Sumber Aneka Karya Abadi - Your trusted partner for laboratory instrument

Industri pulp dan kertas masuk dalam kategori industri penggunaan air terbesar karena industri pulp dan kertas dapat menggunakan hingga 25.000 galon fresh water untuk menghasilkan satu ton kertas. Selain merupakan pengguna air terbesar, industri pulp dan kertas juga menghasilkan limbah cair dalam jumlah yang besar. Jumlah dan muatan limbah yang dihasilkan tergantung pada teknologi produksi, kemurnian bahan baku, penggunaan bahan aditif dan efisiensi pengolahan air. Sumber air yang berbeda dan bentuk pencemaran air dapat menimbulkan tantangan yang berbeda bahkan dapat menyebabkan kerugian bagi produksi pulp dan kertas. Pada saat yang sama, proses yang berbeda di pabrik memerlukan tingkat kemurnian air yang berbeda, mulai dari air yang diklarifikasi dan disaring dengan pasir hingga Deionized water atau air DI dengan kemurnian tinggi untuk boiler bertekanan tinggi. Dan proses pengolahan limbah yang penting menunjukkan bahwa pentingnya untuk mengetahui dan mengontrol kualitas air yang digunakan dalam produksi pulp dan kertas.

Artikel ini akan membahas penggunaan instrument analisis di laboratorium dan lapangan dalam mengetahui kualitas air yang digunakan dan limbah cair yang dihasilkan selama proses pembuatan pulp dan kertas, juga penjelasan instrumen yang efisien untuk untuk pengujian kualitas air dan limbah cair pada pabrik pulp dan kertas.

Gambar 1. Rangkaian denah pabrik pulp dan kertas

Berikut adalah daftar parameter uji untuk air produksi dan limbah cair industri pulp dan kertas.

Tabel 1. Daftar Parameter Analisis Industri Pulp dan Kertas

Berikut adalah instrument yang dapat digunakan untuk analisis di laboratorium atau field dan online instrument proses:

1. Spektrofotometer dan Colorimeter

Spektrofotometer adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi. Spektrofotometer digunakan untuk mengukur transmitan atau absorbans suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang, tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawa atau warna terbentuk. Nilai absorbansi dari cahaya yang diserap sebanding dengan konsentrasi larutan didalam kuvet. Keuntungan dari metode spektrofotometri adalah hasil yang diperoleh cukup akurat, angka yang terbaca langsung dicatat oleh detektor dan tercetak dalam bentuk angka digital. Spektrofotometri adalah salah satu metode analisis kuantitatif yang paling umum dan berguna terhadap banyak parameter air dalam berbagai aplikasi. Selain itu, pada prinsipnya, colorimeter memiliki cara kerja dan kegunaan yang sama dengan spektrofotometer.

Jenis-jenis spektrofotometer:

a) Spektrofotometer Visible (Sinar tampak)

Spektrofotometer visible menggunakan cahaya tampak (visible) sebagai sumber sinar/energi. Cahaya visible termasuk spektrum elektromagnetik yang dapat ditangkap oleh mata manusia. Panjang gelombang sinar tampak adalah 380 sampai 750 nm. Sehingga semua sinar yang dapat dilihat oleh kita, entah itu putih, merah, biru, hijau, apapun.. selama ia dapat dilihat oleh mata, maka sinar tersebut termasuk ke dalam sinar tampak (visible). Sumber sinar tampak yang umumnya dipakai pada spektro visible adalah lampu Tungsten. Tungsten yang dikenal juga dengan nama Wolfram merupakan unsur kimia dengan simbol W dan no atom 74. Tungsten mempunyai titik didih yang tertinggi (3422 °C) dibanding logam lainnya. karena sifat inilah maka ia digunakan sebagai sumber lampu. Sample yang dapat dianalisa dengan metode ini hanya sample yang memilii warna. Oleh karena itu, untuk sample yang tidak memiliki warna harus terlebih dulu dibuat berwarna dengan menggunakan reagent spesifik yang akan menghasilkan senyawa berwarna. Reagent yang digunakan harus betul-betul spesifik hanya bereaksi dengan analat yang akan dianalisa. Selain itu juga produk senyawa berwarna yang dihasilkan harus benar-benar stabil.

b) Spektrofotometer UV (Ultra Violet)

Berbeda dengan spektrofotometri visible, pada spektrofotometer UV prinsipnya berdasarkan interaksi sample dengan sinar UV. Sinar UV memiliki panjang gelombang 190-380 nm. Sebagai sumber sinar dapat digunakan lampu deuterium. Deuterium disebut juga heavy hydrogen yang merupakan isotop hidrogen yang stabil dan terdapat berlimpah di laut dan daratan. Inti atom deuterium mempunyai satu proton dan satu neutron, sementara hidrogen hanya memiliki satu proton dan tidak memiliki neutron. Nama deuterium diambil dari bahasa Yunani, deuteros, yang berarti ‘dua’, mengacu pada intinya yang memiliki dua partikel. Karena sinar UV tidak dapat dideteksi oleh mata kita, maka senyawa yang dapat menyerap sinar ini terkadang merupakan senyawa yang tidak memiliki warna, yaitu bening dan transparan. Oleh karena itu, sampel tidak berwarna tidak perlu dibuat berwarna dengan penambahan reagent tertentu. Bahkan sampel dapat langsung dianalisa meskipun tanpa preparasi. Namun perlu diingat, sampel yang keruh tetap harus dibuat jernih dengan filtrasi atau centrifugasi. Prinsip dasar pada spektrofotometri UV adalah sample harus jernih dan larut sempurna. Tidak ada partikel koloid apalagi suspensi.

c) Spektrofotometer UV-Vis (Ultra Violet-Visible)

Spektrofotometri ini merupakan gabungan antara spektrofotometri UV dan Visible. Menggunakan dua buah sumber cahaya berbeda, sumber cahaya UV dan sumber cahaya visible. Meskipun untuk alat yang lebih canggih sudah menggunakan hanya satu sumber sinar sebagai sumber UV dan Vis, yaitu photodiode yang dilengkapi dengan monokromator. Untuk sistem spektrofotometri, UV-Vis paling banyak tersedia dan paling populer digunakan. Kemudahan metode ini adalah dapat digunakan baik untuk sample berwarna juga untuk sample tak berwarna.

d) Spektrofotometer IR (Infra Red)

Spektrofotometri IR berdasar pada penyerapan panjang gelombang infra merah. Cahaya infra merah terbagi menjadi infra merah dekat, pertengahan, dan jauh. Infra merah pada spektrofotometri adalah infra merah jauh dan pertengahan yang mempunyai panjang gelombang 2.5-1000 μm. Pada spektro IR meskipun bisa digunakan untuk analisa kuantitatif, namun biasanya lebih kepada analisa kualitatif. Umumnya spektro IR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa, terutama senyawa organik. Setiap serapan pada panjang gelombang tertentu menggambarkan adanya suatu gugus fungsi spesifik. Hasil analisa biasanya berupa signal kromatogram hubungan intensitas IR terhadap panjang gelombang. Untuk identifikasi, signal sample akan dibandingkan dengan signal standard. Perlu juga diketahui bahwa sample untuk metode ini harus dalam bentuk murni. Karena bila tidak, gangguan dari gugus fungsi kontaminan akan mengganggu signal kurva yang diperoleh. Terdapat juga satu jenis spektrofotometri IR lainnya yang berdasar pada penyerapan sinar IR pendek. Spektrofotometri ini di sebut Near Infrared Spectropgotometry (NIR).

Gambar 2. Contoh Instrumen Colorimeter, Spektrofotometer Visible dan Spektrofotometer UV-Vis

Analisis dengan menggunakan colorimeter dan spektrofotometer visble dapat digunakan di laboratorium dan ada juga yang bisa digunakan di field, sedangkan untuk spektrofotometer UV dan UV-Vis yang dapat digunakan di laboratorium saja dan dapat digunakan untuk analisis berbagai parameter uji air seperti ammonia, chloride, chlorine dioxide, free chlorine, total chlorine, color, Dissolved Oxygen, Nitrat, Nitrit Oxygen Scavengers, Phosphorus, suspended solids, TOC, dan masih banyak lagi.

2. Turbidimeter

Turbidimeter adalah instrumen yang digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan. Pada alat turbidimeter ada dua metode yang digunakan sebagai acuan untuk mengukur kekeruhan, yaitu International Standardization Organization Method 7027 (ISO Method 7027) atau Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Method 2130B. (The United States Environmental Protection Agency (USEPA) Method 180.1 untuk kekeruhan. Metode tersebut didasarkan pada metode yang paling sering digunakan oleh badan regulasi.

Kekeruhan diukur dengan menggunakan peralatan optik khusus di laboratorium atau di lapangan. Cahaya diarahkan melewati sampel air, dan jumlah cahaya tersebar diukur. Unit pengukuran disebut Nephelometric Turbidity Unit (NTU), atau satuan kekeruhan lainnya (seperti FAU, FNU, dll). Semakin besar hamburan cahaya, maka semakin tinggi kekeruhan. Nilai kekeruhan rendah menunjukkan tinggi kejernihan air; nilai yang tinggi menunjukkan kejernihan air yang rendah.

Saat ini, sumber cahaya yang digunakan untuk turbidimeter tidak hanya menggunakan lampu tungsten atau LED, tetapi dapat juga menggunakan sumber cahaya seperti laser, monokromatik atau lampu merkuri. Semua turbidimeter yang menggunakan prinsip nephelometrik mengukur cahaya yang tersebar pada posisi 90°, bahkan seringkali menggunakan detektor tambahan untuk mendeteksi hamburan cahaya yang tersebar di bagian depan dan belakang. Beberapa jenis Turbidimeter juga dapat digunakan untuk pengukuran Total Suspended Solid (TSS).

Analisis turbiditas dapat dilakukan di laboratorium atau field dan juga analisis dengan penggunaan instrumen online. Contoh alat dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Contoh instrument Turbidimeter

3. Meter dan Elektroda Electrochemical

Penggunaaan meter dan elektroda electrochemical berguna untuk analisis parameter-parameter spesifik yang dapat diukur secara electrochemical di laboratorium dan field seperti pH, conductivity, Total Dissolved Soilids (TDS), Salinity, Dissolved Oxygen (DO), Biochemical Oxygen Demand (BOD), Oxidation Reduction Potential (ORP), Amonia, Amonium, Sodium, Fluoride, Nitrat, dan Chloride.

Gambar 4. Contoh Alat Multimeter dan Elektroda

4. Instrument online proses

Beberapa parameter juga memungkinkan untuk dilakukan analisis secara online proses, hal ini akan menunjukkan hasil analisis secara real time dan dapat bahkan dapat dipantau secara mobile. Seperti ammonia analyzer, free/total chlorine analyzer, conductivity sensor system, nitrate sensor, DO sensor, pH/ORP sensor, phosphate/silica analyzer, sodium analyzer, TOC analyzer, oxygen schavenger analyzer, turbidity sensor dan TSS sensor. Contoh alat Analisa online proses dapat dilihat pada Gambar 5 di bawah ini.

Gambar 5. Instrument Online Proses

Dengan mengetahui parameter-parameter yang perlu diuji pada air produksi dan limbah cair, serta instrument uji yang diperlukan pada industri pulp dan kertas, dengan penggunaan instrument di laboratorium atau dapat dianalisis secara in situ di lapangan juga dapat dianalisis secara real time dengan penggunaan instrument online proses atau analyzer, hal ini akan memudahkan analis dalam menentukan alat dan cara analisis yang tepat guna memonitoring proses produksi khususnya kualitas produksi dan memenuhi standar atau baku mutu yang telah dianjurkan pemerintah.

Referensi:

Hach company. 2016. Industry Overview: Pulp + Paper; Where, Why What, and How to Analyze.

Hach Company. 2017. Complete Water Analysis Solution for the Pulp & Paper Industry.

Hach company. 2021. BOD, COD, TOC Monitoring in Pulp and Paper Wastewater

International Standardization Organization Method 7027 (ISO Method 7027)

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Method 2130B

The United States Environmental Protection Agency (USEPA) Method 180.1