Kajian koagulasi kongo merah dengan koagulan magnetik dan koagulan pembantu natrium alginat

Abstract

Polyaluminium chloride (PAC) merupakan koagulan inorganik yang umum digunakan untuk koagulasi limbah. Namun, penggunaan PAC sebagai koagulan dapat berdampak buruk karena menyebabkan Alzheimer pada manusia, toksik bagi organisme akuatik, serta menurunkan pH larutan hasil koagulasi. Penggunaan bahan alami seperti natrium alginat sebagai koagulan pembantu menjadi salah satu alternatif untuk mengurangi penggunaan PAC. Natrium alginat merupakan polisakarida alami yang dapat membentuk struktur egg-box yang membantu proses koagulasi sehingga dapat digunakan sebagai koagulan pembantu. Koagulasi konvensional menggunakan koagulan inorganik PAC dan koagulan pembantu natrium alginat cukup efektif; namun waktu sedimentasi yang diperlukan masih relatif lambat (>30 menit). Maka dari itu, penggunaan besi nanopartikel seperti magnetit dan bantuan medan magnet eksternal dapat mempersingkat waktu sedimentasi. Pada penelitian ini, larutan zat warna kongo merah dengan konsentrasi awal 50 ppm digunakan sebagai model limbah sintetik. Sebelum dilakukan proses koagulasi, koagulan magnetik disintesis dengan mencampurkan larutan PAC dan magnetit, lalu didispersikan dengan ultrasonikasi (15 menit) sehingga terbentuk magnetit-PAC (MPAC). Koagulasi dilakukan menggunakan jar test apparatus di mana dilakukan pengadukan cepat (100 rpm, 2 menit) yang diikuti pengadukan lambat (20 rpm, 20 menit) dan sedimentasi (60 menit). Variasi pH (3-8) dengan konsentrasi koagulan magnetik dilakukan untuk menentukan pH terbaik proses koagulasi. Setelah didapatkan pH terbaik, profil koagulasi terhadap konsentrasi magnetit dipelajari pada berbagai dosis magnetit; sebesar 12,5, 18,75, 25, 31,25, 37,5, serta 50 ppm dan konsentrasi PAC tetap sebesar 25 ppm. Lebih lanjut, dilakukan koagulasi magnetik beserta koagulan pembantu dengan memvariasikan dosis natrium alginat pada konsentrasi 0,25, 0,5, 0,75, 1, 1,25, 1,5 ppm dengan konsentrasi PAC tetap sebesar 7,5 ppm serta dosis magnetit dan pH terbaik. Sebagai pembanding dilakukan tempuhan koagulasi dengan PAC saja, magnetit saja, natrium alginat saja, dan MPAC saja. Untuk mengkaji kinerja koagulasi, persen penurunan zat warna dan volume sludge yang dihasilkan diukur menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan Imhoff cone. Kinetika sedimentasi diamati setiap 5 menit selama waktu sedimentasi 1 jam menggunakan model kinetika pseudo orde 1 dan 2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koagulasi berjalan paling efektif pada pH 3 serta kinetika settling akan meningkat seiring peningkatan dosis magnetit. Dosis magnetit yang paling efektif adalah pada 37,5 ppm dengan nilai k2 sebesar 1,2263 g/mg.min dan persen removal sebesar 97% pada dosis PAC 25 ppm. Proses sedimentasi flok hasil koagulasi MPAC terjadi lebih cepat dibandingkan yang menggunakan PAC saja. Kinerja koagulasi juga meningkat dengan penambahan dosis koagulan pembantu natrium alginat. Penambahan natrium alginat pada dosis terbaik 0,5 ppm meningkatkan persen removal zat warna menjadi 81,7% dari 48,3% bila hanya menggunakan MPAC dengan dosis PAC 7,5 ppm. Koagulasi kongo merah mengikuti model kinetika pseudo orde 2 dengan jenis adsorpsi yang terjadi adalah chemisorption dimana interaksi dipol-dipol terjadi akibat perbedaan muatan koagulan MPAC dengan koloid zat warna kongo merah sehingga mekanisme koagulasi yang terjadi adalah netralisasi muatan.