Disusun oleh: Veny Rachmawati NRP. 3309 100 035 Dosen Pembimbing: Alia Damayanti, ST. MT. PhD
Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013
Pengolahan Limbah Industri Pewarnaan Jeans Menggunakan Membran Silika Nanofiltrasi Untuk
Menurunkan Warna dan Kekeruhan
Keberadaan industri tekstil dalam skala besar, menengah dan skala rumah tangga
Kandungan limbah cair hasil proses industri tekstil mengandung pencemar organik yang tinggi dan
pewarna organik rantai panjang
Teknologi membran tergolong clean technology dan NF dapat menyaring limbah dengan kadar organik
sangat tinggi
Latar Belakang
Rumusan Masalah Penentuan massa silika yang optimum untuk pembuatan membran nanofiltrasi yang digunakan pada pengolahan limbah cair pewarnaan jeans.
Penentuan nilai koefisien rejeksi membran silika nano filtrasi untuk warna dan kekeruhan pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.
Penentuan nilai fluks membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.
Tujuan Mendapatkan massa silika optimum yang digunakan untuk pembuatan membran pada proses pengolahan limbah cair pewarnaan jeans.
Mendapatkan nilai koefisien rejeksi warna dan kekeruhan membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika serta variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.
Mendapatkan nilai fluks membran silika nano filtrasi pada variasi massa silika dan variasi % volume limbah cair pewarnaan jeans.
Ruang Lingkup Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium
Air limbah berasal dari limbah limbah pewarnaan jeans
Parameter yang diukur: Kekeruhan dan Warna
Pengujian struktur dan analisa morfologi dilakukan di Laboratorium Energi ITS
Sintesis silika menggunakan metode alkali fusion. Variabel yang digunakan variasi massa silika
Aliran dalam reaktor yang digunakan adalah aliran cross flow. Variabel yang digunakan %volume limbah cair pewarnaan jeans
Metodologi Penelitian
Sintesis Silika
Pembuatan Membran
Pelaksanaan Penelitian
Pengujian Membran pada Reaktor Aliran Cross Flow
Pengujian struktur membran
Analisa morfologi membran
Variabel: Massa silika 5;8;10 gram
Konsentrasi air limbah : air bersih
100% : 1 50% : 50% 25% : 75%
Analisa Awal dan analisa permeat untuk masing-masing parameter
Analisa dan Pembahasan
Sintesis silika Pembentukan Kalium Silikat
Pembentukan Pembentukan Silicic Acid
Pemurnian Silika
Pembuatan Membran
Penambahan PEG, PVA, dan Semen Portland Putih
Pengujian membran pada reaktor
• Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Koefisien Rejeksi Warna
Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika dengan %
Volume Limbah 100
Massa Silika Menit ke Co Awal Co permeat Koefisien
Rejeksi
5 gram
20 1,123 0,086 92,38
40 1,123 0,065 94,17
60 1,123 0,045 95,96
80 1,123 0,035 96,86
8 gram
20 1,123 0,237 78,92
40 1,123 0,206 81,61
60 1,123 0,195 82,66
80 1,123 0,186 83,41
70,00
80,00
90,00
100,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ko
efi
sie
n R
eje
ksi (
%)
Waktu Operasi (Menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika dengan
% Volume Limbah 50
Massa Silika Menit ke Co Awal Co permeat Koefisien
Rejeksi
5 gram
20 0,760 0,186 75,48
40 0,760 0,166 78,13
60 0,760 0,146 80,78
80 0,760 0,136 82,11
8 gram
20 0,760 0,337 55,60
40 0,760 0,307 59,58
60 0,760 0,287 62,23
80 0,760 0,277 63,55
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ko
efi
sie
n R
eje
ksi (
%)
Waktu Operasi (Menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
Koefisien Rejeksi (%R) Warna pada Variasi Massa Silika
dengan % Volume Limbah 25 Massa
Silika Menit ke Co Awal Co permeat
Koefisien
Rejeksi
5 gram
20 0,525 0,237 54,91
40 0,525 0,217 58,75
60 0,525 0,211 59,90
80 0,525 0,206 60,67
8 gram
20 0,525 0,388 26,13
40 0,525 0,348 33,81
60 0,525 0,327 37,65
80 0,525 0,317 39,56
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ko
efi
sie
n R
eje
ksi (
%)
Waktu Operasi (Menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
• Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Koefisien Rejeksi Kekeruhan
Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 100
91,00
92,00
93,00
94,00
95,00
96,00
97,00
98,00
99,00
100,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ko
efi
sie
n R
eje
ksi (
%)
Waktu Operasi (Menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 50
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ko
efi
sie
n R
eje
ksi (
%)
Waktu Operasi (Menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
Koefisien Rejeksi (%R) Kekeruhan pada Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 25
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ko
efi
sie
n R
eje
ksi (
%)
Waktu Operasi (Menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
Pembahasan
• Didapatkan nilai koefisien rejeksi kekeruhan terbesar 99,31% dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan % volume limbah 100%. Untuk nilai koefisiensi rejeksi warna terbesar 96,86% didapatkan dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan % volume limbah 100.
• Massa campuran PVA dan massa silika dapat mempengaruhi kerapatan dan pori-pori membran yang dihasilkan. Selain itu apabila penambahan campuran PVA yang ditambahkan kurang ataupun melebihi massa maksimal maka akan menurukan kualitas membran dan menyebabkan proses penyisihan warna berlangsung kurang maksimal (Aprilia dkk., 2012).
• Pengaruh Massa Silika dan %Volume Air Limbah Terhadap Nilai Fluks Membran
Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 100
menit ke
5gr 8gr
volume (ml) Nilai Fluks volume (ml) Nilai
Fluks
20 1,3 2,028 1,6 2,496
40 1,25 1,950 1,45 2,262
60 1,2 1,872 1,3 2,028
80 1,05 1,638 1,2 1,872
Rata-rata 1,872 2,164
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Flu
ks (L
/m².
jam
)
Waktu Operasi (menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 50
Menit ke 5gr 8gr
Volume (ml) Nilai Fluks Volume (ml) Nilai Fluks
20 1,5 2,340 1,9 2,964
40 1,3 2,028 1,7 2,652
60 1,1 1,716 1,5 2,340
80 1 1,560 1,45 2,262
Rata-rata 1,911 2,554
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Flu
ks (L
/m².
jam
)
Waktu Operasi (menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
Nilai Fluks (L/m².jam) Variasi Massa Silika dengan % Volume Limbah 25
Menit ke
5gr 8gr
Volume (ml) Nilai Fluks Volume (ml) Nilai Fluks
20 1,9 2,964 2,2 3,432
40 1,75 2,730 2,05 3,198
60 1,4 2,184 1,8 2,808
80 1,1 1,716 1,6 2,496
Rata-rata 2,398 2,983
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Flu
ks (L
/m².
jam
)
Waktu Operasi (menit)
Silika 5 gram Silika 8 gram
Pembahasan
• Didapatkan nilai fluks terbesar 3,432 L/m².jam dari variasi massa silika 8 gram (39,12 %wt) dan % volume limbah 25%
• Hasil perhitungan menunjukkan nilai fluks terbesar pada membran variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt) dan 8 gram (39,12 %wt) terjadi di menit ke 20, pada menit-menit berikutnya mengalami penurunan.. Nilai fluks menurun pada menit-menit berikutnya dikarenakan lama kelamaan terjadi fouling pada membran hingga menutup pori-pori membran yang membuat keja membran semakin berat dan jumlah permeat yang dihasilkan mengalami penurunan (Karamah dan Lubis, 2000).
Hasil Analisa FTIR
Hasil Analisa FTIR
Pembahasan
• Puncak utama pada bilangan panjang gelombang 3411,84 cm-1 merupakan gugus fungsi yang terkandung dalam silika. Hal tersebut dikarenakan karakteristik vibrasi ulur –OH terlihat pada daerah bilangan gelombang 3550–3200 cm-1 (Silverstein dkk., 2007).
• Puncak pada bilangan gelombang 1101,28 cm-1
menunjukkan adanya gugus fungsi siloksan (Si-O-Si) • Banyaknya puncak bilangan gelombang menurun
dikarenakan terdapat banyak pengotor yang tertahan pada membran sehingga menyebabkan menurunnya daya serap elektromagnetik suatu senyawa
Hasil Analisa SEM
KESIMPULAN
Dari penelitian ini dapat diberikan beberapa kesimpulan, yakni: • Variasi massa silika optimum dalam pembuatan membran yang
mampu menurunkan warna dan kekeruhan terbesar pada limbah pewarnaan jeans adalah 5 gram (28,65 %wt).
• Variasi % volume limbah pewarnaan jeans yang optimum dengan penurunan warna dan kekeruhan terbesar adalah variasi % volume limbah 100% dengan kandungan warna 1,123 Co dan kekeruhan 180,5 NTU.
• Nilai koefisien rejeksi terbesar untuk warna sebesar 96,86 % dan kekeruhan sebesar 99,31% yang didapatkan dari variasi massa silika 5 gram (28,65 %wt), variasi % volume limbah pewarnaan jeans 100% dengan kandungan warna 1,123 Co dan kekeruhan 180,5 NTU.
• Nilai fluks terbesar didapatkan dari variasi massa silika 8 gram (39,12 %wt), variasi % volume limbah pewarnaan jeans 25 % yang mengandung warna 0,525 Co dan kekeruhan 40,9 NTU dengan nilai fluks sebesar 3,432 liter/m2.jam.