commit to user
23
Kandungan fosfor dan kalium limbah kayu aren dalam bentuk ampas masih tinggi Tabel 4. Tingginya kandungan besi Fe dan Mangan Mn pada limbah
diperkirakan berasal dari air sumur yang digunakan selama proses Tabel 2 Firdayati dan Handajani, 2005.
Tabel 2
. Karakteristik Limbah Kayu Aren dan Baku Mutu Firdayati dan Handajani, 2005
No. Parameter Satuan Hasil
Analisa
1. C-Organik BK
69,94 2. N-Organik
BK 0,70
3. Total Phospat
mgkg BK
1464,46 4. Amoniak
mgkg BK
0,04 5. Kalium
K mgkg
BK 2206,96
6. Magnesium Mg
mgkg BK 635,85
7. Besi Fe
mgkg BK
652,23 8. Seng
Zn mgkg
BK 106,06
9. Tembaga Cu
mgkg BK
5,82 10. Fosfor
P mgkg
BK 487,67
11. Mangan Mn
mgkg BK
41,86
6. Komponen Kimia Kayu
Kayu sebagian besar tersusun atas tiga unsur yaitu unsur C, H dan O. Unsur- unsur tersebut berasal dari udara berupa CO
2
dan dari tanah berupa H
2
O. Namun, dalam kayu juga terdapat unsur-unsur lain seperti N, P, K, Ca, Mg, Si, Al dan Na.
Unsur-unsur tersebut tergabung dalam sejumlah senyawa organik, secara umum dapat dibedakan menjadi dua bagian Fengel dan Wegener, 1995 yaitu:
1. Komponen lapisan luar yang terdiri atas fraksi-fraksi yang dihasilkan oleh
kayu selama pertumbuhannya. Komponen ini sering disebut dengan zat ekstraktif. Zat ekstraktif ini adalah senyawaan lemak, lilin, resin dan lain-lain.
commit to user
24
2. Komponen lapisan dalam terbagi menjadi dua fraksi yaitu fraksi karbohidrat
yang terdiri atas selulosa dan hemiselulosa, fraksi non karbohidrat yang terdiri dari lignin.
a. Selulosa dan Hemiselulosa
Selulosa merupakan senyawa organik yang terdapat pada dinding sel bersama lignin berperan dalam mengokohkan struktur tumbuhan. Selulosa pada kayu
umumnya berkisar 40-50, sedangkan pada kapas hampir mencapai 98. Selulosa terdiri atas rantai panjang unit-unit glukosa yang terikat dengan ikatan 1-4
β- glukosida.
Gambar 6 . Model Struktur Selulosa
Hemiselulosa adalah polimer polisakarida heterogen tersusun dari unit D- glukosa, D-manosa, L-arabiosa dan D-xilosa. Hemiselulosa pada kayu berkisar
antara 20-30. Dilihat dari strukturnya, selulosa dan hemiselulosa mempunyai potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai penjerap karena gugus OH
-
yang terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat. Adanya gugus OH
-
, pada selulosa dan hemiselulosa menyebabkan terjadinya sifat polar pada adsorben tersebut.
Dengan demikian selulosa dan hemiselulosa lebih kuat menjerap zat yang bersifat polar dari pada zat yang kurang polar. Mekanisme jerapan yang terjadi antara gugus
commit to user
25
OH
-
yang terikat pada permukaan dengan ion logam yang bermuatan positif kation merupakan mekanisme pertukaran ion sebagai berikut Yantri, 1998.
Gambar 7 . Mekanisme Gugus OH
-
pada Selulosa dengan Ion Logam
M
+
dan M
2+
adalah ion logam, OH
-
adalah gugus hidroksil dan Y adalah matriks tempat gugus OH
-
terikat. Interaksi antara gugus OH
-
dengan ion logam juga memungkinkan melalui mekanisme pembentukan kompleks koordinasi karena atom
oksigen O pada gugus OH
-
mempunyai pasangan elektron bebas, sedangkan ion logam mempunyai orbital d kosong. Pasangan elektron bebas tersebut akan
menempati orbital kosong yang dimiliki oleh ion logam, sehingga terbentuk suatu senyawa atau ion kompleks.
Menurut Terada et al. 1983 ikatan kimia yang terjadi antara gugus aktif pada zat organik dengan molekul dapat dijelaskan sebagai perilaku interaksi asam-
basa Lewis
yang menghasilkan kompleks pada permukaan padatan. Pada sistem adsorpsi larutan ion logam.
commit to user
26
b. Lignin
Lignin adalah polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan ikatan eter C-O-C dan ikatan karbon C-C. Lignin bersifat tahan
terhadap hidrolisis karena adanya ikatan arilalkil dan ikatan eter. Lignin adalah suatu polimer yang komplek dengan bobot molekul tingi yang tersusun atas unit-unit
fenilpropana. Lignin termasuk ke dalam kelompok bahan yang polimerisasinya merupakan polimerisasi cara ekor endwisepolymerization, yaitu pertumbuhan
polimer terjadi karena satu monomer bergabung dengan polimer yang sedang tumbuh. Polimer lignin merupakan polimer bercabang dan membentuk struktur tiga
dimensi Gambar 8 Judoamidjojo et al., 1989. Di alam keberadaan lignin pada kayu berkisar antara 25-30, tergantung
pada jenis kayu atau faktor lain yang mempengaruhi perkembangan kayu. Pada kayu, lignin umumnya terdapat di daerah lamela tengah dan berfungsi pengikat antar sel
serta menguatkan dinding sel kayu. Kulit kayu, biji, bagian serabut kasar, batang dan daun mengandung lignin yang berupa substansi kompleks oleh adanya lignin dan
polisakarida yang lain. Kadar lignin akan bertambah dengan bertambahnya umur tanaman. Lignin bersifat tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik. Lignin yang
melindungi selulosa bersifat tahan terhadap hidrolisa yang disebabkan oleh adanya ikatan alkil dan ikatan eter. Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami perubahan
struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain. Sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi Judoamidjojo et al.,
1989.
commit to user
27
Gambar 8. Model Struktur Lignin Brunow, 1995
Proses delignifikasi merupakan perlakuan pendahuluan terhadap bahan baku sehingga mempermudah pelepasan hemiselulosa. Proses ini berfungsi untuk
membersihkan lignin. Berbagai perlakuan pendahuluan atau delignifikasi dapat dilakukan seperti perlakuan secara fisik penggilingan, pemanasan dengan uap,
radiasi atau pemanasan dengan udara kering dan secara kimia pelarut, larutan pengembang, gas SO2 Frida, 1998. Menurut Foody et al., 1999 menyatakan
bahwa perlakuan pendahuluan dapat dilakukan dengan mengkombinasikan antara perlakuan fisik dan kimia. Perlakuan fisik seperti penggilingan, tekanan, pengepresan
dan sebagainya sedangkan kimia seperti penggunaan panas, pelarut dan asam.
commit to user
28
c. Modifikasi Biosorben
Modifikasi biosorben bertujuan meningkatkan kapasitas adsorpsi dari biosorben. Modifikasi dapat dilakukan dengan memberi perlakuan kimia seperti
direaksikan dengan asam dan basa atau perlakuan fisika seperti pemanasan dan pencucian Marshall dan Mitchell, 1996. Pada penelitian ini, biosorben dimodifikasi
dengan menggunakan asam, kemudian dilanjutkan dengan impregnasi basa. Modifikasi asam merupakan cara paling umum yang digunakan untuk
mengaktivasi biosorben sehingga kapasitas penjerapannya jauh lebih besar dibanding arang aktif David, 2000. Menurut Gufta 1998, modifikasi biosorben dengan asam
paling umum dilakukan dan terbukti sangat efektif dalam meningkatkan kapasitas adsorpsi dari biosorben. Asam yang digunakan pada percobaan ini adalah asam
nitrat, sedangkan basa yang digunakan pada proses impregnasi adalah natrium hidroksida NaOH.
Impregnasi adalah suatu proses penjenuhan sampai ke bagian dalam adsorben dengan gas atau cairan yang akan membentuk pori-pori atau rongga. Impregnan
NaOH pada permukaan biosorben membuat unsur karbon C bereaksi dengan oksigen menjadi gas CO
2
pada saat proses impregnasi. Hilangnya unsur karbon tersebut meninggalkan ruang kosong sehingga mampu membentuk rongga yang
makin lama makin mendalam. Dengan fenomena ini, maka pori-pori terbentuk di permukaan biosorben Setiadi dan Edi, 1999. Rongga atau pori ini akan menjerap
zat warna biru metilena. Impregnasi dengan NaOH mampu mempercepat kinetika reaksi penjerapan zat warna dan logam oleh adsorben Wu dan Paul, 1998.
commit to user
29
7. Adsorpsi
