AOP - Kapita Selekta - Metode Fenton [PDF]

Citation preview

MAKALAH KAPITA SELEKTA “ FENTON CHEMISTRY”



DISUSUN OLEH : Febriani Novita Dewi



1807113494



Novia Yolanda



1807111316



Syafiq Darmawan



1807124816



DOSEN PENGAMPU PROF. DR. EDY SAPUTRA , S.T., M.T



PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK PEKANBARU 2021



DAFTAR ISI



BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................1 1.1



Latar Belakang...........................................................................................1



1.2



Rumusan Masalah......................................................................................1



BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................2 2.1



Advanced Oxidation Process.....................................................................2



2.2



Metode Fenton...........................................................................................2 2.2.1 Proses Fenton dan Photo-Fenton..........................................................6 2.2.2 Faktor yang Mempengaruhi Metode Fenton.......................................7



2.3



Katalis Proses Fenton.................................................................................9



2.4



Pengaruh NaCl dalam Proses Fenton.......................................................10



2.5



Residu Proses Fenton...............................................................................10



2.6



Netralisasi Residu Proses Fenton.............................................................11



BAB III PENUTUP..............................................................................................13 3.1



Kesimpulan.....................................................................................................13



DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................14



1



DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses Photo-Fenton...........................................................................6 Gambar 2.2 Perbedaan Proses Fenton dan Photo-Fenton......................................7



2



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Air tanah dan sungai dicemari oleh limbah yang berisi zat organik dan



anorganik, baik dari limbah domestik maupun industri. Air tanah dan sungai dicemari oleh limbah yang berisi zat organik dan anorganik, baik dari limbah domestik maupun industri. Pengolahan limbah cair dilakukan untuk menghindari pencemaran lingkungan yang fatal. Berdasarkan sumbernya pengelompokkan menjadi empat jenis yaitu limbah cair domestik dan industri, rembesan dan luapan, serta air hujan. Salah satu upaya untuk memelihara kelestarian lingkungan adalah penerapan teknologi pengolahan limbah cair sebagai solusi mengurangi pencemaran. Proses pengolahan limbah secara hakikatnya dilakukan sebelum dibuang ke perairan. Hal ini mencegah terjadinya masalah yang akan timbul akibat air limbah tersebut. Kegiatan pengolahan limbah cair bertujuan mengurangi zat yang beracun, mengurangi bau, dan juga memurnikan kandungan air agar kembali bersih. 1.2



Rumusan Masalah



1. Menjelaskan AOPs (Advanced Oxidation Processes) 2. Menjelaskan proses metode Fenton dan Photo Fenton 3. Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi metode Fenton 4. Menjelaskan kegunaan katalis pada metode Fenton 5. Menjelaskan pengaruh NaCl pada metode Fenton 6. Menjelaskan apa itu residu dan netralisasi di metode Fenton



3



3



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1



Advanced Oxidation Process Salah satu langkah alternatif penerapan teknologi pengolahan canggih



seperti Advanced Oxidation Process (AOP) adalah pendekatan yang menjanjikan untuk peningkatan pengolahan air dan air limbah (Feitz, 2005). Penanggulangan limbah dengan metode degradasi dengan proses AOPs (Advanced Oxidation Processes). Caranya dikategorikan lebih sederhana, cepat, effisien, dan murah. AOPs telah muncul sebagai metode desinfeksi alternatif yang menjanjikan, ramah lingkungan dan efisien untuk yang konvensional, untuk mengontrol kualitas mikrobiologi air. Mereka mengandalkan pembentukan in situ oksidan kimia untuk mendisinfeksi air dan mendegradasi beragam kontaminan organik berbahaya. AOP, dalam praktiknya, adalah teknologi redoks termasuk proses yang berbeda seperti ozonasi, ozonasi yang digabungkan dengan radiasi H2O2 dan/atau ultraviolet (UV), Fenton dan reaksi serupa, fotokatalisis yang diaktifkan oleh semikonduktor seperti TiO2. Selain itu, teknologi ini menjadi sorotan lain karena kinerjanya yang mutakhir mampu menguraikan berbagai senyawa organik dan merupakan momok bagi metode mikrobiologi ataupun membran filtrasi. Selain itu, AOPs tidak hanya diimplementsikan ke pengolahan limbah cair hasil industri, tetapi juga berperan di air minum atau penyediaan air bersih (Firdaus et all, 2020). AOP dalam praktiknya adalah teknologi redoks yang mencakup berbagai proses seperti ozonasi, ozonasi yang digabungkan dengan radiasi H2O2 dan/atau ultraviolet (UV), Fenton dan reaksi serupa, fotokatalisis yang diaktifkan oleh semikonduktor seperti TiO2. Sejumlah proses lainnya juga merupakan bagian dari AOPs yang mampu menghasilkan radikal (spesies aktif dengan oksidasi potensial tinggi hingga 2,8 V yang melebihi ozon yang hanya 2,07 V). Hal ini mengakibatkan radikal bebas OH sangat mudah mengoksidasi sejumlah senyawa organik maupun non-organik. Usia pakai (lifetime) dari OH bergantung pada konsentrasinya. Sebagai contoh, konsentrasi OH sebesar 1 μM, maka usianya sekitar 200 μs. Kecepatan reaksi antara OH dengan senyawa organik atau nonorganik adalah sekitar 107 - 10 10 M -1 s -1 Firdaus et all, 2020.



4



2.2



Metode Fenton



Proses Fenton adalah perawatan lanjutan. Hidroksil radikal (H 2O) ini dapat dihasilkan dengan mereaksikan antara ion air dan hidrogen peroksida (H2O2) dan dapat menghilangkan bahan organik yang resisten. Salah satu keuntungan penting dari proses Fenton adalah dapat dilakukan pada suhu kamar dan pada tekanan atmosfer. Selain itu, reaksi yang dibutuhkan mudah didapat, mudah disimpan dan dipelihara, serta aman dan tidak menyebabkan kerusakan lingkungan. Metode Fenton adalah salah satu dari teknologi oksidasi kimia lanjut (Advanced Oxidation Process – AOPs). Reaksi Fenton ini ditemukan oleh H.J.H. Fenton pada tahun 1894 dalam penelitiannya yang menyatakan bahwa H 2O2 dapat diaktivasi oleh [Fe2+] untuk mengoksidasi asam tartaric. Proses Fenton terjadi dari reaksi antara hidrogen peroksida dengan ion besi menghasilkan hydroxyl radical yang dapat mengoksidasi senyawa organik maupun inorganik (Babuponnusami and Muthukumar, 2014). Hydroxyl radical diketahui sebagai spesies kimia yang paling reaktif kedua setelah atom fluor, dengan daya oksidasi 2,8 V (Fluorine = 3,03). Reagen Fenton merupakan larutan yang berisi campuran hidrogen peroksida (H 2O2) dan katalis garam besi [II] pada pH asam, digunakan dalam proses Fenton sebagai sumber radikal hidroksil (HO● ). Penggunaan reagen Fenton di dalam proses dibuat atas perbandingan berat antara hidrogen peroksida dan garam besi [II]. Garam besi [II] yang diperlukan adalah seperduapuluh sampai seperlima bagian berat hidrogen peroksida (Watt, 1998). Proses Fenton didasarkan pada perpindahan electron H 2O2 dan aktivitas Fe2+ sebagai katalis homogen. Proses oksidasinya didasarkan pada campuran hidrogen peroksida (H2O2) dan garam besi (Fe[II]) untuk menghasilkan radikal hidroksil (OH● ) pada pH asam, dan radikal hidroksil ini bereaksi dengan cepat dalam lingkungan air. Antara H2O2 dan Fe[II] juga dapat bereaksi dengan OH● dan olehkarenanya dapat menghambat jalannya proses oksidasi jika keduanya tidak pada dosis optimumnya (Tang and Huang, 1996 dalam Dincer, 2008). Beberapa literatur menyarankan perbandingan massa Fe[II] dan H 2O2 adalah 1-10(wt/wt) (Torrades et al., 2003 dalam Dincer, 2008), atau 5-25(wt/wt)



5



(Watts, 1998), dan optimumnya sesuai dengan jenis air limbahnya (Metcalf and Eddy, 2003). Mekanisme yang terjadi dalam reaksi Fenton sebagai berikut : H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH*..........................................................(2.1) OH* + RH → CO2 + H2O.......................................................................(2.2) (Karthikeyan et al., 2011) Pada kondisi normal, jika proses Fenton dalam mengoksidasi bahan organik berlangsung secara sempurna, maka molekul organik akan terurai menjadi karbondioksida (CO2) dan air (Yap, et al., 2011). Namun proses reaksi Fenton sangat kompleks, beberapa reaksi yang terjadi : OH* + RH → R* + H2O.........................................................................(2.3) R* + H2O → ROH + OH*.......................................................................(2.4) Ketika H2O2 berlebih maka akan terbentuk lebih banyak OH radikal, yang terbentuk dari reaksi antara organik radikal dengan H2O2 dan menghasilkan produk organik lebih stabil (ROH). Reaksi lain yang dapat terjadi yaitu organik radikal bereaksi dengan OH radikal membentuk senyawa yang lebih stabil. R* + OH* → ROH..................................................................................(2.5) Menurut Willing and Kato (1971) dalam Lin dan Lo (1997) pada kondisi asam akan terjadi reaksi regenerasi Fe3+ menjadi Fe2+ R* + Fe3+ → R+ + Fe2+............................................................................(2.6) R+ + H2O → ROH + H+............................................................................................................................. (2.7) Jenis-jenis proses fenton : a. Proses Fenton dalam keadaan Gelap (Fe2+ / H2O2 Dark) Proses Fenton dalam suasana gelap adalah dengan tidak memanfatkan sinar lampu UV selama proses pengolahan limbah cair. Pada proses ini dihasilkan radikal – radikal hidroksil yang berfungsi sebagai oksidator kuat dalam prosesnya. Mekanisme pembentukan radikal bebas dari proses Fenton tenpa keberadaan zat organik, dapat dijabarkan sebagai berikut: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + ●OH + OH-……………………………………(2.8) Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + OH2 + OH+……………………………………(2.9)



6



●OH + H2O2 → ●OH2 + H2O……………………..…………………(2.10) ●OH + Fe2+ → Fe3+ + OH-…………………………..………………..(2.11) Fe3+ + ●OH2 → Fe2+ + O2 + H+………………………………………(2.12) Fe2+ + ●OH2 + H+ → Fe3+ + H2O2 ……………………………………………………(2.13) 2●OH2 → H2O2 + O2………………………………………………...(2.14)



Hidroksil radikal dihasilkan secara cepat pada persamaan reaksi



(1).



Pada reaksi – reaksi diatas, siklus besi antara Fe2+ dan Fe3+ berperan sebagai katalis untuk menguraikan H2O2 menjadi air dan O2.



…………………………………(2.15) Meskipun Fe3+ dapat direduksi menjadi Fe2+ melalui reaksi pada persamaan (2), kecepatan reaksinya lebih lambat beberapa tingkat dibandingkan Fe2+ menjadi Fe3+ seperti reaksi persamaan (1). Dengan menghasilkan Fe3+ memungkinkan terjadinya endapan oksihidrosida – oksihidroksida besi, terutama dengan meningkatnya pH. Sebagai konsekuensinya, terbentuknya lumpur/endapan besi yang tidak diharapkan dan ini tentunya memerlukan pengolahan dan pembuangan yang memenuhi syarat (Persons, 2004). Lumpur/endapan besi yang tidak diharapkan dapat dihilangkan dengan memanfatkan sinar lampu UV (Photo Fenton) (Persons, 2004). b. Proses Fenton dalam keadaan Terang (Fe2+ / H2O2 Light) Proses fenton dalam suasana terang adalah dengsn memanfaatkan sinar lampu UV (Photo Fenton) selama prosen pengolahan limbah cair. Photo Fenton mengunakan radiasi lampu UV yang dapat memperbaiki pengurangan Fe3+ terlarut menjadi Fe2+, dan menghasilkan radikal hidroksil



tambahan



melalui



proses



fotolisis.



pembentukan lumpur/endapan besi dapat dikurangi.



Sebagai



hasilnya,



7



Meskipun demikian, mekanisme termasuk peran dari Fe2+ dan Fe3+, jugakesetimbangan konsentrasi yang terjadi dari kedua senyawa sangatlah kompleks dan tidak diketahui secara detail (Persons, 2004). …………………..(2.16) c. Elektro – Fenton (Electrochemical Fenton Processes) Pada proses elektro-Fenton, dimana salah satu maupun kedua senyawa (H2O2 dan Fe2+) dapat dihasilkan secara elektokimia tidak langsung. …………………………………..(2.17)



………………………………..(2.18) 2.2.1 Proses Fenton dan Photo-Fenton Pada proses foto-Fenton, laju penghilangan polutan organik dan laju mineralisasi oleh Fe2+/H2O2 dan Fe3+/H2O2 meningkat dengan adanya radiasi UV yang meningkatkan produksi radikal hidroksil dengan adanya radiasi UV [9] . Peningkatan laju mineralisasi diperoleh karena (i) fotoreduksi Fe(OH) 2+, spesies aqua Fe3+ yang dominan pada pH mendekati 3, melalui reaksi fotokimia (3) dengan regenerasi Fe2+ dan produksi lebih banyak °OH dan ( ii) fotolisis cepat kompleks Fe(III) dengan asam karboksilat yang dihasilkan menurut reaksi : H2O2 + Fe(III) → Fe(II) + OH° + H+ …………………………..…….. (2.19) Fe(OOCR)2+ + hv → Fe2+ + CO2 + R°…………………………………(2.20) Radiasi UV menyebabkan terbentuknya radikal hidroksil tambahan dan juga re-rotasi katalis Fe(II) dengan merestorasi Fe(II). Akibatnya, konsentrasi Fe(II) meningkat dan reaksi berlangsung lebih cepat. Waktu reaksi untuk proses fotogenik lebih pendek dari metode lain dan tergantung pada konsentrasi oksigen, garam besi, pH, dan intensitas radiasi. Keuntungan dari metode foto-Fenton untuk pengolahan air limbah petrokimia adalah sebagai berikut: ekonomis, waktu reaksi yang singkat, persentase penyisihan COD yang tinggi dalam menghilangkan



8



senyawa organik yang resisten, konsumsi energi yang rendah, dan produksi produk yang tidak berbahaya. Reagen Fenton memiliki kelebihan yaitu : 1.



Bisa mendegradasi berbagai macam polutan yang biodegradable maupun produk yang hampir tidak berbahaya.



2.



Merupakan reagen yang eco-friendly di lingkungan.



3.



Tidak membutuhkan biaya yang tinggi. Safarzadeh et al. (1997) dan Wang (2008) mengobservasi bahwa initial



degradation rate menggunakan Fe3+ lebih rendah jika dibandingkan dengan menggunakan Fe2+ . Dengan tidak adanya cahaya, mekanisme dekomposisi H2O2 di larutan asam melibatkan terbentuknya radikal hydroxyperoxyl dan hydroxyl. Reaksi Fenton dapat meningkat berkali lipat apabila diradiasikan dengan UV/visible light. Tipe dari jenis reaksi Fenton tersebut dikenal sebagai reaksi photo-Fenton. Keuntungan dari reaksi photo-Fenton bisa terjadi dengan adanya gelombang radiasi lebih dari 600 nm. Selama reaksi ini, Fe3+ tidak terakumulasikan dalam sistem dan Fe2+ diperbarui sehingga reaksi tidak terhenti (Rao et al., 2012). Proses yang terjadi dalam Fenton dan photo-Fenton dapat dilihat dalam Gambar 2.1 dan 2.2 berikut.



Gambar 2.1 Proses Photo-Fenton (Rao et al, 2012)



9



Gambar 2.2 Perbedaan Proses Fenton dan Photo-Fenton (Rao et al, 2012) Saat proses diradiasikan menggunakan UV, degradation rate polutan organik dengan reaksi Fenton dapat meningkat karena adanya pengaruh dari tingginya kadar Fe yang dapat mengurangi kadar organik dari polutan (Pérez et al., 2002). Absorpsi dari UV terbentuk dari Fe3+ dan H2O2. Tidak ada perbedaan yang signifikan dari proses Fenton dan photo-Fenton. Proses oksidasi atau degradasi warna akan bertambah efektif dengan tambahan paparan sinar UV yang memiliki efek tambahan pada penyisihan warna. Reaksi yang terjadi pada proses Fenton dan photo-Fenton yaitu sebagai berikut : Fe2++ H2O2 → Fe3+ + OH” + OH• …………………………………..(2.21) Fenton : Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + OOH” + H+…………………………(2.22) Photo-Fenton : Fe3+ + UV → Fe2+ + OH•..............................................(2.23) Removal COD untuk proses Fenton dan photo-Fenton menghasilkan hasil yang tidak jauh berbeda pada proses Fenton dan photo-Fenton. Dalam waktu 4 jam, degradasi organik yang terjadi mencapai 90% (Dantas et al., 2003). 2.2.2



Faktor yang Mempengaruhi Metode Fenton Metode Fenton dalam kerjanya dipengaruhi oleh beberapa faktor,



diantaranya sebagai berikut. 1.



Pengaruh pH Proses oksidasi Fenton berlangsung secara optimal pada pH yang rendah (26), namun mineralisasi bahan organik tetap terjadi pada pH netral dengan ketersediaan besi 15 (Fe2+)(Ferrarese et al., 2007). Selain itu pH yang asam (pH 2- 3) menghalangi terjadinya presipitasi garam besi. Sedangkan pH



10



yang tinggi membuat terjadinya penurunan ion besi Fe 2+ pada larutan, yang menghalangi berlangsungnya reaksi antara Fe2+ dengan H2O2 dan regenerasi Fe2+ dari Fe3+ (Lin and Lo, 1997). 2.



Pengaruh dosis Fe2+ Konsentrasi ion fero yang tinggi menyebabkan pembentukan hydroxyl radical dan mempercepat terjadinya reaksi redoks (Feng et al., 2010). Namun keberadaan Fe2+ yang berlebih dapat menyebabkan mekanisme selfscavenging OH*, sehingga menurunkan efisiensi degradasi polutan. OH* + Fe2+ → Fe3+ + OH-.....................................................................(2.24) Selain itu konsentrasi ion besi yang berlebih tidak diinginkan karena biaya yang dikeluarkan lebih mahal dan membutuhkan treatment lanjutan untuk lumpur besi yang dihasilkan (Bautista et al., 2007).



3.



Pengaruh dosis H2O2 Semakin banyak dosis H2O2 dalam kondisi yang sesuai dapat menghasilkan lebih banyak OH* yang tersedia untuk memecah molekul organik dalam limbah, namun dosis H2O2 yang terus meningkat dapat menyebabkan perubahan kecepatan degradasi (Feng et al., 2010). Hal tersebut terjadi karena OH* dapat bereaksi dengan H2O2 dan menghasilkan senyawa radikal OOH* yang kereaktifannya lebih rendah dari OH* (Kang et al., 2002; Aravindhan, et al., 2006).



4.



Pengaruh rasio molar [Fe2+] : [H2O2] Pengaruh rasio molar merupakan jumlah maksimum radikal OH yang tersedia untuk oksidasi senyawa organik, sehingga rasio molar H2O2 terhadap Fe2+ adalah parameter operasional yang sangat penting dari proses Fenton. Penentuan rasio ini digunakan untuk mendapatkan efisiensi pengolahan yang baik yang juga berpengaruh terhadap efisiensi penurunan COD. Sangat penting untuk penentuan rasio molar [Fe2+] : [H2O2] dalam proses Fenton karena setiap limbah memiliki rasio optimum tertentu.



5.



Pengaruh waktu reaksi Proses oksidasi molekul organik dengan reagen Fenton terdiri dari dua tahapan proses. Pada tahap pertama, molekul organik diurai dengan cepat (mendekati 10 menit) akibat dari kecepatan pembentukan OH radikal dari



11



reaksi H2O2 dan Fe2+. Pada tahap kedua, Fe3+ perlahan membentuk kembali Fe2+ yang kemudian menghasilkan OH radikal, sehingga proses Fenton dapat berlangsung dalam waktu menit hingga hari (Singh dan Tang, 2013). Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa molekul organik dengan cepat terdegradasi dalam waktu 30 menit, yang mana penelitian dilakukan dalam range 300 menit. 6.



Pengaruh suhu Suhu memiliki efek positif pada penghapusan kadar organik pada pengolahan menggunakan Fenton terhadap lindi TPA. Rivas et al. (2003) dan Zhang et al. (2005) masingmasing meneliti 10-30.1oC dan 13-37.1 oC, penghilangan COD akhir meningkat dengan meningkatnya suhu. Namun, kenaikan suhu lebih lanjut secara signifikan dapat menyebabkan dekomposisi H2O2yang tidak efisien sehingga terjadi peningkatan removal COD. Peningkatan penyisihan organik karena kenaikan suhu relatif kecil dibandingkan dengan faktor lainnya (Zhang et al., 2005). Hal tersebut akibat terjadinya kecepatan dekomposisi dari hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen (Rivas et al., 2004).



2.3



Katalis Proses Fenton Keberadaan



katalis



dalam



proses



Fenton



sangat



mempengaruhi



pembentukan hidroksil radikal. Istilah katalis merupakan sesuatu yang ditambahkan ke dalam reaksi untuk mempercepat laju reaksi tanpa dikonsumsi dalam prosesnya. Pada proses Fenton berdasarkan jenis katalis yang digunakan, dibedakan menjadi Homogenous Fenton dan Heterogenous Fenton. Umumnya proses Homogenous Fenton menggunakan FeSO4 sebagai sumber besi sebagai katalis, sedangkan Heterogenous Fenton dapat menggunakan besi dalam bentuk padatan



seperti



goethite,



magnetite,



dan



hematite.



Selain



itu



banyak



dikembangkan penelitian lain mengenai penggunaan katalis logam transisi seperti Ti, Cr, Mn, Co, dan Ni dan logam 17 nanopartikel pada proses Fenton (Dhakshinamoorthy et al., 2012). Pada proses reaksi Homogenous Fenton menggunakan konsentrasi tinggi pada besi sehingga harus dihilangkan dan menghasilkan lumpur. Selain itu, proses



12



ini juga membutuhkan pH 3 atau dibawahnya, di mana hal ini menghabiskan biaya untuk proses netralisasi setelah pengolahan. Oleh karena itu, immobilized katalis besi iron, dapat mendorong atau membuat proses Fenton berada pada kondisi asam yang kurang. (Barrault et al., 2000; Bozzi et al., 2003; Carriazo et al., 2005; Centi et al., 2000). 2.4



Pengaruh NaCl dalam Proses Fenton Penambahan NaCl pada proses Fenton memberikan dampak terhadap hasil



pengolahan. Salah satu dampak NaCl yaitu terhadap efisiensi perubahan warna dapat dijelaskan sebagai berikut. Dengan adanya kelebihan ion Cl- karena reaksi HO• radikal dengan ion Cl- , sehingga ion-radikal Cl2 •- diproduksi, yang memiliki potensi oksidatif jauh lebih rendah daripada radikal HO. Berikut merupakan reaksi yang terjadi : HO•+ Cl- → HOCl•-.............................................................................(2.25) HOCl•- + H+ → H2O + Cl• .................................................................(2.26) Cl• + Cl- → Cl-• 2 ................................................................................(2.27) (Ledakowicz, 2000). Efek kehadiran NaCl terjadi penghambatan perubahan warna, bahwa kandungan NaCl yang lebih tinggi maka semakin buruk tingkat perubahan warna. Interaksi klorida pada mekanisme Fenton disebabkan oleh kompleksasi Fe 2+ / Fe3+ dengan Cl- atau pembentukan radikal hidroksil yang selanjutnya dapat menghasilkan radikal klorida Cl- , yang kurang reaktif dibandingkan radikal hidroksil. Di mana hal ini juga mengakibatkan penurunan kadar organik lebih lambat. Hal ini dapat dilihat pada reaksi berikut. Fe2++ Cl- → FeCl+..................................................................................(2.28) FeCl+ + Cl- → FeCl...............................................................................(2.29) Fe3+ + Cl- → FeCl2+ ..............................................................................(2.30) (Bacardit et al., 2007) 2.5



Residu Proses Fenton Efisiensi proses Fenton sangat dipengaruhi oleh rasio molar [Fe2+]: [H2O2]



yang ditambahkan dalam proses pengolahan. Penambahan reagen Fenton yang



13



berlebih selain mengurangi efisiensi pengolahan juga menimbulkan adanya residu Fe2+ maupun H2O2. Residu besi dan hidrogen peroksida yang masih terkandung dalam effluen membutuhkan pengolahan lanjutan agar tidak membahayakan lingkungan saat dibuang ke badan air. Pengolahan residu proses Fenton yaitu menggunakan proses netralisasi di mana dapat mengurangi kandungan hydrogen peroksida dan besi yang berlebih. Hal ini karena hidrogen peroksida beracun untuk organisme air serta paparan H2O2 memberikan efek yang merugikan pada biota. Menurut Schmidt, et al. (2006), konsentrasi H2O2 di bawah 0,7 mg/L sedangkan kadar besi yang aman bagi organisme air menurut Moore (1991) yaitu kadar besi tidak lebih dari 1 mg/L. Sehingga residu proses Fenton dalam perairan tidak akan menjadi ancaman bagi organisme air dan lingkungan. 2.6



Netralisasi Residu Proses Fenton Residu proses Fenton berasal dari penambahan reagen Fenton sehingga



menghasilkan adanya residu Fe2+ maupun H2O2. Residu besi dan hidrogen peroksida yang masih terkandung dalam effluen membutuhkan pengolahan lanjutan agar tidak membahayakan lingkungan saat dibuang ke badan air. Effluen proses Fenton diatur pH nya 6-9. Menurut Yunaz (2015), waktu optimum untuk dekomposisi H2O2 didapatkan pada 10 menit pertama mencapai 71,2 – 80,5 %. Dengan memperpanjang waktu reaksi netralisasi, konsentrasi besi dan H2O2 berkurang. Menurut Pignatello (1992), reaksi Fenton tidak bisa terjadi pada pH >10. Oleh karena itu, reaksi Fenton berhenti ketika adanya penambahan NaOH pada reaksi. Sehingga dalam proses netralisasi residu Fenton digunakan NaOH. Penurunan konsentrasi hidrogen peroksida berdasarkan variasi pH mengindikasikan bahwa semakin tinggi pH, maka 20 removal semakin tinggi. Proses netralisasi residu Fenton juga dapat mereduksi konsentrasi besi yang tersisa di effluent. Setelah mengalami netralisasi, besi (Fe) membentuk Fe(OH)3, dan terpresipitasi dari larutan. Besi yang terukur merupakan total besi. Dalam proses netralisasi, semakin lama waktu reaksi, maka residu akan lebih berkurang sehingga memenuhi baku mutu standar. Pada pH yang lebih tinggi, residu besi lebih berkurang (Yunaz, 2015).



BAB III PENUTUP 3.1 1.



Kesimpulan AOPs (Advanced Oxidation Processes) adalah metode pengolahan limbah yang dapat dilakukan secara kombinasi dari beberapa proses seperti ozone (O3), hydrogen peroxide (H2O2), UV – photolysis (sinar ultraviolet), titanium dioxide (TiO2), plasma, proses Fenton (Fe2+/H2O2) serta beberapa proses lainnya untuk menghasilkan radikal hidroksil.



2.



AOPs digunakan untuk mengoksidasi komponen organik kompleks yang sulit didegradasi secara biologis menjadi produk yang lebih sederhana.



3.



Proses Fenton terjadi dari reaksi antara hidrogen peroksida dengan ion besi menghasilkan hydroxyl radical yang dapat mengoksidasi senyawa organik maupuninorganik



4.



Metode fenton dipengaruhi oleh kadar pH, dosis Fe2+, pengaruh dosis H2O2, pengaruh rasio molar [Fe2+] : [H2O2], pengaruh waktu reaksi, dan pengaruh suhu.



5.



Pada proses Fenton berdasarkan jenis katalis yang digunakan, dibedakan menjadi Homogenous Fenton dan Heterogenous Fenton. Umumnya proses Homogenous Fenton menggunakan FeSO4 dan Heterogenous mengunakan besi dalam bentuk padatan seperti goethite, magnetite, dan hematite.



13



DAFTAR PUSTAKA Babuponnusami, A. and Muthukumar, K. 2014. “A Review on Fenton and Improvements to the Fentron Process for Wastewater Treatments”. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2 : 557-572. Bautista, P.A.F., Mohedano, M.A., Gilarranz, J.A. Casas, J.J., Rodriguez. 2007. “Application of Fenton Oxidation to Dometic Wastewaters Treatment”. Journal of Hazardous Materials. 143: 128– 134. Bashir, M.J., Aziz, H.A., Yusoff, M.S., Adlan, M.N. 2010. “Application of Response Surface Methodology (RSM) for Optimization of Ammoniacal Nitrogen Removal from Semi-aerobic Landfill Leachate Using Ion Exchange Resin”. Desalination Journal 254 : 154–161. Chakma, S., & Moholkar, V. S. (2014). Investigations in synergism of hybrid advanced oxidation processes with combinations of sonolysis+ fenton process+ UV for degradation of bisphenol A. Industrial & Engineering Chemistry Research, 53(16), 6855-6865. Ching, S.L., Yusoff, M.S., Aziz, H.A., Umar, M. 2011. “Influence of Impregnation Ratio on Coffee Ground Activated Carbon as Landfill Leachate Adsorbent for Removal of Total Iron and Orthophosphate”. Desalination Journal. 279 : 225– 234. Cortez, S., Pilar T., Rosário, O., Manuel, M. 2011. “Evaluation of Fenton and Ozone-Based Advanced Oxidation Processes as Mature Landfill Leachate Pre-treatments”. Journal of Environmental Management 92 : 749-755. Dantas, T.L.P, Humberto J.J., and Regina F.P.M. 2003. “Fenton and Photo-Fenton Oxidation of Tannery Wastewater”. Acta Scientiarum Technology. 25 (1) : 91-95. Dhakshinamoorthy A., Alvaro M., Horcajada P., Gibson E., Vishnuvarthan M., Vimont A.. 2012. “Comparison of Porous Iron Trimesates Basolite F300 and MIL-100(Fe) as Heterogeneous Catalysts for Lewis Acid and Oxidation Reactions: Roles of Structural Defects and Stability”. ACS Catal 2 : 2060– 2065.



14



Dincer, A.R., Karakaya N., Gunes E., and Gunes, Y. 2008. “Removal Of COD From Oil Recovery Industry Wastewater by The Advanced Oxidation Processes (AOP) Based on H2O2”. Global NEST Journal. 10(1) : 31-38. Firdaus, M. A., Suci, H. M., Hafidz, M., Dessy, A. 2020. “Teknologi dan Metode Pengolahan Limbah Cair sebagai Pencegahan Pencemaran Lingkungan”. Jurnal Barometer (5) 2: 232-238. Kokkinos, P., Venieri, D., & Mantzavinos, D. (2021). Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater Viral Disinfection. A Systematic Review. Food and Environmental Virology, 1-20. Lin, C.Y., Chang, F.Y., Chang, C.H. 2000. “Co-Digestion of Leachate with Septage Using a UASB Reactor”. Bioresour. Technology. 73 : 175–178. Lin, S.H. dan Lo, C.C. 1997. “Fenton Process for Treatment of Desizing Wastewater”. Water Resource Journal. 31(8) : 2050-2056. Nazrifar, M., Bahramifar, N., & Younesi, H. (2019). Optimization of fenton and photo-fenton-based advanced oxidation processes for COD reduction of petrochemical wastewater: application of response surface methodology. Water Conservation Science and Engineering, 4(2), 89-112. Poyatos, J. M., Muñio, M. M., Almecija, M. C., Torres, J. C., Hontoria, E., & Osorio, F. (2010). Advanced oxidation processes for wastewater treatment: state of the art. Water, Air, and Soil Pollution, 205(1), 187-204.



15