solidifikasi.doc

LAPORAN TETAP PENGENDALIAN PENCEMARANSolidifikasi

D

I

S

U

S

U

NOleh :

1. Bayu Fajri 0611 4041 14962. M. Agung Azhari 0611 4041 15023. Mulyati 0611 4041 15064. Nyayu Aisyah 0611 4041 15095. Olwan Putra Nanda 0611 4041 15106. Yandri Hadinata 0611 4041 1514

KELOMPOK 3

Dosen Pembimbing : Zulkarnain, S.T M.T

JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGIPOLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

TAHUN AJARAN 2013

SOLIDIFIKASI

I. TUJUAN

Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa dapat melakukan proses solidifikasi

limbah berbahaya agar kontaminan dalam bentuk terlarut dapat larut atau

terekstrak kembali ke air dan tidak menyebar ke lingkungan.

II. ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan :

Pengaduk 1 buah

Wadah polytilen 12 buah

Gelas ukur 100 ml, 500 ml masing-masing 1 buah

Alat uji tekan 1 buah

pH paper universal 3 buah

Bahan yang digunakan :

Lumpur dari limbah padat 540 gram

Semen 660 gram

III. DASAR TEORI

Pembuangan limbah padat menjadi isu utama dikarenakan potensinya

untuk mengkontaminasi air permukaan dan air tanah dengan kontaminan berupa

arsenik, boron, logam berat, anion sulfat, dsb. Pengolahan yang aman terhadap

limbah padat dengan mengutamakan perlindungan terhadap pencemaran air

permukaan dan air tanah merupakan hal penting (Marinkovic et al., 2003).

Solidifikasi/stabilisasi merupakan teknik yang secara luas diterapkan untu

remediasi limbah yang mengandung konstituen berbahaya. Pengolahan ini

mencegah migrasi/penyebaran konstituen berbahaya ke lingkungan. Solidifikasi

(transformasi lumpur semi-liquid menjadi bentuk solid/padat) mengarah pada

perubahan karakteristik fisik limbah. Pengolahan ini mencakup peningkatan

kekuatan kompresi, penurunan permeabilitas, dan enkapsulasi konstituen

berbahaya (Marinkovic et al., 2003). Pengolahan limbah secara solidifikasi dapat

diterapkan pada berbagai bentuk limbah, yaitu lumpur, solid, liquid, drainase

tambang, dan pupuk. Solidifikasi digunakan untuk mengubah limbah menjadi

bentuk fisik yang sesuai dan tahan yang lebih kompatibel untuk penyimpanan,

landfill, atau reuse yaitu bentuk padat yang memiliki interitas tinggi. Bentuk ini

dapat diperoleh dengan atau tanpa fiksasi kimiawi (Goni et al., 2009; Meegoda et

al.,2003; Mater et al., 2006; Mijno et al., 2007, Jun et al., 2005). Solidifikasi

menciptakan barrier antara komponen limbah dan lingkungan dengan mereduksi

permeabilitas limbah danatau mengurangi luas area permukaan yang efektif untuk

difusi (Meegoda et al., 2003). Penelitian dari Andres et al. (2009) menyebutkan

bahwa anhydrite dapat mengimobilisasi logam berat pada sludge yang

mengandung logam berat sebanyak 90% sehingga aman untuk landfill.

Salah satu bahan yang digunakan dalam solidifikasi limbah adalah fly ash.

Penambahan fly ash dapat meningkatkan kekuatan ikatan pada limbah,

workability, buffering capacity, dan heavy metal leachability. Penambahan fly ash

secara efektif mengimobilisasi tiga jenis logam berat Pb, Cr3+, dan Cr6+.

Imobilisasi tetap terjadi secara efektif walaupun pH pada saat penambahan

bersifat asam atau basa (Dermatas dan Meng, 2003). Pada penelitian yang

dilakukan oleh Marinkovic et al. (2003), solidifikasi dapat dilakukan dengan

menggunakan fly ash-FGD gypsum-lime-water dan fly ash-calcined FGD

gypsum dapat digunakan sebagai proses solidifikasi. Sistem ini meningkatkan

kekuatan kompresi (0.34 MPa). Pada limbah yang mengandung kromium dibawah

batas yang ditentukan EPA, rasio komposisi limbah dengan fly ash tidak

berpengaruh secara signifikan (Parsal et al., 1996). Teknik ini menghasilkan

limbah yang tersolidifikasi sehingga menghindarkan penyebaran konstituen pada

air permukaan atau air tanah. Karbonasi dengan menggunakan fly ash dan kapur

juga efektif dalam solidifikasi limbah organik dan inorganik (Swarnalatha et al.,

2006). Penelitian yang dilakukan oleh Arce et al. (2010) membuktikan bahwa

karbonasi menggunakan fly ash menghasilkan stabilisasi Ba yang efektif,

sedangkan untuk Cl-, SO42-, dan F-karbonasi dengan fly ash dapat mensolidifikasi

setengah dari kandungannya pada limbah, dan untuk DOC (dissolved organic

carbon) memerlukan waktu retensi yang lama untuk mengoptimalkan solidifikasi.

Selain itu fly ash juga dapat digunakan pada solidifikasi dengan teknik

geopolimer. Penelitian solidifikasi dengan menggunakan fly ash dengan teknik

geoplimerisasi telah dilakukan oleh Galiano et al. (2011) dengan menggunakan

reagen yaitu sodiumhydroxide, potassiumhydroxide, sodiumsilicate, potassium

silicate, kaolin, metakaolin dan ground blast furnace slag. Penelitian ini dilakukan

pada limbah yang mengandung logam berat yaitu Pb, Cd, Cr, Zn, dan Ba dengan

hasilnya solidifikasi yaitu kekuatan kompresi mencapai 1-9 MPa sehingga

imobilisasi logam berat sangan efektif.

Cement based technology merupakan salah satu taknik dari solidifikasi

yang menggunakan batu kapur, tanah liat, atau materi silika yang dicampur pada

suhu tinggi (Meegoda et al., 2003). Salah satu contoh penerapan teknik ini yaitu

dalam pengolahan limbah yang mengandung logam berat seperti penelitian yang

telah dilakukan oleh Anastasiadou et al. (2012) yang menggunakan fly ash

kemudian dilakukan sementasi. Limbah yang diolah mengandung logam berat Cr,

Fe, Ni, Cu, Cd dan Ba. Dengan menggunakan teknik sementasi ini hasilnya aman

untuk landfill atau digunakan sebagai material konstruksi karena pengikatan

logam berat yang cukup kuat sehingga tidak mudah terlepas ke lingkungan.

Penelitian lain yang dilakukan oleh Coz et al. (2009) menunjukkan bahwa

pencampuran sodium silicate pada materi semen dapat meningkatkan leachabilitas

logam berat terutama Zn, dengan konsentrasi silikat 5-25% menghasilkan

leachabilitas yang optimum pada materi semen. Voglar dan Lestan (2010)

menyatakan bahwa sementasi dapat diterapkan untuk solidifikasi berbagai jenis

logam berat yaitu Cd, Pb, Zn, Cu, Ni dan As . pada penelitian mereka

selanjutnya, Voglar dan Lestan (2011) menyatakan dalam jurnalnya bahwa

formula solidifikasi paling efisien yaitu semen kalsium aluminat ditambah dengan

acrylic polymer akrimal menghasilkan materi yang dapat mengikat sangat kuat

terhadap logam berat antara lain Cd, Pb, Zn, Cu, Ni dan As sehingga materi

tersebut dapat digunakan untuk landfill atau landcover.

Kalsium sangat berperan dalam teknik sementasi, jenis kalsium yang

sering digunakan antara lain Calcium Silicate Hydrate, Calcium Hydroxide,

Calcium Sulfoaluminate (Meegoda et al., 2003). Kalsium berperan penting dalam

teknik sementasi. Sementasi baik yang menggunakan Portlan cement (PC) atau

cement kiln dust (CDK) memanfaatkan ikatan yang terbentuk antara Ca dengan

As(III) dan As(V) untuk mengimobilisasi logam arsenit tersebut (Yoon et

al., 2010). Penelitian dari Qian et al., (2008) membuktikan bahwa teknik

sementasi dapat mengimobilisasi logam berat, terutama logam berat Zn dan Pb.

Pada penelitian ini proses solidifikasi dilakukan dengan menggunakan fly ash dan

calcium sulfoaluminate cement matrix sehingga imobilisasi logam berat yang

efektif matrix semen. Ketidakadaan kalsium dalam materi dapat menurunkan

pengikatan logam berat pada semen, atau yang disebut dengan dekalsifikasi materi

semen, dapat menurunkan luasan area pengikatan logam berat (Laforest dan

Duchesne, 2007).

Komponen organik pada limbah berpengaruh pada containment dan

karakteristik kekuatan pada limbah hasil solidifikasi. Kandungan minyak dan

fenol dalam limbah mengganggu kekuatan dan durabilitas sistem pengikatan pada

solidifikasi (Minocha et al., 2003). Kandungan bahan organik juga berpengaruh

pada lama waktu hidrasi pada semen. Penelitian Zhang et al. (2008) menunjukkan

bahwa keberadaan sukrosa dan sorbitol pada limbah yaitu semakin mempercepat

hidrasi semen, keberadaan sukrosa atau sorbitol juga mengurangi leachabilitas

semen terhadap Pb. Semakin besar kandungan bahan organik (fenol) pada limbah

maka dibutuhkan konsentrasi materi semen yang tinggi untuk mendapatkan hasil

solidifikasi yang cukup (Vipulanandan dan Krishnan, 1990). Komponen organik

ini dapat dihilangkan dengan cara pembakaran pada suhu 800oC (Swranalatha et

al.,2006). Cara lain yaitu dengan menggunakan reactivated carbon yang memiliki

daya serap tinggi terhadap fenol (Arafat et al., 1999).

Tingkat kekerasan materi semen juga berpengaruh pada kemampuan

mengimobilisasi logam berat. Sala satu usaha yang dilakukan untuk meningkatkan

tingkat kekerasan semen adalh dengan menambahkan 2-chloroaniline yang

berfungsi untuk mempermudah penghilangan air dari tanah liat yang merupakan

materi semen (Botta et al., 2004). Selain itu materi semen juga harus diperhatikan

dalam teknik solidifikasi. Pada penelitian Mohamed dan Gamal (2011) disebutkan

bahwa cement kiln dust kurang direkomendasikan untuk solidifikasi karena tidak

stabil secara kimiawi yang kemampuan mengikat logam beratnya kurang.

Permeabilitas terhadap oksigen juga penting karena menggambarkan kualitas fisik

material limbah hasil solidifikasi (Poon et al., 1986).

Dari penjelasan diatas dapat diambil pengertian bahwa, solidifikasi adalah

proses pemadatan limbah berbahaya sedemikian rupa sehingga mempunyai sifat

fisik, kimia yang stabil sehingga aman untuk penanganan. Proses selanjutnya

mulai pengangkutan, penyimpanan sementara sampai penyimpanan lestari. Bahan

yang dapat digunakan untuk proses solidifikasi adalah semen, semen fly ash.

IV. PROSEDUR KERJA

Tahap awal melakukan pencampuran antara semen dan lumpur yang mana

kadar dari semen dan lumpur tersebut dilampirkan pada tabel berikut ini :

pH 5 pH 7 pH 9

Semen 30 gr 30 gr 30 gr

Lumpur 70 gr 70 gr 70 gr







Tabel 1. Perbandingan Komposisi Semen dan Lumpur

Setelah pencampuran semen dan lumpur maka ditambahkan ke dalam

campuran tersebut air sebanyak 20 ml dengan variasi pH 5, 7, dan 9. Lalu

diaduk hingga merata.

Kemudian hasil adukan tersebut dimasukkan ke dalam gelas polyetilen

yang tersedia (akua gelas), lalu digetarkan lebih kurang 1 menit, setelah itu

gelas polyetilen diperam selama beberapa hari.

Setelah pemeraman selesai dilakukan pengujian terhadap kuat tekan dari

12 sampel diatas.

V. DATA PENGAMATAN

Campuran Berat(gr) pada pH 5 pH 7 pH 9

Semen 30 gr + Lumpur 70 gr 107,45 107,68 106,95

Semen 60 gr + Lumpur 40 gr 106,50 120 120

Semen 50 gr + Lumpur 50 gr 108,33 100 109,37

Semen 80 gr + Lumpur 20 gr 120 120 120

*berat yang ditimbang ditambah dengan berat gelas aqua kosong

Tabel 2. Massa Tiap Sampel

Campuran pH Banyak Putaran Kondisi Fisik

Semen 30 gr +

Lumpur 70 gr

5 3,25 putaran Rapuh



Semen 60 gr +

Lumpur 40 gr

5 2 putaran Keras

7 0,75 putaran Keras

9 3 putaran Rapuh

Semen 50 gr +

Lumpur 50 gr

5 2 putaran Keras

7 2 putaran Keras

9 2 putaran Rapuh

Semen 80 gr +

Lumpur 20 gr

5 2 putaran Keras

7 2 putaran Keras

9 2 putaran Keras

Tabel 3. Hasil Uji Tekan dan Kekerasan

VI. TUGAS

1. Apa yang dimaksud dengan limbah B-3 ?

2. Apa tujuan dari solidifikasi ?

3. Selain semen bahan apa saja yang digunakan untuk solidifikasi ?

4. Apa keuntungan solidifikasi dengan semen ?

5. Pada kondisi pH berapa solidifikasi dapat dilakukan dengan baik, jelaskan

6. Bagaimana kuat tekan dari hasil solidifikasi yang dilakukan ?

Jawab :

1. Suatu limbah digolongkan sebagai B-3 bila mengandung bahan berbahaya

beracun yang sifat dan konsentrasinya baik langsung maupun tidak

langsung dapat masuk dan mencemarkan lingkungan hidup atau

membahayakan kesehatan.

2. Solidifikasi bertujuan untuk mencegah penyebaran limbah cair ke

lingkungan dengan membentuk padatan sehingga lebih mudah ditangani.

3. Selain semen dapat digunakan fly ash, kaca, dan termoplastik.

4. Keutungan solidifikasi dengan semen:

Mengandung komposisi yang konsisten

Reaksi setting, pengerasan dan fiksasi berjalan lebih bagus

dibandingkan bahan lainnya.

Murah

5. Pada kondisi pH=7 (netral) karena jika proses pemadatan yang dilakukan

oleh semen berada pada pH yang asam maka hasil solidifikasi akan

mengalami keretakan sehingga dapat dikatakan solidifikasi yang dilakukan

gagal karena memungkinkan bagi limbah cair keluar dari padatan tersebut.

6. Dari hasil solidifikasi yang dilakukan sampel yang memiliki kuat tekan

yang lebih besar adalah sampel yang memiliki campuran semen yang lebih

besar denga pH netral (pH=7).

VII. ANALISA DATA

Praktikum solidifikasi bertujuan untuk mencegah penyebaran limbah cair

yang berbahaya dengan mengubahnya dalam bentuk padat sehingga akan lebih

mudah ditangani. Bahan yang digunakan dalam proses ini adalah semen karena

semen dianggap memiliki komposisi yang konsisten beserta struktur fisik yang

kuat. Dari hasil yang telah dilakukan, didapatkan masing-masing 12 sampel hasil

solidifikasi dengan varisi pH dan pencampuran limbah + semen. Tiap sampel

terlihat memiliki struktur fisik yang kuat namun saat dilakukan uji tekan pada tiap

sampel yang memiliki kuat tekan yang besar adalah sampel dengan kandungan

semen terbanyak yaitu 80 gr + 20 gr dan pada masing-masing pH (5,7 dan 9).

Serta pada campuran semen 60 gr + 40 gr lumpur dengan pH=7. Dari hasil

tersebut dapat dianalisa bahwa pH 7 adalah pH yang tepat untuk proses

solidifikasi, untuk pH yang terlalu asam maupun terlalu basa, hasil solidifikasi

tidak begitu baik. Karena bila kuat tekan atau kekerasan struktur fisik

campuran(hasil solidifikasi) yang kecil dapat menyebabkan masalah saat

penyimpanan dan prises penanganan limbah selanjutnya seperti landfill ataupun

reuse.

VIII. KESIMPULAN

Dari praktikum solidifikasi yang telah dilakukan, dapat disimpulkan

bahwa:

Solidifikasi bertujuan untuk mencegah migrasi/penyebaran konstituen

berbahaya yang terdapat pada suatumlimbah cair dengan merubahnya

dalam bentuk solid sehingga mudah ditangani.

Bahan yang dapat digunakan dalam proses solidifikasi adalah semen, fly

ash, kaca, dan termoplastik. Namun semen lebih banyak digemari karena

konstituen yang ada di dalamnya lebih konsisten dan memiliki kekerasan

yang lebih baik dibandingkan bahan lainnya.

Proses solidifikasi yang baik dilakukan pada pH = 7 dengan kadar semen

dan lumpur yaitu sekitar 60 : 40

IX. DAFTAR PUSTAKA

Karakteristik hasil sementasi limbah radioaktif Cesium dengan menggunakan

abu terbang, K.A Ridwan, 1997, Tesis Program Pasca Sarjana, jurusan teknik

Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.

Jobsheet ,Pengendalian Pencemaran.2013 “Solidifikasi”.POLSRI ; Palembang.

X. GAMBAR ALAT

Gelas Ukur Neraca Analitik

Spatula Gelas Polyetilen

(aqua gelas) pH paper universal

Alat Uji Tekan

XI. LAMPIRAN

GAMBARAN UMUM PROSES

Hasil Solidifikasi dengan Berbagai Variasi Kadar Semen+LumpurDengan pH 5, 7 dan 9

Proses Uji Tekan Hasil Solidifikasi

solidifikasi.doc

Documents