ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 19 (1) (2016) : 11 – 14
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi

## Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Elektrodekolorisasi Limbah Cair Zat Warna Batik di Kota Solo dengan Elektroda PbO 2 /Cu
Ina Triavia a , Didik Setiyo Widodo a* , Abdul Haris a
a Analytical Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang
* Corresponding author: widodo.ds@live.undip.ac.id
A r t i c l e   I n f o A b s t r a c t
Keywords: Electrodecolorization; Electrode PbO 2 /Cu; liquid waste of dye color, and COD
Eletrodecolorization of liquid waste from batik dye by electrolysis has been conducted. The  electrode  used  is  PbO 2 /Cu.  Electrolysis  methods  have  advantages  over  other methods, which provide an effective way of dealing with dyestuff liquid waste, creating no secondary waste or contamination, and relatively affordable costs. This research was conducted  by  electrolyzing  the  dyestuff  sample  at  a  work  potential  of  5.0  volts. Electrolysis media was industrial waste water batik cloth. The electrolysis time was set for 100 minutes. The final results were analyzed qualitatively and quantitatively using UV-Vis Spectrometer, Chemical Oxygen Demand (COD) value analysis, Total  dissolved solid (TDS), and Total Suspended Solid (TSS). The final result showed that electrolysis of batik industrial waste using PbO 2 /Cu electrode effectively decreased the color intensity of  waste  with  percentage  of  97,98%,  total  dissolved  solid  (TDS)  was  90,2%  and  total turbidity (TSS) amounted to 99.7%.

## A b s t r a k
Kata Kunci: Elektrodekolorisasi, Elektroda PbO 2 /Cu, Limbah Cair Batik, dan COD
Eletrodekolorisasi limbah cair dari zat warna batik secara elektrolisis telah dilakukan. Elektroda  yang  dipakai  adalah  PbO 2 /Cu.  Metode  elektrolisis  memiliki  keunggulan dibandingkan metode lainnya, yaitu memberikan cara efektif dalam menangani limbah cair zat warna, tidak menimbulkan limbah sekunder atau pencemaran baru, dan biaya yang  relatif  terjangkau.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  mengelektrolisis  sampel  zat warna pada potensial kerja 5,0 volt. Media elektrolisis adalah air limbah industri kain batik. Waktu elektrolisis diatur selama 100 menit. Hasil akhir dianalisis secara kualitatif dan  kuantitatif  menggunakan  Spektrometer  UV-Vis,  analisis  nilai  Chemical  Oxygent Demand (COD), Total dissolved solid (TDS), dan Total Suspended Solid (TSS). Hasil akhir yang diperoleh menunjukkan bahwa elektrolisis air limbah industri batik menggunakan elektroda  PbO 2 /Cu  efektif  menurunkan  intensitas  warna  limbah  dengan  presentase 97,98%, penurunan nilai total dissolved solid (TDS) sebesar 90,2% dan kekeruhan atau total suspended solid (TSS) sebesar 99,7%.

## 1. Pendahuluan
Sebagaimana  kita  ketahui  bahwa  industri  tekstil menimbulkan  pencemaran  lingkungan  khususnya perairan,  sehingga  perlu  penanganan  khusus  untuk limbah  tekstil  tersebut.  Semakin  meningkatnya kuantitas  usaha  industri  batik  tidak  sebanding  dengan pengetahuan  para  pengrajin  untuk  mengolah  limbah yang  dihasilkan  pada  proses  akhir  industri  sehingga
dapat  merusak  dan  mencemari  lingkungan.  Air  limbah industri  tekstil  dapat  dengan  mudah  dikenal  karena warnanya.  Cemaran  zat  warna  ini  bervariasi  baik  jenis maupun  jumlahnya.Warna  selalu  menjadi  kontaminan pertama  pada  limbah  cair.  Limbah  industri  yang berwarna tidak hanya menimbulkan polusi secara visual, tetapi dapat meningkatkan resiko kerusakan lingkungan dan kesehatan [1]. Zat warna yang dimaksud merupakan
senyawa  organik  yang  mengandung  gugus  kromofor terkonjugasi,  misal  remazol  black  B  [2]  Pembuangan limbah  cair  batik  yang  mengandung  remazol  black  B tanpa pengolahan limbah yang baik dapat menyebabkan pencemaran  lingkungan  terutama  perairan.Berkaitan dengan adanya limbah tersebut maka perlu penanganan khusus untuk mengatasinya, agar memenuhi baku mutu standar  perairan  sebelum  dibuang  ke  lingkungan. Menurut  [3]  teknologi  pengolahan  limbah  cair  baik secara  biologi,  kimia,  fisika  maupun  kombinasi  antara ketiga proses tersebut dapat digunakan untuk mengolah limbah  cair  industri  tekstil.  Beberapa  penelitian penghilangan  warna  dan  senyawa  organik  yang  ada dalam limbah cair industri tekstil telah banyak dilakukan yaitu  dengan  adsorbsi  dan  koagulasi  menggunakan karbon aktif untuk menghilangkan COD, BOD, dan warna dengan menggunakan parameter seperti dosis adsorben, lama  kontak,  suhu  sehingga  dapat  menurunkan  warna hingga 90% [4].
Metode lain juga dapat digunakan untuk pengolahan limbah cair yaitu dengan menggunakan prinsip reduksi dan  oksidasi  yaitu  dengan  mendekolorisasi  air  limbah proses celupan yang reaktif dengan menggunakan sistem H 2 O 2 /  piridin/  Cu  (II).  Degradasi  zat  warna  juga  telah dikembangkan,  misalnya  dengan  cara  fotokatalisis dengan  TiO 2 [5,  6].  Namun,  masing-masing  metode penggunaannya  terbatas  dan  kurang  menguntungkan. Sebagai  contoh,  penggunaan  reaksi  fotokatalisis membutuhkan biaya yang cukup tinggi karena harga TiO 2 cukup  mahal,  selain  itu  diperlukan  perlakukan  lebih lanjut  terhadap  TiO 2 setelah  proses  dekolorisasi  zat warna  selesai.  Suatu  metode  degradasi  zat  warna  yang lebih  efektif,  efisien  dan  murah  perlu  dikembangkan, yaitu metode elektrodekolorisasi.
Metode elektrodekolorisasi merupakan suatu proses elektrokimia  untuk  menghilangkan  zat  warna  dengan menggunakan  arus  listrik  searah.  Katoda  sel elektrokimia ini adalah batang karbon yang berasal dari baterai  bekas  dan  anoda  besi  [7].  Besi  hidroksida terhidrat  yang  terbentuk  sebagai  hasil  oksidasi  anoda besi  selama  proses  elektrolisis  dapat  mengadsorbsi  zat warna melalui pembentukan kompleks antara permukaan
besi hidroksida dengan
zat warna.Berdasarkan hasil penelitian, metode
elektrodekolorisasi dapat digunakan untuk mendegradasi  zat  warna  Timol  Biru  hingga  100%  [8], menggunakan.  Metode elektrodekolorisasi  untuk mendegradasi  zat  warna  rektofix  merah  3.  Hasil penelitian, metode elektrodekolorisasi dapat mendegradasi zat warna proksion merah mx-8b hingga 98,58%. Kunci penting yang mempengaruhi keberhasilan proses elektrolisis pada elektrodekolorisasi ini adalah bahan elektroda yang digunakan. Ketidaktersediaan  suatu  kutub  positif  (anoda)  ideal dengan  stabilitas  dan  aktifitas  sempurna  merupakan suatu masalah kritis dalam proses elektrodekolorisasi air limbah yang mengandung zat organik. Penggunaan PbO 2 sebagai anoda dapat menjawab problem tersebut [9].

## 2. Metode Penelitian

## Alat dan Bahan
Alat-alat  yang  digunakan  adalah  Elektroanaliser, Labu  Takar,Gelas  Ukur,Pengaduk,Erlenmeyer,Gelas Beker, Timbangan elektrik adaptor, pH meter,
Kuvet  Spektrometri  UV-VIS,  Pipet  tetes.  Bahan-bahan yang digunakan adalah H 2 SO 4 Na 2 SO 4 serbuk, PbO 2 (dari lempengan  aki),  Cu  (dari  lempengan  aki),  Akuades Limbah cair batik dari Laweyan, Solo

## Penentuan Absorbansi Maksimum
Sampel limbah cair zat warna kita ukur pada panjang gelombang yang menunjukan absorbansi maksimumnya yaitu  untuk  senyawa  berwarna  rentang  panjang gelombangnya  yaitu  antara  400-700  nm  sedangkan untuk sampel pada penelitian ini yaitu pada 626nm.

## Penentuan Potensial Kerja, Penentuan Waktu Optimum dan pH optimum.
Sampel limbah cair zat warna batik kita tambahkan Na 2 SO 4 sebagai  elektrolit  pendukung  untuk  tiap  50ml sampel  Na 2 SO 4 sebanyak  0,72gram  kemudian  diaduk hingga  homogen  Penentuan  potensial  kerja  dilakukan dengan  variasi  potensial  yang  diberikan  pada  proses elektrolisis  sampel,  sehingga  menghasilkan  arus  yang berbeda-beda  pada  tiap  variasi  potensial.  Variasi potensial dilakukan tiap selang waktu 5 menit, kemudian arus  yang  mengalir  didalam  sistem  elektrolisis  dicatat dan digambarkan sebagai kurva potensial terhadap arus. Rentang  potensial  yang  telah  ada  menyatakan  tingkat energi yang setara dengan energi yang diperlukan untuk keberlangsungan  proses  transfer  elektron  pada  sistem ini. Harga rentang potensial bersifat khas untuk masing- masing  pelarut  dan  sistem  larutan,  dalam  aplikasinya bergantung pada komposisi sistem elektrolit pendukung dan  sifat  alamiah  dari  elektroda  kerja  anoda  (PbO 2 ). Rentang  potensial  ini  memberikan  arus  batas  paling besar  sebatas  yang  boleh  diberikan  untuk  tahap elektrolisis  selanjutnya.  Hal  ini  dilakukan  supaya elektrolisis  tidak  terganggu  dengan  komplikasi  reaksi yang bisa terjadi pada daerah potensial yang lebih besar.
Pada  proses  elektrolisis  boleh  menggunakan potensial yang melebihi potensial kerja akan tetapi yang terpenting  adalah  tidak  melebihi  potensial  terbesar sistem  elektrolisis,  karena  jika  melebihi  maka  akan menyebabkan pelarut yang digunakan ikut terelektrolisis sehingga  mekanisme  elektrokimia  yang  dikaji  akan menjadi  rumit  karena  adanya  persaingan  antara  reaksi kimia  produk  atau  spesies  kimia  yang  terdapat didalamnya,  dihasilkan  suhu  selama  elektrolisis  yang cukup  tinggi  dibandingkan  dengan  potensial  kerja  dan hasil  akhir  yang  diperoleh  tidak  maksimal  atau  tidak lebih baik dari hasil yang menggunakan potensial kerja. Oleh  karena  itu  tidak  perlu  digunakan  potensial  yang melebihi rentang potensial kerja.
Potensial yang didapat antara 3,47 volt  - 5,53 volt. Potensial kerja yang dipakai dalam penelitian ini adalah 5volt. Apabila potensial yang dipakai melebihi 5,53 volt maka  akan  mengakibatkan  pelarut  juga  akan terelektrolsis  sehingga  mekanisme  elektrokimia  yang
terjadi akan bertambah rumit, karena adanya kompetisi dan  campur  tangan  reaksi  kimia  produk/spesies  kimia yang  terbentuk  selama  proses  elektrolisis  pelarut. Potensial  kerja  sama  untuk  kedua  larutan  yaitu  sampel dan blanko, yang dimaksud blanko disini adalah sistem pelarut  yang  terdiri  dari  akuades  dan  Na 2 SO 4 sebagai elektrolit  pendukung.  Waktu  optimum  dekolorisasi  zat warna  ditentukan  dengan  elektrolisis  sampel  pada potensial  terkontrol  dengan  variasi  waktu.  Absorbansi dipilih  sebagai  parameter  yang  diukur.  Elektrolisis dilakukan  dengan  menggunakan  elektroda  PbO 2 /  Cu dengan  waktu  elektrolisis  selama  120  menit  dan absorbansi  diukur  setiap  10  menit.  Proses  dekolorisasi selain  dengan  variasi  waktu  juga  dilakukan  dengan variasi  pH  untuk  mengetahui  pada  pH  optimum  pada sampel  zat  warna.  Jika  elektrolisis  dilakukan  pada suasana asam maka jumlah ion H + akan semakin banyak ,  berdasarkan  tinjauan  kinetika  bahwa  semakin  banyak jumlah  reaktan  (ion  H + )  maka  produk  yang  dihasilkan juga  akan  semakin  banyak.  Dalam  penelitian  ini diperoleh kondisi optimum pada pH 2 karena variasi pH dilakukan  pada  kondisi  pH  genap  saja,  pada  keadaaan tersebut  proses  elektrodekolorisasi  diharapkan  lebih cepat dibandingkan dengan pH yang lebih besar, hal ini karena  berkaitan  dengan  jumlah  ion  H + yang  ada  pada larutan  lebih  banyak  sehingga  elektron  yang  terlibat dalam  reaksi  juga  lebih  banyak  menyebabkan  proses elektrodekolorisasi menjadi lebih cepat.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Perubahan sampel sebelum dan sesudah elektrolisis berdasarkan parameter Absorbansi dan pH.
Pada penelitian ini telah dilakukan elektrodekolorisasi zat warna yang terdapat pada limbah cair industri batik, dengan metode elektrolisis limbah zat warna  tersebut  dalam  sistem  elektroda  PbO 2 sebagai anoda dan logam Cu sebagai katoda, serta penambahan elektrolit  yaitu  H 2 SO 4 yang  berfungsi  menciptakan suasana  asam  dengan  tujuan  mengkondisikan  pH. Elektrolisis dilakukan pada kondisi pH 2 atau pH asam, pada  keadaan  tersebut  diharapkan  elektrodekolorisasi lebih cepat dibandingkan dengan pH yang lebih besar, hal ini  berhubungan  dengan  jumlah  ion  H + yang  ada  pada larutan  lebih  banyak  sehingga  elektron  yang  terlibat dalam  reaksi  tersebut  juga  lebih  banyak  hal  ini  akan mempengaruhi proses elektrodekolorisasi menjadi lebih cepat.  Na 2 SO 4 sebagai  elektrolit  pendukung  untuk menjaga agar arus tetap konstan dalam elektrolisis yang dilakukan selama 100 menit  pada  potensial  5  volt  serta dilakukan  pula  pengukuran  absorbansi  zat  warna sample, nilai TDS, TSS dan COD sebagai parameter yang diukur.  Sampel  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  limbah  cair  industri  batik  Laweyan  di  kota  Solo yang mengandung berbagai zat warna terutama remazol black-b. Elektrodekolorisasi dengan metode elektrolisis disini  berhasil  mendegradasi  warna  yang  terlihat  dari beberapa  parameter  yang  telah  diuji,  absorbansi  awal sampel limbah yaitu 0,796 dan setelah elektrolisis 0,016, sehingga  persentase  penurunan  dekolorisasi  sebesar 97,98  %.  Presentase  penurunan  angka  COD  juga  cukup signifikan yang mengindikasikan bahwa zat warna sudah
terdekolorisasi  yaitu  sebesar  99,80  %,  TDS  dan  TSS masing-masing  penurunan  sebesar  90,20  %  dan  99,70 %.  Dari  data  kuantitatif  tersebut  menunjukan  bahwa elektrodekolorisasi  limbah  cair  zat  warna  batik  pada penelitian  ini  telah  berhasil.  Berikut  grafik  potensial kerja yang dipakai dalam penelitian ini.
Gambar 1. Kurva hubungan antara Potensial kerja yang diberikan terhadap arus yang mengalir pada sample dan blanko
Gambar 2. Grafik hubungan antara penurunan absorbansi dengan waktu dekolorisasi dan presentase dekolorisasi.
Dari  gambar  tersebut  diperoleh  informasi  bahwa waktu  optimum  yang  diperlukan  untuk  proses dekolorisasi adalah 100 menit dan penurunan presentase absorbansi  adalah  sebesar  97,98%,  angka  ini mengindikasikan  bahwa  zat  warna  remazol  black-B disini telah megalami degradasi warna.
Gambar 3. Grafik pH versus Absorbansi
Dari  gambar  kurva  tersebut  menunjukan  bahwa pada pH 2 adalah pH optimum sampel limbah cair bekerja yakni  pada  absorbansi  0.021  dengan  prsesntase dekolorisasi 97.36%, hal ini dikarenakan pada pH asam yakni  pH  2  merupakan  kondisi  pH  paling  efektif  untuk
proses  elektrodekolorisasi,  pada  keadaan  tersebut diharapkan elektrodekolorisasi lebih cepat dibandingkan dengan pH yang lebih besar, hal ini berhubungan dengan jumlah  ion  H + yang  ada  pada  larutan  lebih  banyak sehingga  elektron  yang  terlibat  dalam  reaksi  tersebut juga  lebih  banyak,hal  ini  akan  mempengaruhi  proses elektrodekolorisasi menjadi lebih cepat.

## Spektrofotometer UV-VIS
Spektra UV-Vis mewakili spektra untuk sampel zat warna  yang  menunjukan  suatu  bentuk  kurva  spesifik yang  dipengaruhi  adanya  gugus  kromofor  dalam senyawa  tersebut.  Pada  kurva  terlihat  bahwa  muncul beberapa  jenis  zat  warna  sejenis  yang  juga  memiliki gugus  kromofor  seperti  remazol  black-b  pada  panjang gelombang 500nm hingga 600nm, hanya saja pada kurva ini  lebih  spesifik  muncul  untuk  jenis  remazol  black  b, yaitu  pada  pada  626  nm  yang  disebabkan  juga  karena gugus  kromofor  (pemberi  warna)  senyawa  tersebut, warna  yang  dimunculkan  secara  visual  yaitu  jingga kekuningan.
Gambar 4. Spektra UV-Vis sample air limbah tekstil batik sebelum dielektrolisis
Gambar 5. Spektra UV-Vis sample air limbah tekstil batik sesudah dielektrolisis
Spektra  kualitatif UV-Vis  untuk  sampel  air  limbah setelah dielektrolisis
dengan anoda PbO 2 memperlihatkan  bahwa  tidak  ada  puncak  baru  atau absorbansi  sampel  pada  rentang  panjang  gelombang 500-800 nm, kurva ini menekankan pada pengurangan panjang  gelombang  spesifik  zat  warna  azo.  Spektra  itu menunjukan  bahwa  zat  warna  yang  ada  dalam  sampel telah terdegradasi oleh proses elektrolisis sehingga tidak lagi memiliki gugus kromofor. Menurut Noorikhlas [10], degradasi  tersebut  diperkirakan  menghasilkan  rantai  C lebih pendek, bahkan degradasi sempurna menghasilkan CO 2 dan H 2 O. Jadi dapat disimpulkan bahwa penggunaan PbO 2 sebagai anoda memberikan hasil elektrodekolorisasi  yang  optimal  dan  efektif  dengan kadar penurunan dekolorisasi sebesar 97,98%.

## 4. Kesimpulan
Elektrolisis air limbah industri batik menggunakan elektroda PbO 2 /Cu efektif menurunkan intensitas warna limbah dengan presentase 97,98%, penurunan nilai total dissolved solid (TDS) sebesar 90,2% dan kekeruhan atau total suspended solid (TSS) sebesar 99,7%.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  J  Cascio,  Best  Management  Practices  For  Pollution Prevention In The Textile Industry. J, J Enviromental Protection, 96, (1994) 625-629
[2]  M Esteves, J Dinis Silva, Electrochemical degradation of reactive blue 19 dye in textile wastewater, (2004)
[3]  Renita  Manurung,  Rosdanelli  Hasibuan,  Irvan, Perombakan Zat Warna Azo Reaktif Secara Anaerob &  Aerob,  in,  Fakultas  Teknik  Universitas  Sumatera Utara, Medan, 2004.
[4]  Himanshu  Patel,  RT  Vashi,  Treatment  of  Textile Wastewaterby  Adsorption  and  Coagulation, Journal of Chemistry, 7, 4, (2010) 1468-1476
[5]  MN Rashed, AA El-Amin, Photocatalytic degradation of  methyl  orange  in  aqueous  TiO2  under  different solar  irradiation  sources, International  Journal  of Physical Sciences, 2, 3, (2007) 73-81
[6]  Siti  Fatimah,  Abdul  Haris,  Pengaruh  Dopan  Zink Oksida pada TiO2 terhadap Penurunan Kadar Limbah Fenol  dan  Cr  (VI)  secara  Simultan  dengan  Metode Fotokatalisis, Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi, 17, 3,
(2014) 86-89
[7]  Galih Widayanti, Didik Setiyo Widodo, Abdul Haris, Elektrodekolorisasi Perairan  Tercemar Limbah  Cair Industri  Batik  dan  Tekstil  di  Daerah  Batang  dan Pekalongan, Jurnal  Kimia  Sains dan  Aplikasi,  15,  2,
(2012) 62-69
[8]  Vinod  Kumar  Gupta,  Rajeev  Jain,  Shaily  Varshney, Electrochemical  removal  of  the  hazardous  dye Reactofix  Red  3  BFN  from  industrial  effluents, Journal  of  Colloid  and  Interface  Science,  312,  2, (2007) 292-296 http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2007.03.054
[9]  Yuehai Song, Gang Wei, Rongchun Xiong, Structure and  properties  of  PbO 2 – CeO 2 anodes  on  stainless steel, Electrochimica Acta, 52, 24, (2007) 7022-7027 http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2007.05.024
[10] F  Noorikhlas,  Analisis  Produk  Elektrodestruksi Senyawa  Penyusun  Limbah  Batik:  Elektrolisis Larutan  Remazol  Black  B,  Departemen  Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang