PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI ELEKTROPLATING

PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI ELEKTROPLATING SECARA KIMIA DAN PERTUKARAN ION (ION EXCHANGE)
(2006)

Ketut Sumada

Jurusan Teknik Kimia

Universitas Pembangunan Nasional (UPN) “Veteran” Jawa Timur

email : ketutaditya@yahoo.com

                      

PERMASALAHAN

•  Air limbah industry electroplating mengandung berbagai jenis ion logam berat seperti ion kromium (Cr) valensi 3 dan 6, Timbal (Pb), Nikel (Ni), Tembaga (Cu), Seng (Zn), Sianida (CN) dan sebagainya.

•  Kandungan ion logam berat pada setiap industry electroplating akan berbeda baik jenis ionnya maupun konsentrasinya.

• Air limbah ini cukup berbahaya jika dibuang langsung ke badan air penerima seperti sungai, danau, dan laut

• Air limbah ini dapat mengakibatkan keracunan bagi biota airAir limbah industry electroplating dengan kandungan ion logam berat yang melebihi baku mutu air limbah diperlukan pengolahan terlebih dahulu sebelum dibuang ke badan air penerima 

KUALITAS AIR LIMBAH INDUSTRI ELEKTROPLATING 

• 1.    Kromium valensi 6              :  75 mg/L

• 2.    Sianida                                  : 1,5 mg/L

• 3.    Nikel                                       : 78 mg/L

• 4.    Seng                                      : 5,67 mg/L

• 5.    Timbal                                    : 8,95 mg/L

PROSES PENGOLAHAN

Air limbah yang mengandung berbagai jenis ion logam berat dapat dilakukan pengolahan dengan berbagai PROSES (cara) diantaranya :

•  Proses Adsorpsi : Proses ini dilakukan dengan mempergunakan bahan (media) padat untuk “menyerap ion logam berat”. Bahan media penyerap dapat mempergunakan berbagai media seperti karbon aktif, batubara, mikroba atau limbah padat hasil pertanian.

• Permasalahan : Bagaimana mengelola media padat yang mengandung ion logam berat ? atau seberapa besar ion logam berat yang dapat diserap oleh media penyerap.

• Proses Kimia : Proses ini dilakukan dengan mempergunakan bahan kimia, pada proses kimia ini diharapkan ion-ion logam berat dapat bereaksi dengan bahan kimia dan membentuk padatan hidroksida. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses ini adalah kelarutan masing-masing ion logam berat, setiap ion logam berat mempunyai tingkat kelarutan yang berbeda-beda tergantung pada derajat keasaman (pH). Dalam pengolahan air limbah secara kimia dipilih kelarutan ion logam berat pada tingkat kelarutan ion logam berat terendah agar memudahkan terjadinya pengendapan (terbentuknya hidroksida). Pada pengolahan secara kimia ini akan dihasilkan padatan hidroksida dalam jumlah yang kecil, padatan ini selanjutnya dikeringkan dan dikirim ke pengolahan limbah B3. Bahan kimia yang dapat dipergunakan dalam proses pengolahan secara kimia yaitu Ferro sulfat dan Natrium Hidroksida (NaOH), Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2) , Kalium Hidroksida (KOH) dan sebagainya. Proses pengolahan secara kimia ini dilakukan dalam "Tangki Berpengaduk", Jika ingin melakukan penelitian dapat mengkaji pengaruh waktu pengadukan, kecepatan putaran pengaduk dan konsentrasi bahan kimia terhadap persen removal (pengambilan) ion logam berat.

• Proses Pertukaran Ion  (Ion exchange) : Proses ini dilakukan dengan mempergunakan media penukar ion (resin), jenis resin yang dipergunakan tergantung pada muatan ion logam berat yang terkandung dalam air limbah. Pada proses pengolahan air limbah dengan konsep Pertukaran Ion ada 2 Mekanisme yaitu

1.    Mekanisme pertukaran ion : ion logam berat yang terkandung dalam air limbah ditukar dengan ion yang terdapat dalam resin (proses pengolahan air limbah), disini ion-ion dalam air limbah terikat pada resin, jumlah ion logam berat yang terikat tergantung pada kapasitas (daya tukar) resin. Bagaimana cara mengeluarkan ion logam berat yang terikat dalam resin ?

2.    Mekanisme Regenerasi Resin: ion-ion yang terikat dalam resin dikeluarkan dari resin dengan menggunakan bahan kimia, pemilihan bahan kimia tergantung pada jenis resinnya. Umumnya untuk resin kation (H⁺) diregenerasi dengan asam (asam sulfat, asam chloride) sedangkan resin kation (Na⁺) diregenerasi dengan natrium hidroksida (NaOH). Sedangkan untuk resin anion (OH^-) diregenerasi dengan hidroksida (OH), bahan kimia yang mengandung hidroksida seperti NaOH, KOH dapat dipergunakan, yang umum dipergunakan adalah Natrium Hidroksida (NaOH).

Hasil proses regenerasi akan menghasilkan endapan hidroksida-hidroksida logam dalam jumlah yang kecil. Jika proses yang diaplikasikan untuk recovery ion logam berat, maka hasil regenerasi dapat direaksikan dengan bahan kimia sehingga dapat dihasilkan bahan kimia baru yang dapat dimanfaatkan.  

Pada proses pengolahan air limbah industri elektroplating atau air limbah yang mengandung ion logam berat dengan Proses Pertukaran Ion, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu 

a. Kapsitas Resin, yaitu kemampuan resin untuk mempertukarkan ion, setiap jenis atau merk dagang resin mempunyai kapasitas resin yang berbeda-beda. Data kapasitas resin dibutuhkan untuk menentukan : Berapa jumlah resin yang dibutuhkan per satuan volume air limbah yang diolah dan menentukan kapan resin tersebut dilakukan proses regenerasi.

b. Selektivitas ion, didalam air limbah terdapat berbagai jenis ion logam berat yang mempunyai valensi dan berat atom yang berbeda-beda, perbedaan valensi dan berat atom akan mempengaruhi mekanisme pertukaran ion. 

  *. Ion logam berat yang mempunyai valensi tertinggi akan mengalami pertukaran  

     lebih dahulu (masuk kedalam resin pertama kali) diikuti oleh ion dengan valensi 

     dibawahnya (berurutan sesuai valensinya) 

  *. Jika valensi ion sama, maka Ion yang mempunyai berat Atom terbesar akan

      mengalami pertukaran lebih dahulu (masuk kedalam resin pertama kali) diikuti 

    oleh ion logam berat dengan berat atom dibawahnya banding dengan valensi 

     lainnya. 

Proses pertukaran ion ini dapat diaplikasikan pada :

* Penyediaan air untuk air umpan boiler

* Pengolahan air limbah yang mengandung ion logam berat 

* Proses pemisahan ion yang terkandung dalam fasa cair.  

 

      

• Proses Biologi, Pengolahan air limbah inustri electroplating dengan proses biologi pada umumnya terjadi 2 (dua) mekanisme yaitu mekanisme perubahan valensi ion logam berat, disini mikroorganisme bersifat sebagai oksidator atau reduktor sehingga valensi ion logam beratnya berubah, perubahan valensi dimaksudkan untuk mengurangi tingkat racunnya. Disamping perubahan valensi pada proses ini dapat terjadi mekanisme ADSORPSI (penyerapan), ion logam berat terserap kedalam mikroorganisme (proses ini identik dengan Proses Adsorpsi)

• Proses Vaporizer,  Proses pengolahan dengan proses vaporizer atau penguapan dilakukan dengan memanaskan air limbah pada temperature diatas titik didih air.  Proses ini membutuhkan biaya yang cukup besar jika volume air limbahnya besar, jika volume air limbah kecil dan konsentrasinya pekat, maka proses ini dapat dipertimbangkan untuk diaplikasikan.

HASIL PENGOLAHAN

 

Berdasarkan hasil penelitian pengolahan air limbah salah satu industri elektroplating dengan 

kualitas air limbah seperti tercantum diatas, diketahui bahwa :

• Proses pengolahan secara adsorpsi membutuhkan biaya yang besar, dengan persentase hasil penyisihan ion logam berat mencapai 75-85%.

• Proses pengolahan secara kimia membutuhkan biaya sebesar Rp 9.500/m³ air limbah, dengan persentase penyisihan ion logam berat mencapai 85-95%

• Proses pengolahan secara Pertukaran Ion membutuhkan biaya sebesar Rp 3.500/m³ air limbah, dengan persentase penyisihan ion logam berat mencapai 95-100%.

BILA TERTARIK PENELITIAN ATAU IMPLEMENTASI DAPAT MENGHUBUNGI LEWAT BLOG INI

******** seMOGA berMANFAAT ****** 

flow proses pengolahan air limbah elektroplating secara kimia-fisik

1. Air limbah dimasukan kedalam tangki (bak) penampung air limbah

2. Air limbah dari bak penampung dipompa dengan laju alir tertentu menuju tangki Pengaduk untuk proses reduksi atau oksidasi (tergantung valensi ion logam berat yang ada), Pada tangki ini diberi bahan kimia oksidator/reduktor , atau ditambahkan ferrosulfat, diaduk dengan kecepatan putaran pengaduk 75-100 rpm selama 30 menet

3. Dari tangki pengaduk reduksi/oksidasi dialirkan secara gravitasi atau dipompa menuju tangki pengaduk II dengan penambahan bahan hidroksida (NaOH, Ca(OH)2, atau KOH), kecepatan putaran pengaduknya 35-50 rpm dengan waktu pengadukan selama 30 menit. Pada tangki ini akan terjadi pembentukan flok-flok yang besar dan mudah untuk diendapkan.

4.  Dari tangki pengadukan II ini, selanjutnya dialirkan ke proses berikutnnya untuk memisahkan flok-flok yang terjadi. Proses pengolahan flok ini dapat dilakukan dengan proses sedimentasi, filtrasi maupun mempergunakan filter press hal ini sangat tergantung pada jumlah air limbah yang diolah dan jumlah flok yang dihasilkan. Filtrat yang keluar dari proses ini perlu dilakukan pengukuran derajat keasamannnya (pH) terlebih dahulu sebelum dibuang kesungai.

5. Jika pH air limbah hasil pengolahan terlalu basa yaitu pH > 9, maka ini perlu dilakukan proses netralisasi dengan menginjeksikan larutan asam yaitu HCl atau H2SO4, dan jika pHnya < 9, maka air limbah ini dapat dialirkan langsung kedalam badan air penerima (sungai). 

Sebelum diaplikasikan dilapangan, sebaiknya dilakukan percobaan kecil terlebih dahulu untuk mengetahui konsentrasi oksidator/reduktor dan bahan penghidroksidanya. 

Flow proses pengolahan air limbah elektroplating secara Pertukaran ION (ion exchange)

1. Analisis kualitas air limbah, untuk menentukan jenis dan muatan logam beratnya, apakah bermuatan negatif atau positif, ini sangat penting karena mempengaruhi penyediaan jenis risin (media penukar ion) nya. Jika dalam air limbah hanya ada ion logam berat bermuatan positif, maka media penukar ion yang dipergunakan hanya kation exchange saja, jika dalam air limbah mengandung ion positif dan negatif makan dalam pengolahannya harus menydiakan media resin kation dan anion exchange. Kedua media penukar ion tersebut dapat dicampur dalam satu kolom (tangki) atau dipisah (kation dalam satu kolom, dan anion dalam satu kolom) 

2. Air limbah dimasukan kedalam tangki (bak) penampung air limbah
3. Pengendalian pH, pada umumnya air limbah elektroplating bersifat asam atau dengan pH 2-3, proses netralisasi air limbah dapat dilakukan pada awal proses atau pada akhir proses, sebaiknya dilakukan pada awal proses hal ini dapat mengurangi beban kerja media penukar ion karena pada saat proses netralisasi terdapat logam berat yang berubah menjadi endapan, endapan yang terbentuk dipisahkan dengan proses filtrasi. Filtrat yang keluar diproses dengan media penukar ion. 

4. Air limbah yang telah mengalami proses netralisasi dipompa menuju kolom kation exchange, dalam kolom ini ion-ion yang bermuatan positif akan terikat dalam kation exchange, air limbah yang keluar dari kation exchange dialirkan ke kolom anion exchange, pada kolom ini ion logam berat yang bermuatan negatif akan terikat. Air hasil pengolahan dilakukan analisis 
5. Pada waktu tertentu (hari atau bulan tertentu) media penukar ion tersebut mengalami kejenuhan. pada kondisi jenuh terlihat bahwa konsentrasi ion masuk sama dengan konsentrasi ion keluar atau lebih kecil sedikit dibanding konsentrasi ion keluar. 
6. Jika resin (media penukar ion) telah mengalami kejenuhan maka resin tersebut perlu diregenerasi. Bahan kimia yang dipergunakan untuk regenerasi resin bermuatan positif bisa mempergunakan asam (H+) atau (Na+), sedangkan untuk resin bermuatan negatif diregenerasi dengan bahan kimia bermuatan (OH-) seperti NaOH, KOH. 
7. Setelah proses regenerasi, kedua jenis resin tersebut dapat dipergunakan kembali untuk pengolahan air limbah. 


PERHATIAN :
*. Air limbah yang masuk kedalam resin (media penukar ion) harus bersih, tidak mengandung padatan, karena padatan akan menyumbat aliran dan mengganggu proses pertukaran ion
*. Dalam melakukan proses regenerasi dengan asam maupun basa harus memperhatikan konsentrasinya, karena jika terlalu pekat atau basa dapat merusak resin.
*. Pada saat membeli resin penukar ion, minta brosurnya dan perhatikan prosedur operasionalnya. 

Mohon maaf menggambar blok-blok untuk diagram proses sangat sulit dalam blog, jadi saya buatkan flow prosesnya dalam tulisan, smoga bisa dimaklumi

******** SEmoGA TuLISAN iNi BERmanfaat *********