Pengolahan skala pilot limbah kromium heksavalen industri elektroplating dengan fotokatalisis UV/TiO2

Abstract

Industri elektroplating kromium yang bergerak di bidang pelapisan logam dengan pemanfaatan arus listrik menghasilkan limbah cair kromium heksavalen, Cr(VI), yang berbahaya dan beracun (B3) serta bersifat karsinogenik. Teknologi fotokatalisis UV/TiO2 secara batch dapat menjadi teknologi alternatif yang cukup sederhana namun efektif dalam pengolahan limbah industri elektroplating skala kecil-menengah dibandingkan dengan metode konvensional (reduksi-presipitasi kimia) pada umumnya. Proses fotokatalisis berawal dari penyinaran sinar UV pada semikonduktor TiO2 yang menghasilkan elektron dan hole untuk proses reduksi-oksidasi. Cr(VI) yang menerima elektron akan tereduksi menjadi Cr(III) dengan toksisitas 100 kali lebih rendah. Pada saat bersamaan, hole yang terbentuk perlu direaksikan dengan suatu senyawa aditif (hole scavenger), seperti asam oksalat, untuk meminimalkan rekombinasi elektron dan hole. Penelitian ini mengkaji kondisi optimum pengolahan limbah Cr(VI) pada skala pilot (50 L), seperti laju aerasi, intensitas lampu UV, dan konsentrasi katalis. Penelitian ini juga mengkaji jumlah make-up katalis yang dibutuhkan untuk batch selanjutnya sehingga biaya operasi menjadi lebih ekonomis. Limbah sintetis Cr(VI) sebesar 250 ppm diolah pada pH 1 dalam sebuah bubble column photoreactor yang dilengkapi dengan lima buah low pressure UV lamp. Pada akhir proses, katalis TiO2 Evonik (Degussa) P-25 dipisahkan dan diregenerasi untuk digunakan kembali pada batch selanjutnya dengan penambahan make-up katalis. Percobaan pendahuluan menunjukkan bahwa laju aerasi 3 L/menit memberikan nilai konstanta laju reaksi (k) lebih baik dibandingkan 4 dan 5 L/menit. Di antara variasi intensitas lampu UV dan konsentrasi katalis yang dilakukan, intensitas lampu UV sebesar 7,5 Watt/L dan konsentrasi katalis TiO2 sebesar 2 g/L menunjukkan performa terbaik (removal Cr(VI) sebesar 88,83% setelah 180 menit penyinaran) dan memiliki nilai k terbesar (9,058 x 10-3 min-1). Selanjutnya, make-up katalis yang harus ditambahkan dalam batch berikutnya adalah sebesar 4,43%.