Aplikasi!sotopdanRadiasi.I996

PENGARUH IRADIASI, PENAMBAHAN SLUDGE KELAPA SA WIT DANAI2(SOJ3 PADA ZAT WARNA DISPERSI ORANGE 25 DALAM AIR

Winarti Andayani, Agustin Sumartono, dan Surtipanti S.

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi. BAT AN

ABSTRAK

ABSTRACT

EFFECT OF IRRADIATION, OIL PALM SLUDGE, AND AIz(SOJJ ADDITIONS ON DISPERSE DYE OR-ANGE 25 IN WATER. Irradiation for degrading disperse dye Orange 2S in water had been studied using gamma ray withdoses of 0-20 kGyand dose rate of S kGy/hour. Combination of irradiation and conventional methods using oil palm sludgeand Al2(SO.)] as coagulants at pH 3, S, 7, 9, and 12 was also studied. The solution was analyzed using uv spectrophotometerat 430 nm. It was found that degradation of disperse dye in aqueous solution could not be done by gamma irradiation. Theaddition of Al2(SO.)] (80 ppm) or oil palm sludge (0,1%) induced sedimentation of the dye more easily in unirradiatcd solu-tion (pH 7) than in irradiated ones.

PENDAHULUAN .H + °2 > H02 2.e -+0 > 0 - 3(oq) 2 2 0; + H+ > H02 4.

Radikal OH daD H02 merupakan zat pengoksid yangsangat kuat yang mampu memecah bennacam-macam zatorganik seperti zat warDa dan renal (4).

Penguraian zat wama azo dan antrakuinon yanglarut dalam air dengan cara iradiasi gamma telah dipela-jari oleh beberapa peneliti terdahulu (5, 6). Zat warDa terse-but dengan mudah terurai dan berubah warnanya. Akantetapi, zat warDa dispersi yang tidak tarot dalam airsangat sui it diuraikan dengan cara iradiasi gamma (7).

Perlakuan iradiasi yang digabungkan denganteknik konvensional seperti penambahan ~ dan koa-gulan diharapkan dapat menaikkan keefektifan iradiasigamma. Dalam penelitian ini, iradiasi gamma akan di-gabungkan dengan penambahan ~ kelapa sawit dankoagulan Al2(SO.»). Tujuan penambahan ini ialah untukmengendapkan partikel-partikel zat wama dispersi Orange25 sehingga tarutao menjadi jemih daD tidak atau kurangberacun.

~

Salah satu penggunaan energi radiasi untukpengelolaan air dan sistern dalarn larutao air ialah untukpengolahan air lirnbah buangan, seperti lirnbah zat warDadari industri tekstil. Air lirnbah industri yang tidak diolahdengan baik akan rnenyebabkan pencernaran yang seriusdi perairan lingkungan (I). Pengolahan air lirnbah secarakonvensional seperti dengan penarnbahan lurnpur aktif,arang aktif, atau oksidasi secara kirnia seringkali tidakdapat rnenyelesaikan rnasalah dengan tuntas (2), sehinggaperlu dicari aItematif lain, antara lain dengan iradiasi. Carairadiasi mernpakan teknologi barn yang sudah banyakdikernbangkan di negara lain dan diharapkan dapat menye-lesaikan rnasalah dengan tuntas. Beberapa negara, rnisal-nya Austria dan Jerman telah menggunakan teknologi iniuntuk rnenyelesaikan rnasalah bahan berbahaya dalamlirnbah cair seperti kandungan renal (3).

Jika air diiradiasi dengan sinar gamma, makaakan terjadi radiolisis yang menghasilkan spesies aktifseperti radikal OH, atom hidrogen dan elektron terhidrat(reaksi 1).

~o -> .OH, .H, eoq-' H'", ~, ~02BAHAN DAN METODE

Jika di dalam air ditambahkan oksigen, maka akan terjadireaksi lebih lanjut seperti pada reaksi 2, 3, dan 4

Bahan. Bahan yang digunakan dalarn penelitianini antara lain zat WarDa disperse Orange 25 (Garnbar 1)

103

Aplikasi [sotop don Radiasi. 1996

yang diperoleh dari Aldrich Co, Jepang, ~ kelapasawit yang diperoleh dari industri minyak kelapa sawit PfPXl Malimping, daD AI2(SO.») yang berkualitas proanalisis.

0 /c~-C~ °2N -QN-N N"c~-CH2-CN

Gambar Struktur molekul zat WarDa dispersi Orange 25

Peralatan. Peralatan yang digunakan terdiri dariiradiator gamma CobaIt-60, spektrofotometer uv-vis (Shi-madzu 160), peraJatan gelas, pengaduk magnet, pH meter,daD pompa udara.

Cara lradiasi. Larutan zat WarDa dengan konsen-trasi 50 dan 100 ppm, disiapkan dengan melarutkan 1 gzat WarDa dispersi Orange 25 (DO) daJam 1 I air soling,Ialu dilakukan pengenceran 20 kali daD 10 kaJi. Larutanzat warDa (250 ml) ditempatkan daJam tabung gelas (di-ameter 5 cm dan tinggi 16 cm). Lamtan diiradiasi dengansinar gamma pada suhu ruang (35°C) dengan laju dosis 5kGy/jam dan dosis iradiasi 0, 5, 10, 15, dan 20 kGy. Lajudosis ditentukan dengan dosimeter fricke (G(Fe='+) = 15,6).Selama iradiasi berlangsung, udara dialirkan ke daJam laru-tan melalui dasar tabung gelas.

Penambahan Slud2e. Larutan zat warDa yang te-lab diiradiasi dengan dosis 5 kGy daD kontrol (Iarutan zatWarDa yang tidak diiradiasi), dipipet 50 ml, lalu dimasuk-kan ke daJam erlenmeyer 100 mi. Ke daJam larutan terse-but ditambahkan ~ dengan konsentrasi 0; 0,1; 0,2; 0,4;dan 0,6%. pH larutan ditepatkan pada pH 3,7,9, dan 12.Larutan diaerasi selama 6 jam, kemudian diukur absor-bansinya dengan spektrofotometer pada panjang gelombang430 om.

Penambahan Koagulan. Larutan zat wama yangtelah diiradiasi dengan dosis 5 kGy dipipet 50 mI, laindimasukkan ke dalam tabung reaksi. pH larutan ditepat-kan pada pH 3,5,7,9, daD 12. Ke dalam larutan tersebutdimasukkan Al2(SO 4)3 dengan konsentrasi dalam larutan0, 20, 40, 60, 80, dan 100 ppm. Larutan dikocok, laIn di-diamkan selama 24 jam. Selanjutnya, filtratnya diukurdengan spektrofotometer uv-vis pada panjang gelombang430 om .

intensitas warnanya, seperti terlihat pada absotbansi mak-simum tarutao. Selanjutnya, dengan bertambahnya dosisiradiasi sampai dengan 20 kGy, intensitas serapannya ham-vir tidak berubah. Hal ini menunjukkan, bahwa setelahdiiradiasi konsentrasi zat warna dalam larutan masih tetaptinggi yang berarti penguraian solit terjadi

Pengal1lb ~ Kelapa Sawit pada Pengenda-pan Zat Wama DO. Dari hasil penelitian ini terlihat, bah-wa penambahan ~ kelapa sawit pada larutan zat war-na dapat menyebabkan pengendapan partikel-partikel zatwama. Terjadinya pengendapan menyebabkan pengura-ngan WarDa larutan. Pengendapan yang terjadi dipengaru-hi oleh pH daft konsentrasi ~. Hasilnya dapat dilihatpada Gambar 4 daD Gambar 5.

Pada Gambar 4 terlihat bahwa pengurangan war-na akibat pengendapan terjadi paling tinggi pada pH 7(netral) baik pada zat wama yang diiradiasi maupun kon-trol (zat warna yang tidak diiradiasi). Di samping itu, ter-lihat pula bahwa iradiasi pada zat wama dispersi Orangetidak menyebabkan meningkatnya pengurangan warDa.Gambar 5 menunjukkan bahwa penambahan 0, 1 % ~ke dalam larutan zat WarDa yang tidak diiradiasi menyebab-kan terjadinya pengurangan wama sampai 80%, sedang-kan penambahan sludge dengan konsentrasi yang sarnapada zat wama yang diiradiasi hanya menghasilkan pe-ngurangan wama 75%. Peningkatan konsentrasi ~sampai 0,6% tidak menyebabkan peningkatan pengura-ngan warDa. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan0, 1% ~ dalam larutan sudah cukup untuk mengendap-kan partikel-partikel zat wama.

Pengal1lb Koagulan AI2(SO)3 pada Pengenda-pan Zat WarDa DO. Penambahan koagulan AI2(SOJ3pada larutan zat warDa DO menyebabkan terjadinya pe-ngendapan partikel-partikel zat warna, sehingga terjadipeng'lrangan warDa. Pengendapan tersebut dipengaruhioleh pH tarutao daD konsentrasi koagulan seperti terlihatpada Gambar 6 dan 7. Gambar 6 menunjukkan bahwa padalarutan zat warDa yang tidak diiradiasi, pengendapan op-timum terjadi pada pH 6 daD 7. Pada pH tersebut pengu-rangan wama mencapai 94 daD 96%. Pada larutan zatwama yang diiradiasi dengan pH 3-12, setelah ditambahkoagulan pengurangan wama rata-rata hanya mencapaikurang daTi 30%.

Pada Gambar 7 terlihat bahwa larutan zat wama(50 ppm) yang tidak diiradiasi, dengan penambahan ko-agulan 80 ppm sudah dapat menyebabkan penguranganwama sampai 80%. Pada konsentrasi zat warna yang le-bib tinggi, yaitu 100 ppm, tarutao zat warna yang tidakdiiradiasi mengalanli pengurangan wama sampai 91 % se-telah ditambah koagulan 80 ppm. Jadi pada konsentrasi zatwama yang lebih tinggi dalan larutan pengendapan lebihmudah terjadi setelah penambahan koagulan. Pada zatwama dalam larutan yang diiradiasi dengan dosis 5 kGydengan konsentrasi awal zat wama 50 daD 100 ppm, pe-ngendapan setelah ditambah koagulan sampai 100 ppmmasing-masing hanya mencapai 35 daD 18%. Jadi pe-ngendapan zat wama dalam tarutao lebih efektif pada laru-tan yang tidak diiradiasi. Hal ini dapat dijelaskan sebagaiberikut. Zat organik di dalam pelarut air, jika diiradiasidengan sinar gamma, akan terjadi reaksi sebagai berikut:

HASH.. DAN PEMBAHASAN

Spektmm Absorbansi Zat Warn a DO. Contohspektrum DO basil pengukuran dengan spektrofotometeruv-vis dapat dilihat pada Gambar 2. Dari Gambar 2 terli-hat bahwa larutan zat WarDa DO mempunyai serapan yangsangat lebar. Dua puncak terlihat pada panjang gelombang430 om dan 300 om.

Pengamb lradiasi Gamma pada PenguranganWarna Lamtan DO. Larutan zat wama yang diiradiasi,setelah dibuat spektrum absorbansinya, maka hasilnyadapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukkanbahwa bila dibandingkan dengan kontrol, temyata iradia-si terhadap larutan zat wama hanya sedikit menurunkan

104

_Ap[ikasi!sotopdanRadiasi.1996

567.8

UCAPAN TERIMA KASm

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Sau-dara Drs. Edih Suwadji yang telah menyediakan ~kelapa sawit, dan Saudara Christina TS yang telah mem-bantu penelitian ini.RH adalah zat organik. Jika di dalam reaksi terbentuk R

R, maka berat molekul akan bertambah, sehingga zatorganik di dalam larutan akan lebih mudah mengendapdengan adanya koagulan. Akan tetapi, jika di dalam reak-si tersebut terbentuk RO2 atau ROH, maka zat organiktersebut akan lebih mudah larut dalam air dan bersifat lebihmudah dioksidasi. Hal ini mengakibatkan lebih sulit di-endapkan dengan koagulan. Pada penelitian ini, kemungki-Dan setelah larutan DO diiradiasi terbentuk ROH atauROO, sehingga pengendapan zat WarDa dengan penambah-an koagulan Al2(SO 4)3 lebih efektif tanpa iradiasi.

DAFTAR PUSTAKA

1. HASlHMOTO. S.. "Liquid waste and municipal sludge".Progress in Technology Related to the New UNDP/IAEA/RCA Program. JAERI. Japan (1992).

2. MARKOVIC. V.. "Environmental appliances of radia-tion technology." National Training Course on Ra-diation Chemistry and its Applications in Industry,4-15 February 1991, CAIR. BATAN. Jakarta(1991).

KESIMPULAN3. SWINWOOD, I.F., WAITE,T.D., KRUGER,P., and

RAO, S.M., Radiation technologies for waste treat-ment : A global perspective, IAEA Bulletin! (1994)II.

4. TAKEffiSA, M., and SAKUMOTO, Radiation treabnentof waste water, JAERI, Japan (1980).

5. NAGAI, T., and SUZUKI, N., The radiation-induceddegradation of anthraquinone dyes in aqueous so-lutions, Intr. J. of App. Rad and Isot. f1 (1976) 699.

6. HOSONO. M.. ARAI. H.. AIZAWA. M.. YAMAMO-TO. I.. SHIMIZU. K.. and SUGIYAMA. M.. De-coloration and degradation of azo dye in aqueoussolution. Appl. Rad. Isotop.4.! (1993) 1199.

Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil ke-simpulan sebagai berikut:1. Zat WarDa dispersi Orange 25 sulit diuraikan dengan

cara iradiasi gamma.2. Penggabungan tara iradiasi daD penambahan ~

pada larutan zat WarDa dispersi Orange 25 tidak mam-pu menaikkan keefektifan iradiasi. Zat warna yang tidakdiiradiasi dapat mengendap sarnpai 80% setelah penam-bahan sludge 0,1%, sedangkan pada tarutao zatWarDa yang diiradiasi 5 kGy, hanya mengendap 75%setelah penambahan ~.

3. Pengendapan partikel zat warDa dispersi Orange 25dalam tarutao air dengan penambahan koagulanAI2(SO4») lebih mudah dilakukan pada tarutao yangtidak diiradiasi, dibanmngkan dengan larutan yangdiiradiasi. Zat WarDa dalam larutan 50 daD 100 ppmyang tidak diiradiasi mampu diendapkan masing-masing sarnpai 80 daD 91 % dengan penambahan ko-agulan AI2(SO 4») 80 ppm pada pH 7, sedangkan padatarutao zat warDa yang diiradiasi 5 kGy dengan kon-sentrasi 50 daD 100 ppm. hanya dapat diendapkan sebe-sac 35 daD 18% pacta pH dan penarnbahan koagulanyang sarna.

7. KAWAKAMI, W., HASHIMOTO, S., MIYATA, T.,SAKUMOTO, A., TOKUNAGA, T., CHIGIRA, M.,and W ASHINI, M., Radiation treatment of wastewater XI. Treatment of dye waste water and cost,Rep. (JAERI-M 7994), JAERI, Japan (1978).

105

~o~:""""'.""

'.

Aplikasi Isotop danRadiasi, 1996

Gambar 2. Spektrum absorbansi zat WarDa DO Garnbar 5. Pengaruh konsentrasi ~ pada penguranganwarDa larutao DO yang diiradiasi dengan do-sis 0 dan 5 kGy pada pH 7

Gambar 3. Perubahan spektrom absorbansi setelah iradi-asi dengan dosis 0, 5, 10, 15, daD 20 kGy

Gambar 6. Pengaruh pH pada pengurangan WarDa tarutaoDO yang diiradiasi dengan dosis 0 dan 5 kGyJatu ditambah koagulan

100-

!X)

"0'~ M'-'~ 10

~ '0~ '/IbO

~ '0

~ JOG)~

;'Q

10

0

pH larutan

Gambar 7. pengaruh konsentrasi AI2(SO 4)3 pada pengura-ngan WarDa larutan DO yang diiradiasi dengandosis 0 daD 5 kGy pada pH 7

Gambar 4. Pengaruh pH pacta pengurangan zat warDatarutao DO setelah iradiasi dengan dosis 0 daD5 kGy dan penambahan ~ 0, 1 %

106

.Aplika.fi l.fotop don Radia.fi, 1996

DISKUSI

SUHARNlSARDI SUWIRMA SY AMSU

Mengapa dengan iradiasi 2mm/rem dispersiorange 25 sukar dimatikan?

I. Apakah sudah ada pernhlfan batas konsentrasi zat wamadispersi orange yang diizinkan di perairan/lingkungan?

2. Apakah dasar pemilihan konsentrasi zat warna 50 dan100 ppm yang digunakan dalarn percobaan ini?WIN AR TI

Zat warDa dispe~i biasanya merupakan campurandari zat WarDa dan bahan pengisi lain, seperti zat fakton.Zat fakton ini mengelilingi molekul zat warDa sehingamenyerupai misel dan tidak lamt daJam air. dalam hal inizat warna dispersi orange 25 kemungkinan molekul zatwaran tersebut diJindungi oleh zat fakton dengan kuat,sehingga sulit diuraikan dengan iradiasi.

WIN AR TI AND A Y ANI

1. Sudah ada, zat warDa dispersi orange tidak boleh adadi peraianningkungan.

2. Karena limbah tekstil biasanya mengandung zat wamaantara 50 sampai dengan 100 ppm.

IRWANSYAH ENDANG GATI

Saya solah-olah mendengar kesimpulan bahwasinar-y menurunkan penguraian/penghilangan zat wamalebih kecil dari pada tidak dengan iradiasi-y. Apakah si-nar-y yang kurang mampu dalam penguraian/penghila-ngan zat wama atau penguraian/pengilangan zat wamatersebut dihalangi oleh radikal-radikal yang terbentuk daTiair yang teradiasi?

1. Bagaimana kira-kira aplikasi basil penelitian dilapangan?

2. Zat WarDa dispersi orange 25 terdapat pada limbah ~?

WINARTI ANDA Y ANI

WIN AR TI

1. Memakai tangki portable, yang penting menggunakansistem aliran.

2. Zat warDa dispersi orange 25 terdapat pada limbahindustri tekstil.

kesimpulan dari penelitian ini adalah zat wamadispersi orange suIit diuraikan dengan cara iradiasi-'t, kare-na radikal OH dan ~O tidak mampu merusak molekul-molekul zat organikk ini.

HARSOJO

1. Endapan zat warna yang terjadi, apakah dapat diman-faatkan. Seandainya dapat dimanfaatkkan, endapantersebut dimanfaatkan sebagai apa?

2. Kalau tidak salah tangkap, ~ mempunyai perananpada pengendapan zat wama. Dengan demikian yangmemegang peranan dalam ~ tersebut apakah jasadreniknya atau unsur kimia lainnya (unsur renik)?

GEN!. R

Pada kesimpulan penelitian saudara saat ini dike-tahui bahwa perlakuan radiasi tidak memberikan kemuda-ban dalam proses pengendapan setelah penambahan ~kelapa sawit, pada laju dosis 5 kGy/jam. Apakah sudahdilakukan percobaan dengan menggunakan laju dosissupaya lebih rendah daTi dosis yang lebih tinggi denganharapan mempertinggi kemungkinan reaksi oksidasi olehradikal oksidasi OR atau reaksi redUksi o/e-a%?

WINARTI ANDA Y ANI

I. Endapan yang terbentuk bisa dimanfaatkan untuk pem-buatan batako atau ~ ~.

2. Yang memegang peranan penting sludge adalah jasadreniknya.

WIN AR TI

BAMBANG DWILOKAPada penelitian terdahulu telah dicoba pada lajudosis yang lebih kecil, temyat basil yang diperolah menun-j~ bahwa laju dosis kurang berpengaruh pada prosespenguraian, tetapi pada proses penambahan sludge belumdicoba pada laju dosis yang lebih rendah atau lebihtinggi.

Rancangan penelitian apa yang Anda gunakan,sehingga yang diperoleh menolak hipotesis, tak adanyainteraksi perlakuan kombinasi (iradiasi zat wanta vs teknikkonvensioanl), signifikasi perlakuan?

107

Aplikasi Isolop don Radiasi, 1996

WINARTI AND A Y ANI

HipotesisOH(H°)

RH > Ro + ~O ~)Ro+Ro >R=RRo + Oz > ROzoRo + OH > ROH

Jika di daIarn reaksi terbentuk R-R, maka berat molekuJakan bertambah, sehingga zat WarDa organik daiarn laru-tan lebih mudah mengendap dengan adanya koagulan.kemungkinan dalam penelitian ini terbentuk ROH atauROO, sehingga pengendapan lebih sulit terjadi.

ROSALINA SINAGA

Kenapa dosisnya hanya sampai 20 kGy, kalaumelihat hasilnya, adakah kecenderungan penambahandosis masih mempunyai efek?

WINARTI ANDA Y ANI

Tidak dilakukan pada dosis yang lebih tinggi,karena aplikasinya ke limbah, jadi tidak efektif (memerlu-kan biaya yang tinggi).

108