Pengolahan Limbah Sianida dengan Oksidator Klorin

Untuk mengelola air limbah secara baik diperlukan keterpaduan dari berbagai macam disiplin ilmu pengetahuan yang baik yang bersifat teknis administratif maupun secara operasional (Santi, 2004). Air limbah yang tidak ditangani secara benar akan mengakibatkan dampak negatif khususnya bagi kesehatan, sehingga perlu pengelolaan yang baik agar bila dibuang ke suatu areal tertentu tidak menimbulkan pencemaran yang didukung dengan Instalasi Pengolahan Air limbah (IPAL) (Rahmawati dan Azizah, 2004, dan Khusnuryani, 2008).

Pengolahan limbah dapat dibagi menjadi pengolahan primer, pengolahan sekunder, dan pengolahan tersier (Woodard, 2001). Pengolahan primer (pengolahan secara fisika) biasanya dilakukan dengan koagulasi flokulasi atau penyaringan, sedangkan pada pengolahan sekunder (pengolahan secara biologi), limbah diuraikan dengan bantuan mikroorganisme. Limbah yang bersifat tidak dapat diuraikan secara biologi (non-biodegradable), diolah dengan pengolahan tersier. Beberapa contoh limbah nonbiodegradable adalah limbah pewarna tekstil, pestisida,  herbisida, organik klor, dan sebagainya (Tang, 2004 dalam Hudaya et al., 2011).

Menurut Zinkus et al., (1998) dalam Hudaya et al., (2011) menyatakan bahwa pengolahan limbah tersier dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya dengan metode incineration, air stripping, activated carbon adsorption, dan ozone treatment. Metoda incineration merupakan metoda yang mahal dalam penggunaannya; metoda ozone treatment hanya menguraikan secara parsial/tidak sempurna di samping penggunaan ozone yang relatif mahal dan kurang efisien; sedangkan metoda activated carbon adsorptiondan air stripping hanya memindahkan senyawa-senyawa pencemar ke media atau fasa lain. Metoda lain yaitu Advanced oxidation process (AOP), memiliki kelebihan utama yaitu dapat mendegradasi/menguraikan secara tuntas senyawa-senyawa berbahaya bersifat nonbiodegradable dalam limbah melalui proses oksidasi (oxidative degradation).

Advanced oxidation process (AOP) merupakan sistem yang didasarkan pada sifat oksidatif yang sangat kuat dari radikal hidroksil (OH*). Radikal ini dapat terbentuk dari kombinasi antara radiasi UV dan salah satu diantara komponen berikut: ozon (O3), hidrogen peroksida (H2O2), dan titanium dioksida (TiO2). Selain itu, radikal ini juga dapat dihasilkan dari kombinasi antara hidrogen peroksida dengan ion fero (Fe2+) yang biasa disebut sebagai Fenton reagent (Legrini et al., 1993; Ray, 1998; dan Heredia et al., 2001 dalam Hudaya et al., 2011). Beberapa contoh oksidator lain adalah klorin, klorin dioksida, dan permanganate (WEF, 2008).

Karakteristik Senyawa Klorin

Klorin (Cl2) merupakan salah satu unsur yang ada di bumi dan jarang dijumpai dalam bentuk bebas. Pada umumnya klorin dijumpai dalam bentuk terikat dengan unsur atau senyawa lain membentuk garam natrium klorida (NaCl) atau dalam bentuk ion klorida di air laut (Hasan, 2006). Klor atau turunannya di perairan berasal dari limbah industri yang menggunakan klor misalnya sebagai desinfektan atau pelarut yang di buang ke perairan (Enjarlis et al., 2006).

Klorin pertama kali diidentifikasi oleh seorang ahli farmasi dari Swedia, Carl Wilhem Scheele, pada tahun 1774 dengan meneteskan sedikit larutan asam klorida (HCl) pada lempeng mangan oksida (MnO2) yang menghasilkan gas berwarna kuning kehijauan. Reaksi dari percobaan tersebut adalah sebagai berikut (Keenan et al., 1993):

4HCl(ag)+MnO2(s) ————-> Cl2(g)+MnCl2(ag)+2H2O(l)

Pada saat itu, Scheele belum dapat memastikan kandungan gas tersebut. Pada tahun 1810 Sir Humprey Davy, seorang ahli kimia Inggris menyatakan bahwa gas kuning kehijauan pada percobaan Scheele adalah sebuah unsur dan menamakannya chlorine, yang berarti khloros dalam bahasa Yunani atau hijau. Menurut Scott (1994) dalam Hasan (2006) menyatakan bahwa klorin dalam suhu kamar berbentuk gas halogen (Golongan VII), bersifat sangat reaktif dan merupakan jenis oksidator kuat yang mudah bereaksi dengan berbagai unsur lain. Pada suhu -340C, klorin berbentuk cair dan pada suhu -1030C berbentuk padatan kristal kekuningan.

Secara alami, klorin terdapat dalam bentuk ion klorida dengan jumlah relatif jauh lebih besar dibandingkan ion-ion halogen lainnya. Klorin dalam bentuk garam (misal NaCl) merupakan bentuk paling aman, sedangkan dalam bentuk gas, klorin dapat diperoleh dengan mengekstraksi larutan garam NaCl dengan cara elektrolisis.

Klorin disamping mempunyai fungsi yang berarti dalam kehidupan manusia, juga berdampak negatif bagi lingkungan. Untuk mencegah terjadinya kerusakan lingkungan akibat pembuangan limbah, termasuk limbah klorin maka suatu industri diwajibkan mengelola limbahnya terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan, dimana hal ini sesuai dengan pasal 16 ayat (1) Undang-Undang No.23 Tahun 1997 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup. Selain itu untuk mencegah terjadinya pencemaran pada badan air, Pemerintah melalui Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor Kep-51/MenLH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri menetapkan parameter dan batasan konsentrasi yang diizinkan untuk dibuang, salah satunya yakni klorin dengan batasan 1 mg/L dalam bentuk klorin bebas (Cl2) (Hasan, 2006).

Pemanfaatan Klorin

Dalam kehidupan manusia, klorin memegang peranan penting yaitu banyak benda-benda yang kita gunakan sehari-hari mengandung klorin seperti peralatan rumah tangga, alat-alat kesehatan, kertas, obat dan produk farmasi, pendingin, semprotan, pembersih, pelarut, dan berbagai produk lainnya (Hasan, 2006; Retnowati, 2008).  Pada industri tekstil dan kertas, senyawa klorin baik dalam bentuk klorin dioksida (ClO2) atau sodium hipoklorid (NaOCl). Pemutihan dengan menggunakan klorin, proses oksidasinya selalu melibatkan atom Cl. Jika sebuah oksidator melepaskan elektron, maka akan terjadi proses oksidasi dan struktur kimia dari molekul tersebut berubah dan warnanya juga berubah (Retnowati, 2008). Penggunaan senyawa klorin sebagai pemutih memungkinkan terjadinya produk samping atau limbah yang berbahaya bagi lingkungan (Jayanudin et al., 2010).

Penggunaan klorin dalam pengolahan air minum dimanfaatkan sebagai desinfektan. Klor atau klorin merupakan bahan kimia bersifat oksidator yang berfungsi untuk menghilangkan pertumbuhan mikroorganisme. Bahan kimia ini akan membunuh mikroorganisme dengan daya oksidasinya. Klorin merupakan   bahan   kimia   yang   murah   dan mempunyai daya desinfeksi sampai beberapa jam setelah penambahannya (Lestari et al., 2008).

Kandungan klor yang tinggi dalam air minum dapat menyebabkan racun bagi tubuh, namun apabila klor dalam konsentrasi yang layak tidak berbahaya bagi manusia bahkan dibutuhkan sebagai desinfektan. Klor dalam air dengan konsentrasi tinggi apabila berikatan dengan Na+ akan menyebabkan rasa asin dan dapat merusak pipa-pipa air (Antara et al., 2008)

Meskipun dalam pengolahan air limbah klor juga dapat digunakan, namun tidak dianjurkan karena menurut penelitian klor berpotensi menghasilkan Trihalometan (THMs) yang disebabkan oleh adanya reaksi antara senyawa-senyawa organik berhalogen dalam air limbah dengan klor. Trihalomentan merupakan senyawa yang bersifat karsinogenik dan mutagenik (Sururi et al., 2008). Beberapa jenis limbah yang dapat diolah dengan menggunakan oksidator klor adalah limbah yang mengandung sianida seperti pada industri metal plating dan industri tambang (WEF, 2008). Contoh aplikasi klorin dalam pengolahan limbah adalah sebagai oksidator dalam pengolahan limbah sianida.

Pengolahan Limbah Sianida dengan Oksidator Klorin

Pengolahan limbah sianida dapat dilakukan dengan beberapa cara. Salah satunya adalah dengan menggunakan senyawa klorin. Oksidasi sianida dengan menggunakan klorin merupakan metode yang paling umum digunakan, dan merupakan metode yang paling efektif (Sari, 2008). Klorin yang bersifat sebagai oksidator paling efektif adalah NaOCl 5%, namun larutan ini tidak mampu menghilangan senyawa anorganik (Yanti, 2004). Metode ini dapat dioperasikan pada system batch maupun continue. Metode ini juga cocok dilakukan secara manual dan berjalan pada kondisi ambient. Oksidasi sianida dengan menggunakan klorin terbagi atas dua tahap. Pada tahap pertama, sianida dikonversi menjadi sianat; pada tahap kedua, sianat dihidrolisa menjadi karbondioksida dan gas nitrogen. Pada tahap pertama, gas klorin atau hipoklorit bereaksi dengan sianida untuk menghasilkan sianogen klorida.

NaCN + Cl2  ——–> CNCl + NaCl

NaCN + NaOH + H2O ——-> CNCl  +  2NaOH

2NaCN  +  Ca(OCl)2 + 2H2O ——–> 2CNCl  +  Ca(OH)2 + 2NaOH

Reaksi ini tidak tergantung pada pH dan hampir terjadi secara cepat. Sianogen klorida merupakan zat beracun dan sangat mudah menguap. Maka dari itu, harus langsung dikonversi menjadi senyawa yang tidak berbahaya. Sianogen klorida terpecah secara cepat di atas pH 10.0 dan suhu 20°C. Pada pH yang lebih rendah, konversi sianat sangat lambat; maka dari itu pH 8.0 merupakan pH minimum untuk pembentukan sianat sianogen klorida. Konversi sianogen klorida menjadi sianat, yang stabil dan lebih rendah toksisitasnya daripada sianida, terjadi dengan hidrolisis alkalin seperti berikut:

CNCl + 2NaOH ———> NaCNO + NaCl + H2O

Reaksi diatas berlangsung dalam 10 ± 30 menit pada pH 8,5 ± 9. Jika pHnya naik hingga 10  ± 11, maka reaksi dapat selesai dalam waktu 5 ± 7 menit, perlakuan reaksi ini harus pada sisi yang aman untuk mencegah pembentukan sianogen klorida. Maka dari itu, oksidasi dengan menggunakan klorin dari sianida menjadi sianat selalu terjadi pada pH lebih tinggi dari 9,5 ± 10 dan nilai pH lebih dari 10,5 sangat dianjurkan.

Pada tahap kedua, sianat dihidrolisa untuk menghasilkan ammonia dan karbondioksida. Reaksi berjalan pada pH alkali, namun reaksi ini sangat lambat, kecuali jika ada keberadaan klorida bebas. Reaksi berjalan selama beberapa jam pada pH 10, namun pada pH 8.5 ± 9.9, reaksi juga dapat berjalan dengan durasi yang baik.

3Cl2 + 4H2O + 2Na2CNO ———–> 3Cl2 + (NH4)2CO3 + Na2CO3

Klorin tidak ikut serta dalam reaksi, namun hanya mempercepat proses reaksi. Dengan keberadaan klorin, reaksi masih membutuhkan 1 ± 1.5 jam untuk bias selesai dengan sempurna. Dengan keberadaan klorin bebas, ammonia secara cepat terkonversi menjadi gas nitrogen.

 3Cl2 + 6NaOH + (NH4)2CO3 + Na2CO3 ——-> 2NaHCO3 + N2 + 6NaCl + 6H2O

 Seperti dengan seluruh aplikasi breakpoint klorinasi, produk lain seperti N2O dan NCl3 juga dapat terbentuk. Cara lain menghidrolisa sianat dengan menggunakan kondisi asam (pH < 2.5)

 2NaCNO + H2SO4 + 4H2O ———> (NH4)2SO4+ 2NaHCO3

Reaksi ini bisa selesai dalam 5 menit. Tapi metode ini jarang digunakan karena membutuhkan biaya yang tinggi dan membutuhkan netralisasi pada efluen (Sari, 2008).

Penggunaan klorin sebagai oksidator memiliki dampak negatif yakni terbentuknya senyawa dioksin penyebab kanker (carcinogen) (Nugroho dan Ikbal, 2005). Menurut Water Research Centre, klorin pada effluent yang dibuang ke badan air penerima akan dapat menimbulkan efek merugikan terhadap ekologi perairan. Sebaiknya air limbah terolah dapat dimanfaatkan kembali untuk menyiram tanaman atau mencuci mobil dan tidak langsung dibuang ke badan air penerima (Djaja dan Maniksulistya, 2006).

Sumber: https://fitrianameilasari.wordpress.com/2012/05/04/klorin/

Be the first to comment

Leave a Reply

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.


*


Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.