Pengolahan Limbah Elektroplating / Penyepuhan
Elektroplating merupakan salah satu aplikasi dari metode
elektrokimia. Sesuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode
yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi
dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/berbeda dalam
suatu system elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia
dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik
karena terjadinya reaksi spontan didalamnya disebut sel galvani.
Sedangkan sel elektrokimia dimana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya
disebut sel elektrolisis.
Peralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda, umumnya konduktor logam, yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang dipasok dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda dimana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung, dan anoda, dimana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.
a. Pengertian Elektroplating
Elektroplating (penyepuhan) adalah proses pelapisan logam dengan logam yang lebih tipis melalui prinsip bahwa logam yang akan disepuh diperlakukan sebagai katoda, dan logam penyepuh diperlakukan sebagai anoda. Dalam penyepuhan, kedua elektroda dimasukkan dalam larutan elektrolit, yaitu larutan yang mengandung ion logam penyepuh. Elektroplating juga dapat didefinisikan sebagai pelapisan logam pada benda padat konduktif dengan bantuan arus listrik. Jika akan menyepuh benda dengan krom, maka anoda yang digunakan adalah krom dan larutan elektrolit adalah asam kromat (H2CrO4). Jika elektroplating perak, tentu perak sebagai anoda dan larutannya adalah perak nitrat.
Pada elektroplating maka logam dasar seperti besi, tembaga, kuningan, seng, dan aluminium dilapisi oleh berbagai variasi logam yang kebanyakan adalah tembaga (copper), nikel, kromium, seng, cadmium, dan tin juga beberapa logam mulia seperti perak, emas, rhodium, paladium dan platinum.
b. Tujuan Elektroplating
Elektroplating dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan. Elektroplating adalah carayang digunakan untuk melapis permukaan logam besi dengan logam yangtahan terhadap karat seperti nikel dan krom. Hasil elektroplating sangat keras dan tahan terhadap goresan atau tumbukan. Oleh karena itu pelapisan jenis ini sering digunakan pada pelek roda kendaraan bermotor, starter, kursi besi, perkakas rumah tangga, peralatan untuk membuat roti, peralatan teknik dan lain sebagainya. Selain itu lapisan krom atau nikel pada logam Fe atau baja dapat mengurangi terjadinya korosi dan juga dapat memperindah penampilan benda.
Dalam industri pembuat sepeda motor, alat elektroplating ini digunakan untuk melapisi logam nikel/krom pada knalpot, pelek roda, kick starter, stir, reflektor lampu, pedal porseling (persenalan), pedal rem dan lain sebagainya. Penggunaan yang lebih luas adalah untuk melapisi alat-alat seperti kunci pas, kunci sok, kunci ring, kunci busi, kunci inggris, dan lain-lain.
c. Pengolahan Limbah Elektroplating
Limbah yang akan dihasilkan pada proses ini sebenarnya ada dua macam senyawa atau zat, yaitu zat organik dan zat inorganik selain juga sisa dari cairan proses elektroplating ini. Cairan sisa hasil proses ini mungkin bisa dicegah masuk ke saluran umum dengan cara menampung sisa prosesnya, tapi pada proses pencucian bahan hasil proses elektroplating kita tidak bisa menghindarkan cairan ini untuk masuk ke saluran pembuangan. Sebelum cairan ini masuk ke saluran umum sebaiknya cairan ini diolah terlebih dahulu dalam penampungan khusus.
Cara pengolahannya bisa dilakukan secara bertahap. Tahap pertama menghilangkan zat zat anorganik berbahaya yang masuk ke dalam cairan buangan, Zat anorganik yang terbawa adalah bahan kimia proses elektroplating seperti krom, nikel, tembaga, asam sulfat, dan sebaganya. Untuk pengolahan limbah anorganik ini diuraikan secara detail di bagian “Penghilangan Kontaminan Inorganik”. Setelah bahan pengotor anorganik ini diolah baru selanjutnya pengolahan bahan buangan organik yang terbawa dalam saluran buangan. Contoh bahan organik yang terbawa adalah, grease, oli, dan bahan pembersih seperti sabun. Cara pengolahan buangan bahan organik diuraikan di bagian “Penghilangan Kontaminan Organik”.
1. Penghilangan Kontaminan Inorganik
Di pengolahan baja, besi adalah kontaminan yang biasa dan dengan filtrasi konstan yang baik. Besi biasanya mengakibatkan beberapa masalah. Perawatan pH tinggi dalam tangki tambahan dengan kelembaban karbonat nikel tersebar dengan agitasi yang baik digunakan untuk menghilangkan konsentrasi yang berlebihan dari besi, serta aluminium, kromium trivalen, atau ion fosfat. Penambahan sekitar 0,5 sampai 1 ml hidrogen peroksida 30% dengan perawatan pH tinggi menghilangkan semua besi sebagai ferric hydroxide, disediakan minimal 2 jam pengadukan yang digunakan dan suhu bak disimpan sekitar 60º – 65ºC. Juga karbon dioksida berevolusi dari penggunaan nikel karbonat dihilangkan dengan pengadukan dan pemanasan.
Pada pengolahan tembaga, kuningan atau pengecoran seng, kontaminan tembaga dan seng paling baik dihilangkan oleh purifikasi dengan densitas rendah, lebih baik secara terus menerus. Seng, tembaga, dan timah semua dapat dihilangkan pada saat yang sama dengan mengelektrolisis sekitar 0,2 A/dm2. Semakin cepat agitasi, semakin tinggi kerapatan arus yang dapat digunakan untuk menghilangkan kotoran logam.
Pada pengolahan krom, chromic acid harus dirubah menjadi ion chrom bervalensi tiga (trivalent chrom), yang tidak mudah larut dalam air. Untuk mereduksi chromic acid digunakan sodium metabisulfite. Chromic acid (Cr 6+) yang tadinya berwarna kuning akan berubah menjadi warna hijau (Cr 3+) dan dengan diberi soda api (Na OH) akan terbentuk chrome hidroksida yang tidak larut dalam air, sehingga dapat mudah dipisahkan dengan air. Untuk mempercepat pemisahan digunakan larutan tawas sebagai koagulant. Untuk menambah waktu pengendapan dibutuhkan bak pengendapan dengan design seperti pada gambar di bawah ini.
Untuk mengurangi jumlah limbah sebaiknya dibuatkan sistem pembilasan yang baik, sehingga jumlah bahan kimia yang dibutuhkan untuk pengolahan limbah juga ikut berkurang.
Pada pengolahan nikel, dapat melakukan elektrolisis dengan elektrokoagulator, pengendapan limbah dalam bentuk flok, penyaringan limbah dengan pasir, lalu dianalaisa dengan UV VIS (ultraviolet sinar tampak).
2. Penghilangan Kontaminan Organik
Kontaminan organik dapat diakibatkan oleh pemilihan pelapis tangki yang tidak benar, pelapis rak, selang filter, karet patch, oleh kontaminasi udara dari serat debu tebal, atau semprotan minyak atau tetesan dari loose welding scale, dari metode pembersihan inferior, dan oleh kerusakan pada anoda atau katoda agen penambahan kelas II.
Jika bak terlalu terkontaminasi dengan bahan organik, metode terbaik adalah dengan adsorpsi pada karbon aktif dalam tangki tambahan, setelah mengoreksi sejauh mungkin sumber-sumber kontaminasi organik. Penambahan hidrogen peroksida seperti telah dijelaskan sebelumnya, dan agitasi bak selama beberapa jam dengan 1 sampai 3 g / L karbon aktif, akan membantu purifikasi. Setelah pengendapan dengan bantuan filter dan pengujian sampel dari larutan yang diolah di laboratorium sesuai kondisi plat, jika disetujui larutan disaring kembali ke dalam tangki plating.
Penggunaan sejumlah kecil karbon aktif dalam filter, seperti 2 sampai 4 g/100 L larutan dan menambahkan jumlah yang sama untuk filter sekali atau dua kali seminggu merupakan metode yang baik untuk menghindari atau meminimalkan biaya perawatan bak, semibright , atau bak plating nikel. Pengecekan harus dilakukan secara berkala untuk memastikan bahwa agen pembasah atau brighteners lainnya tidak terlalu diserap.
Sumber:
Anonim. 2010. Penanganan Limbah Chrome Plating. [online]. (http://www.metalindoabadi.com/penanganan-limbah-chrome-plating/, diakses tanggal 7 Maret 2012).
Anonim. 2008. Pengolahan Limbah Electroplating. [online]. (http://bimbelonline.blogspot.com/2008 /04/pengolahan-limbah-electroplating.html/, diakses tanggal 7 Maret 2012).
Anonim. 2008. Removal Organic and Inorganic Contaminant. [online]. (http://electroplating- process.blogspot.com/2008/04/removal-organic-and-inorganic.html/, diakses tanggal 7 Maret 2012).
Ariono, dkk. 2011. Fisika Material: Elektroplatting (Penyepuhan) Pada Logam. [makalah]. Kendari: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Haluoleo.
Siregar, Sakti. 2009. Penanganan Air Limbah Dari Industri Pelapisan Logam. [online]. (http://wastewater-indonesia.blogspot.com/2009/10/penanganan-air-limbah-dari-industri.html/, diakses tanggal 7 Maret 2012).
Widiono, Bambang. –. Pengolahan Limbah Nikel dari Industri Electroplating dengan Elektrokoagulator. [jurnal]. – : 7-18.
Peralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda, umumnya konduktor logam, yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang dipasok dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda dimana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung, dan anoda, dimana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.
a. Pengertian Elektroplating
Elektroplating (penyepuhan) adalah proses pelapisan logam dengan logam yang lebih tipis melalui prinsip bahwa logam yang akan disepuh diperlakukan sebagai katoda, dan logam penyepuh diperlakukan sebagai anoda. Dalam penyepuhan, kedua elektroda dimasukkan dalam larutan elektrolit, yaitu larutan yang mengandung ion logam penyepuh. Elektroplating juga dapat didefinisikan sebagai pelapisan logam pada benda padat konduktif dengan bantuan arus listrik. Jika akan menyepuh benda dengan krom, maka anoda yang digunakan adalah krom dan larutan elektrolit adalah asam kromat (H2CrO4). Jika elektroplating perak, tentu perak sebagai anoda dan larutannya adalah perak nitrat.
Pada elektroplating maka logam dasar seperti besi, tembaga, kuningan, seng, dan aluminium dilapisi oleh berbagai variasi logam yang kebanyakan adalah tembaga (copper), nikel, kromium, seng, cadmium, dan tin juga beberapa logam mulia seperti perak, emas, rhodium, paladium dan platinum.
b. Tujuan Elektroplating
Elektroplating dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan. Elektroplating adalah carayang digunakan untuk melapis permukaan logam besi dengan logam yangtahan terhadap karat seperti nikel dan krom. Hasil elektroplating sangat keras dan tahan terhadap goresan atau tumbukan. Oleh karena itu pelapisan jenis ini sering digunakan pada pelek roda kendaraan bermotor, starter, kursi besi, perkakas rumah tangga, peralatan untuk membuat roti, peralatan teknik dan lain sebagainya. Selain itu lapisan krom atau nikel pada logam Fe atau baja dapat mengurangi terjadinya korosi dan juga dapat memperindah penampilan benda.
Dalam industri pembuat sepeda motor, alat elektroplating ini digunakan untuk melapisi logam nikel/krom pada knalpot, pelek roda, kick starter, stir, reflektor lampu, pedal porseling (persenalan), pedal rem dan lain sebagainya. Penggunaan yang lebih luas adalah untuk melapisi alat-alat seperti kunci pas, kunci sok, kunci ring, kunci busi, kunci inggris, dan lain-lain.
c. Pengolahan Limbah Elektroplating
Limbah yang akan dihasilkan pada proses ini sebenarnya ada dua macam senyawa atau zat, yaitu zat organik dan zat inorganik selain juga sisa dari cairan proses elektroplating ini. Cairan sisa hasil proses ini mungkin bisa dicegah masuk ke saluran umum dengan cara menampung sisa prosesnya, tapi pada proses pencucian bahan hasil proses elektroplating kita tidak bisa menghindarkan cairan ini untuk masuk ke saluran pembuangan. Sebelum cairan ini masuk ke saluran umum sebaiknya cairan ini diolah terlebih dahulu dalam penampungan khusus.
Cara pengolahannya bisa dilakukan secara bertahap. Tahap pertama menghilangkan zat zat anorganik berbahaya yang masuk ke dalam cairan buangan, Zat anorganik yang terbawa adalah bahan kimia proses elektroplating seperti krom, nikel, tembaga, asam sulfat, dan sebaganya. Untuk pengolahan limbah anorganik ini diuraikan secara detail di bagian “Penghilangan Kontaminan Inorganik”. Setelah bahan pengotor anorganik ini diolah baru selanjutnya pengolahan bahan buangan organik yang terbawa dalam saluran buangan. Contoh bahan organik yang terbawa adalah, grease, oli, dan bahan pembersih seperti sabun. Cara pengolahan buangan bahan organik diuraikan di bagian “Penghilangan Kontaminan Organik”.
1. Penghilangan Kontaminan Inorganik
Di pengolahan baja, besi adalah kontaminan yang biasa dan dengan filtrasi konstan yang baik. Besi biasanya mengakibatkan beberapa masalah. Perawatan pH tinggi dalam tangki tambahan dengan kelembaban karbonat nikel tersebar dengan agitasi yang baik digunakan untuk menghilangkan konsentrasi yang berlebihan dari besi, serta aluminium, kromium trivalen, atau ion fosfat. Penambahan sekitar 0,5 sampai 1 ml hidrogen peroksida 30% dengan perawatan pH tinggi menghilangkan semua besi sebagai ferric hydroxide, disediakan minimal 2 jam pengadukan yang digunakan dan suhu bak disimpan sekitar 60º – 65ºC. Juga karbon dioksida berevolusi dari penggunaan nikel karbonat dihilangkan dengan pengadukan dan pemanasan.
Pada pengolahan tembaga, kuningan atau pengecoran seng, kontaminan tembaga dan seng paling baik dihilangkan oleh purifikasi dengan densitas rendah, lebih baik secara terus menerus. Seng, tembaga, dan timah semua dapat dihilangkan pada saat yang sama dengan mengelektrolisis sekitar 0,2 A/dm2. Semakin cepat agitasi, semakin tinggi kerapatan arus yang dapat digunakan untuk menghilangkan kotoran logam.
Pada pengolahan krom, chromic acid harus dirubah menjadi ion chrom bervalensi tiga (trivalent chrom), yang tidak mudah larut dalam air. Untuk mereduksi chromic acid digunakan sodium metabisulfite. Chromic acid (Cr 6+) yang tadinya berwarna kuning akan berubah menjadi warna hijau (Cr 3+) dan dengan diberi soda api (Na OH) akan terbentuk chrome hidroksida yang tidak larut dalam air, sehingga dapat mudah dipisahkan dengan air. Untuk mempercepat pemisahan digunakan larutan tawas sebagai koagulant. Untuk menambah waktu pengendapan dibutuhkan bak pengendapan dengan design seperti pada gambar di bawah ini.
Untuk mengurangi jumlah limbah sebaiknya dibuatkan sistem pembilasan yang baik, sehingga jumlah bahan kimia yang dibutuhkan untuk pengolahan limbah juga ikut berkurang.
Pada pengolahan nikel, dapat melakukan elektrolisis dengan elektrokoagulator, pengendapan limbah dalam bentuk flok, penyaringan limbah dengan pasir, lalu dianalaisa dengan UV VIS (ultraviolet sinar tampak).
2. Penghilangan Kontaminan Organik
Kontaminan organik dapat diakibatkan oleh pemilihan pelapis tangki yang tidak benar, pelapis rak, selang filter, karet patch, oleh kontaminasi udara dari serat debu tebal, atau semprotan minyak atau tetesan dari loose welding scale, dari metode pembersihan inferior, dan oleh kerusakan pada anoda atau katoda agen penambahan kelas II.
Jika bak terlalu terkontaminasi dengan bahan organik, metode terbaik adalah dengan adsorpsi pada karbon aktif dalam tangki tambahan, setelah mengoreksi sejauh mungkin sumber-sumber kontaminasi organik. Penambahan hidrogen peroksida seperti telah dijelaskan sebelumnya, dan agitasi bak selama beberapa jam dengan 1 sampai 3 g / L karbon aktif, akan membantu purifikasi. Setelah pengendapan dengan bantuan filter dan pengujian sampel dari larutan yang diolah di laboratorium sesuai kondisi plat, jika disetujui larutan disaring kembali ke dalam tangki plating.
Penggunaan sejumlah kecil karbon aktif dalam filter, seperti 2 sampai 4 g/100 L larutan dan menambahkan jumlah yang sama untuk filter sekali atau dua kali seminggu merupakan metode yang baik untuk menghindari atau meminimalkan biaya perawatan bak, semibright , atau bak plating nikel. Pengecekan harus dilakukan secara berkala untuk memastikan bahwa agen pembasah atau brighteners lainnya tidak terlalu diserap.
Sumber:
Anonim. 2010. Penanganan Limbah Chrome Plating. [online]. (http://www.metalindoabadi.com/penanganan-limbah-chrome-plating/, diakses tanggal 7 Maret 2012).
Anonim. 2008. Pengolahan Limbah Electroplating. [online]. (http://bimbelonline.blogspot.com/2008 /04/pengolahan-limbah-electroplating.html/, diakses tanggal 7 Maret 2012).
Anonim. 2008. Removal Organic and Inorganic Contaminant. [online]. (http://electroplating- process.blogspot.com/2008/04/removal-organic-and-inorganic.html/, diakses tanggal 7 Maret 2012).
Ariono, dkk. 2011. Fisika Material: Elektroplatting (Penyepuhan) Pada Logam. [makalah]. Kendari: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Haluoleo.
Siregar, Sakti. 2009. Penanganan Air Limbah Dari Industri Pelapisan Logam. [online]. (http://wastewater-indonesia.blogspot.com/2009/10/penanganan-air-limbah-dari-industri.html/, diakses tanggal 7 Maret 2012).
Widiono, Bambang. –. Pengolahan Limbah Nikel dari Industri Electroplating dengan Elektrokoagulator. [jurnal]. – : 7-18.