Pengenalan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3)

Pada manajemen pengolahan limbah B3 perlu diketahui tentang proses-proses yang dapat terjadi untuk mengurangi limbah tersebut yang meliputi proses fisika, kimia dan biologi. Limbah B3 seringkali bereaksi kimia yang berpengaruh pada lingkungan yang disebut karakteristik fisika-kimia. Beberapa karekteristik fisika-kimia yang akan dibahas di antaranya:
1. Solubility
Solubility atau kelarutan merupakan derajat sebuah zat untuk melarut dalam suatu pelarut. Satuan unit dari kelarutan suatu zat adalah (mg/L atau ppm), (1 µg/L = 1 ppb). Material memiliki derajat kelarutan yang berbeda-beda tergantung pada nilai Ksp (moles/L). Metode yang digunakan untuk mengolah limbah B3 yang menggunakan kelarutan adalah hydroxide precipitation. Apabila nilai solubility zat sangat kecil maka hydroxide precipitation sulit digunakan.
2. Vapor Pressure
Molekul akan berubah menjadi uap atau gas apabila terjadi proses evaporasi. Kondisi kesetimbangan terjadi apabila jumlah molekul yang meninggalkan cairan sama dengan jumlah molekul yang mulai terlarut kembali. Vapor pressure atau tekanan uap adalah tekanan yang digunakan oleh uap dalam kesetimbangan cairan. Pada kondisi ideal untuk menentukan tekanan total digunakan Raoult’s Law :
Ptotal = Pa + Pb
Dimana Pa dan Pb merupakan tekanan parsial yang didapat dari
Pa = Pvp.a x Xa
dan
Pb = Pvp.b x Xb
Pvp.a = tekanan uap zat atau komponen a
Pvp.b = tekanan uap zat atau komponen b
Xa = fraksi mol zat a dalam larutan , dapat dihitung dengan mol a/(mol a + mol b)
Xb = fraksi mol zat b dalam larutan, dapat dihitung dengan mol b/(mol a + mol b)
Pada realitanya jarang sekali terjadi larutan dalam kondisi ideal sehingga pada larutan yang tidak ideal seperti pada ikatan polar (methanol-water) menyimpang dari hukum Raoult karena interaksi molekul yang kuat.
3. Henry’s Constant
Henry’s law menjelaskan kelarutan gas pada cairan, dia menyatakan bahwa dalam kondisi kesetimbangan tekanan parsial gas yang berada di atas cairan sebanding dengan konsentrasi kimia pada cairan tersebut. Pernyataan tersebut diekspresikan dengan persamaan:
Pg = HCL
Pg = tekanan parsial gas (atm)
H = konstanta Henry (atm.m3)/mol
CL = konsentrasi kimia di dalam cairan (mol/m3)
4. Diffusion Coefficient
Difusi adalah pergerakan kontaminan yang dipengaruhi oleh gradient konsentrasi. Jumlah kontaminan yang melewati suatu unit area pada waktu tertentu dapat dihitung dengan Fick’s Law :
J = -D(dC/dx)
J = flux (mol/cm2.s)
D = koefisien difusi (cm2/s)
C = konsentrasi (mol/cm3)
X = jarak perpindahan (cm)
5. Partition Coefficients
Koefisien partisi merupakan rasio konsentrasi dengan asumsi terpisahnya suatu zat menjadi dua fase yang berbeda.
6. Bioconcentration Factor
Bioconcentration factor (BCF) merupakan jumlah zat kimia yang terakumulasi oleh organisme air. BCF pada organisme masuk lewat rantai makanan yang masuk dalam jaringan karena adanya proses metabolism pada tubuhnya dan juga ekskresi.
7. Sorption
Sorption atau penyerapan adalah proses pergerakan kontaminan terkumpul pada suatu tempat yaitu pengisap. Beberapa macam hal yang mempengaruhi cepatnya proses penyerapan yaitu : reaksi elektrik, gaya Van der Waal, ikatan kovalen, ikatan hydrogen, sifat lyophobic dari kontaminan.
8. Concentration
Unit dari konsentrasi adalah mg/L atau ppm dan biasanya yang digunakan dalam proses kimia adalah molalitas yang merupakan rasio jumlah mol pelarut dengan massa zat yang terlarut. Molalitas sering digunakan untuk mengekspresikan konsentrasi daripada ppm karena ppm masih mengandung unsure perkiraan. Namun dalam suatu kasus ppm digunakan untuk mengetahui konsentrasi uap di udara :
Cppmv = ((Cµg/L)x(24.1))/((mw)x(p))
Cppmv = konsentrasi uap (ppm)
Cµg/L = konsentrasi uap (µg/L)
24.1 = volume molar ambient pada suhu kamar 700F (L.atm/mol)
mw = molekul weight (g/mol)
P = tekanan atmosfer (atm)


Referensi:
La Grega.Section 3-2 PHYSICAL-CHEMICAL PROPERTIES.
Rangkuman Engga Rahmawati, Teknik Lingkungan Universitas Indonesia 2007.

Parameter Kimia Awal Pengujian Kualitas Air

Pada awal perencanaan suatu instalasi, perlu diketahui kualitas air yang akan diolah. Namun pada aplikasi teknis, tidak langsung seluruh parameter uji kulaitas air dilakukan pada air yang akan diolah. Terdapat parameter-paremeter awal yang digunakan sebagai acuan untuk uji kualitas air selanjutnya. Parameter awal dalam pengujian kualitas air antara lain:

1. Dissolved oxygen (DO)
Dissolved oxygen (DO) atau oksigen terlarut adalah banyaknya oksigen yang terkandung dalam air. Oksigen terlarut ini merupakan salah satu parameter dalam menentukan kualitas air. Air yang memiliki DO tinggi menunjukkan tingkat pencemaran yang rendah, dan sebaliknya air yang memiliki DO rendah menunjukkan tingkat pencemaran yang tinggi. Oksigen terlarut dibutuhkan oleh mikroorganisme air sebagai sumber oksigen dalam proses pernafasan. Semakin sedikit oksigen ditunjukkan dengan mikroorganisme air yang semakin sedikit, bahkan seringkali tumbuh mikroorganisme anaerob. Bila mikroorganisme anaerob yang tumbuh, maka air tersebut seringkali menimbulkan bau yang tidak sedap.
Metode pengujian dapat dilakukan dengan salah satu cara berikut:
a. Titrasi Iodometri
Prinsip : Kebutuhan O2 dikonsumsi oleh mikroba untuk mendegradasi zat-zat organik ditetapkan dengan mengukur jumlah O2 yang terlarut. Oksigen dalam sampel akan mengoksidasikan MnSO4 yang ditambahkan ke dalam larutan dalam keadaan basa, sehingga terjadi endapan MnSO2. Dengan penambahan H2SO4 pekat dan alkali azida maka akan dibebaskan I2 yang setara dengan O2 terlarut. Iod yang dibebaskan tersebut kemudian dianalisa dengan metode titrasi Iodometri yaitu dengan larutan standar tiosulfat dan kanji.
b. Analisis Instrumental
Prinsip : (spektronik, pengukuran berdasarkan panjang gelombang)

2. Total suspended solids (TSS)
Total suspended solids (TSS) atau total padatan tersuspensi adalah jumlah padatan berukuran lebih besar dari 10-3 mm yang terkandung dalam badan air. Padatan tersuspensi erat kaitannya dengan kekeruhan dan keberadaan bakteri. Bakteri dapat bersembunyi pada padatan tersuspensi, hal ini dapat menyebabkan bakteri berkembangbiak.
Metode pengujian:
Metode Gravimetri
Prinsip : Zat padat dalam sampel dipisahkan dengan menggunakan saringan 10-3 mm atau saringan serabut kaca (filter fiber glass). Zat padat yang tertahan dikeringkan pada suhu ±105oC. Berat stabil zat padat sesudah pengeringan adalah total padatan tersuspensi.

3. Biochemical oxygen demand (BOD)
Biochemical oxygen demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biokimiawi adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk menguraikan senyawa organik pada kondisi aerobik. Kebutuhan oksigen biokimiawi ini berbanding terbalik dengan keberadaan oksigen terlarut. Bila nilai BOD tinggi berarti oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme dalam air banyak, sehingga sisa oksigen yang berada dalam air sedikit, sebaliknya bila nilai BOD rendah berarti oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme dalam air sedikit, sehingga sisa oksigen dalam air banyak. Tingginya nilai BOD mengindikasikan bahwa banyaknya senyawa organik yang harus diuraikan oleh mikroorganisme. Proses pengujian BOD dilakukan selama lima hari (BOD5) untuk mengetahui pola kebutuhan oksigen biokimiawinya. Pada umumnya nilai BOD akan menurun dari hari ke hari karena senyawa organik yang harus diuraikan semakin sedikit sehingga kebutuhan oksigen untuk proses penguraian semakin sedikit.
Metode pengujian:
Titrasi Iodometri

4. Chemical oxygen demand (COD)
Chemical oxygen demand (COD) atau kebutuhan oksigen kimiawi adalah pengukuran jumlah senyawa organik dalam air yang setara dengan kebutuhan jumlah oksigen untuk mengoksidasi senyawa organik secara kimiawi. Kedua parameter (BOD dan COD) ini mengukur jumlah senyawa organik, namun nilai COD umumnya lebih besar dari nilai BOD, hal ini dikarenakan terdapat senyawa yang tidak dapat terurai oleh mikroorganisme namun masih dapat diurai oleh proses kimiawi.
Metode pengujian:
Metode refluks dan titrasi

5. Suhu
Suhu air memiliki rentang yang luas. Faktor-faktor yang mempengaruhi suhu air antara lain volume air, lokasi badan air, kedalaman badan air, dan iklim. Air yang selalu mendapatkan pencahayaan dari matahari memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan air yang tidak mendapatkan pencahayaan. Semakin dalam air maka suhu air semakin rendah. Suhu air yang rendah mengakibatkan kandungan oksigen sedikit karena oksigen semakin sulit untuk melarut dalam air.
Metode pengujian:
Pengujian langsung (termometer)

6. pH
Parameter pH digunakan sebagai penentu awal tingkat keasaman badan air.
Metode pengujian:
a. Kertas pH
b. Analisis Instrumental (pH meter)

7. Nutrien (terutama N dan P)
Nutrien dalam air yang menjadi parameter kunci pada pengujian kualitas air adalah N (Total Nitrogen) dan P (Total Phospor). Keberadaan Nitrogen (N) dalam air dapat menunjukkan keberadaan senyawa organik seperti protein, urea, hingga hasil proses penguraian. Turunan Nitrogen dalam air dapat berupa ammonia nitrogen (NH3), ion ammonia (NH4+), ion nitrit (NO2-), dan ion nitrat (NO3-). Bila keberadaan total nitrogen dalam air tidak ada, maka seluruh turunan nitrogen juga tidak ada. Bila keberadaan total nitrogen ada, maka diperlukan pengujian lanjut untuk mengidentifikasi turunan nitrogen yang berada dalam badan air.
Keberadaan Phospor tidak berbeda jauh dengan keberadaan Nitrogen. Phospor juga menunjukkan keberadaan senyawa organik seperti protein, urea, dan hasil proses penguraian. Keberadaan Phospor dapat menyebabkan perkembangan pesat alga dan tanaman air yang mengakibatkan turunnya nilai oksigen terlarut karena pengonsumsian berlebihan di waktu bersamaan.
Kedua parameter nutrien ini menunjukkan jenis senyawa organik yang ada dalam badan air.
Metode pengujian Total Nitrogen:
a. Metode Kjeldahl
b. Analisis Instrumental
Metode pengujian Total Phospor:
a. Metode Gravimetri
b. Analisis Instrumental

8. Total dissolved solids (TDS)
Total dissolved solids (TDS) atau total padatan terlarut adalah jumlah padatan berukuran lebih kecil dari 10^-3 mm yang terkandung dalam badan air. Parameter padatan terlarut erat kaitannya dengan parameter kesadahan, alkalinitas, dan daya hantar listrik, yang keseluruhannya menguji keberadaan kation dan anion dalam air. Konsentrasi padatan terlarut sangat beragam bergantung pada iklim, kondisi geologis, dan waktu. Total padatan terlarut jarang digunakan sebagai parameter pengujian awal kualitas air karena sifatnya yang tidak membahayakan kesehatan. Efek dari padatan terlarut ini lebih bersifat teknis dalam proses-proses penjernihan badan air.
Metode pengujian:
Metode Gravimetri
Prinsip : Zat terlarut dalam sampel dipisahkan dengan menggunakan saringan 10-3 mm atau saringan serabut kaca (filter fiber glass). Zat terlarut kemudian diuapkan dan dikeringkan pada suhu ±105oC. Berat stabil zat padat sesudah pengeringan adalah total padatan terlarut.



Referensi:
1.Qasim, Syed R., Edward M. Motley, dan Guang Zhu. Water Works Engineering: Planning, Design & Operation.
2.Kiely, Gerard. Environmental Engineering. 1996. Singapore:McGraw-Hill Book.
3.Reynolds dan Richards. Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, 2nd Edition. 1995. USA:PWS Publishing Company.
4.Laboratorium Teknik Penyehatan dan Lingkungan. Modul Praktikum Laboratorium Lingkungan. 2009. Depok:Universitas Indonesia.