PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PERCETAKAN

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PERCETAKAN
DENGAN PENAMBAHAN KOAGULAN TAWAS
DAN FeCl3 SERTA PENJERAPAN OLEH ZEOLIT
RETNO SUDIARTI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
ABSTRAK
RETNO SUDIARTI. Pengolahan Limbah Cair Percetakan dengan Penambahan Koagulan
Tawas dan FeCl3 serta Penjerapan oleh Zeolit. Dibimbing oleh ETI ROHAETI dan
BETTY MARITA SOEBRATA.
Limbah cair pencucian pelat cetak percetakan IPB memiliki nilai kebutuhan oksigen
kimia (COD), kebutuhan oksigen biokimia (BOD), padatan tersuspensi (TSS), logam zink
(Zn), dan pH yang masih cukup tinggi dan tidak memenuhi kriteria baku mutu limbah
cair yang aman bagi lingkungan sehingga diperlukan usaha untuk mengolahnya. Usaha
sederhana pengolahannya adalah dengan penambahan koagulan dan jerapan dengan
zeolit. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan kondisi optimum koagulan tawas
dan FeCl3 melalui keragaman konsentrasi koagulan dan pH koagulasi, menganalisis
endapan hasil koagulasi, dan mengetahui pengaruh penambahan zeolit terhadap filtrat
hasil pengendapan dengan koagulan. Hasil penelitian menunjukkan tawas memiliki
konsentrasi optimum sebesar 110 mg/L dan pH koagulasi optimum pada pH 8 sedangkan
FeCl3 memiliki konsentrasi optimum sebesar 80 mg/L dan pH koagulasi optimum pada
pH 6. Endapan hasil koagulasi mengandung senyawa silikat. Penambahan zeolit dapat
menurunkan nilai COD, BOD5, TSS, dan logam Zn dalam filtrat hasil pengendapan
dengan koagulan walaupun penurunannya tidak terlalu besar dan nilai COD, BOD5, TSS,
dan logam Zn masih berada di atas baku mutu air limbah yang aman.
ABSTRACT
RETNO SUDIARTI. Printing Wastewater Treatment by Alum and FeCl 3 Coagulants
Additions also Adsorptions by Zeolite. Supervised by ETI ROHAETI and BETTY
MARITA SOEBRATA.
Wastewater mold plate cleaning of IPB printing has high chemical oxygen demand
(COD), biochemical oxygen demand (BOD), total suspended solid (TSS), zinc (Zn), and
pH values and do not meet with standard of safe quality wastewater criteria for
environments and need to the treated. The simplest method for wastewater treatments is
by coagulants addition and its adsorption with zeolite. This research was to compare alum
and FeCl3 coagulant optimum conditions through coagulant concentrations and
coagulation pH variation, analysis sludge product of coagulation, and observe the effect
of zeolite additions to the resulted precipitation filtrate. It was observed that alum had
optimum concentration of 110 mg/L and coagulation pH of 8 whereas FeCl3 had optimum
concentration of 80 mg/L and coagulation pH at 6. Sludge product of coagulation had
silicate. Zeolite additions could reduce COD, BOD5, TSS, and Zn values in its resulted
precipitation filtrate however the reduction was not significant and COD, BOD5, TSS,
and Zn values were still above the standard of safe quality wastewater.
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PERCETAKAN
DENGAN PENAMBAHAN KOAGULAN TAWAS DAN
FeCl3 SERTA PENJERAPAN OLEH ZEOLIT
RETNO SUDIARTI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Judul : Pengolahan Limbah Cair Percetakan dengan Penambahan Koagulan
Tawas dan FeCl3 serta Penjerapan oleh Zeolit
Nama : Retno Sudiarti
NRP : G44204002
Disetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Eti Rohaeti, MS.
NIP 131 663 051
Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si.
NIP 131 694 523
Diketahui
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA
NIP 131 578 806
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena
dengan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya penulis dapat menyelesaikan karya
ilmiah ini sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana di Institut Pertanian
Bogor. Shalawat dan salam tidak lupa penulis panjatkan kepada Nabi besar
Muhammad SAW. Karya ilmiah yang berjudul Pengolahan Limbah Cair
Percetakan dengan Penambahan Koagulan Tawas dan FeCl3 serta Penjerapan
oleh Zeolit disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium
Kimia Analitik, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Institut Pertanian Bogor dari bulan Juni sampai Oktober 2008.
Terima kasih penulis ucapkan, terutama kepada Ibu Dr. Eti Rohaeti, MS dan
Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing atas bimbingan,
arahan, serta dorongan semangat selama penelitian dan penyusunan karya ilmiah
ini. Ucapan terima kasih tak lupa penulis ucapkan kepada kedua orang tua tercinta
atas dukungan, semangat, dan doanya, Bapak Endang dan Bapak Ujang dari pihak
percetakan IPB yang telah memberikan bantuan dan izin pengambilan contoh
limbah pencucian pelat cetak, dan Bapak Budi yang telah membantu dalam
pengukuran logam dengan AAS, serta Bapak Eman Suherman, Ibu Nunung, dan
seluruh staf Laboratorium Kimia Analitik atas bantuannya selama penelitian.
Terima kasih juga penulis ucapkan kepada seluruh teman-teman Kimia Angkatan
41 atas dukungan dan bantuannya. Akhir kata semoga karya ilmiah ini
bermanfaat.
Bogor, Januari 2009
Retno Sudiarti
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 25 Maret 1986 dari pasangan
Marzuki dan Siti Mulyati. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara.
Penulis melaksanakan pendidikan formal di SMU Negeri I Leuwiliang,
Bogor pada tahun 2001-2004. Pendidikan dilanjutkan di IPB pada tahun 2004
melalui Undangan Seleksi Masuk Institut Pertanian Bogor dengan pilihan
Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia
Dasar TPB, Elektroanalitik dan Teknik Pemisahan, Spektrofotometri dan Aplikasi
Kemometrik, Spektroskopi II Diploma Analisis Kimia, dan Kimia Bahan Alam.
Penulis melakukan Praktik Kerja Lapangan di PT Aneka Tambang Unit Bisnis
Pertambangan Emas Pongkor, Bogor dari Bulan Juli sampai Agustus 2007.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ ix
PENDAHULUAN ................................................................................................. 1
TINJAUAN PUSTAKA
Cetak ................................................................................................................ 2
Pengendapan Polutan dalam Limbah dengan Koagulan ................................. 3
Zeolit ............................................................................................................... 4
Derajat Keasaman (pH) ................................................................................... 4
Padatan ............................................................................................................ 5
Kebutuhan Oksigen Biokimia ......................................................................... 5
Kebutuhan Oksigen Kimia .............................................................................. 5
Zink ................................................................................................................. 5
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ................................................................................................ 6
Metode Penelitian ............................................................................................ 6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Limbah Pencucian Pelat Cetak ......................................................................... 8
Konsentrasi Koagulan dan pH Koagulasi Optimum ......................................... 8
Aktivasi Zeolit ................................................................................................ 11
Jerapan Zeolit .................................................................................................. 11
Kebutuhan Oksigen Biokimia ....................................................................... 12
Padatan Tersuspensi Total .............................................................................. 12
Analisis FTIR .................................................................................................. 13
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................ 13
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 14
LAMPIRAN ........................................................................................................ 17
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Limbah cair pencucian pelat cetak ..................................................................... 8
2 Bilangan gelombang inframerah dan dugaan gugus fungsi ............................. 13
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Skema sumber limbah percetakan ................................................................... 3
Struktur dasar zeolit ........................................................................................ 4
Hubungan antara konsentrasi tawas (mg/L) dan nilai COD (mg/L) ............... 9
Hubungan antara konsentrasi tawas (mg/L) dan bobot endapan (gram) ......... 9
Hubungan antara konsentrasi FeCl3 (mg/L) dan nilai COD (mg/L) ............. 10
Hubungan antara konsentrasi FeCl3 (mg/L) dan bobot endapan (gram) ....... 10
Konsentrasi Zn dalam limbah dengan dan tanpa perlakuan .......................... 11
Nilai COD limbah dengan dan tanpa perlakuan koagulan dan zeolit ............ 12
Nilai BOD5 dengan dan tanpa perlakuan koagulan dan zeolit ........................ 12
Nilai TSS dengan dan tanpa perlakuan koagulan dan zeolit ......................... 12
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Proses cetak mencetak ................................................................................... 17
Diagram alir kerja ......................................................................................... 18
Volume koagulan pada setiap konsentrasi koagulan dalam 150 mL limbah . 19
Diagram variasi konsentrasi koagulan dan pH koagulasi ............................. 20
Pembuatan larutan untuk pengukuran COD ................................................. 21
Pembuatan larutan untuk pengukuran BOD5 ................................................ 21
Pengendapan dengan penambahan koagulan ................................................ 22
Nilai pH limbah pada berbagai konsentrasi tawas ......................................... 23
Nilai pH limbah pada berbagai konsentrasi FeCl3 .......................................... 23
Nilai COD dengan perlakuan penambahan koagulan tawas ......................... 24
Bobot endapan setelah perlakuan penambahan koagulan tawas ................... 25
Nilai COD dengan perlakuan penambahan koagulan FeCl3 ......................... 26
Bobot endapan setelah perlakuan penambahan koagulan FeCl3 .................... 27
Kapasitas jerapan zeolit terhadap Zn2+ filtrat hasil pengendapan ................... 28
Perbandingan COD dengan dan tanpa jerapan zeolit ...................................... 29
Nilai BOD5 hasil pengendapan koagulan dengan dan tanpa zeolit ................. 30
Penentuan nilai padatan tersuspensi (TSS) ................................................... 32
Spektrum FTIR endapan hasil pengendapan dengan koagulan .................... 33
Larutan pengembang yang digunakan di percetakan IPB .............................. 34
PENDAHULUAN
Institut Pertanian Bogor (IPB) memiliki
percetakan yang dinamakan IPB Press untuk
memenuhi kebutuhan pendidikan masyarakat
IPB. Sebagaimana percetakan pada umumnya,
kegiatan IPB Press ini juga tidak terlepas dari
masalah limbah yang dihasilkan. Peraturan
Pemerintah No. 18 tahun 1999 mencantumkan
bahwa limbah cair yang dihasilkan dari
kegiatan percetakan dikategorikan sebagai
limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3)
dengan kode limbah D212. Limbah B3
merupakan limbah yang memiliki salah satu
atau lebih sifat-sifat sebagai berikut: mudah
meledak, mudah terbakar, reaktif, beracun,
menyebabkan infeksi, dan korosif. Sumber
limbah menurut peraturan ini berasal dari
sludge (lumpur) proses produksi dan
penyimpanan, lumpur yang terkontaminasi
tinta, sisa proses pencucian, dan pelarut bekas.
Limbah yang menjadi pusat perhatian
dalam penelitian ini adalah limbah cair
buangan proses pencucian pelat cetak yang
ditampung di suatu wadah untuk kemudian
dibuang atau disalurkan ke suatu tempat yang
berada di sekitar danau kampus IPB Darmaga,
Bogor. Walaupun limbah cair tersebut
dibuang di suatu tempat penampungan
khusus, tidak tertutup kemungkinan limbah
cair tersebut ikut bercampur dengan air danau
dan mencemari danau. Terlebih lagi, menurut
pihak percetakan, selama ini limbah cair
percetakan dibuang begitu saja ke tempat
penampungan khusus tanpa diolah terlebih
dahulu. Oleh karena itu, pengolahan limbah
yang baik perlu dilakukan sebelum limbah
tersebut dibuang ke lingkungan (danau) agar
tercipta kondisi kampus yang bersih dan
ramah lingkungan.
Limbah cair pencucian pelat cetak
memiliki pH basa, berwarna, dan berbau serta
nilai kebutuhan oksigen kimia (chemical
oxygen demand [COD]), kebutuhan oksigen
biokimia (biochemical oxygen demand
[BOD]), padatan tersuspensi total (total
suspended solid [TSS]), dan logam zink (Zn)
yang terkandung di dalamnya masih cukup
tinggi dan tidak memenuhi kriteria baku mutu
limbah cair yang aman bagi lingkungan (Tim
Peneliti Departemen Kimia 2007). Hal ini
cukup membuktikan bahwa limbah pencucian
pelat cukup berbahaya dan memerlukan
pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan.
Salah satu cara sederhana pengolahan
limbah
cair
adalah
melalui
proses
pengendapan polutan yang berbahaya. Limbah
cair percetakan tidak mudah diendapkan
hanya dengan penambahan asam-basa,
sehingga dibutuhkan penambahan bahan
kimia berupa koagulan (bahan pengendap)
yang dapat membantu proses pengendapan
polutan
yang
berbahaya
terutama
pengendapan polutan sebagai partikel koloid
(Teng 2000). Ada beberapa jenis koagulan
diantaranya adalah tawas (Al K (SO4)2.
12H2O), FeCl3, dan kapur (Murcott 1999).
Limbah pencucian pelat memiliki pH basa,
oleh sebab itu koagulan yang digunakan pada
penelitian ini adalah koagulan yang bersifat
asam yaitu tawas dan FeCl3. Penambahan
koagulan tawas dan FeCl3 dalam limbah cair
ternyata dapat turut menurunkan kadar COD,
BOD, dan TSS yang terkandung dalam limbah
cair tersebut (Aminzadeh et al. 2007).
Setiap koagulan memiliki sifat yang
berbeda-beda, oleh karena itu kondisi
optimum pengendapan dengan koagulan perlu
diketahui sehingga dapat pula diketahui jenis
koagulan yang efektif dan efisien dengan
membandingkan hasil pengendapan dengan
koagulan-koagulan tersebut. Aminzadeh et al.
(2007) menyatakan bahwa ada dua parameter
utama yang mempengaruhi proses koagulasi,
yaitu konsentrasi koagulan dan pH koagulasi,
oleh karena itu, variasi kedua parameter
tersebut dapat dilakukan untuk mencari
kondisi optimum pengendapan dengan
koagulan.
Pengendapan dengan koagulan tidak
cukup untuk menurunkan kadar logam dalam
limbah. Hal ini dikarenakan pH optimum
pengendapan dengan koagulan berada pada
kisaran pH mendekati netral sampai asam
(Lugosi & Gajari 2002). Salah satu cara untuk
menurunkan kadar logam dalam limbah
adalah melalui adsorpsi (jerapan) dengan
menggunakan zeolit. Zeolit memiliki luas
permukaan besar dan memiliki ruang kosong
yang dapat ditempati oleh kation, air, atau
molekul lain sehingga dapat dimanfaatkan
sebagai penjerap (Ming & Mumpton 1989).
Zeolit yang digunakan pada penelitian ini
merupakan zeolit alam yang berasal dari
Lampung, Sumatera. Di Indonesia, zeolit alam
ditemukan melimpah dan tersebar di beberapa
daerah di pulau Jawa dan Sumatera.
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan
dan membandingkan kondisi optimum
koagulan tawas dan FeCl3 dalam membantu
pengendapan limbah cair pencucian pelat
cetak
melalui
keragaman
konsentrasi
koagulan dan pH koagulasi; mengetahui
pengaruh penambahan zeolit terhadap filtrat