Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktifdigilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/2621.pdfPENGENDALIAN GAS HASIL BUANGAN INSENERATOR MENGGUNAKANKAPUR Osmen Gultom Pusat Pengembangan

PENGENDALIAN GAS HASIL BUANGAN INSENERATORMENGGUNAKANKAPUR

Osmen GultomPusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif

ABSTRAKPENGENDALIAN GAS HASIL BUANGAN INSENERATOR MENGGUNAKAN

KAPUR. Telah dilakukan penelitian pengolahan terhadap limbah radioaktif terbakar seperti;kertas, karet, pvc, kayu, dan limbah organik cairo Limbah tersebut diumpankan ke dalam tungkuinsenerator pada temperatur 800 -900°C, sehingga diperoleh abu dan gas-gas hasilpembakaran.Abu yang terbentuk diimobilisasi menggunakan bahan matrik semen. Gas hasilpembakaran mengandung gas-gas asam yang berbahaya sehingga diperlukan pengolahan.Setelah dilakukan penyaringan menggunakan baghouse filter dan HEPA filter gas dijenuhkandan didinginkan dalam spray venturi. Uap asam yang terkandung dalam gas dinetralisir dalampacking kolom dengan menggunakan larutan ~apur 0,5 -1 N secara sirkulasi berlawanan arahdengan kecepatan 30 m3/jam. Gas yang sudah dimurnikan dlsaring dengan penyaring dengandiameter 5 J.l dengan efektivitas penyaringan 99% untuk menghilangkan kabut dan selanjutnyadilewatkan melalui cerobong. Dari hasil penelitian diperoleh hasil yang bervariasi tergantungpad a pembakaran limbah radioaktif. Kandungan sulfat darl klor yang terbesar pad a kolompencucian 1.533,3 ppm dan 76,2 ppm sedang ekstrak kering 0,11 dengan waktu operasi 50jam.

ABSTRACTCONTROL OF FLUE GAS INCINERA TION USING l./ME. It had been done a research

of combustible radioactive waste i.e; paper, rubber, pvc, wood and organic waste. The wastewas burned into incineration chamber within temperature 800 -900°C that produce ash and fluegas. The ash was immobilized by matrix cement. Flue gas contains acid gas so it needstreatment. After filtration by baghouse filter and HEPA filter, gas was saturated and cooled inspray ventury. The acid vapor contained in the gas were then neutralized in packing column byspraying a countercurrent of recycled lime solution 0,5- 1 N with rate 30 m3/h. The purified gaswas demisted by a high performance screen 99% effective on pa!ticle with diameter of over 5 J.LThe research shows variation result in the incineration of radioactive waste. The productanalysis of sulfate and chlorine in washing column that the largest are 1.533,3 ppm and 76,2ppm and dry extract 0,11 with operation time 50 hours.

PENDAHULUANSalah satu efek samping pemanfaatan energy atom dalam bidang

penelitian dan industri adalah timbulnya sejumlah limbah yang harus dikelolauntuk menjaga kelestarian alamo Sebagian limbah yang timbul bersifat terbakarseperti; kertas, kain, kayu, karet, limbah organik cair sehingga dapat dilakukanpengolahannya dengan jalan memanfaatkan energy yang ada dalam limbahtersebut melalui pembakaran. Pembakaran limbah khususnya limbah radioaktifdilakukan dalam tungku yang terkendali dan lebih umum dikenal denganinsenerator. Ditinjau dari segi reduksi volume insenerator memiliki keuntunganyang besar karena faktor reduksi volume yang diperoleh sangat besar. Selainitu teknologi insenerator menawarkan detoksifikasi terhadap bahan-bahanterbakar yang bersifat karsinogen, mutagen dan tetragen dan juga potensirecovey energy yang bisa digunakan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik.

Hasil Penelitian Tahun 2000

Sebelum limbah diumpankan ke dalam tungku insenerator terlebihdahulu dilakukan penyortiran untuk memudahkan pengendalian operasi. Hasilakhir pembakaran adalah abu dan gas-gas hasil pembakaran. Abu yangterbentuk kemudian diimobilisasi dengan bahan matriks yang sesuai sepertisemen atau resin.

Gas-gas yang timbul dari pembakaran limbah merupakan fungsi dariunsur-unsur penyusun bahan yang dibakar dan tingkat kesempurnaan reaksipembakaran. Pembakaran yang tidak sempurna akan menghasilkan karbonmonoksida dan air dengan reaksi sebagai berikut :

xCO + Y H2O2

1)

dimana CxHy menggambarkan senyawa hidrokarbon. Jika terjadi pembakaransempurna akan dihasilkan karbon dioksida dan air dengan reaksi sebagaiberikut :

(2)

Jika bahan yang dibakar mengandung sulfur dengan komposisi CxHyS makaproduk pembakaran akan menghasilkan sulfur dioksida sebagai

2x+y+402CxHyS + :(3)4

Jika bahan yang dibakar mengandung CI seperti neoprene akan terjadi reaksisebagai berikut :

C4HsCI + 502 4CO2 + 2H2O + HCI (4)

Dari reaksi pembakaran diatas diketahui bahwa gas CO, 8021 HCI merupakanpencemar udara (polutan) sehingga dibutuhkan proses pengolahan lebih lanjut.Pengolahan polutan ini bisa dilakukan dalam sebuah kolom pencucian gas.Kolom pencucian gas merupakan alat penyerab komponen-komponen tertentudalam campuran gas dengan menggunakan larutan penyerab. Dalai11 kolompenyerab ini terdapat fasa uap/gas dan fasa cairo Dimana mekasnismepemisahan didasarkan pada pelarutan atau penyerapan komponen-komponentertentu di dalam solvent penyerab pada suhu dan tekanan tertentu. Larutanpenyerab yang biasa digunakan antara lain larutan NaOH dan larutan kapur.Penyerapan polutan dengan larutan kapur digambarkan dengan reaksi sebagaiberikut :

CaO + H2O Ca(OH)2 (5)

S02 + 1/202 + Ca(OH)2 CaSO4 + H2O (6)

97Hasil Penelitian Tahun 2000

2HCI + Ca(OH)2 CaCI2 + 2H2O (7)

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (8)

Selain dari gas-gas tersebut diatas terdapat partikel-partikel polutan dalam gashasil pembakaran. Partikel bisa dalam bentuk padat (solid) ataupun cairan(liquid). Biasanya partikel dibedakan berdasarkan diameter partikel.Pengendalian partikel dapat dilakukan dengan menggunakan alat penyaringdiantaranya bag house filter dan HEPA filter.

BAHAN DAN TAT A KERJA

BahanEtanol 98 %, gliserol 99 %, NaGl, BaGI2, Na2S04 anhidrat dan kertas saring

Tata KerjaSam pel diambil dari kolom pencucian dengan selang waktu pengambilan 5 jammasing-masing sam pel diambil 1 liter kemudian dianalisis kandungan sulfat,klorine, ekstrak kering dan pH. Pengambilan pertama merupakan blanko.

Analisis ion sulfatAnalisis ion sulfat dilakukan dengan cara mencampurkan masing-masing 100ml sampel dan 5 ml pereaksi (dipakai campuran 50 ml gliserol + 30 ml aquades+ 100 ml etanol + 75 9 NaGI yang diaduk homogen selama 1 menit).Selanjutnya ditambahkan 10 9 kristal BaGI2 dengan ukuran 20 -30 mesh,diaduk selama 2 men it dan dianalisis kandungan ion sulfat denganmenggunakan spektrofotometri pad a panjang gelombang 420 nm.

Analisis ion kloridaAnalisis ion klorida dilakukan dengan terlebih dahulu mempersiapkan larutanstandar CI- dan larutan blanko. Selanjutnya elektroda ion analiser dicelupkan kedalam larutan blanko sampai angka pada skala 0, kemudian ke dalam larutanstandar untuk mendapatkan data kurva standar. Pengamatan konsentrasi ionklorida dilakukan dengan mencelupkan elektroda ke dalam larutan sampeldengan menggunakan kurva standar, maka konsentrasi ion klorida dapatditentukan

Ekstrak keringEkstrak kering merupakan hasil proses ekstraksi suatu larutan berupa endapanyang telah dikeringkan sedemikian sehingga beratnya konstan. Analisis ekstrakkering dilakukan dengan cara menyiapkan sam pel 100 ml, dan dikeringkandalam oven pada suhu 105 aG.

Pengukuran pHPengukuran pH sampel dilakukan dengan menggunakan pH meter.

98

Hasil Penelitian Tahun 2000

HASIL DAN PEMBAHASANKolom pencucian gas mula-mula diisi dengan air demineralisasi dengan

pH 7. Dengan adanya pembakaran bahan bakar yang mengandung sulfurperiahan-lahan pH lariutan turun hingga pH mencapai 6. Dengan turunnya pHmenjadi 6 secara otomatis larutan kapur ditambahkan ke kolom pencucisehingga pH naik lagi menjadi 6,5 saat pH 6,5 penambahan larutan kapurdihentikan. Pada saat pembakaran limbah yang mengandung lebih banyaksulfur dan klor terjadi penurunan pH dibawah 6. Kemudian terjadi lagipenambahan larutan kapur demikian seterusnya dimana pH dipertahankanpada skala 6 -6,5. Pengamatan pH ditunjukkan pada gambar 1. pH larutanpencuci perlu dikontrol untuk menghindari terbentuknya kerak keras yang dapatmenghambat filter dalam pemipaan.

8

7

c:ro-:J'-.lO-

:I:Co

0 10 20 30 40

Waktu operasi Uam)

50 60

Gambar 1. Hubungan Antara Waktu Operasi Dengan pH

Kandungan klorida pad a larutan pencuci ditunjukkan pada gambar 2.Keriaikan konsentrasi yang tinggi terdapat pada waktu operasi 30 jam dimanapada saat tersebut dibakar limbah pvc sehingga terbentuk gas HCI. Gas HCIyang terbentuk kemudian dinetralisir oleh larutan kapur seperti reaksi (7).Terbentuknya konsentrasi cr yang lebih tinggi dalam larutan pencucimenunjukkan bahwa larutan kapur menyerab klorida.

Kandungan ion sulfat ditunjukkan oleh gambar 3. Dibanding dengankonsentrasi ion klorida kandungan ion sulfat jauh lebih tinggi. Hal ini terjadikarena bahan bakar solar yang dipakai mengandung sulfur. Denganpembakaran limbah yang mengandung sulfur maka koncentrasi sulfurmeningkat dengan cepat. Reaksi pembakaran sulfur akan dihasilkan S02.Selanjutnyta S02 yang terbentuk dinetralisir larutan kapur sesuai denganpersamaaan (6). Pada waktll operasi 35 jam terjadi penurunan konsentrasi ionsulfat hal ini terjadi karena adanya pengenceran dari service water yangditambakan secara otomatis bila ketinggian air dalam kolom pencuci mer"!capaibatas minimum.

Hasil berat ekstrak kering dapat dilihat pada gambar 4. Semakin lamaberat ekstrak kering larutan pencuci semakin tinggi. Hal ini terjadi karenaadanya akumulasi ion slJlfat dar1 ion klorida.

99Hasil Penelitian Tahun 2000

6

5

4

3

2

1

0

-E0.0.'-"ro

"0O':0

:52OwroL-

CQ)<nc0~

0 10 20 30 40 50 60

wa~tu operasi Oam)

Gambar 2. Hubungan Konsentrasi Klorida Dengan Waktu

1800E 1600.8; 1400-.t 1200g 1000'w 800~C 600~ 400c~ 200

0

0 10 20 40 50 6030

waktu operasi Uam)

Gambar 3. Hubungan Waktu Dengan Konsentrasi Sulfat

E 0.12~.9 0.1C'>.~ 0.08'-Q)

~ 0.06~"Iii 0.04~~ 0.02ro! 0

,,//

~.-~

0 10 20 30 40 50 60

waktu operasi Uam)

Gambar 4. Hubungan Berat Ekstrak Kering Dengan Waktu

100Hasil Penelitian Tahun 2000

908070

605040302010

0

KESIMPULANpH larutan pencuci perlu dijaga pada nilai 6 -6,5 untuk menghindari

terbentuknya kerak keras yang dapat mengganggu sirkulasi larutan pencuci.Kandungan ion klorida realtif rendah dibanding konsentrasi ion sulfat.Kandungan klorida terbesar adalah 76,2 ppm sedang kandungan ion sulfatterbesar adalah 1.533,3 ppm dan ekstrak kering tertinggi 0,11. Penggunaanlarutan kapur untuk netralisasi klorida dan sulfur yang terbentuk pada prosespembakaran insenerator cukup efektif.

SARANPenelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengetahui efisiensi

penyerapan ion sulfat dan klorida oleh larutan kapur dengan melakukan analisisgas buang yang masuk dan keluar kolom pencucian.

DAFT AR PUST AKA1. Operating and Maintenance Gas Neutralization Unit WSPG 860 NSA 8019

Technicatome2. Ir. Wasito, Insenerasi, Diklat Operasi Teknik Kimia Pengelolaan Limbah

Radioaktif, PTPLR 19943. Chereminisinoff P, Air Pollution Control and Design for Industry, Marcel

Decker Inc 19934. Brunner C.R, Hazardous Waste Incineration, second edition Mc Graw-Hill

Inc 19935. Gangsar Santoso, Pencucian gas hasil insenerasi menggunakan NaOH,

Hasil penelitian PTPLR 1993/19946. Vesilind P.A, Introduction to Environmental Engineering, DWS Publishing

Company 1997.

101Hasil Penelitian Tahun 2000