Hibah Monodisiplin LAPORAN Perancangan Kolom Adsorpsi Karbon Aktif untuk Pengolahan Limbah Kromium Heksavalen disusun oleh: Dr. Tedi Hudaya, ST, MengSc (Ketua Peneliti) I Gede Pandega Wiratama, ST, MT (Anggota) Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Katolik Parahyangan November 2016
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Hibah Monodisiplin
LAPORAN
Perancangan Kolom Adsorpsi Karbon Aktif
untuk Pengolahan Limbah Kromium Heksavalen
disusun oleh:
Dr. Tedi Hudaya, ST, MengSc (Ketua Peneliti) I Gede Pandega Wiratama, ST, MT (Anggota)
Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Katolik Parahyangan
November 2016
i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ..................................................................................................................... i
ABSTRAK ...................................................................................................................... iii
BAB I ................................................................................................................................ 1
4.1.3 Adsorpsi Kolom Karbon Aktif Kontinu ...................................................... 38
4.2 Scale-Up Kolom Adsorpsi dengan Menggunakan Metode Length of Unused Bed. ..................................................................................................................................... 39
BAB V ............................................................................................................................. 40
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................................... 40
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 41
LAMPIRAN: PROSEDUR KERJA DAN ANALISA DALAM PENELITIAN ..... 43
iii
ABSTRAK
Pencemaran sumber air, baik air tanah maupun permukaan, oleh limbah cair
industri yang mengandung logam berat merupakan masalah lingkungan yang serius. Hal ini disebabkan karena logam berat bersifat beracun dan tidak dapat diuraikan seperti limbah organik. Oleh karena itu, limbah cair yang mengandung logam berat harus diolah secara hati-hati dan juga efektif menggunakan metode yang tepat. Industri pelapisan logam (electroplating) merupakan salah satu industri yang menghasilkan limbah cair yang mengandung ion logam berat seperti Cr6+, Cu2+, Zn2+, dan lain-lain.
Proses pelapisan logam adalah proses pelapisan logam dengan bantuan arus listrik searah pada logam yang dilapisi di dalam cairan elektrolit (biasanya mengandung ion logam berat) sehingga diperoleh karakteristik tertentu pada permukaan logam yang dilapis. Di Indonesia, industri pelapisan logam skala kecil (tradisional) masih banyak yang kesulitan atau tidak mengolah limbahnya dengan baik. Akibatnya, limbah dari proses pencelupan tersebut seringkali hanya dibuang ke sungai, sehingga menyebabkan polusi logam berat.
Tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji dan merancang kolom adsorpsi karbon aktif untuk pengolahan limbah cair industri kecil yang mengandung kromium heksavalen Cr6+, karena logam krom merupakan logam yang paling banyak/umum digunakan untuk keperluan pelapisan logam. Penelitian ini dibagi dua tahap, yaitu untuk tahap pertama akan dilakukan prosedur Scale-Up perancangan kolom karbon aktif sehingga dapat diaplikasikan pada industri. Tahap kedua adalah melakukan eksperimen dalam skala laboratorium untuk mencari dan menentukan faktor-faktor yang dibutuhkan untuk prosedur Scale-Up.
Pada penelitian ini diperoleh kurva kesetimbangan untuk adsorpsi Cr (VI) pada pH 1,7 dengan rentang konsentrasi awal Cr (VI) sebagai K2Cr2O7 antara 10 โ 60 ppm adalah Y = 7,042 x10-4 X. Percobaan kolom adsorpsi kontinu dilakukan pada kolom kaca dengan diameter dalam 6 cm dengan tinggi karbon 12 cm. Karbon aktif komersial yang digunakan berbahan baku Bituminous Coal dengan merek Jacobi Aquasorbยฎ 2000. Laju alir volumetrik umpan pada 100 mL / min dengan konsentrasi awal K2Cr2O7 10, 20, dan 30 ppm. Kurva Breaktrough yang didapat dari hasil penelitian ini tidak terlampau ideal karena ketidakseragaman permukaan dan aliran pada unggun adsorben. Berdasarkan perhitungan scale-up dengan menggunakan metode Length of Unused Bed, diperoleh spesifikasi kolom dengan diameter 0,66 m dengan tinggi 1,97 m dapat mengolah limbah Cr (VI) setara dengan 10 ppm K2Cr2O7 dengan Gs sebesar 400 kg m-2 h-1 dan waktu breaktrough selama 3 bulan.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Di era industrialisasi dan urbanisasi sekarang ini, sejumlah logam berat dalam
limbah cair industri dilepaskan ke lingkungan sehingga memberikan permasalahan yang
serius bagi masyarakat. Logam berat berupa ion terlarut seperti Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ag+,
dan lain-lain memiliki sifat mencemarkan lingkungan karena sifatnya yang beracun dan
juga tidak dapat diuraikan secara alamiah. Pencemaran logam berat biasa ditemukan di
perairan sekitar industri, terutama pada industri pelapisan logam, pada daerah
pertambangan, industri chlor alkali, industri baterai dan radiator.
Pada penelitian ini, limbah cair yang akan ditinjau adalah yang mengandung
ion kromium heksavalen (Cr6+) yang berasal dari industri electroplating atau pelapisan
logam, karena logam krom merupakan logam yang paling banyak/umum digunakan
untuk keperluan pelapisan logam seperti untuk kursi, komponen otomotif, peralatan
rumah tangga, dan lain-lain. Proses electroplating adalah merupakan proses pelapisan
logam dengan mengalirkan listrik searah pada logam yang dilapisi di dalam cairan
elektrolit (mengandung ion logam berat) sehingga menciptakan karakteristik permukaan
logam yang baru. Berdasarkan literatur, limbah cair yang mengandung Cr6+ yang
dihasilkan oleh industri electroplating biasanya berkirsar pada rentang konsentrasi 1-40
ppm (atau mg/L) sebelum mengalami pengolahan. [1]
Limbah cair hasil industri electroplating harus memenuhi baku mutu industri
limbah cair yang ditentukan oleh Kementrian Lingkungan Hidup Indonesia berdasarkan
Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No : KEP-51/MENLH/10/1995. Tabel
1.1 menyajikan baku mutu limbah cair untuk industri pelapisan logam.
2
Tabel 1.1 Baku Mutu Limbah Cair untuk Industri Pelapisan Logam . [2]
Parameter Satuan Kadar Maksimum
TSS (Total Solid Suspension) mg/L 20
Sianida Total (CN) tersisa mg/L 0.2
Krom Total (Cr) mg/L 0.5
Krom Heksavalen (Cr+6) mg/L 0.1
Tembaga (Cu) mg/L 0.6
Seng (Zn) mg/L 1.0
pH mg/L 6.0-9.0
Nikel (Ni) mg/L 1.0
Kadmium (Cd) mg/L 0.05
Timbal (Pb) mg/L 0.1
Debit Limbah Maksimum L/ m3 produk
pelapisan logam
20
Berdasarkan baku mutu diatas, maka limbah cair hasil dari industri pelapisan
logam sebelum dibuang ke lingkungan harus memenuhi kriteria diatas. Oleh karena itu,
penelitian ini bertujuan untuk menyediakan teknologi pengolahan limbah yang relatif
murah dan juga sederhana sehingga cocok untuk diaplikasikan pada industri skala kecil
atau tradisional. Adsorpsi dengan karbon aktif sebagai adsorben merupakan teknik /
metode yang selain sederhana dan murah, juga memiliki efektivitas tinggi untuk
menghilangkan ion logam berat dari limbah cair [3].
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan teknologi tepat guna yaitu berupa
kolom adsorpsi karbon aktif untuk pengolahan limbah cair mengandung ion logam Cr6+
3
untuk industri penyepuhan logan skala kecil yang sederhana dengan biaya yang relatif
terjangkau. Sedangkan, tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
a) Membuat model untuk perhitungan scale-up kolom adsorpsi sehingga dapat
digunakan pada skala industri kecil.
b) Mempelajari karakteristik karbon aktif sebagai adsorben untuk logam berat Cr6+.
c) Merancang, membuat, dan mengkaji efektivitas penghilangan logam berat
Cr6+ dengan menggunakan kolom adsorpsi dalam skala laboratorium.
d) Melalui eksperimen skala laboratorium menentukan data-data dan parameter-
parameter model yang dibutuhkan untuk scale-up.
1.3 Urgensi Penelitian
Penelitian ini merupakan upaya untuk mengurangi dampak pencemaran
lingkungan yang terjadi akibat logam berat. Penelitian ini diharapkan memiliki manfaat
jangka panjang bagi masyarakat, khususnya untuk industri pelapisan logam skala kecil.
Industri pelapisan logam di Indonesia masih banyak yang beroperasi secara tradisional,
sehingga limbah yang dihasilkan hanya dibuang ke sungai. Selain itu, kesadaran dari
pihak industri tradisional dan masyarakat masih rendah mengenai dampak kerusakan
lingkungan yang diakibatkan dengan membuang limbah ke lingkungan.
Strategi penelitian yang akan dilakukan adalah dengan membuat model scale-
up dan merancang kolom adsorpsi karbon aktif disertai dengan serangkaian percobaan.
Penelitian ini akan dibagi kedalam dua tahap, yaitu untuk tahap pertama akan dilakukan
pemodelan scale-up perancangan kolom karbon aktif sehingga dapat diaplikasikan pada
industri. Tahap kedua adalah melakukan eksperimen dalam skala laboratorium untuk
mencari dan menentukan data-data dan parameter-parameter yang dibutuhkan untuk
scale-up.
1.4 Luaran Penelitian
Penelitian ini ditargetkan menghasilkan teknologi tepat guna berupa model dan
prosedur scale-up yang bisa digunakan untuk perancangan kolom karbon aktif yang
dapat diaplikasikan langsung ke industri pelapisan logam kromium skala kecil.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Dalam tinjaun pustaka ini, akan dijelaskan karakteristik limbah B3 (bahan
berbahaya dan beracun) secara umum termasuk limbah logam berat dari industri
penyepuhan logam. Selain itu hal-hal yang berkaitan dengan proses adsorpsi, karbon
aktif sebagai adsorben, dan aspek pemodelan serta perancangan kolom adsorpsi akan
dibahas secara rinci.
2.1 Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3)
Limbah berbahaya memiliki definisi yang berbeda-beda, dari satu negara dan
negara lainnya. Salah satu definisi yang sering digunakan, yaitu merupakan definisi
yang berasal dari U.S Resource Conservation and Recovery Act (RCRA) pada tahun
1976, dimana limbah berbahaya dan atau beracun adalah limbah yang menyebabkan
atau secara signifikan memberikan kontribusi terhadap kasus kematian, kecacatan, atau
memberikan potensi bahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan sekitar, ketika
limbah tersebut tidak dikelola secara benar. [4]
Sedangkan di Indonesia, berdasarkan Undang-Undang Negara Republik
Indonesia No. 32 Tahun 2009, Limbah merupakan sisa dari suatu usaha dan atau
kegiatan. Limbah berbahaya B3 adalah zat energi, dan/atau komponen lain yang karena
sifat, konsentrasi, dan/atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung,
dapat mencemarkan dan/atau merusak lingkungan hidup, dan/atau membahayakan
lingkungan hidup, kesehatan, serta kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup
lain. Limbah logam berat termasuk di dalam golongan limbah B3. [5]
Sedangkan berdasarkan literatur, tedapat dua kata kunci sering digunakan,
yang pertama adalah โtoxicโ atau bahan beracun, dan yang kedua adalah โhazardousโ
atau bahan berbahaya. Toxic atau bahan beracun biasanya dapat diartikan dengan zat-zat
beracun yang menyebabkan kematian atau cedera serius baik terhadap manusia ataupun
binatang dengan cara menggangu fisiologi tubuh normal. Bahan beracun merupakan
istilah yang mengarah untuk zat-zat kimia baik yang telah menjadi limbah atau belum
(misalnya โtoxic substanceโ yaitu zat-zat beracun, atau โtoxic chemicalโ yaitu zat kimia
5
beracun) . Kata โtoxicโ dapat diberlakukan secara intristik pada hakikatnya. Sedangkan
Hazardous atau bahan berbahaya merupakan istilah yang lebih luas, yang mengacu pada
semua limbah yang berbahaya untuk alasan apapun, termasuk zat-zat beracun (Toxic),
misalnya mudah terbakar, mudah meledak, atau reaktif [4].
Berikut merupakan contoh-contoh limbah berbahaya yang sering ditemukan :
(a) limbah logam berat (b) pelarut organik dan bahan pengencer (c) asam dan basa (d)
akan diperoleh dari perhitungan. Berikut disertakan Tabel 3.4 merupakan data-data yang
dibutuhkan untuk menyelesaikan persamaan-persamaan diatas.
31
Tabel 3.4 Data-data yang dibutuhkan untuk Scale-Up.
No Data-data yang dibutuhkan Asal data
1 XT Penentuan Kesetimbangan Adsorpsi
(Lampiran)
2 Z (tinggi kolom) Perancangan Kolom
3 X0 ~ 0 Literatur
4 ฯs (bulk density) Penentuan Bulk Density (Lampiran)
5 Konsentrasi keluaran vs waktu Tahap Eksperimen Kurva Breakthrough
(Lampiran)
3.1.2 Tahap Operasi Skala Laboratorium
Pada tahap ini, data-data penunjang yang dibutuhkan diatas (pada Tabel 3.2 dan
Tabel 3.4) akan ditentukan. Pada penelitian ini, digunakan limbah sintesis kromium
heksavalen dengan cara melarutkan garam K2Cr2O7 dengan air demineralisasi.
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
Gambar 3.1 merupakan sketsa peralatan yang akan di buat pada penelitian ini.
Pada penelitian ini akan digunakan kolom adsorpsi karbon aktif untuk skala laboratorium.
Aliran fluida pada kolom karbon aktif dari atas ke bawah (downflow). Larutan
Cr6+ dialirkan dari tangki penampungan dengan bantuan pompa. Keluaran dari kolom
adsorpsi ini akan dianalisa dengan menggunakan metode spektrofotometri UV-Vis dan
AAS. Sedangkan daftar bahan yang akan digunakan pada penelitian ini disajikan dalam
Tabel 3.5.
32
Storage TankCentrifugal Pump
Bypass
F
Flowmeter
Gate Valve
Sampling Area
Outlet Tank
Globe Valve
Gambar 3.1 Skema Alat Kolom Adsorpsi Skala Laboratorium.
Tabel 3.5 Bahan yang Digunakan pada Penelitian.
Bahan Grade Kegunaan
1,5-diphenylcarbazide Pro Analysis Grade Untuk menganalisa kandungan Cr6+
Acetone Pro Analysis Grade Sebagai pelarut 1,5-diphenylcarbazide
Garam K2Cr2O7 Teknis Sebagai larutan limbah sintesis
Air demineralisasi Teknis Sebagai pelarut garam K2Cr2O7
H2SO4 98%-b Teknis Untuk menciptakan kondisi asam pada larutan Cr6+
Karbon Aktif Granular Teknis Sebagai adsorben Cr6+
33
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 Eksperimen Skala Laboratorium
Dalam bagian ini akan dibahas tentang seluruh eksperimen skala laboratorium
untuk memperoleh data-data yang dibutuhkan pada perhitungan scale-up. Pada
eksperimen skala laboratorium dilakukan dua percobaan utama, yaitu percobaan
kesetimbangan adsorpsi dan adsorpsi kontinu dalam kolom adsorpsi untuk menentukan
beberapa data yang dibutuhkan dalam rangka scale-up.
4.1.1 Kurva Standar Cr6+
Kurva standar untuk menentukan konsentrasi Cr6+ dengan metode kompleksasi
DPC menggunakan alat spektrofotometer perlu dibuat sebelum percobaan adsorpsi
dilakukan. Penentuan kurva standar dilakukan pada panjang gelombang 542 nm. Gambar
4.1 merupakan kurva standar untuk senyawa kompleks Cr6+ dengan 1,5-diphenylcarbazide
(DPC) pada konsentrasi 0, 1, 2, 3, 4 dan 5 ppm.
Gambar 4.1 Kurva Standar Cr6+ sebagai K2Cr2O7
Dari kurva standar tersebut diperoleh persamaan y = 0,0126 x dengan R2 = 0,9913
yang menunjukkan kurva standar tersebut sudah sangat baik dan dengan demikian dapat
dikatakan bahwa absorbansi pada spektofotometer berbanding lurus dengan konsentrasi
larutan Cr6+ sebagai K2Cr2O7.
34
4.1.2 Kesetimbangan Adsorpsi
Pada penelitian ini digunakan adsorben Jacobi Aquasorb 2000ยฎ yang biasa
digunakan pada industri-industri sebagai pengolahan limbah akhir. Karbon aktif yang
dipilih merupakan karbon aktif yang memiliki kapasitas yang paling tinggi dibandingkan
dengan karbon aktif lokal, dimana karbon aktif ini merupakan produk impor yang
diproduksi di Swedia dan berbahan baku batubara bituminuous. Karbon aktif tersebut
memiliki spesifikasi sebagai berikut.
Tabel 4.1 Tabel Spesifikasi C Aktif Jacobi Aquasorb 2000ยฎ
SPECIFICATION ket nilai unit Iodine Adsorption
min. 1000 mg/g Moisture content, as packed max. 5 % Total Ash Content max. 13 % Wetability min. 97 % Ball Pan hardness 95 % Mesh +8 โ 30 mesh TYPICAL PROPERTIES nilai unit Surface Area 1050 m2/g
Methylene Blue Adsorption 280 mg/g Total Pore Volume 1.04 cm3/g Water Soluble Ash 0.2 % pH 8-11
Kesetimbangan adsorpsi dilakukan dengan 6 konsentrasi awal yang berbeda yaitu
10, 20, 30, 40, 50, dan 60 ppm. Ion Cr (VI) cenderung memiliki bentuk ion yang berbeda-
beda pada kondisi asam, diantaranya yaitu Cr2O72- , HCrO4
-, Cr3O102-, dan Cr4O13
2-
dimana HCrO4- merupakan bentuk yang paling dominan, HCrO4
- merupakan bentuk dari
kesetimbangan Cr2O72- yang dapat dilihat pada reaksi berikut [20] :
HCrO4- + HCrO4
- โ Cr2O72- + H2O
pH merupakan faktor yang sangat mempengaruhi pada kapasitas adsorpsi sebuah
adsorben untuk mengadsorpsi logam berat pada fasa cair [14]. Hal ini disebabkan pH
dapat mempengaruhi bentuk ion logam dalam larutan serta mempengaruhi muatan pada
permukaan adsorben selama adsorpsi berlangsung. Berdasarkan literatur [16], adsorpsi
Cr6+ memiliki kondisi adsorpsi optimum pada pH = 1,7. Oleh karena itu, sebelum proses
35
adsorpsi dilakukan larutan terlebih dulu ditambahkan H2SO4 hingga pH mencapai 1,7.
Adsorben C aktif memiliki pH 8-11 yang merupakan pH basa (mengacu pada Tabel 4.1 di
atas). Dengan demikian, maka dapat dikatakan bahwa titik isoelektrik C aktif berada pada
rentang basa. Titik isoelektrik merupakan pH dimana tidak terdapat muatan pada
permukaan C aktif atau bersifat netral [21]. Sedangkan, dalam percobaan adsorpsi yang
dilakukan pada pH = 1,7 permukaan C aktif akan memiliki muatan positif, dan karenanya
akan menjadi sangat baik untuk mengadsorpsi senyawa HCrO4- yang bermuatan negatif.
Berikut merupakan kurva kesetimbangan yang dialurkan berdasarkan Isoterm
Langmuir (Gambar 4.2) dan Isoterm Freundlich (Gambar 4.3).
Gambar 4.2 Kurva Isoterm Langmuir
y = 450,11x + 17,312 Rยฒ = 0,9077
0
20
40
60
80
100
120
140
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
1 / q
eq
1 / Ceq
Isoterm Langmuir
36
Gambar 4.3 Kurva Isoterm Freundlich
Berdasarkan kedua gambar tersebut, maka berdasarkan hasil regresi linier diperoleh
persamaan y = 450,11 x + 17, 312 dengan R2 = 0,9077 untuk Isoterm Langmuir dan
persamaan y = 0,7645 x โ 5,928 dengan R2 = 0,8237 untuk Isoterm Freundlich.
Berdasarkan dari nilai R2 yang diperoleh, maka model isoterm yang cocok terhadap
penelitian ini adalah model Isoterm Langmuir sesuai dengan yang umumnya ditemukan
dalam literatur untuk adsorpsi fasa cair dengan C aktif.
Selain kedua isoterm diatas, untuk perhitungan scale-up agar diperoleh dimensi
kolom skala industri, dibutuhkan juga kurva kesetimbangan (Gambar 4.4) yang dibuat
karena itu, hubungan linear kesetimbangan adsorpsi sedikit dipengaruhi adanya
kompleksasi sebagian ion Cr (VI) dengan HSO4-.
4.1.3 Adsorpsi Kolom Karbon Aktif Kontinu
Sama seperti pada percobaan isoterm, dalam percobaan adsorpsi kontinu larutan
K2Cr2O7 dikondisikan terlebih dahulu hingga pH = 1,7 dengan penambahan H2SO4.
Kemudian 3 buah percobaan dilakukan dengan konsentrasi awal K2Cr2O7 yang berbeda
yaitu 10 (RUN 1), 20 (RUN 2), dan 30 (RUN 3) ppm. Gambar 4.5 di bawah merupakan
kurva breaktrough dari ketiga percobaan ini.
Gambar 4.5. Kurva Breaktrough
Bentuk kurva breaktrough dalam penelitian ini dapat dikatakan tidak terlalu ideal,
hal ini karena bentuk kurva tersebut tidak curam. Hal ini merupakan indikasi bahwa zona
adsorpsi dalam kolom cukup lebar sehingga peningkatan konsentrasi Cr (VI) setelah
breakpoint (di mana C/Co = 0,05) terjadi secara perlahan-lahan. Beberapa hal yang
diduga menjadi penyebab adalah ion Cr (VI) cenderung memiliki bentuk ion yang berbeda-
beda pada kondisi asam, diantaranya yaitu Cr2O72- , HCrO4
-, Cr3O102-, dan Cr4O13
2-
dimana HCrO4- merupakan bentuk yang paling dominan sehingga adsorpsi ion Cr (VI)
tidak seragam di seluruh permukaan C aktif. Selain itu, ketidakseragaman aliran dalam
unggun, walaupun sudah diminimalkan dengan distributor cairan di puncak kolom, juga
merupakan faktor lain yang dapat berkontribusi pada ketidakidealan kurva breakthrough
tersebut.
Pengolahan limbah pada RUN 2 & 3 tidak mencapai baku mutu dapat disebabkan
tinggi unggun adsorben yang terlampau pendek (12 cm) sehingga zona adsorpsi telah
05
10152025303540
0 100 200 300 400
Kons
entr
asi C
r (pp
m)
waktu (min)
Kurva Breaktrough
RUN 1
RUN 2
RUN 3
39
mencapai dasar kolom sebelum semua Cr (VI) dapat diserap oleh unggun C aktif.
Sedangkan pada RUN 1 bisa dikatakan kolom C aktif telah dapat menyerap limbah sampai
mencapai titik breakpoint di sekitar 90 menit.
4.2 Scale-Up Kolom Adsorpsi dengan Menggunakan Metode Length of Unused Bed.
Langkah-langkah perhitungan scale-up kolom adsorpsi karbon aktif dibagi menjadi
4 bagian, antara lain langkah 1 mencari nilai Yo (Y umpan), Yb (Y pada saat
breakthrough) dan Ye (Y pada saat kolom jenuh / exhausted). Langkah ke 2 adalah
membuat basis perhitungan yang juga akan digunakan pada skala besar, dimana pada
penelitian ini Gs diatur sebesar 400 kg m-2 h-1 dengan waktu breaktrough 3 bulan. Langkah
ke 3 adalah menghitung LUB dengan persamaan 2.18 pada skala laboratorium, kemudian
dilanjutkan dengan langkah ke 4 yaitu menghitung scale-up kolom adsorpsi.
Pada langkah ke-4, perhitungan dimulai dengan persamaan 2.19 dengan mencari
nilai Xt (mg K2Cr2O7 / mg AC) dengan menggunakan persamaan kesetimbangan adsorpsi
pada saat Y=Yo, kemudian dilanjutkan dengan mencari Zs (tinggi unggun jenuh),
kemudian penentuan Z (tinggi unggun skala industri) dan spesifikasi kolom berdasarkan
rule of thumb. Tabel 4.2 berikut ini memuat rangkuman hasil perhitungan scale up.
Tabel 4.2 Spesifikasi Kolom Scale-Up RUN 1.
Keterangan Nilai Satuan Zs = 1.24067 m Z 1.31357 m D kolom = 0.65678 m L kolom = 1.97035 m A pmukaan kolom = 0.33862 m2 Laju alir (massa) 135.449 kg/h
Laju alir (volumetrik) 0.13585 m3/h 135.846 L/h
Pada penelitian ini dapat dikatakan bahwa seluruh kolom masih dalam spesifikasi
yang sesuai dengan rule of thumb yang telah dihimpun dari tinjauan pustaka [19].
40
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan dari penelitian โPerancangan Kolom Adsorpsi Karbon Aktif untuk
Pengolahan Limbah Kromium Heksavalenโ adalah :
1. Karbon Aktif Granular dengan merek dagang Jacobi Aquasorbยฎ
dapat mengadsorpsi Cr6+ dengan cukup baik.
2. Persamaan kesetimbangan adsorpsi untuk adsorpsi Cr (VI) pada pH
1,7 dengan rentang konsentrasi awal Cr (VI) sebagai K2Cr2O7 antara
10 โ 60 ppm adalah Y = 7,042 x10-4 X.
3. Kurva Breaktrough yang didapat dari hasil penelitian ini tidak
terlampau ideal karena ketidakseragaman permukaan dan aliran pada
unggun adsorben.
4. Berdasarkan hasil perhitungan Scale-Up kolom karbon aktif dengan
menggunakan metode Length of Unused Bed, diperoleh spesifikasi
kolom dengan diameter 0,66 m dengan tinggi 1,97 m dapat mengolah
limbah Cr (VI) setara dengan 10 ppm K2Cr2O7 dengan Gs sebesar
400 kg m-2 h-1 dan waktu breaktrough selama 3 bulan.
41
DAFTAR PUSTAKA
[1] H. Chiu, K. Tsang and R. Lee, โTreatment of Electroplating Wastes,โ 1987.
[2] K. L. H. N. R. Indonesia, Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No : KEP-51/MENLH/10/1995, DKI Jakarta, Indonesia: Negara Republik Indonesia, 1995.
[3] H. A. Hegazi, โRemoval of Heavy Metals from Wastewater Using Agricultural and Industrial Wastes as Adsorbents,โ vol. 9, no. 276-282, 2013.
[4] W. C. Blackman, Bazic Hazardous Waste Management 3rd Edition, New York, United States of America: CRC Press LLC, 2001.
[5] Undang Undang Negara Republik Indonesia No. 32 Tahun 2009, Jakarta, Indonesia: Kementrian Lingkungan Hidup, 2009.
[6] L. K. Wang, Y.-T. Hung, H. H. Lo dan C. Yapijakis, Hazardous Industrial Waste Treatment, New York, U.S.A: CRC Taylor & Francis Press, 2007.
[7] I. Woodard Curran, Industrial Waste Treatment Handbook, United States of America: Elsevier/Butterworth-Heinemann, 2006.
[8] E. P. Agency, โCompiation of Air Pollutant Emission Factors, Vol I,โ dalam Stationary Point and Area Sources AP-42, USA, U.S. Environmental Protection Agency, 1995.
[9] A. Husain, I. Javed dan N. A. Khan, โCharacterization and treatment of electroplating industry wastewater using Fenton's reagent,โ 2014 .
[10] R. Chang, Essential Chemistry, Second Edition., Boston, USA: McGraw-Hill, 2000.
[11] R. E. Treybal, Mass Transfer Operations, Singapore: Mc Graw-Hill, 1981.
[12] J. Smith, โChemical Engineering Kinetics, Third Edition.,โ vol. III, 1981.
[13] M. D. Levan dan C. Giorgio, Perry's Chemical Engineering Handbook, USA: McGraw-Hill , 2008.
[14] W. J. Thomas dan B. Crittenden, Adsorption Technology & Design, Lymington, GB: Elsevier/ Butterworth-Heinemann, 1998.
[15] F. Cecen dan O. Aktas, Activated Carbon for Water and Wastewater Treatment: Integration of Adsorption and Biological Treatment, Weinheim: Wiley-VCH, 2011.
42
[16] A. Attia, S. Khedr dan S. Elkholy, โAdsorption of Chromium Ion (VI) By Acid Activated Carbon,โ Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 27, no. 1, pp. 183-193, 2010.
[17] C. Geankoplis, Transport Processes and Separation Process Principles (Includes Unit Operations), Fourth Edition., New Jersey, U.S.A.: Pearson Prentice Hall, 2003.
[18] B. E., A. Jimoh dan J. Odigure, โHeavy Metals Removal from Industrial Wastewater by Activated Carbon Prepared from Coconut Shell,โ vol. 3, no. 8, 2013.
[19] S. M. Wallas, Chemical Process Equipment, Selection and Design, Washington, DC.: Butterworth-Heinemann, 1990.
[20] C. D. Palmer dan R. Puls, Natural Attenuation of Hexavalent Chromium in
Groundwater and Soils, EPA/540/5-94/505, New York: United States Environmental
Protection Agency, 1994.
[21] A. D. McNaught dan A. Wilkinson, IUPAC. Compendium of Chemical