Advanced Oxidation Process for Textile Wastewater

Pada analisis limbah sering kita menggunakan analisis kadar COD yang terdapat dalam limbah tersebut. COD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi sempurna secara kimiawi senyawa organik dalam air menjadi senyawa akhir anorganik. Pengukuran dengan COD dapat digunakan untuk menentukan jumlah senyawa organik dalam suatu sampel air. COD dinyatakan dalam satuan mg/L, yang artinya massa oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi 1 liter larutan atau sampel air.

COD dapat  dikurangi kadarnya dengan cara oksidasi secara kimia, bio-oksidasi, ataupun adsorpsi. Pemilihan proses cara mengoksidasi itu sendiri tergantung dari berbagai faktor, terutama kadar COD (Chemical Oxygen Demand) dan komponen polutan lain yang terdapat dalam air limbah.

Banyak metode yang digunakan untuk pengolahan limbah cair, salah satunya adalah AOP.  Advanced Oxidation Process (AOP) adalah salah satu alternatif  baru yang dikembangkan untuk pengolahan limbah organik. Advanced Oxidation Process (AOP) merupakan  proses oksidasi dengan radikal hidroksil (OH^-), yang sangat reaktif, yang dapat mengoksidasi limbah organik berbahaya menjadi senyawa yang lebih aman bagi lingkungan dan keberadaannya sangat singkat. Advanced Oxidation Process (AOP) ini menjadi salah satu alternatif baru pengembangan pengolahan limbah organik. (Martins, 1998). Keunggulan AOP dibandingkan dengan metode pengolahan limbah organik yang lain adalah tidak menghasilkan hasil samping yang berbahaya, seperti sludge. Secara umum, jika digunakan pada tempat yang tepat, AOP dapat memberikan kemungkinan mereduksi senyawa organik dari beberapa ratus bahkan ribuan ppm menjadi kurang dari 5 ppb. (www.ozono.com)

Metode Reagen Fenton memiliki waktu reaksi yang singkat dibandingkan metode AOP lainnya. Beberapa kelebihan metode ini antara lain besi dan H₂O₂ murah dan tidak beracun, tidak ada batasan transfer massa karena  katalis bersifat homogen, tidak ada energi terlibat sebagai katalis, dan proses ini mudah dilakukan serta dikontrol. Metode ini telah dipakai secara luas dalam penanganan limbah tekstil dan kertas, serta limbah dari industri farmasi.

Parameter utama dalam metode Reagen Fenton adalah pH larutan, jumlah ion Fe²⁺, konsentrasi H₂O₂,  konsentrasi awal polutan, dan kehadiran ion-ion lain. Beberapa studi menyimpulkan bahwa efisiensi oksidasi optimum ketika jumlah H₂O₂ dan Fe²⁺ tidak berlebih, sehingga jumlah radikal hidroksil mencapai nilai maksimum untuk melakukan oksidasi zat-zat organik.

Pada metode reagen Fenton, pH optimum berkisar antara 2 sampai 4 (Gogate and Pandit, 2004a). Kenaikan ion Fe²⁺ dan konsentrasi H₂O₂ dapat meningkatkan laju degradasi COD (Lin and Lo, 1997). Namun, jumlah H₂O₂ berlebih akan menurunkan efisiensi degradasi karena proses Fenton ini kemudian diikuti oleh oksidasi biologis (Gogate and Pandit, 2004b). Laju penurunan COD akan meningkat seiring dengan kenaikan dosis efektif H₂O₂ hingga mencapai nilai ‘kritis’ (Galindo and Kalt, 1998; Arslan et al., 1999; Nilsun 1999). Konsentrasi H₂O₂ yang tinggi akan mengakibatkan H₂O₂ bertindak sebagai radical scavenger, sementara konsentrasi H₂O₂ yang terlalu sedikit tidak cukup menghasilkan radikal hidroksil.

Dincer et al. (2008) melakukan studi mengenai penurunan COD dari limbah industri minyak dan melaporkan bahwa penurunan COD sebesar 86% tercapai pada perbandingan massa H₂O₂/Fe²⁺ = 8,7 (w/w), pH = 3, dan waktu reaksi 60 menit. Sedangkan bila digunakan metode Photo Fenton, penurunan COD yang dicapai sebesar 81% pada perbandingan = 168 (w/w), pH = 3, dan waktu reaksi 210 menit. Penggunaan metode Photo Fenton pada penanganan olive mill wastewater (OMWW) menghasilkan color removal lebih dari 90% (Ferreira et al., 2008). Pada studi tersebut, kondisi optimal dicapai ketika 6 ml H₂O₂ (70%) dan 1 ml FeSO₄ (0,5 M) ditambahkan ke dalam 50 ml OMWW (waktu reaksi = 6 hari, pH = 4,2). El Gohary et al. (2008) mendapatkan hasil penurunan COD sebesar 83% menggunakan pH antara 2-3, waktu reaksi 90 menit, dan H₂O₂/Fe²⁺ = 10 (w/w).

Mosteo et al. (2008) menggunakan proses Photo Fenton heterogen pada penanganan limbah cair industri wine. Hampir 50% penurunan TOC tercapai dengan konsentrasi H₂O₂ awal sebesar 0,1 M dan waktu reaksi selama 24 jam. Oksidasi fenton juga digunakan untuk penanganan landfill leachate. Petruzzelli et al. (2007) mendapatkan penurunan COD hampir sebesar 50% pada pH = 3,2, H₂O₂/Fe²⁺ = 13 (w/w), dan waktu reaksi 120 menit.