Dokumen ini membahas tentang kinetika dan kinerja proses koagulasi menggunakan cangkang biji Mucuna untuk pengolahan air limbah cat. Parameter operasi seperti pH awal, dosis dan waktu koagulan, serta suhu dievaluasi untuk menentukan kondisi optimum. Hasil menunjukkan kondisi optimum adalah pH awal 7, dosis koagulan 2500 mg/L, waktu 30 menit dan suhu 30°C, yang menghasilkan efisiensi penyisihan 95%. Kinet

1. Kinetika dan kinerja proses koagulasi
menggunakan cangkang biji Mucuna untuk
pengolahan air limbah cat
Dosen Pengampu:
Dr. Muhdarina, M.Si
Siti Saidah Siregar, M.Si
Nama Kelompok:
1.Rahmu Nur Anisah
2.Ruminda
3.Windy Maysara

2. Perkenalan
Kinetika Kimia adalah suatu cabang ilmu kimia yang memberikan informasi mekanisme reaksi
(Triyono,1998).Kinetika Kimia membahas antara lain laju,orde reaksi dan tetapan laju(Dogra,1990)seperti
pencernaan anaerobik diikuti dengan pengolahan pasca-aerob dengan sistem kolam, telah digunakan
untuk pengolahan air limbah industri serupa dengan COD dan BOD tinggi, seperti limbah pabrik kelapa
sawit. Metode pencernaan anaerobik diikuti dengan pengolahan pasca aerobik dengan sistem kolam
sering diterapkan dalam pengolahan air limbah industri karena biaya peralatan minimal, kesederhanaan
kontrol operasional yang diperlukan untuk mencapai batas debit standar yang diperlukan.Namun, waktu
retensi hidrolik (HRT) yang lama (75-120 hari), investasi besar di lahan untuk kolam, dan digester, desain
kolam yang buruk, serta masalah yang terkait dengan pengumpulan gas metana adalah kelemahan
utama dari pengolahan biologis ini.Kekurangan metode biologis dan metode lain yang disebutkan
sebelumnya, memerlukan pencarian teknologi alternatif dan efisien untuk pengolahan air limbah.

3. 1.1. Prinsip-prinsip teoretis
Representasi matematis dari flokulasi, proses dimana partikel tersuspensi yang tidak stabil
diagregasi secara konvensional didasarkan pada hubungan antara ukuran partikel i dan j;
di manasebuahadalah efisiensi tumbukan,b (i, j)
adalah frekuensi tumbukan antara partikel
berukuran i dan j dan csaya, cjadalah konsentrasi partikel untuk partikel ukuran i dan j,
masingmasing. Frekuensi tumbukanbadalah fungsi dari salah satu mode flokulasi.
1.1.1. Teori koagulasi cepat (pendekatan van Smoluchowski)
Koagulasi dua klaster jenis i dan j diberikan oleh hubungan berikut:
dimana kaku j adalah konstanta koagulasi bebas-konsentrasi atau kernel.Smoluchowski
mampu menunjukkan bahwa semua laju koagulasi antara semua jenis i-mer dan jmer adalah
identik,yaitu mereka memiliki nilai yang kira-kira sama.Persamaan yang menggambarkan
evolusi temporal dari cluster jenis k adalah sebagai berikut:
1.1.2. Kinetika koagulasi orde pertama dan kedua
Kinetika koagulasi orde pertama dijelaskan oleh persamaan berikut.
Setelah integrasi, kami memiliki:

4. di mana K adalah konstanta laju reaksi, Chai dan C masing-masing adalah konsentrasi awal dan
konsentrasi pada setiap waktu t. Untuk kinetika koagulasi orde pertama, plot lnC sebagai fungsi waktu
harus memberikan grafik garis lurus dengan kemiringan.Kinetika koagulasi orde kedua dijelaskan oleh
persamaan berikut:
Setelah integrasiPersamaan (6), kita punya;
Efisiensi penyisihan ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:
di mana konsentrasi. Setiap set percobaan dilakukan pada rangkap
tiga dan nilai rata-rata dicatat. Qt ¼ persentase pemindahan, cHai=
inisial konsentrasi dan ce= akhir.

5. 3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Karakterisasi PW sebelum dan sesudah koagulasi
Karakterisasi dilakukan untuk memastikan tingkat perlakuan yang dicapai selama koagulasi. Tabel
dibawah menunjukkan hasil karakterisasi PW yang dilakukan sebelum dan sesudah koagulasi
3.2. Karakterisasi Fourier-transform infrared (FTIR) MSS
Gambar dibawah menunjukkan puncak FTIR MSS dan menunjukkan puncak karakteristiknya.
Spektrum FTIR cangkang mucuna dari analisis yang disajikan menunjukkan adanya karbohidrat dan
protein. Oleh karena itu, membenarkan alasannya sebagai koagulan dalam penelitian ini

6. 3.3. Pengaruh parameter operasi
3.3.1. Pengaruh pH awal pada koagulasi PW
Studi tentang pengaruh pH awal dilakukan pada 30°C, untuk menentukan kondisi pH optimum suatu
sistem pengolahan. pH awal tidak hanya mempengaruhi muatan permukaan koagulan, tetapi juga
mempengaruhi stabilisasi suspensi. Penyesuaian pH dilakukan dengan menambahkan NaOH atau
H2SO4.

7. 3.3.2. Pengaruh waktu dan dosis koagulan
Pada proses koagulasi, dosis merupakan salah satu parameter terpenting yang harus diperhatikan
dalam pengolahan air limbah menggunakan metode koagulasi. Sangat penting untuk menentukan
dosis optimal untuk meminimalkan nilai dosis dan mendapatkan kinerja yang optimal dalam perlakuan
3.3.3. Pengaruh suhu pada proses koagulasi

8. Dari kurva terlihat bahwa persentase penyisihan terus meningkat dengan meningkatnya suhu. Dapat dilihat
bahwa garis lurus diamati setelah 50˚C. Dengan kata lain, suhu optimum dicapai pada 50˚C untuk koagulan MSS.
Namun, ada sedikit peningkatan efisiensi penyisihan pada 60˚C. Efisiensi penyisihan tertinggi sebesar 85,67% diperoleh
pada suhu 60˚.Penurunan dengan kenaikan (lebih tinggi) suhu disebabkan oleh gerakan Brown yang lebih tinggi dan
gaya van der Waals dalam air, yang telah meningkatkan reaksi kimia. Hal ini menunjukkan bahwa suhu rendah
memperlambat proses koagulasi.
3.4. Perilaku distribusi partikel
Pola distribusi partikel disajikan dalam gambar 5-9. Plot-plot ini pada dasarnya menggambarkan pola dan distribusi
agregasi ion/partikel yang menggumpal menjadi gumpalan yang terlihat. Gambar menunjukkan bahwa plot distribusi
partikel menunjukkan tren yang sama, yang merupakan indikasi sistem yang dikendalikan oleh mekanisme yang sama.
ihat plot di gambar 5-9 menunjukkan bahwa terdapat selisih yang lebar pada nilai konsentrasi antara pasangan (C1dan
CT) dan pasangan (C2dan C3). Pengamatan kritis pada gambar menunjukkan bahwa jumlah total partikel (CT) melewati
maksimum karena tidak ada pada t=0 dan pada akhir proses koagulasi, semua (CT, C1, C2dan C3) cenderung ke t=
tidak terhingga, CT, C1, C2, C3=0. Juga, jumlah total partikel (CT) berkurang lebih cepat daripada kelas partikel.
Fenomena ini khas pada proses koagulasi dimana terdapat jebakan koloid dan gaya tarik menarik yang tinggi. Ini
menunjukkan bahwa proses dikendalikan oleh netralisasi muatan dan mekanisme bridging tinggi. Plot menunjukkan
penurunan jumlah normal partikel total, singlet, doublet dan triplet menurut teori Smoluchowski sebagai fungsi waktu.
Secara umum, kemungkinan tumbukan antar partikel tergantung pada ukuran dan poli-disparitasnya.

9. 3.5. Kinetika koagulasi orde pertama dan kedua
Koefisien regresi linier (R2) digunakan untuk memastikan tingkat akurasi kecocokan model kinetik yang
dinyatakan sebagai Persamaan (6). Hasil di Tabel 3. menunjukkan bahwa beberapa nilai dari R2 diperoleh di
Gambar 10 adalah <0,9. Hasil ini menunjukkan bahwa model kinetika orde pertama tidak secara akurat
menggambarkan proses koagulasi. Demikian pula, model kinetik dalam Persamaan (8) digunakan untuk
mendapatkan koefisien regresi linier (R2) nilai dalam Gambar 11, yang ditabulasikan dalam Tabel 4. DariR2
nilai-nilai dalam Tabel 4, nilainya semua di atas 0,9. Hasilnya menunjukkan bahwa proses koagulasi
dijelaskan dengan sempurna oleh kinetika koagulasi orde kedua. Ringkasan parameter fungsional koagulasi-
flokulasi pada kondisi optimum seperti yang diperoleh dalam penelitian ini ditunjukkan pada: Tabel 3 dan 4.

10. kinetika koagulasi dan flokulasi pada PW menggunakan MSS ditunjukkan pada Tabel 3 dan 4, masing-masing untuk reaksi
orde pertama dan kedua. Nilai k ditentukan dari kemiringan Persamaan (6) dan (8) pada ploting lnC versus waktu (orde
pertama) dan I/C versus waktu (orde kedua).hasil yang disajikan dalam tabel di atas menunjukkan bahwa nilai k sebagai
deduksi dari masing-masing plot kinetik (Gambar 10 dan 11) dengan variasi dosis. Hal ini bisa disebabkan oleh tingkat
agregasi yang sama dicapai dengan berbagai dosis koagulan. Selanjutnya, variasi k=f(T,η) adalah minimal, sebagai akibat
dari perubahan yang tidak signifikan dalam nilai suhu dan viskositas eluen. Dapat dilihat dari tabel bahwa konstanta laju
koagulasi meningkat dengan meningkatnya dosis koagulan. Juga, konstanta laju koagulasi menurun dengan penurunan
konsentrasi limbah awal.
4. Kesimpulan
Proses perawatan koagulasi berhasil diterapkan untuk perawatan PW. Kondisi operasi optimum ditentukan sebagai dosis
koagulan 2500mg/L, waktu 30 menit dan suhu 30˚C, yang menghasilkan efisiensi penyisihan 95%. Hasilnya menunjukkan
bahwa koagulasi menggunakan koagulan MSS adalah metode yang efektif untuk pengobatan PW. Dengan demikian,
penerapannya akan mengurangi biaya pengolahan air limbah industri jika diadopsi. Distribusi partikel yang diharapkan
dalam proses koagulasi yang khas diperoleh dalam perlakuan koagulasi PW. Oleh karena itu, indikasi penurunan jumlah
normalisasi partikel total, singlet, doublet dan triplet menurut teori koagulasi cepat Smoluchowski sebagai fungsi waktu.

11. TERIMA
KASIH