Kinetika reaksi perolehan fosfat dari pengolahan limbah garam (bittern) menjadi struvite dengan reaktor vertikal

Anisah D. Ramadhani; Agung F. Kulianto; Luluk Edahwati

doi:10.36706/jtk.v27i1.11

Anisah D. Ramadhani Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Surabaya, Indonesia
Agung F. Kulianto Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Surabaya, Indonesia
Luluk Edahwati Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Surabaya, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.36706/jtk.v27i1.11

Keywords: Bittern, Kinetika Reaksi, Orde Reaksi, Perolehan Fosfat, Struvite

Abstract

Bittern merupakan hasil dari penguapan atau endapan air laut dalam pembuatan garam. Bittern ini dapat dimanfaatkan untuk diolah menjadi struvite karena pada bittern terdapat kandungan Magnesium. Pada penelitian ini, peneliti akan mengkaji mengenai kinetika reaksi perolehan fosfat dari pembentukan struvite yang berasal dari limbah garam (bittern). Pembentukan struvite dilakukan dengan mencampurkan tiga senyawa yaitu Magnesium, Amonium, dan Phospat (MAP) dengan perbandingan 1:1:1. Alat yang digunakan adalah reaktor vertikal. Larutan MAP dimasukkan ke dalam reaktor dengan variasi suhu dan laju alir umpan. Variasi suhu yang digunakan adalah 25; 30; 35; 40; dan 45⁰C, sedangkan variasi laju alir umpan yang digunakan adalah 5; 6,25; 8,33; 12,5; dan 25 ml/menit. Kedua variabel dijalankan dengan penambahan KOH. Semua variabel dijalankan sampai mencapai pH 9, dimana pH 9 adalah pH optimum pembentukan struvite, dan setelah mencapai pH 9, proses dihentikan. Endapan yang didapat lalu difiltrasi dan dikeringkan, lalu dilakukan Analisa endapan dengan metode XRF dan XRD. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, hasil konversi terbaik perolehan senyawa fosfat terdapat pada suhu 25⁰C dan laju alir 5 ml/menit, yaitu sebesar 18,8%. Penelitian ini mengikuti reaksi orde-1 dengan nilai R² yang mendekati 1, yaitu sebesar 0,9524 dengan tetapan laju reaksi 1,26.10^-22.e^(14125/T), dan energi aktivasi sebesar 117435,25 Joule.

References

Adiman, T.M.F., Feriyanto, A., Sutiyono, Edahwati, L., 2020. Mineral struvite dari batuan dolomit dengan reaktor kolom sekat. J. Teknik Kimia, 14(2): 85-91.
Ali, M.I., Rajshahi, 2005. Struvite crystallization from nutrient rich wastewater. PhD Dissertation, School of Engineering, James Cook University.
Anggriawan, R.R., Alvira, F.H., Edahwati, L., 2020. Reaction kinetics of ammonium removal from cow urine by struvite formation using a baffle column reactor. J. Teknik Kimia, 7(2): 99-105.
https://dx.doi.org/10.26555/chemica.v7i2.18209.
Crutchik, D., Garrido, J.M., 2016. Kinetics of the reversible reaction of struvite crystallisation. Chemosphere J., 154: 567-572.
https://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere/2016.03.134.
Edahwati, L., Sutiyono, S., Muryanto, S., Jumari, J., Bayuseno, A.P., 2018. Kinetics analysis of synthesis reaction of struvite with air-flow continous vertical reactors, IOP Conf. Ser. J. of Physics, vol. 953, doi:10.1088/1742-6596/953/1/012245.
Hallas, J.F., Mackowiak, C.L., Wilkie, A.C., Harris, W.G., 2019. Struvite phosphorus recovery from aerobically digested municipal wastewater. Sustainability J., 11(2): 1-12. doi:10.3390/su11020376.
Harrison, M.L., Johns, M.R., White, E.T., 2011. Growth rate kinetics for struvite crystallisation. Chemical Engineering Transactions, 25: 309-314.
Hutnik, N., Wierzbowska, B., Piotrowski, K., Matynia, A., 2016. Effect of continous crystallizer performance on struvite crystals produced in reaction crystallization from solutions containing phosphate (V) and zinc (II) Ions. Brazilian J. of Chem. Eng., 33(2): 307-317.
Iswarani, W.P., Warmadewanthi, I.D.A.A., 2018. Recovery fosfat dan amonium menggunakan teknik presipitasi struvite. J. Teknik ITS, 7(1): 183-185.
Manadiyanto, Arthatiani, F.Y., 2011. Pemanfaatan limbah pembuatan garam sebagai upaya peningkatan pendapatan petambak garam di Pulau Madura. J. Pertanian Universitas Trunojoyo.
Levenspiel, O., 2004. Chemical reaction engineering, third ed. John Wiley & Sons, New York.
Li, B., Boiarkina, I., Yu, W., Huang, H.M., Munir, T., Wang, G.Q., Young, B.R., 2019. Phosphorus recovery through struvite crystallization: challenges for future design. Science of the Total Environment J., 648: 1244-1256,
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.166.
Nelson, N.O., Mikkelsen, R.L., Hesterberg, D.L., 2003. Struvite precipitation in anaerobic swine lagoon liquid: effect of ph and mg:p ratio and determine of rate constant. Bioresource Technology J., 89(3): 229-236. doi:10.1016/S0960-8524(03)00076-2.
Nugraha, K.A., Wesen, P., Mirwan, M., 2018. Pemanfaatan bittern sebagai koagulan alternatif pengolahan limbah tepung ikan. J. Ilmiah Teknik Lingkungan, 8(1): 1-9.
Ohlinger, K.N., Young, T.M., Schroeder, E.D., 1998. Predicting struvite formation in digestion. Water Research J., 32(12): 3607-3614.
Prasetiyo, B., Sutrisno, E., Sumiyati, S., 2015. Pengaruh susunan reaktor vertikal dan horizontal terhadap penyisihan cod dan tss limbah rumah pemotongan hewan menggunakan biofilter aerob-anaerob dengan media kerikil hasil Gunung Merapi. J. Teknik Lingkungan, 4(2).
Quintana, M., Sanchez, E., Colmenarejo, M.F., Barrera, J., Garcia, G., Borja, R., 2005. Kinetics of phosphorus removal and struvite formation by the utilization of by-product of magnesium oxide production. Chem. Eng. J., 111(1): 45-52. doi:10,1016/j.cej.2005.05.005.
Rahaman, M.S., Ellis, N., Mavinic, D.S., 2008. Effects of various process parameters on struvite precipitation kinetics and subsequent determination of rate constants. Water Sci. and Tech. J., 57(5): 647-654.
Septiani, H., Zahra, N., Sutiyono, Edahwati, L., 2020. Pengolahan bittern sebagai pembentuk pupuk struvite menggunakan reaktor sekat secara sinambung. J. Metalurgi dan Material Indonesia (JMMI), 3(1): 1-7.
Szymanska, M., Szara, E., Was, A., Sosulski, T., Van Pruissen, G.W.P., Cornelissen, R.L., 2019. Struvite-an innovative fertilizer from anaerobic digestate produced in a bio-refinery. Energies J., 12(2): 1-9.
doi:10.3390/en12020296.