Pemanfaatan Arang Aktif Serbuk Gergaji Kayu Mindi Sebagai Penjerap Warna Reaktif Cibacron Red

PEMANFAATAN
ATAN ARANG AKTIF SERBUK GERGAJI
GERGA KAYU
MINDI SEBAGAI
SEBA
PENJERAP ZAT WARNA
A REAKTIF
REA
CIBACRON RED

SUSI RIYANTI

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS
S MA
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHU
HUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

ABSTRAK
SUSI RIYANTI. Pemanfaatan Arang Aktif Serbuk Gergaji Kayu Mindi Sebagai Penjerap
Zat Warna Reaktif Cibacron Red. Dibimbing oleh BETTY MARITA SOEBRATA dan
GUSTAN PARI.
Limbah tekstil yang mengandung zat warna dapat mencemari lingkungan perairan.
Penelitian ini memanfaatkan arang aktif dari serbuk gergaji kayu mindi sebagai adsorben
zat warna reaktif Cibacron Red yang banyak digunakan dalam industri tekstil. Arang aktif
terbaik diperoleh dengan perendaman dalam H3PO4 5% dengan aktivasi 650 ºC selama
100 menit. Kondisi optimum adsorpsi diperoleh dengan waktu adsorpsi 60 menit, 3.0 g
adsorben, dan 150 ppm konsentrasi awal larutan zat warna. Kapasitas adsorpsi arang aktif
pada kondisi optimum tersebut adalah 4891.55 µg/g, dengan efisiensi adsorpsi 97.87%.
Adsorpsi mengikuti tipe isoterm Freundlich. Perlakuan adsorpsi limbah industri tekstil
dengan arang aktif tersebut dapat menurunkan intensitas warna sebesar 97.52%, nilai
kebutuhan oksigen kimia 91.50%, dan nilai kebutuhan oksigen biokimia 73.17%. Mutu
air limbah pasca-adsorpsi telah memenuhi baku mutu air bersih, maka arang aktif dari
serbuk gergaji kayu mindi berpotensi sebagai penjerap zat warna untuk mengurangi
tingkat pencemaran lingkungan.
ABSTRACT
SUSI RIYANTI. Aplication of Activated Carbon from Sawdust of Mindi Woods for
Adsorption of Cibacron Red Reactive Dye. Supervised by BETTY MARITA

SOEBRATA and GUSTAN PARI.
Textile wastewater containing dyes can pollute aquatic environment. This study
utilized activated carbon from sawdust of mindi woods as adsorbent of Cibacron Red
reactive dyes which are widely used in textile industries. The best activated carbon was
obtained by maceration in 5% H3PO4 with activation at 650 ºC for 100 minutes. The
optimum adsorption condition were obtained under adsorption time of 60 minutes, 3.0 g
of adsorbent, and initial concentration of dye solution of 150 ppm. Adsorption capacity of
the activated carbon at optimum conditions was 4891.55 µg/g, with adsorption efficiency
of 97.87%. The adsorption followed the Freundlich isoterm. Adsorption treatment with
activated carbon on textile manufacture waste could decrease the colour intensity after
adsorption up to 97.52%, chemical oxygen demand 91.50%, and biochemical oxygen
demand 73.17%. Based on these results, sawdust of mindi woods is potentiall as an
adsorbent of dyes, thereby reducing the level of pollution of aquatic environment.

PEMANFAATAN ARANG AKTIF SERBUK GERGAJI KAYU
MINDI SEBAGAI PENJERAP ZAT WARNA REAKTIF
CIBACRON RED

SUSI RIYANTI

Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

Judul Skripsi

: Pemanfaatan Arang Aktif Serbuk Gergaji Kayu Mindi Sebagai
Penjerap Warna Reaktif Cibacron Red
: Susi Riyanti

Nama
NIM

: G44076011

Disetujui
Pembimbing I

Pembimbing II

Betty Marita Soebrata SSi, MSi
NIP 19630621 198703 2 013

Prof (R) Dr Gustan Pari, MSi
NIP 19620802 198603 1 003

Diketahui
Ketua Departemen Kimia

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT atas rahmat, kasih sayang, nikmat, dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi berjudul
Pemanfaatan Arang Aktif Serbuk Gergaji Kayu Mindi sebagai Penjerap Zat Warna Reaktif
Cibacron Red merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains pada
Departemen Kimia FMIPA IPB. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Betty
Marita Soebrata, SSi, MSi dan Prof (R) Dr Gustan Pari, MSi selaku pembimbing
yang telah memberikan masukan dan pengarahan kepada penulis selama pelaksanaan
penelitian dan penulisan skripsi ini.
Ungkapan terima kasih penulis berikan kepada keluarga tercinta, Bapak, Mama,
Kakak, Adik, dan Suami serta Anak yang selalu memberikan semangat, doa, dan
kasih sayang dalam berbagai bentuk yang tak pernah putus. Terima kasih juga kepada
Pak Udin dan seluruh staf Laboratorium Kimia Litbang Kehutanan atas fasilitas dan
bantuan yang diberikan selama penelitian. Ucapan terima kasih tak lupa penulis
berikan kepada Teh Mila, Teh Nur, dan teman-teman seperjuangan Ekstensi Kimia
yang turut membantu, memberikan semangat dan dukungannya dalam penyusunan
skripsi ini.
Akhir kata, penulis menyampaikan semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi
pembaca.

Bogor, Mei 2012
Susi Riyanti

v

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 6 Agustus 1983 dari Ayah Radjiman
dan Ibu Rumiyatun. Penulis adalah putri kedua dari tiga bersaudara. Tahun 2001
penulis lulus dari SMUN 1 Bogor, lalu melanjutkan studi pada program Diploma 3
Analisis Kimia IPB dan lulus pada tahun 2004. Pada tahun 2007 penulis melanjutkan
studi pada Program Studi Penyelenggaraan Khusus Departemen Kimia IPB. Penulis
sekarang bekerja sebagai pegawai negeri sipil di Balai Penelitian Ternak, Badan
Litbang Kementerian Pertanian RI.

vi

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR............................................................................................... vii

DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................... vii
PENDAHULUAN ..................................................................................................

1

TINJAUAN PUSTAKA
Arang Aktif ....................................................................................................
Kayu Mindi ....................................................................................................
Adsorpsi .........................................................................................................
Isotrem Adsorpsi... .........................................................................................
Pengolahan Limbah Cair ................................................................................
Zat Warna Reaktif ..........................................................................................
Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK) ................................................................
Kebutuhan Oksigen Biokimia (KOB) ............................................................

1
2
2
3
3

4
4
4

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat................................... ............................................................ 5
Lingkup Penelitian ........................................................................................ 5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Arang Aktif.....................................................................................................
Kondisi Optimum ...........................................................................................
Isoterm Adsorpsi ............................................................................................
Adsorpsi Limbah.............................................................................................
KOK...............................................................................................................
KOB................................................................................................................

7
8
9
9
10

10

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan......................................................................................................... 10
Saran............................................................................................................... 10
DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................. 10
LAMPIRAN............................................................................................................. 13

vii
vi

DAFTAR TABEL
Halaman
1 Tahapan proses karbonisasi.................................................................................. 2
2 Sifat kimia kayu mindi......................................................................................... 2

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Struktur Cibacron Red.......................................................................................... 9
2 Kurva standar Cibacron Red................................................................................ 9

3 Isoterm Langmuir adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif................................

9

4 Isoterm Freundlich adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif............................... 9

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian......................................................................................... 14
2 Data karakterisasi arang aktif.............................................................................. 15
3 Kondisi optimum arang aktif............................................................................... 16
4 Analisis statistik kondisi optimum arang aktif..................................................... 17
5 Isoterm Langmuir dan Freundlich........................................................................ 18
6 Penentuan intensitas warna.................................................................................. 18

vii
viii

PENDAHULUAN
Pesatnya pertumbuhan industri sering kali

belum diiringi dengan perhatian memadai
terhadap limbah sisa produksi sehingga masih
membahayakan ekosistem maupun organisme
di dalamnya. Air sungai, air tanah, danau, dan
laut, mengalami kerusakan dikarenakan
banyaknya limbah yang dibuang. Salah satu
cara mengolah limbah di lingkungan air
tersebut secara kimia adalah melalui proses
adsorpsi.
Adsorpsi dapat dilakukan menggunakan
arang aktif, yaitu bahan karbon amorf yang
sebagian besar terdiri atas karbon bebas
setelah mengalami proses aktivasi seperti
perlakuan dengan tekanan dan suhu tinggi
sehingga memiliki permukaan dalam yang
luas dan daya jerap yang tinggi. Arang aktif
dapat digunakan sebagai adsorben untuk
menjerap logam dan menarik warna dari suatu
larutan (Sembiring & Sinaga 2003). Arang
aktif berperan sangat penting baik sebagai
bahan baku maupun sebagai bahan pembantu
pada proses industri dalam meningkatkan
mutu produk. Bahan baku produksi arang aktif
di Indonesia tersedia sangat melimpah dan
dapat diperbaharui, berasal dari hewan,
tumbuhan, limbah, atau mineral yang
mengandung karbon, antara lain tulang, kayu
lunak, sekam, tongkol jagung, ampas
penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas,
serbuk gergaji, kayu keras, batu bara. sabut
kelapa, dan tempurung kelapa.
Kayu mindi (Melia azedarach L) tumbuh
liar atau ditanam, tetapi tidak dipelihara secara
intensif. Di daerah Bogor, Jawa Barat, kayu
ini terdapat di daerah Rumpin, Sukamantri,
Cimahpar, dan Pondok Bitung. Kayu mindi
ditanam oleh masyarakat di sekitar pelataran
sawah atau kebun sebagai pelindung tanaman
pokok seperti cabai, wortel, padi, jagung, dan
pisang. Setelah tua (5–10 tahun), kayu
tersebut dijual sebagai tambahan pendapatan
petani. Teksturnya menyerupai kayu jati atau
mahoni (Martawijaya & Kartasudjana 1998).
Tingkat pemakaian kayu jati, mahoni, ramin,
rasamala yang cukup tinggi, jumlahnya yang
semakin langka, harganya yang cukup mahal,
serta jangkauan daya beli masyarakat yang
menurun membuat sebagian perusahaan
perkayuan menggunakan jenis kayu mindi
sebagai alternatif bahan baku industrinya.
Semakin banyaknya usaha penggergajian
rakyat yang menggunakan kayu mindi
menghasilkan limbah serbuk gergajian yang
belum banyak diolah lebih lanjut. Oleh karena
itu, terdapat potensi yang besar untuk

memanfaatkan sebagai arang aktif. Pada
penelitian sebelumnya, arang aktif dari serbuk
gergajian sengon telah dihasilkan dengan cara
kimia. Didapatkan bahwa mutu arang aktif
yang baik adalah yang direndam dalam
natrium karbonat tanpa karbonisasi terlebih
dahulu. Air yang dijernihkan dengan arang
aktif tersebut secara keseluruhan memenuhi
persyaratan mutu air minum kecuali kadar
amoniaknya (Pari 1996). Selain itu, Yuniarti
(2000) telah membuat arang aktif dengan
aktivator asam fosfat dari serbuk gergaji kayu
jati. Penelitian mengenai penjerapan zat warna
reaktif cibacron red dengan menggunakan
limbah pertanian kacang tanah juga telah
dilakukan (Susanti 2009).
Penelitian ini bertujuan memanfaatkan
serbuk gergaji kayu mindi untuk membuat
arang aktif yang diaplikasikan untuk
mengadsorpsi zat warna reaktif cibacron red
yang lazim terkandung dalam limbah cair
industri tekstil. Serbuk gergaji kayu mindi
yang dimanfaatkan sebagai arang aktif
diharapkan dapat meningkatkan nilai jualnya.

TINJAUAN PUSTAKA
Arang Aktif
Arang aktif adalah material berbentuk
butiran atau serbuk yang berasal dari material
yang mengandung karbon, misalnya batu bara,
tempurung kelapa, dan serbuk gergajian kayu.
Padatannya berpori, mengandung karbon
sebesar 85–95%, 5–15% air, dan 2–3% abu.
Satu gram arang aktif pada umumnya
memiliki luas permukaan 500–1500 m2, maka
sangat efektif dalam menangkap partikelpartikel sangat halus yang berukuran 10-2–10-7
mm. Arang aktif terdiri atas 2 jenis, yaitu
arang aktif sebagai pemucat dan penjerap uap
(Sudrajat 1994).
Arang aktif sebagai pemucat biasanya
berbentuk serbuk sangat halus dengan
diameter pori mencapai 1000 Å, digunakan
dalam
fase
cair,
umumnya
untuk
memindahkan zat-zat pengganggu yang
menyebabkan warna dan bau yang tidak
diharapkan. Arang aktif ini diperoleh dari
serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas, atau
dari bahan baku yang mempunyai densitas
kecil dan mempunyai struktur yang lemah.
Arang aktif sebagai penjerap uap biasanya
berbentuk granul atau pelet yang sangat keras
dengan diameter pori berkisar antara 10 dan
200 Å. Tipe porinya lebih halus dan
digunakan dalam fase gas, berfungsi untuk
memperoleh kembali pelarut atau katalis pada

2

pemisahan dan pemurnian gas. Umumnya
arang ini diperoleh dari tempurung kelapa,
tulang, batu bara, atau bahan baku yang
mempunyai struktur keras (Sembiring &
Sinaga 2003).
Proses pembuatan arang aktif terdiri atas 3
tahap, yaitu dehidrasi, karbonisasi, dan
aktivasi. (1) Dehidrasi dilakukan untuk
menghilangkan kandungan air pada bahan
arang aktif dengan cara memanaskan dalam
oven pada suhu sekitar 170 oC. (2)
Karbonisasi
(pengarangan)
bertujuan
memecah struktur bahan organik, umumnya
dilakukan mencapai suhu 500 oC, Tahapan
yang dilakukan dalam proses karbonisasi
ditunjukkan pada Tabel 1. (3) Aktivasi
dilakukan agar diperoleh permukaan arang
aktif yang lebih luas sehingga meningkatkan
daya adsorpsinya. Metode aktivasi kimia atau
fisika lazim digunakan dalam pembuatan
arang aktif.
Tabel 1 Tahapan proses karbonisasi
Suhu
Pros Proses
0– 150 oC
Penguapan air
150 oC
Mulai terbentuk CO dan CO2
200–300 oC Pembentukan CO dan distilat
CO2 bertambah
Mulai terbentuk distilat asam
asetat, asam format dan
metanol
Mulai terbentuk karbon
Reaksi endoterm
300–400 oC Reaksi endoterm
Terbentuk gas CH4 dan H2
Terbentuk senyawa rantai
lurus seperti asam asetat
Terbentuk senyawa aromatik
seperti fenol
310–500 oC Lignin terurai
Tar yang dihasilkan terbanyak
500 oC
Pemurnian karbon
Kadar karbon meningkat
Sumber: Atkins (1999)

Aktivasi
kimia
merupakan
proses
pemutusan rantai karbon senyawa organik
dengan pemakaian bahan kimia. Aktivator
yang digunakan antara lain hidroksida logam
alkali; garam-garam karbonat, klorida, sulfat,
dan fosfat dari logam alkali tanah; dan secara
khusus ZnCl2 serta asam-asam anorganik
seperti H2SO4 dan H3PO4. Aktivasi fisika
merupakan proses pemutusan rantai karbon
senyawa organik dengan bantuan panas, uap,
dan CO2. Umumnya arang dipanaskan di
dalam tanur pada suhu 800–900 oC. Oksidasi
dengan udara pada suhu rendah merupakan

reaksi eksoterm sehingga sulit dikendalikan.
Sebaliknya pemanasan dengan uap atau CO2
pada suhu tinggi merupakan reaksi endoterm,
sehingga lebih mudah dikendalikan dan lazim
digunakan (Pari 1996).
Kayu Mindi
Pohon mindi atau geringging (Melia
azedarach L.) merupakan jenis pohon cepat
tumbuh dan selalu hijau di daerah tropis.
Tinggi pohon mencapai 45 m, tinggi bebas
cabang 8–20 m, diameter mencapai 60 cm.
Pohon mindi memiliki persebaran alami di
India dan Burma, banyak ditanam di daerah
tropis dan subtropis. Di Indonesia banyak
ditanam di daerah Sumatera, Jawa, Nusa
Tenggara, dan Papua (Heyne 1987).
Kayu mindi mempunyai kegunaan sebagai
bahan baku mebel untuk ekspor dan domestik
serta bahan baku konstruksi bangunan. Kayu
mindi yang berukuran kecil dapat digunakan
untuk membuat barang kerajinan. Sifat kimia
kayu mindi dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Sifat kimia kayu mindi
Kandungan Kimia
Kadar (%)
Selulosa
51.0
30.1
Lignin
17.6
Pentosa
_
Abu
_
Silika
Kelarutan
2.8
Alkohol benzena
1.5
Air dingin
3.8
Air panas
17.2
NaOH 1%
Sumber: Martawijaya & Kartasujana (1998)

Kayu mindi saat ini banyak dibudidayakan
oleh masyarakat karena mudah ditanam dan
tidak memerlukan pemeliharaan yang intensif.
Umur 5–6 tahun sudah bisa dipanen. Sebelum
ditebang, kayunya bisa menjadi pelindung
tanaman inti. Harga kayu ini di pasaran
mampu bersaing dengan jenis kayu dari kebun
rakyat seperti kayu sengon dan kayu duren. Di
Jawa Barat, khususnya di daerah Bogor, mindi
baru dibudidayakan secara intensif terbatas di
hutan atau perkebunan rakyat. Area hutan
rakyat di Kabupaten Bogor mencapai 13 320
ha, sedangkan luas hutan produksi 58 ribu
hektar (Karyono & Supriyadi 2000).
Adsorpsi
Adsorpsi atau penjerapan adalah terikatnya
suatu fluida, cairan. atau gas, pada permukaan
suatu padatan atau cairan (zat penjerap,
adsorben) dan akhirnya membentuk lapisan

3

tipis atau film (zat terjerap, adsorbat). Faktorfaktor yang memengaruhi proses adsorpsi
antara lain sifat fisik dan kimia adsorben (luas
permukaan, ukuran partikel, dan komposisi
kimia), sifat fisik dan kimia adsorbat (ukuran
molekul dan komposisi kimia), serta
konsentrasi adsorbat dalam fase cairan.
Ukuran pori dan luas permukaan adsorben
merupakan hal yang sangat penting dalam
adsorpsi. Semakin kecil ukuran partikel,
semakin besar luas permukaan padatan per
satuan volume, sehingga semakin banyak zat
yang dapat diadsorpsi (Atkins 1999).
Berdasarkan jenis gaya tariknya, dikenal
adsorpsi fisik (fisisorpsi) yang melibatkan
gaya van der Waals dan adsorpsi kimia
(kemisorpsi) yang melibatkan reaksi kimia.
Adsorpsi
kimia
membentuk
lapisan
monomolekul adsorbat di permukaan melalui
gaya-gaya dari valensi sisa molekul adsorben
di permukaan. Sementara adsorpsi fisik
diakibatkan kondensasi molekul adsorbat
dalam kapiler padatan adsorben di permukaan.
Adsorpsi fisik memiliki ∆H adsorpsi jauh
lebih kecil daripada adsorpsi kimia. Adsorpsi
fisik akan terus berlangsung sampai terbentuk
multilapisan pada tekanan tinggi, tetapi pada
tekanan rendah dan suhu tinggi dapat berbalik
menjadi desorpsi. Sebaliknya, adsorpsi kimia
hanya membentuk lapisan tunggal dan
prosesnya semakin cepat pada suhu tinggi
(Bird 1993).
Isoterm Adsorpsi
Pemodelan
adsorpsi
umumnya
menggunakan isoterm yang merupakan fungsi
konsentrasi zat terlarut yang teradsorpsi per
satuan bobot adsorben terhadap konsentrasi
larutan. Isoterm adsorpsi menunjukkan
hubungan kesetimbangan antara konsentrasi
adsorbat dalam fluida dan dalam permukaan
adsorben pada suhu tetap. Kesetimbangan
terjadi pada saat laju pengikatan adsorben
terhadap adsorbat sama dengan laju
pelepasannya (Husni et al. 2005).
Tipe isoterm yang umum digunakan untuk
menggambarkan fenomena adsorpsi padat-cair
adalah isoterm Freundlich dan Langmuir.
Freundlich menyusun isoterm adsorpsi dengan
mengasumsikan bahwa permukaan adsorben
heterogen, dan model ini sesuai untuk larutan
encer. Menurut Baral et al. (2007) persamaan
isoterm Freundlich yang digunakan adalah
sebagai berikut:
Qe = Kf.Ce1/n
Keterangan:
Qe : Kerapatan adsorpsi pada konsentrasi

kesetimbangan Ce (mg adsorbat/g
adsorben)
Ce : Konsentrasi adsorbat dalam larutan
(mg L-1)
Kf : Tetapan Freundlich yang berhubungan
dengan
energi
adsorpsi
(L
adsorben/mg adsorbat)
n : Tetapan empiris yang bergantung pada
beberapa faktor lingkungan dan
harganya lebih besar dari 1
Isoterm
Langmuir
dibuat
untuk
menggambarkan pembatasan tapak adsorpsi
dengan asumsi bahwa hanya sejumlah tertentu
tapak sentuh adsorben yang membentuk
ikatan kovalen dan ion. Semuanya memiliki
energi yang sama, dan adsorpsi bersifat dapat
balik (Atkins 1999). Isoterm Langmuir
diturunkan berdasarkan persamaan berikut:

x
αβC
=
m 1+β C
Tetapan α, β dapat ditentukan dari kurva
hubungan C terhadap C dengan persamaan
x/m

1
1
C
=
+ C
x/m α β α

Pengolahan Limbah Cair
Analisis sifat air limbah dapat dibedakan
menjadi sifat fisik, kimia, dan biologi. Proses
dasar yang lazim digunakan dalam
pengolahan limbah cair meliputi beberapa
tahapan, yaitu netralisasi, flokulasi, adsorpsi,
ekstraksi pelarut, dan pemisahan dengan
membran. Netralisasi merupakan proses kimia
yang sederhana. Limbah cair dinetralkan
terlebih dahulu dengan penambahan asam atau
basa dengan jumlah tertentu sebelum diproses
lebih lanjut.
Flokulasi merupakan proses perubahan
padatan terlarut yang berupa koloid menjadi
bentuk aglomerat yang lebih kompleks.
Flokulasi terbagi menjadi 2 tahap, yaitu proses
destabilisasi dan transpor. Destabilisasi terjadi
dengan penambahan bahan koagulan dengan
cara pengadukan cepat, sedangkan proses
transpor membutuhkan waktu yang lebih
lama untuk membentuk gumpalan. Adsorpsi
dapat didefinisikan sebagai berkumpulnya
sejumlah zat terlarut (adsorbat) ke permukaan
padatan (adsorben). Adsorben yang digunakan
umumnya berupa arang aktif (Purwaningsih
2008).
Proses ekstraksi pelarut didasarkan pada
kemampuan suatu zat yang ada pada air
limbah untuk larut pada pelarut tertentu. Zat

4

tersebut kemudian dipisahkan dari limbah
cair. Pemisahan menggunakan membran
(ultrafiltrasi, osmosis balik) adalah suatu
metode yang menyebabkan terjadinya
pemisahan zat terlarut bahkan elektrolit dari
larutannya.

Zat Warna Reaktif Cibacron Red
Zat warna adalah senyawa organik yang
digunakan untuk memberikan warna ke suatu
objek. Zat warna merupakan gabungan dari
zat organik takjenuh dengan kromofor sebagai
pembawa warna dan auksokrom sebagai
pengikat warna dengan serat. Kromogen
adalah senyawa aromatik berisi kromofor,
yaitu zat pemberi warna yang dapat berasal
dari gugus azo (N=N). Agar warna dapat
masuk dengan baik ke dalam serat, diperlukan
auksokrom, yaitu radikal yang memudahkan
pelarutan, misalnya gugus pembentuk garam –
NH2 atau OH (Wardhana 1995).
Zat warna menurut Purwaningsih (2008)
digolongkan menjadi 2, yaitu zat warna alami
dan sintetik. Zat warna alami berasal dari
tanaman, hewan, atau bahan logam. Zat warna
sintetik dibuat dari bahan kimia, di antaranya
zat warna naftol, indigosol, dan zat warna
reaktif (Susanto 1973). Zat warna reaktif
dapat mengadakan reaksi dengan serat
sehingga menjadi bagian dari serat tersebut.
Zat warna reaktif mempunyai gugus aktif
yang akan berhubungan secara kimia dengan
bahan utama. Oleh karena itu, hasil
pencelupan zat warna reaktif mempunyai
ketahanan cuci yang sangat baik dan lebih
mengilap daripada zat warna biasa.
Zat warna reaktif banyak digunakan dalam
industri tekstil, terutama dalam proses
pencelupan. Zat warna monofungsi hanya
mengandung 1 gugus fungsi, sedangkan zat
warna dwifungsi memiliki 2 gugus fungsi
(Jagson 2008). Zat warna reaktif umumnya
sulit mengalami biodegradasi sehingga perlu
dikembangkan teknik pengolahan air limbah
yang mengandung zat warna reaktif.
Cibacron Red (C32H19ClN8Na4O14S4)
(Gambar 1) termasuk zat warna dwifungsi
yang mengandung 2 gugus reaktif, yaitu
monoklorotriazina dan vinil sulfon. Cibacron
Red merupakan bubuk berwarna merah,
memiliki pH 6–7, dengan kelarutan dalam air
100 g/L (Ciba 2002). Cibacron Red
merupakan zat warna reaktif golongan azo.
Zat warna azo mempunyai sistem kromofor
dari gugus azo (-N=N-) dan berikatan dengan
gugus aromatik. Zat warna ini mempunyai
bobot molekul 1000.25 g/mol dan umumnya

dianalisis menggunakan spektroskopi sinar
tampak
dengan
panjang
gelombang
maksimum 517 nm (Sigma-Aldrich 2007).

Gambar 1 Struktur Cibacron Red
(Aldrich 2007).

Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK) dan
Biokimia (KOB)
Kualitas air ditentukan oleh beberapa
parameter, salah satunya adalah KOK, yang
didefinisikan sebagai jumlah oksigen yang
dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat
organik dalam sampel menjadi CO2 dan H2O.
Sekitar 85% zat yang bereaksi dengan oksigen
dapat teroksidasi menjadi CO2 dan H2O dalam
suasana asam (Fardiaz 1992). Nilai KOK
merupakan parameter pencemaran air oleh
zat-zat organik yang secara alamiah dapat
dioksidasi melalui proses mikrobiologis dan
dapat mengakibatkan berkurangnya oksigen
terlarut di dalam air (Alaerts & Santika 1984).
Nilai KOK setara dengan banyaknya
bahan organik dalam sampel yang rentan
terhadap proses oksidasi, terutama dengan
bahan kimia oksidator kuat. KOK ditentukan
dengan mengukur jumlah oksidator kuat yang
digunakan dalam proses titrimetri (Boyle
1997).
KOB didefinisikan sebagai banyaknya
oksigen yang diperlukan oleh organisme pada
saat pemecahan senyawa organik dalam
kondisi aerob. Bahan organik ini digunakan
oleh organisme sebagai bahan makanan dan
energi diperoleh dari proses oksidasi.
Pemeriksaan KOB air limbah harus bebas
dari udara luar untuk mencegah kontaminasi
oksigen. Konsentrasi air limbah juga harus
berada pada tingkat pencemaran tertentu agar
oksigen terlarut tetap tersedia selama
pemeriksaan. Hal ini perlu diperhatikan
mengingat pengukuran KOB biasanya
dilakukan dalam 5 hari. Kelarutan oksigen
dalam air terbatas, yaitu sekitar 8 mg/L pada
suhu kamar, dan pada suhu yang lebih rendah
meningkat hingga mencapai 14.6 mg/L.

5

Kelarutan juga meningkat pada tekanan lebih
rendah. Pada saat titik didih tercapai,
kelarutan oksigen dalam air adalah nol (Hach
et al. 1997).

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan adalah
limbah serbuk gergaji kayu mindi yang
berasal dari Ciapus, Bogor, limbah cair
industri tekstil, H3PO4 5% dan 10%, KI,
Na2SO4, I2, C6H6, dan CHCl3.
Alat yang digunakan adalah tungku dari
drum yang dimodifikasi, tanur, retort aktivasi,
spektrofotometer Spectronic DR/2000 Hach,
spektrofotometer Spectronic 20D+ Thermo
Electron Corporation, oven, dan neraca
analitik.
Lingkup Penelitian
Pembuatan arang aktif dilakukan dengan
memasukkan kurang lebih 1.5 kg serbuk
gergaji kayu mindi kering ke dalam tungku
pengarangan selama 5 jam. Arang yang
didapat direndam dalam H3PO4 5% dan 10%
selama 24 jam. Setelah itu, dipanaskan dalam
tungku aktivasi (retort) pada suhu 600 dan 700
o
C, kemudian ke dalam retort tersebut
dialirkan uap air selama 70 dan 100 menit.
Arang aktif yang dihasilkan diuji
kualitasnya berdasarkan SNI 06-3730-1995.
Analisisnya meliputi rendemen, kadar air,
kadar abu, kadar zat mudah menguap, kadar
karbon terikat, serta daya jerap terhadap
larutan iodium, uap benzena, dan uap
kloroform. Sebagai pembanding, dilakukan
analisis yang sama terhadap arang aktif yang
diaktivasi tanpa bahan kimia sebagai kontrol
serta arang aktif komersial.
Arang aktif serbuk kayu mindi ini
diaplikasikan sebagai adsorben zat warna
reaktif limbah industri tekstil. Sampel
diperoleh dari PT Coat Redjo Indonesia Tajur,
Bogor. Analisis yang dilakukan adalah
pengukuran KOK dan KOB air limbah pabrik
tekstil
tersebut
menggunakan
spektrofotometer.
Rancangan Percobaan
Digunakan metode rancangan acak
lengkap faktorial dengan 2 kali pengulangan.
Faktor-faktor perlakuan yang digunakan
adalah konsentrasi bahan kimia pengaktif,
yaitu H3PO4 5% dan 10%, suhu pengaktifan,
yaitu 650 dan 750 oC, serta waktu
pengaktifan, yaitu 70 dan 100 menit.

Model Rancangan
Yij
: µ + Ai + Bj + Abij + Ck + ACik + BCjk +
ABCijk + Eij
Yijk : nilai respons yang diamati
µ
: efek rata-rata yang sebenarnya
Ai
: pengaruh konsentrasi H3PO4 taraf
ke-i
Bj
: pengaruh suhu pengaktifan taraf
ke- j
C
: pengaruh waktu pengaktifan taraf
ke-k
ABij : pengaruh
interaksi
antara
konsentrasi H3PO4 taraf ke-i dan
suhu aktivasi taraf ke-j
ACik : pengaruh interaksi antara kosentrasi
H3PO4 taraf ke-i dan waktu
pengaktifan taraf ke- k
BCjk : pengaruh interaksi antara suhu
pengaktifan taraf ke-j dan waktu
pengaktifan taraf ke-k
ABCijk : pengaruh
interaksi
antara
konsentrasi H3PO4 taraf ke-1 suhu
taraf ke-j dan waktu pengaktifan
taraf ke- k
Eijk : galat dari rancangan factorial
Pengujian Sifat Arang Aktif
Penentuan Rendemen
Arang aktif ditimbang dan rendemen
dihitung menggunakan rumus
Rendemen %

1
1

100%

a = bobot arang aktif sebelum pemanasan (g)
b = bobot arang aktif setelah pemanasan (g)
c = kadar air arang aktif (%)
d = kadar air arang (%)
Penentuan Kadar Air
Sebanyak 1 g arang aktif ditempatkan
dalam cawan porselen kemudian dimasukkan
ke dalam oven dengan suhu 105 oC selama 3
jam sampai diperoleh bobot konstan. Kadar
air dapat dihitung menggunakan rumus
Kadar air %

100%

a = bobot arang aktif sebelum pemanasan (g)
b = bobot arang aktif setelah pemanasan (g)
Penentuan Kadar Zat Mudah Menguap
Sebanyak 1 g arang aktif dimasukkan ke
dalam cawan porselen, lalu dimasukkan ke
dalam tanur pada suhu 950 oC selama 10
menit. Setelah itu, didinginkan dalam
desikator selama 1 jam dan ditimbang. Cawan

6

ditutup serapat mungkin, ulangan dilakukan
sebanyak 2 kali.
Kadar zat mudah menguap %

100%

a = bobot arang aktif sebelum pemanasan (g)
b = bobot arang aktif setelah pemanasan (g)
Penentuan Kadar Abu
1 gram arang aktif yang telah dikeringkan
dimasukkan ke dalam cawan porselen,
dipanaskan di atas pembakar Bunsen sampai
tidak berasap, kemudian dimasukkan ke
dalam oven pada suhu 750 oC selama 6 jam.
Setelah itu, didinginkan dalam desikator dan
ditimbang. Pengeringan dan pemanasan
diulangi setiap 1 jam sampai diperoleh bobot
konstan.
100%

Kadar abu %
a = bobot abu (g)
b = bobot awal arang aktif (g)

Penghitungan Kadar Karbon Terikat
Karbon dalam arang adalah zat yang
terdapat pada fraksi padat hasil pirolisis selain
abu (zat anorganik) dan zat-zat atsiri yang
masih terdapat pada pori-pori arang. Definisi
ini hanya berupa pendekatan.
Kadar karbon terikat %

100%

#

b = kadar zat mudah menguap (%)
c = kadar abu (%)
Penetapan Daya Jerap Iodin
Contoh kering sebanyak 0.25 g
dimasukkan ke dalam Erlenmeyer yang
dibungkus aluminium foil. Kemudian
ditambahkan 25 mL larutan I2 0.1 N dan
dikocok selama 15 menit, lalu disaring. Filtrat
sebanyak 10 mL dititrasi dengan Na2S2O3 1 N
hingga berwarna kuning muda, kemudian
ditambahkan beberapa tetes amilum 1% dan
titrasi dilanjutkan sampai warna biru tepat
hilang. Hal yang sama juga dilakukan
terhadap blangko.
$

%

& Na ( S( O+

12.693

fp

A = volume titrasi (mL)
B = volume Na2S2O3 terpakai (mL)
fp = faktor pengenceran
a = bobot arang aktif (g)
12.693 = jumlah iodin sesuai dengan 1 mL
larutan Na2S2O3 0,1 N

Penetapan Daya Jerap Benzena (C6H6) dan
Kloroform (CHCl3)
Contoh kering sebanyak 1 g dimasukkan
ke dalam cawan petri, kemudian dimasukkan
ke dalam desikator yang telah dijenuhkan oleh
uap benzena atau kloroform dan diinkubasi
pada suhu 19–20 oC selama 24 jam hingga
diperoleh kesetimbangan absorpsi. Cawan
selanjutnya dibiarkan selama 5 menit di udara
terbuka agar uap benzena/kloroform hilang,
kemudian ditimbang.
Daya jerap benzena dan kloroform

100%

a = bobot arang aktif sebelum diinkubasi (g)
b = bobot arang aktif setelah diinkubasi (g)
Penentuan Isoterm Adsorpsi
Sejumlah bobot optimum arang aktif
dicampurkan dengan 100 mL larutan zat
warna Cibacron Red dengan variasi
konsentrasi 0.0; 25.0; 50.0; 75.0; 100.0; dan
150.0 ppm pada kondisi waktu optimum untuk
masing-masing adsorben, kemudian disaring
dan diukur adsorbansnya pada panjang
gelombang maksimum. Setelah itu, kapasitas
adsorpsi (Q) diukur dan tetapan afinitas
dihitung dengan model isoterm Langmuir dan
Freundlich (Atkins 1999).
Penentuan Kapasitas Adsorpsi Limbah
Industri Tekstil
Arang aktif yang didapat pada perlakuan
kondisi optimum ditambahkan dalam 100 mL
limbah cair industri tekstil yang terlebih
dahulu diukur intensitas warnanya. Campuran
disaring dan filtrat yang diperoleh diukur
intensitas warnanya (unit Pt-Co) pada panjang
gelombang 455 nm dengan Spectronic Hach
DR/2000.
Penentuan Kebutuhan Oksigen Kimia
(KOK) (SNI 06-6989.15-2004)
Standardisasi Larutan Fero Ammonium
Sulfat (FAS). Larutan K2Cr2O7 0.025 N
sebanyak 10 mL dipipet ke dalam Erlenmeyer
200 mL, ditambahkan 2 mL H2SO4 pekat dan
3 tetes indikator feroin. Kemudian larutan
dititrasi dengan larutan FAS 0.1 N dengan
perubahan warna dari hijau menjadi merah
kecokelatan. Volume larutan FAS yang
terpakai dicatat.
Uji Sampel. Filtrat limbah sebelum dan
sesudah dilakukan adsorpsi dimasukkan
sebanyak 10 mL ke dalam Erlenmeyer,
ditambahkan 0.2 g HgSO4, 10 mL K2Cr2O7
0.25 N, dan beberapa batu didih, lalu dikocok
supaya tercampur. Larutan H2SO4-Ag2SO4

7

sebanyak 15 mL ditambahkan ke dalam
campuran tersebut dengan hati-hati, dikocok
kembali, dan dididihkan (refluks) selama 2
jam, lalu didinginkan. Indikator feroin
sebanyak 2–5 tetes ditambahkan, kemudian
campuran dititrasi dengan larutan FAS dengan
perubahan warna dari hijau menjadi merah
kecokelatan. Volume larutan FAS yang
terpakai dicatat. Blangko akuades dibuat
dengan perlakuan yang sama seperti sampel.
Nilai KOK ditentukan dengan rumus berikut:
KOK

7

78

&9:; < %=>?
78

1000 fp

Keterangan :
Vb = volume blangko
Vs = volume sampel
fp = faktor pengenceran
Penentuan Kebutuhan Oksigen Biokimia
(KOB) (SNI 06-6989.14-2004)
Standardisasi
Larutan
Natrium
Tiosulfat. Larutan K2Cr2O7 0.025 N sebanyak
10 mL dimasukkan ke dalam Erlenmeyer
berisi 80 mL air destilasi lalu ditambahkan 1.0
mL H2SO4 pekat dan 1.0 g KI sambil diaduk
sampai homogen. Kemudian larutan disimpan
di tempat gelap selama 6 menit untuk
selanjutnya dititrasi dengan Na-tiosulfat 0.025
N dengan indikator amilum sampai tidak
berwarna. Volume Na-tiosulfat yang terpakai
dicatat,
lalu
konsentrasi
Na-tiosulfat
ditentukan sebagai Nt.
Persiapan Sampel. Filtrat hasil adsorpsi
optimum sebanyak 50 mL diencerkan dengan
larutan pengencer KOB sampai 1000 mL dan
diaerasi selama 15 menit. Kemudian sampel
dimasukkan ke dalam 2 botol KOB 250 mL
(Vb) sampai penuh dan ditutup, diusahakan
tidak ada gelembung udara. Salah satu botol
KOB disimpan untuk pengujian pada hari
kelima.
Uji Sampel. Tutup botol KOB dibuka
kemudian ditambahkan 1.0 mL larutan
MnSO4 dan 1.0 mL larutan alkali iodida azida
melalui dinding botol. Botol ditutup dengan
hati-hati dan dikocok dengan cara membolakbalikkan botol beberapa kali, kemudian
dibiarkan sampai terbentuk endapan. Setelah
itu, tutup botol dibuka lagi dan ditambahkan
1.0 mL larutan H2SO4 pekat melalui dinding
botol, ditutup kembali, lalu larutan dikocok
sampai semua endapan larut. Larutan
sebanyak 50 mL (Vs) dimasukkan ke dalam
Erlenmeyer dan dititrasi dengan Na-tiosulfat
sampai warna kuning muda, ditambahkan 3
tetes amilum, dan titrasi dilanjutkan sampai

warna biru hilang pertama kali. Volume Natiosulfat yang terpakai dicatat sebagai Vt. Uji
yang sama dilakukan terhadap botol kedua
pada hari kelima.
Oksigen Terlarut OT

KOB

H OTSI

7B

OTSJ

&B

%=C(
VE VF

K OTBI

7
2

1000

OTBJ L < MN

keterangan:
OTS = oksigen terlarut sampel
OTB = oksigen terlarut blangko
k = (fp–1)/fp

HASIL DAN PEMBAHASAN
Arang Aktif
Bahan baku untuk pembuatan arang aktif
dalam penelitian ini adalah limbah serbuk
gergaji kayu mindi. Sebelum digunakan,
serbuk gergaji dijemur di bawah sinar
matahari selama 1 minggu untuk mengurangi
kadar airnya. Proses selanjutnya, serbuk
gergaji
dikarbonisasi
menjadi
arang
menggunakan tungku pemanas tertutup yang
telah dimodifikasi dengan nyala api pada
suhu 500 oC selama 5 jam. Pada proses ini
diharapkan terjadi penguraian selulosa
organik
menjadi
unsur
karbon
dan
pengeluaran unsur-unsur non-karbon. Arang
yang
dihasilkan
kemudian
diaktivasi
menggunakan alat retort yang terbuat dari
baja nir karat, dilengkapi alat pemanas listrik
dan pengatur suhu. Pencirian dilakukan
meliputi beberapa parameter, yaitu rendemen,
kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar
abu, kadar karbon terikat, benzena, kloroform
dan iodin terjerap.
Rendemen arang aktif yang dihasilkan
berkisar antara 20 dan 66.25%, dipengaruhi
oleh waktu dan suhu aktivasi. Peningkatan
suhu dan waktu aktivasi menurunkan
rendemen arang aktif dikarenakan terjadi
percepatan laju reaksi antara karbon dan uap
air sehingga banyak karbon yang terkonversi
menjadi CO2 dan H2O (Hudaya & Hartoyo
1990).
Penetapan kadar air bertujuan mengetahui
sifat higroskopis arang aktif. Kadar air yang
dihasilkan berkisar 1.01–10%, nilai ini
memenuhi persyaratan BSN (1995). yaitu
lebih rendah dari 15%. Kadar air arang aktif
dipengaruhi oleh jumlah uap air di udara serta
lama proses pendinginan, penggilingan dan
proses pengayakan. Proses pendinginan,
penggilingan, dan pengayakan yang semakin

8

lama dapat meningkatkan kadar air arang
aktif. Kadar air yang tinggi dapat mengurangi
daya adsorpsi arang aktif terhadap cairan
maupun gas.
Kadar zat mudah menguap menunjukkan
kandungan senyawa yang belum menguap
pada proses karbonisasi dan aktivasi, tetapi
menguap pada suhu 950 oC. Kadar zat mudah
menguap yang dihasilkan berkisar 1.17–
7.79%. Nilai ini juga memenuhi persyaratan
BSN (1995) karena lebih rendah dari 25%.
Peningkatan
suhu
aktivasi
cenderung
menurunkan kadar zat mudah menguap. Hal
ini dapat terjadi karena pada suhu tinggi
penguraian senyawa nonkarbon berlangsung
sempurna. Kadar zat mudah menguap yang
tinggi juga akan mengurangi kemampuan
arang aktif dalam mengadsorpsi gas dan
larutan.
Penentuan
kadar
abu
bertujuan
menentukan kandungan oksida logam dalam
arang aktif. Kadar abu yang dihasilkan
berkisar antara 1.02 dan 9.07%, memenuhi
persyaratan BSN (1995), yakni di bawah 10%.
Kadar abu yang besar juga dapat mengurangi
kemampuan arang aktif untuk mengadsorpsi
gas dan larutan karena kandungan mineral
dalam abu seperti natrium, kalsium, kalium,
dan magnesium akan menyebar ke dalam kisikisi arang aktif dan menutupi pori-pori
(Sudrajat 1984).
Kadar
karbon
terikat
merupakan
kandungan karbon setelah karbonisasi. Kadar
karbon terikat yang dihasilkan berkisar 7.09–
8.95%. Kadar karbon terikat dipengaruhi oleh
kadar zat terbang dan kadar abu setiap sampel.
Semakin besar kadar zat terbang dan kadar
abu, semakin rendah kadar karbon terikat.
Waktu reaksi yang lama menyebabkan zat
kimia yang bereaksi dan abu yang terbentuk
semakin banyak sehingga jumlah karbon yang
dihasilkan semakin sedikit (Pari 1996).
Daya jerap arang aktif terhadap benzena
berkisar 2.30–39.17%, sedangkan terhadap
kloroform berkisar 10.91–56.41%. Daya jerap
kloroform yang lebih besar daripada daya
jerap benzena menunjukkan bahwa arang aktif
yang dihasilkan memiliki kemampuan yang
lebih baik dalam menjerap senyawa yang
bersifat polar dibandingkan dengan senyawa
nonpolar.
Daya jerap iodin arang aktif berkisar
antara 360.50 dan 1182.29 mg/g. Nilai
terendah diperoleh pada arang tanpa aktivasi,
sedangkan semua arang aktif memiliki daya
jerap iodin memenuhi persyaratan BSN
(1995), yaitu di atas 750 mg/g. Daya jerap
iodin berkaitan dengan terbentuknya semakin

banyak pori pada arang aktif dengan
bertambahnya waktu aktivasi. Selain itu,
berhubungan pula dengan pembentukan pola
struktur mikropori, yang hanya mampu
dimasuki oleh molekul dengan diameter
kurang dari 10 Å (Pari 2002).
Berdasarkan data pencirian arang aktif
(Lampiran 2), didapatkan bahwa arang aktif
terbaik adalah yang mengalami perendaman
dalam H3PO4 5% dengan aktivasi 650 oC
selama 100 menit. Arang aktif ini memiliki
nilai daya jerap benzena dan kloroform lebih
besar dibandingkan dengan yang lain. Daya
jerap iodin juga terbesar, yaitu 1182.29 mg/g.
Penetapan daya jerap arang aktif terhadap
iodin merupakan persyaratan umum untuk
menilai mutu arang aktif. Nilai daya jerap
iodin yang besar menunjukkan kapasitas
adsorpsi arang aktif yang juga besar.
Kondisi Optimum Adsorpsi
Penentuan kondisi optimum meliputi 3
parameter, yaitu waktu adsorpsi, bobot
adsorben, dan konsentrasi awal zat warna.
Karakteristik setiap adsorben berbeda-beda
dalam proses adsorpsi sehingga kondisi yang
dibutuhkan juga berbeda-beda.
Kondisi optimum ditentukan dengan
menggunakan metode permukaan respons,
yaitu suatu kumpulan teknik penyelesaian
masalah dengan menggunakan matematika
dan statistika dalam bentuk model matematika
atau fungsi untuk menganalisis masalah
tersebut. Respons yang ingin dicapai titik
optimumnya ialah kapasitas dan efisiensi
adsorpsi. Dari 2 respons tersebut, dengan
analisis statistik didapatkan titik temu sebagai
kondisi optimum adsorben.
Panjang Gelombang Maksimum dan
Pembuatan Kurva Standar
Energi paling banyak diserap oleh sampel
pada panjang gelombang maksimumnya.
Pengukuran pada panjang gelombang tersebut
akan memberikan kepekaan dan ketelitian
pengukuran yang paling tinggi dengan
spektrofotometer.
Panjang
gelombang
maksimum Cibacron Red diperoleh sebesar
518 nm. Persamaan kurva standar yang
dihasilkan adalah y = 0.0140x + 0.0000
dengan R2 = 0.9999, (Gambar 2). Persamaan
tersebut selanjutnya digunakan dalam
penentuan konsentrasi setelah adsorpsi.

Absorbans

0,4500
0,4000
0,3500
0,3000
0,2500
0,2000
0,1500
0,1000
0,0500
0,0000

y = 0,014x + 0,000
R² = 0,999

log x/m

9

450.000
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0

y = 1,868x - 10993
R² = 0,943

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 91011121314151617181920212223242526272829

100.000

Kondisi Optimum Arang Aktif
Kondisi optimum arang aktif ditentukan
dengan mengukur kapasitas adsorpsi (Q) dan
efisiensi adsorpsi (E) untuk variasi waktu
adsorpsi 30, 45, dan 60 menit; bobot arang
aktif 1, 2, dan 3 g; serta konsentrasi Cibacron
Red 50, 100 dan 150 ppm (Lampiran 3).
Kondisi optimum diperoleh pada waktu
adsorpsi 60 menit, bobot arang aktif 3.0 g, dan
konsentrasi Cibacron Red 150 ppm
berdasarkan analisis statistik pada Lampiran
4. Nilai kapasitas adsorpsi sebesar 4891.55
pada µg/g (artinya sebanyak 4891.55 µg
adsorbat terjerap pada 3.0 g adsorben), dengan
efisiensi 97.87%.
Semakin besar bobot arang aktif, kapasitas
adsorpsi menurun dan efisiensi meningkat.
Semakin besar bobot adsorben, luas
permukaan
aktifnya
juga
meningkat.
Peningkatan luas permukaan aktif akan
meningkatkan efisiensi penjerapan. Kapasitas
adsorpsi juga terus meningkat sampai
konsentrasi 150 ppm. Hal ini dikarenakan
jumlah molekul Cibacron Red yang terjerap
pada tapak aktif arang aktif semakin besar.
Hasil ini menunjukkan bahwa kondisi
optimum arang aktif pada ketiga parameter
belum tercapai, karena kapasitas dan efisiensi
adsorpsi yang lebih besar masih mungkin
diperoleh pada waktu, bobot, dan konsentrasi
yang lebih tinggi.
Isoterm Adsorpsi
Telah banyak isoterm adsorpsi dikembangkan untuk mendeskripsikan interaksi
antara adsorben dan adsorbat. Isoterm
Freundlich dan Langmuir lazim digunakan
untuk adsorpsi padat-cair (Atkins 1999).
Kurva regresi linear untuk isoterm Freundlich
dan Langmuir menggunakan data konsentrasi
awal Cibacron Red, konsentrasi terjerap, dan
bobot adsorben (Lampiran 5). Hasilnya
diperlihatkan pada Gambar 3 dan 4.

300.000

c

Konsentrasi (ppm)

Gambar 2 Kurva standar Cibacron Red.

200.000

Gambar 3 Isoterm Langmuir adsorpsi
Cibacron Red oleh arang aktif

log x/m
20.000
y = 1,965x - 11657
R² = 0,955

15.000
10.000
5.000
0
0

5.000

10.000

15.000

20.000

log c

Gambar 4 Isoterm Freundlich adsorpsi
Cibacrone Red oleh arang aktif
Linearitas yang didapat 96.09% untuk
isoterm Freundlich dan 94.33% untuk isoterm
Langmuir. Berdasarkan hasil tersebut,
adsorpsi arang aktif cenderung mengikuti tipe
isoterm Freundlich. Pendekatan Freundlich
mengasumsikan permukaan adsorben bersifat
heterogen, adsorpsi membentuk banyak
lapisan, dan terdapat tapak aktif adsorpsi yang
memiliki afinitas tinggi sementara afinitas
bagian lainnya rendah. Hal ini memungkinkan
adsorbat leluasa bergerak hingga berlangsung
proses adsorpsi banyak lapisan. Adsorpsi
berlangsung secara fisik (fisisorpsi). Hasil ini
serupa dengan hasil penelitian Diapati (2009)
yang menggunakan adsorben dari ampas tebu.
Adsorpsi Limbah Industri
Kemampuan adsorpsi arang aktif serbuk
gergaji kayu mindi juga diujicobakan pada
limbah industri tekstil. Keberhasilan adsorpsi
limbah industri diukur dari persen penurunan
intensitas warna dari total warna yang
terkandung di dalam limbah, KOK, dan KOB.
Metode
yang
digunakan
adalah
spektrofotometri panjang gelombang tunggal.
Parameter
warna
diukur
mengunakan
Spectronic DR/2000 dalam unit Pt-Co.
Pengukuran
dilakukan
pada
panjang
gelombang yang terbaik untuk pengukuran
warna dalam limbah, yaitu 455 nm.

10

Intensitas warna limbah awal adalah 1940
unit Pt-Co. Setelah dijerap dengan arang aktif,
intensitas warnanya berkurang menjadi 48
unit Pt-Co Persen penurunan warna limbah
dari intensitas awal adalah sebesar 97.52 %.
(Lampiran 6). Baku mutu air bersih menurut
Permenkes No. 416/Menkes/Per./IX/1990
sebesar 50 unit Pt-Co. Setelah dijerap oleh
arang aktif, intensitas warna limbah telah
memenuhi kategori air bersih.
a limbah Analisis KOK
Pengukuran KOK dilakukan secara
titrimetri menggunakan oksidator kuat
K2Cr2O7. Nilai KOK awal adalah 924.30
mg/L, jauh melebihi baku mutu air bersih
menurut SK Gubernur Jawa Barat No. 6
Tahun 1999, yaitu 150 mg/L. Setelah dijerap
arang aktif, KOK menurun 91.50% menjadi
78.55 mg/L .
Nilai KOK menunjukkan jumlah oksigen
yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat
organik yang ada dalam 1 liter sampel air,
dengan menggunakan zat oksidator K2Cr2O7
sebagai sumber oksigen. Analisis KOK
merupakan reaksi oksidasi kimia, maka tidak
dapat membedakan antara zat-zat yang
sebenarnya tidak teroksidasi dan zat-zat yang
teroksidasi secara biologis (Sudarmaji 1997,
Alaerts & Santika 1984). Berdasarkan hasil ini
dapat dikatakan bahwa arang aktif serbuk
gergaji kayu mindi mampu menjerap bahanbahan organik dalam limbah hingga
memenuhi baku mutu.
Analisis KOB
Analisis KOB mengukur kadar oksigen
terlarut dalam air yang digunakan dalam
proses penguraian bahan organik oleh
mikroorganisme. Pengukuran nilai KOB
membutuhkan waktu 5 hari agar diperoleh
sekitar 60–70% kesempurnaan (Eckenfelder
1989). Adsorpsi menurunkan nilai KOB dari
201.8 mg/L menjadi 54.14 mg/L (73.17%)
dan telah memenuhi baku mutu yang
ditetapkan oleh SK Gubernur Jawa Barat,
yaitu 60 mg/L.
Nilai KOB yang terukur lebih kecil
daripada nilai KOK. Perbedaan tersebut dapat
dipengaruhi oleh beberapa faktor. Menurut
Purwaningsih (2008), bahan kimia ada yang
tahan terhadap oksidasi biokimia, tetapi tidak
tahan terhadap oksidasi kimia seperti lignin.
Bahan toksik dalam limbah juga dapat
mengganggu uji KOB, karena dapat
membunuh
mikroorganisme, tetapi tidak
berpengaruh terhadap uji KOK.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Arang aktif serbuk gergaji kayu mindi
dengan daya jerap iodin terbaik adalah yang
mengalami perendaman dalam H3PO4 5%
dengan aktivasi 650 oC selama 100 menit.
Kondisi optimum adsorpsi arang aktif tersebut
terhadap zat warna aktif Cibacron Red adalah
waktu adsorpsi 60 menit, bobot adsorben 3.0
g, dan konsentrasi awal adsorbat 150 ppm.
Adsorpsi mengikuti tipe isoterm Freundlich.
Perlakuan adsorpsi limbah industri tekstil
dengan arang aktif tersebut dapat menurunkan
intensitas warna sebesar 97.52%, nilai
Kebutuhan Oksigen Kimia 91.50%, dan nilai
Kebutuhan Oksigen Biokimia 73.17%. Mutu
air limbah pasca-adsorpsi telah memenuhi
baku mutu air bersih, maka arang aktif dari
serbuk gergaji kayu mindi berpotensi sebagai
penjerap zat warna untuk mengurangi tingkat
pencemaran lingkungan.
Saran
Kisaran taraf yang digunakan sebagai
faktor kondisi optimum perlu diperluas karena
kondisi optimum masih teramati pada ujungujung taraf.

DAFTAR PUSTAKA
Atkins PW. 1999. Kimia Fisika Jilid II.
Kartohadiprodjo
II,
penerjemah;
Rohhadyan T, editor. Oxford: Oxford
Univ Pr. Terjemahan dari: Physical
Chemistry.
Alaerts, Santika SS. 1984. Metode Penelitian
Air. Surabaya: Usaha Nasional.
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2004.
SNI-06-6989.14-2004: Air dan Air
Limbah-Cara Uji Oksigen Terlarut secara
Iodometri (Modifikasi Azida). Serpong:
BSN.
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2004.
SNI-06-6989.15-2004: Air dan Air
Limbah-Cara Uji Kebutuhan Oksigen
Kimiawi (KOK) dengan Refluks Terbuka
secara Titrimetri. Serpong: BSN.
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 1995.
SNI 06-3730-1995: Arang Aktif Teknis.
Serpong: BSN.
Baral SS, Dasa SN, Chaudhury GR, Swamya
YV, Rath P. 2009. Removal of Cr(VI) by
thermally activated
weed
Salvinia

11

cucullata in a fixed-bed
Hazardous Mat 161:1427-1435.

column.

Bird T. 1993. Kimia Fisik untuk Universitas.
Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.
Boyle W. 1997. The Sciences of Chemical
Oxygen Demand Technical Information
Series, Booklet No. 9. Chicago: Hach
Company.
[Ciba] Specialty Chemicals Indonesia. 2002.
Cibacron Red B-E [terhubung berkala].
http://agrippina.bcs.deakin.edu.au/bcs_ad
min/msds/msds_docs/Cibacron%20Red%2
0B-E.pdf [15 Mei 2008].
[Depkes] Departemen Kesehatan. 1990.
Peraturan Menteri Kesehatan RI No.
416/Menkes/Per./IX/1990 tentang SyaratSyarat dan Pengawasan Kualitas Air
Bersih. Jakarta: Depkes.
Diapati M. 2009. Ampas tebu sebagai
adsorben zat warna reaktif Cibacron Red
[skripsi]. Bogor:Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Eckenfelder WW. 1989. Industrial Water
Pollution Control. Ed ke-2. New
York: McGraw-Hill.
Fardiaz, S. 1992. Polusi Air Dan Udara.
Bogor: PAU Pangan dan Gizi.
Hach CC, Klein RL, Gibbs CR. 1997.
Introduction to Biochemical Oxygen
Demand. Chicago: Hach Company.
Heyne K. 1987. Tumbuhan Berguna
Indonesia II. Haryono R, penerjemah.
Badan Litbang Kehutanan, Departemen
Kehutanan. Terjemahan dari Indonesia
Plants.
Hudaya N, Hartoyo. 1990. Pembuatan arang
aktif dari tempurung biji-bijian asal
tanaman hutan dan perkebunan. Jurnal
Penelitian Hasil Hutan 8(4):146-149.

Jagson PP. 2008. Activated carbon and some
applications for the remediation soil and
ground water pollution [terhubung
berkala]. http://www.ce.edu/program areas
[16 Feb 2008].
Karyono, Supriadi. 2000. Nilai ekonomi
pemanfaatan kayu mindi. Studi kasus di

Bogor, Jawa Barat. Info Hasil Hutan
8(1):23-27.
Martawijaya A, Kartasudjana. 1998. Atlas
Kayu Indonesia Jilid I. Bogor. Balai
Penelitian Hasil Hutan.
Pari G. 1996. Kua