SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGY …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1978-0176-2011-488.pdfPenelitian dilakukan dengan cara mencampur limbah krom, lempung, kaolin,

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGY AKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

KONDISIONING LlMBAH KROM MENGGUNAKAN BAHAN DASAR KERAMIK DENGANADlTlF PB304 DAN TSG 107 *)

Sudaryo, Risqi Asih

STTN-BATAN, J1. Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB 55281

INTISARI

KONDISIONING LIMBAH KROM MENGGUNAKAN BAHAN DASAR KERAMIK DENGAN

ADIT/F Pbj04 DAN TSG 107. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat immobilisasi limbah kromdalam keramik yang telah ditambahkan aditif Pb304 dan TSG 107, jimgsi aditif, serta mengetahui kondisi(komposisi dan suhu) terbaik pada proses pembuatan mono lit keramik yang mampu mengungkung limbahkrom. Penelitian dilakukan dengan cara mencampur limbah krom, lempung, kaolin, feldspar, dan air padaperbandingan yang bervariasi. Penambahan air divariasi dari 8%-12%, limbah krom dari 1%-5%, sertaaditif Pb304 dan TSG 107 dari 1%-5%. Campuran dicetak dengan diameter dan tinggi ± 2,44 cm padatekanan 50 bar. Setelah kering, monolit dibakar pada suint 7000C-II000C, selanjutnya dilakukan uji susutbakar, uji serap air, analisis densitas, uji kuat tekan, uji lindi dengan metode TCL? (Toxicity CharacteristicLeaching Procedure), dan karakterisasi material dengan diji'aksi sinar-X yang dilakukan pada kondisiterbaik. TCLP dilakukan dengan mencampurkan 3 gram sampel dengan 60 mL asam asetat 0,1 N, dandigunakan shaker untuk proses ekstraksi dengan kecepatan 90 rpm selama 18 jam. Kondisi terbaik dicapaisaat penambahan air pembentukan 8%, limbah krom 5%, serta aditif Pb304 dan TSG 107 sebanyak 5%,dengan suhu pembakaran 10000e. Pada kondisi ini diperoleh kualitas mono lit keramik terbaik yangmemenuhi standar produk keramik limbah dengan nilai susut bakar 15, 183%, serap air 10,079%, densitas1,801grlcm3, kuat tekan 3864,045 ton/m2, dan dengan kadar krom total terlindi sebesar 1,533 ppm.Sementara itu berdasarkan difraktogram XRD, dibuktikan bahwa aditif Pb304 dan TSG 107 mampumempercepat dekomposisi mineral serta menghasilkan eskolaite pada mono lit keramik limbah krom.

Kata Kunci: Keramik Limbah Krom, Kondisioning, AditijPb304 dan TSG 107, TCL?, XRD

ABSTRACT

CHROME WASTE CONDITIONING USING CERAMIC BASIC MATERIALS WITH Pb304

AND TSG /07 ADDITIVES. The purpose of this research was to determine the level of chrome wasteimmobilization in ceramic that have been added Pb j04 and TSG 107 additives, the function of additives, andalso to know the best conditions (composition and temperature) in the production of ceramic monoliths areable to confine the chrome waste. The research was done by mixing of chrome waste, clay, caoline,feldspar,and forming water on ratio variation. The added of water was be variated from 8% to 12%, addition ofchrome waste from 1% to 5%, and addition of Pbj04 and TSG 107 additives from 1% to 5%. The ceramicmatrix was formed with ±2.44 cm in diameter and ±2.44 cm in high, at pressure 50 bar. Monolith was tofired at 700"C to 11OO"Cafter dry, and then tested by weight reduction test, water absorption test, analysis ofdensity, compressive strength test, leachate test by TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure)method, and material characterization with X-ray diffraction at the best condition. TCLP was pelformed bymixing 3 grams sample with 60 mL acetic acid 0.1 N, and used shaker for the extraction process with speedof 90 rpm for 18 hours. The best condition was achieved when the adding forming water of 8%, chromewaste of 5%, Pbj04 and TSG additives of 5%, and jiring temperature of 1000"e. At this condition was

obtained qualified monolith ceramic that fulfilled as waste ceramic froduct standard with a value of weightreduction 15.183%, water absorption 10.079%, density 1.801 g/Cln , compressive strength 3864.045 ton/m1,and total chrom in the leachet was 1.533 ppm. Meanwhile, based on XRD dijraktogram, proved that thePbj04 and TSG 107 additives is able to accelerate the decomposition of minerals and produce eskolaite onceramic monoliths of chrom waste.

Keywords: Ceramic of Chrome Waste, Conditioning, Pb304 and TSG 107 additives, TCL?, XRD

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 488 Sudaryo dkk

2. TATA KERJA

Lokasi dan Waktu PenelitianPenelitian ini dilakukan selama lima bulan,

yaitu mulai Maret 20 II sampai Juli 20 II dandilaksanakan di Sekolah Tinggi Teknologi NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional (STTN-BATAN),Y ogyakarta.Bahan :

Limbah sludge krom dengan kadar krom total= 1370,47 ppm, Clay, Feldspar,Kaolin, Aditif Pb304 dan TSG 107 (I: I), Aquades,Minyak paraffin.Alat:

Timbangan analitik, Hydraulic casting (alatcetak sampel), Perangkat tekan Paul Webber,Furnace Thermolyne Sybron, Botol uji serap, Jangkasorong, Piranti shaker, Piranti gelas.

menjadi kulit jadi atau kulit tersamak (leather)dengan menggunakan bahan penyamak. Pada proses

penyamakan, salah satu zat penyamak yang biasadipakai adalah senyawa krom dalam bentukkromium suIfat basa (Crg(S04MOH) (2). Air limbahdari proses ini akan mengandung bahan protein, sisagaram, sejumlah kecil mineral, dan krom. Krommerupakan bahan berbahaya dan beracun (B3), yangbersifat asam, menyebabkan iritasi pada kulit sertamembran mukasid (selaput lendir) oleh karena ituperlu dilakukan pengolahan pada air limbah tersebutsebelum dibuang ke lingkungan.

Limbah krom yang digunakan dalampenelitian Inl berasal dari sludge limbahpenyamakan kulit. Sludge diperoleh dari prosespengolahan air limbah melalui pengendapanmenggunakan Mg(OH)z atau Ca(OH)z dengan reaksisebagai berikut :Crg(S04MOH))2 + 6Ca(OH)z ---+8Cr(OH)3 +6CaS04

Sludge harus mendapatkan suatu perlakuankhusus atau pengolahan sebelum disimpan ataudibuang. Perlakuan khusus yang dimaksud adalahadanya proses kondisioning. Dalam penelitian ini,proses kondisioning sludge limbah krom dilakukandengan menggunakan bahan dasar keramik disertaipenambahan Pb304 dan TSG (Transparent SoftGlaze) 107 yang diharapkan dapat menambahkualitas keramik. Selain itu juga dilakukan variasikomposisi (air pembentukan, limbah krom, danaditif) serta variasi suhu pembakaran sehingga dapatdiketahui pengaruhnya dan pada akhirnya dapatdiperoleh komposisi dan suhu yang terbaik pad aproses pembuatan keramik yang dapatmengungkung limbah krom.



1. PENDAHULUAN

Keramik berasal dari bahasa Yunani,"keramos" yang artinya periuk atau belanga yangdibuat dari tanah I. Sementara arti barang keramik itusendiri adalah bent uk barang yang terbuat dari tanahliat yang dibentuk sedemikian rupa dan melaluiproses pembakaran, tetapi saat ini tidak semuakeramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertiankeramik terbaru mencakup semua bahan bukanlogam dan anorganik yang berbentuk padat.

Ada beberapa bahan alam sebagai bahanpembentuk keramik, diantaranya adalah:

Kaolin disebut juga china clay, berfungsisebagai pengikat dan penambah kekuatan bahankeramik, serta sebagai bahan pengeras dalampembuatan glasir2• Kaolin mempunyai komposisihidrous aluminium silikat (AI203.2Si02.2H20)dengan disertai beberapa mineral penyerta. Kaolinterbentuk dari pelapukan batuan feldsparatik, denganreaksi sebagai berikut:Feldspar kaolin2KAlSi30g + 2H20 + CO2 ---. AI203·2Si02·2H20+ 4Si02 + K2C03

Feldspar termasuk senyawa alumina silikat(AISi30g) yang mengandung satu atau lebih unsurunsur seperti K, Na, dan Ca. Feldspar yangmengandung kalium (KAISi30g) biasanya dipakaiuntuk membuat bahan keramik sedangkan yangban yak mengandung natrium (NaAlSi30g) dipakaiuntuk membuat glasir. Sebagai bahan yang tidakplastis, feldspar sangat penting dalam industrikeramik karena dapat berfungsi untuk mengurangipenyusutan pada waktu proses pengeringan danpembakaran, juga berfungsi sebagai flux (peleleh)pada suhu di atas 1200°C, sehingga badan keramikmenjadi padat tanpa mengalami perubahan bentuk(deformasi). Titik leburnya antara I I 70°C-I 290°C.

Clay, lempung akan memberikan sifatpembentukan keramik yang memungkinkan bubukkeramik dapat dirubah dari bentuk kering menjadislurry dengan plastisitas tinggi. Derajat keplastisanlempung ditentukan oleh beberapa faktor antara lain,susunan, bentuk dan kehalusan dari partikel tanahliat, banyaknya air dan garam-garam lain yangterlarut didalamnya, serta kandungan dan jumlahbahan organik yang ada didalamnya. Partikellempung seperti lempengan tipis hampir berbentuksegienam (hexagonal) dengan permukaan yang datardalam ukuran skala atom. Lempung mampumengikat air disekitarnya dengan ikatan yang sangatkuat sehingga air yang terikat ini tidak mudahdilepaskan kecuali dengan dipanaskan sampai di atasI000°C3.

Aplikasi penggunaan bahan-bahan keramiktersebut dapat digunakan untuk penanganan limbahdi industri penyamakan kulit.

Industri penyamakan kulit adalah industriyang mengolah kulit mentah (hides atau skins)

Prosedur Penelitian

1. Penentuan komposisi air pembentukana. Mineral dasar pembentuk keramik,

feldspar, dan clay ditimbangkaolin,dengan

489Sudaryo dkk Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

perbandingan (60:25:15) kemudianditambahkan air dengan variasi 8%, 9%, 10%, 11%, dan 12% dan diaduk sampaihomo gen.

b. Adonan ditimbang sebanyak 25 g laludimasukkan ke dalam cetakan hydrauliccasting selanjutnya dicetak pada tekanan 50bar menggunakan alat tekan Paul Webber.

c. Monolit yang diperoleh diangin-anginkanselama 24 jam, kemudian ditimbang sertadiukur diameter dan tingginya. Lalu monolitdibakar dalam Furnace Thermolyne Sybronpada suhu 700T dengan waktu penahananselama 40 menit. Setelah selesai, fi/rnacedimatikan, ketika suhu fi/rnace menurunmenjadi ±50DC, monolit dikeluarkan.

d. Monolit yang telah dingin lalu ditimbangserta diukur diameter dan tingginya.Selanjutnya dapat dilakukan uji susut bakar,uji serap air, analisis densitas, dan uji kuattekan.

e. Langkah-Iangkah di atas diulangi denganvariasi suhu 800DC, 900DC, 1000DC, dan1100DC.

2. Penentuan komposisi limbah kroma. Mineral dasar pembentuk keramik, kaolin,

feldspar, dan clay ditimbang denganperbandingan (60:25:15) kemudianditambahkan air dengan komposisi terbaikyang diperoleh dari percobaan penentuankomposisi air.

b. Campuran tersebut ditambahkan limbah kromdengan variasi 0%, 1%,2%,3%,4%, dan 5%lalu diaduk sampai homogen.

c. Adonan ditimbang sebanyak 25 g laludimasukkan ke dalam cetakan hydrauliccasting selanjutnya dicetak pada tekanan 50bar menggunakan alat tekan Paul Webber.

d. Monolit yang diperoleh diangin-anginkanselama 24 jam, kemudian ditimbang sertadiukur diameter dan tingginya. Lalu monolitdibakar dalam Furnace Thermolyne Sybronpada suhu terbaik yang diperoleh padapercobaan sebelumnya dengan waktupenahanan selama 40 menit. Setelah selesai,


YOGYAKARTA,16NOVEMBER2011ISSN 1978-0176

fi/mace dimatikan, ketika suhu fi/rnacemenurun menjadi ±50DC, mono litdikeluarkan.

e. Monolit yang telah dingin lalu lalu ditimbangserta diukur diameter dan tingginya.Selanjutnya dapat dilakukan uji susut bakar,uji serap air, analisis densitas, uji kuat tekan,dan uji lindi-TCLP.

3. Penentuan komposisi aditif Pb304 dan TSG107

a. Mineral dasar pembentuk keramik, kaolin,feldspar, dan clay ditimbang denganperbandingan (60:25:15) kemudianditambahkan air dan limbah krom dengankomposisi terbaik yang diperoleh daripercobaan penentuan komposisi limbah krom.

b. Campuran tersebut ditambahkan aditif Pb304dan TSG 107 (1:1) dengan variasi 0%, 1%,2%, 3%, 4%, dan 5% lalu diaduk sampaihomogen.

c. Adonan ditimbang sebanyak 25 g laludimasukkan ke dalam cetakan hydrauliccasting selanjutnya dicetak pada tekanan 50bar menggunakan alat tekan Paul Webber.

d. Monolit yang diperoleh diangin-anginkan selama24 jam, kemudian ditimbang serta diukurdiameter dan tingginya. Lalu mono lit dibakardalam Furnace Thermolyne Sybron pada suhuterbaik dengan waktu penahanan selama 40menit. Setelah selesai, fi/rnace dimatikan, ketikasuhu fi/mace menurun menjadi ±50DC, monolitdikeluarkan.

e. Monolit yang telah dingin lalu lalu ditimbangserta diukur diameter dan tingginya. Selanjutnyadapat dilakukan uji susut bakar, uji serap air,analisis densitas, uji kuat tekan, dan uji lindiTCLP.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Pengaruh Komposisi Air PembentukanHasil percobaan pengaruh komposisi air

pembentukan monolit keramik terhadap karakteristiksusut bakar pada berbagai suhu pembakarandisajikan pada Gambar I.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 490 SudGlYo dkk



12.500

12.000

'ii 11.500

~ 11.000.:.:ro

~ 10.500::IVI

~ 10.000

9.500

9.000

7 8 12 13

7000e8000e9000elOOOoe

llOOoe

Gambar 1. Grafik Pengaruh Air Pembentukan Terhadap Karakteristik Susut Bakar MonolitKeramik pada Berbagai Suhu Pembakaran

Nilai susut bakar memang dapat menjadiparameter kualitas produk mono lit keramik, tetapitidak begitu besar pengaruhnya terhadappengungkungan limbah B3. Seperti ditunjukkanpad a Gambar 1, pada suhu yang sarna, semakinbanyak air pembentukan yang ditambahkan keadonan keramik menyebabkan nilai susut bakamyasemakin besar. Hal ini terjadi karena airpembentukan ketika dikeringkan maupun dibakarakan menguap dan mengakibatkan berkurangnyaberat monolit.

Oemikian juga pad a kondisi air pembentukanyang sarna, maka semakin tinggi suhu pembakaranakan menyebabkan nilai susut bakarnya semakinbesar. Hal ini dapat dipahami karena semakin tinggisuhu pembakarannya, kemungkinan terjadi prosesdekomposisi akan semakin besar. Dekomposisi yangterjadi antara lain dehidrasi air kristal yaituterlepasnya air terikat secara struktural di dalammineral, seperti yang terjadi pada mineral kaolinitdengan reaksi sebagai berikut :

kaolinit

Ah03.2Si02 + 2H20..400°C-600°C metakaolint

dan trydimite, dimana mullite yang dimaksud adalahsilicon spinel yang apabila suhu pembakarandinaikan akan berubah menjadi mullite. Reaksidekomposisinya adalah sebagai berikut :

2 (AI203.2Si02) 2A1203.3Si02 + Si02•metakaolin 850°C-I050°C Spinel trydimite

Pada peruraian mineral di atas biasanya selaludiikuti dengan pelepasan gas CO2 yang berasal dariperuraian kalsit (CaC03). Selain itu, juga terjadireaksi oksidasi yang akan memudahkan terlepasnyasenyawa pengotor dan zat-zat organik yang terdapatdi dalam lempung. Senyawa-senyawa yang palingmudah teroksidasi adalah karbon, sulfur, dan besil6•

Hidrokarbon akan teroksidasi membentuk gas CO2dan H20.

Uji statistik terhadap sumber data Gambar 1pada a = 0,05 menunjukkan adanya interaksi antarakedua variabel terhadap karakteristik susut bakarmono lit keramik.

Hasil percobaan pengaruh komposisi air padapembentukan monolit keramik terhadap karakteristikdensitas dan kuat tekan pada berbagai suhupembakaran disajikan Gambar 2 dan 3.

komposisi yang lain adalah dekomposisi mineraldari bahan keramik yaitu peruraian senyawa aluminasilikat dalam hal ini metakaolin membentuk mullite

Sudaryo dkk 491 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN


YOGY AKART A, 16 NOVEMBER 20 IIISSN 1978-0176

2.300

2.200 +------------

~E 2.100u't;a 2.000

<II

~ 1.900'Vi

~ 1.800 "'" ~ . , /o1.700

1.600 -;-----,----,-----,----.,----,-----,

7 8 9 10

Komposisi Air (%)

11 12 13

Gambar 2. Grafik Pengaruh Air Pembentukan Terhadap Karakteristik Densitas Monolit Keramik padaBerbagai Suhu Pembakaran

5700

5200~ 4700<:~

4200<:

3700"' -"<1J3200-----------f- ~ 2700::s '" 2200

1700 7

8

9 10

Komposisi Air (%)

11 12

7000e

8000egOOOe

10000e1~- 11000e

Gambar 3. Grafik Pengaruh Air Pembentukan Terhadap Karakteristik Kuat Tekan Monolit Keramik pad aBerbagai Suhu Pembakaran

Uji statistik terhadap sumber data Gambar 2dan 3 pada pembentukan monolit keramik terhadapkarakteristik densitas dan kuat tekan pada berbagaisuhu pembakaran pad a a = 0,05 baik untuk densitasmaupun kuat tekan menunjukkan adanya salingketerkaitan diantara sifat-sifat tersebut.

Berdasarkan data hasil percobaan di atasmenunjukkan bahwa untuk suhu pembakaranI 100°C diperoleh nilai densitas maupun kuat tekansebesar 2,225 g/cm3 dan 5339,234 ton/m~.

Untuk komposisi air pembentukan yang sarna,perubahan suhu pembakaran yang semakin tinggimenyebabkan sifat serap aimya semakin rendah,densitas, dan kuat tekannya semakin tinggi. Hal inidisebabkan semakin tinggi suhu pembakaran, prosesdekomposisi mineral akan semakin sempumadimana pada suhu 850°C sudah mulai terbentuksilicon spinel dan tlydimite dan bahkan di atas suhu1000°c ada kemungkinan sudah terbentuk senyawamullite. Mul/ite merupakan senyawa yang sangatstabil, dengan adanya mul/ite sifat keramik menjadikeras, kompak, dan padat. Selain itu semakin tinggisuhu pembakaran kemungkinan terjadinya proses

peleburan mineral semakin besar, leburan ini akanmenyelimuti partikel-partikel dan sebagian akanmengisi pori-pori di antara partikel-partikel, sertamenjadikan semua partikel memadat setelah prosespendinginan. Monolit keramik yang telahmengalami peleburan sebagian, menjadi tidakberpori-pori sehingga kedap air, akibatnya sifatserap aimya akan semakin rendah.

Selama proses peleburan mineral, terjadipenyusutan volume pada mono lit keramik. Semakintinggi suhu pembakaran maka penyusutan akan terusberlanjut. Penyusutan ini disebabkan berkurangnyaukuran partikel, khususnya pad a saat partikelpartikel tersebut mendekati titik lebur dan susunanpartikel yang semakin mendekati fase cairoPenyusutan volume yang terjadi bisa melebihi 10%4

2. Pengaruh komposisi Limbah Krom

Hasil percobaan pengaruh komposisi limbah

krom terhadap karakteristik susut bakar monolit

keramik disajikan pada Gambar 4.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BA TAN 492 Sudaryo dkk



13.000

nom ••••••••••••••••••••••••••·1 [ ..- ~ "! ···· ·· T .

12.500~ ::- 12.000ro

.><: 11.500roIXI•..::3 11.000'" ::3VI 10.50010.000 0

1 2 3 4 5 6

Komposisi limbah (%)

Gambar 4. Grafik Pengaruh komposisi Limbah Krom Terhadap Karakteristik Susut Bakar Monolit HasilPembakaran 10000e

Berdasarkan Gambar 4 terlihat bahwa,semakin ban yak limbah krom yang ditambahkan keadonan keramik menyebabkan nilai susut bakarnyasemakin besar. Hal ini terjadi karena di dalamlimbah krom banyak terdapat bahan organik sepertilemak dan protein yang merupakan senyawa

hidrokarbon. Hidrokarbon adalah senyawa yangmudah teroksidasi menghasilkan gas eo~dan H~O.

Hasil percobaan pengaruh komposisi limbahkrom terhadap karakteristik densitas monolitkeramik pada suhu 10000e disajikan Gambar 5.

1.825

1.820

1.815",-

5 1.810-~ 1.805II>

2 1.800'ij;~ 1.795c 1.790

1.785

1.780 ············1 ···············-·-·-···-r·· ·······························T ................mT··· .. ·······

o 1 2 3 4 5 6

Komposisi Limbah (%)

Gambar 5. Grafik Pengaruh Komposisi Limbah Krom Terhadap Karakteristik Densitas Monolit KeramikHasil Pembakaran 10000e

Berdasarkan Gambar 5 menunjukkan bahwa,semakin banyak limbah krom yang ditambahkan keadonan keramik menyebabkan nilai densitasnyasemakin kecil. Hal ini dapat terjadi karena porimonolit yang terbentuk akibat pelepasan gas eo~dan H~O seperti yang telah dijelaskan sebelumnya,akan mengakibatkan volume ruang kosong di dalammonolit keramik. Jika limbah krom yangditambahkan semakin banyak, maka pori-pori yang

dihasilkan akan semakin banyak pula sehinggavolume ruang kosong dalam monolit menjadisemakin besar, hal ini mengakibatkan massa monolitmenjadi semakin ringan oleh sebab itu nilaidensitasnya menjadi semakin kecil.

Hasil percobaan pengaruh komposisi limbahkrom terhadap karakteristik kuat tekan monolitkeramik pada suhu 10000e disajikan pada Gambar6.

SlIdaryo dkk 493 Sekolah Tinggi Teknologi NlIklir-BA TAN

3500

2500


YOGY AKART A, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

4500 -- - - - .

E 4000c:o~c:ro

~ 3000I•...ro::J

::.:::

2000

o 1 2 3 4 5 6


Gambar 6. Grafik Pengaruh Komposisi Limbah Krom Terhadap Karakteristik Kuat Tekan Monolit KeramikHasil Pembakaran 1000°C

Berdasarkan Gambar 6 menunjukan bahwa, semakinbanyak limbah krom yang ditambahkan ke adonankeramik menyebabkan nilai kuat tekannya semakinkecil. Hal ini terjadi karena semakin banyak limbahkrom yang ditambahkan maka pori monolit yangdihasilkan akan semakin banyak sehingga monolitkeramik menjadi tidak mampat. Ketidakmampatandan monolit yang porous menjadikan ikatan antar

2.5

partikel pembentuk monolit semakin lemah sehinggakekuatannya untuk menahan komposisi menjadiberkurang akibatnya nilai kuat tekannya menjadikecil.

Hasil percobaan pengaruh komposisi limbahkrom terhadap karakteristik krom total terlindimonolit keramik pada suhu 1000°C disajikan padaGambar 7.

Ea. 2a. -:cc:;: 1.5

QJI-ro

1•... 0l-E00.5

•.. ..c:::.:::

00

1 2 3 4 5 6


Gambar 7. Grafik Pengaruh Komposisi Limbah Krom Terhadap Karakteristik Krom Total Terlindi KeramikHasil Pembakaran 1000°C

Berdasakan Gambar 7 terlihat bahwa semakin

banyak limbah krom yang ditambahkan ke dalamadonan keramik menyebabkan kadar krom totalyang terlindi semakin besar. Hal ini seperti yangsudah dijelaskan sebelumnya, yaitu karena adanyapori monolit yang semakin banyak ketika limbahkrom yang ditambahkan ke dalam adonan semakinbanyak. Monolit keramik yang berporimenyebabkan air akan lebih mudah terse rapkedalamnya, saat proses penyerapan air inikemungkinan lolosnya partikel krom melalui

perantara air akan semakin besar, sehingga kadarkrom total yang terlindi akan semakin tinggi saatmonolit mengandung banyak limbah krom.

Komposisi limbah krom yang dipakai untukmembuat monolit keramik yang beraditif Pb30~ danTSG 107 adalah komposisi sebanyak 5%. Komposisiini menghasilkan monolit keramik yang mempunyainilai susut bakar 16,440%, nilai serap air sebesar16, III %, nilai densitas 1,784 g/cm3, nilai kuat tekansebesar 2375,939 ton/m", dan kadar krom totalterlindi sebanyak 2,267 ppm. Berdasarkan data yangdiperoleh, setiap variasi penambahan komposisi

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 494 Sudwyo dkk


YOGY AKART A, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

limbah krom tidak memberikan nilai pelindian kromtotal yang signifikan, bahkan sampai komposisilimbah krom sebanyak 5%. Hal ini dipengaruhi olehsuhu pembakaran dimana suhu pembakaran jugaberpengaruh pada proses peleburan mineral.Mineral-mineral yang terlebur terutama adalahmineral yang titik lebumya rendah, leburan ini akanmengikat partikel lain yang belum melebur termasuklogam krom sehingga akan membentuk ikatan yangkuat jika monolit keramik mengalami prosespendinginan. Ikatan yang terjadi adalah ikatan fisik,

1.802

1.800

1.798

mE 1.796V

';;:0 1.794:; 1.792rn

.* 1.790c:

~ 1.7881.786

1.784

1.782

dimana logam berat mengalami pengungkungan olehbahan penyusun keramik sehingga mengurangimobilisasi atau gerakan dari logam krom terse but.

3. Pengaruh Komposisi Aditif Pb304 dan TSG107

Hasil percobaan pengaruh komposisi aditifPb304 dan TSG 107 terhadap karakteristik densitasdan kuat tekan monolit keramik hasil pembakaransuhu 10000e disajikan pad a Gambar 8 dan 9

...................•.....•.............................··.. ···T····· .. ······.--··.... ·.·····.J

o 1 2 3 4 5 6

Komposisi Pb104 dan TSG 107 (%)

Gambar 8. Grafik Pengaruh Penambahan Aditif Pb304 dan TSG 107 Terhadap KarakteristikDensitas Monolit Keramik Pembakaran 10000e

4000

3800N 3600.§. 3400c:.s 3200

~ 3000~ 2800I-iii 2600~ 2400

2200

2000

o 1 2 3 4 5 6


Gambar 9. Grafik Pengaruh Penambahan AditifPb304 dan TSG 107 Terhadap Karakteristik Kuat TekanMonolit Keramik Pembakaran 10000e

Berdasarkan Gambar 8 dan 9 terlihat bahwa semakin

banyak penambahan aditifPbP4 dan TSG 107 makanilai densitas dan kuat tekan monolit keramik akansemakin besar. Aditif Pb304 berfungsi sebagaisenyawa yang dapat menurunkan titik leburpembentukan monolit keramik. Lelehan Pb304mampu mengikat material pembentuk keramik yang

bertitik lebur tinggi untuk bergabung menjadi satustruktur yang kompak, sedangkan TSG 107merupakan bahan gelasir bakaran rendah yangmudah melebur, saat TSG 107 melebur, lelehannyabersama lelehan Pb304 akan mengisi pori-pori darimonolit, sehingga akan meningkatkan kemampatanmonolit keramik yang dihasilkan. Hal ini


menyebabkan densitas dan kuat tekan monolitkeramik menjadi besar.

Hasil percobaan pengaruh komposisi aditifPb304 dan TSG 107 terhadap karakteristik kadar



krom total terlindi monolit keramik hasil

pembakaran suhu 1000°C disajikan pad a Gambar 10.

2.4

[ 2.3E; 2.2'C

2.1c:

•...

2OJ I- 1.9"iij .•... 1.80 l-E 1.70 •... 1.6..c:

::.::: 1.5

0

1 2 3 4 5 6


Gambar 10. Grafik Pengaruh Penambahan AditifTerhadap Karakteristik Krom Total Terlindi MonolitKeramik Pembakaran 1000°C

Gambar 10 menunjukkan bahwa semakinbanyak penambahan aditif Pb304 dan TSG 107 kedalam adonan keramik menyebabkan kadar kromtotal terlindinya semakin kecil. Hal ini terjadi karenapada dasamya aditif Pb304 dan TSG 107 berfungsiuntuk menurunkan suhu peleburan bahan keramik.Pada suhu sekitar 800°C dimungkinkan sudah terjadipeleburan bahan aditif ini, karena suhu peleburannyarendah maka pembentukan monolit keramik akanlebih cepat terjadi. Ini disebabkan leburan aditifdapat melapisi partikel pembentuk keramik yangbel urn melebur dan masuk mengisi pori-porimonolit, ketika masuk ke dalam pori-pori, leburanini membawa panas yang akan mempercepat reaksidekomposisi seperti yang sudah dijelaskansebelumnya. Hasil penting dari reaksi ini adalahterbentuknya mlillite. Mlillite merupakan senyawayang sangat stabil, sehingga dapat dikatakanpembentukan mlillite merupakan tujuan daripembakaran keramik, karena dengan adanya mlillite,sifat-sifat keramik yang keras, kompak, dan padatmulai terbentukl7. Semakin banyak mlillite yangtebentuk, maka daya kungkung kromnya akansemakin baik. Krom akan berada diantara senyawakristalin mlillite dan terikat kuat secara fisik denganadanya leburan mineral maupun leburan aditif yangterjadi.

Hasil analisis XRD berupa difraktogrammonolit keramik Iimbah krom tanpa aditif dan yangmengandung aditif Pb304 dan TSG 107 disajikanpada Gambar 11. Kedua difraktogram di atasmembuktikan bahwa aditif Pb304 dan TSG 107mampu mempercepat terjadinya dekomposisimineral. Pada difraktogram monolit keramik yangmengandung aditif, terlihat peak kaolinit sudah tidaksetajam pada difraktogram monolit keramik yangtidak mengandung aditif. Hal ini menandakan bahwamineral kaolinit pada monolit keramik beraditiftelahterdekomposisi, terurai menjadi metakaolin.Sebaliknya peak yang tajam pada difraktogrammonolit keramik tanpa aditif menandakan kristalkaolinit masih sempuma dan belurn sepenuhnyaterdekomposisi. Selain itu pada difraktogrammonolit keramik yang beraditif sudah terdeteksiadanya senyawa eskolaite atau kromium (III) oksida(Cr203)' Hal ini membuktikan aditif juga dapatmempercepat terjadinya reaksi dekomposisisenyawa limbah krom. Limbah krom dalam bentukkromium (III) oksida hidrat (Cr203.3H20) atau lebihdikenal dengan kromium hidroksida (Cr(OHh) yangterkandung dalam monolit keramik akan mengalamidehidrasi air kristal sehingga terbentuk eskolaite,dengan reaksi :

Seko/ah Tinggi Teknologi NlIklir-BA TAN 496 Sudaryo dkk

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VIIYOGY AKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

r".>un{s) .61HI-

a.

b.

598 -

n.1l .

blH!

~,e8 -

,lea·

J BII .'

r

r

f = Feldsparm = Mullite

q = a Quartze = Eskolaitek = Kaolinite

f = Feldsparm = Mulliteq = a Quartzk = Kaolinite

Gambar 11.

f~_B _.l,I ~.----~----...,,------:-------:-, -----ft 2fi ~.€ (~n

Difraktogram Monolit Keramik : a. Dengan Aditif , b. Tanpa Aditif PbP4 dan TSG 107Sebesar 5% Hasil Pembakaran 1000°C.

Sementara itu dari kedua difraktogram diperolehinformasi bahwa di dalam monolit keramik telah

terbentuk mullite yang merupakan tujuan daripembakaran keramik sehingga mono lit keramikmenjadi keras, kompak, dan padat.

Hasil terbaik diperoleh saat penambahanaditif Pb304 dan TSG 107 sebanyak 5%, monolitkeramik yang dihasilkan memiliki nilai susut bakarsebesar 15,183%, densitas 1,801g/cm3, kuat tekan3864,045 ton/m2, dan kadar krom total terlindi 1,533ppm. Nilai serap air dan kadar krom total terlindinyapaling kecil sementara nilai susut bakar, densitas,dan kuat tekannya terbesar di antara mono litkeramik yang beraditif di bawah 5%. Meskipun nilaisusut bakarnya terbesar, tetapi hal ini tidak menjadimasalah karena tidak terlalu mempengaruhi kualitaspengungkungan limbah B3.

Secara keseluruhan, mono lit keramik yangdihasilkan masih mempunyai nilai serap air yangrelatif tinggi. Hal ini disebabkan suhu pembakaranmonolit masih di bawah suhu bakar yangseharusnya. Monolit keramik yang dibuat padapenelitian ini berbahan utama kaolin dengankomposisi 60%, yang merupakan keramik jenisporselin. Pada umumnya suhu bakar porselinberkisar antara 1250°C-1460°C. Jika suhu bakar ini

terpenuhi maka akan dihasilkan keramik putih yangpadat, keras, dan kedap air.

4. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil dan pembahasan dapat diambilkesimpulan :1. Bahan dasar keramik dengan aditif Pb304 dan

TSG 107 diketahui dapat mengungkung limbahkrom dengan baik.

2. Aditif Pb304 dan TSG 107 mampu

menurunkan suhu peleburan bahan keramik

sehingga dapat dihasilkan monolit keramik

yang berkualitas baik namun dengan suhu

pembakaran yang lebih rendah.

3. Pengaruh variasi komposisi (air pembentukan,

limbah krom, aditif Pb304 dan TSG 107) serta

variasi suhu pembakaran terhadap monolit

keramik yang dihasilkan adalah sebagai berikut

a. Air pembentukan berbanding lurus dengannilai susut bakar dan serap air serta


b. berbanding terbalik dengan nilai densitasdan kuat tekan mono lit.

c. Suhu pembakaran berbanding lurus dengannilai susut bakar, densitas, dan kuat tekanserta berbanding terbalik dengan nilai serapair mono lit.

d. Penambahan limbah krom berbanding lurusdengan nilai susut bakar, serap air, dankadar krom total terlindi serta berbandingterbalik dengan nilai densitas dan kuattekan monolit.

e. Penambahan aditif Pb304 dan TSG 107berbanding lurus dengan nilai susut bakar,densitas, dan kuat tekan serta berbandingterbalik dengan nilai serap air dan kadarkrom total terlindi.

4. Monolit keramik yang paling baik diperolehsaat penambahan air pembentukan sebanyak8%, komposisi limbah krom 5%, dan aditifPb304 + TSG 107 sebanyak 5% padapembakaran suhu 100°C. Pada pengujianmonolitnya diperoleh hasil nilai susut bakarsebesar 15,183%, serap air 10,079%, densitas1,801 g/cm3, kuat tekan 3864,045 ton/m", sertakrom total telindi sebesar 1,533 ppm.

S. UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis mengucapkanterima kasih kepada Bapak Sukosono, A.Md sertasemua pihak terkait yang telah membantu di dalamkelancaran penelitian ini.

6. DAFTAR PUSTAKA

1. Ambar Astuti. 1997. Pengetahuan Keramik.Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.

2. Sukandarrumidi. 1999. Bahan Galian

Industri. Yogyakarta : Gadjah Mada UniversityPress.

3. JMV Hartono. 1991. Teori Pembakaran

Bagian I, II, dan III. Informasi TeknologiKeramik dan Gelas. Bandung

4. Sugiyono. 2010. Statistika untuk Penelitian.Bandung : Alfabeta

5. Anonim. Keputusan KABAPEDAL Nomor :KEP-03/BAPEDAL/09/1995 TentangPersyaratan Teknis Pengolahan Limbah BahanBerbahaya.


YOGYAKARTA,16NOVEMBER2011ISSN 1978-0176

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 498 Sudwyo dkk

Documents

SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGY …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1978-0176-2011-488.pdfPenelitian dilakukan dengan cara mencampur limbah krom, lempung, kaolin,