Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir • Jakarta, II Desember 2003 LEMPUNG BERPILAR UNTUK KESELAMATAN PENGELOLAAN LIMBAH RADIOAKTIF ISSN 1693 - 7902 Husen Zarnroni, Tharnzil Las Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif (P2PLR) - BAT AN ABSTRAK LEMPUNG BERPILAR UNTUK KESELAMA TAN PENGELOLAAN LIMBAH RADIOAKTIF. Lempung berpilar (pillared clay) dapat digunakan tidak hanya untuk balifill material dalam sistim penyimpanan limbah radioaktif, tetapi juga sangat diperlukan untuk bahan sorben dalam pengolahan limbah radioaktif aktivitas rendah dan sedang. Lempung berpilar dibuat dari bahan bentonit alam yang direaksikan dengan ZrOCh.8H20. Identifikasi lempung berpilar diukur dengan spektrometer X-Ray Fluorescence dan kemampuan penyerapan oleh lempung berpilar terhadap radionuklida Cs-137 pada konsentrasi CsCI O,OIM, 0,05~ dan 0,1 M menghasilkan nilai Kd (koefisien distribusi) berturut-turut sebesar 1619 ml/g, 1133 ml/g dan 800 ml/g. Lempung berpilar mampu menyerap radionuklida Cs-137 dalam limbah aktivitas rendah. Dan bila digunakan sebagai backfill material, tidak hanya mampu menahan aliran air tanah, tapi juga mampu menahan lepasnya radionuklida ke lingkungan sehingga terjamin keselamatan penyimpanan limbah radioaktif Kata kunci : bentonit, pertukaran ion ABSTRACT PILLARED CLAY FOR THE SAFETY OF RADIOACTIVE WASTES MANAGEMENT. Pillared clay (PILC) is used not only as backfill material in radioactive waste disposal system, but also as an important inorganic-sorbent for treatment of low-and intermediate-level radioactive wastes. PILC is made from natural bentonite and treated by ZrOCh.8H20. The identification of PILC was measured by X- Ray Fluorescence Spectrometry and the ion-exchange capacity against Cs-137 in simulated waste containing Cs-13 7 in carries of 0,0 1M, 0,05M and 0, I M CsCI, resulted in the distribution coefficient, Kd was of 1619 ml/g, 1133 ml/g and 800 ml/g, respectively. These results were showed that the PILC could also be useful for not only blocking the water movement, but also adsorbting of nuclide to protect the radionuclide migration into the environment. Keywords: bentonite, ion exchanger 221
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
Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir • Jakarta, II Desember 2003
LEMPUNG BERPILAR UNTUK KESELAMATANPENGELOLAAN LIMBAH RADIOAKTIF
ISSN 1693 - 7902
Husen Zarnroni, Tharnzil LasPusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif (P2PLR) - BAT AN
ABSTRAKLEMPUNG BERPILAR UNTUK KESELAMA TAN PENGELOLAAN LIMBAHRADIOAKTIF. Lempung berpilar (pillared clay) dapat digunakan tidak hanya untukbalifill material dalam sistim penyimpanan limbah radioaktif, tetapi juga sangatdiperlukan untuk bahan sorben dalam pengolahan limbah radioaktif aktivitas rendahdan sedang. Lempung berpilar dibuat dari bahan bentonit alam yang direaksikandengan ZrOCh.8H20. Identifikasi lempung berpilar diukur dengan spektrometer X-RayFluorescence dan kemampuan penyerapan oleh lempung berpilar terhadap radionuklidaCs-137 pada konsentrasi CsCI O,OIM, 0,05~ dan 0,1 M menghasilkan nilai Kd(koefisien distribusi) berturut-turut sebesar 1619 ml/g, 1133 ml/g dan 800 ml/g.Lempung berpilar mampu menyerap radionuklida Cs-137 dalam limbah aktivitasrendah. Dan bila digunakan sebagai backfill material, tidak hanya mampu menahanaliran air tanah, tapi juga mampu menahan lepasnya radionuklida ke lingkungansehingga terjamin keselamatan penyimpanan limbah radioaktifKata kunci : bentonit, pertukaran ion
ABSTRACTPILLARED CLAY FOR THE SAFETY OF RADIOACTIVE WASTESMANAGEMENT. Pillared clay (PILC) is used not only as backfill material inradioactive waste disposal system, but also as an important inorganic-sorbent fortreatment of low-and intermediate-level radioactive wastes. PILC is made from natural
bentonite and treated by ZrOCh.8H20. The identification of PILC was measured by XRay Fluorescence Spectrometry and the ion-exchange capacity against Cs-137 insimulated waste containing Cs-13 7 in carries of 0,0 1M, 0,05M and 0, I M CsCI, resultedin the distribution coefficient, Kd was of 1619 ml/g, 1133 ml/g and 800 ml/g,respectively. These results were showed that the PILC could also be useful for not onlyblocking the water movement, but also adsorbting of nuclide to protect the radionuclidemigration into the environment.Keywords: bentonite, ion exchanger
221
Seminar Tahunan Pengawasan Pcmanfaatan Tcnaga Nuklir - Jakarta, II Dcsembcr 2003
PENDAHULUAN
ISSN 1693- 7902
Minerallempung telah dikenal semenjak 200 tahun yang lalu, tetapi masyarakat
lebih mengenal manfaat lempung bahan baku pembuatan keramik. Mineral lempung,
bila dicampur dengan air akan membentuk pasta yang dapat dibentuk dalam berbagai
rupa, bila dipanaskan akan menjadi keras. Bentonit berasal dari abu gunung api
(vulcanic ash) yang membeku dalam berbagai kondisi hidrotermal, sehingga bentonit
suatu lokasi dengan warna dan tekstur yang sama mungkin berbeda dalam komposisi
kimia dengan bentonit yang diperoleh dari tempat lain yang disebabkan karena
kombinasi lempung material yang berupa partikel halus dengan berbagai impuritis. Hal
ini telah menyebabkan dikenalnya berbagai jenis bentonit seperti bentonit Wyoming,
Amerika, bentonit Suray Inggris dan bentonit Kunipia Jepang dan bentonit Trenggalek
Jawa Timur (6).
Bentonit di bidang Teknologi nuklir biasanya dimanfaatkan sebagai bahan
adsorbent dan sebagai bahan buffer material (bahan isian) pada penyimpanan limbah
tanah dangkal maupun penyimpanan tanah dalam. Bentonit sebagai bahan isian harus
mempunyai sifat yang sangat bagus sehingga dapat mengurangi migrasi radionuklida
dalam tanah. Bentonit mempunyai sifat mudah swelling apabila kena air. Bentonit yang
mudah mengalami swelling kurang bagus apabila digunakan sebagi bahan isian.
Swelling pada bentonit dapat dihindarkan dengan dibuat pilar diantara dua lapisan pada
bentonit. Bentonit yang sudah terpilar dikarakterisasi untuk dapat digunakan sebagai
bahan adsorbent, molecular sieving dan katalis.
Pada struktur zeolit atom Al dan Si berkoordinasi dengan seluruh atom oksigen
dalam bentuk tetrahedra silika atau alumina sedangkan atom Al akan bermuatan negatif
dan dinetralisir oleh logam alkali atau alkali tanah untuk mencapai struktur yang stabil.
Inilah yang membedakan zeolit dengan bentonit yang adalah senyawa alumino silikat
dengan struktur lapisan (layer),
DASAR TEOR!
Mineral lempung yang banyak diteliti adalah jenis kaolinit (Si4AI40IO)(OH)s,
monmorillonit dan illit mempunyai (Sis Al4 020)(OHkn H20. Struktur kristal
lempung adalah dua dimensi lapisan yaitu atom silika (lapisan silika) bentuk tetrahedra
dan atom aluminium (lapisan AI) dalam bentuk oktahedra. Tetrahedra silika terikat
222
Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir • Jakarta, II Desember 2003 [SSN 1693 - 7902
secara hexahedra Si406(OH)4 sedangkan oktahedra Al berikatan secara Ah(OH)4 yang
berikatan secara Van der Waals (fisik) membentuk lapisan alumino-silikat karena
kondisi terjadinya bentonit, memungkinkan terjadinya substitusi Si oleh Al (bentuk
tertrahedra), menyebabkan mineral lempung kekurang muatan - (negatif) yang
dinetralisir oleh logam alkali dan alkali tanah. Ion logam tersebut berada diantara
lapisan, sehingga dapat dipertukarkan dengan ion lain menyebabkan bentonit
mempunyai sifat penukar ion.
Monmorillonit dan illit mempunyai tiga lapisan struktur terdiri dari lapisan Si,
lapisan Al dan lapisan Si, diantara lapisan ini terisi oleh molekul air yang dan logam
alkali serta alkali tanah menyebabkan pergeseran jarak atom (swelling) sebagaimana
terlihat pada Gambar 1. Lapisan terse but akan bergabung dan sudut kisi tetrahedral
silika membentuk lapisan dengan lapisan hidroksil dari oktahedral, sehingga terbentuk 3