ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (1) (2010) : 18 – 24

## Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi
Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Pengolahan Limbah Cair Industri Batik dengan Metoda Elektrokoagulasi Menggunakan Besi Bekas Sebagai Elektroda
Titik Darmawanti a , Suhartana a* , Didik Setiyo Widodo b
a Inorganic Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof.
Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
b Analytical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof.
Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
* Corresponding author: suhartana@live.undip.ac.id Art ic le   Info Ab s t rac t Keywords: Batik waste, electrocoagulation, scrap iron The liquid waste treatment of batik industry by electrocoagulation method using scrap metal as electrode has been studied. The study was aimed to separate the dyes of naphthol from waste. During the electrocoagulation process, the iron metal was able to form Fe(OH) 3 which acted as a dyestuff adsorbent. Since the Fe(OH) 3 flox could adsorb the naphthol dye hence the dye can be separated  from  the  waste.  In  this  electrocoagulation  process,  determination  of  the  best conditions covered the potential applied, pH variation and electrolysis time. The results showed that the best-applied potential was obtained at 5 volts with the best pH of 2 and electrolysis time of 15 minutes. At room temperature, electrocoagulation of batik liquid waste gave absorbance decrease of 98.53%, while the decrease of COD, TSS and turbidity content were 83.64%, 99.27% and  98.57%  respectively.  The  FTIR  data  showed  the  presence  of  similar  absorption  between before  and  after  electrolysis  waste.  This  result  suggests  that  most  of  the  dyestuffs  can  be separated from the wastewater and the electrocoagulation method can be applied to overcome the coloured liquid waste.

## Ab s t rak
Kata kunci: limbah batik, elektrokoagulasi, besi bekas Telah  dilakukan  penelitian  pengolahan  limbah  cair  industri  batik  dengan  metoda elektrokoagulasi  menggunakan  besi  bekas  sebagai  elektroda  yang  bertujuan  untuk memisahkan  zat  warna  naftol  dari  limbah.  Selama  proses  elektrokoagulasi  logam  besi mampu  membentuk  Fe(OH) 3 yang  berperan  sebagai  adsorben  zat  warna,  karena  floks Fe(OH) 3 mampu mengadsorpsi zat warna naftol sehingga zat warna dapat dipisahkan dari limbah. Pada proses elektrokoagulasi dilakukan penentuan kondisi terbaik yang meliputi potensial aplikasi, variasi pH dan waktu elektrolisis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa diperoleh potensial aplikasi sebesar 5 volt dengan pH terbaik 2 dengan waktu elektrolisis selama 15 menit. Pada temperatur kamar, elektrokoagulasi limbah cair batik memberikan penurunan absorbansi sebesar 98,53%, sedangkan penurunan kandungan COD, TSS dan kekeruhan masing-masing adalah 83,64%, 99,27% dan 98,57%. Data FTIR menunjukkan adanya kemiripan serapan yang muncul antara limbah sebelum elektrolisis dan endapan hasil  elektrolisis.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  sebagian  besar  zat  warna  telah  dapat dipisahkan  dari  limbah  cair  dan  metoda  ektrokoagulasi  dapat  diaplikasikan  untuk mengatasi limbah cair berwarna.

## 1. Pendahuluan
Zat  warna  banyak  digunakan  dalam  berbagai industri. Industri batik perumahan merupakan salah satu industri  yang  banyak  menggunakan  zat  warna  yang
sisanya dibuang ke lingkungan sebagai limbah. Buangan proses  pewarnaan  batik  ini  menimbulkan  dampak  yang merugikan  lingkungan,  karena  lingkungan  mempunyai kemampuan  terbatas  untuk  mendegradasi  zat  warna
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (1) (2010) : 18 – 24
tersebut [1]. Zat warna merupakan senyawa organik yang mengandung  gugus  kromofor.  Zat  warna  reaktif merupakan  zat  warna  yang  banyak  digunakan  untuk pewarnaan  tekstil  maupun  batik.  Pada  pewarnaan  batik menggunakan  pewarna  alam  juga  menggunakan pewarna  buatan,  misalnya  senyawa  naftol  yang  sangat berbahaya. Naftol merupakan salah satu zat warna yang banyak digunakan [2].
Limbah cair dari proses pewarnaan dan pencelupan batik merupakan salah satu sumber pencemaran air yang cukup  tinggi  jika  tidak  dilakukan  pengolahan  limbah. Teknologi pengolahan limbah cair secara biologi, kimia, fisika  maupun  kombinasi  antara  ketiga  proses  tersebut dapat  digunakan  untuk  mengolah  limbah  cair  industri batik.  Pengolahan  limbah  cair  dengan  proses  biologi misalnya  dengan  menggunakan  mikroorganisme  juga banyak  diterapkan  untuk  mereduksi  senyawa  organik limbah  cair  industri  batik  [3].  Namun  efisiensi penghilangan  warna  melalui  proses  biologi  ini  sering tidak  memuaskan,  karena  zat  warna  mempunyai  sifat tahan  terhadap  degradasi  biologi.  Secara  fisika  dengan adsorpsi  menggunakan  karbon  aktif,  silika,  dan biomaterial  [4].  Penggunaan  karbon  aktif  untuk menghilangkan  warna  juga  memerlukan  biaya  yang cukup  tinggi  karena  harga  karbon  aktif  relatif  mahal. Untuk  mengatasi  masalah  pengolahan  limbah  cair diperlukan  alternatif  baru  untuk  mengolah  limbah  cair industri  batik  yang  efektif  dan  efisien  dalam menurunkan polutan organik dan zat warna [5].
Di  samping  itu,  lingkungan  sekitar  kita  terdapat berbagai  logam  bekas  seperti  besi  yang  sudah  tidak terpakai  sehingga  dapat  mencemari  lingkungan.  Besi merupakan  salah  satu  logam  yang  banyak  digunakan dalam segala bidang kehidupan manusia, namun setelah tidak  terpakai  maka  besi  tersebut  akan  menjadi  bahan pencemar  karena  besi  sulit  terdegradasi  dan  usaha pemanfaatan  kembali  masih  kurang.  Sementara  itu menurut  Cotton dkk. [6]  besi  memiliki  sifat  sebagai pengoksidasi  dengan  potensial  standar  reduksi  bernilai positif. Logam besi mampu membentuk  gelatin  Fe(OH) 3 yang  mempunyai  pori-pori  sehingga  dapat  digunakan untuk mengkoagulasi zat warna [7]. Besi (III) hidroksida biasa  digunakan  sebagai  koagulan  dalam  pengolahan limbah cair. Besi hidroksida tersebut akan mengadsorpsi pada permukaan zat warna cair dari dalam larutan. Pada penelitian-penelitian sebelumnya telah banyak dilakukan elektrokoagulasi dengan memanfaatkan daya adsorpsi  hidroksida  besi  dan  larutan  zat  warna. Penelitian  tersebut  antara  lain  elektrodekolorisasi fenolftalein [8], metal orange [9] dan indigo [10].
Bersumber dari
penyebab permasalahan lingkungan dan berdasar penelitian-penelitian sebelumnya,  maka  diperlukan  penelitian  tentang elektrokoagulasi zat warna naftol dengan menggunakan logam  besi  bekas  sebagai  elektroda.  Pengolahan  limbah cair  industri  batik  melalui  proses  elektrokoagulasi dengan menggunakan besi bekas sebagi elektroda dapat mengurangi  pencemaran  lingkungan  yang  disebabkan oleh  zat  warna  naftol  dan  logam  bekas,  sehingga  akan diperoleh  limbah  cair  industri  batik  yang  layak  untuk dibuang ke lingkungan. Metode pengurangan  zat warna
naftol pada limbah industri batik dengan menggunakan elektrokoagulasi ini mempunyai kelebihan dibandingkan metode  lainnya, yaitu  waktu  proses  yang  lebih  singkat, sehingga  menghemat  proses  pengolahan  limbah  serta tidak  membutuhkan  proses  analisis  yang  rumit.  Selain itu, hasil penelitian ini juga dapat memberikan informasi mengenai  penggunaan  besi  bekas  terhadap  proses elektrokoagulasi  zat  warna  naftol  supaya  proses penanganan  limbah  dapat  terjadi  secara  efektif  dan efisien.

## 2. Metodologi

## Penentuan Rentang Potensial Aplikasi
Sel  elektrolisis  dengan  elektroda  besi  disiapkan. Selanjutnya  sebanyak  50  mL  limbah  cair  batik dimasukkan  ke  dalam  gelas  beker,  kemudian  ditambah 0,71 gram Na 2 SO 4 dan ditambah H 2 SO 4 0,05 N sampai pH menjadi  2.  Selanjutnya  dipindahkan  ke  dalam  sel elektrolisis  kemudian  larutan  dielektrolisis  dengan variasi potensial listrik 1 – 10 volt selama 20 detik disertai pengukuran  arus  (I)  yang  dihasilkan.  Perlakuan  yang sama dilakukan terhadap larutan blanko, kemudian dari data yang didapat dibuat kurva potensial listrik terhadap arus listrik (E terhadap i ) untuk memperoleh daerah kerja elektrolisis dan potensial minimal untuk mengelektrolisis sampel pada suasana asam.
Daerah  potensial  aplikasi  untuk  kondisi  basa  dapat dicari dengan perlakuan yang sama seperti pada kondisi asam tetapi dengan menambahkan NaOH 0,05 N sampai pH 10. Selanjutnya potensial aplikasi yang diperoleh dari suasana  asam  dan  basa  dibandingkan  dan  ditentukan potensial aplikasinya.

## Elektrokoagulasi Limbah Cair Batik dengan Variasi pH dan Waktu
Selanjutnya  sebanyak  50  mL  limbah  cair  batik dimasukkan  ke  dalam  gelas  beker,  kemudian  ditambah 0,71 gram Na 2 SO 4 dan ditambah H 2 SO 4 0,05 N sampai pH menjadi  2.  Selanjutnya  dipindahkan  ke  dalam  sel elektrolisis  yang  dihubungkan  dengan  potensial  listrik luar selama 20 menit. Perlakuan tersebut diulang untuk variasi pH 4, 6, 8, 10 dan 12 dengan menambahkan asam sulfat 0,05 N dan atau NaOH 0,05 N. Perlakuan tersebut diulang untuk variasi lama elektrolisis 10, 15, 20, 25 dan 30  menit.  Setelah  dilakukan  pengujian,  maka  diperoleh waktu minimum proses elektrolisis.

## Elektrokoagulasi Limbah Cair Industri Batik pada Kondisi Terbaik
Sel  elektrolisis  dengan  elektroda  besi  bekas disiapkan  sebanyak  8  pasang.  Kemudian  dipasang  pada rangkaian  alat  seperti  pada  desain  alat.  Selanjutnya sebanyak 1 liter limbah cair industri batik ditambah 14,2 gram  Na 2 SO 4 dan  ditambah  H 2 SO 4 0,05  N  sampai  pH menjadi  2 . Kemudian  masing-masing  elektroda dihubungkan dengan potensial listrik luar pada potensial aplikasi  sebesar  5  volt  selama  15  menit.  Filtrat  yang diperoleh  dilakukan  pengujian  dan  endapan  yang terbentuk dilakukan analisis dengan menggunakan FTIR.
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (1) (2010) : 18 – 24
Penentuan Persentase Dekolorisasi Pewarna Naftol dalam Limbah Cair Industri Batik dengan

## Spektrofotometer
Absorbansi  tiap  limbah  cair  industri  batik  sebelum dan  sesudah  elektolisis  dengan  berbagai  konsentrasi pada  panjang  gelombang  maksimum.  Persentase dekolorisasi  didapat  dari  absorbansi  larutan  sebelum elektrolisis  dikurangi  absorbansi  larutan  setelah elektrolisis  dan  dibagi  absorbansi  sebelum  elektrolisis lalu dikali 100%.
Persentase Dekolorisasi % 100   = Ao A
∆A =  Perubahan  absorbansi  yaitu  absorbansi  awal – absorbansi akhir
Ao = absorbansi awal

## Uji Kadar COD
Sampel  limbah  sebanyak  2  mL  dan  ditambahkan  1 mL  larutan  pendestruksi  serta  2  ml  larutan  H 2 SO 4 dan direfluks  pada  suhu  150 o C  selama  2  jam.  Kemudian penyiapan 5 larutan standar KHP 0, 50,100,150, 200 ppm dengan  volum  yang  sama.  Selanjutnya  dilakukan pembacaan absorbansi pada panjang gelombang 600 nm dan  pembuatan  kurva  kalibrasi.  Kemudian  dilakukan pengukuran  sampel  dan  larutan  standar  pada  panjang gelombang  600  nm.  Pengukuran  dilakukan  dengan analisis duplo.

## Uji Kekeruhan
Pengukuran  kadar  kekeruhan  dilakukan  dengan menggunakan  alat  Nefelometer.  Kadar  kekeruhan dihitung  dengan  cara  mengalikan  nilai  kekeruhan  yang diperoleh dengan faktor pengenceran.

## Pengujian Padatan Tersuspensi Total
Air limbah batik diaduk dengan magnetic stirer untuk memperoleh air limbah batik yang homogen. Kemudian 100 mL limbah batik disaring menggunakan kertas saring yang  sebelumnya  telah  dikeringkan  di  dalam  oven  dan dikeringkan di dalam desikator. Kertas saring yang berisi padatan  tersuspensi  dipindahkan  ke  dalam  botol timbang  dan  dimasukkan  ke  dalam  oven  selama  2  jam pada  suhu  103 o C – 105 o C.  Setelah  selesai  dikeringkan selanjutnya  dinginkan  ke  dalam  desikator  selama  1  jam untuk menyeimbangkan suhu dan ditimbang.
Kadar Padatan Tersuspensi Total (mg/L) = (𝐴−𝐵) 𝑉 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑜ℎ 𝑢𝑗𝑖 𝐿 × 1000
Keterangan: A =  berat  kertas  saring  dengan  residu kering (mg). B = berat kertas saring (mg)

## 3. Hasil dan Pembahasan
Penelitian  pengolahan  limbah  cair  batik  dengan metode  elektrokoagulasi  menggunakan  besi  bekas sebagai  elektroda  ini  bertujuan  untuk  mengurangi intensitas  warna  naftol  dalam  limbah  cair  batik dengan terlebih  dahulu  mencari  kondisi  terbaik  yang  meliputi penentuan potensial aplikasi, pH dan waktu elektrolisis. Desain  sel  elektrolisis  pada  penentuan  kondisi  terbaik
terdiri  atas  wadah  gelas,  elektroda  kerja  (besi  bekas) sebagai  anoda  dan  katoda.  Elektrolisis  juga  dikerjakan pada  skala  1  liter  limbah  dengan  proses  pengolahan seperti pada desain alat.
Metode  elektrolisis  digunakan  untuk  mengurangi intensitas  warna  naftol  dalam  limbah  cair  batik  karena dalam  proses  elektrolisis  besi  sebagai  anoda  akan dihasilkan  Fe(OH) 3 yang  berupa  endapan  yang  mampu memflokulasi  pewarna  melalui  kopresipitasi  dan penambahan  elektrolit  maka  besi  lebih  aktif  dan  lebih banyak  teroksidasi.  Jarak  antarelektroda  dibuat  1  cm dengan maksud agar gas hidrogen yang dihasilkan oleh katoda  selama  proses  elektrolisis  dapat  mengenai permukaan  anoda  secara  lebih  merata  sehingga  dapat mempercepat  proses  pengapungan  dan  pengumpulan flok-flok besi hidroksida yang dihasilkan selama proses elektrolisis. Semakin besar jarak elektroda semakin besar pula  hambatan  yang  timbul  bagi  reaksi  yang  sedang berlangsung.  Hal  ini  sesuai  dengan  persamaan 𝑅 = 𝜌 𝑙 𝐴 , jika luas penampang elektroda ( A ) dibuat konstan, maka semakin kecil jarak antar elektroda ( l ) semakin kecil pula hambatan  ( R )  yang  timbul  dalam  reaksi  pada  sistem elektrolisis  tersebut.  Sesuai  hukum  Ohm: 𝐼 = 𝑉 𝑅 ,  pada potensial  atau  tegangan  konstan,  semakin  kecil hambatan  yang  timbul,  maka  arus  menjadi  semakin besar  sehingga  mengakibatkan  proses  oksidasi  yang terjadi  semakin  cepat.  Semakin  cepat  proses  oksidasi maka  pembentukan  flok  besi  hidroksida  juga  semakin cepat.  Di  samping  hal  di  atas,  temperatur  juga merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi proses elektrolisis, dalam penelitian ini temperatur yang digunakan  adalah  temperatur  kamar  (lingkungan)  yang dianggap konstan.

## Efek Kelistrikan
Metode pengurangan intensitas warna pada limbah cair batik secara elektrolisis dengan elektroda besi dapat terjadi  karena  dalam  sistem  elektrolisis  tersebut  terjadi reaksi  reduksi-oksidasi.  Pada  anoda  terjadi  proses oksidasi yaitu besi teroksidasi menghasilkan kation besi (Fe 2+ ), sedangkan  pada  katoda  terjadi  reaksi  reduksi air menghasilkan gas hidrogen dan anion hidroksida (OH - ).
Reaksi  reduksidan  oksidasi  yang  terjadi  dalam sistem  elektrolisis  tersebut  mengakibatkan  terjadinya flokulasi  yaitu  terbentuknya  flok  besi  hidroksida  yang berupa  endapan  gelatin  berwarna  hijau.  Flok  yang terbentuk  ini  mampu  mengadsorpsi  pewarna  naftol melalui proses kopresipitasi. Harga potensial reaksi total yang terjadi bernilai negatif. Berdasarkan persamaan: ΔG = -n.F.E sel , maka harga perubahan energi bebas gibbs ( ΔG ) bernilai positif sehingga reaksi tidak dapat berlangsung secara  spontan.  Untuk  dapat  terjadinya  reaksi  agar elektrokoagulasi  dapat  berlangsung  maka  perlu diberikan potensial atau tegangan diberikan [11].
Reaksi redoks yang terjadi dalam sistem elektrolisis memenuhi persamaan berikut:
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (1) (2010) : 18 – 24 21 Anoda  Fe(s) Fe 2+ (aq) + 2e
E 0 = 0,440 V Fe 2+ (aq) + 2OH - (aq)
Fe(OH) 2 (s)
2H 2 O(l)
O 2 (g) + 4H + (aq) + 4e -
Fe(s) + 2OH - (aq) + 2H 2 O(l) Fe(OH) 2 (s) + O 2 (g) + 4H + (aq) + 6e -
Katoda   6H 2 O(l) + 6e - 3H 2 (g) + 6OH - ( aq)
E 0 = -0,830 V Fe(s) + 8H 2 O(l)
Fe(OH) 2 (s) + O 2 (g) + 3H 2 (g) E 0 = -0,390 V
Adanya  oksigen  terlarut  dan  oksigen  hasil  elektrolisis  menyebabkan  ferro  hidroksida  teroksidasi  menjadi  ferri hidroksida [11].
Anoda: 4Fe(s) 4Fe 2+ (aq) + 8e -
4 Fe 2+ (aq) + 10H 2 O(l) + O 2 (g)
4Fe(OH) 3 (s)+ 8H +
(aq)
Katoda:  8H + (aq) + 8e - 4H 2 (g)
4Fe (s) + 10H 2 O(l) + O 2 (g) 4Fe(OH) 3 (s)+ 4H 2 (g)

## Elektrolisis Pelarut dan Penentuan Potensial Aplikasi
Elektrolisis  pelarut  dikerjakan  dengan  melakukan variasi  potensial  selama  elektrolisis  berlangsung.  Arus yang mengalir di dalam sistem elektrolisis pada potensial tertentu  dicatat  dan  digambarkan  sebagai  kurva potensial terhadap arus. Kurva ini memberikan informasi tentang ranah elektroaktif sistem pelarut berair pada pH tertentu (asam dan basa). Sistem ini terdiri atas akuades dan elektrolit pendukung (Na 2 SO 4 ) tempat elektroda besi tercelup. Rentang potensial ini menggambarkan tingkat energi yang setara dengan energi yang diperlukan untuk berlangsungnya proses transfer elektron. Besar dan lebar rentang potensial ini bersifat khusus untuk setiap pelarut dan  dalam  penerapannya  bergantung  pula  pada komposisi  sistem  elektrolit  pendukung  dan  sifat  alami elektroda  aplikasi  besi.  Rentang  potensial  ini memberikan  batas  terbesar  pemberian  potensial  pada tahap  elektrolisis  selanjutnya.  Hal  tersebut  bertujuan supaya  kajian  elektrolisis  tidak  diganggu  dengan komplikasi reaksi yang bisa terjadi pada daerah potensial yang  lebih  besar  [12].  Penentuan  rentang  potensial dekomposisi  ini  dilakukan  pada  kondisi  asam  yang diwakili oleh pH 2 dan kondisi basa yang diwakili oleh pH 10.
Elektrolisis limbah cair batik dikerjakan pada harga potensial  yang  masuk  dalam  ranah  elektroaktif  pelarut akuades.  Elektrolisis  yang  dilakukan  di  luar  daerah  ini akan  mengakibatkan  pelarut  yang  digunakan  ikut terelektrolisis  sehingga  mekanisme  elektrokimia  yang dikaji menjadi bertambah rumit karena adanya kompetisi dan  campur  tangan  reaksi  kimia  produk/spesies  kimia yang  terbentuk  selama  proses  elektrolisis  pelarut (sebagaimana dijelaskan pada bagian atas subbab ini).
Gambar  1  dan  2  memberikan  informasi  rentang potensial  elektrolisis  dan  potensial  aplikasi  terendah yang  harus  diberikan  untuk  proses  elektrolisis selanjutnya.  Untuk  sistem  elektrolisis  dengan  elektroda besi  pada  suasana  asam  diperoleh  rentang  potensial sebesar  3,8-5,47  volt  sedangkan  untuk  suasana  basa diperoleh  rentang  potensial  3,55-6,13  volt.  Selanjutnya potensial  aplikasi  untuk  elektroda  besi  ditetapkan sebesar 5 volt baik pada suasana asam maupun basa.
Gambar 1 Kurva hubungan antara arus dan potensial aplikasi dalam elektrolisis limbah dan larutan blanko pada pH 2 (asam)
Gambar 2. Kurva hubungan antara arus dan potensial aplikasi dalam elektrolisis limbah dan larutan blanko pada pH 10 (basa)

## Pengaruh pH pada Elektrolisis
Untuk  menentukan  kondisi  pH  elektrolisis  limbah cair  batik,  dilakukan  elektrolisis  pada  potensial terkontrol  dengan  variasi  pH  dan  absorbansi  sebagai parameter  yang  diukur.  Elektrolisis  dilakukan  dengan menggunakan elektroda besi dengan variasi pH 2, 4, 6, 8, 10 dan 12. Dari data yang didapat kemudian digambarkan sebagai kurva pH terhadap persentase dekolorisasi.
Gambar 3. Kurva hubungan antara pH dengan persentase dekolorisasi
Kurva  ini  memberikan  informasi  hubungan  antara pH dengan persentase dekolorisasi limbah. Kecenderungan  pH  yang  diperoleh  akan  digunakan sebagai  parameter  tetap  pada  proses  elektrokoagulasi limbah  cair  batik.  Pada  penelitian  ini  persentase dekolorisasi  lebih  tinggi  pada  suasana  asam  dan ditetapkan pH yang digunakan untuk elektrolisis limbah yaitu  pada  pH  2  dengan  persentase  dekolorisasi  paling tinggi  yaitu  sebesar  98,09%.  Persentase  dekolorisasi limbah  cair  batik  pada  pH  asam  ini  dapat  terjadi dikarenakan  oleh  dua  hal  yaitu,  pertama  besi  lebih mudah  teroksidasi  pada  suasana  asam  dibanding  basa, sehingga  dengan  waktu  yang  sama  produksi  besi hidroksida yang dihasilkan pada suasana asam akan lebih banyak  dibandingkan  pada  suasana  basa.  Kedua  pada suasana  asam  ion-ion  hidrogen  lebih  mudah  terserap oleh endapan gel besi hidroksida, sehingga mengakibatkan  besi  hidroksida  semakin  bermuatan positif, akibatnya partikel-pertikel bermuatan netral dan cenderung  negatif  seperti  halnya  naftol  akan  mudah terkopresipitasi  pada  suasana  asam  dibandingkan  pada suasana basa, pada suasana basa yang akan terserap oleh besi  hidroksida  tersebut  adalah  ion-ion  hidroksida sehingga  muatan  endapan  tersebut  menjadi  negatif akibatnya  sulit  bagi  naftol  untuk  dapat  terkopresipitasi oleh besi hidroksida tersebut.

## Penentuan Waktu Elektrolisis
Untuk  menentukan  waktu  elektrolisis  dekolorisasi limbah  cair  batik,  dilakukan  elektrolisis  pada  potensial terkontrol  dengan  variasi  waktu  elektrolisis  dan absorbansi  sebagai  parameter  yang  diukur.  Elektrolisis dilakukan  dengan  menggunakan  elektroda  besi  dengan variasi waktu elektrolisis 5, 10, 15, 20, 25 dan 30 menit. Data  yang  diperoleh  kemudian  digambarkan  sebagai kurva waktu elektrolisis terhadap persentase dekolorisasi.
Gambar 4. Kurva hubungan antara waktu elektrolisis dengan persentase dekolorisasi limbah cair pada potensial 5 volt
Kurva  ini  memberikan  informasi  hubungan  antara waktu  elektrolisis  dengan  persentase  dekolorisasi limbah.  Kecenderungan  waktu  yang  diperoleh  akan digunakan  sebagai  parameter  tetap  pada  proses elektrokoagulasi  limbah  cair  batik  skala  1  liter.  Sesuai dengan  hukum  Farraday: 𝑊 = 𝑒∙𝑖∙𝑡 96500 ,  maka  dengan peningkatan waktu maka berat endapan yang diperoleh akan  semakin  besar.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa semakin  lama  waktu  elektrolisis  maka  floks  besi  (III) hidroksida yang terbentuk semakin besar karena ion besi yang  terbentuk  semakin  banyak  dan  zat  warna  yang terkoagulasi juga akan semakin banyak. Pada penelitian ini  pada  pH  2  diperoleh  waktu  elektrolisis  selama  15 menit  dengan  persentase  dekolorisasi  99,69%.  Setelah melebihi  waktu  minimal  maka  persentase  dekolorisasi cenderung tetap.

## Mekanisme Dekolorisasi
Elektrokoagulasi zat warna naftol dalam limbah cair tekstil dapat terjadi karena ada proses adsorpsi. Adsorpsi terjadi  karena  adanya  proses  kopresipitasi  zat  warna naftol dalam endapan gel besi hidroksida. Besi hidroksida ini  akan  tersuspensi  membentuk  koloid  berupa  partikel besar  dan  stabil,  lalu  partikel  tersebut  mengendap sebagai  endapan.  Pada  proses  pembentukan  endapan tersebut  besi  hidroksida  akan  mengkopresipitasi pewarna yang ada dalam limbah, karena adanya interaksi antara  besi  hidroksida  dengan  pewarna  tersebut.  Besi hidroksida  di  sini  adalah  senyawa  elektrolit  biner  yang bermuatan  positif  dan  negatif.  Partikel  tersebut berinteraksi  dengan  zat  warna  melalui  interaksi elektrostatik  atau  pengompleksan  permukaan  akibat terkoagulasi  sehingga  flok  hidroksida  besi-zat  warna yang  selanjutnya  terflokulasi  membentuk  floks-floks yang  mempunyai  ukuran  lebih  besar  dan  akhirnya mengendap.
Penggunaan metode elektrolisis untuk
menghasilkan  adsorben  besi  hidroksida  yang  lebih digambarkan  sebagai  Fe 2 O 3 .xH 2 O  diasumsikan  lebih efektif daripada dengan pemberian koagulan yang sama. Hal  tersebut  karena  Fe  yang  teroksidasi  belum sepenuhnya  berikatan  dengan  ion  hidroksida  dalam larutan dan sebagai kation polivalen yang masih mampu
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (1) (2010) : 18 – 24
berinteraksi dengan anion-anion maupun molekul netral yang  ada  disekitarnya.  Struktur  rongga  Fe 2 O 3 .xH 2 O berupa  floks  coklat  kemerahan  yang  terfloatasi  di permukaan.  Untuk  mengimbangi  gaya-gaya  di  bagian dalam maka molekul-molekul naftol dan zat warna lain menjadi  tertarik  ke  permukaan  floks,  gaya  ini  relatif lemah (van der walls). Flok Fe(OH) 3 yang terbentuk masih aktif  sebagai  inti  floks  yang  akan  mengkopresipitasi (membawa  serta  atau  mengendapkan)  zat  warna kemudian  terfloatasi  di  permukaan  dan  bergabung membentuk  molekul  yang  lebih  besar  sehingga  akan mengendap  dan  dapat  dipisahkan  dari  larutan  dengan penyaringan [9].
Terjadinya  kopresipitasi  zat  warna  naftol  dengan besi (III) hidroksida ditunjukkan oleh adanya kemiripan puncak-puncak  spektra  FTIR  endapan  limbah  hasil elektrokoagulasi dengan puncak-puncak spektra limbah sebelum  dielektrokoagulasi  yang  ditunjukkan  oleh gambar 5-6:
Gambar 5. Spektra FTIR limbah batik sebelum elektrokoagulasi
Gambar 6. Spektra FTIR residu elektrokoagulasi
Pada  gambar  5  terlihat  bahwa  spektra  FTIR  limbah batik sebelum pengolahan menunjukkan adanya serapan dengan  puncak  melebar  pada  3437,33  cm -1 yang menunjukkan adanya gugus OH alkohol. Adanya serapan C-O  pada  bilangan  gelombang  1105,39  cm -1 juga memperkuat  adanya  gugus  OH  yang  terikat  pada  rantai karbon. Adanya puncak serapan lemah pada 1463,02 cm - 1 menunjukkan  adanya  C=C,  dalam  hal  ini  C=C  berada sebagai sistem dalam senyawa aromatik. Puncak serapan ini  diperkuat  dengan  adanya  puncak  serapan  lain  pada 1630,27 cm -1 yang merupakan konjugasi ikatan rangkap dengan  fenil  yang  mampu  menggeser  puncak  serapan C=C.
Pada  gambar  6  dapat  dilihat  spektra  FTIR  endapan elektrolisis  diasumsikan  bahwa  zat  warna  naftol  telah berikatan dengan flok Fe(OH) 3 , hal ini dapat ditunjukkan oleh  adanya  serapan  dengan  puncak  melebar  pada
3447,62  cm -1 yang  menunjukkan  adanya  gugus  OH alkohol.  Adanya  serapan  C-O  pada  bilangan  gelombang 1117,73  cm -1 juga  memperkuat  adanya  gugus  OH  yang terikat pada rantai karbon. Adanya puncak serapan lemah pada 1454,89 cm -1 menunjukkan adanya C=C, dalam hal ini C=C berada sebagai sistem dalam senyawa aromatik. Puncak  serapan  ini  diperkuat  dengan  adanya  puncak serapan  lain  pada  1631,27  cm -1 yang  merupakan konjugasi  ikatan  rangkap  dengan  fenil  yang  mampu menggeser  puncak  serapan  C=C.  Dengan  adanya kemiripan  spektra  FTIR  antara  limbah  sebelum pengolahan dengan residu hasil elektrolisis, maka dapat disimpulkan bahwa sebagian besar zat warna telah dapat dipisahkan dari limbah cair melalui proses elektrokoagulasi.
Di  samping  melalui  mekanisme  koagulasi,  proses dekolorisasi  limbah  batik  dimungkinkan  terjadi  karena struktur  molekul  naftol  telah  rusak  selama  proses elektrolisis. Pada proses ini elektroda besi juga berperan sebagai elektroda biasa yang merupakan tempat oksidasi berlangsung.  Untuk  mendukung  asumsi  ini,  dilakukan pembandingan  proses  elektrolisis  dengan  bahan elektroda  yang  tidak  membentuk  flok,  seperti  karbon. Pada  elektrolisis  limbah  cair  batik  dengan  elektroda karbon menyebabkan  penurunan  absorbansi  dari  0,848 menjadi  0,345  atau  dengan  persentase  dekolorisasi sebesar 59,3%, karbon yang digunakan sebagai elektroda di anoda dan katoda bersifat inert sehingga tidak bereaksi dengan reaktan, produk dan elektrolit, maka floks yang diinginkan  juga  tidak  terbentuk.  Penurunan  absorbansi terjadi  karena  proses  degradasi  zat  warna  yang dimungkinkan  karena  adanya  kerusakan  ikatan-ikatan pada gugus dalam struktur senyawa naftol.

## Elektrokoagulasi Limbah Cair Berdasarkan Kondisi Terbaik
Setelah  diketahui  kondisi  terbaik  elektrolisis  yang meliputi  potensial  5  volt,  pH  2  selama  15  menit  maka dilakukan elektrokoagulasi limbah cair dalam skala 1 liter dengan  8  elektroda  yang  disusun  paralel  menggunakan satu  sumber  tegangan  listrik.  Setelah  dilakukan elektrolisis  maka  limbah  disaring  untuk  memisahkan filtrat  dan  residunya,  kemudian  dilakukan  analisis  baik kualitatif  maupun  kuantutatif.  Analisis  kualitatif  yang dilakukan antara lain pH, perubahan warna larutan dan endapan  yang  diperoleh.  Analisis  kuantitatif  yang dilakukan antara lain penentuan persentase dekolorisasi, kadar  COD,  TSS  dan  kekeruhan.  Hasil  yang  diperoleh dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 1. Perbandingan kualitas limbah sebelum dan sesudah elektrolisis skala 1 liter
Parameter Sebelum proses Setelah proses Persentase penurunan Derajat keasaman (pH) 7.33 6,19 - Kekeruhan (mg/L) 146,50 2,1 98,57 COD (mg/L) 9969,5 1631,3 83,64 TSS (mg/L) 138 1,0 99,28 Warna (absorbansi) 0,848 0.0125 98,53
Dari  tabel  di  atas  dapat  dilihat  bahwa  terjadi penurunan kandungan COD, TSS, kekeruhan dan warna.
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 13 (1) (2010) : 18 – 24
Kekeruhan dan TSS dapat diturunkan hingga 98,57% dan 99,28%  karena  zat  warna  dan  senyawa  kimia  yang  lain mampu  dipisahkan  dari  limbah  sehingga  limbah  hasil elektrolisis  menjadi  jernih.  Kadar  COD  mampu diturunkan  hingga  83,64%  karena  sebagian  besar senyawa  organik  termasuk  zat  warna  dapat  dipisahkan dari limbah, ada yang teradsorpsi oleh floks dan sebagian strukturnya  telah  rusak  akibat  teroksidasi.  Hal  ini  juga ditandai dengan penurunan warna dari berwarna merah keruh  menjadi  bening  dengan  penurunan  zat  warna persentase dekolorisasi) sebesar 98,53%.
Spektra kualitatif UV-Vis untuk limbah cair sebelum elektrolisis  seperti  disajikan  gambar  7  menunjukkan adanya  puncak  pada  panjang  gelombang  485  nm (panjang gelombang maksimum 485nm) yang disebabkan  oleh  warna  dari  senyawa  (terutama  naftol) yang  berada  dalam  limbah  cair  tersebut.  Spektra kualitatif  UV-Vis  untuk  limbah  cair  yang  telah dielektrolisis  dengan  elektroda  besi  seperti  disajikan gambar  8  memperlihatkan  bahwa  tidak  ada  puncak serapan  pada  daerah  panjang  gelombang  400-600  nm sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  zat  warna  naftol telah mampu dipisahkan dari limbah.
Gambar 7. Spektra UV-Vis limbah cair sebelum elektrolisis
Gambar 8 Spektra UV-Vis limbah cair setelah elektrolisis
Dengan  melihat  berbagai  hasil  di  atas  dapat disimpulkan bahwa elektrokoagulasi menggunakan besi sebagai  elektroda  untuk  kasus-kasus  zat  warna  dapat diaplikasikan.

## 4. Kesimpulan
Zat  warna  naftol  dalam  limbah  cair  industri  batik dapat  dipisahkan  dengan  metode  elektrokoagulasi menggunakan elektroda besi. Kondisi terbaik elekrokoagulasi  limbah  cair  batik  elektroda  besi  yaitu pada  potensial  aplikasi  5  volt,  pH  2,  dan  waktu elektrolisis  minimal  15  menit.  Pada  kondisi  tersebut  ini
diperoleh  persentase  dekolorisasi  98,53  %,  penurunan COD  83,64  %,  kekeruhan  98,57  %,  dan  TSS  99,28  % dalam skala limbah satu liter.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Daniela Suteu, Doina Bilba, Equilibrium and kinetic study of reactive dye Brilliant Red HE-3B adsorption by activated charcoal, Acta Chimica Slovenica, 52, 1, (2005) 73-79
[2]  Manaskorn  Rachakornkij,  Sirawan  Ruangchuay, Sumate  Teachakulwiroj,  Removal  of  reactive  dyes from  aqueous  solution  using  bagasse  fly  ash, Songklanakarin  Journal  of  Science  and  Technology, 26, 1, (2004) 13-24
[3]  M.  Ali  Mazmanci,  Ali  Ünyayar,  Decolourisation  of Reactive  Black  5  by  Funalia  trogii  immobilised  on Luffa cylindrica sponge, Process Biochemistry, 40, 1, (2005) 337-342 http://dx.doi.org/10.1016/j.procbio.2004.01.007
[4]  S. Mondal, Methods of Dye Removal from Dye House Effluent — An Overview, Environmental Engineering Science, 25, 3, (2008) 383-396 http://dx.doi.org/10.1089/ees.2007.0049
[5]  Renita  Manurung,  Rosdanelli  Hasibuan,  Irvan,  Zat Warna  Azo  Reaktif  Secara  Aerob  dan  Anaerob,  in, Jurusan  Teknik  Kimia,  Universitas  Sumatera  Utara, Medan, 2004.
[6]  Frank  Albert  Cotton,  Geoffrey  Wilkinson,  Paul  L. Gaus, Basic inorganic chemistry, John Wiley, 1995.
[7]  Arthur  Israel  Vogel,  G.  Svehla,  Textbook  of  Macro and  Semimicro  Qualitative  Inorganic  Analysis,
Longman Scientific & Technical, 1987. [8]  Joko Kristanto, Laju elektrodekolorisasi Phenolptalein  sebagai  fungsi  Voltase,  in:    Jurusan Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang, 2000.
[9]  Famila  Dwi  Ningsih  Dekolorisasi  Metil  Orange menggunakan  Anoda  Besi,  in:    Jurusan  Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang, 2000.
[10] Aciep Dwi Hadiyanto, Pengaruh pH dan Penambahan Hidrogen  Peroksida terhadap Elektrorisasi Pewarna Indigo,  in:    Jurusan  Kimia, Universitas  Diponegoro, Semarang, 2003.
[11]  Philip  Henri  Rieger,  Electrochemistry,  Springer Netherlands, 1994.
[12] Didik  Setiyo  Widodo Widodo,  Gunawan,  Wahyu  Adi Kristanto,  Elektroremediasi  Perairan  Tercemar: Penggunaan Grafit pada Elektrodekolorisasi Larutan Remazol Black B, Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi, 11, 2, (2008) 34-37