Kajian penggunaan Koagulan Magnetik berbasis FeCl3 dan Fe3O4 untuk Koagulasi Limbah Sintetik zat warna kongo merah

Abstract

FeCl3 merupakan koagulan inorganik yang biasa digunakan untuk koagulasi pada pengolahan limbah. Namun, penggunaan FeCl3 sebagai koagulan memiliki dampak negatif bagi lingkungan karena bersifat toksik. Di sisi lain, penggunaan koagulan alami lebih ramah lingkungan namun kinerjanya tidak sebaik koagulan inorganik. Untuk meminimisasi dampak tersebut, kinerja FeCl3 dibantu oleh koagulan alami menjadi alternatif untuk mengurangi dosis penggunaannya. Kitosan merupakan polimer polikationik yang berpotensi sebagai koagulan alami karena memiliki banyak gugus amina kationik terprotonasi untuk mengikat partikel koloid seperti limbah zat warna sintetik. Akan tetapi, penggunaan FeCl3−kitosan memiliki waktu sedimentasi yang lambat. Untuk mengatasi hal tersebut, nanopartikel magnetik Fe3O4 ditambahkan dalam pembuatan koagulan magnetik untuk meningkatkan kinerja koagulan. Nanopartikel magnetik ini memiliki sifat superparamagnetik dan mudah terikat terhadap gaya medan magnet sehingga dapat mempercepat waktu pengendapan. Tahap awal penelitian diawali dengan sintesis koagulan magnetik FeCl3−Fe3O4 dengan cara mendispersikan magnetit ke dalam larutan FeCl3 dengan bantuan pengadukan pada 200 rpm selama 1 jam dan diikuti oleh sonifikasi selama 5 menit. Sebelum digunakan dalam koagulasi, kitosan dilarutkan terlebih dahulu ke dalam HCl 1% diikuti pengadukan selama 1 jam. Koagulasi dilakukan dalam jar test apparatus dengan kecepatan pengadukan cepat (250 rpm, 2 menit) diikuti oleh pengadukan lambat (40 rpm, 30 menit) dan sedimentasi selama 60 menit. Untuk mendapatkan pH terbaik koagulasi, digunakan konsentrasi kongo merah 50 mg/L, konsentrasi kitosan 50 mg/L serta FeCl3 20 mL/L dengan variasi pH pada rentang 3−8. Setelah mendapatkan pH terbaik, dilakukan variasi konsentrasi kitosan 5, 10, 15, 20, 25, 30 mg/L tanpa menggunakan magnetik untuk melihat pengaruhnya terhadap kinerja koagulasi. Selanjutnya dilakukan variasi konsentrasi magnetik 25, 50, 75, 100, 150, 200 mg/L pada nilai pH koagulasi terbaik. Kemudian yang terakhir dilakukan variasi konsentrasi awal zat warna kongo merah 50, 60, 70, 80, 90, 100 mg/L. Semua run dilakukan secara duplo untuk memperoleh kondisi koagulasi terbaik. Kinerja koagulasi diamati dengan persen penurunan zat warna menggunakan spektrofotometer UV-vis tiap dan volume sludge yang dihasilkan menggunakan metode volumetrik dengan bantuan imhoff cone. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koagulasi menggunakan kitosan tidak menunjukkan adanya penurunan persen removal zat warna dan pembentukan sludge, sehingga penelitian dilanjutkan menggunakan FeCl3 saja. FeCl3 memberikan koagulasi terbaik pada pH 6; dosis 20 mL/L dengan persen removal 95,11%. Koagulan FeCl3−kitosan memberikan kondisi koagulasi terbaik pada pH 6 dan dosis kitosan 10 mg/L tidak menaikkan persen removal (84,35%) maupun volume sludge (10,5 mL/L) secara signifikan. Penambahan magnetit tidak menaikkan persen removal serta volume sludge yang diperoleh dan hanya meningkatkan kinetika settling seiring peningkatan dosis magnetit. Konsentrasi awal kongo merah terbaik pada 60 mg/L yang memberikan 94,98 % removal dan 16,25 mL/L volume sludge, peningkatan konsentrasi awal kongo merah lebih lanjut menurunkan persen removal serta sludge yang dihasilkan. Kinetika sedimentasi mengikuti model adsorpsi pseudo orde 2 dengan jenis adsorpsi physisorption.