Kemampuan Batang Jagung (Zea Mays) Sebagai Adsorben Pada Logam Fe

KEMAMPUAN BATANG JAGUNG SEBAGAI

ADSORBEN ( Zea Mays ) PADA LOGAM Fe

SKRIPSI

Oleh

M. RIFAI RAWA

100405003

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2015

KEMAMPUAN BATANG JAGUNG SEBAGAI

ADSORBEN ( Zea Mays ) PADA LOGAM Fe

SKRIPSI

Oleh

M. RIFAI RAWA

100405003

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2015

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

KEMAMPUAN BATANG JAGUNG ( Zea Mays ) SEBAGAI ADSORBEN PADA LOGAM Fe

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai aturan yang berlaku.

Medan, 13 Oktober 2015

M Rifai Rawa NIM 100405003

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Kemampuan Batang Jagung (Zea Mays) sebagai Adsorben pada Logam Fe”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

 Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai kemampuan batang jagung sebagai adsorben dan pemanfaatan limbah (batang jagung) yang terbuang

 Penelitian ini membantu pengolahan ion logam besi dengan proses adsorpsi sehingga tidak membahayakan kehidupan masyarakat.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada Bapak Bode Haryanto, ST. MT. Ph.D.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 13 Oktober 2015

Penulis M Rifai Rawa

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua penulis, Syafruddin Rao dan Fatimah Marpaung yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Penulis juga mendedikasikan skripsi ini kepada Dosen Pembimbing, Bode Haryanto, ST, MT, PhD yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Aisyah Tanjung, Nirwana Anas, Juhainah Rao, Ahmad Ridho dan teman-teman seperjuangan angkatan 2010 yang selalu mendukung dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : M Rifai Rawa NIM : 100405003

Tempat/tgl lahir : T.Balai / 03 November 1991 Nama orang tua : Syafruddin Rao

Alamat orang tua : Jl. Anwar Idris T. Balai Asal Sekolah :

 SD Negeri 136539 T.Balai tahun 1998-2004  SMP Negeri 2 T.Balai tahun 2004-2007  SMA Negeri 1 T.Balai tahun 2007-2010 Beasiswa yang diperoleh :

 Beasiswa Bidik Misi tahun 2010/2014 Pengalaman Organisasi :

 Covalen Study Group periode 2012 – 2013 sebagai Anggota Bidang Dakwah

 HIMATEK periode 2013 – 2014 sebagai Anggota Bidang Kaderisasi Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan batang jagung dengan variasi bentuk dalam menyerap ion logam besi (Fe2+) pada larutan dengan pH 4,5. Batang jagung yang digunakan dibentuk berupa lingkaran, ½ lingkaran, ¼ lingkaran, 50 mesh, dan 70 mesh. Penelitian ini terbagi menjadi 4 bagian, yaitu penentuan pH netral, pengeringan batang jagung, penentuan waktu kontak optimum dan penentuan kapasitas adsorpsi. Hasil penelitian yang didapatkan adalah waktu kontak optimum yang dibutuhkan adsorben untuk menyerap ion logam Fe2+ selama 120 menit (2 jam). Kapasitas adsorpsi untuk adsorben batang jagung bentuk lingkaran sebesar 2,47 mg/g, bentuk ½ lingkaran sebesar 2,87 mg/g, bentuk ¼ lingkaran sebesar 2,52 mg/g, bentuk serbuk 50 mesh sebesar 2,57 mg/g dan bentuk serbuk 70 mesh sebesar 1,86 mg/g.

ABSTRACT

This research aims to know availability of different shape corn stalk to adsorp ferrum ion (Fe2+) from solution on pH 4,5. Corn stalk has shape square, half square, quarter square, 50 mesh and 70 mesh. This research divided 4 part, there is determine neutral pH, drying corn stalk, determine optimum contact time and determine adsorption capacity. The results of this research is optimum contact time that corn stalk need to adsorp ferrum ion (Fe2+) is about 120 minutes ( 2 h ). Adsorption capacity of corn stalk for square is 2,47 mg/g, for half square is 2,87 mg/g, for quarter square is 2,52 mg/g, for 50 mesh is 2,57 mg/g and for 70 mesh is 1,86 mg/g.

Keywords : Adsorption, Ferrum ion (Fe2+), optimum contact time, Adsorption capacity

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

ABSRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

DAFTAR SINGKATAN xiv

DAFTAR SIMBOL xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 4

1.4 MANFAAT PENELITIAN 4

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 JAGUNG (Zea Mays) 6

2.2 LOGAM BERAT 7

2.3 PROSES PENYERAPAN 9

2.4 ADSORPSI 10

2.5 KAPASITAS ADSORPSI 14

2.6 ADSORBEN ALAMI 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18 3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 18

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 18

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN 18

3.4 PROSEDUR PENELITAN 18

3.5 FLOWCHART PENELITIAN 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 27

4.1 PENENTUAN pH NETRAL PADA ADSORBEN

BATANG JAGUNG 27

4.2 PENGERINGAN ADSORBEN BATANG JAGUNG 27 4.3 PENENTUAN WAKTU KONTAK OPTIMUM 30 4.4 PENENTUAN KAPASITAS ADSORPSI 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 34

5.1 KESIMPULAN 34

5.2 SARAN 34

DAFTAR PUSTAKA 35

LAMPIRAN 1 38

LAMPIRAN 2 40

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Permukaan Batang Jagung dengan 500 Perbesaran

Menggunakan Scannng Electron Microscope (SEM) 7 Gambar 2.2 Skema yang menggambarkan adsorpsi, absorpsi dan

presipitasi Zn pada permukaan besi oksida 9 Gambar 2.3 Interaksi Adsorben Batang Jagung dengan Ion Logam

Fe2+ 10

Gambar 2.4 Ilustrasi Proses Adsorpsi 11 Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Adsorben Batang Jagung 22 Gambar 3.2 Flowchart Pengeringan Batang Jagung 22 Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Larutan Induk 1000 ppm 23 Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Larutan Standar Fe2+ (50 ppm) 23 Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M 24 Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M 24 Gambar 3.7 Flowchart Penentuan Kinetika Adsorpsi (Waktu

Kontak Optimum) 25

Gambar 3.8 Flowchart Penentuan Kapasitas Adsorpsi 26 Gambar 4.1 Penentuan pH Netral Adsorben Batang Jagung 27 Gambar 4.2 Gambar batang jagung berbagai bentuk sebelum dan

sesudah pengeringan 28

Gambar 4.3 Grafik Pengeringan Adsorben Batang Jagung 29 Gambar 4.4 Grafik hasil penjerapan ion Fe2+ _{pada beberapa waktu}

selama 2 jam 30

Gambar 4.5 Hubungan antara Kapasitas Adsorpsi dengan Berbagai

Bentuk Adsorben 32

Gambar L-3.1 Larutan Ion Logam Fe2+ 50 ppm 43 Gambar L-3.2 Batang Jagung Bentuk Lingkaran 43 Gambar L-3.3 Batang Jagung Bentuk ½ Lingkaran 44 Gambar L-3.4 Batang Jagung Bentuk ¼ Lingkaran 44

Gambar L-3.5 Batang Jagung Bentuk Serbuk 50 Mesh 44 Gambar L-3.6 Batang Jagung Bentuk Serbuk 70 Mesh 45 Gambar L-3.7 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk

Lingkaran 45

Gambar L-3.8 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk ½

Lingkaran 46

Gambar L-3.9 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk ¼

Lingkaran 46

Gambar L-3.10 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk Serbuk

50 Mesh dan 70 Mesh 47

Gambar L-3.11 Peak untuk Ion Logam Fe2+ 48 Gambar L-3.12 Data kalibrasi uji ion logam Fe2+ 49 Gambar L-3.13 Hasil Uji Larutan Logam Fe2+ _{50 ppm 50}

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Potensi Limbah Tanaman Jagung di Provinsi Sumatera

Utara 1

Tabel 1.2 Proporsi Limbah Tanaman Jagung Dalam Kondisi Kering

(% Berat kering) 1

Tabel 1.3 Beberapa Penelitian yang Berhubungan dengan Adsorpsi 2 Tabel 2.1 Komponen kimia yang terdapat pada batang jagung 6 Tabel 2.2 Perhitungan Biaya Bahan Baku 16 Tabel 2.3 Perhitungan Biaya Kebutuhan Listrik 16 Tabel L-1.1 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk

Lingkaran 38

Tabel L-1.2 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk ½

Lingkaran dan ¼ Lingkaran 38

Tabel L-1.3 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk 50

Mesh dan 70 Mesh 38

Tabel L-1.4 Data Hasil Penentuan Waktu Optimum 39 Tabel L-1.5 Data Hasil Kapasitas Adsorpsi Batang Jagung pada

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 38

L1.1 DATA HASIL PENGERINGAN

ADSORBEN BATANG JAGUNG 38 L1.2 DATA HASIL PENENTUAN WAKTU

OPTIMUM 39

L1.3 DATA HASIL KAPASITAS ADSORPSI 39 LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 40

L2.1 PERHITUNGAN PENGERINGAN

ADSORBEN BATANG JAGUNG 40 L2.2 PERHITUNGAN JUMLAH ION LOGAM

Fe2+ YANG DIJERAP 41

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 43

L3.1 FOTO PENELITIAN ADSORBEN

BATANG JAGUNG 43

L3.2 FOTO PENGERINGAN ADSORBEN

BATANG JAGUNG 43

L3.3 FOTO PENGONTAKAN ADSORBEN BATANG JAGUNG DENGAN

LARUTAN ION LOGAM Fe2+

45

L3.4 FOTO HASIL ADSORPSI BATANG JAGUNG MENGGUNAKAN ATOMIC

ADSORPTION SPECTROSCOPY (AAS)

DAFTAR SINGKATAN

BPS Badan Pusat Statistik

AAS Atomic Adsorption Spectroscopy

SEM Scanning Electron Microscope

COD Chemical Oxygen Demand

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Ca Kalsium

C Karbon

O Oksigen

% Persen

HCl Asam klorida NaOH Natrium Hidroksida

H2O Air

H+ Ion hidrogen

m Berat adsorben g

V Volume larutan logam yang

digunakan ml

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan batang jagung dengan variasi bentuk dalam menyerap ion logam besi (Fe2+) pada larutan dengan pH 4,5. Batang jagung yang digunakan dibentuk berupa lingkaran, ½ lingkaran, ¼ lingkaran, 50 mesh, dan 70 mesh. Penelitian ini terbagi menjadi 4 bagian, yaitu penentuan pH netral, pengeringan batang jagung, penentuan waktu kontak optimum dan penentuan kapasitas adsorpsi. Hasil penelitian yang didapatkan adalah waktu kontak optimum yang dibutuhkan adsorben untuk menyerap ion logam Fe2+ selama 120 menit (2 jam). Kapasitas adsorpsi untuk adsorben batang jagung bentuk lingkaran sebesar 2,47 mg/g, bentuk ½ lingkaran sebesar 2,87 mg/g, bentuk ¼ lingkaran sebesar 2,52 mg/g, bentuk serbuk 50 mesh sebesar 2,57 mg/g dan bentuk serbuk 70 mesh sebesar 1,86 mg/g.

ABSTRACT

This research aims to know availability of different shape corn stalk to adsorp ferrum ion (Fe2+) from solution on pH 4,5. Corn stalk has shape square, half square, quarter square, 50 mesh and 70 mesh. This research divided 4 part, there is determine neutral pH, drying corn stalk, determine optimum contact time and determine adsorption capacity. The results of this research is optimum contact time that corn stalk need to adsorp ferrum ion (Fe2+) is about 120 minutes ( 2 h ). Adsorption capacity of corn stalk for square is 2,47 mg/g, for half square is 2,87 mg/g, for quarter square is 2,52 mg/g, for 50 mesh is 2,57 mg/g and for 70 mesh is 1,86 mg/g.

Keywords : Adsorption, Ferrum ion (Fe2+), optimum contact time, Adsorption capacity

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Tanaman jagung (Zea Mays) merupakan salah satu tanaman andalan Indonesia. Tanaman jagung merupakan bahan pangan di beberapa bagian wilayah di Indonesia. Selain itu, jagung juga merupakan bahan utama untuk pakan ternak. Oleh karena kebutuhan terhadap jagung yang sangat tinggi, maka komoditi jagung ditanam diseluruh wilayah indonesia.

Berdasarkan data (Badan Pusat Statistik) BPS, produktivitas jagung dalam kurun waktu 5 tahun mengalami peningkatan mulai dari 4,24 ton/ha di tahun 2009 menjadi 4,80 ton/ha di tahun 2013. Seiring produksi tanaman jagung meningkat, limbah produksi tanaman jagung juga akan meningkat.

Tabel 1.1 Potensi Limbah Tanaman Jagung di Provinsi Sumatera Utara [2] Tahun Potensi (Ton)

2009 991.128 2010 1.099.288 2011 1.021.164 2012 972.392 2013 843.076

Pada tabel 1.1 diatas menjelaskan potensi limbah tanaman jagung di provinsi sumatera utara pada tahun 2009 sampai tahun 2013. Potensi rata - rata limbah tanaman jagung di Sumatera utara pada tahun 2009 – 2013 sebesar 985.409,6 ton.

Tabel 1.2 Proporsi Limbah Tanaman Jagung Dalam Kondisi Kering (% Berat Kering) [2]

Limbah jagung Kadar air (%)

Proporsi limbah (% BK)

Protein kasar

(%) Palabilitas Batang 70 – 75 50 3,7 Rendah

Daun 20 – 25 20 7,0 Tinggi

Tongkol 50 – 55 20 2,8 Rendah Kulit Jagung 45 – 50 10 2,8 Tinggi

Pada tabel 1.2 diatas menjelaskan proporsi limbah tanaman jagung yang terbagi atas batang, daun, tongkol dan kulit dalam kondisi kering (% berat kering). Batang jagung memiliki persentase proporsi limbah paling besar yaitu 50% dibandingkan bagian – bagian jagung yang lain. Tongkol jagung, kulit ari jagung,

daun jagung dan batang jagung adalah sisa-sisa pertanian jagung yang berlimpah, tetapi kebanyakan terbuang sia-sia.

Pemanfaatan limbah tanaman jagung telah banyak diterapkan oleh masyarakat Indonesia, terutama di kalangan petani dan peternak. Bentuk pemanfaatannya adalah sebagai bahan pakan ternak, baik dalam kondisi segar maupun dalam keadaan kering [2]. Selain itu, Limbah batang jagung dapat juga dimanfaatkan sebagai adsorben yang bagus dan mempunyai nilai jual yang lebih tinggi [4]. Untuk konsentrasi ion logam yang rendah, proses adsorpsi merupakan metode yang direkomendasikan untuk removal ion logam tersebut [5].

Adsorpsi adalah proses fisik atau kimia dimana senyawa berakumulasi di permukaan (interface) antar dua fase. Interface merupakan suatu lapisan yang homogen antara dua permukaan yang saling berkontak. Substansi yang diserap disebut adsorbat sedangkan material yang berfungsi sebagai penyerap disebut adsorben [6].

Tabel 1.3 Beberapa Penelitian Yang Berhubungan Dengan Adsorpsi No Peneliti Judul dan Variabel Hasil Penelitian

1. Vafakhah, et al [3] 2014

Removal of copper ions from

electroplating effluent solutions with native corn cob and corn stalk and chemically modified corn stalk.

Kemampuan

penyerapan tongkol jagung lebih besar dari batang jagung dan batang jagung

termodifikasi memiliki kemampuan menyerap lebih tinggi daripada batang dan tongkol jagung tanpa modifikasi. 2. Chen, et al [7]

2011

Preparation and characteristics of anion exchanger from corn stalks.

Persentase

penghilangan Cr(VI) meningkat dari 80,9% menjadi 94,6%

sebagaimana dosis Raw Material Corn Stalks

(RCS) naik dari 1,5 g menjadi 3 g.

3. Bellu, et al [8] 2008

Removal of

Chromium(VI) and Chromium(III) from Aqueous Solution

Cr(III) removal yield increased up to 52% at pH 4.6

Tabel 1.3 Beberapa Penelitian Yang Berhubungan Dengan Adsorpsi (Sambungan)

by Grain–less Stalk of Corn.

4. Zheng, et al [25] 2009

Equilibrium and kinetics studies of adsorption of Cd(II) from aqueous solution using modified corn stalk

1. pH 7.0 was the optimal pH of removal of Cd(II) ion.

2. The Langmuir model provides a better fit to the equilibrium data than the Freundlich model, showing a maximum uptake of 12.73mg/g

5 Miao, Yawen dan Guilan zhang [26]

2011

Study about Characteristics of FTIR and XRD for Corn Stalk

Surface with KH-560 Treatment

the optimum mass fraction of silane coupling agent KH-560 was 3%, the corn stalk surface free energy was improved

6 Amegrissi, et al

[27] 2013

Heavy Metal Uptake by Agro based Waste Materials

1.Kapasitas adsorpsi saat setimbang 0,375 mg/g

2.pH optimum sekitar 2-2,5

Atas dasar potensi batang jagung tersebut, maka penulis ingin memanfaatkan batang jagung sebagai adsorben. Sehingga dapat meningkatkan nilai ekonomis dari batang jagung yang merupakan limbah menjadi bahan baku yang sangat berpotensi yang digunakan sebagai adsorben pada pengolahan limbah-limbah industri. Dalam studi ini, ion logam yang terlarut dalam air (liquid phase) akan digunakan untuk menguji kemampuan adsorpsi dari batang jagung tersebut.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Hal-hal yang mempengaruhi adsorpsi ion logam oleh batang jagung akan dipelajari dengan variabel perbedaan bentuk batang jagung yaitu dalam bentuk lingkaran penuh, setengah lingkaran, ¼ lingkaran 50 mesh dan 70 mesh untuk mendapatkan kemampuan daya serap optimumnya dengan konsentrasi Fe2+ yaitu ion logam pengkontaminasi 50 ppm [3].

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

Mengetahui kemampuan batang jagung dengan variasi bentuk dalam menyerap ion logam besi (Fe2+) pada larutan dengan pH 4,5.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

1. Penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan sebagai adsorben yang dapat menyerap ion-ion logam yang terkandung pada limbah-limbah industri. 2. Memberikan informasi mengenai manfaat batang jagung yang biasanya

terbuang begitu saja.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah :

1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan serta Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan.

2. Penelitian ini terdiri dari dua tahap: perlakuan bahan baku dan adsorpsi. 3. Bahan baku utama yang digunakan adalah batang jagung yang diperoleh

dari kebun warga pasar 1 Padang Bulan Kota Medan, dan Larutan ion logam Fe (besi) diperoleh dari Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cutter, neraca analitis, pH meter, stirrer, termometer, beaker glass, oven, cawan dan alat uji AAS (Atomic Adsorption Spectroscopy).

4. Variabel – variable pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Proses ini dilakukan dengan memvariasikan :

1) Variabel berubah : Bentuk batang jagung a) Bentuk lingkaran penuh

b) Bentuk setengah lingkaran c) Bentuk ¼ lingkaran d) Bentuk serbuk 50 mesh

e) Bentuk serbuk 70 mesh [3] 2) Variabel tetap :

a) Ketebalan batang jagung : ±5 mm

b) pH : 4,5 [3]

c) Kecepatan pengadukan : 220 rpm [3] d) Lama pengadukan : 2 jam [3] e) Konsentrasi Larutan : 50 ppm f) Suhu : 25 °C (298 K) g) Volume larutan : 100 mL [3] 5. Analisa yang dilakukan :

a. Analisa Scanning Electron Microscope (SEM) b. Analisa Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 JAGUNG (Zea Mays)

Tanaman jagung dalam bahasa latin disebut Zea mays L, salah satu jenis tanaman biji-bijian dari keluarga rumput-rumputan (Gramineae) yang sudah populer diseluruh dunia [9]khususnya di Indonesia. Tanaman jagung merupakan tanaman andalan Indonesia karena selain digunakan sebagai bahan pangan di sebagian wilayah di tanah air ini, juga menjadi bahan utama untuk pakan ternak [2]. Tanaman jagung terdiri dari akar, batang, daun, dan buah jagung.

Batang jagung merupakan bagian terbesar dari tanaman jagung. Batang jagung tegak, beruas-ruas terbungkus pelepah daun, mudah terlihat [2], bulat silindris, berisi berkas-berkas pembuluh sehingga memperkuat berdirinya batang [9].

Tabel 2.1 Komponen kimia yang terdapat pada batang jagung [28]

Komponen Ukuran

Panjang Serat 0,7 – 1,5 Diameter Serat 11,6 – 12,1

Selulosa 39,9

Lignin 21,2

Pentosan 21,8

Ekstrak dalam Aseton 5,2

Debu 4,8

Tanaman jagung banyak kegunaannya, hampir seluruh bagian tanaman dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam keperluan. Batang dan daun tanaman yang muda digunakan untuk pakan ternak. Batang dan daun tanaman jagung yang sudah tua (setelah dipanen) dapat digunakan sebagai pupuk hijau dan kompos [1].

Di daerah sentra tanaman jagung, batang dan daun jagung yang kering digunakan untuk kayu bakar. Kegunaan lain jagung adalah sebagai bahan baku pembuatan ternak dan industri bir, industri farmasi, dextrin termasuk untuk perekat dan industri tekstil [9].

Gambar 2.1 Permukaan batang jagung dengan 500 perbesaran menggunakan (Scanning electron microscope) SEM [3]

2.2 LOGAM BERAT

Logam berat terdapat di seluruh lapisan alam, namun dalam konsentrasi yang sangat rendah. Dalam air laut konsentrasinya berkisar antara 10-5– ₁₀-3 _{ppm. Pada}

tingkat kadar yang rendah, beberapa logam berat umumnya dibutuhkan oleh organisme hidup untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupnya. Namun sebaliknya bila kadarnya meningkat, logam berat berubah sifat menjadi racun [10]. Telah diketahui bahwa beberapa jenis logam yang beracun mengakibatkan dampak berbahaya terhadap banyak bentuk kehidupan. Logam yang beracun terhadap manusia dan lingkungan ekologi termasuk Kromium (Cr), Tembaga (Cu), Timbal (Pb), Merkuri (Hg), Mangan (Mn), Kadmium (Cd), Nikel (Ni), Zinc (Zn) dan Besi (Fe) [11].

Beberapa logam berat tersebut banyak digunakan dalam berbagai keperluan. oleh karena itu diproduksi secara rutin dalam skala industri. Penggunaan logam-logam berat tersebut dalam berbagai keperluan sehari-hari secara langsung telah mencemari lingkungan [6].

Peningkatan kadar logam berat dalam air laut terjadi karena masuknya limbah yang mengandung logam berat ke lingkungan laut. Limbah yang banyak mengandung logam berat biasanya berasal dari kegiatan industri, pertambangan, pemukiman dan pertanian [10].

Limbah cair dari industri seperti pengolahan metalurgi, pengulitan, industri kimia, tambang, industri baterai mengandung satu atau lebih logam berat beracun tersebut. Beberapa industri menggunakan metode seperti electroplating, pelapisan logam dan proses pengendapan menghasilkan limbah cair yang mengandung logam berat yang berbahaya. Polusi sumber air yang berkaitan dengan pembuangan logam berat dari berbagai aktivitas telah menyebabkan perhatian seluruh dunia beberapa dekade terakhir [11].

Logam berat berdasarkan sifat racunnya dapat dikelompokkan menjadi 4 golongan menurut Hasrianti [6] yaitu :

a. Sangat beracun, dapat mengakibatkan kematian ataupun gangguan kesehatan yang pulih dalam waktu yang lama. logam-logam tersebut adalah Hg, Pb, Cd, Cr dan As.

b. Moderat. yaitu mengakibatkan gangguan kesehatan baik dalam waktu yang relatif lama. logam-logam tersebut adalah Ba, Be, Cu, Au, Li, Mn, Se, Te, Co dan Rb.

c. Kurang beracun. logam ini dalam jumlah besar menimbulkan gangguan kesehatan. logam-logam tersebut adalah Al, Bi, Co, Fe, Ca, Mg, Ni, K, Ag, Ti dan Zn.

d. Tidak beracun. yaitu tidak menimbulkan gangguan kesehatan. Logam-logam tersebut adalah Na, Al, Sr dan Ca.

Nursanti,dkk [12] melaporkan bahwa Limbah cair pabrik kelapa sawit berwarna kecoklatan, terdiri dari padatan terlarut dan tersuspensi berupa koloid dan residu minyak dengan kandungan COD (Chemical Oxygen Demand) dan BOD (Bio Oxygen Demand) tinggi 68.000 mg/L dan 27.000 mg/L, bersifat asam (pH nya 3,5 - 4), terdiri dari 95% air, 4-5% bahan-bahan terlarut dan tersuspensi (selulosa, protein, dan lemak) dan 0,5-1% residu minyak yang sebagian besar berupa emulsi. Kandungan TSS (Total Suspensi Solid) LCPKS tinggi sekitar 1.330 – 50.700 mg/L, besi (Fe) 46,5 mg/L dan seng (Zn) 2,3 mg/L serta amoniak 35 mg/L.

Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup nomor 09 tahun 2006 menerangkan bahwa kadar maksimum logam besi (Fe) pada baku mutu air limbah sebesar 5 mg/L.

2.3 PROSES PENYERAPAN

Reaksi yang melibatkan pengambilan beberapa komponen dari larutan yang mengandung mineral disebut penyerapan (sorption), absorpsi atau adsorpsi. Pada reaksi absorpsi, komponen kimia dihilangkan dari larutan dan menembus pori-pori padatan. Istilah adsorpsi digunakan jika komponen yang diambil dari larutan dan terikat pada permukaan antarmuka mineral yang ditunjukkan pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Skema yang menggambarkan adsorpsi, absorpsi dan presipitasi Zn pada permukaan besi oksida [29]

Jika mekanisme pengambilan komponen kimia dari larutan tidak diketahui, istilah penyerapan umum bisa dipakai untuk menjelaskannya. Pada adsorpsi fisik, adsorbat terikat pada permukaan oleh ikatan yang relatif lemah yaitu ikatan van der waals. Pada adsorpsi kimia, ikatan kimia ionik atau kovalen yang lebih kuat terbentuk antara adsorbat dan permukaan adsorben. Istilah adsorpsi yang umum seringkali ditujukan kepada adsorpsi fisik, sementara adsorpsi kimia mengacu kepada adsorpsi khusus.

Permukaan Batang Jagung

o o _o

H H H H o o H H o H Fe H o H H o H H o H H o H H

o H H

o H H o H H o H H o H H o H H o H Fe H o H H o H H o H H o H H o H H o H H o H H o H _H o H H o H Larutan

Gambar 2.3 Interaksi Adsorben Batang Jagung dengan Ion Logam Fe2+ [29] Gambar 2.3 menunjukkan bahwa pada proses adsorpsi, ada dua bagian interaksi antara adsorben dan ion logam, yaitu inner sphere dan outer sphere. Inner sphere adalah interaksi antara adsorben dan ion logam Fe2+ dimana atom Fe kehilangan satu gugus H dan langsung berikatan dengan functional group batang jagung. Sedangkan outer sphere adalah interaksi antara adsorben dan ion logam Fe2+ _{dimana salah satu gugus OH pada atom Fe berikatan dengan functional group}

batang jagung [29].

2.4 ADSORPSI

Adsorpsi adalah proses yang terjadi pada permukaan suatu zat padat yang berkontak dengan suatu larutan dimana terjadi akumulasi molekul-molekul larutan pada permukaan zat padat tersebut. Zat-zat organik dalam larutan yang memiliki kelarutan yang rendah di dalam air, makin mudah pula untuk diadsorpsi dari larutannya. Hal yang sama, makin kurang polar suatu senyawa organik makin baik teradsorpsi dari larutan yang bersifat polar ke permukaan yang non polar [13]. Substansi yang diserap disebut adsorbat sedangkan material yang berfungsi sebagai penyerap disebut adsorban [6].

2.3.1 Mekanisme Adsorpsi

Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu

ikatan kimia-fisika antara substansi terlarut (adsorbat) dengan penyerapnya (adsorban). Proses interaksi dapat saja terjadi antara cairan dan gas, padatan atau cairan lain. Adsorpsi fisika terjadi karena adanya ikatan Van der waals, dan bila ikatan tarik antar molekul adsorbat dengan adsorban lebih besar dari ikatan antara molekul zat terlarut dengan pelarutnya maka zat terlarut akan dapat diadsorpsi [14]. Sedangkan adsorpsi kimia merupakan hasil dari reaksi kimia antara molekul adsorbat dan adsorban dimana terjadi pertukaran elektron [15].

P

e

rmu

k

a

a

n

B

a

ta

n

g

J

a

g

u

n

g

Gambar 2.4 Ilustrasi Proses Adsorpsi [32]

Adsorpsi terhadap air buangan mempunyai tahapan proses seperti berikut [14]:

1. Transfer molekul-molekul adsorbat menuju lapisan film yang mengelilingi adsorban.

2. Difusi adsorbat melalui lapisan film (film diffusion).

3. Difusi adsorbat melalui kapiler atau pori-pori dalam adsorban (proses pore diffusion)

2.3.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi

Faktor-faktor yang mempengaruhi mekanisme adsorpsi adalah agitasi, karakteristik adsorbat, ukuran molekul adsorbat, pH larutan, temperatur dan waktu kontak [14].

1. Agitasi

Jika agitasi yang terjadi antara partikel karbon dengan cairan relatif kecil, permukaan film dari liquid sekitar partikel akan menjadi tebal dan difusi film akan terbatas.

2. Karakteristik adsorban

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik terpenting dari adsorban. Ukuran partikel adsorban mempengaruhi tingkat adsorpsi yang terjadi. Tingkat adsorpsi meningkat seiring mengecilnya ukuran partikel. Total kapasitas adsorpsi tergantung pada total luas permukaan dimana ukuran partikel adsorban tidak berpengaruh besar pada total luas permukaan adsorban.

3. Ukuran molekul adsorbat

Ukuran molekul merupakan bagian yang penting dalam adsorpsi karena molekul harus memasuki micropore dari partikel adsorban untuk diadsorpsi. Tingkat adsorpsi biasanya meningkat seiring dengan semakin besarnya ukuran molekul dari adsorbat. Kebanyakan limbah terdiri dari bahan-bahan campuran sehingga ukuran molekulnya berbeda-beda. Pada situasi ini akan memperburuk penyaringan molekul karena molekul yang lebih besar akan menutup pori sehingga mencegah jalan masuknya molekul yang lebih kecil.

4. Waktu Kontak

Waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan setimbang pada proses penyerapan ion logam oleh adsorban hanya beberapa menit saja [16]. Jumlah zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorban merupakan proses untuk mencapai kesetimbangan karena laju adsorpsi juga diikuti dengan proses desorpsi. Pada saat mula-mula reaksi, proses adsorpsi lebih dominan daripada proses desorpsi sehingga proses adsorpsi berlangsung cepat.

Pada akhir-akhir mencapai keadaan setimbang, peristiwa adsorpsi juga cenderung mengalami perlambatan proses penyerapan pada keadaan setimbang namun hal ini tidak terlihat secara makroskopis. Pada setiap jenis adsorban yang

digunakan, waktu untuk mencapai saat setimbang berbeda-beda. Perbedaan waktu untuk mencapai keadaan setimbang dikarenakan jenis interaksi yang terjadi antara adsorban dan adsorbat. Secara umum, waktu untuk mencapai kesetimbangan melalui mekanisme secara fisika (physisorption) lebih cepat bila dibandingkan dengan mekanisme secara kimia (chemisorption) [17].

Adsorpsi secara fisika, interaksi antara adsorban dan adsorbat terjadi melalui pembentukan ikatan yang lebih kuat bila dibandingkan dengan mekanisme secara kimia. Mekanisme secara kimia diawali dahulu dengan mekanise fisika, yaitu pada partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorban melalui gaya Van der waals atau juga melalui ikatan hidrogen, kemudian diikuti mekanisme secara kimia dengan menimbulkan ikatan yang lebih kuat yaitu ikatan kovalen dengan energi yang dilepaskan relatif tinggi, sekitar 100 kJ/mol [18].

5. Keasaman (pH)

Tingkat keasaman atau pH mempunyai pengaruh dalam proses adsorpsi. Untuk mencapai pH optimum dalam proses adsorpsi ditandai dengan jumlah maksimum yang dapat diserap adsorban adalah ditetapkan melalui uji laboratorium. Keasaman (pH) akan mempengaruhi sisi aktif biomassa serta berpengaruh pada mekanisme adsorpsi ion logam. Pada pH yang rendah, proses adsorpsi ion logam juga semakin rendah atau lambat. Hal ini dikarenakan pada kondisi asam, gugus fungsi yang terdapat pada adsorban terprotonasi sehingga terjadi pengikatan ion hidrogen (H+) dan ion hidronium [18]. Sementara itu ion-ion logam dalam larutan sebelum teradsorpsi oleh adsorban terlebih dahulu mengalami hidrolisis dan menghasilkan proton [19].

Dalam kondisi pH rendah (<7) permukaan adsorban akan bermuatan positif sehingga mengalami tolakan antara pemukaan adsorban dengan ion logam akibatnya proses adsorpsi menjadi lambat dan rendah. Sementara itu pada pH tinggi (>7), maka proses adsorpsi relatif tinggi, hal ini dikarenakan komplek hidrokso logam (MOH+) yang akan terbentuk di dalam larutan lebih banyak, demikian juga permukaan adsorban akan bermuatan negatif sehingga melepaskan proton sehingga melalui gaya elektrostatik akan terjadi tarik menarik yang menyebabkan peningkatan adsorpsi [20].

2.5 KAPASITAS ADSORPSI

Prinsip proses adsorpsi sangat sesuai dalam menyerap untuk memisahkan suatu bahan dengan konsentrasi yang rendah dari campuran yang mengandung bahan dengan konsentrasi tinggi. Dalam proses adsorpsi, konsentrasi dalam larutan begitu berpengaruh pada pengambilan spesifik ion logam dan dengan adanya variasi konsentrasi larutan maka dapat ditentukan kapasitas adsorpsi dengan menggunakan metode isotermal adsorpsi. Proses adsorpsi larutan juga diikuti pengamatan isotermal adsorpsi yaitu hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan berat adsorden dengan konsentrasi zat terlarut pada temperatur tertentu.

Permukaan zat padat dapat mengadsorpsi zat terlarut dari larutannya, hal ini dikarenakan adanya pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain sebagai akibat ketidakseimbangan gaya-gaya pada permukaan tersebut. Kemampuan interaksi antara adsorbat dengan adsorban dipengaruhi dari sifat masing-masing adsorbat dan adsorbannya. Salah satu cara untuk menentukan komponen mana yang diadsorpsi lebih kuat adalah dengan menentukan kepolaran dari adsorbat dan adsorbannya. Apabila adsorbannya bersifat polar, maka komponen yang memiliki sifat polar akan terikat lebih kuat dibandingkan dengan komponen yang kurang polar.

Sifat keras dan lunaknya dari adsorbat maupun adsorban akan mempengaruhi kekuatan interaksi. Sifat keras pada kation yaitu kemampuan suatu kation untuk mempolarisasi anion dalam suatu ikatan (polarizing power cation). Kation yang mempunyai kekuatan yang besar untuk mempolarisasi anion yang cenderung bersifat keras. Kemampuan yang besar suatu kation untuk mempolarisasi anion dimiliki oleh ion-ion logam dengan ukuran (jari-jari) kecil dan muatan yang besar. Sebaliknya, kemampuan yang kecil suatu kation untuk mempolarisasi anion dimiliki oleh logam-logam dengan ukuran besar namun muatannya kecil, sehingga diklasifikasikan sebagai ion lunak.

Sedangkan pengertian keras untuk anion yaitu kemampuan suatu anion untuk mengalami polarisasi (polarisabilitas anion) akibat medan listrik dari kation. Anion yang bersifat keras adalah anion yang berukuran kecil, muatannya besar dan elektronegativitas tinggi, sebaliknya anion lunak dimiliki oleh anion dengan ukuran

besar, muatannya kecil dan elektronegativitas yang rendah. Ion logam keras berikatan kuat dengan anion keras dan ion logam lunak berikatan kuat dengan anion lunak [17].

Selain itu adalah porositas adsorban. Porositas adsorban juga mempengaruhi daya adsorpsi suatu adsorpsi. Adsorban dengan porositas yang besar mempunyai kemampuan menyerap yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan adsorban yang memiliki porositas kecil. Untuk meningkatkan porositas adsorban bisa dengan cara mengaktivasi secara fisika seperti mengalirkan uap air panas ke dalam pori-pori adsorban atau dengan mengaktivasi secara kimia yaitu dengan aktivasi selulosa melalui penggantian gugus –OH pada selulosa dengan gugus HSO3- melalui proses

sulfonasi [16].

2.6 ADSORBEN ALAMI

Kebanyakan penelitian tentang adsorpsi telah difokuskan pada limbah tanaman yang terbuang seperti batang pepaya, daun maizena, bubuk daun jati, bubuk daun lalang (Imperata cylindrica), bubuk daun karet (Hevea brasiliensis), batang pakis, sekam padi, limbah batang anggur [22], kulit kayu, tongkol jagung batok kelapa dan lain-lain [23]. Beberapa keuntungan menggunakan limbah tanaman untuk pengolahan limbah cair yaitu teknik yang sederhana, membutuhkan proses yang sederhana, kemampuan adsorpsi yang baik, adsorpsi selektif terhadap ion logam berat, biaya rendah, mudah didapat dan regenerasi yang mudah [22].

Penelitian tentang teknik pengolahan alternatif dan inovatif telah terfokus pada penggunaan bahan-bahan biologis dalam hal penghilangan logam berat dan teknologi-teknologi pemulihan (biosorpsi) dan telah menunjukkan peran yang penting selama beberapa tahun belakangan karena performa bagus dan biaya rendah pada bahan-bahan yang kompleks. Berbagai jenis biosorbent diteliti untuk menghilangkan logam dari limbah industri. Begitu banyak biosorbent, secara alami mudah untuk dapat digunakan sebagai metode sederhana untuk menghilangkan ion logam dari larutan sintetis dan buangan industri [24].

2.7 ANALISA EKONOMI

Sumber bahan baku (batang jagung) tersedia cukup banyak. Hal ini terlihat dari hasil statistik dari Badan Pusat Statistik dan Kementerian Pertanian tahun 2013 yang menunjukkan bahwa tanaman jagung cukup banyak tersedia sehingga ketersediaan limbah batang jagung koheren dengan tanaman batang jagung. Data tahun 2013 menunjukkan ada 19.387.022 ton produksi tanaman jagung di Indonesia.

Besarnya kebutuhan dalam negeri akan konsumsi masyarakat Indonesia dan juga sebagai rangsum pakan ternak akan diperkirakan terus naik tiap tahunnya. Melihat pada Rencana Strategis Ditjen Pangan Tahun 2014, untuk tahun 2013 rencana produktivitas jagung dalam negeri mencapai 53,92 Ku/Ha dan target produksi mencapai 26.000.000 Ton jagung.

Dengan terus bertambahnya perluasan area tanaman jagung juga diikuti bertambahnya jumlah batang jagung yang dihasilkan maka ini menjadi peluang untuk meningkatkan nilai ekonominya bila diolah menjadi bahan yang bermanfaat, pemanfaatan ini juga dapat mengurangi potensi pencemaran lingkungan.

Untuk itu perlu dilakukan kajian potensi ekonomi adsorben dari limbah batang jagung. Namun, dalam tulisan ini hanya akan dikaji potensi ekonomi secara sederhana. Sebelum melakukan kajian tersebut, perlu diketahui harga bahan baku yang digunakan, biaya produksi, biaya kebutuhan listrik dan harga jual adsorben. Perhitungan analisis ekonomi dapat dilihat pada tabel 2.2 dan 2.3 di bawah ini:

Tabel 2.2 Perhitungan Biaya Bahan Baku

No Bahan Baku Harga (Rp) Satuan Biaya

1 Batang Jagung - 200 gram -

Tabel 2.3 Perhitungan Biaya Kebutuhan Listrik

No _{Alat Harga/kWh} Kebutuhan (kW)

Waktu

(Jam) Biaya (Rp)

1 Blender Rp. 1.112 0,18 6 1.200,48

- Total biaya produksi = biaya penyediaan bahan baku + kebutuhan listrik

= Rp. 0 + Rp. 1.200,48 = Rp. 1200,48/200 gr - Harga jual adsorben dari batang jagung

= Rp. 1200,48/200 gr

Sehingga dapat diestimasi harga jual adsorben batang jagung seharga Rp. 1200,48/200 gr atau Rp. 6.000,4/kg.

Sedangkan harga jual adsorben dipasaran sebagai berikut.

Berikut merupakan harga masing-masing jenis adsorben di pasaran [30] : 1. Karbon Aktif Lokal = Rp 15.000/kg

2. Karbon Aktif Haycarb = Rp 40.000/kg 3. Manganese = Rp 11.000/kg 4. Silika (Pasir Kuarsa) = Rp 3.000/kg 5. Zeolit = Rp 7.000/kg 6. Pasir Aktif = Rp 11.000/kg

Sebagai perbandingan, maka diambil contoh perhitungan estimasi biaya bahan baku adsorben zeolit sebagai berikut :

Zeolit = 1 kg x Rp 7.000,00 = Rp 7.000,00

Jika dibandingkan harga jual zeolit di pasaran , harga jual adsorben dari proses ini lebih murah dengan selisih Rp 1.000,00/kg. Maka adsorben batang jagung juga memiliki nilai jual dan layak dipertimbangkan, mengingat bahan baku adsorben batang jagung terbuang percuma.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan serta Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 4 bulan.

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu: batang jagung (diambil dari sisa panen kebun masyarakat daerah Padang Bulan, Medan), FeCl2.4

H2O, larutan HCl 0,1 M, larutan NaOH 0,1 M, aquadest, kertas saring Whatman

41, botol sampel dan kertas label.

Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu : magnetic stirrer

atau Shaker, Ayakan 50 mesh dan 70 mesh, pH meter atau Indikator Universal, gelas ukur, beaker glass iwaki pyrex, corong, neraca analitik, botol plastik, cawan, termometer, pipet tetes, cutter dan Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS).

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN

Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan bentuk batang jagung dengan konsentrasi larutan logam yang tetap. Perlakuan bentuk batang jagung terdiri dari 5 macam, yaitu dipotong lingkaran penuh, setengah lingkaran, ¼ lingkaran dan dihaluskan 50 dan70 mesh. Konsentrasi larutan ditentukan sebesar 50 ppm berdasarkan penelitian Vafakhah,dkk., 2014 [3].

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 3.4.1Prosedur Pembuatan Larutan

Sebelum melakukan penelitian, larutan yang harus disiapkan yaitu larutan logam Fe2+ _{dengan konsentrasi 50 ppm dari senyawa FeCl}

2. 4H2O, larutan

asam-basa yaitu larutan 0,1 M HCl dan 0,1 M NaOH dan pelarut logam yang pH-nya 4,5 sebanyak 5 L.

a. Pembuatan Larutan HCl 0,1 M (1 L)

1. Dipipet 8,36 mL dari larutan HCl 37% 2. Dimasukkan ke dalam beaker glass 1000 mL 3. Diencerkan dengan aquadest sampai batas tanda b. Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M (1 L)

1. Ditimbang 4 g padatan NaOH

2. Dimasukkan ke dalam beaker glass 1000 mL 3. Dilarutkan dengan aquadest sampai batas tanda c. Pembuatan Larutan Induk 1000 ppm

1. Ditimbang padatan FeCl2.4H2O sebanyak 3.559,9047 mg didalam beaker glass

2. Diambil pelarut yang pH-nya sudah dikontrol 4,5 dan dimasukkan kedalam beaker glass sampai batas tanda 1 L.

3. Diaduk rata hingga padatan melarut d. Pembuatan Larutan Fe2+ _{50 ppm}

1. Diambil larutan induk sebanyak 125 mL dan dimasukkan kedalam

beaker glass 5 L

2. Kemudian diencerkan dengan pelarut yang dikontrol pH-nya 4,5 sampai batas tanda 2,5 L pada beaker glass

3. Diaduk rata

3.4.2Prosedur Persiapan Adsorben Batang Jagung

Prosedur persiapan adsorben sebagai berikut:

1. Batang jagung diperoleh dari sisa hasil panen kebun masyarakat 2. Batang jagung dibersihkan dari daun dan kulit luarnya

3. Kemudian batang jagung dipotong-potong dengan bentuk lingkaran penuh, setengah lingkaran dan seperempat lingkaran dan dihaluskan 50 dan 70 mesh dengan ketebalan ±5 mm

4. Lalu batang jagung yang telah dipotong-potong, di cuci dengan air distilat sebanyak 3 kali hingga pH air pencuci sama dengan pH air distilat 5. Batang jagung dikeringkan di dalam oven pada suhu ±55° C sampai berat

3.4.3Prosedur Batch Adsorption

1. Penentuan Kinetika Adsorpsi (Waktu Kontak Optimum)

1. Diambil larutan Fe2+ (50 ppm) sebanyak 100 mL dari botol reagen 2,5 L yang diterangkan pada prosedur 3.4.1(c) lalu dimasukkan kedalam

beaker glass

2. Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer dengan kecepatan pengadukan 220 rpm pada suhu kamar

3. Kemudian ditambahkan 1 gram adsorben batang jagung pada berbagai variasi bentuk (lingkaran, setengah lingkaran, seperempat lingkaran, 50 dan 70 mesh)

4. Lalu diambil 2 mL sampel pada selang waktu 10 menit selama 2 jam 5. Lalu disaring dengan kertas saring Whatman 42

6. Konsentrasi ion Fe2+ _{pada larutan setelah adsorpsi ditentukan dengan} Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS)

7. Lalu dihitung nilai qa

�� = �0−�_�� � ... [25]

2. Penentuan Kapasitas Adsorpsi

1. Diambil larutan Fe2+ (50 ppm) sebanyak 100 mL dari botol reagen 2,5 L yang diterangkan pada prosedur 3.4.1(c) lalu dimasukkan kedalam

beaker glass

2. Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer dengan kecepatan pengadukan 220 rpm pada suhu kamar

3. Kemudian ditambahkan 1 gram adsorben batang jagung pada berbagai variasi bentuk (lingkaran, setengah lingkaran, seperempat lingkaran, 50 dan 70 mesh)

4. Lalu disaring dengan kertas saring Whatman 42 5. Konsentrasi ion Fe2+ _{( C}

e ) pada larutan setelah adsorpsi ditentukan

dengan Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS) 6. Lalu dihitung nilai qe

Di mana qe = jumlah ion logam yang teradsorpsi (mg/g)

C0 = konsentrasi ion logam sebelum teradsorpsi

Ce = konsentrasi ion logam setelah adsorpsi

V = volume larutan ion logam (L) W = jumlah adsorben, batang jagung (g)

3.5 FLOWCHART PENELITIAN 3.5.1 Persiapan Adsorben Batang Jagung

Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Adsorben Batang Jagung

3.5.2 Pengeringan Adsorben Batang Jagung

Mulai

Batang jagung dibersihkan dari daun dan kulit luarnya

Kemudian batang jagung dipotong-potong dengan bentuk lingkaran penuh, setengah lingkaran dan ¼ lingkaran dan dihaluskan 50 dan 70 mesh Lalu batang jagung di cuci dengan air distilat sebanyak 3 kali atau sampai

hingga pH larutan pencuci sama dengan pH air distilat sebesar 4,5. Batang jagung diperoleh dari hasil panen kebun masyarakat pasar 1 Padang

Bulan Kota Medan

Selesai

Mulai

Oven dihidupkan dan ditunggu hingga mencapai suhu 55 °C Batang jagung yang telah dicuci kemudian di ratakan diatas

tray oven

Ditimbang sejumlah batang jagung yang dialasi aluminium foil, dicatat massanya lalu diletakkan diatas tray oven

Setiap 1 jam pengeringan, batang jagung yang dialasi aluminium foil ditimbang sampai massa batang jagung tepat konstan

3.5.3 Pembuatan Larutan Induk 1000 ppm

Gambar 3.3 Pembuatan Larutan Induk 1000 ppm

3.5.4 Pembuatan Larutan Fe2+ _{50 ppm}

Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Larutan Standar Fe2+ (50 ppm) Mulai

Selesai Diaduk rata

Kemudian diencerkan dengan pelarut yang dikontrol pH-nya 4,5 sampai batas tanda 2,5 L pada beaker glass

Diambil larutan induk sebanyak 125 mL dan dimasukkan kedalam

beaker glass 5 L Mulai

Diambil pelarut yang pH-nya sudah dikontrol 4,5 dan dimasukkan kedalam beaker glass sampai batas tanda 1 L

Diaduk rata hingga padatan melarut

Ditimbang padatan FeCl2.4H2O sebanyak 3.559,9047 mg didalam beaker glass

3.5.5 Pembuatan Larutan HCl 0,1 M

Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M

3.5.6 Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M

Gambar 3.6Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M Mulai

Dipipet 8,36 mL dari larutan HCl 37%

Selesai

Dimasukkan ke dalam beaker glass 1000 mL

Diencerkan dengan aquadest sampai batas tanda

Mulai

Ditimbang 4 g padatan NaOH

Selesai

Dimasukkan ke dalam beaker glass 1000 mL

3.5.7 Flowchart Prosedur Batch Adsorption

1. Penentuan Kinetika Adsorpsi (Waktu Kontak Optimum)

Gambar 3.7 Flowchart Penentuan Kinetika Adsorpsi (Waktu Kontak Optimum)

Mulai

Diambil larutan Fe2+ (50 ppm) sebanyak 100 mL dari botol reagen 2,5 L yang diterangkan pada prosedur 3.4.1(c) lalu dimasukkan kedalam beaker glass

Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer dengan kecepatan pengadukan 220 rpm pada suhu kamar

Kemudian ditambahkan 1 gram adsorben batang jagung pada berbagai variasi bentuk (lingkaran, setengah lingkaran, seperempat lingkaran, 50 dan 70 mesh).

Lalu disaring dengan kertas saring Whatman 41

Konsentrasi ion Fe setelah adsorpsi ditentukan dengan Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS)

Lalu dihitung nilai Qa

�� = �0− �_� � �

2. Penentuan Kapasitas Adsorpsi

Gambar 3.8 Flowchart Penentuan Kapasitas Adsorpsi Mulai

Diambil larutan Fe2+ (50 ppm) sebanyak 100 mL dari botol reagen 2,5 L yang diterangkan pada prosedur 3.4.1(c) lalu dimasukkan kedalam beaker glass

Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer dengan kecepatan pengadukan 220 rpm pada suhu kamar

Lalu disaring dengan kertas saring Whatman 41

Selesai

Konsentrasi ion Fe setelah adsorpsi ditentukan dengan Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS)

Lalu dihitung nilai Qe

�� = �0− �_� � �

Kemudian ditambahkan 1 gram adsorben batang jagung pada berbagai variasi bentuk (lingkaran, setengah lingkaran, seperempat

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PENENTUAN pH NETRAL PADA ADSORBEN BATANG JAGUNG

Penentuan pH netral dilakukan dengan cara mencuci batang jagung dengan

aquadest sampai pH aquadest setelah pencucian sama dengan pH aquadest

sebelum pencucian. Data pencucian dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Penentuan pH Netral Adsorben Batang Jagung

Gambar 4.1 menunjukkan bahwa adsorben bentuk serbuk 50 mesh dan 70 mesh membutuhkan empat kali pencucian sampai pH konstan yaitu pH 6,5. Adsorben bentuk lingkaran, ½ lingkaran dan ¼ lingkaran membutuhkan 3 kali pencucian sampai pH konstan yaitu pH 6,5. Volume air pencuci tiap pencucian sebanyak 200 mL. Paramter Penentuan pH adsorben batang jagung menggunakan indikator pH universal dan pH-meter. Proses pencucian ini bertujuan untuk mendapatkan kondisi pH yang sama yaitu pH 6,5 pada tiap bentuk adsorben batang jagung.

4.2 PENGERINGAN ADSORBEN BATANG JAGUNG

Pada penelitian ini dilakukan pengeringan dengan cara memanaskan batang jagung berbagai bentuk (lingkaran, setengah lingkaran, seperempat lingkaran, 50

0 1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4

K easa m an (pH ) Tahap pencucian 50 mesh 70 mesh lingkaran 1/2 lingkaran 1/4 lingkaran

mesh dan 70 mesh) di oven pada suhu tetap yaitu 55 °C. Pengeringan dilakukan hingga berat batang jagung konstan sehingga kadar air dalam batang jagung berkurang. Hasil proses pengeringan ini dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan 4.3.

Sebelum pemanasan Sesudah pemanasan

Lingkaran

Setengah Lingkaran

Seperempat Lingkaran

Gambar 4.2 Gambar batang jagung berbagai bentuk sebelum dan sesudah pengeringan

Gambar 4.2 menunjukkan bahwa adsorben batang jagung yang telah dipanaskan memiliki karakteristik dan warna yang berbeda. Terlihat dari bentuk permukaan batang jagung dan juga warna batang jagung berubah dari kuning cerah sebelum pengeringan menjadi kecoklatan setelah pemanasan.

Data hasil pengeringan hubungan massa adsorben batang jagung dengan waktu pengeringan dapat dilihat pada Gambar 4.3

Gambar 4.3 Grafik Pengeringan Adsorben Batang Jagung

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa adsorben batang jagung bentuk lingkaran membutuhkan waktu 5 jam pengeringan. Adsorben batang jagung bentuk ½ lingkaran dan ¼ lingkaran membutuhkan waktu pengeringan selama 4 jam sampai massa adsorben konstan. Adsorben batang jagung bentuk serbuk 50 mesh dan 70 mesh membutuhkan waktu pengeringan paling lama yaitu selama 10 jam sampai massa adsorben batang jagung konstan. Pengeringan adsorben batang jagung bertujuan untuk memperbesar pori-pori adsorben batang jagung sehingga mampu meningkatkan daya jerap ion logam Fe2+.

Aktivasi fisika adalah suatu perlakuan terhadap adsorben yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan kimia atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga mengalami perubahan sifat secara fisika yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Tujuan dari proses ini adalah mempertinggi volume, memperluas diameter pori dan dapat menimbulkan beberapa pori yang baru [31].

Pengeringan adsorben batang jagung bentuk serbuk 50 mesh dan 70 mesh membutuhkan waktu yang lebih lama dibandingkan bentuk lingkaran, ½ lingkaran dan ¼ lingkaran disebabkan batang jagung bentuk serbuk 50 mesh dan 70 mesh lebih banyak berikatan dengan molekul air pencuci pada saat penentuan pH netral.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

lingkaran 1/2 lingkaran 1/4 lingkaran 50 mesh 70 mesh Ma ss a ads or ben (g ) Waktu (jam)

4.3 PENENTUAN WAKTU KONTAK OPTIMUM

Penentuan waktu kontak optimum adalah untuk mengetahui waktu penjerapan yang tepat setimbang. Jumlah zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorben merupakan proses untuk mencapai kesetimbangan karena laju adsorpsi juga diikuti dengan proses desorpsi. Pada saat mula-mula reaksi, proses adsorpsi lebih dominan daripada proses desorpsi sehingga proses adsorpsi berlangsung cepat.

Pada setiap jenis adsorben yang digunakan, waktu untuk mencapai saat setimbang berbeda-beda. Perbedaan waktu untuk mencapai keadaan setimbang dikarenakan jenis interaksi yang terjadi antara adsorben dan adsorbat. Secara umum, waktu untuk mencapai kesetimbangan melalui mekanisme secara fisika (physisorption) lebih cepat bila dibandingkan dengan mekanisme secara kimia (chemisorption) [17].

Penggunaan batang jagung ¼ lingkaran sebagai acuan penentuan waktu kontak optimum dalam penelitian ini karena bentuk ¼ lingkaran sangat cocok digunakan sebagai isian pada kolom adsorpsi.

Data waktu kontak optimum adsorben batang jagung bentuk ¼ lingkaran dapat dilihat pada gambar 4.4

Gambar 4.4 Grafik Hasil Penjerapan Ion Fe2+ pada Beberapa Waktu selama 2 Jam Gambar 4.4 menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi pada menit 20 sudah mencapai maksimum yaitu sebesar 3,7 mg/g tetapi setelah itu kapasitas adsorpsi

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 20 40 60 80 100 120

Kap asi ta s Ad so rp si ti a p 10 m e n it (q t) waktu (menit)

qt vs t

cenderung mengalami fluktuasi. Kapasitas adsorpsi sudah konstan setelah mencapai waktu 120 menit (2 jam ).

Dari Gambar 2.4 menjelaskan bahwa dengan bantuan pengadukan, logam Fe masuk ke pori-pori adsorben batang jagung sampai ke dasar pori-pori batang jagung dan sulit untuk terlepas. Selain itu, logam Fe juga masih ada yang di ujung luar pori-pori batang jagung dan karena pengaruh pengadukan juga memungkinkan dapat terlepas kembali

Pada menit ke-20, kapasitas adsorpsi memang mencapai maksimum tetapi ion logam Fe2+ yang berada pada intra partikel memiliki ikatan yang lemah dengan adsorben sehingga mudah untuk terlepas. Oleh karena itu, kita harus mendapatkan waktu kontak optimum dimana ion logam Fe2+ tidak terlepas lagi yang ditandai dengan konstannya kapasitas adsorpsi. Hal yang sama juga dilakukan oleh Vafakhah et al [3], dimana kapasitas adsorpsi maksimum terjadi pada menit ke-20 tetapi setelah itu mengalami penurunan. Kapasitas adsorpsi sudah konstan setelah mencapai waktu 2 jam. Hal ini adalah waktu yang dibutuhkan ion logam untuk berinteraksi dengan permukaan adsorben secara optimum.

Dengan demikian walaupun pada menit 20 mencapai daya jerap maksimum tetapi, peneliti harus mendapatkan waktu untuk daya jerap yang konstan. Pada penelitian ini diambil pada 120 menit atau 2 jam.

4.4 PENENTUAN KAPASITAS ADSORPSI

Penentuan kapasitas adsorpsi adalah untuk mengetahui besarnya penjerapan ion logam Fe2+ oleh adsorben batang jagung pada berbagai bentuk (lingkaran, ½ lingkaran, ¼ lingkaran, 50 mesh dan 70 mesh).

Daya jerap (adsorpsi) adalah proses yang terjadi pada permukaan suatu zat padat yang berkontak dengan suatu larutan dimana terjadi akumulasi molekul-molekul larutan pada permukaan zat padat tersebut. Zat-zat organik dalam larutan yang memiliki kelarutan yang rendah di dalam air, makin mudah pula untuk diadsorpsi dari larutannya [13].

Prinsip proses adsorpsi sangat sesuai dalam menyerap untuk memisahkan suatu bahan dengan konsentrasi yang rendah dari campuran yang mengandung bahan dengan konsentrasi tinggi. Permukaan zat padat dapat mengadsorpsi zat

terlarut dari larutannya, hal ini dikarenakan adanya pengumpulan molekul-molekul suatu zat pada permukaan zat lain sebagai akibat ketidakseimbangan gaya-gaya pada permukaan tersebut [17].

Hubungan yang menggambarkan antara jumlah ion teradsorpsi dengan adsorben adalah :

�� = �0− �_� � �

Di mana qe = jumlah ion logam yang teradsorpsi (mg/g)

C0 = konsentrasi ion logam sebelum teradsorpsi (mg/L)

Ce = konsentrasi ion logam setelah adsorpsi (mg/L)

V = volume larutan ion logam (L) W = jumlah adsorben, batang jagung (g)

Data kapasitas adsorpsi adsorben batang jagung berbagai bentuk dapat dilihat pada Gambar 4.5

Gambar 4.5 Hubungan antara Kapasitas Adsorpsi dengan Berbagai Bentuk Adsorben

Dari Gambar 4.5 diatas terlihat bahwa bentuk setengah lingkaran memiliki kapasitas adsorpsi yang tinggi pada waktu 2 jam yaitu sebesar 2,8755 mg/g. Tetapi adsorben batang jagung bentuk setengah lingkaran mengalami penurunan kapasitas adsorpsi menjadi 2,44125 mg/g pada waktu 24 jam. Adsorben batang jagung bentuk lingkaran yang memiliki kapasitas adsorpsi yang tinggi pada waktu 24 jam yaitu sebesar 3,38825 mg/g. Adsorben batang jagung yang memiliki kapasitas adsorpsi

1 2 3 4 5

2 jam 2.4735 2.8755 2.52475 2.57075 1.86375

24 jam 3.38825 2.44125 1.68025 2.6705 2.48425

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Kap asi ta s ad so rp si (m g/g)

stabil ditunjukkan pada adsorben bentuk 50 mesh yaitu 2,57075 mg/g pada waktu 2 jam dan 2,6705 mg/g pada waktu 24 jam.

Pada adsorpsi fisik, adsorbat terikat pada permukaan oleh ikatan yang relatif lemah yaitu ikatan van der waals. Pada adsorpsi kimia, ikatan kimia ionik atau kovalen yang lebih kuat terbentuk antara adsorbat dan permukaan adsorben. Adsorpsi fisik atau biasa disebut adsorpsi umum hanya mengandalkan ikatan van der waals yang lemah sehingga memungkinkan untuk ion logam terlepas dari permukaan adsorben [29].

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik terpenting dari adsorben. Ukuran partikel adsorben mempengaruhi tingkat adsorpsi yang terjadi, tingkat adsorpsi meningkat seiring mengecilnya ukuran partikel. Total kapasitas adsorpsi tergantung pada total luas permukaan dimana ukuran partikel adsorben tidak berpengaruh besar pada total luas permukaan adsorben [16].

Hasil penjerapan ion Fe2+ oleh adsorben batang jagung bentuk 70 mesh pada waktu 2 jam tidak sesuai dengan teori diatas. Hal ini dapat terjadi karena pada saat pengontakan, beberapa bagian adsorben menempel di dinding erlenmeyer dan sulit dimasukkan ke dalam larutan sehingga proses penjerapan ion logam Fe2+ tidak optimal. Menempelnya beberapa bagian adsorben pada dinding erlenmeyer karena metode pengadukan menggunakan magnetic stirrer.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh antara lain sebagai berikut : 1. Pada proses pencucian, adsorben batang jagung bentuk lingkaran,

setengah lingkaran dan seperempat lingkaran membutuhkan 3 kali pencucian hingga pH konstan sedangkan batang jagung bentuk serbuk 50 mesh dan 70 mesh membutuhkan 4 kali pencucian.

2. Proses pengeringan batang jagung yang paling lama adalah bentuk 50 dan 70 mesh.

3. Pada penentuan waktu kontak optimum, kemampuan adsorpsi batang jagung terlihat mulai stabil dari menit ke-60 dan seterusnya.

4. Pada penentuan kapasitas adsorpsi, bentuk batang jagung yang baik menjerap ion logam Fe2+ adalah setengah lingkaran.

5.2 SARAN

Adapun saran yang perlu dilakukan penelitian lanjutan seperti:

1. Penelitian lebih lanjut dengan menggunakan dua jenis logam berbeda sebagai adsorbatnya.

2. Mekanisme pengadukan pada proses adsorpsi menggunakan alat shaker. 3. Perlu aplikasi lanjutan untuk ukuran ¼ lingkaran yang digunakan dalam

DAFTAR PUSTAKA

[1] Widodo. Teguh Wikan, A. Asari, Ana N, Elita R, Bio Energi Berbasis Jagung dan Pemanfaatan Limbahnya, (Banten: Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Serpong, 2008).

[2] Nur, Syukri M, Karakteristik Tanaman Jagung sebagai Bahan Baku Bioenergi. (Kalimantan Timur: PT. Insan Fajar Mandiri Nusantara, 2014).

[3] Vafakhah. S, M.E. Bahrololoom, R. Bazarganlari dan M. Saeedikhani, “Removal of copper ions from electroplating effluent solutions with native corn cob and corn stalk and chemically modified corn stalk”, Journal of Environment Chemical Engineering (2014) Vol 2 Hal 356-361.

[4] Rahmayani. Fatimah, Siswarni MZ, “Pemanfaatan Limbah Batang Jagung sebagai Adsorben Alternatif pada Pengurangan Kadar Klorin dalam Air Olahan (Treated Water)”, Jurnal Teknik Kimia USU (2013) Vol 2, No. 2.

[5] Zakaria. Ahmad, Eti Rohaeti, Irmanida Batubara, Sutisna, Yustinus Purwamargapratala, “Adsorpsi Cu(II) menggunakan Zeolit Sintesis dari Abu Terbang Batubara”, Akademi Kimia Analisis Bogor ISSN 1411-2213 (2012) [6] Hasrianti, “Adsorpsi Ion Cd2+ _{dan Cr}2+ _{pada Limbah Cair menggunakan} Kulit Singkong”, Tesis, Program Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin. Makassar, 2012

[7] Chen. Suhong, Qinyan Yue, Baoyu Gao, Qian Li, Xing Xu, “Preparation and Characteristics of Anion Exchanger from Corn Stalks”, Journal Desalination 274 (2011) 113-119.

[8] Bellu. Sebastian, Silvia Garcia, Juan C. Gonzalez, Ana M. Atria, Luis F. Sala, Sandra Signorella, “Removal Of Chromanium (VI) And Chromanium (III) from Aqueous Solution by Grain-Less Stalk of Corn”, Universidad de Chile. 2008

[9] Simamora, Togu Julu Lasniroha, “Pengaruh Waktu Penyiangan dan Jarak

Tanam terhadap Pertumbuhan dan Produksi Tanaman Jagung (Zea mays L)

Varietas DK3”, Skripsi, Program Studi Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan, 2006.

[10] Maslukah. Lilis, ”Konsentrasi Logam Berat (Pb, Cd, Cu, Zn) Terlarut dalam Seston dan dalam Sedimen Di Estuari Banjir Kanal Barat Semarang”, Jurnal Sumber daya Perairan, Jurusan Ilmu Kelautan FPIK-UNDIP, Semarang, ISSN 1978-1652, 2007.

[11] Meena. Ajay Kumar, G.K. Mishra, P.K. Rai, Chitra Rajagopal, P.N. Nagar, “Removal of Heavy Metal Ions from Aqueous Solutions using Carbon Aerogol as an Adsorbent”, University of Rajasthan, India, 2005.

[12] Nursanti. Ida, Dedik Budianti, A. Napoleon, Yakup Parto, “Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Kolam Anaerob Sekunder I menjadi Pupuk Organik melalui Pemberian Zeolit”, Universitas Sriwijaya, Sumatera Selatan, 2013.

[13] Kasam., andik Yulianto., Titin Sukma, “Penurunan COD (Chemical Oxygen

Demand) dalam Limbah Cair Laboratorium Menggunakan Filter Karbon Aktif

Arang Tempurung Kelapa”, Jurusan Teknik Lingkungan FTSP UII, 2006, Vol. 2,

No. 2.

[14] Reynold, T. D, “Unit Operations and Process in Environmental Engineering”,(California: Brooks/ Cole Engineering Division Monterey, 1982). [15] Benefield, L.D., Judkins Jr., J.F., Weand, B.L., “Process Chemistry For Water And Wastewater Treatment”, (Ney jersey Prentice: Hall, Inc, 1982).

[16] Eliya Nurul Khasanah, “Adsorpsi Logam Berat,” Oseana, ISSN: 0216-1877, XXXIV(4), 2009: hal 1-7.

[17] Castellan, G. W., 1982. Physical Chemistry, Second Edition. McGraw Hill, New York.

[18] Oscik, J, “Adsorbtion, Edition Cooper”, (New York: John Wiley and Sons, 1991).

[19] Adamson, A.W, “Physical Chemistry of Surface”, 5th ed. (New York: John Wiley and Sons,1990).

[20] Elliott, H.A, Liberati, M.R, and Huang, C.P, “Competitive Adsorption oh

Heavy Metal by Soils”. Journal of Enviromental Quality. 15, (1986), hal 214-219. [21] Al-Degs. Yahya S, Musa I. El-Barghouthi, Ayman A. Isaa, Majeda A. Khraisheh, Gavin M. Walker, “Sorption of Zn(II), Pb(II), and Co(II) using Natural Sorbents: Equilibrium and Kinetic Studies”, Journal Water Research 40 (2006)

2645-2658.

[22] Wan Ngah. W. S, M.A.K.M Hanafiah, “Removal of Heavy Metal Ions from

Wastewater by Chemically Modified Plant Wastes as Adsorbents: A Review”,

Journal Bioresource Technology 99 (2008) 3935-3948.

[23] Chiban. Mohamed, Amina Soudani, Fouad Sinan, Michel Persin, “Wastewater Treatment by Batch Adsorption Method Onto Micro-Particles of

Dried Withania Frutescens Plant as a New Adsorbent”, Journal of Environment

Management xxx (2011) 1-5.

[24] Ghani. N.T. Abdel, A.K. Hegazy, G.A. El-Chaghaby, “Typha Domingensis Leaf Powder for Decontamination of Aluminium, Iron, Zinc and Lead: Biosorption Kinetics and Equilibrium Modeling”, Journal Environment Science Technology 6

(2009) 243-248.

[25] Zheng. Liuchun, Zhi Dang, Xiaoyun Yi, Hui Zhang, “Equilibrium and kinetic studies of adsorption of Cd(II) from aqueous solution using modified corn stalk”,

Journal of Hazardous Materials 176 (2010) 650-656.

[26] Miao. Yawen, Guilan Zhang, “Study about Characteristics of FTIR and XRD for Corn Stalk Surface with KH-560 Treatment”, Journal Energy Procedia 16

(2012) 1135-1140.

[27] Amegrissi. Fatiha, Ibtissam Maghri, Mohamed Elkouali, Abdelkbir Kenz, Mohamed Salouhi, Mohamed Talbi, “Heavy Metal Uptake by Agro based Waste Materials”, Global Journal of Science Frontier Research Environment & Earth Science Vol 13. ISSN: 2249-4626 & ISSN: 0975-5896.

[28] Dien. Le Quang, Doan Thai Hoa, Nguyen Thi Minh Phuong, Nguyen Thi Minh Nguyet, “Rice Straw and Corn Stalk in the Northern Vietnam as Potential Lignocellulosic Sourses for Production of Bioethanol and Other Value Added Products”, Hanoi University of Science and Technology, Vietnam, 2012.

[29] Koretsky. C, “The significance of surface complexation reactions in

hydrologic systems: a geochemist’s perspective”, Journal of Hydrology 230 (2000) 127-171.

[30] Slamet. Setijo Bismo, Rita Arbianti, Zulaina Sari, “Penyisihan Fenol Dengan Kombinasi Proses Adsorpsi Dan Fotokatalisis Menggunakan Karbon Aktif Dan TiO2”, Jurnal Teknologi, ISSN 0215-1685 Edisi 4 Tahun XX (2006): hal 303-313.

[31] Andri Maulana. “Pembuatan Karbon Aktif Berbahan Dasar Petroleum Coke

dengan Metoda Aktivasi Kimiawi.” Skripsi, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 2008, hal 1-5.

[32] Bobi Wahyu Saputra. “Desain Sistem Adsorpsi dengan Dua Adsorber.” Skripsi, Fakultas Teknik, Program Teknik Mesin, Universitas Indonesia, Depok, 2008, hal 6-21.

LAMPIRAN 1

DATA HASIL PERCOBAAN

L-1.1DATA HASIL PENGERINGAN ADSORBEN BATANG JAGUNG

Berikut merupakan hasil aktivasi adsorben batang jagung yaitu pengeringan batang jagung pada suhu tetap 55 °C.

L-1.1.1 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk lingkaran

Tabel L-1.1 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk lingkaran Bentuk Lingkaran

Waktu pengeringan massa (g) 16.17 – 17.17 6,4 17.17 – 12.30 1,85 12.30 – 13.30 1,71 13.30 – 14.30 1,53 14.30 – 15.30 1,47

L-1.1.2 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk ½ lingkaran dan ¼ lingkaran

Tabel L-1.2 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk ½ lingkaran dan ¼ lingkaran

Waktu pengeringan

Bentuk ½ lingkaran Bentuk ¼ lingkaran massa (g) massa (g) 13.30 – 14.30 4,74 4,29 14.30 – 15.30 2,34 2,32 15.30 – 16.30 2,29 2,31 16.30 – 17.30 2,26 2,27

L-1.1.3 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk 50 mesh dan 70 mesh

Tabel L-1.3 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk 50 mesh dan 70 mesh

Waktu Pengeringan 50 mesh 70 mesh massa (g) massa (g) 13.10 – 14.10 49,76 48,71 14.15 – 15.15 40,11 39,51 15.17 – 16.17 31,41 31,16 17.17 – 12.30 23,33 23,44 12.30 – 13.30 6,66 10,77 13.30 – 14.30 2,18 6,03 14.30 – 15.30 1,32 2,42

15.30 – 16.30 1,27 1,4 16.30 – 17.30 1,24 1,31

17.30 – 18.30 1,3

L-1.2DATA HASIL PENENTUAN WAKTU OPTIMUM

Tabel L-1.4 Data hasil penentuan waktu optimum

time Co Ct Co - Ct qa

0 0 0 0 0

10 50 21,1925 28,8075 2,88075

20 50 12,4675 37,5325 3,75325

30 50 16,8125 33,1875 3,31875

40 50 12,3425 37,6575 3,76575

60 50 19,9725 30,0275 3,00275

80 50 21,7225 28,2775 2,82775

100 50 18,44 31,56 3,156

120 50 21,005 28,995 2,8995

L-1.3DATA HASIL KAPASITAS ADSORPSI

Tabel L-1.5 Data hasil kapasitas adsorpsi batang jagung pada berbagai bentuk Bentuk

adsorben

Co

(mg/L)

Waktu

(jam) Ce (mg/L) qe

(mg/g)

Persentase (%) Lingkaran

50

2 _{25,265 2,4735 49,47} 24 _{16,1175 3,38825 67,765} ½ lingkaran

2 _{21,245 2,8755 57,51} 24 _{25,5875 2,44125 48,825} ¼ lingkaran

2 _{24,7525 2,52475 50,495} 24 _{33,1975 1,68025 33,605} 50 Mesh

2 _{24,2925 2,57075 51,415} 24 _{23,295 2,6705 53,41} 70 mesh 2 31,3625 1,86375 37,275

LAMPIRAN 2

CONTOH HASIL PERHITUNGAN

2.1 PERHITUNGAN PENGERINGAN ADSORBEN BATANG JAGUNG

 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk 50 mesh : Massa adsorben Basah 50 g

Massa Wadah 127,98 g

Massa adsorben pengeringan I 49,76 g Massa adsorben pengeringan II 40,11 g Massa adsorben pengeringan III 31,41 g Massa adsorben pengeringan IV 23,33 g Massa adsorben pengeringan V 6,66 g Massa adsorben pengeringan VI 2,18 g Massa adsorben pengeringan VII 1,32 g Massa adsorben pengeringan VIII 1,27 g Massa adsorben pengeringan IX 1,24 g

 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk 70 mesh : Massa adsorben Basah 50 g

Massa Wadah 127,98 g

Massa adsorben pengeringan I 48,71 g Massa adsorben pengeringan II 39,51 g Massa adsorben pengeringan III 31,16 g Massa adsorben pengeringan IV 23,44 g Massa adsorben pengeringan V 10,77 g Massa adsorben pengeringan VI 6,03 g Massa adsorben pengeringan VII 2,42 g Massa adsorben pengeringan VIII 1,40 g Massa adsorben pengeringan IX 1,31 g Massa adsorben pengeringan X 1,30 g

 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk lingkaran : Massa adsorben Basah 50 g

Massa Wadah 127,98 g

Massa adsorben pengeringan I 6,4 g Massa adsorben pengeringan II 1,85 g Massa adsorben pengeringan III 1,71 g Massa adsorben pengeringan IV 1,53 g Massa adsorben pengeringan V 1,47 g

 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk ½ lingkaran : Massa adsorben Basah 50 g

Massa Wadah 127,98 g

Massa adsorben pengeringan I 4,74 g Massa adsorben pengeringan II 2,34 g Massa adsorben pengeringan III 2,29 g Massa adsorben pengeringan IV 2,26 g

 Data pengeringan adsorben batang jagung bentuk ¼ lingkaran : Massa adsorben Basah 50 g

Massa Wadah 127,98 g

Massa adsorben pengeringan I 4,29 g Massa adsorben pengeringan II 2,32 g Massa adsorben pengeringan III 2,31 g Massa adsorben pengeringan IV 2,27 g

2.2 PERHITUNGAN JUMLAH ION LOGAM Fe2+ _{YANG DIJERAP}

Dari persamaan 2.1 dibawah ini dapat dihitung jumlah ion logam Fe2+ _yang

dijerap oleh adsorben. Maka untuk contoh perhitungan jumlah ion logam Fe2+ _yang

dijerap diambil adsorben pada konsentrasi ion logam Fe2+ _{50 ppm dan jumlah}

adsorben 1 gram.

Adsorben ½ lingkaran pada waktu 2 jam diperoleh data sebagai berikut : c0 = ppm Vo = 100 mL

ce = , m = 1 g

maka nilai qe pada waktu 2 jam adalah sebesar :

qe= − , _gmg/L. , L = , mg/g

Dengan cara yang sama, maka dihitung jumlah ion logam Fe2+ yang dijerap (qe) untuk seterusnya pada table L-1.3.

LAMPIRAN 3

FOTO HASIL PENELITIAN

L-3.1FOTO PENELITIAN ADSORBEN BATANG JAGUNG

Gambar 3.1 Larutan ion logam Fe2+ 50 ppm

L-3.2FOTO PENGERINGAN ADSORBEN BATANG JAGUNG

Gambar 3.3 Batang jagung bentuk ½ lingkaran

Gambar 3.4 Batang jagung bentuk ¼ lingkaran

Gambar 3.6 Batang jagung bentuk serbuk 70 mesh

L-3.3FOTO PENGONTAKAN ADSORBEN BATANG JAGUNG DENGAN LARUTAN ION LOGAM Fe2+

Gambar 3.8 Pengontakan adsorben batang jagung bentuk ½ lingkaran

Gambar 3.10 Pengontakan adsorben batang jagung bentuk serbuk 50 mesh dan 70 mesh

L-3.4FOTO HASIL ADSORPSI BATANG JAGUNG MENGGUNAKAN

ATOMIC ADSORPTION SPECTROSCOPY (AAS)

Gambar 3.6 Batang jagung bentuk serbuk 70 mesh

L-3.3FOTO PENGONTAKAN ADSORBEN BATANG JAGUNG DENGAN LARUTAN ION LOGAM Fe2+

46

Gambar 3.8 Pengontakan adsorben batang jagung bentuk ½ lingkaran

Gambar 3.9 Pengontakan adsorben batang jagung bentuk ¼ lingkaran

Gambar 3.10 Pengontakan adsorben batang jagung bentuk serbuk 50 mesh dan 70 mesh

48

L-3.4FOTO HASIL ADSORPSI BATANG JAGUNG MENGGUNAKAN

ATOMIC ADSORPTION SPECTROSCOPY (AAS)

Gambar 3.11 Peak untuk ion logam Fe2+

50

Gambar 3.13 Hasil uji larutan logam Fe2+ 50 ppm