Pembuatan Dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur Bebek Yang Diaktivasi Secara Termal

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ADSORBEN

CANGKANG TELUR BEBEK YANG DIAKTIVASI

SECARA TERMAL

SKRIPSI

Oleh

JASINDA

090405026

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2013

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ADSORBEN

CANGKANG TELUR BEBEK YANG DIAKTIVASI

SECARA TERMAL

SKRIPSI

Oleh

JASINDA

090405026

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2013

i  

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ADSORBEN CANGKANG TELUR BEBEK YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL

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 ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 16 September 2013

Jasinda

NIM 090405026  

                   

iii  

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur Bebek yang Diaktivasi secara Termal”, 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 membantu dalam pembuatan adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal dan karakteristiknya sehingga dapat diproduksi secara komersial

 Penelitian ini membantu pengolahan limbah logam berat Cd(II) 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 Ibu Dr. Ir. Iriany, MSi.

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, September 2013

Penulis Jasinda  

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua saya yaitu Ayahanda Tjang Kok Siung dan Ibunda Tiok Giok Tjeng, serta kepada adik, tante, paman, sepupu dan keluarga besar saya yang telah memberikan dukungan moril maupun materiil yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini dengan baik.

                                               

v  

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Jasinda NIM : 090405026

Tempat/tgl lahir : Medan / 18 November 1991 Nama orang tua : Tjang Kok Siung

Alamat orang tua :

Jl. Kelud No. 5 Medan 20212 Asal Sekolah :

 TK Methodist-3 Medan tahun 1994-1997  SD Methodist-3 Medan tahun 1997-2003  SMP Methodist-3 Medan tahun 2003-2006  SMA Methodist-3 Medan tahun 2006-2009 Beasiswa yang diperoleh :

 Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2010/2011 Pengalaman Organisasi :

 HIMATEK periode 2012 – 2013 sebagai Sekretaris Bakmi (Bakat dan Minat)

 Asisten Laboratorium Operasi Teknik Kimia (OTK) periode 2012 – 2013 modul Adjustable Bed Flow Channel dan Mixing

Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :

Krisnawati, Jasinda dan Iriany, “Penjerapan Logam Kadmium (Cd2+)

dengan Adsorben Cangkang Telur Bebek yang telah Diaktivasi,”

Jurnal Teknik Kimia Vol 2, No 3 (2013).

             

ABSTRAK

Adsorben cangkang telur bebek dapat digunakan untuk menjerap logam berat. Kemampuan adsorpsi dari adsorben dapat ditingkatkan dengan proses aktivasi secara termal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan karakteristik adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal, pengaruh suhu aktivasi terhadap % berat sampel hilang, berat jenis dan luas permukaan adsorben serta mengetahui kemampuan adsorben dalam menjerap logam Cd(II). Bahan – bahan yang digunakan antara lain cangkang telur bebek, aquades, metilen biru, larutan logam Cd(II), asam klorida dan aquabides. Variabel – variabel yang diamati antara lain sifat fisik dan karakteristik adsorben, % berat sampel hilang pada proses aktivasi, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben, konsentrasi sisa ion logam Cd(II). Penelitian diawali dengan cangkang telur bebek dipanaskan pada suhu 1100C di oven, 6000C dan 8000C di furnace kemudian dilakukan karakterisasi dengan SEM-EDX dan pengukuran berat jenis dengan piknometer 10 ml. Pengukuran luas permukaan adsorben menggunakan metode metilen biru dengan Spektrofotometer UV-Vis. Selanjutnya, konsentrasi sisa logam Cd(II) diukur dengan Spektrofotometer AAS. Hasil penelitian memperlihatkan suhu aktivasi berbanding lurus terhadap % berat sampel hilang. Karakteristik adsorben berupa morfologi pori dengan jumlah banyak tidak beraturan dan adanya agglomerasi. Analisa komponen kimia adsorben mengandung kalsium (Ca), oksigen (O) dan C (karbon). Selain itu, berat jenis adsorben berbanding terbalik dengan suhu aktivasi. Berat jenis dan luas permukaan adsorben telah memenuhi standar adsorben komersial. Waktu kontak berbanding lurus terhadap jumlah logam Cd(II) yang diadsorpsi. Adsorben ini memiliki kemampuan untuk menjerap logam Cd(II).

Kata kunci: adsorben cangkang telur bebek, suhu aktivasi, sifat fisik dan karakteristik adsorben, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben, logam Cd(II)

                     

vii  

ABSTRACT

Duck eggshell’s adsorbent can be used to adsorp heavy metal. Adsorption ability of the adsorbent can be increased with thermally activation process. The purpose of this research is to study the physical properties and characteristic of duck eggshell’s adsorbent which be activated by thermal, the effect of activation temperature towards the percentage of sample weight loss, adsorbent’s density and surface area, and the adsorbent ability to adsorp heavy metal Cd(II). Materials that used in this research are duck eggshell’s, aquadest, methylene blue, heavy metal Cd(II) solution, chloric acid, and aquabidest. Observed variables are the physical properties and characteristic of adsorbent, the percentage of sample weight loss in activation process, adsorbent’s density and surface area, and residual concentration of Cd(II). The research started with duck eggshell heated at temperature 1100C in oven, and at 6000C and 8000C in furnace then characterized with SEM-EDX. Adsorbent’s surface area measurements used methylene blue method with Spectrophotometer UV-Vis. Furthermore, the residual concentration of heavy metal Cd(II) was measured with Spectrophotometer AAS. The result shows that activation temperature is directly proportional with the percentage of sample weight loss. Characteristic of adsorbent shows that structure of pore morphology with many and irregular shape and also agglomeration. Analysis of chemical composition shows that adsorbent contains calcium (Ca), oxygen (O), and carbon (C). In addition, the adsorbent density is inversely proportional to the activation temperature. Adsorbent’s density and surface area has fulfill the standard of commercial adsorbent. Adsorption time is directly proportional with the amount of heavy metal Cd(II). The adsorbent has ability to adsorp heavy metal Cd(II).

Key words: duck eggshell’s adsorbent, activation temperature, physical properties and characteristic adsorbent, adsorbent’s density, adsorbent’s surface area, heavy metal Cd(II)

                   

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR SINGKATAN xvii

DAFTAR SIMBOL xviii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 3

1.4 MANFAAT PENELITIAN 3

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 CANGKANG TELUR BEBEK 5

2.2 AKTIVASI FISIKA 8

2.3 PROSES KALSINASI ADSORBEN CANGKANG

TELUR 9

2.4 CANGKANG TELUR SEBAGAI ADSORBEN 11

2.5 ADSORBEN 12

2.6 KLASIFIKASI ADSORBEN 13

2.7 PEMILIHAN JENIS-JENIS ADSORBEN 17

ix  

2.9 ADSORPSI 19

2.10 PROSES PEMBUATAN ADSORBEN DAN

KARAKTERISASI 21

2.11 DESKRIPSI PROSES 22

2.12 ANALISA BIAYA 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 26

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 26

3.2 BAHAN 26

3.3 PERALATAN 26

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 27

3.5 PROSEDUR ANALISA 28

3.6 FLOWCHART PENELITIAN 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 35

4.1 AKTIVASI ADSORBEN CANGKANG TELUR

BEBEK 35

4.2 KARAKTERISASI ADSORBEN CANGKANG

TELUR BEBEK DENGAN SEM-EDX 41

4.3 PENENTUAN BERAT JENIS ADSORBEN

CANGKANG TELUR BEBEK 48

4.4 PENENTUAN LUAS PERMUKAAN ADSORBEN

CANGKANG TELUR BEBEK 49

4.5 PENGARUH WAKTU ADSORPSI TERHADAP

JUMLAH LOGAM Cd(II) TERADSORPSI 53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 56

5.1 KESIMPULAN 56

5.2 SARAN 57

DAFTAR PUSTAKA 58

LAMPIRAN 1 66

LAMPIRAN 2 79

LAMPIRAN 3 84

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Cangkang Telur Bebek 5

Gambar 2.2 Struktur dan Lapisan pada Cangkang Telur 7

Gambar 2.3 Furnace 9

Gambar 2.4 Karbon Aktif 14

Gambar 2.5 Silika Gel 14

Gambar 2.6 Zeolit 15

Gambar 2.7 Alumina Aktif 16

Gambar 2.8 Logam Kadmium (Cd) 18

Gambar 2.9 Proses Adsorpsi 55

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Cangkang Telur Bebek

yang Diaktivasi secara Termal dan Karakterisasi 31 Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Berat Jenis Adsorben Cangkang

Telur Bebek 32

Gambar 3.3 Flowchart Penentuan Luas Permukaan Adsorben 33 Gambar 3.4 Flowchart Penentuan Jumlah Logam Cd(II) yang

Terjerap dalam Adsorben 34

Gambar 4.1 Hasil Proses Pemanasan (Aktivasi) Adsorben Cangkang

Telur Bebek pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C 35 Gambar 4.2 Hasil Analisa SEM Adsorben Cangkang Telur Bebek

pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C dengan Perbesaran 1000x

42 Gambar 4.3 Hasil Analisa EDX pada Adsorben Cangkang Telur

Bebek dengan Suhu 1100C 44

Gambar 4.4 Hasil Analisa EDX pada Adsorben Cangkang Telur

Bebek dengan Suhu 6000C 45

Gambar 4.5 Hasil Analisa EDX pada Adsorben Cangkang Telur

Bebek dengan Suhu 8000C 46

Gambar 4.6 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru 50 Gambar 4.7 Hubungan Konsentrasi Sisa Metilen Biru terhadap

Waktu Adsorpsi 51

Gambar 4.8 Hubungan Antara Waktu Adsorpsi dengan Jumlah

xi  

Gambar L1.1 Hasil Analisa SEM Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C dengan Perbesaran (a) 500x, (b) 800x, dan (c) 1000x

67 Gambar L1.2 Hasil Analisa SEM Adsorben Cangkang Telur Bebek

pada Suhu 6000C dengan Perbesaran (a) 500x, (b) 800x, dan (c) 1000x

68 Gambar L1.3 Hasil Analisa SEM Adsorben Cangkang Telur Bebek

pada Suhu 8000C dengan Perbesaran (a) 500x, (b) 800x, dan (c) 1000x

70 Gambar L1.4 Kurva EDX Adsorben Cangkang Telur Bebek dengan

Suhu 1100C 70

Gambar L1.5 Kurva EDX Adsorben Cangkang Telur Bebek dengan

Suhu 6000C 71

Gambar L1.6 Kurva EDX Adsorben Cangkang Telur Bebek dengan

Suhu 8000C 72

Gambar L2.1 Kurva Kalibrasi Metilen Biru 80

Gambar L2.2 Kurva Kalibrasi Larutan Logam Cd(II) 82

Gambar L3.1 Sampel Cangkang Telur Bebek 84

Gambar L3.2 Sampel yang Dihancurkan dengan Lumpang dan Alu 84

Gambar L3.3 Ball Mill 85

Gambar L3.4 Hasil Penggilingan Sampel dengan Ball Mill 85

Gambar L3.5 Tempat Ayakan 140 mesh 86

Gambar L3.6 Hasil Sampel yang Lolos Ayakan 140 mesh 86

Gambar L3.7 Tempat Pemanasan Sampel di Oven 87

Gambar L3.8 Tempat Pemanasan (Kalsinasi) Sampel di Furnace 87 Gambar L3.9 Hasil Pemanasan Sampel pada Suhu 1100C, 6000C, dan

8000C 88

Gambar L3.10 Timbangan Digital dan Desikator 88

Gambar L3.11 Kuvet (Tempat Penyimpanan Sampel) pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C yang akan Diuji dengan Peralatan SEM-EDX

89 Gambar L3.12 Peralatan SEM-EDX Tipe JEOL-JSM-6510 LV 89

Gambar L3.13 Larutan Metilen Biru 30 ppm di dalam Beaker Glass 90 Gambar L3.14 Magnetic Stirrer (Tempat Pengadukan) Larutan Metilen

Biru dengan Sampel Adsorben 90

Gambar L3.15 Proses Pengadukan Larutan Metilen Biru dan Sampel

Adsorben dengan Magnetic Stirrer 91

Gambar L3.16 Tempat Penyimpanan Filtrat yang Disaring setiap 10

menit 91

Gambar L3.17 Spektrofotometer UV-Vis 92

Gambar L3.18 Tempat Penyimpanan Kuvet Sampel yang Diuji 92

Gambar L3.19 Foto Larutan Logam Berat Cd(II) 93

Gambar L3.20 Foto Larutan Logam Berat Cd(II) yang Diadsorpsi

dengan Adsorben 93

Gambar L3.21 Tempat Penempatan Sampel yang akan Diuji dengan

AAS 94

Gambar L3.22 Pelarutan Logam Berat Cd(II) dengan Larutan HCl 94

Gambar L3.23 Peralatan Spektrofotometer AAS 95

Gambar L3.24 Tempat Penempatan Sampel yang akan Diuji dengan

AAS 95

Gambar L3.25 Pipa Penyalur Gas 96

xiii  

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Cangkang Telur 5

Tabel 2.2 Komposisi Cangkang Telur Bebek 8

Tabel 2.3 Suhu Kalsinasi pada Tiga Tahapan Pemanasan 11 Tabel 2.4 Penggolongan Adsorben Berdasarkan Kemampuan

Menjerap Air 13

Tabel 2.5 Sifat Fisik Beberapa Jenis Adsorben Komersial 16 Tabel 2.6 Penggolongan Adsorben Berdasarkan Ukuran Pori 17 Tabel 2.7 Kelemahan dan Kelebihan Jenis-Jenis Adsorben 17

Tabel 2.8 Sifat Fisik Kadmium 18

Tabel 2.9 Daftar Nama Peneliti, Judul Penelitian, Proses Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur

22 Tabel 4.1 Hubungan antara Suhu Aktivasi dan % Berat Sampel

Hilang 39

Tabel 4.2 Hasil Analisa EDX pada Adsorben Cangkang Telur

Bebek dengan Suhu 1100C 45

Tabel 4.3 Hasil Analisa EDX pada Adsorben Cangkang Telur

Bebek dengan Suhu 6000C 45

Tabel 4.4 Hasil Analisa EDX pada Adsorben Cangkang Telur

Bebek dengan Suhu 8000C 46

Tabel 4.5 Berat Jenis Adsorben Cangkang Telur Bebek pada

Berbagai Suhu Aktivasi 48

Tabel 4.6 Hasil Luas Permukaan Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C 52 Tabel L1.1 Data EDX Adsorben Cangkang Telur Bebek dengan

Suhu 1100C 71

Tabel L1.2 Data EDX Adsorben Cangkang Telur Bebek dengan

Suhu 6000C 71

Tabel L1.3 Data EDX Adsorben Cangkang Telur Bebek dengan

Suhu 8000C 72

Tabel L1.4 Data Kalibrasi Metilen Biru 73

Tabel L1.5 Data Hasil Percobaan untuk Logam Cd(II) 74

Tabel L1.6 Berat Jenis Adsorben Cangkang Telur Bebek pada

Berbagai Suhu Aktivasi 75

Tabel L1.7 Data Hasil Perhitungan Adsorben Cangkang Telur

Bebek pada Suhu 1100C 75

Tabel L1.8 Data Hasil Perhitungan Adsorben Cangkang Telur

Bebek pada Suhu 6000C 76

Tabel L1.9 Data Hasil Perhitungan Adsorben Cangkang Telur

Bebek pada Suhu 8000C 77

xv  

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 66

L1.1 DATA HASIL PERCOBAAN 66

L1.1.1 Hasil Analisa SEM Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C

66 L1.1.2 Hasil Analisa SEM Adsorben

Cangkang Telur Bebek pada Suhu 6000C

67 L1.1.3 Hasil Analisa SEM Adsorben

Cangkang Telur Bebek pada Suhu 8000C

69

L1.1.4 Data Hasil Percobaan untuk Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C

70

L1.1.5 Data Hasil Percobaan untuk Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 6000C

71 L1.1.6 Data Hasil Percobaan untuk Adsorben

Cangkang Telur Bebek pada Suhu 8000C

72

L1.1.7 Data Kalibrasi Metilen Biru 73 L1.1.8 Data Hasil Percobaan Penentuan Berat

Jenis Adsorben 73

L1.1.9 Data Hasil Percobaan untuk Logam

Cd(II) 74

L1.2 DATA HASIL PERHITUNGAN 75

L1.2.1 Data Hasil Perhitungan Berat Jenis

Adsorben Cangkang Telur Bebek 75 L1.2.2 Data Hasil Perhitungan Adsorben

Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C

75 L1.2.3 Data Hasil Perhitungan Adsorben

Cangkang Telur Bebek pada Suhu 6000C

76

L1.2.4 Data Hasil Perhitungan Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 8000C

77 L1.2.5 Data Hasil Perhitungan untuk Logam

Cd(II) 78

LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 79

L2.1 PERHITUNGAN BERAT JENIS ADSORBEN 79

L2.2 PERHITUNGAN LUAS PERMUKAAN

ADSORBEN 80

L2.3 PERHITUNGAN JUMLAH ION LOGAM

Cd(II) YANG DIJERAP 81

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 84

L3.1 FOTO PENELITIAN PEMBUATAN

ADSORBEN CANGKANG TELUR BEBEK 84

L3.2 FOTO PENELITIAN KARAKTERISASI

ADSORBEN CANGKANG TELUR BEBEK 89

L3.3 FOTO PERCOBAAN PENENTUAN LUAS

PERMUKAAN ADSORBEN 90

L3.4 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM

xvii  

DAFTAR SINGKATAN

SEM-EDX Scanning Electron Microscopy-Electron Dispersive X-Ray Analysis

UV-Vis Ultraviolet-Visible

AAS Atomic Absorption Spectrophotometer

HSAB Hard Soft Acid Base

SNI Standar Nasional Indonesia

pH Power of Hydrogen

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi Cd Kadmium

Ca Kalsium C Karbon O Oksigen % Persen CaCO3 Kalsium karbonat

CaO Kalsium oksida / kalsit MgCO3 Magnesium karbonat

CaPO4 Kalsium fosfat

CO2 Karbondioksida

Pb Timbal Cr Kromium MgPO4 Magnesium fosfat

Al Aluminium Hg Raksa V Vanadium B Boron Fe Besi Zn Zink P Fosfor Mg Magnesium N Nitrogen F Fluor Se Selenium Cu Tembaga

H2O Air

ZnCO3 Zink karbonat

xix  

OH- Ion hidroksida

MgO Magnesium oksida

CaO Kalsium oksida

H+ Ion hidrogen

SiO2 Silika oksida

Si-OH Ikatan silika dengan hidroksida Na Natrium

K Kalium n Valensi As Arsen

Cl- Klorin

PO43- Ion fosfat

ω Diameter pori A0

HCl Asam klorida

NaOH Natrium hidroksida

A Berat adsorben g

B Volume piknometer ml

C Berat piknometer + air + adsorben g

D Berat piknometer + adsorben g

a Berat jenis adsorben g/ml

w Berat jenis air g/ml

S Luas permukaan adsorben m2/g

Xm Berat adsorbat teradsorpsi g/g

N Bilangan Avogadro mol-1

a Luas penutupan oleh 1 molekul metilen biru m2

Mr Massa molekul relatif metilen biru g/mol

W ads Berat Cd(II) yang terjerap oleh satu gram sampel mg/g

B Berat sampel yang digunakan g

C1 Konsentrasi larutan Cd(II) awal ppm

C2 Konsentrasi larutan Cd(II) akhir ppm

V Volume larutan Cd(II) yang digunakan ml

Ca(OH)2 Kalsium hidroksida

y Absorbansi

x Konsentrasi larutan ppm

R2 Koefisien korelasi

                                               

vi  

ABSTRAK

Adsorben cangkang telur bebek dapat digunakan untuk menjerap logam berat. Kemampuan adsorpsi dari adsorben dapat ditingkatkan dengan proses aktivasi secara termal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan karakteristik adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal, pengaruh suhu aktivasi terhadap % berat sampel hilang, berat jenis dan luas permukaan adsorben serta mengetahui kemampuan adsorben dalam menjerap logam Cd(II). Bahan – bahan yang digunakan antara lain cangkang telur bebek, aquades, metilen biru, larutan logam Cd(II), asam klorida dan aquabides. Variabel – variabel yang diamati antara lain sifat fisik dan karakteristik adsorben, % berat sampel hilang pada proses aktivasi, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben, konsentrasi sisa ion logam Cd(II). Penelitian diawali dengan cangkang telur bebek dipanaskan pada suhu 1100C di oven, 6000C dan 8000C di furnace kemudian dilakukan karakterisasi dengan SEM-EDX dan pengukuran berat jenis dengan piknometer 10 ml. Pengukuran luas permukaan adsorben menggunakan metode metilen biru dengan Spektrofotometer UV-Vis. Selanjutnya, konsentrasi sisa logam Cd(II) diukur dengan Spektrofotometer AAS. Hasil penelitian memperlihatkan suhu aktivasi berbanding lurus terhadap % berat sampel hilang. Karakteristik adsorben berupa morfologi pori dengan jumlah banyak tidak beraturan dan adanya agglomerasi. Analisa komponen kimia adsorben mengandung kalsium (Ca), oksigen (O) dan C (karbon). Selain itu, berat jenis adsorben berbanding terbalik dengan suhu aktivasi. Berat jenis dan luas permukaan adsorben telah memenuhi standar adsorben komersial. Waktu kontak berbanding lurus terhadap jumlah logam Cd(II) yang diadsorpsi. Adsorben ini memiliki kemampuan untuk menjerap logam Cd(II).

Kata kunci: adsorben cangkang telur bebek, suhu aktivasi, sifat fisik dan karakteristik adsorben, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben, logam Cd(II)

                     

ABSTRACT

Duck eggshell’s adsorbent can be used to adsorp heavy metal. Adsorption ability of the adsorbent can be increased with thermally activation process. The purpose of this research is to study the physical properties and characteristic of duck eggshell’s adsorbent which be activated by thermal, the effect of activation temperature towards the percentage of sample weight loss, adsorbent’s density and surface area, and the adsorbent ability to adsorp heavy metal Cd(II). Materials that used in this research are duck eggshell’s, aquadest, methylene blue, heavy metal Cd(II) solution, chloric acid, and aquabidest. Observed variables are the physical properties and characteristic of adsorbent, the percentage of sample weight loss in activation process, adsorbent’s density and surface area, and residual concentration of Cd(II). The research started with duck eggshell heated at temperature 1100C in oven, and at 6000C and 8000C in furnace then characterized with SEM-EDX. Adsorbent’s surface area measurements used methylene blue method with Spectrophotometer UV-Vis. Furthermore, the residual concentration of heavy metal Cd(II) was measured with Spectrophotometer AAS. The result shows that activation temperature is directly proportional with the percentage of sample weight loss. Characteristic of adsorbent shows that structure of pore morphology with many and irregular shape and also agglomeration. Analysis of chemical composition shows that adsorbent contains calcium (Ca), oxygen (O), and carbon (C). In addition, the adsorbent density is inversely proportional to the activation temperature. Adsorbent’s density and surface area has fulfill the standard of commercial adsorbent. Adsorption time is directly proportional with the amount of heavy metal Cd(II). The adsorbent has ability to adsorp heavy metal Cd(II).

Key words: duck eggshell’s adsorbent, activation temperature, physical properties and characteristic adsorbent, adsorbent’s density, adsorbent’s surface area, heavy metal Cd(II)

                   

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1 LATAR BELAKANG

Adsorben merupakan suatu bahan padatan yang dapat mengadsorpsi adsorbat (bahan yang terjerap). Bahan kimia yang dapat digunakan sebagai adsorben harus mempunyai sifat resisten yang tinggi terhadap abrasi, stabilitas panas yang tinggi dan ukuran diameter pori butiran yang kecil (mikro), yang menghasilkan luas permukaan yang besar dan mempunyai kapasitas adsorpsi yang tinggi [1].

Kebanyakan adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi adalah alumina, karbon aktif, silika gel, zeolit (molecular sieve), polimer dan lain-lain. Adsorben tersebut mempunyai kemampuan adsorpsi yang baik tetapi tidak ekonomis. Dewasa ini sedang digalakkan penelitian mengenai penggunaan adsorben alternatif yang berasal dari alam, dimana selain memiliki kemampuan adsorpsi yang baik juga ekonomis [2].

Salah satu adsorben alternatif yang menjanjikan adalah cangkang telur bebek dimana sering dianggap sebagai limbah apabila bagian isi dari telur bebek telah dikonsumsi, padahal cangkang telur memiliki sifat-sifat adsorpsi yang baik, seperti struktur pori, CaCO3 dan protein asam mukopolisakarida yang dapat

dikembangkan menjadi adsorben [3]. Selain itu, cangkang telur mempunyai stuktur selulosa dan mengandung asam amino [4]. Para peneliti sebelumnya meneliti bahwa kalsit (CaO) yang ada pada cangkang telur bebek dapat digunakan sebagai adsorben untuk mengadsorpsi logam – logam berat [5].

Cangkang telur bebek mengandung senyawa kalsium karbonat (CaCO3) 94

%, magnesium karbonat (MgCO3) 1%, kalsium fosfat (CaPO4) 1%, dan bahan

organik 4% [6]. CaCO3 yang mengalami proses kalsinasi akan menghasilkan

kalsit (CaO) dengan persamaan kimia sebagai berikut [7]: CaCO3 CaO + CO2

Pada keadaan awal, adsorben memiliki kemampuan adsorpsi yang rendah. Kapasitas adsorpsi dari adsorben dapat dinaikkan dengan proses aktivasi untuk memberikan sifat yang diinginkan [1]. Aktivasi fisika (secara termal) 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 [8].

Sumber bahan baku (cangkang telur) tersedia cukup banyak dan pada saat ini belum dimanfaatkan. Oleh karena itu, pemanfaatan cangkang telur sebagai adsorben merupakan usaha yang cukup relevan untuk meningkatkan nilai ekonomi cangkang telur dan mengurangi beban lingkungan. Sebagai referensi jumlah cangkang telur di Indonesia, pada tahun 2009 produksi telur sebesar 1.071.398 ton. Jika rata – rata berat telur 60 gram maka kulit telur yang dihasilkan dalam setahun adalah 107.139 ton. Berat ini setara dengan 100.710,66 ton kalsium karbonat, 4.285,56 ton magnesium karbonat dan 1.339,25 ton kalsium fosfat [9].

Berdasarkan penelitian Tsai [10] dilakukan proses karakterisasi adsorben cangkang telur ayam pada suhu 500C dengan menggunakan peralatan SEM dan proses adsorpsi dengan metilen biru. Pongtonglor [11] juga melakukan analisa SEM terhadap cangkang telur ayam dan bebek pada suhu kalsinasi 13000C. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Putra [12] diperoleh hasil bahwa luas permukaan cangkang telur ayam lebih besar daripada kapur dengan metode metilen biru. Park [5] melakukan karakterisasi adsorben cangkang telur yang dikeringkan pada suhu 1000C dan dikalsinasi pada suhu 8000C dengan analisa SEM. Pada penelitian ini juga dilakukan proses penjerapan logam berat (Cd, Pb, dan Cr). Muhammad [13] juga melakukan penelitian tentang karakterisasi adsorben cangkang telur yang dikeringkan pada suhu 700C dan analisa komponen kimia cangkang telur menggunakan peralatan EDX.

Dengan memperhatikan beberapa hal diatas, yakni limbah di lingkungan seperti cangkang telur bebek, kandungan CaCO3 dalam cangkang telur bebek yang

dapat diubah menjadi kalsit (CaO), sifat fisik dan karakteristik dari adsorben cangkang telur bebek, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben dengan variasi suhu aktivasi, serta kemampuan adsorben cangkang telur bebek dalam

3  

menjerap logam berat Cd(II) maka dilakukan penelitian mengenai pembuatan dan karakterisasi adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal.

 

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Permasalahan yang dikaji pada pembuatan dan karakterisasi adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal ini ditekankan kepada bagaimana pengaruh suhu aktivasi terhadap % berat sampel hilang selama proses aktivasi, sifat fisik adsorben, karakteristik adsorben berupa struktur morfologi dan komponen yang terkandung dalam adsorben, berat jenis adsorben serta luas permukaan adsorben yang dihasilkan. Selain itu, juga dikaji bagaimana hubungan jumlah logam Cd(II) yang diadsorpsi dengan waktu pada proses adsorpsi.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dilakukan penelitian ini yaitu sebagai berikut:

1. Untuk menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi (suhu aktivasi, berat jenis, % berat sampel hilang, dan luas permukaan) dalam pembuatan dan karakterisasi adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal. 2. Untuk menentukan sifat fisik dan karakteristik dari adsorben cangkang telur

bebek yang diaktivasi secara termal.

3. Untuk mengetahui kemampuan adsorben cangkang telur bebek dalam menjerap logam Cd(II).

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai sifat fisik dan karakteristik adsorben cangkang telur bebek, sehingga dapat ditentukan suhu aktivasi adsorben yang sesuai untuk menjerap logam Cd(II). Selain itu, juga dapat memberikan informasi mengenai kemampuan adsorben dalam mengadsorpsi logam Cd(II). Penelitian ini juga dapat memberikan ide kepada para wirausahawan untuk menghasilkan adsorben dari cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa dan Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan serta Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Penelitian ini memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut:

1. Sampel yang digunakan adalah cangkang telur bebek yang diperoleh dari toko penjual makanan yang berada di kawasan Jalan Gedeh Medan.

2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah perlakuan termal (aktivasi) dan adsorpsi.

3. Variabel penelitian adalah suhu aktivasi, jumlah adsorben dan waktu pencampuran adalah sebagai berikut:

 Suhu aktivasi sebesar 1100C, 6000C dan 8000C.

 Jumlah adsorben yang digunakan memiliki rasio sebesar 1,5 gram/1000 ml larutan logam Cd(II).

 Interval waktu pencampuran dengan magnetic stirrer dengan selang waktu 10 menit sampai tercapai waktu setimbang.

4. Parameter pengujian adalah sifat fisik dan karakteristik adsorben, % berat sampel hilang selama proses aktivasi, berat jenis adsorben, luas permukaaan adsorben, dan jumlah logam Cd(II) yang teradsorpsi dalam proses penjerapan logam Cd(II) oleh adsorben.

                     

5  

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 CANGKANG TELUR BEBEK

Cangkang telur yang membentuk lapisan luar dari telur adalah biokeramik berpori alami. Cangkang telur terdiri dari berbagai lapisan berbeda dapat digambarkan sebagai struktur terorganisasi dengan baik, pembentukan yang dimulai pada segmen berbeda dari saluran sel telur (oviduk). Sejumlah protein yang berbeda (larut dan tidak larut) dan mineral diendapkan selama proses pembentukan cangkang telur. Protein tidak larut berperan sebagai penyusun struktur dan protein larut tertanam di lapisan kapur. Endapan kalsium (Ca) digunakan untuk perkembangan dan pembentukan kerangka embrio [14]. Cangkang telur bebek ditunjukkan pada gambar 2.1, sedangkan komposisi kimia cangkang telur bebek ditampilkan pada tabel 2.1.

Gambar 2.1 Cangkang Telur Bebek [15] Tabel 2.1 Komposisi Kimia Cangkang Telur [16]

Senyawa Komposisi (%) Protein 1,71 Lemak 0,36

Air 0,93 Serat Kasar 16,21

Abu 71,34

Cangkang telur terdiri dari enam lapisan berbeda (dari dalam ke luar), yaitu: 1. Lapisan membran

Lapisan membran merupakan bagian lapisan kulit telur terdalam dan terbagi menjadi lapisan membran dalam dan membran luar yang menyelubungi seluruh isi telur. Lapisan membran dalam berukuran 20 µm dan mengalami kontak langsung dengan albumen. Lapisan membran luar dimana terletak di atas membran dalam mempunyai ketebalan 50 µm. Lapisan membran dalam dan luar terdiri dari serat protein terjalin dan tersusun sejajar dengan permukaan telur untuk mendukung struktur cangkang telur secara keseluruhan. Lapisan membran sangat mempengaruhi kekuatan cangkang dan mencegah penetrasi mikroba. Protein pada lapisan membran mengandung arginine, cystine, asam glutamik, histidine, methionine dan proline dalam jumlah tinggi.

2. Lapisan mamilary

Lapisan ini mempunyai ketebalan 70 µm merupakan lapisan ketiga dari kulit telur yang membentuk lapisan terdalam dari bagian kapur dimana menembus membran luar melalui kerucut karbonat. Lapisan ini berbentuk kerucut dengan penampang bulat atau lonjong. Lapisan ini sangat tipis dan terdiri dari anyaman protein dan mineral. Adapun pembentukan awal kristal kalsium karbonat (CaCO3)

terjadi di knob mamilary, dimana bahan organik utama yang diendapkan selama pembentukan telur.

3. Lapisan busa

Lapisan ini merupakan bagian terbesar dari lapisan kulit telur. Lapisan ini terdiri dari protein dan lapisan kapur yang terdiri dari kalsium karbonat (CaCO3),

kalsium fosfat (CaPO4), magnesium karbonat (MgCO3) dan magnesium fosfat

(MgPO4). Lapisan busa terdiri dari lapisan palisade dan lapisan kristal vertikal.

Lapisan palisade (ketebalan 200 µm) terletak di atas lapisan mamilary dan membentuk bagian terbesar dari lapisan kapur (kalsifikasi) cangkang telur. Pada lapisan ini, kristal CaCO3 tumbuh tegak lurus terhadap membran cangkang telur.

Selain itu, mengandung sejumlah kecil (2-5%) matriks organik yang tergabung dalam kristal CaCO3. Pori-pori terbentuk di lapisan palisade berfungsi sebagai

pertukaran gas. Pembentukan pori-pori terjadi ketika kristal yang berdekatan gagal untuk sepenuhnya bergabung satu sama lain sepanjang permukaan sisi

7  

sehingga terbentuk celah antara kristal. Lapisan kristal vertikal (ketebalan 8 µm) merupakan lapisan yang sangat tipis dan sempit dimana terdiri dari bagian paling atas kristal CaCO3 yang menyediakan permukaan untuk pembentukan kutikula.

4. Lapisan kutikula

Lapisan kutikula adalah lapisan terluar protein transparan tidak larut pada cangkang telur (10-30 µm). Lapisan ini melapisi pori-pori pada kulit telur, tetapi sifatnya dapat dilalui gas sehingga uap air dan gas CO2 masih dapat keluar.

Lapisan ini sebagian besar terdiri dari lapisan organik dengan kandungan protein 90% dan kandungan tinggi dari cystine, glycine, asam glutamik, lysine dan

tyrosine. Penyusun polisakarida terdiri dari fukosa, galaktosa, glukosa,

heksosamin, manosa, dan asam sialik.

Berdasarkan hasil penelitian, serbuk cangkang telur bebek mengandung kalsium sebesar 401 ± 7,2 gram atau sekitar 39% kalsium, dalam bentuk kalsium karbonat (CaCO3). Terdapat pula stronsium sebesar 372 ± 161 µg, zat-zat

impuritis seperti Pb, Al, Cd, dan Hg terdapat dalam jumlah kecil, begitu pula dengan V, B, Fe, Zn, P, Mg, N, F, Se, Cu dan Cr [14, 16].

Gambar 2.2 merupakan gambar yang menunjukkan empat lapisan yang terdapat dalam cangkang telur.

Gambar 2.2 Struktur dan Lapisan pada Cangkang Telur [17, 18]

Cangkang telur bebek terdiri dari bahan organik berupa matriks protein dan bahan kristal inorganik (CaCO3, MgCO3, dan CaPO4) [19]. Komposisi cangkang

telur bebek ditampilkan pada tabel 2.2.

Tabel 2.2 Komposisi Cangkang Telur Bebek [20]

Komponen % Berat

Kalsium karbonat (CaCO3)

Magnesium karbonat (MgCO3)

Kalsium fosfat (CaPO4)

Bahan organik

94 1 1 4

Cangkang telur terbuat dari matriks organik (4%) terdiri dari membran kulit telur, kutikula dan beberapa zat tertanam di lapisan kalsium karbonat. Adapun matriks protein dibagi dalam 2 kelompok sesuai dengan karakteristik masing-masing, yaitu :

1. Protein putih telur utama telah diidentifikasi dalam cangkang telur. Zat tersebut adalah ovalbumin, lisozim dan ovotransferrin. Protein ini disintesis dan disekresi oleh uterus (organ cangkang telur terkalsifikasi) dan terutama dilokalisasi di lapisan basal dari cangkang telur.

2. Kelompok kedua terbuat dari banyak protein disalurkan pada jaringan lain. Osteopontin adalah glikoprotein terfosforilasi di dalam tulang dan ginjal. Protein ini terdapat dalam uterus dan terlokalisasi di cangkang telur. Clusterin (protein sekretori) juga diidentifikasi sebagai cangkang dan protein putih telur dimana berfungsi sebagai pendamping ekstraseluler [21].

2.2 AKTIVASI FISIKA

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 [8].

Metode aktivasi secara fisika antara lain dengan menggunakan uap air (H2O), gas karbondioksida (CO2), oksigen (O2), dan nitrogen (N2). Gas-gas

tersebut berfungsi untuk mengembangkan struktur rongga yang ada pada adsorben sehingga memperluas permukaannya, menghilangkan konstituen yang mudah menguap dan membuang produksi pengotor pada adsorben [22].

9  

Dasar metode aktivasi terdiri dari perawatan dengan gas pengoksidasi pada temperatur tinggi. Proses aktivasi menghasilkan CO2 yang tersebar dalam

permukaan adsorben karena adanya reaksi antara adsorben dengan zat adsorben [22].

Adapun aktivasi fisika dilakukan dengan menggunakan alat furnace.

Furnace adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk memanaskan bahan,

mengubah bentuknya dan sifat-sifatnya. Prinsip kerjanya adalah memanaskan bahan sampel dengan memasukkan dalam ruang pemanas. Panas pada termokopel berasal dari filamen yang diberi tegangan sehingga menimbulkan panas [23]. Adapun gambar furnace ditampilkan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Furnace [23]

2.3 PROSES KALSINASI ADSORBEN CANGKANG TELUR

Proses kalsinasi merupakan pemanasan zat padat dibawah titik leleh untuk menghasilkan keadaan dekomposisi termal dari transisi fasa lain selain fasa lelehan [24]. Kalsinasi adalah perlakuan termal yang dilakukan terhadap adsorben agar terjadi dekomposisi senyawa yang berikatan kimia dengan adsorben, yaitu air (H2O) dan karbondioksida (CO2). Kalsinasi merupakan proses endotermik yang

berarti memerlukan panas [25].

Kalsinasi diperlukan sebagai penyiapan serbuk untuk diproses lebih lanjut dan juga untuk mendapatkan ukuran partikel yang optimum serta menggunakan senyawa-senyawa dalam bentuk garam atau dihidrat menjadi oksida, membentuk fase kristal. Peristiwa yang terjadi selama proses kalsinasi antara lain:

1. Pelepasan air bebas (H2O) dan terikat (OH) berlangsung sekitar suhu

1000C dan 3000C.

2. Pelepasan gas CO2 berlangsung sekitar suhu 6000C dan pada tahap ini

disertai terjadinya pengurangan berat yang cukup berarti

3. Pada suhu lebih tinggi (sekitar 8000C maupun lebih) struktur kristal sudah terbentuk, dimana pada kondisi ini ikatan di antara partikel serbuk belum kuat dan mudah lepas [26].

Produk-produk yang berguna diperoleh dari metode kalsinasi yang melibatkan sistem pemanasan yang secara alternatif bisa dibagi menjadi tiga zona, bagian atau periode pemanasan. Dalam periode pertama pemanasan, suhu kalsinasi berkisar antara 350oC dimana terjadi perubahan zink karbonat (ZnCO3)

menjadi zink oksida (ZnO), yang mana memberikan efek yang menguntungkan sebagai agen antibakteri. pH yang terbentuk pada suhu 350oC – 400oC sekitar 8,25. Pada temperatur ini, protein dari bahan organik dalam cangkang telur dapat berguna sebagai produk makanan bernutrisi bagi kambing, ayam dan sebagainya.

Suhu kalsinasi yang lebih tinggi yaitu pada zona atau periode pemanasan kedua dimana magnesium oksida (MgO) dihasilkan pada suhu sekitar 600oC dari magnesium karbonat (MgCO3). Sedangkan pada suhu 500oC, cangkang telur

berisi 75% magnesium karbonat dan 25% magnesium oksida. pH dari MgO sekitar 10 – 11 dimana memberikan kualitas bakteriostatik ke MgO. Lebih jauh lagi, dengan lepasnya oksigen dari molekul MgCO3 selama pemanasan, ukuran

pori meningkat. Sebagai hasilnya bubuk cangkang telur kaya dengan MgO, digunakan sebagai makanan atau tambahan makanan dan sebagai agen antibakteria.

Temperatur kalsinasi konvensial untuk CaCO3 adalah 900oC. Aktivitas anti

mikroba terlihat pada cangkang telur yang dikalsinasi pada temperatur berkisar dari 1000oC sampai 1200oC. Konversi sempurna dari CaCO3 menjadi CaO terjadi

11  

Tabel 2.3 merupakan tabel dari suhu kalsinasi yang dilakukan pada tiga tahapan pemanasan.

Tabel 2.3 Suhu Kalsinasi pada Tiga Tahapan Pemanasan [24]

100oC 400oC 500oC 650oC 700oC 850oC 1200oC

CaCO3 pH 6,5 -

pH

7,78 pH 8 -

pH 11,5 50% CaCO3 50% CaO 100% CaO dengan meningkat-nya porositas, lebih besar luas permukaan

MgCO3 pH 6,9 -

75% MgCO3 25% MgO pH 10-11 Sifat bakterios-tatik, ukuran pori meningkat, kelarutan meningkat - -

ZnCO3 -

364oC ZnO 100% agen bakteriostatik

pH 8,25

- - -

2.4 CANGKANG TELUR SEBAGAI ADSORBEN

Salah satu metode alternatif untuk menghilangkan logam berat dari air tercemar adalah dengan adsorpsi pada adsorben yang murah, seperti cangkang telur bebek [27]. Salah satu keuntungan menggunakan biomaterial (cangkang telur bebek) sebagai adsorben adalah mudah diregenerasi. Regenerasi dapat dilakukan melalui desorpsi sehingga dapat dilakukan recovery logam-logam yang telah disisihkan dan adanya reuse adsorben [28].

Cangkang telur yang berpori membuat dirinya menjadi bahan yang menarik untuk dijadikan sebagai adsorben. Setiap cangkang telur mengandung 7.000-17.000 pori. Kandungan terpenting dalam cangkang telur adalah kalsium karbonat (CaCO3) dimana terdiri dari 90% bahan tersebut [29]. Kalsium karbonat (CaCO3)

adalah komponen utama yang terdapat dalam kulit telur. CaCO3 berupa serbuk,

putih, tidak berbau, tidak berasa, stabil di udara, tidak larut dalam air, kelarutan dalam air meningkat dengan adanya sedikit garam amonium atau karbondioksida,

larut dalam asam nitrat dengan membentuk gelembung gas. Salah satu sifat kimia dari CaCO3 adalah dapat menetralisasi asam [16].

Cangkang telur memiliki sifat-sifat adsorpsi yang baik, seperti struktur pori, CaCO3 dan protein asam mukopolisakarida yang dapat dikembangkan menjadi

adsorben. Gugus fungsi terpenting dari protein asam mukopolisakarida adalah karboksil, amina dan sulfat yang dapat mengikat ion logam berat untuk membentuk ikatan ion. Selain itu, cangkang telur merupakan agen netralisasi dimana semua jenis larutan mudah mengalami kesetimbangan sehingga logam berat dapat mengendap dan terdeposit dalam partikel cangkang telur [3].

Limbah air buangan pada kondisi asam dapat menyebabkan serat protein di cangkang telur bebek berkontraksi (menyusut) dan ditahan secara ketat, mencegah terjadinya reaksi antara H+ dan CaCO3. Fenomena ini menyebabkan terjadinya

kenaikan kelarutan cangkang telur bebek, sehingga jumlah adsorbennya meningkat [3].

2.5 ADSORBEN

Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben adalah bahan-bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau pada daerah tertentu di dalam partikel itu. Karena pori-pori adsorben biasanya sangat kecil, maka luas permukaan dalamnya menjadi beberapa kali lebih besar dari permukaan luar. Adsorben yang telah jenuh dapat diregenerasi agar dapat digunakan kembali untuk proses adsorpsi [30].

Syarat-syarat adsorben yang baik, antara lain [31]: 1.Mempunyai daya jerap yang tinggi.

2.Berupa zat padat yang mempunyai luas permukaan yang besar. 3.Tidak boleh larut dalam zat yang akan diadsorpsi.

4.Tidak boleh mengadakan reaksi kimia dengan campuran yang akan dimurnikan.

5.Dapat diregenerasi kembali dengan mudah. 6.Tidak beracun.

7.Tidak meninggalkan residu berupa gas yang berbau. 8.Mudah didapat dan harganya murah.

13  

2.6 KLASIFIKASI ADSORBEN

2.6.1 Berdasarkan Sifatnya Terhadap Air

Tabel 2.4 merupakan klasifikasi adsorben berdasarkan kemampuan menjerap air.

Tabel 2.4 Penggolongan Adsorben berdasarkan Kemampuan Menjerap Air [30]

Jenis Penyusun Struktur

Hidrofobik Polimer Karbon Aktif Molecular sieve karbon, Silikat

Hidrofilik Silika Gel Alumina Aktif

Zeolit: 3A (KA), 4A (NaA), 5A (CaA), 13X (NaX),

Mordenite, Chabizite dan

lain-lain

2.6.2 Berdasarkan Jenisnya

Klasifikasi adsorben berdasarkan jenisnya terbagi menjadi: 1. Adsorben Karbon

Adsorben karbon seperti karbon aktif, kokas aktif, karbon molecular sieve adalah bahan padat berpori tinggi dimana karena sifat permukaan menyebabkan terakumulasinya bahan organik dan non polar [32]. Adsorben karbon diproduksi dari bahan organik seperti kayu, kokas petroleum, gambut, batu bara, cangkang kelapa sawit, antrasit, inti plum, cangkang kelapa, sekam padi, lignin, serbuk gergaji, benih sekam, tulang, dan lain-lain [33].

Karbon aktif merupakan jenis adsorben yang paling terkenal dan banyak digunakan dalam pengolahan air limbah. Proses pembuatan karbon aktif terdiri dari dehidrasi, karbonisasi bahan baku dan aktivasi. Proses karbonisasi mengubah bahan organik menjadi karbon primer dimana merupakan campuran abu, tar, karbon amorphous, dan kristal karbon. Selama karbonisasi, produk yang terdekomposisi/tar terdeposisi di pori-pori, kemudian dihilangkan pada proses aktivasi. Aktivasi terdiri dari dua proses, yaitu pemanasan yang menyebabkan dekomposisi produk (tar) yang amorphous dan perbesaran ukuran pori [33]. Gambar karbon aktif ditunjukkan pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Karbon Aktif [34]

2. Silika gel

Silika gel bersifat inert, tidak beracun, polar dan bentuk amorphous stabil (< 4000C) dari SiO2. Silika gel merupakan hasil reaksi dari sodium silikat dan asam

asetat, kemudian mengalami proses aging, pickling, dan lain-lain. Adsorben silikat yang berhubungan termasuk magnesium silikat, kalsium silikat, dan lain-lain [35]. Silika gel umumnya digunakan sebagai adsorben untuk senyawa polar. Selain itu, juga dapat digunakan untuk menyerap ion-ion logam dengan prinsip pertukaran ion namun kemampuannya untuk menyerap logam terbatas [36].

Kemampuan adsorpsi dan sifat kimia silika gel sangat tergantung pada keberadaan struktur grup Si-OH pada permukaan. Kelebihan dari silika gel adalah tidak terbakar, kekuatan mekanik yang baik, dan regenerasi pada suhu rendah 100-2000C [37]. Adapun gambar silika gel ditunjukkan pada gambar 2.5.

15  

3. Zeolit (Molecular Sieve)

Zeolit adalah kristal silikat dengan rumus kimia Me2/nO.Al2O3.xSiO2.yH2O

(n = valensi) terdiri dari oksida alkali atau logam alkali tanah (Na, K, Ca) dan dikarakterisasi dengan struktur pori dengan dimensi masing-masing pada rentang ukuran molekul. Pemisahan molecular sieve berdasarkan pada ukuran molekul dan bentuk disebabkan ukuran pori yang kecil (< 1 nm) dan distribusi pori yang sempit [37]. Beberapa spesimen zeolit berwarna putih, kebiruan, kemerahan, coklat karena hadirnya oksida besi atau logam lainnya. Struktur zeolit dapat dibedakan dalam tiga komponen yaitu rangka aluminosilikat, ruang kosong saling berhubungan yang berisi kation logam dan molekul air dalam fase occluded. Sifat kimia zeolit antara lain mengalami hidrasi pada suhu tinggi, sebagai penukar ion, dan mengadsorpsi gas dan uap [1]. Adapun gambar zeolit ditunjukkan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Zeolit [39, 40]

4. Polimer

Beberapa adsorben polimer bersifat hidrofilik dan ada yang bersifat hidrofobik. Harga adsorben polimer sepuluh kali lebih mahal dibandingkan adsorben lainnya. Aplikasi adsorben ini adalah proses recovery dan pemurnian antibiotik dan vitamin, penghilangan warna (decolorization), pemisahan bahan organik halogen dari air, perawatan limbah industri tertentu seperti larutan fenol

dan recovery VOC dari off-gas. Contoh adsorben polimer adalah polistirena

divinil benzena, polimetakrilat, etilvinilbenzena, dan lain-lain [41].

5. Alumina Aktif

Alumina aktif diproduksi dari alumina yang terhidrasi (Al2O3.nH2O) dimana

n = 1 atau 3, dengan cara dehidrasi (kalsinasi) pada kondisi terkontrol untuk mendapatkan n = 0,5. Ketika alumina terhidrasi dipanaskan, grup hidroksil meninggalkan struktur bahan padat berpori dari alumina aktif. Bahan ini berwarna putih, transparan, dan berkapur [41].

Alumina aktif digunakan untuk menghilangkan uap air dari gas, menghilangkan limbah logam berat seperti As(V), Cl-, F-, PO43- dari air [33].

Adapun gambar alumina aktif ditunjukkan pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Alumina Aktif [42]

Berikut merupakan tabel sifat fisik beberapa jenis adsorben komersial yang sering digunakan dalam pengolahan air limbah ditunjukkan pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 Sifat Fisik Beberapa Jenis Adsorben Komersial [37, 43] Adsorben Sifat

Diameter Pori (A0)

Porositas Partikel

Densitas Partikel (g/cm3)

Luas Permukaan

(m2/g) Alumina

aktif

Hidrofilik,

amorphous 10-75 0,5 1,25 320

Silika gel Hidrofolik/ hidrofobik amorphous

22-26 0,47 1,09 750-850

Karbon aktif

Hidrofobik,

17  

Karbon molecular -sieve

Hidrofobik 2-10 0,35-0,5 0,98 400

Zeolit molecular -sieve

Hidrofilik polar, kristal

3-10 0,2-0,5 1,4 600-700

Adsorben polimer

Hidrofobik, amorphous

40-25 0,4-0,55 - 80-700

2.6.3 Berdasarkan Ukuran Pori

Tabel 2.6 berikut ini adalah klasifikasi adsorben berdasarkan ukuran pori adsorben.

Tabel 2.6 Penggolongan Adsorben Berdasarkan Ukuran Pori [30] Tipe Diameter Pori (ω) Karakteristik Mikropori ω < 2 nm Superimposed wall potentials Mesopori 2 nm < ω > 50 nm Kondensasi kapiler Makropori ω > 50 nm Efektif pada dinding tipis

Pada mikropori, diameter antarpori sangat kecil sehingga terjadi tarik-menarik antara dinding pembentuk pori yang saling berlawanan. Tarik-tarik-menarik tersebut menimbulkan energi potensial sehingga menghasilkan hasil penjerapan yang kuat. Pada makropori, terjadi difusi molekul ke dalam partikel pori. Untuk adsorpsi fasa gas, molekul tidak akan mengisi adsorbat sampai fasa gas menjadi jenuh [30].

2.7 PEMILIHAN JENIS – JENIS ADSORBEN

Berdasarkan pemilihan cara pengolahan limbah logam berat maka dipilih proses adsorpsi untuk mengolah limbah logam berat. Pada saat ini dalam berbagai penelitian telah menggunakan berbagai macam jenis adsorben. Adapun setiap jenis adsorben masing-masing memiliki kelemahan dan kelebihan dimana ditampilkan pada tabel 2.7.

Dari beberapa sifat kelemahan dan kelebihan pada setiap jenis adsorben pada tabel 2.7 disimpulkan bahwa adsorben dari cangkang telur merupakan adsorben yang lebih baik. Hal ini disebabkan cangkang telur merupakan limbah

Tabel 2.7 Kelemahan dan Kelebihan Jenis – Jenis Adsorben Bahan Adsorben Kelebihan Kelemahan Tempurung Tanaman

Banyak tanaman yang memiliki tempurung seperti tanaman jarak pagar dan kemiri. Tanaman ini akan diolah menjadi arang aktif. Arang aktif inilah yang sama dengan karbon aktif. Namun tidak semua tanaman memiliki kapasitas adsorpsi yang sama. Maka dari itu selalu dicari tanaman yang dapat diolah menjadi adsorben dan memiliki kapasitas adsorpsi yang sama dengan karbon aktif [44].

Karena tidak semua tanaman memiliki kapasitas penjerapan yang sama maka tidak semua tanaman layak digunakan untuk diolah menjadi karbon aktif. Dengan demikian, bahan baku adsorben karbon aktif semakin berkurang dan membuat harganya menjadi mahal [44].

Batu Kapur Batu kapur memiliki kalsit pada permukaannya sehingga ikatan antara logam Cd (II) dan Pb (II) dan adsorben membentuk larutan padat yang stabil [45].

Batu kapur memiliki kegunaan lain selain sebagai adsorben, sehingga penggunaan batu kapur sebagai adsorben akan menjadi semakin sedikit [45].

Cangkang Telur

Cangkang telur merupakan limbah yang tidak bersifat ekonomis. Jumlah cangkang telur terdapat di lingkungan dalam jumlah yang banyak dan harga yang murah. Selain itu, cangkang telur memiliki kalsit yang sama seperti batu kapur sehingga dapat digunakan sebagai adsorben [12].

Kapasitas penjerapan dari cangkang telur tidak sebesar kapasitas penjerapan batu kapur [12].

Birnessite

Sintesis

Birnessite sintesis merupakan hasil

kalsinasi antara asam sitrat dengan

KMnO4. Birnessite ini merupakan

adsorben yang baik dalam penjerapan logam Cd [46].

Pembuatan Birnessite sintesis ini lebih mahal. Hal ini disebabkan penggunaan bahan kimia dalam pembuatan adsorben seperti asam sitrat, KMnO4 dan HCl [46].

Limbah Serbuk Kayu

Pada limbah serbuk kayu memiliki lignin yang dapat digunakan sebagai adsorben untuk menjerap logam Cu [46].

Proses pengolahan limbah serbuk kayu menjadi adsorben penjerap logam Cu lebih sulit. Hal ini dikarenakan pembuatan adsorben membutuhkan proses destilasi dan pemanasan serta penggunaan etanol. Dengan peralatan dan bahan tambahan membuat harga dari adsorben ini menjadi mahal [46].

18  

dapur yang banyak dibuang dari perumahan, hotel, rumah makan dan lain sebagainya. Selain itu, cangkang telur bernilai non ekonomis karena tidak memiliki manfaat bagi masyarakat. Dengan mengetahui bahwa pada cangkang telur mengandung kalsit (CaO) yang dapat menjerap logam berat maka cangkang telur digunakan sebagai adsorben yang sesuai untuk proses adsorpsi dalam penelitian ini.

2.8 LIMBAH KADMIUM (Cd)

Logam Kadmium (Cd) memiliki karakteristik berwarna putih keperakan seperti logam aluminium, tahan panas dan tahan terhadap korosi. Logam Kadmium (Cd) biasanya selalu dalam bentuk campuran dengan logam lain terutama dalam pertambangan timah hitam dan seng [48]. Berikut ditampilkan gambar logam kadmium (Cd) pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Logam Kadmium (Cd) [49]

Kadmium (Cd) digunakan untuk cat, campuran gigi, bahan pengganti untuk timah/kaleng, batere, alloys, electroplating, pelapisan (coating), dan stabilizer untuk plastik [50]. Sifat – sifat fisik kadmium (Cd) ditampilkan pada tabel 2.8.

Tabel 2.8 Sifat Fisik Kadmium [51] Sifat- Sifat Fisika

Nama Kadmium

Simbol Cd

Nomor atom 40

Massa Atom Relatif 112,4

Titik Didih 7670C

Titik Leleh 3210C

Logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa cara seperti pernafasan, pencernaan dan penetrasi melalui kulit. Di dalam tubuh hewan logam diabsorpsi darah, berkaitan dengan protein darah yang kemudian didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh [52].

Logam Kadmium (Cd) akan mengalami proses biotransformasi dan bioakumulasi dalam organisme hidup (tumbuhan, hewan dan manusia). Dalam tubuh biota perairan jumlah logam yang terakumulasi akan terus mengalami peningkatan (biomagnifikasi) dan dalam rantai makanan biota yang tertinggi akan mengalami akumulasi kadmium (Cd) yang lebih banyak [53].

Kadmium (Cd) dalam tubuh terakumulasi dalam hati dan terutama terikat sebagai metalotinein. Di dalam senyawa metalotinein mengandung unsur sistein. Unsur sistein merupakan ion logam kadmium (Cd) yang terikat dalam gugus sufhidril (-SH) dalam enzim seperti karboksil, sistenil, histidil, hidroksil dan fosfatil dari protein purin. Kemungkinan besar pengaruh toksisitas kadmium (Cd) disebabkan oleh interaksi antara kadmium (Cd) dan protein tersebut, sehingga menimbulkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim dalam tubuh [52].

Kadmium (Cd) merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena elemen ini berisiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium (Cd) berpengaruh terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan dapat terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal. Menurut Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengolahan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air konsentrasi Cd (II) yang aman untuk air minum manusia tidak lebih dari 1 ppm [53].

2.9 ADSORPSI

Adsorpsi adalah proses pemisahan dimana komponen tertentu dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menjerap (adsorben). Biasanya partikel-partikel kecil, zat penjerap ditempatkan dalam suatu hamparan tetap kemudian fluida dialirkan melalui hamparan tersebut sampai zat padat itu mendekati jenuh dan proses pemisahan yang dikehendaki tidak dapat berlangsung lagi.

20  

Adsorpsi biasanya dapat dijelaskan dari tegangan permukaan suatu zat padat. Molekul-molekul yang ada dalam zat padat mendapat gaya-gaya yang tidak sama, sehingga untuk mengimbangi gaya-gaya bagian dalam maka molekul-molekul, biasanya gas atau liquid menjadi tertarik ke permukaan. Gaya ini relatif rendah dan disebut gaya Van der Waals.

Dalam peristiwa adsorpsi, zat-zat yang tertarik pada permukaan zat padat disebut dengan adsorbat, sedangkan adsorben adalah suatu adsorber dalam suatu peristiwa adsorpsi [54]. Gambar 2.9 adalah sketsa proses adsorpsi yang terjadi.

Gambar 2.9 Proses Adsorpsi [55]

Proses adsorpsi terjadi pada permukaan pori-pori dalam adsorben, sehingga untuk bisa teradsorpsi, logam dalam cairan mengalami proses-proses sebagai berikut [2]:

1. Perpindahan massa logam dari cairan ke permukaan adsorben. 2. Difusi dari permukaan adsorben ke dalam adsorben melalui pori. 3. Perpindahan massa logam dari cairan dalam pori ke dinding pori

adsorben.

4. Adsorbsi logam pada dinding pori adsorben.

Adsorben  Fasa Padat

Heterogen Homogen

Adsorpsi Desorpsi Fasa Cair 

Adsorbat 

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah sebagai berikut [56]: 1. Jenis adsorbat

a) Ukuran molekul adsorbat

Ukuran molekul yang sesuai merupakan hal penting agar proses adsorpsi dapat terjadi, karena molekul-molekul yang dapat diadsorpsi adalah molekul-molekul yang diameternya lebih kecil atau sama dengan diameter pori adsorben.

b) Kepolaran zat

Apabila berdiameter sama, molekul-molekul polar lebih kuat diadsorpsi daripada molekul-molekul tidak polar. Molekul-molekul yang lebih polar dapat menggantikan Molekul-molekul-Molekul-molekul yang kurang polar yang terlebih dahulu teradsorpsi.

2. Karakteristik adsorben a) Kemurnian adsorben

Sebagai zat untuk mengadsorpsi, maka adsorben yang lebih murni lebih diinginkan karena kemampuan adsorpsi lebih baik. b) Luas permukaan dan volume pori adsorben

Jumlah molekul adsorbat yang teradsorpsi meningkat dengan bertambahnya luas permukaan dan volume pori adsorben.

3. Tekanan (P)

Tekanan yang dimaksud adalah tekanan adsorbat. Kenaikan tekanan adsorbat dapat menaikkan jumlah yang diadsorpsi.

4. Temperatur absolut (T)

Temperatur yang dimaksud adalah temperatur adsorbat. Pada saat molekul-molekul gas atau adsorbat melekat pada permukaan adsorben akan terjadi pembebasan sejumlah energi yang dinamakan peristiwa eksotermis. Berkurangnya temperatur akan menambah jumlah adsorbat yang teradsorpsi demikian juga untuk peristiwa sebaliknya.

5. Interaksi potensial (E)

Interaksi potensial antara adsorbat dengan dinding adsorben sangat bervariasi tergantung dari sifat adsorbat-adsorben.

2.10PROSES PEMBUATAN ADSORBEN DAN KARAKTERISASI

Tabel 2.9 Daftar Nama Peneliti, Judul Penelitian, Proses Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur Nama, Tahun Judul Penelitian Proses Pembuatan Adsorben dan Karakterisasi

Muhammad dkk, 2012

Adsorpsi komponen lignosulfonat dengan menggunakan serbuk cangkang telur

Membran dipisahkan dari cangkang telur ayam dengan tangan. Cangkang telur kemudian dicuci dengan air distilasi, dikeringkan, digiling menjadi serbuk dengan ukuran partikel 50, 100, 150 µm dan disimpan dalam desikator. Karakterisasinya dengan menggunakan SEM (JEM-2010, JEOL);

X-raydiffraction (pengukuran dengan RINT 2000) [57].

Nacera dan Aicha, 2007

Model kesetimbangan dan kinetika adsorpsi Fe dengan cangkang telur pada sistem batch : efek suhu

Cangkang telur ayam dicuci dengan air keran selama beberapa kali, kemudian air redistilasi selama 3 kali. Selanjutnya, dikeringkan di oven pada suhu 700C. Cangkang telur yang telah kering kemudian disaring melewati ayakan sieve untuk mendapatkan ukuran 50-315 µm [27].

R. Bhaumik et al, 2011

Adsorben serbuk cangkang telur bebek dalam menjerap fluoride dari larutan : studi kesetimbangan, kinetika dan termodinamika

Cangkang telur dicuci dengan air distilasi selama dua kali. Kemudian, dikeringkan di oven pada 1100C selama 12 jam. Selanjutnya, digiling dan diayak dengan ukuran 100, 150, 250, 300, 350 µm mesh. Karakterisasi adsorben menggunakan SEM analyzer (HITACHI, S-530, SEM dan ELKO

Engineering), IR Spectrum, dan FTIR [4].

P. Pongtonglor et al, 2011

Utilisasi limbah cangkang telur sebagai adsorben humiditas

Membran dari cangkang telur ayam dan bebek dihilangkan dan dicuci dengan air distilasi untuk menghilangkan adhesi. Kemudian, dikeringkan dengan udara selama 2 hari. Selanjutnya, digiling menjadi serbuk menggunakan mortar dan alu. Cangkang telur dipanaskan pada suhu 13000C selama 4 jam dengan laju 5oC/menit. Karakterisasi menggunakan SEM (Leo 1455 VP) dengan kekuatan voltase 20 kV dan X-Ray Diffractometer [11].

Tabel 2.9 Lanjutan Daftar Nama Peneliti, Judul Penelitian, Proses Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur Nama, Tahun Judul Penelitian Proses Pembuatan Adsorben dan Karakterisasi

W.T. Tsai et al, 2005 Karakterisasi dan sifat adsorpsi cangkang telur dan membran

Cangkang telur yang mengandung membran disimpan dalam air es. Cangkang telur ayam distripping dari membrannya setelah mengalami pembersihan. Membran tersebut direndam dalam larutan asam asetat 70% selama dua hari untuk melarutkan residu cangkang telur, kemudian dicuci dengan air deionisasi untuk melemahkan asam dan dikeringkan di oven

pada suhu 500C selama 2 hari. Kemudian, cangkang telur dan membrannya digiling menjadi partikel serbuk sebagai adsorben. Karakterisasinya menggunakan analisa SEM (JEOL JXA-840) beroperasi pada 20 kV, FTIR, dan analisis komponen dengan elemental analyzer (CHN-O-RAPID, Heraeus Co., Germany) [10].

S.E. Ghazy et al, 2008

Pemisahan kromium (III) dan kromium (VI) dari sampel air lingkungan dengan menggunakan adsorben cangkang telur

Cangkang telur dicuci dengan air dan dikeringkan selama 2 jam di oven pada suhu 1250C, selanjutnya didinginkan sampai suhu ruangan, dihancurkan, diayak dengan ukuran 25-63 µm. Sampel tersebut disimpan ke dalam desikator. Karakterisasi komponen kimia menggunakan analisis

infrared (Mattson 5000 FT-IR Spectrofotometer). Selain itu, pengukuran konsentrasi menggunakan AAS dan Unicam UV 2100 UV-Vis [58].

A.A. Bawa Putra dkk, 2008

Studi adsorpsi-desorpsi logam timbal (Pb) dalam larutan dengan cangkang telur ayam

Cangkang telur ayam dibersihkan dan dibilas dengan aquades, kemudian dikeringkan dalam udara bebas. Setelah kering, cangkang telur ayam digerus dan diayak. Ukuran sampel yang diambil adalah sampel yang lolos ayakan 250 µm dan tertahan pada ayakan 106 µm (106 µm-250 µm). Serbuk cangkang telur ayam ini kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 1100C selama 1 jam. Setelah itu, disimpan dalam desikator. Penentuan luas permukaan adsorben digunakan metode metilen biru dengan peralatan Spektrofotometer UV-Vis dan pengukuran konsentrasi dengan peralatan AAS [12].

Tabel 2.9 Lanjutan Daftar Nama Peneliti, Judul Penelitian, Proses Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur Nama, Tahun Judul Penelitian Proses Pembuatan Adsorben dan Karakterisasi

I.M.Muhammad, 2012

Penjerapan crude oil dari air dengan menggunakan cangkang telur

Cangkang telur dihancurkan, dicuci dengan air selama beberapa kali dan dikeringkan. Selanjutnya, digiling, diayak dengan ayakan 212-63 µm dan dicuci dengan air distilasi. Kemudian, cangkang telur dikeringkan di oven

pada suhu 700C selama 24 jam. Karakterisasi menggunakan FTIR, SEM, dan EDX [13].

Nuttawan dan Nuttakan,

2006

Adsorpsi zat warna reaktif dengan menggunakan cangkang telur dan membran

Untuk menghindari dekomposisi, cangkang telur dicuci dengan air keran, kemudian direbus dengan air distillasi, dan dikeringkan pada suhu 1050C di

oven selama 2 jam. Membran dilepaskan dari cangkang telur kemudian digiling secara terpisah dengan blender. Serbuk cangkang telur diayak untuk mendapatkan partikel dengan variasi ukuran. Penentuan konsentrasi larutan zat warna reaktif dilakukan dengan peralatan Spektrofotometer UV-1201 Shimadzu [29].

Chumlong et al, 2007

Penjerapan logam Pb dari limbah baterai dengan cangkang telur

Cangkang telur ayam dan bebek biasa dan direbus masing-masing dicuci dengan air keran beberapa kali kemudian dikeringkan dan dipanaskan di

oven pada suhu 400C selama 30 menit (komponen protein dapat terdenaturasi pada suhu tinggi). Selanjutnya, digiling menjadi serbuk dengan grinder, dan diayak dengan 60-100 mesh (ukuran 0,25-0,104 mm). Karakterisasi komposisi kimia adsorben dengan menggunakan peralatan X-Ray Fluorescence Spectrometer (XRF S4 Explorer) dan morfologi adsorben dengan SEM Hitachi S-2500 [3].

2.11 DESKRIPSI PROSES

Berdasarkan pemilihan proses pembuatan adsorben cangkang telur bebek dan karakterisasinya yang ditunjukkan pada tabel 2.9, maka dipilih proses pembuatan adsorben cangkang telur bebek dengan suhu aktivasi 110, 600, dan 8000C untuk mengetahui hubungan suhu aktivasi terhadap sifat fisik dan karakteristik adsorben, % berat sampel hilang selama proses aktivasi, dan luas permukaan adsorben. Pada penelitian ini, tidak dilakukan percobaan pada cangkang telur bebek yang tidak mengalami aktivasi. Hal ini disebabkan karena dengan perlakuan termal maka struktur pori adsorben lebih terbuka dan semakin banyak CaCO3 yang terdekomposisi menjadi CaO sehingga lebih efektif dalam

menjerap logam berat. Selain itu, tidak dilakukan proses aktivasi kimia misalnya dengan penambahan HCl, NaOH, dan lain-lain karena pertimbangan biaya.

Berdasarkan pemilihan jenis adsorben, dipilih adsorben cangkang telur untuk digunakan sebagai adsorben dalam penjerapan limbah logam berat Cd(II). Hal ini terlihat bahwa kalsit (CaO) pada cangkang telur dapat digunakan untuk menjerap ion logam berat Cd(II). Selain itu, cangkang telur murah dan dapat ditemukan di lingkungan. Jenis cangkang telur yang digunakan adalah cangkang telur bebek. Hal ini didasarkan pada hasil penelitian Arunlertaree [3], cangkang telur bebek memiliki % penyisihan yang paling besar. Maka dari itu, cangkang telur bebek digunakan dalam proses adsorpsi logam berat.

Berdasarkan pemilihan proses pengolahan limbah logam berat, dipilih proses adsorpsi untuk mengolah limbah logam berat. Proses adsorpsi merupakan proses yang lebih banyak dipilih dalam dunia industri. Hal ini disebabkan biaya yang murah dan kapasitas dari adsorpsi yang baik untuk digunakan dalam penjerapan limbah logam berat.

Berdasarkan ketiga hal di atas, maka dilakukanlah penelitian mengenai karakterisasi adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal. Cangkang telur yang digunakan akan diolah lebih lanjut sebagai adsorben. Cangkang telur akan dicuci dan digerus sehingga diperoleh serbuk cangkang telur yang lolos ayakan 140 mesh. Serbuk cangkang telur akan dipanaskan pada suhu 110oC, 600oC dan 800oC untuk dikarakterisasi. Adapun karakterisasi menggunakan peralatan SEM-EDX.

23  

Adsorben yang telah dihasilkan pada berbagai suhu aktivasi akan ditentukan luas permukaannya. Penentuan luas permukaan adsorben dilakukan dengan pengujian metilen biru. Selanjutnya, adsorben dengan luas permukaan yang paling besar pada salah satu suhu aktivasi digunakan dalam penelitian proses adsorpsi.

Proses adsorpsi penelitian ini digunakan larutan logam Cd(II). Larutan ini akan diadsorpsi dengan adsorben cangkang telur bebek pada suhu aktivasi terbaik. Proses adsorpsi ini akan dibantu dengan menggunakan pengadukan dari magnetic

stirrer. Filtrat akan diambil setiap 10 menit sampai 110 menit. Filtrat yang

diambil akan diuji dengan menggunakan peralatan Spektrofotometer AAS. Data yang diperoleh dari peralatan AAS akan diolah untuk memperoleh jumlah logam Cd(II) yang teradsorpsi sehingga menunjukkan kemampuan adsorben dalam menjerap logam Cd(II).

2.12 ANALISA BIAYA

Analisa biaya proses pembuatan adsorben ini dibandingkan antara adsorben komersial seperti karbon aktif dengan adsorben cangkang telur bebek. Jadi, analisa biaya ditinjau dari segi biaya dan jumlah adsorben yang dibutuhkan dalam menjerap logam Cd(II).

Salah satu adsorben alternatif adalah cangkang telur bebek dimana memiliki sifat-sifat adsorpsi yang baik, seperti struktur pori, CaCO3 dan protein asam

mukopolisakarida yang dapat dikembangkan menjadi adsorben [3].

Berdasarkan penelitian ini bahwa dalam proses adsorpsi logam Cd(II) oleh adsorben cangkang telur bebek dimana 1 liter larutan logam Cd(II) 12,5 ppm dibutuhkan 1,5 gram adsorben. Jadi, pada skala industri dengan 1000 liter larutan logam Cd(II) 12,5 ppm dibutuhkan 1,5 kg adsorben.

Bahan baku adsorben berupa limbah cangkang telur bebek, jadi tidak diperlukan biaya bahan baku. Adapun biaya ditinjau dari segi tempat saja. Luas ruangan yang dibutuhkan sekitar 50 m2 maka berikut adalah estimasi biaya tempat:

50 m2 X Rp 100.000,-/m2 = Rp 5.000.000,00

Maka estimasi total biaya yang diperlukan untuk pembuatan adsorben cangkang telur bebek adalah sebagai berikut:

1. Biaya Tempat = Rp 5.000.000,00

Total = Rp 5.000.000,00

Adsorben yang biasanya digunakan dalam proses adsorpsi adalah alumina, karbon aktif, silika gel, zeolit (molecular sieve), polimer dan lain-lain. Adsorben tersebut mempunyai kemampuan adsorpsi yang baik tetapi tidak ekonomis [2]. Berikut merupakan harga masing-masing jenis adsorben di pasaran [59] :

1. Karbon Aktif Iodin = Rp 9.000/kg 2. Karbon Aktif Calgon = Rp 44.000/kg 3. Antrasit = Rp 6.000/kg 4. Silika (Pasir Kuarsa) = Rp 1.600/kg

5. Zeolit = Rp 5.600/kg

6. Pasir Aktif = Rp 7.200/kg

Berdasarkan penelitian Hema [60], proses adsorpsi logam Cd(II) oleh adsorben karbon aktif dimana 1 liter larutan logam Cd(II) 30 ppm dibutuhkan 5 gram adsorben. Untuk menyesuaikan konsentrasi larutan dengan penelitian ini maka dengan 1 liter larutan logam Cd(II) 12,5 ppm dibutuhkan 2,083 gram. Jadi, pada skala industri dengan 1000 liter larutan logam Cd(II) 12,5 ppm dibutuhkan 2,083 kg adsorben.

Sebagai perbandingan, maka diambil contoh perhitungan estimasi biaya bahan baku adsorben karbon aktif Calgon sebagai berikut :

Karbon Aktif = 2,083 kg x Rp 44.000,00 = Rp 91.652,00

Selain ditinjau dari segi bahan baku maka perlu juga ditinjau dari tempat. Luas ruangan yang dibutuhkan sekitar 50 m2 maka berikut adalah estimasi biaya tempat :

50 m2 X Rp 100.000,-/m2 = Rp 5.000.000,00

Maka estimasi total biaya yang diperlukan untuk pembuatan adsorben karbon aktif adalah sebagai berikut:

1. Biaya Bahan Baku = Rp 91.652,00

2. Biaya Tempat = Rp 5.000.000,00

Total = Rp 5.091.652,00

Setelah dilihat analisis biaya pada masing-masing pembuatan adsorben karbon aktif dan cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal maka

25  

diketahui proses pembuatan adsorben dengan cangkang telur bebek lebih murah. Adapun limbah yang awalnya bersifat non ekonomis dapat menjadi ekonomis dengan pembuatan adsorben ini. Selain itu, pada pengolahan limbah logam Cd(II) dengan konsentrasi yang sama dibutuhkan jumlah adsorben karbon aktif yang lebih besar dibandingkan dengan adsorben cangkang telur bebek.

Selain ditinjau dari segi biaya dan jumlah adsorben, dilihat juga dari segi daya adsorpsinya yang berhubungan dengan karakteristik adsorben seperti luas permukaan. Karbon aktif merupakan senyawa karbon amorf yang dibuat dari bahan yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon (tulang, kayu, sekam, tempurung kelapa, ampas penggilingan tebu, dan lain-lain) dengan cara aktivasi. Luas permukaan karbon aktif sekitar 1000-2000 m2/g. Karbon aktif dapat digunakan dalam pemurnian gas (menghilangkan belerang, gas beracun), penjernihan air (mengadsorpsi logam-logam), menyerap kotoran dan sebagai filter, dan pemucatan minyak.

Cangkang telur yang berpori membuat dirinya menjadi bahan yang menarik untuk dijadikan sebagai adsorben. Setiap cangkang telur mengandung 7.000-17.000 pori. Proses kalsinasi menyebabkan CaCO3 terdekomposisi menjadi CaO

dan CO2. Adanya kalsit (CaO) yang ada pada cangkang telur bebek dapat

digunakan sebagai adsorben untuk mengadsorpsi logam – logam berat. Luas permukaan cangkang telur yang didapat melalui percobaan ini sekitar 2200-2700 m2/g.

Kemampuan adsorben dalam menjerap logam berat sangat bergantung pada luas permukaan porinya. Adapun luas permukaan cangkang telur lebih besar, sehingga daya adsorpsinya lebih tinggi. Selain itu, cangkang telur dapat dijadikan sebagai adsorben dalam keadaan aktivasi maupun tidak diaktivasi, sehingga lebih fleksibel dalam pembuatan dan segi biaya. Selanjutnya, adsorben cangkang telur memiliki kemampuan lebih dalam menjerap logam berat dibandingkan dengan karbon aktif. Jadi, dari segi daya adsorpsi, analisa biaya, dan jumlah adsorben dapat dilihat bahwa cangkang telur lebih baik sehingga digunakan cangkang telur pada penelitian ini.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa dan Laboratorium Operasi Teknik 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

Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain:

1. Cangkang telur bebek dari toko penjual makanan yang berada di kawasan Jalan Gedeh Medan

2. Metilen Biru

3. Aquadest

4. Aquabidest

5. Larutan logam Cd(II) 6. Larutan asam klorida (HCl)

3.3 PERALATAN

Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain: 1. SEM-EDX tipe JEOL-JSM-6510 LV

2. Spektrofotometer UV-Vistipe Shimadzu Serial No. A114548 3. Spektrofotometer AAS

4. Oven

5. Furnace

6. Ball Mill

7. Ayakan 140 mesh 8. Desikator

9. Piknometer 10 ml 10.Magnetic Stirrer

27  

11.Kertas Saring Whatman 42 12.Beaker Glass

13.Gelas Ukur

14.Timbangan Digital 15.Batang Pengaduk 16.Corong Gelas 17.Pipet Tetes 18.Stopwatch 19.Erlenmeyer 20.Lumpang dan Alu 21.Cawan Porselen 22.Kuvet

23.Penjepit Tabung 24.Spatula

3.4PROSEDUR PENELITIAN

3.4.1 Pembuatan Adsorben Cangkang Telur Bebek

Prosedur pembuatan adsorben cangkang telur bebek dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Putra [12], Bhaumik [4], Chumlong [3], Carvalho [61], Mahreni [9] yaitu :

1. Cangkang telur bebek dicuci dengan air keran beberapa kali hingga bersih dan lapisan membran dilepas dan dipisahkan dari cangkangnya.

2. Cangkang telur bebek dianginkan hingga kering.

3. Cangkang telur bebek dihancurkan menjadi lebih kecil dengan lumpang dan alu serta digiling menjadi serbuk dengan ball mill.

4. Serbuk cangkang telur bebek diayak dengan ayakan yang berukuran 140 mesh.

5. Hasil ayakan yang lolos dipanaskan pada suhu 1100C di oven, 6000C dan 8000C di furnace selama 2 jam.

6. Setelah itu, hasil pemanasan disimpan dalam desikator selama 24 jam.

3.5PROSEDUR ANALISA

3.5.1 Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur Bebek

Prosedur karakterisasi adsorben cangkang telur bebek dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Tsai [10], Park [5], Chumlong [3], Bhaumik [4], Muhammad [13] yaitu :

Hasil adsorben cangkang telur bebek pada suhu 1100C, 6000C, dan 8000C kemudian diukur dengan menggunakan peralatan SEM tipe JEOL-JSM-6510 LV untuk mengetahui struktur morfologi adsorben yang dilengkapi dengan EDX untuk mengetahui komponen kimia pada adsorben cangkang telur bebek.

3.5.2 Penentuan Berat Jenis (Densitas) Adsorben Cangkang Telur Bebek Prosedur penentuan berat jenis (densitas) adsorben cangkang telur bebek dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Priska [62] dan Siti [22] yaitu:

1. Berat jenis adsorben ditentukan dengan menggunakan piknometer 10 ml. 2. Piknometer dikeringkan dan ditimbang sebelum digunakan.

3. Piknometer diisi dengan aquadest dan ditimbang berat piknometer yang berisi aquadest kemudian dihitung densitas air.

4. Aquadest dibuang kira-kira 5 ml dan 1 gram adsorben dimasukkan dalam piknometer serta ditambah aquadest sampai penuh lalu ditimbang.

5. Berat jenis (densitas) adsorben dapat dihitung dengan rumus:

a

(3.1)

Keterangan :

A = berat adsorben (g) B = volume piknometer (ml)

C = berat piknometer + air + adsorben (g) D = berat piknometer + adsorben (g) a = berat jenis adsorben (g/ml)

29  

3.5.3 Penentuan Luas Permukaan Adsorben

Prosedur penentuan luas permukaan adsorben dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Sulistiyana [63], Liza [64], Dhuha [65], Wahyu [66] yaitu:

1. Sebanyak 1 gram sampel serbuk cangkang telur bebek pada suhu 1100C ditambahkan ke dalam 1000 ml larutan metilen biru 30 ppm.

2. Diaduk larutan tersebut dengan magnetic stirrer dengan interval waktu pengambilan sampel 10 menit hingga mencapai waktu setimbang.

3. Hasil pengadukan disaring dengan menggunakan kertas saring.

4. Diukur absorbansi filtratnya dengan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis.

5. Hasil pengukuran akan berupa konsentrasi dari filtratnya.

6. Berat teradsorpsi maksimum dimasukkan ke dalam persamaan sehingga didapatkan luas permukaan adsorben:

Mr a N. Xm.

S 

(3.2) Keterangan:

S = luas permukaan adsorben (m2/g) N = bilangan Avogrado (6,022 x 1023mol-1) Xm = berat adsorbat teradsorpsi (g/g)

a = luas penutupan oleh 1 molekul metilen biru (197 x 10-20 m2) Mr = massa molekul relatif metilen biru (320,5 g/mol)

7. Percobaan dari nomor 1-7 diulangi untuk sampel serbuk cangkang telur bebek pada suhu 6000C dan 8000C.

8. Diambil sampel cangkang telur pada suhu 6000C untuk diukur banyaknya logam Cd(II) yang terjerap dalam adsorben.

3.5.4 Penentuan Jumlah Logam Cd(II) yang Terjerap dalam Adsorben Prosedur penentuan jumlah logam Cd(II) yang terjerap dalam adsorben dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Putra [12], Bhaumik [4], Chumlong [3], Nacera [27], Park [5] yaitu:

1. Ke dalam beaker glass 1000 ml dimasukkan 1,5 gram sampel serbuk cangkang telur bebek pada suhu 6000C.

2. Ditambahkan 1000 ml larutan Cd(II) 12,5 ppm ke dalam erlenmeyer yang telah berisi sampel.

3. Campuran diaduk dengan magnetic stirrer dengan interval waktu pengambilan sampel 10 menit hingga mencapai waktu setimbang.

4. Hasil pengadukan disaring dengan menggunakan kertas saring.

5. Filtrat diambil untuk mengukur konsentrasi akhir Cd(II) dengan menggunakan Spektrofotometer AAS.

6. Hasil pengukuran akan berupa konsentrasi dari filtratnya.

7. Banyaknya Cd(II) yang terjerap oleh setiap gram sampel dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

B

1 x V x 1.000

C C Wads 1  2

(3.3) Keterangan :

Wads = berat Cd(II) yang terjerap oleh satu gram sampel (mg/g)

B = berat sampel yang digunakan (g) C1 = konsentrasi larutan Cd(II) awal (ppm)

C2 = konsentrasi larutan Cd(II) akhir (ppm)

31  

3.6FLOWCHART PENELITIAN

3.6.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Cangkang Telur Bebek yang Diaktivasi secara Termal dan Karakterisasi

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Cangkang Telur Bebek yang Diaktivasi Secara Termal dan Karakterisasi

Mulai

Cangkang telur bebek dicuci dengan air keran beberapa kali dan membran dilepaskan

Cangkang telur bebek yang telah bersih dianginkan hingga kering

Setelah kering, cangkang telur bebek dihancurkan dengan lumpang dan alu serta digiling dengan ball mill

Hasil gilingan diayak dengan ayakan 140 mesh

Hasil ayakan yang lolos dipanaskan pada suhu 1100C di oven, 6000C dan 8000C di furnace selama 2 jam.

Hasil pemanasan disimpan dalam desikator selama 24 jam

Selesai

Karakterisasi adsorben dilakukan dengan peralatan SEM-EDX

3.6.2 Flowchart Penentuan Berat Jenis (Densitas) Adsorben Cangkang Telur Bebek

Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Berat Jenis Adsorben Cangkang Telur Bebek Piknometer 10 ml dikeringkan dan ditimbang

Aquadest dibuang kira-kira 5 ml

Selesai

Piknometer diisi dengan aquadest dan ditimbang sehingga dapat dihitung densitas air

Dihitung berat jenis adsorben

Apakah ada adsorben yang lain?

Tidak

Ya 1 gram adsorben dimasukkan ke dalam

piknometer dan ditambah aquadest sampai penuh lalu ditimbang

33  

3.6.3 Flowchart Penentuan Luas Permukaan Adsorben

Gambar 3.3 Flowchart Penentuan Luas Permukaan Adsorben 1000 ml larutan metilen biru 30 ppm dimasukkan ke dalam beaker glass

Campuran diaduk dengan magnetic stirrer dengan interval waktu pengambilan sampel 10 menit

Campuran disaring dengan kertas saring

Dihitung berat teradsorpsi maksimum

Selesai Mulai

Ditambahkan 1 gram serbuk cangkang telur bebek

Filtrat diukur dengan Spektrofotometer UV-Vis

Apakah ada adsorben yang lain?

Tidak

Ya

3.6.4 Flowchart Penentuan Jumlah Logam Cd(II) yang Terjerap dalam Adsorben

Gambar 3.4 Flowchart Penentuan Jumlah Logam Cd(II) yang Terjerap dalam Adsorben

1000 ml larutan logam Cd(II) dimasukkan ke dalam beaker glass yang telah berisi 1,5 gram sampel

Campuran diaduk dengan magnetic stirrer dengan interval pengambilan sampel 10 menit

Campuran disaring dengan kertas saring

Dihitung banyak Cd(II) yang terjerap dalam adsorben

Selesai Mulai

Filtrat diukur dengan Spektrofotometer AAS

Apakah ada logam berat lain?

Tidak

35  

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 AKTIVASI ADSORBEN CANGKANG TELUR BEBEK

Pada penelitian ini, cangkang telur bebek diaktivasi secara fisika yaitu dipanaskan dalam oven pada suhu 1100C dan furnace pada suhu 6000C dan 8000C serta hasilnya ditunjukkan pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Hasil Proses Pemanasan (Aktivasi) Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C

Suhu Gambar Keterangan (Sifat Fisik)

1100C

-Warna : putih seperti warna asli cangkang telur -Bau : sedikit bau

menyengat (pada saat pemanasan) -Bentuk : berupa serbuk

halus dan kering

6000C

-Warna : abu kehitaman -Bau : tidak berbau -Bentuk : berupa serbuk,

tekstur lebih padat dan agak lembab

8000C

-Warna : campuran warna putih dan abu kehitaman -Bau : tidak berbau -Bentuk : berupa serbuk,

tekstur lebih padat dan agak lembab

Gambar 4.1 merupakan hasil pengamatan proses aktivasi fisika (termal) adsorben cangkang telur bebek pada suhu 1100C dengan menggunakan oven dan pada suhu 6000C dan 8000C dengan menggunakan furnace selama 2 jam untuk mengetahui karakteristik sifat fisik adsorben, seperti warna, bau, dan bentuk. Peralatan oven dan furnace yang digunakan dapat dilihat pada lampiran 3.

Pada gambar 4.1 ini dapat dilihat bahwa hasil adsorben pada ketiga suhu tersebut menunjukkan warna, bau, dan bentuk yang berbeda-beda. Pada suhu 1100C menunjukkan sifat fisik adsorben berwarna putih, sedikit berbau menyengat, dan berupa serbuk halus dan kering. Pada penelitian Mahreni [9], sifat fisik adsorben cangkang telur yang dikeringkan di oven pada suhu 1100C berwarna putih dan berupa serbuk halus.

Cangkang telur bebek terdiri dari bahan organik berupa matriks protein dan bahan kristal anorganik (CaCO3, MgCO3, dan CaPO4) [19]. Adapun komposisi

cangkang telur bebek ditampilkan pada tabel 2.2.

CaCO3 merupakan komponen utama dari cangkang telur. CaCO3 merupakan

zat padat berwarna putih, mengandung 40% Ca maksimum, tidak larut dalam air, tetapi kelarutan bertambah pada kondisi basa [67].

Proses aktivasi fisika adalah suatu perlakuan termal terhadap adsorben yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan kimia atau mengoksidasi molekul permukaan sehingga luas permukaan bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi [68]. Perlakuan termal pada adsorben ini terdiri dari dua bagian, yaitu mula-mula terjadi sebagian besar bahan organik terbakar, kemudian terjadi transformasi cangkang telur menjadi CaO [69]. Aktivasi pada suhu di bawah 6000C tidak terjadi proses kalsinasi sehingga tidak terbentuk CaO [70].

Jadi, hasil yang diperoleh pada penelitian ini sama dengan penelitian yang dilakukan Mahreni [9]. Sifat fisik adsorben berwarna putih menunjukkan bahwa kandungan CaCO3 yang tinggi dan belum terdekomposisi menjadi CaO. Bahan

anorganik seperti MgCO3 dan CaPO4 belum terbakar menjadi abu dan bahan

organik belum terbakar menjadi karbon. Hal ini menyebabkan adsorben pada suhu 1100C berwarna putih.

Gambar L3.17 Spektrofotometer UV-Vis

 

L3.4 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM BERAT Cd(II)

Gambar L3.19 Foto Larutan Logam Berat Cd(II) yang Dibuat

Gambar L3.20 Foto Larutan Logam Berat Cd (II) yang Diadsorpsi dengan Adsorben

Gambar L3.21 Tempat Penempatan Sampel yang akan Diuji dengan AAS

 

Gambar L3.23 Peralatan Spektrofotometer AAS

Gambar L3.25 Pipa Penyalur Gas