PENDAHULUAN Kandungan fosfat (PO43") dalam air limbah menimbulkan permasalahan, terhadap kualitas limbah tersebut, misalnya terjadinya eutroñkasi. eutrofikasi lnarupakan masalah lingkungan hidup yang diakibatkan oleh fosfat, selain itu juga tmdapat NH4 Untuk mengurangi dampak penurunan kualitas air yang disebabkan oleh PO4 dan NH4 maka dibutuhkan suatu metode untuk memanfaatk an ion PO4 dan untuk di jadikan Struvite i"V v (MgNEl'4PiO4 kristal. Salah is atu metode yang te.uga11 dikembangkan adalah memanfaatkan kemampuan fosfat dan NH4 untuk membentuk kristal dengan penambahan real<ta11 Mg (Ohklingm dkk, 1999).Struvite adalah kristal putih secara kimia dikenal sebagai magnesium amonium fosfor hexahydrate (.MgNI-l4PO4.6I~I2O). Proses pembuatan atidalitalt g-aa mereaksikan Mgzi', NII-IU dan IPO43' sesuai dengan reaksi umum yang ditunjukkan dalam Pers. (1). Reaksi pembentukan struvite kristal terjadi apabila konsentrasi magnesium, amonium dan fosfor dalam larutan melebihi solubility product (Ksp) (Ariyanto dkk, 2014, Ohlinger dan Scroeder, 1998).Mg” + NH; + 1>0j~ + 61-1, 0 »«> MgNH,,1>0,, .6H,o (1)

Pembentukan struvite kristal pada proses pengolahan air limbah tidak diinginkan, karena dapat memfbtentnek deposit pada aliran pipa. Pembentukan struvite kristal tersebut dapat mengganggu proses aliran sehingga dapat ineningkatkan biaya produksi. Beberapa alat yang dapat terganggu karena proses pembentukan. struvite seperti pompa, alat pertukaran panas, dan kompresor. Beberapa teknologi yang telah dikembangkan untuk mengurangi pencemaran yang diakibatkan oleh fosfor adalah dengan proses adsorpsi dan 1n.em.bran, tetapi padaproses tersebut mernbutul1.kan biaya yang tinggi. Teknologi yang murah dan inemilikinilai ekonom;is adalah proses kristalisasi. Teknologi pengolahan limbah dengan carakristalisasi. tidak hanya dapat mengurangi kandungan fosfor, anunonium dan magnesiumpada air il im ball tetapi j uga dapat dapat mengubahnya menjadi pupuk padatan yangmemiliki .nilai ekonomis tinggi dan dapat di gunakan untuk tanaman. pH larutaxi adalali parameter yang paling penting pada _proses kristalisasi struvite. Meningkatkan pH larutan sampai 10 dapat meningkatkan penyisihan fosfor 80 - 90 %. Pembentukan struvite t'ersebut terjadi _jika .Ion /1<:m~u.y zwtztttff (IAP) dari .Mg2**", NH;;. Dan POLY' lebih besar dari .Solubililfy Product (KSP) (.Ariryantt0i» et 20 1 3) IAP dikontrol oleh plšlf larutan. Sehingga peningkatan pH akan menin gk atkan nilai l AP larutan dengan koseritrasi yang sama. Nelson et al. (2003) dan .Ariyanto et al. (2014), 1nen1pelaja1'i pengaruh. pll pada kristalisasi laju pertumbuhan. kristal tnengikfiuti model kinetika orde pertama yang l1asill<ran peningkatan laju pe.1nbentuka11 struvite dengan m.eningkatn;ya pH larutan dari 8,4 - 9,0. Shalaby, MI.S. dan Elf-.Ra.lie, Sh. (2015), mempelaj arai proses pembentukan stmvite kristal menggunakan batch reaktor dengan mengamati pengaruh proses parameter antara lain lvfarii a`-si ra~s`i Mg .PO4 , tingkat l<ej'e larutan dan pH larutan. Hasilnya menunjukkan bahwa rasio Mg:PO4, tingkat kejenuhan larutan dan pH larutan m.e1npengaruhi kinetika pembentukan struvite dan et`fisiensi removal fosfor mencapat 93%.Proses kristalisasi yang umum digunakan untuk .merecovery fosfor adalah reaktor unggun terfluidisasi (Bhuiyan dkk., 2008). Tetapi kristalisasi menggunakarn reaktorunggun terfluidisasi memiliki. Kekurangan n aer! c*ry-.WI yang digrlnaklan dan 1nengurangi kemurnian produk dan .meningkatkan biaya operasional. Prosesk.1°ista1isasi menggunakan reaktor berpengaduk juga tidak m enguntungkan karena struvitekristal dapat melek at pada pen gaduknya. Sehiir peneileitiirtn. im chusulkarr kristalisasi men ggunakan Aeration Column (fI'fjy1s'tallizer.Pada makalah ini mempelajari secara detail proses pembentukan struvite crystaldengan berbagai variabel yaitu pH larutan dan perbandingan reaktaln Mg:PO., serta kinetikareaksi kristalisasi yang berlangsung di aeration coloum crystalizer.

METODEBahan P9.nali».tira~n .Air limbah yang digunakan adalah berasal dari rumah sakit yang telah disaring untuk menghilangkan kotoran. Larutan NaOH yang digunakan sebagai pengaturan nilai pH.Larutan MgCl2.6I-l2O digunakan sebagai suiiiber t;real<=ta1t ion ny an; g akandireaksikan dengan linnbalt yang mengandung fosfat dan ammonium.MetodelogiPengaruh. pH dan Ratio Reaktan M'g:P()., Air limbah yang berasal dari rumah sakitditampung dan di.sarin g kemudian dimasukan kedalam erlenmeyer sebanyak 100 ml.Kemudian air limbah di.taren.bah.kar1. larutan NaOH sebagai pengatur pH air limbah yangdiingi.nkan p.atla« pH 7. 3. 9,. 10 dan ll. Selanjutnya ditambahkan larutan reaktanMgCl,~;.6l-l'2O pada konsentrasi tertentu. Larutan tersebut diaduk menggunakan shakerbatch dengan kecepatan pengadukan 120 rpm dalam waktu 60 menit. Setelah mencapaiwaktu yang diinginkan kemudian sampel Laju Kinetika Pembentukan StruviteKristal pada Aeration Column Crystallizer ditampung didalam bak penampung limbah dan larutan reaktan ditempatkan pada bak penampung reaktan. Dari bak tersebut dialirkan menuju influen orystallizer yang terletak di bagian bawah. Selanjutnya air rnerigalir ~ar-'ati aliran dari keatas (up flow). Secara detail peralatan dapat dilihat pada Gambar (1). Bercampurnya larutan limbah dan reaktan ion Mg pada aliran proses aerasi akan mengh_asilkan kristal struvite yang mengendap pada bagian bawah crjystallizer. Air liimpasan 1nenu_.ju ke efluen yang berada di bagian atas crystallizer.Dengan melakukan perneriksaan kadar fosfat dilakukan pada samppel yang di ambil di efiuen cry.s'tal1z'zer dengan rentang waktu tertentu. Perhitungan efisiensi penyisihan fosfat akibat proses k_ri.stal'isasi dilakukan pada pH 9 dan ratio Mfg:PO4 311 dengan menggunakan ppersamaan dibawah ini (Battistoni dkk, 2001) ____ iP04lin""'[P04iout E -- 1000/0 Setelah pada waktu tertentu struvite yang terbenstuk dianalisa menggunakan SEM,BDS dan 'XfiRfD _ .nanam-mono-ocnnondfllaà. fyi* `

fl!w{'(\;f;;j'.f:.'~$ _:J If:-.-fil I ,u ._ ji :iv f . pra?_ .~ -.«.~ _.V ff. ».-_ _Gw I 1 A ,':.`_`_ 5,. _ _ .J, . 1.1.: -aa_, dg!Pengaruh pH terhadap Persentase Penyisihan PO.Pengaruh pH larutan merupakan salah satu faktor yang paling penting untuk proses reaksi. pembentukan struvite kristal. Penianaketšaatia penyisili POa air dipengaruhi, oleh plfl larutan dan lebih lanjut ineinpeengaruhi. pembentukan struvite, semakin meningkatnya pH larutan maka semakin banyaknya endapan kristal yang akan terbentuk (Pastor dkk, 2008). Effisienisi. sliharl P0;. pada arfiiasi ll aturan dapati di;l_ihat pada Gambar 2. Pada Gambar 2 menunjukkan bahwa effi siensi pe;nyisi_han PO4 sangat dipe11,g,arul1ir oleli pflšl flarutatl, dan effesiensi in.eenieapai nilai mal<sim.um pada pH 9. Efñsiensi penyisiilian PO4 pada penelitian ini n1ening,k.at* dari 52.36 sampai 83.6 %

dengan rneningkatnya pl-l larutan dari 7 ke 9, dan ef:fisrie,n.s,it penyisih an PO4 terbaik diatnati pada pli dengan hasil efisiensi peny1.s.1i1anPO4 SBUGSEIT 840/0.

I-Iasil pengamatan pada Gambar 2 ini menunjukkan bahwa nilai pH berada dikisaran 9 dan 10. Hasil yang sama juga didapatkan pada penielitiannya (Wang dkk, 2006; Li dkk, 2003). Menurttt Battistoni dkk, (2005) peninigkatan pH. larutan dari 8 --» 9 mengakibatk;an efñsiensi recovery phospat sampai 80% dan terjadi penurunan ketika pH larutan diatas 10. Hal ini dikarenakan *pada *pl-ij diatas 10 akan cendrung ninelnbelntuk _l\/ig(O1~~i)2 sehing gamenurunkan ketersediaan ion Mg yang dapat rnenurunkan produktivitas5% pembentukan struvite kristal (Ariyanto dkk,20l4)Pengaruh Rasio Reaktan Mg:PO4 Terhadap Persentase Penyisihan PO..Magnesium (M g) adalah ion penyusun yang penting bagi pembentukan struvitekristal. Oleh karena itu, ion Mg juga dapat 1ne1npenga1'uhi tingkat kejenuhan larutan dan nieningkatkan proses reaksi pembentukanstruvite kristal. Dalain banyak kasus pembentukan strtnvite, pen amibahan ion Mg diperlukan untuk me1n.percepat reaksi pembentukan struvite yang secara teori perbandingan molat rasio reaktan Mg:N:P adalah l:1:l. Kosentrasi ion Mg yaiig tinggi dapat meningkatkan reaksi penyisihan PO4dari larutan. iPerbandi,ngan molar reaktan PO4 dan Mg ion adalah salah satu pa;ra1neter yang dapat berpengaruh terhadap proses pembentukan stru vite kristal. Pada pl-I tertentu, setiap peningkatan molar rasio reaktanMg:PO4 akan meningkatkaii derajat kejenuhan terhadap pembentukan struvite akan mentingkatkan persentase penyisihan PO didalam larutan (Capdevielle dkk, 2013). Gambar 3 menunjukkan effistiensi penyisihan PO4 dapat dipengaruhi oleh rasio molar reaktan Mg:PO4 pada pH larutan 9 4Sebagaimana d.itun._iu.kkan pada Gambar 3 jika in-"asia ini el ar makian M : PO4 e1ii;1=1gk at daii 1:1 sampai 1:3,, persentase penyisihan PO4 meningkat pesat sampai 88,12%,, sedangkan kenaikan rasio molar lebih lanjut kisaran 114 sampai 115* dapat menyebabkans lambatnya peningkatan persentase penyisihan PO4. .

Lnnbah rumah sal<1t yang mengandung PO4 dan NI-14 dlreakslkan dengan menambakan larutan Mg dan M gCl2 6H2O dtdalam aerazion 0.1 01411??? ,U'_,V,Sl0,l/1z(2,r law. Penmftmall konsentrasi PO4 dalam larutan dipantau pada aktu 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 menit. Setelah Kinetika Pembentukan Struvite W reaksi terjadi, proses kiri stalisasi struvite yang terbentuk antara ion IPO4, NH4 dan Mg terjadi sampai keseimbangan tercapai. Seperti

lGat+a^a 4 11aea1ttn_i @anin kn stali saat terjadi sampai 50 menit. Setelah waktu ini, tidak ada perubahan yang cukup besar dalam proses krisstalisasi. Oleh karena itu, dapat disimpulka'n bahwa proses pembentukanstruvite kristal 'rnenscapai titik kesetimban gan pada 50 menit.

Kinetika pembentukan stmvite kristal dianalisa dengan menggunakan permodelan kinetika pseudo _first order dan pseudo second order. Persamaan kin etika pembentukan struvl te kri stal secara um um menggunakan pers (4.1) :-(IC / di m k(C --~ C.,)“ (3) dimana k adalah konstanta laju reaksi, n adalah orde xeaksi, CI' adalah konsentrasi reaktan terhadap Waktu. t, C,, kon sen nasi reaktan pada keset.imba11g. dan --dC / di adalah perubahan laj u penyisihan fosfat dari ;r eaktan. Ber ep a peneliti sebelumnya menun_jul<kan bahwa kinetika pseudo _ first order adalah hasil yang terbaik dalam proses pembentukan struvite kristal (Nelson dkk, 2003? Quintana dkk, 2005 iRal1amaan dkk, 2008). Persainaan klmatika orde II] """ 2 '~ kp|f + 111 *M pertama sebagai berikut : ;|4. 1 Dimana C, adalah konsentrasi reaktan terhadap waktu t, C, adalah kosentrasi mula-mula, l t adalah waktu reaksi dan lc, adalah konstanta pseudo first order. Demikian pula, persamaan kinetika pseudo .see?<>n(1 nrrier lditnlis dalam persamaan sebagai berikut : 1 1 ........................_._. -_-_-__--........._................_._ 5(Ct-Ce) (Ci---Ce) + kz t ( )dimana ki; adalah konstan orde kedua. Suatu plot dan terhadap waktu mernbenkan garis lurus dengan slope kg, Gambar s(a) adalah hasil ep1<m±i11g,m (C, Ce) terhadap I pada pers (4) yang digunakan untuk menghinrnrg kl, dan (Ig. Secara detail perhitungan untuk psezido first order dapat di lihat pada Tabel, il. Hasil plotiing Pers.(4)menghasilkan sebuah garis lurus dengan nilai koefisien regresi linier (R2) ya:it'u 0,96. Selain itu pseudo first order menghasilkan nilai kapasitas kesetimbangan kosentrasi (CTC) yang mendekati nilai eksperirneri, Com,, Nilai (L, ,dan Rf* aapaidiiriiat <1a1am'n1b@1 1- Gambar 5 (b) adalah garis lurusdengan plotting Ll/'((ijf;', (IQ) terhadap t pada #ii |~`__ ,- _ 'ng.. __|-|_ ...I . 7_ .. _,, 1pers (5). Secara detail perhitungan untuk pseudo second order dapat di lihat pada Tabel 1. Gambar 5 (b) diperoleh dari plot Pers (5) yang secara detail disajikan pada Tabel 1. Nilai koefisien regresi linier (R ) pada Tabel 1 1~1;n~t«ul<f 12-Wrtio ,~S'ecffmd @trader (0. 86) dan nilai (11, C,, , tidak inendekati nilai eksperimen,, Cwxg. Dari hasil. analisa koefisienregresi linier (R ) dapat disimpeulkan bahwa pseudofirst order kinetik rnemberikan. Korelasi yang baik untuk proses kristalisasi struvite dariair ;limb~al1. I-I-arsil ~y an g sam a jug a di dapatkfar.»1 dari beberapa penelitian, sebelumnya (Nelson dk;k, 2003, Qui,ntana dkk, 2005, ,Rahaman dkk, 2008) Konstanta kinetic pseudo first order (kl) pada pl-I larutan 9 adalah 0,05/min. Konstanta kinetitka kt'fistal.isasi strrtvite yang dihasilkan dalam penelitian yang dilakukan oleh Nelson et al., (2003) adalah 0,097/amin. Nilai kon stanta yang dfihasiltkant dalam penelitian ini lebih kecil, hal, ini kemungkinan bCS,flI diaflki'b3fl<,21aI1, 019-11, tiingkgajt kejenuhan konserltfrasl ,P()4 dan NH4 ya;ng berbeda.

' ` ' 7 “Q 513,15* ~, " '_ ` . _.,>-ffx _. V _ '~ ~- e. _ `. na 1 ---J.)_'->_ t <~. ` .

Gambar 5 Perbandmgan knletlka model (a) ,k1net1ka oseuc1;> 0 1,order pada pH 9 dan rasio molar reaktan Mg:.PO4 321 pada,4@,ra1;(,,1 C 1Karakteristik Produk Struvite Kristal 111611 4 ~~ to ggunakan SEM pada H 9 dan rasioKama-is1~i.k Sn-uma kl-maal, diammi « k . . L . Pdmgafl 1TI@1IggUnak'aI1' $c"atf1/wing Ia`lac'tr(m0 6;f /(W UTC U" dan (b) kinetika pseudo secondo oum Cry.s*lalIizertea tan Mg.PO4 3.1 dnstunjukkan pada GambarMi°r0~*`C0P@ (SEM). Hasil pcngamoatan

-vSIMPULANReaksi pembentukan stmvite kristaltenj adi pada pl-I basa diatas 7, semakin tinggipI~I maka semakin banyak endapan struvitekxistal. Hasil peneltian menunjukkan didapatnilai optimum pembentukan. struvite kristalpada pH. 9. ČPene.il.itian pembentukan struvitekristal dilakukan pada rasio ,perbandinganMg:PO4 pada 121, 112, 113, 114, dan 115menunjukkan texjj adi peningkatan persentasepenyi sihan PO., didalam air limbah danmencapai nilai optimum pada rasio 1.13.Studi kinetifka pada pH 9 dan rasioMg:PO., mengliasilkan struvite kristalpresentasi penyisihan PO4 sekitar 83% daritotal ÂPO4 didalam air limbah. Proses kinetikakeseimbangan. reaksi terjadi pada menit ke 50.Pada pe11el.itian ini kinetika keseimbanganpem bentuk an st.ruviite kristal memb'erikanikorelasi terbaik yaitu keimatika pseudo first'order. Nilai kon.sta;nta ke, adalah 0,05 /minP emb enmkan struvite kristal diamatidengan menggunakan. SČEAM, EDS dan XRDmenunjukkan bahwa streuxfite terbentuk selamaproses kriistalisa.si.i.DAFTAR PUSTAKABattistoni, P., Angelis, D., Pavan, P.,Prisciandaro, M. & Cecchi, F. 2001.Phosphorus removal from a .realanaerobic supernatant by struvite clystallization. Water Research, 35, I2167 - 2178.Battistoni, P., Boccadoro, R., F atone, F. &

.Patfatt, P. 2005. Anta-n~n*e1e~eflet1 andkristal growth. of struvite in ademonstrative fluidised bed reactor(FBR). Enviromnental Technology, 26,975 - 982.Bhuiyan, .M..l'.H., D.S. Mavinic, and RD.Beckie. 2008, Nucleation and growthkinettic of struvite in a ltluidized bedreactor. Journal of Crystal Growth,310(6): p. 11872- l 194Capdevielle, A., Sykorova, E., Biscans, B., il Optimization of stru*vite precipitation insynthetic ibiologically treated swinewastewater dete1*minati.on of the optimalprocess parameters. Journal ofHazardous Materials, 244 - 245, 357 -36«9t.Ariyanto, E., iH.M. Ang, and T.K.. Sen., 2013,Impact of various physico-chemicalparameters on spontaneo\.1s nucleationof struvi.te (MgNl*l4'P(Â)4.6iH2O)formation in a wastewater treatmentplant: kinetic and nucleationntechanism.. Desal.inati.on and Water'I`reatment, I. - 12mcmes m.re.metersand growth mechanism of crystall1sat1on. Advanced PowderTechnology, 25(2): p. 682--694.Le Corrc, K. S., Valsami-Jones, E., Hobbs, P.% & Parsons,, S. A. 2005. Impact of and purity. Journal Qf K riS'.1'al Growth,283, 514 - 522. .Li, X. Z. & Zhao, Q. L. 2003. Recovexy ofamm.o1.1ium-n.itrogen from Iandfill leachate as a m ulti-_nutri ent fefiileizerEcological 1išfn._ gineering, 20, 1 71.-18.1 .Q9 re;-.f±'> V - 1,. _ . f Ji \:. o.,A`j" .-.<>=.°?'?' =.--'fČ'fi.1.1~.+ ~ . »^.--^-' ,'05 ?~f{~Q+{'.*«« . ;^*,...~f,;-- J. -,r ,'~ ". ,.`-','_' . =~;; ',QF *A "'_ _` .; 4_$'r'ȱf,\ '' < Ã'. I'Q . .{$*~;.>*Q _ ..s _- ~77 -www2%0pH afra M-:P rafia* and dereflfnifiatiefi efrate constant. Bioresource Technology,89, 229 -- 236 ' Ohlinger, K. N., Young, T. M. & Schroeder,E. D. 1998. Predicting struvite

.formation in digestion. Water Research,32, 3607 - 3614 Ohlinger, K. N., Young, T. M. & Schroeder,E. D. 1999. Kinetics effects onpre ferential struvite accumul ati on inwasterwater. Journal of .Ii`nvirorzmentalEegif1,eeringf 73 O - 7 37 Pastor, L., .Man.gi.n, D., Barat, R.. & Seco, A.2008. .A pilot-Scale study of struvite precipitation. in a stirred tank reactor:Conditions influencing, the process..Bioresource Teclmology, 99, 6285 -- 691 T')...L2F., Barrera, J., Garcia, G. & Borja, R.2005. Klinetics of phosphorus removaland struvite formation by the utilizationof by-fprodfuct of magnesium oxideproduction. Chemical .Engineeririgag '_ . . '.,` 1 5 az at .rate Jm. ar R anna 1*R Technology, 57, 647-- 654. Shalaby, MS., and S. El-Rafie, StruvitePrecipitation and Pho sphorousRemoval from Urine SyntheticSolution: Reaction Kinetic Study.Balleroin Cheat Re En.gineering & Catalysis, 2014. 10 (1),88 -97 Wang, J., Burken, J. G. & Zhang,, X. J. 2006.Effect of seeding 1nateri als and mixingstrength on struvite precipitation. Water1;š'fzvir0nmemeResearcfh, 78, 125 - 132.