Pengurangan chemical oxygen demand dalam air limbah industri penyamakan kulit menggunakan abu terbang bagas

SHOLEH, Muhammad, Dr. Ir. Sarto, M.Sc

2009 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Penelitian ini bertujuan untuk menguji peningkatan kemampuan abu terbang bagas yang diaktivasi secara kimia menggunakan H2O2 atau H2SO4 dalam mengurangi COD dalam air limbah industri penyamakan kulit, mendapatkan model kesetimbangan adsorption isotherm yang sesuai pada pengurangan COD dalam air limbah industri penyamakan kulit menggunakan abu terbang bagas secara batch dan mendapatkan model matematis yang sesuai untuk proses pengurangan COD dalam air limbah industri penyamakan kulit mengunakan abu terbang bagas secara kontinyu. Penelitian dilakukan melalui tiga tahapan, yaitu percobaan aktivasi abu terbang bagas, percobaan adsorption isotherm, dan percobaan adsorpsi dalam kolom. Pada percobaan aktivasi abu terbang bagas dilakukan variasi kadar H2O2 dan H2SO4 (3% dan 7,5% w/w). Variasi yang memberikan hasil yang terbaik digunakan pada percobaan selanjutnya. Pada percobaan adsorption isotherm variasi yang dilakukan adalah konsentrasi COD limbah : 53, 131, 262, 525, 787, 832, 1313 mg/L. Data kesetimbangan yang diperoleh digunakan untuk mengevaluasi parameter-parameter dalam persamaan Langmuir dan Freundlich. Persamaan yang cocok ditentukan dari koefisien korelasi yang diperoleh. Variasi percobaan adsorpsi dalam kolom yang dilakukan yaitu: Kecepatan aliran air limbah (20, 50, dan 100 mL/menit), konsentrasi air limbah (200 dan 400 mg/L), dan bulk density (61 dan 89 g/L). Data konsentrasi keluar kolom vs waktu yang diperoleh digunakan untuk mengevaluasi parameter-parameter dalam persamaan Adams-Bohart, Thomas, dan Yan. Persamaan yang cocok ditentukan dari koefisien korelasi yang diperoleh. Hasil penelitian menunjukkan bahwa abu terbang bagas memiliki kemampuan untuk mengurangi COD yang lebih baik bila tidak diaktivasi dengan asam sulfat maupun hidrogen peroksida (3% dan 7,5%). Aktivasi dengan bahan kimia tersebut tidak menambah tipe gugus fungsional di permukaan adsorben namun kemungkinan merusak struktur porousnya. Model Freundlich cocok untuk menggambarkan proses pengurangan COD dengan abu terbang bagas secara batch. Konstanta persamaan Freundlich KF dan n yang diperoleh berturut-turut sebesar 0,4928 (mg/g)/(L/mg)1/n dan 1,0852 dengan nilai koefisien korelasi yang didapatkan yaitu 0,9869. Proses pengurangan COD dengan abu terbang bagas secara kontinyu dalam kolom paling cocok dimodelkan dengan model Yan. Hasil terbaik diperoleh pada kecepatan aliran air limbah 100 mL/menit, konsentrasi air limbah 400 mg/L, dan bulk density 61 g/L Parameter konstanta kinetika (kY) dan kapasitas adsorpsi (qY) yang diperoleh berturut-turut sebesar 0,3210 mL/mg/men dan 17,0947 mg/g dengan nilai koefisien korelasi yang didapatkan yaitu 0,9379.

The objective of this research was to evaluate the adsorption ability of chemically activated bagasse fly ash using H2O2 or H2SO4 to remove COD from tannery wastewater, to obtain adsorption isotherm model suitable for COD removal from tannery wastewater using bagasse fly ash in batch system, and to obtain mathematical model suitable for COD removal from tannery wastewater using bagasse fly ash in continuous system. Three stages have been carried out, namely the activation experiment, the adsorption isotherm experiment, and the column experiment. In the activation experiment, effect of H2O2 dan H2SO4 (3% and 7,5% w/w) were studied. The best result of the variation was used in the next experiment. In the adsorption isotherm experiment, variation of the initial concentrations of COD: 53, 131, 262, 525, 787, 832, and 1313 mg/L were used. Equilibrium data was used to evaluate the parameters in the Langmuir and Freundlich equations. The best model was evaluated using correlation coefficients. In the column experiment, effect of flowrate (20, 50, and 100 mL/min), concentration of wastewater (200 and 400 mg/L), and bulk density (61 and 89 g/L) were studied. Three models: Adams-Bohart, Thomas, and Yan were applied to experimental data to predict the breakthrough curve. The best model was evaluated using correlation coefficients. The results showed that bagas fly ash had better ability to reduce the COD when it was not activated with sulphuric acid or hydrogen peroxide (3% and 7,5%). Chemical activation did not increase the type of surface functional group of the adsorbent but probably damaged the porous structure. Freundlich model was suitable to describe COD removal using bagasse fly ash in batch system. Freundlich equation constants KF and n were 0.4928 (mg/g)/(L/mg)1/n and 1.0852 respectively and the correlation coefficient obtained was 0.9869. Yan model was found to give the most accurate to describe dynamic behavior of the column experiment. The best result was obtained at flowrate of 100 mL/min, concentration of 400 mg/L), and bulk density of 61 g/L. The Yan kinetic constant (kY) and the adsorption capacity (qY) were 0,3210 mL/mg/min and 17,0947 mg/g respectively and the correlation coefficient obtained was 0,9379.

Kata Kunci : Chemical oxygen demand,Air limbah penyamakan kulit,Abu terbang bagas,Adsorpsi, Chemical Oxygen Demand, tannery wastewater, bagasse fly ash, adsorption