90 ISSN 0216 - 3128 Dwi Biyatltoro, dkk

PENYERAPAN CESIUM-137 DENGAN SENYAWA HUMATHASIL OLAH TANAH GAMBUT

Dwi Biyantoro, Sukirno, Tri Rusmanto, Kris Tri Basuki, Herry PoernomoPuslitbang Teknologi Maju BATAN, Yogyakarta

ABSTRAKPENYERAPAN CESIUM-I37 DENGAN SENYAWA HUMAT HASIL OLAH TANAH GAA-lBUT. Telah

dilakukan penelitian penyerapan cesium-I37 (Cs-I37) menggunakan senyawa humat hasil olah tanahgambut. Proses penyerapan dilakukan dengan cara memasukkan senyawat humat ke dalam 10 mllarutanCs-I37 = 1569,2 Bqlm/ disertai dengan pengadukan. Setelah dicapai keadaan seimbang kemudiandipisahkan antara padatan dan fi/tratnya. Cs-/37 yang terserap da/am senyawa humat dapat diketahuidengan cara me/akukan analisis filtrat menggzmakan spektrometer gal/lnlG. Parameter yang dipclajan yallupengaruh penambahan berat senyawa Iwmat ke da/am /arutan Cs-/37, waktu penyerapan, dan pIl/arutanCs-/37. Dari hasi/ percobaan ditwljukkan bahwa pada kondisi optimum dipero/eh pada penambahansenyawat humat = 100 mg, waktu penyerapan = 10 menit, dan pH = 7. Pada kondisi ini dipero/eh efisiensipenyerapan Cs-/37 = 89,04 %. Pada percobaan se/G/ljutnya dengan cara menambah senyawa II/lllwt antara25 - 50 mg ke dalam filtrat hasil olah proses dipero/eh kenaikkan efisiensi penyerapan = 93,41 % sampai93,85 %.

ABSTRACTTHE ADSORBTlON OF CESIUM-I37 BY HUMIC SUBSTANCES OF THE TREATED PEAT SOIL. The

adsorbtion of cesium-I37 (Cs-137) using humic substances of the treated peat soil has been done. Theadsorbtion process was done by added humic substances into 10 ml solution of Cs-13 7 = 1569.2 Bqlmlfollowed by the agitation. Ajier the equillibriwn condition was reached alld then the solid was separated itssolid from the filtrate. The activity of Cs-13 7 in the humic substance could be determined by analyzing of thefiltrate by /Ising gamma spectometer. The parameters .I'll/died were the influence of weight humic substanceadded in the Cs-I37 solution, time ofadsorbtioll, and pH ofCs-I37 solutioll. The results of experimentshowed that the optimum condition received with added humic substance = 100 mg, the time of adsorbtioll ofCs-/37 = 10 minutes, and pH = 7. In this condition was recived adsorbtion efficiency ofCs-137 = 89.04 %.The next experiment with added humic substance from 25 - 50 mg into the filtrate from proceS5' to find theadsorbtion efficiency = 93.41% to 93.85%.

PENDAHULUAN

D engan scmakin pesatnya pcrkembangan ilmupengetahuan dan teknologi, termasukmeningkatnya penggunaan iptek nuklir diIndonesia, maka pengawasan terhadap kemung­kinan pencemaran lingkungan oleh radionuklidaperlu dilakukan secara terus menerus. Salah satucara pengawasan lingkungan yang dapat dirasakanmanfaatnya guna menilai atau mengevaluasi secaradini pencemaran lingkungan oleh radionuklidaakibat suatu kegiatan instalasi nuklir adalah melaluipemantauan secara terus menerus.

Radionuklida cesium-l37 (Cs-137) meru­pakan salah satu hasil pembelahan inti dari uraniumyang sangat menarik perhatian, karena mempunyaiwaktu paruh fisik ("physical halflife ") cukuppanjang yaitu 33 tahun dan efek radiasi yangditimbulkan di dalam sistem tubuh manusia.

Masuknya radionuklida Cs-137 ke lingkungan,kemungkinan dapat mencemari lingkungan tanahdan air dalamjumlah yang cukup tinggi.

Daya racun dari radionuklida di lingkungandan ekosistem ditcntukan oleh mobilitas dan

ketersediaan radionuklida yaitu keaneka ragamanradionuklida berdasarkan valensi dan stabilitas

ikatan radionuklida teradsorpsi ("fractillatioll

stability ") itu sendiri. Pada lingkungan tanahmobilitas dan ketersediaan radionuklida ini

ditentukan oleh pH, aktivitas mikroba, hidrologitanah, kapasitas adsorpsi, kapasitas pertukaran,serta khelasi organik oleh senyawa humik, melaluiproses transformasi kimia maupun adsorpsi.

Mengingat bahaya yang timbul akibatpencemaran lingkungan yang disebabkan olehcesium-137 maka diperlukan penanganan agarlimbah cesium yang timbul dapat dicegah tidakmencemari lingkungan dengan cara diserap dandikungkung agar tidak keluar. Salah satu cara untukmengatasi persoalan tersebut maka diperiukanpenyerapan menggunakan suatu adsorben. Adabeberapa adsorben yang dapat dipakai untukmenyerap Cs-137 diantaranya yaitu zeolit dansenyawa humat.

Senyawa humat diperoleh dari bahan dasartanah gambut setelah diproses melalui tahapandijesti, sentrifugasi diendapkan, dan freeze drying.Potensi senyawa humat dan turunannya dalam

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

Dwi Biyantoro, dkk ISSN 0216 - 3128 9/

kontrol polusi logam berat dan bahan radioaktifdalam tanah dan air dapat diperkirakan berdasarkankernarnpuannya sebagai penukar kation danpembentuk kelat. Sebagai padatan organik,senyawa humat mempunyai ciri-ciri utarna yangkhas, antara lain berbentuk koloid hablur (amort),berwarna kuning sampai coklat ke kehitarnan, danmempunyai reaktivitas dan kompleksitas yangtinggi.

Tersedianya tanah gambut membukapeluang untuk mengisolasi atau mengekstraksenyawa humik dari bahan gambut sebagai bahanbaku dalam proses-proses teknologi yang dapatmenghasilkan berbagai jenis barang jadi yangberguna bagi kehidupan manusia. Berbagaikegunaan senyawa hurnat diantaranya untuk :bidang pertanian (sebagai pemicu pertumbuhanpertanian), bidang industri (pengemulsi), bidangfarmasi (menurunkan toksisitas), bidanglingkungan (dekontaminasi radio aktif dan nonradio aktit).

Berdasarkan penjelasan di atas tampakbahwa asam hurnat merupakan bahan yangmempunyai berbagai keunggulan sehingga dapatdimanfaatkan untuk teknologi nuklir dan nonnuklir. Pada penelitian ini telah dilakukanpengambilan senyawa hun1at dari tanah gambutasal Kalimantan Timur. Senyawa hurnat. yangdiperoleh kemudiandimanfaatkan sebagai adsorbenuntuk menycrap larutan cesium-137.

Penclitian ini dimaksudkan untuk mem­

peroleh scnyawa humat yang dapat dirnanfaatkanuntuk dckontaminasi Cs-137 dengan parameterpcnambahan berat adsorben, waktu pengadukan /penyerapan, dan pH larutan Cs-13 7.

Manfaat utarna dari penelitian ini adalahmemberikan informasi yang berguna dalampernakaian senyawa hurnat dalam bidang teknologinuklir khususnya rnasalah limbah Cs-137 sebagaipencernar lingkungan.

TAT A KERJA

Bahall

Bahan tanah gambut asal KalirnantanTcngah,Natrium hidroksida, Asam klorida, Asamnitrat

Larutan Cs-137 = 3138,4 dps/2ml1569,2 Bq/mlCs Nitrat = 50 ppm pengembanAquabidestKertas saring nomor 2

Alat

Tabung reaktor gelasPeralatan gelas (gelas ukur, erlenmeyer,labu ukur, corong pisah, vial, pipet)pH meter

Seperangkat spektrometri y

freeze dryingcentrifugemagnetic stirrerneraca analitikalrnari asam

Cata kerja

Pembuatan senyawa hUll1atProses adsorbsi Cs-137 dalam senyawa hurnat

Pembuatan senyawa humat

Cuplikan tanah gambut dibersihkan danpengotor yang tampak, dicuci dengan HCl encer1M, dan disaring untuk memisahkan pasir daritanah gambutnya. Senyawa hurnat mudah terlarutdalam basa namun terendapkan dalam kondisiasam. Senyawa hurnat diisolasi dengan metodebasa menggunakan NaOH 0,1 M menurut metodeSchnitzer. Sejumlah cuplikan didijesti dan diadukdengan larutan NaOH 0,1 M dengan perbandinganberat atau volume I : 5, dengan waktu 24 jam. Esokharinyasupernatan dipisahkan dari residu tanahdengan disentrifugasi pada kecepatan 10.000 rpmselarna 15 menit. Supernatan dikurnpulkan dandibersihkan lagi dengan cara sentrifugasi padakecepatan 10.000 rpm selarna 15 menit. Supernatanyang merupakan campuran dari· asam hurnat danasam fulvik dipisahkan dari endapan dengan HClhingga pH 1,5-2. Endapan dan filtrat kemudiandirnasukkan dalam freeze drying.

Proses adsorbsi

A. Parameter berat adsorben senyawa hurnat- Larutan Cs-137 pH = 7 dengan volume

rnasing-rnasing =10 ml, kemudian ditambahdengan senyawa hurnat disertai pengadukan.Senyawa hurnat yang ditambahkan divariasiberatnya: 5 mg; 10; 25; 50; 75; 100; 125; 150mg selarna waktu masing-rnasing = 10 menitFiltrat dipisahkan dari endapan dengandisaring. Filtrat yang diperoleh kemudiandianalisis menggunakan spektrometer gammadengan detektor NaI (Tl). Pengukuran Cs-137dilakukan 3 kali pencacahan kemudiandihitung rata-rata.

B. Parameter waktu pengadukan- Larutan Cs-137 pH = 7 dengan volume

masing-rnasing =10 ml, kemudian ditambahdengan senyawa humat pada berat yangoptimum pada percobaan A di atas disertaipengadukan. Senyawa humat yang

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

92 ISSN 0216 - 3128 Dwi Biyantoro, dkk

Tabel 1. Pellgarllh pellambahall berat sellyawa hll­mat terhadap efisiellsi pellycrapall Cs.

H =7

ditambahkan masing-masing divariasi waktupengadukan : 2,5 menit; 5; 7,5; 10; 12,5; 15menit.

- Filtrat dipisahkan dari endapan dengandisaring. Filtrat yang diperoleh kemudiandianalisis menggunakan spektrometer gamma.

C. Pengaruh pH larutan cesium -137Larutan Cs-137 dengan volume masing­masing =10 ml, kemudian ditambah dengansenyawa humat pada berat yang optimumdisertai pengadukan sampai tercapai keadaanseimbang. Larutan Cs-13 7 masing-masingdivariasi pada berbagai pH (3,;4; 5; 6; 7; 8;dan 9).Filtrat dipisahkan dari endapan dengandisaring. Filtrat yang diperoleh kemudiandianalisis.

Untuk mengetahui kemampuan/ efektivitaspenyerapan Cs-137 dalam senyawa humat dapatdihitung nilai efisiensi penyerapannya yaituperbandingan antara cesium-13 7 dalam adsorbensenyawa humat dibagi dengan cesium-137 mula­mula dalam umpan dapat ditulis sebagai berikut :

tidak optimal lagi karena cenderung penyerapansudah stabil. Hal ini disebabkan karena keadaan

seimbang sudah tercapai, sudah tidak terjadiperpindahan massa lagi.

w aKm rengaouKan = I V menur

Berat,

Cs-137 Ba/mlEfisiensi,mg

FiltratAdsorben(% )

5

1164,19405,0125,81

10

939,17630.0340,15

25

433,521135,6872,37

50

225,811343,3985,61

75

216,551352,6586,20

100

176,501392,7088,75

125

176,501392,7088,75

150

176,491392,7188,75

CaE = mm X 100 %

Cu

Cu - CfE = _m_m X 100 %

Cu

dimana :

E : Efisiensi penyerapan Cs-13 7Cu : Cs-137 dalam umpanCa : Cs-137 dalam adsorbenCf : Cs-137 dalam filtrat

HASIL DAN PEMBAHASAN

(1)

(2)

B. Pel/garu" waktll pel/gadukal/

Tabel 2. PCllgaruh waktu pengadukan terhadapefisicllsi pellycrapall Cs.

ljerat senyawa numat = 1uu mg 11= I

Waktu,Cs-137 Bq/mlsEfisiensi,

menil

FiltratAdsorben(% )

2,5

374,721194,4876,12

5,0

172,301396,9089,02

7,5

172,451396,7589,01

10,0

171,981397,2289,04

12,5

171,991397,2189,04

15,0

171,991397,2289,04

A. Pel/garu" pel/amba"al/ berat sel/yawaI,"mat.

Dari Tabel 1 di atas dapat ditunjukkanbahwa hasil penyerapan Cs-137 ke dalam senyawahumat relatif baik pada penambahan 100 mg.Pengaruh penambahan berat senyawa humatberdampak pada efisiensi penyerapan Cs-137.Semakin banyak senyawa humat yang ditam­bahkan ditunjukkan bahwa terjadi kecenderunganpeningkatan efisiensi penyerapan Cs-137 ke dalamsenyawa humat. Penyerapan akan optimal padapenambahan berat senyawa humat sampai 100 mg.Penambahan senyawa humat di alas 100 mg sudah

Dari data yang disajikan pada Tabel 2 diatas ditunjukkan bahwa hasil relatif baik padawaktu pengadukan/penyerapan 10 menit, hal iniditunjukkan bahwa nilai efisiensi penyerapan Cs­137 ke dalam senyawa humat sudal optimal.Selama pengadukan dibawah waktu 10 menit hasilpenyerapan belum optimal, sebaliknya di ataswaJ....tu pengadukan ini relatif sudah stabil. Tampakbahwa waktu pengadukan sudah diperoleh keadaanyang seimbang, dimana sudah tidak terjadi lagiperpindahan massa, massa Cs-13 7 sudah seimbang,Cs-137 yang berada dalam cairan sudah tidakdiserap lagi oleh senyawa humat.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

Dwi Biyantoro, dkk ISSN 0216 - 3128 93

C. Pengaruh pH larutan

Tabel 3. Pengaruh pH larutan Cs terhadapefisiensi penyerapan Cs.

Berat senyawa hurnat = 100 mg Waktu = 10 menit

pHCs-137 Bq/mlEfisiensi,

FiltratAdsorben(% )

3

324,511244,6979,32

4

269,741299,4682,81

5

235,221333,9885,01

6

191,601377,6087,79

7

171,901397,3089,04

8

275,081294,1282,47

9

417,561151,6473,39

Dari Tabel 3 di atas ditunjukkan dengannaiknya pH larutan rnaka kernampuan dayaadsorpsinya akan meningkat sampai pH 7 dansesudah itu cenderung menurun pada pH yang lebihbesar. Diatas pH 8 atau daerah basa kernampuanatau daya serapnya menurun hal ini disebabkankarena pada kondisi pH basa senyawa hurnat akanterlarut atau terurai menjadi senyawa lain. Sernakintinggi nilai pH maka senyawa hurnat akan mudahterlarut dalam kondisi basa, sehingga kapasitasadsorpsi akan menurun. Pada keadaan ini diperolehefisiensi penyerapan = 89,04 %.

D. Pengaru" pellambahall sellyawa "umatlalljutall percobaall pertama

Untuk mengurangi Cs-137 dalam filtratatau meningkatkan penyerapan cesium dalamsenyawa humat dikerjakan dengan cara filtratdipisahkan dengan disaring untuk memisahkan dariendapannya. Filtrat hasil penyaringan padapercobaan pertarna kemudian ditambahkanadsorben lagi. Hasil penambahan senyawa hurnatdalam filtrat ditunjukkan dalam Tabel 4 di bawahini:

Tabel 4. Pengarllh penambahan berat senyawahllmat lanjutan percabaan pertama

Berat senyawa humat = 100 mg Waktu pengadukan10 menit. oH = 7

Berat,Cs-137 Sq/mlEfisiensi,

mg

FiltratAdsorben(% )

25

103,411465,7993,41

50

96,511472,6993,85

Tampak bahwa dengan cara menambah senyawahurnat pada filtrat hasil penyaringan dapatmeningkatkan penyerapan cesium. Dari data yangditunjukkan pada Tabel 4 di atas tampak bahwalangkah ini dapat mengurangi Cs-137 dalam filtratsehingga dapat meningkatkan efisiensi penyerapanCs-13 7. Berdasarkan data yang disajikanditunjukkan bahwa penambahan senyawa hurnat 25mg atau 50 mg daya serapnya hampir sarnasehingga dapat dikatakan bahwa penambahan 25mg senyawa hurnat sudah optirnal. Dengan caramelanjutkan percobaan pertarna dengan menambahsenyawa hurnat rnaka diperoleh efisiensi yang lebihbesar, lirnbah cair yang relatif lebih rendahkonsentrasi cesiumnya dari limbah yang pertarna.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian pernanfaatan senyawahurnat dari hasil olah tanah gambut dapat dipakaiuntuk penyerapan cesium-137 dengan hasil cukupmemuaskan. Hasil relatif baik diperoleh padakondisi sebagai berikut :

1. Efisensi penyerapan Cs-137 relatif baik padapenambahan berat senyawa hurnat = 100 mg,dan waktu pengadukan selarna = 10 menit padapH = 7. Pada kondisi ini diperoleh efisiensipenyerapan = 89,04 %.

2. Dengan meningkatkan penyerapan tahap keduadengan cara penambahan be rat senyawa hurnatantara 25 mg - 50 mg dalam filtrat hasilpenyaringan percobaan pertama diperolehpeningkatan efisiensi penyerapan cesium-137menjadi antara = 93,41 % - 93,85 %.

UCAP AN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih yangsebesar-besarnya kepada Sdr. Purwoto, dkk. yangtelah membantu melakukan penelitian ini hinggaselesai.

DAFf AR PUST AKA

1. RIDW AN M dkk .., Pengantar IlmuPengetahuan dan Teknologi Nuklir, BATAN.,Jakarta. (1978)

2. BENEDICT, M., FIGFORD, T. H., ANDLEVI, H. W., "Nuclear ChemicalEngineering", 2nd Edition, McGraw-Hill BookCompany, New York (1981).

3. TAN, K.H., Principles of Soil ChemistlY, secondedition,Marcel Dekker Inc., New York, (1992).

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003

94 ISSN 0216 - 3128 Dwi Biyufltoro, dkk

4. GERSE, J.R. et al, Application of humic acidsand their derivatives in environmental pollutioncontrol.,Elsevier Sci. Amsterdam, (1994).

5. GOODRICH, M.S.,et ai, Acute and longtermtoxicity of water-soluble cationic polymers torainbow trout Oncorhynchus Mykiss and themodification of toxicity by humic acid. Toxicol.and Chem 10 :509-515, (1991)

6. HARTIJNG, H.A and ALLREAD, The algicidalaction of a peat humic substans and its copperchelate in ponds.,Health. Elsevier Sci.,Amsterdam, (1994).

7. MURPHY, E.M., J.M . .lachara,and S.C.Smith.Influence of mineral-bound humic substances onthe sorption of hydrophobic organiccompounds.Envir.Sci.and Techn.24: 1507-1516,( 1990).

8. SCHNITZER, M. Binding 4 humicsubstances by soil mineral colloids. pp.78­103. In : P.M. HUANG AND

M.SCNITZER(EDS), Interactions of soilminerals with Natural Organics andMicrobes.Soi!.Sci.Soc.Am. Special Pub!. 17,Soil Sci. Soc.Am., Madison. WI, (1986).

TANYAJAWAB

Sutjipto

Cs-137 yang dipakai aktif atau tidak ?

Dwi Biyantoro

Yang dipakai pada penelitian ini Cs-l37aktif

Tri WulanTjiptono

Bagaimana kalau Cs-137 dalam limbah nuklir(bahan bakar bekas) juga dapat diikat dengancara 1111.

Dwi Biyantoro

Dapat, karena senyawa humat sebagaiadsorben sudah dicoba pmla penelitian inimenggunakan Cs-l37 radioaktif.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 8 Juli 2003