APLIKASI ELEKTROKIMIA: ELEKTROKOAGULASI

Aplikasi metode elektrokimia untuk lingkungan dan laboratorium pada umumnya didasarkan pada proses elektrolisis, yakni terjadinya reaksi kimia dalam suatu sistem elektrokimia akibat pemberian arus listrik dari suatu sumber luar. Proses ini merupakan kebalikan dari proses Galvani, di mana reaksi kimia yang berlangsung dalam suatu sistem elektrokimia dimanfaatkan untuk menghasilkan arus listrik, misalnya dalam sel bahan bakar (fuel-cell). Aplikasi lainnya dari metode elektrokimia selain pemurnian logam dan elektroplating adalah elektroanalitik, elektrokoagulasi, elektrokatalis, elektrodialisis dan elektrorefining. Pada artikel ini akan dibahas aplikasi elektrokimia secara khusus mengenai elektrokoagulasi.

Proses elektrokoagulasi merupakan gabungan dari proses elektrokimia dan proses flokulasi-koagulasi. Proses ini diduga dapat menjadi pilihan metode pengolahan limbah radioaktif dan limbah B3 cair fase air alternatif mendampingi metode-metode pengolahan yang lain yang telah dilaksanakan.

Elektrokoagulasi seringkali dapat menetralisir muatan-muatan partikel dan ion, sehingga bisa mengendapkan kontaminan-kontaminan, menurunkan konsentrasi lebih rendah dari yang bisa dicapai dengan pengendapan kimiawi, dan dapat menggantikan dan atau mengurangi penggunaan bahan-bahan kimia yang mahal (garam logam, polimer).

Elektrokoagulasi adalah koagulasi dengan menggunakan listrik, suatu beda potensial antara dua elektrode dicelupkan ke dalam larutan yang akan dikoagulasi. Adanya medan listrik menyebabkan ion-ion yang ada dalam larutan bergerak, yaitu kation akan bergerak ke katoda dan anion akan bergerak ke anoda.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Reaksi yang terjadi

          Sebuah arus yang dilewatkan ke elektroda logam maka akan mengoksidasi logam (M) tersebut menjadi logam kation (M⁺), sedangkan air akan mengalami reduksi menghasilkan gas hidrogen (H₂) dan ion hidroksi (OH). Kation menghidrolisis di dalam air membentuk sebuah hidroksi dengan spesies dominan yang tergantung pada kondisi pH larutan.

Gambar 1. Ilustrasi Reaksi Elektrokoagulasi

Gambar 2.  Skema reaktor elektrokoagulasi

Gambar 2.  Skema reaktor elektrokoagulasi

Kation bermuatan tinggi mendestabilisasi beberapa partikel koloid dengan membentuk polivalen polihidroksi komplek. Senyawa komplek ini mempunyai sisi yang mudah diadsorbsi, membentuk gumpalan (aggregates) dengan polutan. Pelepasan gas hidrogen akan membantu pencampuran dan pembentukan flok. Flok yang dihasilkan oleh gas hidrogen akan diflotasikan kepermukaan reaktor.

Sebuah reaktor elektrokoagulasi adalah sel elektrokimia dimana anoda korban (biasanya menggunakan aluminium atau besi) digunakan sebagai agen koagulan. Secara simultan, gas-gas elektrolit dihasilkan (hidrogen pada katoda).

Gambar 3. Proses Elektrokoagulasi

Gambar 3. Proses Elektrokoagulasi

Gambar 3. Proses Elektrokoagulasi

Apabila dalam suatu elektrolit ditempatkan dua elektroda dan dialiri arus listrik searah, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia yaitu gejala dekomposisi elektrolit, dimana ion positif (kation) bergerak ke katoda dan menerima elektron yang direduksi dan ion negatif (anion) bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron yang dioksidasi. Katoda Ion H⁺ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidogen yang akan bebas sebagai gelembung-gelembung gas.

Gambar 4.  Sebelum dan sesudah proses elektrokoagulasi

 Koagulasi dan flokulasi adalah metode tradisional pada pengolahan air limbah. Pada proses ini bahan koagulan seperti alum atau feri klorida dan bahan aditif lain seperti polielektrolit ditambahkan dengan dosis tertentu untuk menghasilkan persenyawaan yang berpartikel besar sehingga mudah dipisahkan secara fisika. Ini merupakan proses dengan tahap yang banyak sehingga memerlukan area lahan yang luas dan ketersediaan bahan kimia secara terus menerus (continous). Sebuah metode yang lebih efisien dan murah untuk mengolah air limbah dengan jenis polutan yang bervariatif serta meminimisasi bahan aditif adalah diperlukan dalam managemen keberlanjutan air. Elektrokoagulasi adalah metode pengolahan yang mampu menjawab permasalahan tersebut.

Faktor yang mempengaruhi elektrokoagulasi

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses elektrokoagulasi ini antara lain :

a.    Kuat arus

Kuat arus merupakan elektron yang berpindah setiap satuan luas. Sehingga semakin besar rapat arus maka elektron yang berpindah maka semakin besar, hal ini akan menyebabkan pembentukan koagulan yang terbentuk akan semakin banyak.

b.    Jenis Elektrode

gunaan jenis elektrode ini dipengaruhi kereaktifan logam serta pembentukan koagulan untuk mengikat kotoran yang ada. Setiap jenis elektrode memberikan pengaruh yang berbeda-beda. Antara elektroda Fe, Zn, serta Al. Diperoleh  hasil terbaik berturut-turut yakni menggunakan elektroda Al, Fe dan Zn.

c.    Waktu

Dalam elektrokoagulasi semakin lama waktu proses maka penurunan parameter pencemaran akan semakin baik. Ini juga sesuai hukum faraday yang menyatakan semakin lama waktu proses maka akan semakin banyak koagulan yang terbentuk. Semakin banyak koagulan yang terbentuk maka semakin baik penurunan parameter pencemaran.

d.   Jarak

Jarak memepengaruhi hambatan listrik yang terbentuk, semakin besar jarak maka semakin besar hambatan listrik yang terbentuk.

Oleh : Qurrotul A'Yun/15630106