abstrak abstract pendahuluan - ANSN

(ry
Prosiding
Pertemuan
danPresentasi
llmiah
P3TM-BATAN
Yogyakarta
14-15Juli1999
Buku II
349
PENGARUH MEDIA IONIK TERHADAP EFISIENSI MINIMASI
KADAR URANIUM DALAM LlMBAH RADIOAKTIF CAIR
s
Ign.Djoko Sardjono, ME.Budiyono, Herry Poernomo,Nurimaniwathy
P3TM -BATAN.. Yogyakarta
ABSTRAK
PENGARUH MEDIA IONIK TERHADAP EFISIENSI MINIMASI KADAR URANIUM DALAM
L/MBAH RADIOAKTIF CAIR.
Telah dilakukan penelitian secara ekspetimental
tentang
pengaruh media ionik (senyawa tatrat) terhadap efisiensi minimasi uranium dengan metode
pertukaran ion. Senyawa tatrat difungsikan sebagai agent pengaktif media ionik , karena
dalam deret potensial pertukaran ion senyawa tersebut mempunyai nilai potensial pertukaran
ion yang relatif besar. Besamya nilai potensial pertukaran ion dapat dilihat dati kemampuan
dati media penukar ion yang telah diaktifkan dengan senyawa tatrat tersebut terhadap
efisiensi peminimalan kadar uranium yang ada dalam larutan umpan uranium atau peranan
dati senyawa tatrat terse but dalam memperlambat kejenuhan dati kolom resin. Parameter
proses yang ditinjau dati hasil ekspetimen ialah tinggi kolom resin yang divatiasi dati 4,8 dan
10 cm dan kadar dati senyawa tatrat yang divatiasi dati 40,60,80 dan 100 ppm. Dati data
yang diperoleh dalam ekspetimen diinfom1asikan bahwa pada kadar tatrat sebesar 40 ppm
dan 60 ppm waktu kejenuhan dati kolom resin menunjukkan kecenderungan naik dengan
tinggi kolom;sedangkan pada kadar senyawa tatrat 80 dan 100 ppm terdapat daerah tinggi
kolom yang optimum yakni pada daerah tinggi kolom 8 cm. Dengan data tersebut dapat
disimpulkan bahwa tinggi kolom dan kadar senyawa tatrat yang berfungsi sebagai pengaktif
media ionik mempunyai pengaruh terhadap waktu kejenuhan dati resin penukar ion yang
dipakai.
ABSTRACT
THE IONIC MEDIA EFFECT ON THE MINIMIZA TION OF URANIUM CONCENTRA TION IN
LIQUID RADIOACIVE
WASTE. Ionic media effect on the minimization
of uranium
concentration in the liquid radioactive waste has been experimentally investigated by using an
ion exchange method. Tartaric compound was used as an active agent for the ionic media,
since it has been having an ion exchange potential value which is relatively large. The
existence of its ion exchange potential value could be seen from either its capability in
minimizing uranium concentration of the uranium feed or the role of the tartaric compound in
slowing down the saturation of the resin column. The processes parameters investigated in
this experiment were resin column heights which was varied from 4, 8 to 10 cm and tartaric
compound concentration which varied from 40, 60, 80 and 100 ppm. From the experimental
data obtained could be informed that at the tartaric concentration of 40 and 60 ppm, the
saturation time of the resin column shows the trend of ascending as the column height getting
heigher; where as at the tartaric concentration of 80 and 100 ppm was found in the optimum
column height of 8 cm. With that data could be concluded that the column height and tartaric
compound concentration functioning as an activating ionic media has an influence on the
saturation time of ion exchange resin used.
PENDAHULUAN
M
edia ionik ialah senyawa kimia yang berfungsi
sebagai agent pengompleks yang bisa
berfungsi mengarahkansenyawakimia umpan ke
dalam bentuk spesies kationik/anionik ini bila
dikontakkan dengan media dalam unggun diam
(fIXed bed) akan berinteraksisecarafisis maupun
kimia sehinggakation dari spesieskationik/anionik
tersebut bisa disubstitusikan ke dalam gugus
Ign. Djoko Sardjono. dkk
kation/anion dari media penukar ionnya(I,2).lnteraksi
ionik yang terjadi antara media penukar dengan
unsur yang ditukarkan dapat diamati secara
eksperimental dengan mengevaluasi besarnya
efisiensi minimasi kadar unsur tersebut setelah
melewati media ionik dari kolom resin yang
dijenuhkan dengan senyawa tatrat. Senyawa tatrat
difungsikan sebagai senyawa pengkondisi resin
penukar kation IR-120 sebagai media ionik
berdasarkan pertimbangan besarnya potensial
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
ISSN 0216-3128
.2
350
Prosiding
Pertemuan
danPresentasi
llmiah
P3TM-BATAN
Yogyakarta
14-15Juli 1999
Buku II
pertukaran
ionnya.
Pertimbangan
penggunaan
senyawa tatrat dikaitkan dengan besarnya potensial
pertukaran yang relatif tinggi kalau ditinyau dari
deret potensial pertukaran ion sebagai hidroksida>
sulfat> khromat>s i trat>tatrat>ni trat>arsenat>po s fat>
m 0 libdat>asetat=i odi da = b romi da> khl 0 ri da> fl 0 uTida
Deret potensial pertukaran ion ini tidak perlu tetap
pada perubahan pH dan konsentrasi. Media ionik ini
menurut KUNIN
dan MEYERS(3),
BENEDICT
dkk.(4) serta CHaFFIN
dan RYDBERG(S) bisa
mengubah spesies unsur pengotor yang ada dalam
limbah dari sifatnya non-reaktif
menjadi reaktif
karena adanya perubahan
potensial
pertukaran
ionnya dan atau mengkonversikan
senyawa nonelektrolitlkoloid
menjadi elektrolit sehingga bisa
dipertukarkan
secara ionik dalam media penukar
ion.
Alat-Alat Gelas : Gelas beker, labu ukur, pipet
pindah.
Metode
Penelitian
Penyiapan Larutan Umpan Uranium daD
PengkondisianResin
Larutan uranium dalam bentuk serbuk
UO2(NO3)2.6H2O
sebagaimedia ionik dilarutkan
denganakuadessehinggakadarawalnya= 100ppm.
Resin penukar ion jenis IR-120 dengan berat
bervariasidari 2,66 , 5,32 daD 6,40 gram (sesuai
dengantinggi kolom resin4,8 daD 10 cm) sebelum
dirnasukkankolom gelas dengandiameter1,55 cm
terlebihdahuludicucidenganakuadesdan direndam
dalamsenyawatatrat yang berkadar40, 60, 80 daD
100ppmselama12jam.
Percobaan Pengaruh Tinggi Kolom Resin
Terhadap Waktu Jenuh
Untuk mempelajaripengaruhtinggi kolom
resin terhadapefisiensi pertukaran ion disiapkan
Bahan
limbah uranium berkadar 100 ppm yang sudah
Bahan simulasi limbah cair uranium diatur pH nya denganmenambahkanlarutan HNO3
dengankadar awal= 100ppm, Resinpenukarkation
atau NaOH sehingga kondisi pH tetap = 4,
IR-120 dengankapasitaspenukaranteoritis = 4,2
sedangkan sebagai parameter operasi ialah
mek/g daD ukuran butir 35-20 meshdengantinggi
kecepatanalirumpan=2,5 ml/mendan tinggi kolom
kolom dari 4,8 daD 10 cm, bahan pengencer (H) yang divariasi dari 4,8 &10 em. Kemudian
(akuades) daD pengatur pH (larutan HNO3 dan
diambil cuplikanpada setiapinterval 5 jam terakhir
NaOH pekat) serta bahan penyanggaresin (gelas dari keluaranlimbah tersebut untuk dianalisa dan
wool), Arsenazodengankadar 4% sebanyak4 mI.
ditentukanwaktu resinmencapaikejenuhan.
sebagaipengomplekspadaanalisiskadarumpanpra
olah daDresidupascaolah.
Percobaan Pengaruh Kadar SenyawaTatrat
Terhadap Waktu Jenuh Resin
Alat Penelitian
Untuk mempelajari pengaruh kadar
senyawa
tatrat resin terhadapwaktu jenuh resin,
Alat Proses: Kolom penukar-iondari gelasdengan
disiapkan
limbah uraniumberkadar 100 ppm yang
diameter kolom 1 cm yang diisi resin sehingga
tinggi kolom resin (H) = 4,8 dan 10 cm, pompa sudahdiatur pH nya denganmenambahkanlarutan
HNO3 atauNaOH sehinggakondisi pH tetap= 4 ,
dosis Masterflexdiaturdengandebit2,5 ml/men.
Rangkaianskematisdari alat prosesyang dipakai sedangkan sebagai parameter operasi ialah
kecepatanalirumpan = 2,5 ml/menclantinggi kolom
dalampercobaanini dapatdilihat padagambarI.
(H) yang divariasi dari 4,8 & I 0 cm serta kadar
Pompa
do.l.
senyawatatrat yang divariasi dari 40, 60, 80 clan
100 ppm. Kemudian diambil cuplikan pada setiap
interval5 jam terakhir darikeluaranlimbah tersebut
untuk dianalisa clan ditentukan waktu resin
w.t
mencapaikejenuhan.
TATA
KERJA
A
Bohon -
PonY_'
(goI" woo/)
~ Pon.mpung
I§J lorut.n
Gambar 1. SkemaAlat PenukarIon
Alat Analisis/Alat Cacah : Alat analisis
spektrofotometer,merk Spectronic 20, timbangan
elektrik Sartoriusdenganketelitian I 0 ~g daDkertas
pH universal.
ISSN 0216-3128
HASIL
Pengaruh
DAN PI~MBAHASAN
Tinggi
Kolom
Percobaanpengaruh tinggi kolom resin
terhadapwaktu jenuh dapat dilihat pada gambar 2
Untuk kadar uranium yang tetap =100 ppm dan
kadar tatrat yang bervariasidaTi40,60,80 dan 100
ppm, kejenuhan daTi resin penukar ion yang
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
Ign. Djoko Sardjono, dkk
difungsikan sebagaimedia ionik bervariasi dari 30 50 jam pada tinggi kolom 4 cm; 40 -90 jam pada
tinggi kolom 8 cm clan dari 40 -100 jam pada tinggi
kolom 10 cm. Beberapa data berimpit ditemukan
pada tinggi kolom 4 clan 10 cm, sedangkan data
terpisah diperoleh pada tinggi kolom (H) 8 cm.
1~
110-
10090-
i:J
~
3 ~.
~ ~.
40-
30-
~
.
If
U100+T40""7
,-
./ -6-., _. A
,
A~
UI00+T "';0_"-,
///
:1
YO..".,0
.
/0/
,,"..~.:;'.::..o...o.
"
resin yang relatif lama dibandingkandengankadar
senyawatatrat60 -100 ppm(dilihat dari kurva kadar
senyawatatrat lawanwaktujenuh). Datapercobaan
ini sesuaidengansalah sam kaidah pertukaranion
yang terkait dengan pengaruh konsentrasi dari
umpan dalam KUNmt3), dengan naiknya
konsentrasiumpan maka kemungkinanterjadinya
larutao koloid menjadi semakin besar sehingga
mengakibatkantercapainya kejenuhan dari resin
penukarion yang dipakaisemakincepat.
lx...~.-t"o_o-UIOO+lBO
';1.
U&T=kodar uranium& tolrot (ppm)
6
e
11.- KIX.'"~N (om)
11
Gambar2. Pengaruh tinggi kolom resin (Cm)
terhadapwaktujenuh (Jam)
.0
..
eo
80
,..,
120
TA""r (PPN)
Denganmengambildatatinggi kolom 8 cm
(yang bisa diamati terpisah),makakejenuhanresin
penukar ion untuk pengkondisiandengansenyawa
tatrat 40,60,80clan 100 ppm memberikaninformasi
bahwa kadar senyawatatrat 40 ppm menghasilkan
kejenuhan resin relatif lebih lama dibandingkan
dengankadar yang lain yakni 60,80 clan 100 ppm
.Padapengkondisiandengansenyawatatrat40 ppm
resin mengalami kejenuhan setelah dioperasikan
selama95jam.
Dari data dalam gambar2.dapatdiperoleh
informasi bahwa tinggi kolom resin 8 clan 10 cm
lebih representatif untuk pengoperasiandengan
pengkondisian menggunakan senyawa tatrat
dibandingkan dengan tinggi kolom yang 4 cm
Kejenuhan dari resin penukar ion untuk ketiga
tinggi kolom yang bervariasidari 4, 8 clan 10 cm
menunjukkan kecenderunganyang hampir sarna
terutama untuk tinggi kolom 8 dan 10 cm. tinggi
kolom resin 8 clan 10 cm (gambar2) memberikan
informasikejenuhanresin yang hampir sarnayakni
95 clan100jam.
Gambar3. Pengaruhkadar uranium& tatrat (ppm)
terhadapwaktujenuh (jam)
KESIMPULAN
Untuk pengoperasiankolom resin sebagai
media ionik dengan menggunakan agent
pengompleksenyawa tatrat, tinggi kolom media
ionik dari resin penukar ion daD kadar senyawa
tatrat sebagai agent pengkondisi media ionik
berpengaruhterhadaplamanyapencapaiankondisi
jenuh dari resintersebut.
Dari variasi tinggi kolom antara4 -10 cm
daD kadar senyawa tatrat antara 40 -100 ppm,
diperolehdatayangmenginformasikanbahwatinggi
kolom 8 cm daD kadar senyawa tatrat 40 ppm
menghasilkankejenuhan resin yang relatif lama
yakni 95-100 jam. Dengan demikian untuk
keperluanoperasionalsecararutin cukupekonomis.
DAFTARPUSTAKA
Pengaruh
KonsentrasijKadar
Percobaanpengaruhkadar senyawatatrat
terhadap waktu jenuh resin dapat dilihat pada
gambar 3. Untuk kadar uranium yang tetap =100
ppm daDkadar senyawatatrat 40 ppm pada tinggi
kolom 8 daD 10 cm memberikan informasi
kejenuhanresinyang hampirsarnayakni 95 daD 100
jam. Sedangkanuntuk kadar tatratyang lebih besar
dari 40 ppm pada tinggi kolom 8 daD 10 cm
memberikaninformasi kejenuhanresin yang lebih
cepat yakni 30 -80 jam.Dengandemikian kadar
senyawa tatrat 40 ppm menghasilkankejenuhan
Ign. Djoko Sardjono, dkk
I. Ign.DJOKO SARDJONO, M.E.BUDIYONO,
HERRY P., NURIMANIWATHY., "Efisiensi
dekontaminasinuklida serium dengan resin
penukar ion campuran," ProceedingsPPI PPNY,Yogyakarta(1998).
2. JUNI ASTUTI, PengaruhPenambahanBahan
PengompleksTerhadapEfisiensi Peminimalan
Radionuklida Serium (Ce) dengan Metode
Pertukaran Ion,Skripsi Sarjana S-l, Teknik
Lingkungan, STTL -YLH, Yogyakarta(1995).
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
ISSN 0216-3128
3. KUNIN, R. AND MYERS, R.J.,Ion Exchange
Resin, John Wiley and Sons Inc., New York
(1950).
4. BENEDICT, M., PIGFORD,T.H. AND LEVI,
H.W., Nuclear ChemicalEngineering,McGrawHill Book Company,USA (1981).
5. CHOPPIN, G.R. AND RYDBERG, J., Nuclear
ChemistryTheoryand Application, Pergagamon
Press,Toronto (1980).
TANYA
JAWAB
didapatsitrat> tatrat.MengapaSaudaramemilih
asamtatratsebagaiaktivatanpenukaranion?
Ign. Djoko Sardjono
:
0{..Karena tatrat merupakan bahan organik
yang bisa difungsikansebagaipengompleks
dari
media penukar ion. Dengan
pengkondisian media penukar ion dengan
tatrat diharapkan akan efisiensi minimasi
penukar ion tersebutakan bertambahbesar
karena senyawa tatrat bisa lebih
mengaktifkangugusaktif dari mediapenukar
ion yang potensial pertukarannya, cukup
besar dalam deret potensial pertukaran
tersebut.
M. Iyos R. Subki :
Sunarhadiyoso :
» Apabila limbah yang digunakan dalam
percobaan ini merupakan limbah simulasi,
matriks simulasi tersebut disesuaikandengan
penggunaanuraniumuntukprosesapa?
Ign. Djoko Sardjono :
-9- Matriks simulasi untuk limbah uranium
digunakan untuk proses reduksi aitivitas
limbah dengan tingkat aktivitas rendah
sampai sedang yang berasal dari litbang
pemurnianuranium.
);. Arah dari penelitian Saudara apakah masuk
dalamklasifikasirecovery?
Ign. Djoko Sardjono
:
0{..Penelitian ini lebih diorientasikan pada
peminimalankadar uraniumyang dipandang
sebagai unsur dominan dan berpotensi
sebagai pencemar di lingkungan. Namun
demikianprosespertukaran ion sendiri bisa
juga difungsikansebagaisuatumetodeuntuk
recoveryunsururanium.
Sugondo:
» Reaktivitaspenukaranion sitrat > tatrat. Secara
teknis penyediaan sitrat > tatrat. Kemudian
ISSN 0216-3128
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
Ign. Djoko Sardjono, dkk