Studi Pengolahan Limbah Cair Sekunder Mengandung Cesium Hasil Soil Washing Menggunakan Zeolit

Rakha Rafi Nugraha, Ir. Nunung Prabaningrum, M.T., Ph.D., IPU.; Gustri Nurliati, S.Si, M.Si.

2025 | Skripsi | TEKNIK NUKLIR

Limbah cair sekunder hasil proses soil washing tanah terkontaminasi radioisotop 137Cs memerlukan pengolahan lebih lanjut sebelum dapat dilepaskan ke lingkungan. Salah satu pendekatan yang potensial adalah metode adsorpsi menggunakan zeolit alam, yang memiliki kapasitas penukaran ion tinggi dan struktur berpori yang mendukung adsorpsi kation seperti Cs?. Namun, efisiensi zeolit sangat dipengaruhi oleh karakteristik permukaan dan struktur internalnya. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh waktu kontak, suhu, dan konsentrasi awal limbah CsCl terhadap kapasitas dan efisiensi adsorpsi zeolit alam serta zeolit hasil aktivasi kimia terhadap ion Cs? dari larutan simulasi dan limbah cair aktif.

Penelitian diawali dengan proses aktivasi zeolit menggunakan larutan HCl 0,5 M dan NaOH 0,2 M untuk menghasilkan zeolit teraktivasi asam dan basa. Karakterisasi material dilakukan menggunakan XRD, SEM, BET, dan pengukuran zeta potensial. Variasi yang diuji mencakup waktu kontak, konsentrasi awal 133Cs?, dan suhu. Konsentrasi 133Cs? dari larutan simulasi ditentukan menggunakan AAS PerkinElmer AAnalyst 400, sedangkan aktivitas 137Cs dari limbah cair aktif diukur menggunakan spektrometer gamma NaI(Tl) ORTEC.

Hasil menunjukkan bahwa zeolit aktivasi asam-basa memiliki performa terbaik, dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0,0067 mmol/g dan efisiensi adsorpsi mencapai 81% pada waktu kontak 60 menit, dengan suhu kontak 60°C, dan konsentrasi awal 133Cs+ 5 ppm. Kinetika adsorpsi mengikuti model pseudo-orde dua, sedangkan kesetimbangan isotermal sesuai dengan model Freundlich untuk larutan simulasi 133CsCl dan Langmuir untuk limbah cair sekunder 137CsCl.

Secondary liquid waste from the soil washing process of ¹³?Cs contaminated soil requires further treatment before being safely released into the environment. One promising approach is adsorption using natural zeolite, which possesses a high ion-exchange capacity and a porous structure that supports the uptake of cations such as Cs?. However, the efficiency of zeolite is strongly influenced by its surface characteristics and internal structure. The objective of this study was to analyze the effects of adsorption time, temperature and the initial CsCl waste concentration to the Cs+ ions adsorption efficiency and capacity of the natural zeolite and the chemical activation zeolite.

The research began by the chemical activation of zeolite using 0.5 M HCl and 0.2 M NaOH to produce acid-base activation zeolite. Material characterizations were performed using XRD, SEM, BET, and zeta potential measurements. Experimental variations included the adsorption time, the initial Cs? concentration, and the adsorption temperature. The concentration of Cs? in the simulated solution was determined using AAS (PerkinElmer AAnalyst 400), while the activity of ¹³?Cs in the active waste was measured using a NaI(Tl) gamma spectrometer (ORTEC).

The results showed that the acid-base activation zeolite exhibited the best performance, with an adsorption capacity of 0.0067 mmol/g and an adsorption efficiency of 81% at adsorption time of 60 minutes, adsorption temperature of 60°C, and initial 133Cs+ concentration of 5 ppm. Adsorption kinetics followed the pseudo-second-order model, while the isothermal equilibrium data fitted the Freundlich isotherm for the simulated solution waste and the Langmuir isotherm for the secondary liquid waste.

Kata Kunci : zeolit, aktivasi kimia, adsorpsi, Cs?, limbah radioaktif, XRD, SEM, zeta potensial