gelombang (220 – 280 nm).
Semakin pendek panjang gelombang lampu UV semakin mempunyai energi radiasi yang
besar (Hardi, 2003) sehingga untuk penelitian ini panjang gelombang UV-C yang akan
digunakan yaitu (220-280 nm). Pada saat air yang mengandung hidrogen peroksida terkena
sinar UV (220-280 nm) akan terbentuk radikal aktif hidroksil (Nugroho et al., 2005). Adapun
reaksinya sebagai berikut: H2O2 + UV →HO˙ + HO˙.
Radikal hidroksil akan mengoksidasi molekul zat warna melalui mekanisme penarikan atom
hidrogen dari molekul zat warna. Zat warna yang telah kehilangan atom hidrogen akan di
beri radiasi sinar UV sehingga terjadi reaksi intemolekul yang menyebabkan proses
penghilang warna akibat perubahan struktur molekul yang tidak berbahaya lagi bagi
lingkungan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pengolahan H2O2/UV yaitu pH, Struktur pewarna,
komposisi warna. Secara umum penghilangan warna yang paling efektif yaitu pada pH 7,
pada intensitas radiasi UV 1600 W bukan 800 W, dengan konsentrasi H2O2 yang berbeda
untuk kelas pewarna yang berbeda (Slokar et al., 1997).
Ozon (O3)
Ketika pH meningkat, OH* yang dihasilkan juga akan semakin meningkat. Berikut
merupakan rekasi yang terjadi:
O3 + OH- →O3˙- + OH˙
O3˙- → O2˙ + OH˙
O˙- + H+→ OH˙
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
6
Seperti ozon, OH radikal dan O2˙ yang dihasilkan berperan sebagai oxidant. OH radikal yang
terbentuk ditengah ozon dan water, OH memiliki kekuatan yang lebih meskipun kekuatan dari
O3 itu sendiri. Radikal hidroksil OH˙ adalah kekuatan yang tidak memilih oxidant kimia yang
akan dengan cepat menghilangkan unsur organik.
Hidrogen Peroksida, Ozon (H2O2/O3)
Penambahan H2O2 pada ozon akan membantu dalam pembentukan OH˙ radikal. Hidrogen
peroksida dalam larutan akan terpisah membentu anion hidroperoksida (HO2-), kemudian
ketika berekasi dengan ozon dan menimbulkan serangkaian rekasi kimia berantai termasuk
radikal hidroksil(Naddeo et al., 2011).
.H2O2 → HO2- + H+
HO2- +O3→HO2˙ +O3˙
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa kombinasi H2O2/O3 baik untuk degradasi pestisida
dibandingkan dengan hanya menggunakan O3.
Ozon, Hidrogen Peroksida dan Radiasi Ultraviolet (O3/H2O2/UV)
Menambahakan H2O2 ke dalam O3/UV akan mempercepat dekomposisi dari ozon, yang akan
meningkatkan produksi OH* radikal . Berikut merupakan reaksi yang akan terjadi:
2O3 + H2O2 +hv → 2HO˙ + 3O2
Dalam proses yang melibatkan radiasi UV dibutuhkan polutan yang rendah, biaya akan lebih
efektif dengan menambahkan hidrogen peroksida agar terjadi penurunan fluks UV. dengan
menggunakan metode ini dapat menghilangkan COD setidaknya 90%.
Proses Fenton dan Foto-Fenton (H2O2/Fe2+
)
Proses fenton pertama kali dilaporkan oleh Fenton pada tahun 1884 dengan reaksi:
Fe2+
+ H2O2 → Fe3+
+ OH- + HO*
Reagen fenton merupakan campuran ferrous iron (katalis) dengan hidrogen peroksida
(pengoksidasi) dikenal sebagai pengoksidasi kuat pada kontaminan organik. Hidrogen
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
7
peroksida terurai oleh Fe (III) yang berperan sebagai katalis dan menghasilkan radikal
hidroksil (OH˙). Berikut merupakan rekasi yang terjadi:
Fe3+
+ H2O2 H+ + Fe-OOH2+
Fe-OOH2+
→ HO2* + Fe2+
Fe2+
+ H2O2 → Fe3+
+ OH- + OH˙
3. METODE PENELITIAN
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
8
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
Pada studi ini, Limbah cair tekstil yang digunakan sebagai sampel pada penelitian ini berasal
dari gabungan beberapa industri tekstil yang ada di Jababeka, dimana titik pengambilan
limbah cair dibatasi pada aliran buangan sebelum limbah masuk ke dalam proses IPAL.
Tahap awal penelitian dilakukan dengan cara menguji karakteristik awal limbah cair dengan
parameter uji kuantitatif meliputi nilai pH, suhu, COD, BOD, TSS dan kadar warna yang
terkandung didalam limbah. Pada penelitian ini dilakukan variasi dosis H2O2 dan pH dan
Studi Literatur
Persiapan
Persiapan BahanMelakukan
perancangan Reaktor AOPs
Uji karakteristik awal air limbah cair tekstil
meliputi BOD, COD, pH suhu dan Warna
Variasi variabel proses Advance Oxidation Process (AOPs) dengan
metode two factorial design
meliputi:- Dosis H2O2- Waktu Penyinaran UV-pH
Running 1
Uji karakteristik sampel : COD dan
Warna
Data efisiensi penyisihan dan nilai
variabel untuk running ke-2
Data karakteristik
sampel
Data efisiensi penyisihan dan nilai variabel optimum
Running 2
Uji karakteristik sampel : COD dan
Warna
Analisis data, pembahasan dan
kesimpulan
Selesai
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
9
waktu radiasi UV untuk mengetahui titik optimum penurunan kadar COD dan warna dari
sampel yang diuji. Setelah mendapatkan kondisi optimum dosis H2O2, waktu radiasi dan pH
dari sampel yang diuji. Selanjutnya dilakukan uji akhir karakteristik limbah dengan parameter
uji kuantitatif meliputi nilai COD dan kadar warna.
3.1 Batch AOP dalam Degradasi COD dan warna dengan Variasi pH, Dosis H2O2 dan
Waktu Radiasi UV
Percobaan AOPs skala laboratorium dengan sistim batch ini dilakukan dengan metode two-
level full factorial design, dimana akan dilakukan dua kali running. Running pertama akan
mendapatkan data sebanyak 8 sampel. Setelah mendapatkan hasil yang optimum, maka akan
dilakukan running kedua yang bertujuan untuk mendapatkan hasil yang optimum dari sesuatu
yang telah optimum.
Pada saat running akan diberikan beberapa perlakukan, diantaranya variasi dosis H2O2, pH
dan waktu penyinaran UV. Variasi dosis H2O2 yang dilakukan yaitu 0,25 ml, 0,5 ml, 0,75 ml,
1 ml, 1,25 ml, 1,5 ml. Rentang dosis tersebut didasarkan pada beberapa penelitian terdahulu
yang dilakukan oleh Nugroho, Rudi (2005). Variasi waktu penyinaran UV yang digunakan
pada penelitian ini yaitu (1,2,3,4,5,6) jam dan untuk variasi pH yaitu dengan rentang 6,5 ;7 ;
7,5 ; 8; 8,5 ; 9.
Pada tahap ini, uji AOPs akan dilakukan dengan menggunakan reaktor dengan ukuran
(60×60×60) cm yang dibuat dengan sistem tertutup agar cahaya UV tidak merusak
lingkungan sekitar.
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
10
Gambar 3.1 Reaktor UV Tampak Samping
4. ANALISIS PENGOLAHAN DATA
4.1 Hasil Pengujian Karakteristik Awal Sampel
Sebelum melakukan percobaan menggunakan proses Advance Oxidation Process (AOPs)
perlu dilakukan pengujian karakteristik awal air limbah terlebih dahulu guna melihat efisiensi
yang dihasilkan dari pengolahan nantinya. Pada tabel 4.1 dapat terlihat karakteristik awal
sampel air limbah cair tekstil.
Tabel 4.1Hasil Pengujian Karakteristik Awal Sampel
Waktu Sampling Parameter Rasio
BOD/COD pH BOD
(mg/L)
COD
(mg/L)
Suhu oC
TSS
(mg/L)
Warna
(Pt.Co)
03-03-2015 9,69 665,8 1742 32 510 9625 0,38
10-03- 2015 8,5 444 1192 31,5 - 7250 0,37
24-03-2015 9,45 476 2260 34,6 - 10175 0,21
Baku mutu menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup
no 5 Tahun 2014
Kadar Paling
Tinggi 6,0 – 9,0 60 150 - 50 - -
Dari tabel 4.1 dapat terlihat bahwa rasio nilai BOD/COD masing-masing yaitu 0,38, 0,37 dan
0,21. Hasil rasio BOD/COD ini dapat menentukan apakah limbah cair ini tergolong
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
11
biodegradable, slowly biodegradable dan non-biodegradable. Berikut merupakan rentang
rasio BOD/COD dalam pengolahan limbah cari (Srinivas,2008):
Biodegradle yaitu air limbah yang memiliki rasio BOD/COD lebih dari 0,6 sehingga air
limbah dapat langsung diolah secara biologis secara efektif.
Slowly biodegradable yaitu air limbah yang memiliki rasio BOD/COD diantara 0,3 –
0,6. Air limbah dapat diolah dengan pengolahan biologis namun tidak efektif karena
prosesnya akan lambat yang disebabkan oleh mikroorganisme yang membutuhkan
aklimatisasi dengan air limbah tersebut. Sehingga penting untuk dilakukan alternatif
sebelum masuk ke tahap pengolahan biologis.
Non biodegradable yaitu air limbah yang memiliki rasio BOD/COD kurang dari 0,3
sehingga air limbah tidak dapat diolah dengan menggunakan pengolahan biologis.
Rata-rata rasio BOD/COD pada penelitian ini yaitu 0,32 sehingga limbah cair tekstil ini
tergolong kedalam slowly biodegradable yang memerlukan alternatif pengolahan sebelum
masuk ke pengolahan biologis. Selain itu dengan adanya parameter-parameter yang tidak
memenuhi baku mutu lingkungan juga menjadi faktor pendukung untuk dilakukannya
pengolahan awal sebelum masuk ke proses pengolahan biologis.
Teknologi penggabungan UV dengan hidrogen peroksida (H2O2) termasuk kedalam proses
Advance Oxidation Process yang menggunakan H2O2 sebagai oksidator kuat dan sinar UV
yang berfungsi untuk memecah H2O2 menjadi OH radikal.
Sesuai dengan metode penelitian yang telah direncanakan sebelumnya, penelitian ini akan
dilakukan dua kali running dengan prinsip two-level full factorial design. Pada running
pertama diperolehlah hasil seperti pada tabel 4.2.
Tabel 4.2 Proses Advance Oxidation Process Pada Running Pertama
No
Variabel Nilai COD (mg/l) Nilai Warna (PtCo)
pH
Dosis
H2O2
(ml)
Waktu
Radiasi
(Jam)
Awal Akhir Penyisihan
COD % Awal Akhir
Penyisihan
warna %
1 7 0,5 2 1.192 867 27 7.250 4.896 32
2 8,5 0,5 2 1.022 915 10 3.347 2.797 16
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
12
3 7 1,25 2 1.175 959 18 3.450 2.800 19
4 8,5 1,25 2 1.073 1.005 6 5.725 4.900 14
5 7 0,5 5 1.192 964 19 7.250 6.600 9
6 8,5 0,5 5 1.073 1.012 6 5.725 4.950 14
7 7 1,25 5 1.022 957 6 3.347 2.850 15
8 8,5 1,25 5 1.115 933 16 4.675 3.275 30
Dari data hasil pengamatan pada running pertama, didapat bahwa penyisihan COD dan warna
yang optimal terdapat pada limbah dengan pH = 7, dosis hidrogen peroksida (H2O2) sebanyak
0,5 ml, dan waktu penyinaran UV selama 2 jam dengan penyisihan COD sebesar 27% dan
warna 32%. Data ini kemudian akan digunakan untuk menentukan nilai pH, dosis H2O2 dan
waktu penyinaran UV untuk running kedua.
Pada running pertama ini terlihat bahwa penyisihan nilai COD dan warna tidak terlalu baik.
Hal ini dapat dipengaruhi oleh dosis H2O2 yang ditambahkan. Dimana dosis H2O2 dan
konsetrasi H2O2 yang digunakan menjadi faktor penting dalam penurunan warna dan COD
(Aleboyeh, A et al., 2008). Penambahan dosis H2O2 yang berlebihan menyebabkan persentase
dalam mendegradasi COD dan warna menjadi tidak optimal. Jika H2O2 dalam dosis yang
berlebih maka OH• radikal yang terbentuk akan bereaksi kembali dengan H2O2 dan akan
menghasilkan hidroperoksil (HO2•) (Rohmatun et al., 2007). Reaksi yang akan terjadi jika
hidrogen peroksida berlebihan dapat dilihat pada persamaan reaksi 4.1 dan 4.2 (Schrank,
Silvia Gabriela et al., 2007):
H2O2 +hv → 2OH• (4.1)
H2O2 + HO• → HO2
• + H2O (4.2)
H2O2 + HO2• → HO
• + H2O + O2 (4.3)
2HO• → H2O2 (4.4)
2HO2• → H2O2 + O2 (4.5)
HO• + HO2
• → H2O2 + O2 (4.6)
Pada saat terbentuknya hidroperoksil (HO2•) maka dapat menyebabkan OH
• radikal tidak
efektif dalam memecah senyawa organik pada air limbah (Schrank, Silvia Gabriela et al.,
2007). Hal ini disebabkan karena hidroperoksil (HO2•
) memiliki potensial reduksi lebih
rendah yaitu sebesar 1,7 V sedangkan hidroksil radikal (OH•) yaitu sebesar 2,8 V sehingga
kondisi ini tidak baik untuk proses degradasi kontaminan (Mota, A. L. N, et al., 2008).
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
13
Sehingga penambahan dosis H2O2 yang terlalu berlebihan tidak efektif dalam penyisihan
COD dan mendegradasi warna.
Selain itu pH juga dapat mempengaruhi reaksi H2O2+UV untuk menurunkan kontaminan
pada air limbah. Sehingga penentuan pH sangat mempengaruhi penguraian dari H2O2 agar
dapat bekerja secara efektif dalam mendegradasi kontaminan berbahaya tersebut (Schrank,
Silvia Gabriela et al., 2007). Degradasi warna pada proses Advance Oxidation Process yang
menggunakan kombinasi H2O2+UV akan lebih efektif pada saat pH netral dan juga pada saat
pH asam tergantung pada sampel yang di uji (AlHamedi, Fatima, H et al., 2008). Hasil
penelitian pada running pertama ini dapat dikatakan sesuai dengan penelitian sebelumnya
karena degradasi warna yang baik terjadi pada saat pH netral yaitu dengan pH= 7.
Dari tabel 4.2 terlihat bahwa waktu penyinaran UV yang baik dalam penyisihan COD yaitu
dalam waktu yang lebih pendek, hal ini dapat disebabkan pada saat penyinaran UV yang lama
dan pengadukan yang lama memungkinkan terjadinya tumbukan dan merubah OH• radikal ke
bentuk radikal yang memiliki oksidasi kurang baik yang menyebabkan degradasi warna dan
penyisihan COD tidak efektif.
Setelah diperoleh kondisi optimum pada running pertama maka akan dilanjutkan dengan
running kedua. Kondisi optimum pada running pertama sangat menentukan hasil pada
running kedua. Hasil yang diperoleh pada running kedua lebih baik dari pada running
pertama. Pelaksanaan running kedua dengan kombinasi dosis H2O2, pH dan waktu penyinaran
UV beserta hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.3.
Tabel 4.3 Proses Advance Oxidation Process Pada Running Kedua
No
Variabel Nilai COD (mg/L) Nilai Warna (Pt.Co)
pH Dosis
H2O2
(ml)
Waktu
Radiasi
(jam)
Awal Akhir Penyisihan
COD %
Awal Akhir Penyisihan
warna %
1 6,5 0,25 1 2.260 1464 35 10.175 8.325 18
2 7,5 0,25 1 1.974 1187 40 10.175 6.225 39
3 6,5 0,75 1 1.998 1104 45 8.175 4.425 46
4 7,5 0,75 1 1.998 995 50 8.175 3.025 63
5 6,5 0,25 3 2.260 1634 28 10.175 8.900 13
6 7,5 0,25 3 2.260 1245 45 10.175 6.700 34
7 6,5 0,75 3 1.974 1225 38 10.175 6.050 41
8 7,5 0,75 3 1.974 1225 38 10.175 5.350 47
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
14
Dari data hasil pengamatan pada running kedua, didapat bahwa penyisihan COD dan warna
yang optimal terdapat pada kondisi pH = 7,5 , dosis H2O2 sebanyak 0,75 ml, dan waktu
penyinaran UV selama 1 jam dengan penyisihan COD 50%, warna 63%. Hasil yang diperoleh
pada running kedua sesuai dengan hipotesa awal yang menginginkan tercapainya penyisihan
COD dan warna yang lebih optimum pada running kedua daripada running pertama.
Namun proses H2O2+UV dengan dosis H2O2 = 0,75 ml, pH = 7,5, waktu penyinaran = 1 jam
dan panjang gelombang UV = 256 nm masih tidak terlalu efektif karena persentase dalam
penyisihan COD dan degradasi warna tidak terlalu tinggi, sehingga pengolahan ini bisa
dijadikan sebagai pre-treatment sebelum air limbah masuk ke pengolahan lebih lanjut.
4.2 Analisis Statistik dari metode Two Level Full Factorial Design dalam Penyisihan
COD dan Degradasi Warna
Untuk mencari variabel apa yang sangat berpengaruh dalam penyisihan masing-masing
parameter pada penelitian dapat diolah dengan menggunakan statistik. Penelitian ini akan
diolah dengan menggunakan aplikasi minitab. Dimana data yang akan diolah adalah data
yang berasal dari running kedua dengan variabel pH, dosis H2O2 dan Waktu radiasi dalam
keadaan terendah dan tertinggi. Pada tabel 4.4 akan dapat terlihat data yang digunakan :
Tabel 4.4 Nilai Terendah dan Tertinggi dari Masing-Masing Variabel
Dosis H2O2 pH Waktu Radiasi Persentase Penyisihan COD %
0,25 (-1) 7,5 (+1) 3 (+1) 45
0,75 (+1) 7,5 (+1) 3 (+1) 38
0,75 (+1) 6,5 (-1) 1 (-1) 45
0,75 (+1) 6,5 (-1) 3 (+1) 38
0,25 (-1) 6,5 (-1) 1 (-1) 35
0,25 (-1) 6,5 (-1) 3 (+1) 28
0,75 (+1) 7,5 (+1) 1 (-1) 50
0,25 (-1) 7,5 (+1) 1 (-1) 40
Dari tabel 4.4 diperolehlah diagram pareto seperti yang terlihat pada gambar 4.1 dan 4.2 yang
menunjukkan respon yang diberikan oleh masing-masing varibale dalam penurunan COD dan
warna.
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
15
Gambar 4.1 Respon Penyisihan COD ditinjau dari Tabel Pareto
Gambar 4.1 menunjukkaan perkiraan variabel yang signifikan yang terlibat dalam proses
AOP ketika perubahan terjadi dari tingkat terendah (-) ke tingkat tertinggi (+) pada setiap
variabel dalam penyisihan COD. Dari diagram pareto terlihat bahwa meskipun ada penurunan
COD, akan tetapi tidak ada variabel yang signifikan yang terjadi, hal ini karena pengaruh
yang diberikan dari masing-masing variabel tidak melewati reference line, dengan demikian
dapat diartikan bahwa interpretasi dalam penurunan COD dinilai lebih rumit karena dalam
penurunan COD tidak dipengaruhi oleh satu variabel saja, memungkinkan ada variabel lain
yang dapat mempengaruhi penuruna COD diantaranya kecepatan pengadukan yang dalam
penelitian ini diabaikan. Sehingga untuk penelitian selanjutnya agar dapat mempertimbangkan
dosis H2O2 yang digunakan serta memperhitungkan kecepatan pengadukan selama disinari
UV.
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
16
Gambar 4.2 Respon degradasi Warna di Tinjau dari Tabel Pareto
Gambar 4.2 menunjukkaan perkiraan faktor yang signifikan yang terlibat dalam proses AOP
ketika perubahan terjadi dari tingkat terendah (-) ke tingkat tertinggi (+) pada setiap faktor
dalam penyisihan warna. Tingkat kepercayaan dari tabel pareto yaitu 95% dengan α = 0,05.
Dari hasil penelitian ini terlihat bahwa penyisihan warna signifikan, dengan variabel yang
mempengaruhi yaitu dosis H2O2.
5. KESIMPULAN
Penelitian penyisihan Chemical Oxygen Demand (COD) dan warna pada limbah cair tekstil
dilakukan menggunakan metode Advance Oxidation Process (AOPs) dengan skala
laboratorium yang memvariasikan dosis H2O20,25 ml, 0,5 ml, 0,75 ml, 1 ml, 1,25 ml, 1,5 ml,
variasi pH 6,5 ;7 ; 7,5 ; 8; 8,5 ; 9 dan waktu penyinaran UV 1,2,3,4,5,6 jam. Berdasarkan
penelitian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Limbah cair tekstil yang ada di Jababeka infrastruktur tergolong kedalam limbah cair
yang slowly biodegradable yang dapat terlihat dari rasio BOD/COD nya yaitu 0,38 ,
0,37 dan 0,21 sehingga penting untuk dilakukan pengolahan awal (pre-treatment)
terhadap limbah cair tekstil yang mengandung kadar COD dan warna yang tinggi dan
sulit teroksidasi dengan pengolahan biasa.
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
17
2. Metode Advance Oxidation Process yang mengkombinasikan H2O2+UV mampu
menyisihkan COD pada limbah cair tekstil sebesar 50% akan tetapi penurunan COD
ini tidak signifikan, sedangkan degradasi warna sebesar 63% dan signifikan.
3. Kondisi optimum pada penyisihan COD dan warna terjadi pada dosis H2O2 yang
tinggi, pH yang tinggi dan waktu radiasi yang pendek. Namun jika di tinjau dari
masing-masing parameter, maka untuk penyisihan COD tidak ada variabel yang
signifikan. Sedangkan pada degradasi warna terdapat variabel yang signifikan yaitu
dosis H2O2.
6. SARAN
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap penelitan ini, diantaranya sebagai berikut:
1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut dengan variasi lain yang akan mempengaruhi
oksidasi seperti kecepatan pengadukan.
2. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai dosis optimum yang memberikan
pengaruh signifikan dalam penurunan nilai COD.
3. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai parameter lain seperti TSS, BOD, Fenol
yang juga termasuk dalam parameter penting dalam industri tekstil.
DAFTAR PUSTAKA
[1]Aleboyeh, A., Kasiri, M. B., Olya, M. E., & Aleboyeh, H. (2008). Prediction of azo dye
decolorization by UV/H2O2 using artificial neural networks. Dyes and Pigments 77 ,
288e294.
[2]AlHamedi, F. H., Rauf, M. A., & Ashraf, S. S. (2009). Degradation studies of Rhodamine
B in the presence of UV/H2O2. Desalination 239 , 159–166.
[3]Asghar, A., Raman, A. A., Daud, & W. M. (2014). Advanced Oxidation Processes for In-
situ production of Hydrogen peroxide/Hydroxyl radical for Textile Wastewater
Treatment: A Review.
[4]Balcioglu, I. A., & Arslan, I. (1998). Application of photocatalytic oxidation treatment to
pretreated and raw e‚uents from the Kraft bleaching process and textile industry.
Environmental Pollution 103: 261±268.
[5]Belgiorno, V., Naddeo, V., & Rizzo, L. (2010). Water, Wastewater and Soil Treatment By
Advanced Oxidation Processes (AOPs). Italy: IWA Publishing: UK.
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015
17
[6]Hardi, M. (2003). Pengolahan Air Limbah Industri Tekstil Dengan Metode Fotokimia UV-
H2O2. Depok: Universitas Indonesia.
[7]Madjid Mohseni, S. R. (2009). UV/H2O2 Treatment of Drinking Water Impacts on NOM
Characteristics . IUVA News , Vol. 11 No. 1.
[8]Mota, A. L., Albuquerque, L. F., Beltrame, L. T., Chiavone-Filho, O., Jr., A. M., &
Nascimento, C. A. (2008). Advanced Oxidation Processes And Their Application In
The Petroleum Industry: A REVIEW. Brazilian Journal of Petroleum and Gas. , v. 2, n.
3, p. 122-142.
[9]Palit, S. (2012). A Brief Insight into Advanced Oxidation Processes for Wastewater
Treatment: A Keen and Farsighted Short Overview. Environmental Research and
Technology , Vol 2, Issue 3: 106-109.
[10]Rohmatun, R. D., & Notodarmojo, S. (2007). Studi Penurunan Kandungan Besi Organik
dalam Air Tanah dengan Oksidasi H2O2-UV. PROC. ITB Sains & Tek. Vol. 39 A, No.
1&2 , 58-69.
[11]Rudi Nugroho, I. (2005). Pengolahan Air Limbah Berwarna Industri Tekstil Dengan
Proses AOPs. VOl. 1, No 2.
[12]Schrank, S. G., Santos, J. N., Souza, D. S., & Santos, S. E. (2007). Decolourisation
effects of Vat Green 01 textile dye and textile wastewater using H2O2/UV process.
Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 186 , 125–129.
[13]Slokar, Y. M., & Marechal, A. M. (1997). Methods of Decoloration of Textile
Wastewaters. PII: SO143-7208(97)00075-Z .
[14]Srinivas, T. (2008). Environmental Biotechnology. New Age Internasional.
[15]Stasinakis, A. (2008). Use Of Selected Advanced Oxidation Processes (Aops) For
Wastewater Treatment – A Mini Review. Global NEST , Vol 10, No 3, pp 376-385.
[16]Verma, A. K., Dash, R. R., & Bhunia, P. (2012). A review on chemical
coagulation/flocculation technologies for removal of colour from textile wastewaters.
Environmental Management 93 : 154e168
Optimisasi dosis..., Febriani Rusyda, FT UI, 2015