KINERJA MEMBRAN KERAMIK BERBASIS TANAH LIAT, ZEOLIT DAN SERBUK BESI DALAM PENURUNAN KADAR FENOL
KINERJA MEMBRAN KERAMIK BERBASIS TANAH
LIAT, ZEOLIT DAN SERBUK BESI DALAM
Subriyer Nasir*, Farah Dina, I Made Adi Dewata
- Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM 32 Indralaya, Ogan Ilir Sumatera Selatan 30662
Abstrak
Air limbah fenol sangat berbahaya karena merupakan limbah organik yang termasuk kategori B3. Bila mencemari perairan dapat membuat rasa dan bau tidak sedap, serta pada nilai konsentrasi tertentu dapat mengakibatkan kematian organisme di perairan. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan membran keramik dengan komposisi tanah liat, zeolit dan serbuk besi. Sebagai pretreatment digunakan pasir silica dan karbon aktif. Fenol yang digunakan merupakan fenol sintetis. Hasil pretreatment dengan menggunakan silika - karbon aktif dan filter keramik dapat menurunkan kadar fenol sebanyak 99.94% dan TDS sebanyak 84.62%.
Kata kunci :
membran keramik, fenol, zeolit, tanah liat
Abstract
Phenols wastewater can be categorized as a toxic and hazardous material which can pollute the waters and cause the death of aquatic organisms. The current research was carried out using ceramic membranes made of clay-soil, zeolite and iron powder. Silica and active carbon were used as a pretreatment. The synthetic panels in various concentrations were used as samples. The results showed that the total phenol and total dissolved solid rejection are 99.94% and 84.62% respectively.
Keywords:
ceramic membranes, phenols, zeolites, clay soil 1. keramik (membran yang dibuat dengan bahan
PENDAHULUAN
anorganik), atau dapat pula dilakukan dengan Fenol atau asam karbolat atau benzenol menggunakan membran polimer (membran adalah zat kristal tak berwarna yang memiliki yang dibuat dengan bahan organik), namun bau khas. Rumus kimianya adalah C 6 H 5 OH dan membran polimer terdapat beberapa kelemahan strukturnya memiliki gugus hidroksil (-OH) dibanding dengan membran keramik. yang berikatan dengan cincin fenil(Iqbal, dkk). Membran berfungsi untuk memisahkan
Kata fenol juga merujuk pada beberapa material berdasarkan ukuran dan bentuk zat yang memiliki cincin aromatik yang molekul, menahan komponen dari umpan yang berikatan dengan gugus hidroksil. Fenol mempunyai ukuran lebih besar dari pori-pori memiliki kelarutan terbatas dalam air, yakni 8,3 membran dan melewatkan komponen yang gram/100 ml. Fenol memiliki sifat yang mempunyai ukuran yang lebih kecil. Larutan cenderung asam, artinya dapat melepaskan ion yang mengandung komponen yang tertahan
H+ dari gugus hidroksilnya. Pengeluaran ion disebut konsentrat dan larutan yang mengalir tersebut menjadikan anion fenoksida C6H5O− disebut permeat (Iqbal, dkk)
yang dapat dilarutkan dalam air. Fenol Teknologi membran memiliki beberapa merupakan salah satu dari sekian banyak keunggulan dibandingkan dengan proses lain senyawa turunan benzena. yaitu pemisahan dapat dilakukan secara kontinu,
Ada beberapa cara untuk menurunkan konsumsi energi umumnya relatif lebih rendah, kadar fenol secara fisika selain metode adsorpsi proses membran dapat mudah digabungkan yaitu dengan cara filtrasi atau pemisahan dengan proses pemisahan lainnya (hybrid menggunakan membran dalam hal ini membran processing) , pemisahan dapat dilakukan dalam
Hubungan Antara Fluks Terhadap Waktu
kondisi yang mudah diciptakan, mudah dalam
scale up. Operasi
Kekurangan teknologi membran antara lain : fluks (hasil akhir air bersih keluaran
selektifitas
membran) dan (kemampuan membran untuk menyaring) karena pada proses membran umumnya terjadi fenomena fluks berbanding terbalik dengan selektifitas. Semakin tinggi fluks seringkali berakibat menurunnya selektifitas dan sebaliknya. Sedangkan hal yang diinginkan dalam proses berbasiskan membran adalah mempertinggi
fluks Gambar 2.
dan selektifitas (Iqbal, dkk). Hubungan fluks terhadap waktu untuk P = 30 psia
2. METODOLOGI PENELITIAN
Alat yang digunakan : Membran Keramik - Housing Membran - Pompa -
- Flow
Meter Pressure gauge -
Bahan yang digunakan : Fenol - Gambar 3.
Hubungan fluks terhadap waktu
- Tanah liat untuk P = 34 psia
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
- Media filter, yaitu zeolit dan karbon aktif
Waktu dan tekanan yang bervariasi dalam - pengambilan sampel
Prosedur Aliran Fenol Melalui Membran :
Sampel fenol ditampung di dalam sebuah tangki, kemudian dialirkan menggunakan pompa menuju pre-treatment 1 (silika) selanjutnya menuju pre-treatment 2 (karbon
Gambar 4. Hubungan fluks terhadap waktu
aktif) dan yang terakhir menuju membran, untuk P = 38 psia proses ini dilakukan secara continue sampai permeat keluar melalui pori-pori membran
Dari ketiga gambar diatas menunjukkan keramik. pada 15 menit pertama fluks yang di dapatkan Pre-Treatment Pre-Treatment Membran Filter Permeat paling tinggi untuk tekanan 30 psia, 34 psia dan Tanki Pompa penurunan yang drastis untuk tekanan 30 psia, 38 psia. Pada waktu 30 menit fluks mengalami 34 psia dan 38 psia. Untuk waktu 45 menit dan
Gambar 1. Skema Peralatan Pengolahan Fenol
60 menit, fluks mengalami penurunan untuk tekanan 30 psia, 34 psia dan 38 psia. Jadi dapat
di simpulkan bahwa fluks berbanding terbalik dengan waktu operasi. Semakin cepat waktu
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Analisa Sampel Awal
operasinya, maka semakin besar fluks yang
No Parameter Nilai
dihasilkan. Dan semakin lama waktu operasi,
1 Fenol(mg/L)
10 5 2,5 maka fluks yang di hasilkan semakin kecil. 2 pH (-) 6,10 6,23 6,32
3 TDS (mg/L) 104
57
35
Hubungan Antara Fluks Terhadap Tekanan
Dari beberapa gambar di bawah menunjukkan bahwa dari ketiga membran diatas pada tekanan 38 psia mendapatkan fluks yang sangat besar bila dibandingkan dengan tekanan 30 psia dan 34 psia. Jadi dapat disimpulkan bahwa tingginya fluks berbanding lurus dengan besarnya tekanan yang diberikan danberbanding terbalik dengan waktu operasi.
Gambar 5. Hubungan fluks terhadap tekanan
untuk waktu 15 menit Gambar 6.
Hubungan fluks terhadap tekanan untuk waktu 30 menit
Gambar 7. Hubungan fluks terhadap tekanan
untuk waktu 45 menit
Hubungan Antara TDS Terhadap Waktu Operasi Gambar 9. Hubungan TDS terhadap waktu
untuk P = 30 psia Gambar 10.
Hubungan TDS terhadap waktu untuk P = 34 psia
Gambar 11. Hubungan TDS terhadap waktu
untuk P = 38 psia Dari ketiga gambar diatas menunjukkan bahwa dengan komposisi yang berbeda pada setiap membran mempengaruhi kinerja penurunan TDS. Tetapi dari ketiga membran diatas, penurunan TDS sangat dipengaruhi oleh waktu. Jadi dapat disimpulkan semakin lama waktunya, maka persen penurunan TDS menjadi lebih tinggi.
Gambar 8.
Hubungan fluks terhadap tekanan untuk waktu 60 menit
Hubungan Antara TDS Terhadap Tekanan Operasi Gambar 12. Persen penurunan TDS terhadap
Tabel 3. Membran A dengan komposisi
P2 0,6670 0,0791 0,0628 0,0674 P3 0,7 0,0862 0,0850 0,0296
Tekanan Kadar Fenol (ppm) t 1 t 2 t 3 t 4 P1 0,5521 0,8 0,0720 0,0015
77,5%(tanah liat), 20%(zeolit), dan 2,5%(250) (serbuk besi) dengan Kadar awal 2,5 ppm
Tabel 4. Membran E dengan komposisi
P2 0,7067 0,1510 0,3605 0,9973 P3 0,08688 0,1523 0,8510 0,1839
Tekanan Kadar Fenol (ppm) t 1 t 2 t 3 t 4 P1 0,6786 0,9777 0,1028 0,7534
75%(tanah liat), 20%(zeolit), dan 5%(250) (serbuk besi) dengan Kadar awal 5 ppm
Kadar Fenol (ppm) t 1 t 2 t 3 t 4 P1 0,7565 0,2025 0,2895 0,8546 P2 0,8252 0,0937 0,4528 1,9783 P3 0,9372 0,2879 0,9956 0,9839
tekanan untuk waktu 15 menit
2,5%(500)(serbuk besi) dengan Kadar awal 10 ppm Tekanan
Membran 6 dengan komposisi 77,5%(tanah liat), 20%(zeolit), dan
Tabel 2.
Persen penurunan TDS terhadap tekanan untuk waktu 60 menit Dari beberapa Gambar diatas menunjukkan penurunan TDS pada tekanan 30 psia, 34 psia, 38 psia pada ketiga membran mengalami persentase penurunan TDS yang cukup drastis. Jadi dapat disimpulkan semakin tinggi tekanan maka TDS nya juga akan semakin menurun.
Gambar 15.
Persen penurunan TDS terhadap tekanan untuk waktu 45 menit
tekanan untuk waktu 30 menit Gambar 14.
Gambar 13. Persen penurunan TDS terhadap
Dari beberapa tabel diatas menunjukkan dengan komposisi tanah liat, zeolit dan serbuk besi yang berbeda dapat disimpulkan bahwa membran tersebut sangat efektif untuk mengurangi kadar fenol.
Hubungan Antara Kadar Fenol Terhadap Waktu Operasi Gambar 16. Hubungan Kadar Fenol terhadap
waktu untuk P = 30 psia
Gambar 17. Hubungan Kadar Fenol terhadap
waktu untuk P = 34 psia Gambar 18.
Hubungan Kadar Fenol terhadap waktu untuk P = 38 psia Pada Gambar penurunan kadar fenol terlihat pada tekanan 30 psia, 34 psia, 38 psia mengalami penurunan yang cukup drastis dari masing-masing kadar fenol awal. Hubungan antara kadar fenol terhadap waktu operasi tidak terlalu berpengaruh tetapi semua analisa menunjukkan bahwa masing-masing membran kinerjanya sangat baik dalam penurunan kadar fenol karena dari masing-masing kadar kinerja membran dapat menurunkan hampir mendekati 100 % kadar fenol.
Hubungan Antara Kadar Fenol Terhadap Tekanan Operasi Gambar 19. Persen penurunan Kadar Fenol
terhadap tekanan untuk waktu 15 menit Gambar 20.
Persen penurunan Kadar Fenol terhadap tekanan untuk waktu 30 menit
Gambar 21. Persen penurunan Kadar Fenol
terhadap tekanan untuk waktu 45 menit
Gambar 22. Persen penurunan Kadar Fenol
terhadap tekanan untuk waktu 60 menit Pada Gambar hubungan penurunan tekanan terhadap kadar fenol terlihat sama halnya dengan Gambar hubungan kadar fenol terhadap waktu operasi. Tidak terlalu berpengaruh antara besarnya tekanan dengan penurunan kadar. Sesuai dengan hasil analisa penurunan kadar fenol pada masing – masing membran pada setiap tekanan selalu mengalami penurunan kadar yang drastis dari kadar awal fenol.
Tabel 5.
Membran 6 dengan komposisi
3. Penurunan TDS didapatkan hasil terbaik 77,5%(tanah liat), 20% (zeolit), dan pada membran dengan komposisi tanah
2,5%(500)(serbuk besi) dengan Kadar awal 10 liat, zeolit dan serbuk besi 77.5 : 20 : ppm 2.5(500) waktu operasi 0.75 jam dan tekanan 30 psia , terjadi penurunan sebesar
Data Tekanan Waktu (menit) 84.62 % dari TDS awal sebesar 104 mg/l. analisa (psia)
4. Membran keramik dapat digunakan
15
30
45
60 sebagai media filtrasi dalam pengolahan pH 30 6,79 6,79 6,78 6,79 limbah fenol, sekaligus dapat menjadi solusi alternatif dalam penanggulangan pH
34 6,75 6,74 6,75 6,79 pencemaran di perairan.
5. Kinerja membran keramik cukup baik pH 38 6,78 6,79 6,79 6,78 terbukti dari hasil penelitian yang diperoleh memenuhi standar kualitas baku mutu air limbah fenol yang telah
Tabel 6.
Membran A dengan komposisi ditetapkan oleh 75%(tanah liat), 20%(zeolit), dan (Kep.51/MENLH/10/1995). 5%(250)(serbuk besi) dengan Kadar awal 5 ppm
6. Hasil yang di dapat untuk parameter TDS dan kadar dari fenol mengalami penurunan dari analisa sampel awalnya. Data Tekanan Waktu (menit) analisa (psia)
15
30
45
60 DAFTAR PUSTAKA pH 30 psia 6,80 6,84 6,83 6,83 Li, Norman N, Fane, Anthony G, 2008. pH 34 psia 6,84 6,81 6,80 6,82
Advanced Membrane Technology and Applications
. John Willey & Sons Inc pH 38 psia 6,83 6,85 6,84 6,85 Publication. Baker, Richard, W. 2004. Membrane
Technology and Applications . John Tabel 7. Membran E dengan komposisi Willey & Sons.
77,5%(tanah liat), 20%(zeolit), dan Nyimas Indah Agustina. 2007. Tinjauan TSS,
2,5%(250)(serbuk besi) dengan Kadar awal
Turbidity, dan Fluks pada Penjernihan
2,5 ppm
Limbah Industri Jumputan dengan Menggunakan Membran Keramik
. Laporan Riset Mahasiswa, Indralaya :
Data Tekanan Waktu (menit) analisa (psia) Universitas Sriwijaya.
15
30
45
60 Iqbal, M, Imanuel, S. Nasir. 2010. Pengolahan
Air Rawa sebagai Sumber Air bersih .
pH 30 psia 6,80 6,79 6,83 6,82
Menggunakan Membran Keramik Hasil
Penelitian Mahasiswa Jurusan Teknik pH 34 psia 6,80 6,82 6,83 6,83 Kimia, Universitas Sriwijaya. Nasir, S., Desi Anggraini, Rini Agustina (2010), pH 38 psia 6,82 6,85 6,84 6,85
Pembuatan Filter Mikrofiltrasi dari Clay dan Fly Ash dalam Pengolahan Limbah Cair, Prosiding Seminar Teknik Kimia 4.
KESIMPULAN
Unpar Bandung, ISBN 978-979 Tambunan, Tiar Delimawati. 2008. Pembuatan
1. Membran keramik pada berbagai
keramik berpori terhadap filter gas
komposisi material dan perlakuan mampu buang dengan aditif karbon aktif . menurunkan kandungan TDS, pH dan Universitas Sumatera Utara : Medan. Kadar Fenol.
Allport, H. Burnham 1977. Activated
2. Penurunan Kadar Fenol terbaik diperoleh
Carbon
. Encyclopedia of Science pada membran dengan komposisi tanah and Technology, Mc Graw Hill Book liat, zeolit dan serbuk besi 77.5 : 20 : Company, New York. 2.5(250) dengan kondisi operasi 1 jam dan Rachmariska. 2010. Membran Keramik. tekanan 30 psia, terjadi penurunan sebesar
keramik slip 99.94% dari kondisi awal 2.5 ppm. casting.org diakses tanggal 12 Januari
2012.
Anonim. 2009a. Ceramic Membrane.
diakses tanggal 7 Januari
2012.
2012. Anonim.2009b. Limbah Industri.