1. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan proses ekstraksi cair-cair menggunakan pelarut toluen dalam memisahkan dioksin dari limbah air buangan industri pulp dan kertas. 2. Faktor yang dievaluasi meliputi perbandingan pelarut terhadap umpan, waktu ekstraksi, dan kecepatan pengadukan. 3. Hasilnya menunjukkan bahwa konsentrasi dioksin tertinggi diperoleh pada perband

1. EKSTRAKSI DIOKSIN DALAM LIMBAH AIR BUANGAN
INDUSTRI PULP DAN KERTAS DENGAN PELARUT TOLUEN
Martunus, Zuchra Helwani
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru 28293
Email: martunusche@yahoo.co.id
Dioxins are a class of chemicals that were contained in wastewater of pulp and paper in-dustry,
health. The goal of this research is to investigate the capability of extraction process in
order to separate dioxins in wastewater of pulp and paper industry. This research was con-ducted
The effect of solvent to feed ratio (S/F), agitation speed and time of extraction were stud-ied
respectively. The results showed that dioxins was separated to 3.4177 x 10-2 gmol/ml
or 72%. Furthermore, the best result achieved at 30oC and atmospheric pressure operation
were S/F was 0.55, time extraction was 40 minutes and agitation speed of extraction was
425 rpm respectively.
Key words: dioxins, liquid-liquid extraction, toluene
PENDAHULUAN
ABSTRACT
which they are toxic substances to be on the danger for environmental and human
with liquid-liquid extraction using mixer settler extractor. The toluene and waste-water
of pulp and paper industry systems, with the toluene as solvent phase were studied.
Dioksin adalah senyawa yang terdapat dalam air
limbah buangan industri pulp dan kertas yang meng-gunakan
klorin pada proses bleaching atau yang
disebut dengan proses kraft. Klorin akan bereaksi
dengan senyawa organik dalam kayu membentuk
senyawa beracun seperti dioksin. Konsentrasi diok-sin
dalam air buangan industri pulp dan kertas dapat
mencapai 450 gr per tahun. Dioksin adalah senyawa
organik yang sukar terdegradasi dan konsentrasinya
akan berlipat ganda jika masuk ke dalam rantai
makanan karena adanya proses biomagnifikasi
(Amiroza dkk., 1999; Becher & Fleschjanys, 1998;
Elliot dkk., 2004; EC, 2000; Muir & Servo, 1996;
Rini, 2002).
Dioksin adalah salah satu jenis organoklorin
yang memiliki empat klor, dua oksigen dan dua cin-cin
benzen. Klor adalah unsur halogen yang sangat
reaktif sehingga mudah bereaksi dengan senyawa
organik atau senyawa lainnya. Sebagian besar or-ganoklorin
menimbulkan efek racun seperti dioksin
dan furan. Senyawa kimia mematikan ini ditemukan
dalam konsentrasi tinggi di daerah masyarakat pe-sisir
yang memiliki pabrik pulp and kertas.
(Amiroza dkk., 1999; EC, 2000; Rini, 2002).
Dioksin sering digunakan untuk menyatakan
tiga senyawa kimia dengan toksisitas akut yaitu di-oksin,
furan dan poliklorodipenil (PCBs) yang se-muanya
mempunyai dua cincin benzen dan 4 klor.
Dioksin yang paling beracun adalah 2,3,7,8-
tetrakloro dibenzo-p-dioksin (TCDD). Struktur
molekul dan sifat fisis dioksin ditampilkan pada
Gambar 1 dan Tabel 1 di bawah ini (EC, 2000; Tabb
& Cretney, 2004; Vine dkk., 2000).
Dioksin dapat menimbulkan berbagai gangguan
kesehatan seperti kanker, cacat lahir, endometriosis,
penurunan jumlah spermatozoa dan gangguan
perkembangan janin. Dioksin juga menyebabkan
kerusakan genetis dan penurunan daya tahan. Pada
konsentrasi berkisar antara 1mikrogram sampai be-berapa
mikrogram saja dapat menyebabkan kematian
pada hewan (Becher & Fleschjanys, 1998; Tabb &
Cretney, 2004; Rini, 2002).
Jurnal Sains dan Teknologi 6(1), Maret 2007: 1-4
Gambar 1. Struktur molekul dioksin dan furan
Tabel 1. Sifat fisis dan kimia dioksin
Sifat Fisis dan Kimia Parameter
Rumus kimia,C2H2nCln n = 1 sampai 4
Flash point 170-380oC
Konduktivitas panas tinggi
Warna tidak berwarna
Kelarutan dalam air tidak larut

2. 2
larut di dalam campuran.
2. kemampuan tinggi untuk diambil kembali.
3. perbedaan berat jenis antara ekstrk dan rafinat
lebih besar.
4. pelarut dan larutan yang akan diekstraksi harus
tidak mudah campur.
5. tidak mudah bereaksi dengan zat yang akan diek-straksi.
6. tidak merusak alat secara korosi.
7. tidak mudah terbakar, tidak beracun dan
harganya relatif murah.
Pada penelitian ini ekstraksi dioksin dilakukan
dengan pelarut toluen yang sifat fisisnya sebagai
berikut: densitas 0,865 kg/l; viskositas 0,584 mm2/s;
tekanan kritis 41,06 bar; suhu kritis 591,8oK; tidak
larut dalam air (Anonim, 2002). Berdasarkan
kriteria pelarut maka toluene dapat digunakan
untuk mengekstraksi dioksin dalam air limbah
buangan industri pulp dan kertas.
Ada tiga faktor penting yang berpengaruh
dalam peningkatan karakteristik hasil dalam
ekstraksi cair-cair yaitu (Martunus dkk., 2006;
Martunus & Helwani, 2004; 2005; 2006):
1. Perbandingan pelarut-umpan (S/F).
Kenaikan jumlah pelarut (S/F) yang digunakan
akan meningkatan hasil ekstraksi tetapi harus
ditentukan titik (S/F) yang minimum agar proses
ekstraksi menjadi lebih ekonomis.
2. Waktu ekstraksi.
Ekstraksi yang efisien adalah maksimumnya
pengambilan solut dengan waktu ekstraksi yang
lebih cepat.
3. Kecepatan pengadukan.
Untuk ekstraksi yang efisien maka pengadukan
yang baik adalah yang memberikan hasil
ekstraksi maksimum dengan kecepatan
pengadukan minimum, sehingga konsumsi energi
menjadi minimum.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan
menentukan kemampuan proses ekstraksi berbasis
pelarut toluen dapat digunakan untuk memisahkan
dioksin dalam limbah air buangan industri pulp and
kertas dengan melihat pengaruh perbandingan
pelarut terhadap umpan (S/F), kecepatan
pengadukan dan waktu ekstraksi terhadap hasil
ekstraksi.
METODE PENELITIAN
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah
toluen buatan Merck (Jerman) sebagai pelarut, diok-sin
buatan Merck (Jerman) dan air limbah buangan
Jurnal Sains dan Teknologi 6(1), Maret 2007: 1-5
Penelitian untuk mengurangi kadar dioksin dalam
limbah buangan industri pulp and kertas telah ban-yak
dilakukan dan pada umumnya dilakukan dengan
cara/metode insinerator (Kumagai, 2003; Öberg &
Bergströn, 1986; Pranghofer & Fritsky, 2001; Salak-hov
& Efendiev, 2000). Metode ini memiliki be-berapa
kelemahan, yaitu (Kumagai, 2003; Prang-hofer
& Fritsky, 2001):
1. membutuhkan pengolahan awal umpan
2. tidak ekonomis karena limbah harus diubah terle-bih
dahulu dalam fasa padat atau gas
3. gas hasil pembakaran masih mengadung klorin
4. menyebabkan pencemaran udara.
Ekstraksi adalah metode pemisahan suatu zat
terlarut dengan menggunakan pelarut. Metode ini
lebih memungkinkan dibandingkan metode insinera-tor
untuk menghilangkan dioksin dalam limbah cair
industri pulp and kertas. Karena limbah dalam fasa
cair maka digunakan proses ekstraksi cair-cair.
Pemilihan pelarut yang cocok merupakan faktor
penting untuk mendukung keberhasilan dalam proses
ekstraksi cair-cair. Ekstraksi dioksin dilakukan den-gan
menggunakan pelarut toluen, pemilihan ini ber-dasarkan
sifat kimia dan fisisnya sehingga sesuai
dengan kriteria pelarut.
Ekstraksi cair-cair adalah proses pemisahan
suatu komponen dari fasa cair ke fasa cair lainnya.
Operasi ekstraksi cair-cair terdiri dari beberapa
tahap, yaitu (Laddha & Degaleesan, 1976):
1. kontak antara pelarut (solvent) dengan fasa cair
yang mengandung zat terlarut (diluent), kemudian
zat terlarut akan berpindah dari fasa diluent ke
fasa pelarut.
2. pemisahan fasa yang tidak saling larut yaitu fasa
yang banyak mengandung pelarut disebut fasa
ekstrak dan fasa yang banyak mengandung pela-rut
asal disebut fasa rafinat.
Aplikasi ekstraksi cair-cair telah digunakan se-cara
luas dalam industri kimia, yaitu industri kimia
organik dan industri kimia anorganik (Laddha & De-galeesan,
1976).
Saat ini penelitian-penelitian menggunakan
proses ekstraksi cair-cair ditujukan untuk mengambil
senyawa (zat-zat) kimia baru atau menemukan pela-rut
baru yang memberikan hasil ekstraksi lebih baik
(Martunus & Helwani, 2004; 2005).
Untuk mencapai proses ekstraksi cair-cair yang
baik, pelarut yang digunakan harus memenuhi krite-ria
sebagai berikut (Martunus & Helwani, 2004;
2005):
1. kemampuan tinggi melarutkan komponen zat ter-

3. 3
Rejeksi Zat Organik Air Gambut (Syarfi & Herman)
duktivitas dan konsentrasi dioksin dalam toluen
yang diperoleh dibuat dalam bentuk persamaan yang
akan digunakan dalam penelitian utama.
Penelitian utama
Air limbah buangan industri pulp dan kertas (F)
dengan volum 100 ml dimasukkan ke dalam tangki
dan diaduk sampai homogen, kemudian memasukan
pelarut toluen (S) ke dalam tangki dengan S/F =
0,25. Limbah tersebut dan pelarut tersebut diaduk
dengan kecepatan pengadukan 300 rpm dan waktu
ekstraksi 30 menit, kemudian memisahkan fasa raf-inat
dan fasa ekstrak dalam soklet. Ekstrak diambil
untuk ditentukan konduktivitasnya dengan konduk-tivitimeter.
Dengan cara yang sama dilakukan pada
berbagai S/F yaitu ; 0,35; 0,45; 0,48; 0,50; 0,55;
0,75 dan 1. Setelah S/F optimum diperoleh yaitu
0,55, penelitian kemudian dilanjutkan pada variasi
waktu ekstraksi (menit) (10; 20; 25; 30; 35; 40; 45;
60) dan kecepatan pengadukan tetap yaitu 300 rpm.
Tahap akhir dilakukan dengan memvariasikan kece-patan
pengadukan (rpm) yaitu 100; 200; 300; 350;
400; 425; 450; 500 pada S/F optimum = 0,55 dan
waktu ekstraksi optimum = 40 menit yang telah
diperoleh sebelumnya, sehingga diperoleh data ke-cepatan
pengadukan optimum yaitu 425 rpm. Hasil
penelitian dalam bentuk konduktivitas dioksin ini,
harus diubah ke dalam bentuk konsentrasi dengan
menggunakan persamaan yang diperoleh pada
penelitian kurva baku sebelumnya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kurva baku dioksin dalam toluen
Hubungan konduktivitas dioksin dan konsentrasi
dioksin dalam toluen dapat dilihat pada Gambar 3.
Hasil regresi linear diperoleh persamaan sebagai
berikut:
CD = 79,3325k-2,2292
dengan:
CD : konsentrasi dioksin (gmol/ml).
k : konduktivitas larutan (Siemen/cm).
Persamaan tersebut digunakan untuk menentukan
konsentrasi dioksin dalam larutan campuran dioksin
dan toluen pada penelitian utama.
Pengaruh S/F
Pengaruh S/F dapat dilihat pada Gambar 4 den-gan
kondisi operasi sebagai berikut:
Umpan (F) : 100 ml
Waktu pengadukan : 30 menit
Kecepatan pengadukan : 300 rpm
unit bleaching PT. RAPP (Riau) sebagai umpan
(diluent). Sifat fisis pelarut dan diluen dapat dilihat
pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat fisis pelarut dan diluen pada 30oC
Sifat Fisis Pelarut Diluen
ρ, kg/l 0,865 1
μ, cP 0,584 1
Alat
Skema alat penelitian ini dapat dilihat pada Gam-bar
2, Alat-alat yang digunakan adalah :
1. tangki berbaffle terbuat dari bahan plastic dengan
diameter 12 cm, tinggi 12 cm dan lebar baffle 1
cm.
2. batang pengaduk stainless steel dengan panjang
50 cm dan diameter 0,5 cm.
3. daun pengaduk berbentuk flat blade turbine
dengan diameter 5 cm dan lebar daun 1 cm.
Prosedur Penelitian
Penentuan kurva baku konsentrasi dioksin
Pada tahap ini dilakukan penelitian untuk menen-tukan
kurva standar hubungan konsentrasi dioksin
dalam toluen terhadap skala pada alat konduktiv-itimeter.
Mula-mula campuran dioksin dan toluen
dengan perbandingan volum tertentu (3 ml/ 100 ml)
diaduk dan diukur konduktivitasnya. Dengan lang-kah
yang sama, pengukuran dilakukan pada berba-gai
perbandingan volum campuran dioksin dan
toluen yaitu 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0.08. Data kon-
4
6
3
2
1 1
Keterangan :
5
1. tangki
2. baffle
3. batang pengaduk
4. motor
5. daun pengaduk
6. statif
Gambar 2. Rangkaian alat penelitian

4. 4
Jurnal Sains dan Teknologi 6(1), Maret 2007: 1-5
Berdasarkan hasil yang ditampilkan pada Gam-bar
4. terlihat bahwa semakin besar S/F maka se-makin
banyak dioksin yang dapat diekstraksi mulai
dari S/F 0,25 sampai 0,55. Pada S/F 0,55 dioksin
yang terambil adalah 2,2674.10-2 gmol/ml untuk 100
ml air limbah, ini merupakan hasil optimum yang
diperoleh karena pada S/F lebih besar dari 0,55 jum-lah
dioksin yang dapat dipisahkan cenderung tetap
sekitar 2,2674 .10-2 gmol/ml.
Pengaruh waktu ekstraksi
Pengaruh waktu ekstraksi dapat dilihat pada
Gambar 5. Gambar 5 menunjukkan bahwa penamba-han
waktu 10 menit menyebabkan dioksin yang da-pat
dipisahkan naik sekitar 0,0354 gmol/ml.
Pengaruh waktu ekstraksi tersebut hanya terjadi
pada kisaran 10 sampai 40 menit, pada waktu 40
menit dioksin yang terambil adalah 3,4177.10-2
gmol/ml. Ini merupakan waktu optimum karena pada
waktu di atas 40 menit jumlah dioksin yang
terekstraksi cenderung konstan.
Pengaruh kecepatan pengadukan (N)
Berdasarkan Gambar 6, terlihat bahwa makin
tinggi kecepatan pengadukan maka makin banyak
jumlah dioksin yang terekstraksi. Kisaran pengadu-kan
yang dilakukan adalah 100 sampai 500 rpm,
pada kisaran 150 sampai 425 rpm jumlah dioksin
yang dapat dipisahkan meningkat dari 1,474.10-2
sampai 3,4177.10-2 gmol/mol. Pada kecepatan pen-gadukan
lebih dari 425 rpm jumlah dioksin yang
terekstraksi cenderung tetap sekitar 3,4177.10-2
gmol/ml. Pada kondisi ini merupakan kecepatan pen-gadukan
optimum yang dicapai.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka
dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. proses Ekstraksi dapat digunakan untuk menghi-langkan
dioksin dari air limbah buangan industri
pulp and kertas.
2. toluen dapat digunakan sebagai pelarut untuk
mengekstraksi dioksin dari air limbah buangan
industri pulp and kertas.
3. kondisi ekstraksi yang relatif baik pada 30oC dan
1 atm adalah :
 perbandingan S/F = 0,55
 waktu ekstraksi = 40 menit
 kecepatan pengadukan (N) = 425 rpm
2
1.6
1.2
0.8
0.4
0
65.2 65.4 65.6 65.8 66
10-2 x Konduktivitas larutan, Siemen/cm
10-1 x Konsentrasi dioksin, gmol/ml
Gambar 3. Kurva baku konsentrasi dioksin
dalam toluen
2.5
2
1.5
1
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25
S/F
10-2 x Konsentrasi dioksin,
gmol/ml
Gambar 4. Pengaruh S/F terhadap konsentrasi
dioksin yang dapat diekstraksi
4
3.4
2.8
2.2
1.6
1
0 20 40 60 80
Waktu, menit
10-2 x Konsentrasi dioksin,
gmol/ml
Gambar 5. Pengaruh waktu ekstraksi
terhadap CD pada S/F optimum
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0 100 200 300 400 500 600
Kecepatan pengadukan, rpm
10-2 x Konsentrasi dioksin,
gmol/ml
Gambar 6. Pengaruh kecepatan pengadukan
pada S/F dan waktu optimum

5. 5
Rejeksi Zat Organik Air Gambut (Syarfi & Herman)
Martunus, Fermi, M.I. & Helwani, Z. 2006. Kece-patan
Pengadukan Minimum Sistim Kerosin-Asam
Asetat-Air dalam Ekstraktor Tangki Berpengaduk
(ETB). J. Sain dan Teknologi (EMAS). 16[2]: 37-46.
Martunus & Helwani, Z. 2006. Kecepatan Pengadukan
Minimum Sistim Refinery Palm Oil (RPO)-Asam
Asetat-Air dalam Ekstraktor Tangki Berpengaduk
(ETB). J. Optimum. 7[2]: 174-184.
Muir, C.G. & Servo, R.M. 1996. Bioaccumulation of
Bleached Kraft Pulp Mill Related Organic Chemistry
By Fish. < http://www.ec.gc.ca/English/Indicator/
issus/Toxic/tables.htm [akses 20 April 2004].
Öberg, T. & Bergströn, J. 1986. Dioxins from Scandi-navian
Waste Combustion Plants. Chemosphere. 15[9
-12]: 2041-2044.
Pranghofer, G.G. & Fritsky, K.J. 2001. Destruction of
Polychlorinated Dibenzo-p-dioxins and Dibemofil in
Fabric Filters,. in 3rd International Symposium on
Incinerator and Flue Gas Treatment Technologies.
Brussel.
Rini, D.S. 2002. Minimisasi Limbah dalam Industri Pulp
and Paper. Gresik: Ecologycal Observation and Wet-land
Conservation:.<http://www.cgs.com/Volume 1/
part 1/dioxin.htm> [akses 20 April 2004].
Salakhov, M.S. & Efendiev, A.A. 2000. Ecologycal
Dioxins Danger Burning of Organic Halides and
Ways of Its Prevention. Journal of Qafqas University.
6: 75-78
Tabb, M.B. & Cretney, W.J. 2004. Dioxins and Furans
in Crab Hepatoponerease: Use of Principal Compo-nent
analysis to Classify Congener Pattern and Deter-mine
Linkages to Contaminant Source. <http://
www.europa.eu.Int./comm/environt/dioxins/stage 1/
fires.pdf [akses 28 April 2004].
Vine, F.M., Stein, L., Weige, K., Schroeden, J.,
Dagnan, D., Tse Chui, J.K. & Backer, L. 2000.
Plasma 1,1-Dichloro-2,2-bis Ethylene (DDE) Levels
and Immune Response. American J. Epidemilogy. 1
[1]: 153.
Pada kondisi ini jumlah dioksin yang dapat
dipisahkan adalah 3,4177.10-2 gmol/ml untuk tiap
100 ml air limbah atau sekitar 72%.
Ucapan terima kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada
LEMLIT UNRI yang telah mendanai penelitian ini
dengan biaya SPP/DPP.
DAFTAR PUSTAKA
Amiroza, Z.K., Kuflov, E.A., Lozhkina, E.A. &
Halilov, R.R. 1999. Result of determination of Poly-chlorinated
Dibenzo-p-dioxin and Dibenzofurans in
Snow Cover of Ufa City: <http://ec.gc.ca/NWRI/
Regulations.htm.> [akses 20 April 2004].
Anonim. 2002. Data sheet: Toluene. IS2.2.16. Nether-lands:
Shell International Chemicals B.V.
Becher, H. & Fleschjanys, D. 1998. Dioxin and Furan:
Efidemilogic Assesment of cancer Risks and Other
Human Health Effect. Enviromental Helath Perspec-tive.
106.
Elliot, J.E., Martin, P.A., Bellward, G.D. & Norstrom,
R.J. 2004. Persitant Pulp Mill Pollutants in Wildlife.
<http://www.Princeton.com/chap.3/dioxin.pdf>
[akses 20 April 2004].
European Commission (EC). 2000. Assesment Dietary
Intake of Dioxins and Related PCBs by the Popula-tion
of EU Member Status. Brussel: Health & Con-sumen
Protection Directorate General.
Kumagai, H. 2003. Exposure Evaluation of Dioxins in
Municipal Waste Incinerator Workers. Industrial
Health. 41: 167-174
Laddha, G.S. & Degaleesan, T.S. 1976. Transport
Phenomena in Liquid-Liquid Extraction . New Delhi:
Tata McGraw-Hill Publishing Co. Ltd.
Martunus & Helwani, Z. 2004. Ekstraksi Senyawa Aro-matis
dari Heavy Gas Oil (HGO) dengan Pelarut Di-etilen
Glikol (DEG). J. Si. Tek. 3[2]: 46-50.
Martunus & Helwani, Z. 2005. Ekstraksi Senyawa Aro-matis
dari Heavy Gas Oil (HGO) dengan Pelarut
Trietilen Glikol (TEG). J. Si. Tek. 4[2]: 34-37.