Sintesis koagulan magnetik (Fe304 - protein biji kelor) dan pemanfaatannya dalam pengolahan limbah sintetik zat warna kongo merah

Abstract

Biji kelor (Moringa oleifera) mengandung protein globulin yang cukup tinggi; sebesar 53% telah berhasil diaplikasikan sebagai koagulan alami. Namun; memiliki beberapa kekurangan diantaranya waktu sedimentasi yang lama dan peningkatan kandungan zat organik pada air olahan. Peningkatan kinerja ekstrak protein sebagai koagulan alami dapat dilakukan dengan pembuatan koagulan magnetik yang dapat mempercepat waktu sedimentasi. Fungsionalisasi koagulan magnetik dilakukan dengan 2 metode; yaitu adsorpsi dan dispersi. Pengolahan limbah cair menggunakan koagulan magnetik via dispersi masih memiliki kandungan zat organik. Sebaliknya; penggunaan koagulan magnetit via adsorpsi dapat mengurangi peningkatan zat organik dalam limbah cair, tetapi perlu dilakukan modifikasi permukaan untuk meningkatkan kapasitas protein pada permukaan magnetit agar kinerja koagulasi maksimal. Ekstraksi protein biji kelor dilakukan menggunakan pelarut NaCl berkonsentrasi rendah, sebesar 1 M pada pH 5,5. Ekstrak yang diperoleh diuji kadar proteinnya menggunakan metode Bradford. Fungsionalisasi koagulan magnetik via adsorpsi, dilakukan dengan cara modifikasi permukaan magnetit terlebih dahulu menggunakan asam humat atau asam galat; dilanjutkan dengan proses adsorpsi oleh ekstrak protein. Adsorpsi dilakukan pada pH yang divariasikan dalam rentang 9 – 12. Fungsionalisasi koagulan magnetit via dispersi dilakukan dengan cara sonikasi magnetit dengan ekstrak protein. Fungsionalisasi koagulan magnetit via dispersi dilakukan dengan cara sonikasi magnetit dengan ekstrak protein. Koagulasi zat warna kongo merah dilakukan dalam jar test apparatus dengan kecepatan 100 rpm selama 2 menit; dilanjutkan pada 20 rpm selama 20 menit dengan variasi pH 3 – 10; dosis koagulan magnetik 25 – 250 mg/L untuk via adsorpsi; dosis ekstrak protein 0 – 300 mg eq BSA/L dan dosis magnetit 0 – 2,5 mg/L untuk via dispersi; dan konsentrasi awal kongo merah 10 – 60 ppm. Respon yang diamati adalah %removal zat warna setiap waktu menggunakan metode spektrofotometri UV-vis dengan pengambilan sampel setiap 5 menit dan volume sludge menggunakan metode volumetrik dengan bantuan Imhoff cone. Kinetika sedimentasi dimodelkan dengan pseudo orde 1 dan pseudo orde 2. Kapasitas adsorpsi protein mencapai 34,274 μg eq BSA/mg untuk modifikasi asam humat dan 30,957 μg eq BSA/mg untuk modifikasi asam galat pada pH 10,5. Koagulasi dengan pendekatan adsorpsi tidak teramati adanya pembentukan flok yang menandakan terjadinya koagulasi, sehingga penelitian dilanjutkan dengan pendekatan dispersi. Peningkatan pH pada koagulasi menggunakan koagulan magnetik via dispersi mengalami penurunan pada %removal dan volume sludge; pH terbaik koagulasi zat warna kongo merah adalah 3 dengan %removal 97,62% dan volume sludge 2 mL/L limbah. Dosis ekstrak terbaik sebesar 100 mg eq BSA/L dengan %removal 95,70% dengan volume sludge 0,60 mL/L limbah; penambahan dosis lebih lanjut tidak lagi meningkatkan %removal, hanya menghasilkan lebih banyak volume sludge. Penambahan dosis magnetit meningkatkan %removal dan volume sludge. Penambahan konsentrasi awal kongo merah mengakibatkan menurunnya %removal dan volume sludge dengan variasi terbaik pada 10 ppm menghasilkan %removal 95,56% dengan volume sludge 3,20 mL/L limbah. Kinetika sedimentasi diwakilkan oleh pseudo orde 2 dengan proses chemisorption.