Adsorben berbasis limbah padat tapioka

ADSORBEN BERBASIS LIMBAH PADAT TAPIOKA

TEDY KURNIAWAN

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011

ABSTRAK
TEDY KURNIAWAN. Adsorben Berbasis Limbah Padat Tapioka. Dibimbing
oleh HENNY PURWANINGSIH dan KOMAR SUTRIAH.
Penggunaan adsorben ekonomis telah dipelajari sebagai alternatif pengganti
arang aktif untuk menjerap limbah zat warna. Penelitian ini memanfaatkan limbah
padat tapioka, kaolin, bentonit, campuran limbah padat tapioka-kaolin dan limbah
padat tapioka-bentonit sebagai adsorben zat warna biru cibacron. Adsorben
terlebih dahulu diaktivasi dengan asam dan basa. Arang aktif komersial digunakan
sebagai pembanding. Adsorpsi dilakukan dengan ragam waktu adsorpsi dan bobot
adsorben. Dari semua ragam yang dilakukan, diperoleh adsorben yang terbaik
yaitu limbah padat tapioka teraktivasi asam. Kondisi optimum adsorpsi adsorben

limbah padat tapioka aktivasi asam adalah pada waktu 75 menit dan bobot
adsorben 1 g dengan penurunan konsentrasi dari 50 mg/L menjadi 11.12 mg/L,
sedangkan untuk adsorben arang aktif diperoleh kondisi optimum pada waktu 30
menit dan bobot adsorben 0.5 g dengan penurunan konsentrasi dari 50 mg/L
menjadi 19.44 mg/L. Dalam pengujian larutan tunggal biru cibacron, kapasitas
adsorpsi untuk limbah padat tapioka teraktivasi asam dan arang aktif berturutturut sebesar 1.94 mg/g dan 3.05 mg/g dengan efisiensi berturut-turut sebesar
77.75% dan 61.11%. Adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam menunjukkan
model isoterm Freundlich.

ABSTRACT
TEDY KURNIAWAN. Tapioka Solid Waste Based Adsorbent. Supervised by
HENNY PURWANINGSIH and KOMAR SUTRIAH.
The use of agroindustrial waste and clay mineral have been studied as
alternative adsorbents for dyes, such as cibacron blue. In this research, tapioca
solid waste, kaolin, bentonite, and the mixture of tapioca solid waste and kaolinite
or bentonite were used as adsorbents for cibacron blue. Acid and base treatments
were carried out to activate the adsorbents. Adsorption was varied with adsorption
times and adsorbent weight. The result showed that acid activated tapioca solid
waste had the highest adsorption capacity. The optimum adsorption time and
adsorbent tapioca solid waste weight was 75 minutes and 1 g. The cibacron blue

concentration decrease from 50 mg/L to 11.12 mg/L. On the other hand, the
optimum condition for commercially activated carbon were 30 minutes and 0.5 g
with concentration decreasing from 50 mg/L to 19.44 mg/L. The adsorption
capacity for acid activated tapioca solid waste and activated carbon were 1.94
mg/g and 3.05 mg/g adsorbent respectively. With adsorption efficiency were
77.75% and 61.11%. Acid activated tapioca solid waste were followed Freundlich
isotherm.

ADSORBEN BERBASIS LIMBAH PADAT TAPIOKA

TEDY KURNIAWAN

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
2011

Judul
Nama
NIM

: Adsorben Berbasis Limbah Padat Tapioka
: Tedy Kurniawan
: G44062479

Menyetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Henny Purwaningsih, S.Si, M.Si.
NIP 19741201 200501 2 001

Drs. Komar Sutriah, M.S.
NIP 19630705 199103 1 004

Mengetahui
Ketua Departemen,

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, M.S.
NIP 19501227 197603 2 002

Tanggal lulus:

v

PRAKATA
Segala puji senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas
rahmat, hidayah, dan ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.
Shalawat serta salam selalu penulis curahkan kepada Nabi Muhammad saw,
keluarga, sahabat, serta pengikutnya hingga akhir zaman. Karya ilmiah ini disusun
berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan April sampai November
2010 di Laboratorium Kimia Fisik, Departemen Kimia FMIPA IPB. Karya ilmiah

yang berjudul Adsorben Berbasis Limbah Padat Tapioka ini merupakan salah satu
syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains pada Departemen Kimia FMIPA
IPB.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Henny Purwaningsih, S.Si,
M.Si. selaku pembimbing pertama, dan Bapak Drs. Komar Sutriah, M.S. selaku
pembimbing kedua yang telah memberikan arahan, saran, dan dorongan selama
pelaksanaan penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Ungkapan terima kasih
penulis berikan kepada keluarga tercinta, Bapak, Ibu, Nenek dan adik-adikku
(Adetya Mustofa dan M. Tri Amhari) yang selalu memberikan semangat, doa, dan
kasih sayang. Terima kasih juga kepada Bapak Nano, Ibu Ai, Bapak Ismail,
Bapak Sobur atas fasilitas dan bantuan yang diberikan selama penelitian. Ucapan
terima kasih juga disampaikan kepada Risal, Chandra, Nafiul, Anna, Wida, dan
teman-teman kimia 43 yang turut membantu, memberikan semangat dan
dukungannya dalam penyusunan karya ilmiah.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan.

Bogor, April 2011

Tedy Kurniawan

vi

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 12 Juni 1988 sebagai anak
pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Munzijen Syafei dan Ikah Atikah.
Tahun 2006, penulis lulus dari SMU Negeri 1 Karawang dan pada tahun yang
sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan
Seleksi Masuk IPB (USMI) IPB. Selama mengikuti masa perkuliahan penulis
aktif dalam beberapa organisasi kemahasiswaan IPB, seperti DPM FMIPA,
Century, Merpati Putih, dan Forces. Selain itu, penulis pernah menjadi asisten
praktikum Kimia Dasar TPB IPB tahun ajaran 2008/2009, asisten praktikum
Kimia Lingkungan tahun ajaran 2009/2010 dan asisten praktikum Kimia Fisik
tahun ajaran 2009/2010. Tahun 2009, penulis mengikuti kegiatan Praktik Lapang
di BPOM, PPOMN Jakarta Pusat, dengan judul Karakterisasi Bahan Baku
Pembanding Obat Imidazole sp.

vii

DAFTAR ISI
Halaman

DAFTAR TABEL .......................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................

ix

PENDAHULUAN ..........................................................................................

1

TINJAUAN PUSTAKA
Limbah Padat Tapioka ........................................................................
Kaolin ................................................................................................
Bentonit .............................................................................................
Adsorpsi..............................................................................................
Isoterm Adsorpsi ................................................................................
Zat Warna ...........................................................................................

1
2

3
3
3
4

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat....................................................................................
Lingkup Kerja .....................................................................................

4
5

HASIL DAN PEMBAHASAN
Aktivasi Limbah Padat Tapioka, Kaolin, dan Bentonit ........................ 6
Adsorpsi Biru Cibacron ...................................................................... 7
Penentuan Nisbah Optimum Adsorben ............................................... 7
Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi ................................................. 8
Penentuan Bobot Optimum Adsoben .................................................. 8
Optimalisasi Adsorpsi Biru Cibacron pada AA ................................... 9
Perbandingan Adsorbsi Biru Cibacron pada Adsorben LPTA dan AA

9
Isoterm Adsorpsi ................................................................................ 10
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan............................................................................................. 12
Saran................................................................................................... 12
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 12
LAMPIRAN ................................................................................................... 15

viii

DAFTAR TABEL
Halaman
1
2
3
4
5

Komposisi kimia limbah padat tapioka ....................................................... 2
Modifikasi contoh adsorben ....................................................................... 5

Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi adsorben LPTA dan AA ............. 10
Nilai konstanta n dan k dari persamaan Freundlich ..................................... 11
Nilai konstanta α dan β dari persamaan Langmuir ...................................... 11

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Limbah padat tapioka .................................................................................
2 Serbuk kaolin ............................................................................................
3 Struktur kaolin ..........................................................................................
4 Struktur bentonit ........................................................................................
5 Struktur biru cibacron.................................................................................
6 Skema interaksi proton dengan struktur kaolin ..........................................
7 Skema interaksi proton dengan struktur bentonit .......................................
8 Penentuan nisbah optimum adsorpsi biru cibacron......................................
9 Perbandingan perlakuan adsorben limbah padat tapioka ............................
10 Waktu optimum adsorpsi biru cibacron oleh LPTA ....................................
11 Bobot optimum adsorpsi biru cibacron oleh LPTA .....................................
12 Waktu optimum adsorpsi biru cibacron oleh AA ........................................
13 Bobot optimum adsorpsi biru cibacron oleh AA .........................................
14 Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi LPTA dan AA ...........................

15 Isoterm Freundlich adsorpsi biru cibacron oleh LPTA ................................
16 Isoterm Langmuir adsorpsi biru cibacron oleh LPTA .................................
17 Isoterm Freundlich adsorpsi biru cibacron oleh AA ....................................
18 Isoterm Langmuir adsorpsi biru cibacron oleh AA......................................

2
2
2
3
4
6
7
7
7
8
8
9
9
10
10
10
11
11

ix

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian ............................................................................... 16
2 Data konsentrasi dan absorbans larutan biru cibacron pada pembuatan
kurva standar..............................................................................................

17

3 Data optimasi perlakuan adsorben terhadap biru cibacron 50 mg/L ............ 18
4 Data optimasi waktu adsorpsi biru cibacron 50 mg/L.................................. 20
5 Data optimasi bobot adsorben adsorpsi biru cibacron 50 mg/L .................. 21
6 Data optimasi waktu adsorpsi biru cibacron 50 mg/L oleh arang aktif ........ 22
7 Data optimasi bobot arang aktif terhadap biru cibacron 50 mg/L ................ 23
8 Data isoterm Freundlich dan Langmuir untuk adorpsi biru cibacron ........... 24
9 Data isoterm Freundlich dan Langmuir untuk adorpsi biru cibacron oleh
arang aktif ................................................................................................. 25
10 Interaksi gugus polisakarida dengan gugus zat warna reaktif biru cibacron . 26

1

PENDAHULUAN
Kegiatan industri telah menjadi bagian
yang tak terpisahkan dari kehidupan. Selain
berdampak positif bagi manusia, kegiatan ini
juga memberikan dampak negatif berupa
kerusakan lingkungan akibat pengelolaan
limbah yang tidak baik (Suwarsa 1998,
Zubieta et al. 2007, Hartati et al. 2008).
Limbah merupakan masalah utama dalam
pengendalian dampak lingkungan industri.
Salah satu jenis polutan yang terdapat dalam
hampir semua limbah yang berasal dari
industri, terutama industri tekstil dan makanan
adalah zat warna. Sebagian besar zat warna
tekstil merupakan zat warna sintetik.
Zat warna sintetik adalah salah satu jenis
polutan yang termasuk limbah B3 sehingga
limbah yang dihasilkannya berbahaya bagi
kesehatan manusia. Tidak seperti zat warna
alami, zat warna sintetik sulit dihilangkan
menggunakan metode fisikokimia dan biologi
konvensional (Bulut et al. 2007, Pekkuz et al.
2007). Dalam proses pewarnaan tekstil sekitar
10-15% zat warna reaktif terbawa dalam
aliran sungai (Dizge 2007). Hal ini
menimbulkan masalah lingkungan perairan
seperti mengganggu ekosistem perairan,
memperlambat aktivitas fotosintesis, dan
menghambat pertumbuhan biota perairan
dengan menghalangi masuknya sinar matahari
ke dalam air.
Proses adsorpsi merupakan metode yang
paling efisien untuk pengelolaan limbah zat
warna (Chou et al. 2000). Metode lainnya
dalam pengelolaan limbah zat warna terdiri
atas oksidasi-ozonisasi, flokulasi-koagulasi,
dan penggunaan membran (Pekkuz et al.
2007). Metode-motode tersebut mempunyai
kelebihan dan kekurangan, di antaranya
pembentukan lumpur yang berlebihan dan
penggunaanya yang kurang efisien.
Adsorben yang paling efisien dalam
pengelolaan limbah zat warna adalah karbon
aktif. Karbon aktif merupakan adsorben yang
cukup mahal sehingga saat ini pembuatan
adsorben difokuskan kepada pembuatan
adsorben yang relatif murah yang bersumber
dari produk samping pertanian seperti jerami
dan kulit padi (Suwarsa 1998, Chou et al.
2000, Verma dan Mishra 2010), ampas teh
(Retnowati 2005), tongkol jagung (Fahrizal
2008, Suryani 2009), serbuk gergaji (Pekkuz
et al. 2007), dan ampas tebu (Raghuvanshi et
al. 2004, Azhar et al. 2005, Karnitz et al.
2006, Gurgel et al. 2008, Diapati 2009).
Penelitian ini menggunakan limbah padat
tapioka sebagai bahan baku untuk pembuatan

adsorben. Limbah padat tapioka mempunyai
potensi menjadi adsorben karena mengandung
bahan polisakarida yang cukup tinggi
sehingga dapat dijadikan adsorben untuk
menjerap zat warna. Ketersediaan limbah
padat tapioka terus meningkat sejalan dengan
meningkatnya produksi tapioka. Limbah padat
tapioka diketahui sebagai bahan sumber
energi yang memiliki kadar protein kasar
rendah, tetapi kaya akan karbohidrat. Oleh
karena itu, limbah padat tapioka dapat
digunakan sebagai pakan ternak. Beberapa
penelitian tentang pemanfaatan limbah padat
tapioka telah dilakukan (Tjiptadi 1985,
Rinaldy 1987, Ali 2008, dan Widiarto et al.
2008). Victoria (2010) mengadsorpsi zat
warna biru metilena dengan campuran
adsorben limbah padat tapioka-kaolin
memperoleh kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi yang baik dibandingkan dengan
arang aktif. Hal ini menunjukkan bahwa
campuran limbah padat tapioka-kaolin
berpotensi sebagai adsorben.
Selain limbah hasil pertanian, kaolin dan
bentonit dilaporkan dapat digunakan sebagai
bahan baku pembuatan adsorben. Kaolin dan
bentonit merupakan contoh adsorben yang
termasuk jenis aluminasilikat. Ghosh dan
Bhattacharyya (2002) dan Nandi et al. (2008)
menunjukkan penggunaan kaolin dapat
digunakan sebagai adsorben zat warna,
sedangkan Lian et al. (2008) serta Benguella
dan Yacouta-Nour (2008) menunjukkan
bahwa bentonit dapat digunakan sebagai
adsorben zat warna.
Penelitian ini bertujuan memanfaatkan
campuran limbah padat tapioka-kaolin dan
limbah padat tapioka-bentonit sebagai
adsorben zat warna reaktif biru cibacron
dengan aktivasi asam maupun basa. Kondisi
optimum adsorpsi yang meliputi waktu
adsorpsi dan nisbah bobot adsorben terhadap
zat warna biru cibacron, serta isoterm adsorpsi
dari adsorben tersebut ditentukan.

TINJAUAN PUSTAKA
Limbah Padat Tapioka
Proses pengolahan ubi kayu (Manihot
utilissima) menjadi tepung tapioka akan
menghasilkan limbah padat dan hasil buangan
berupa cairan yang disebut sludge. Limbah
padat tapioka merupakan limbah padat
industri tapioka yang jumlahnya 30% (b/b)
dari bahan baku (Gambar 1). Potensi limbah
padat tapioka didukung oleh kadar selulosa

2

yang dapat mencapai 65,9% (Widiarto et al.
2008). Berdasarkan kandungan ini, limbah
padat tapioka mempunyai potensi yang besar
untuk dimanfaatkan sebagai sumber selulosa
maupun
untuk
menghasilkan
produk
turunannya.

satu lapisan
aluminat).

hidroksioksida-Al

(lapisan

Gambar 2 Serbuk kaolin.

Gambar 1 Limbah padat tapioka.
Komponen penting yang terdapat dalam
limbah padat tapioka adalah pati dan serat
kasar. Komposisi kimia limbah padat tapioka
sangat bervariasi tergantung pada mutu bahan
baku, efisiensi proses ekstraksi pati dan
penanganan limbah padat tapioka itu sendiri
(Tjiptadi 1985). Komposisi kimia limbah
padat tapioka berbeda untuk setiap daerah asal
dan jenis ubi kayu, serta teknologi yang
digunakan dan penanganan limbah padatnya.
Komposisi kimia limbah padat tapioka dapat
dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1

Komposisi kimia limbah padat
tapioka

Komposisi

Kadar (%)

Air

12.7

Abu

9.1

Serat Kasar

8.1

Protein

2.5

Lemak

Satuan-satuan ini berikatan kuat sesamanya
dengan ikatan hidrogen dan Van der Waals.
Hal ini mengakibatkan kation atau anion dan
molekul air tidak dapat masuk ke lapisan
silikat maupun aluminat sehingga efektivitas
penjerapannya terbatas hanya di permukaan
saja. Sifat penukar kation atau anion hanya
berasal dari bagian ujung mineral yang
mengalami pemutusan (Muhdarina dan
Linggawati 2003).
Dalam kelompok mineral kaolin, kaolinit
ditemukan dalam jumlah yang paling banyak.
Komposisi kimia dari kaolinit, yaitu SiO2
46.54%, Al2O3 39.50%, dan H2O 13.96%
(Sarapaa dan Al-Ani 2008). Molekul air
dalam struktur kristal kaolinit dapat
ditemukan pada ruang antarlapisannya.
Struktur kaolin disajikan pada Gambar 3.

1.0

Karbohidrat
Sumber : Rinaldy (1987)

65.9

Kaolin
Kaolin
dengan
formula
Al2O3.2SiO2.2H2O, merupakan masa batuan
yang tersusun dari material lempung dengan
kandungan besi yang rendah, dan umumnya
berwarna putih atau agak keputihan (Gambar
2). Kelompok mineral kaolin meliputi
kaolinit, nakrit, dikit, dan haloisit. Kaolinit,
nakrit, dan dikit mempunyai komposisi kimia
yang ideal, yaitu Al2Si205(OH)4.
Kaolinit, nakrit, dan dikit dibedakan oleh
susunan lapisan 1:1. Pengertian lapisan 1:1
adalah untuk setiap satuan mineral terdiri atas
satu lapisan oksida-Si (lapisan silikat) dan

Gambar 3 Struktur kaolin.
Bagian permukaan dari kristal kaolinit
mempunyai muatan negatif yang tetap dan
tidak bergantung pH (permanent charge).
Muatan negatif tersebut berasal dari subtitusi
atom dalam struktur kristal yang tidak
mempengaruhi struktur kristal tersebut,
misalnya dengan adanya atom Al yang
bermuatan +3 yang menggantikan atom Si
yang bermuatan +4 menyebabkan kerangka
kaolinit kekurangan muatan positif atau
kelebihan muatan negatif (Faruqi et al. 1967).

3

Bentonit
Bentonit adalah istilah yang digunakan di
dalam dunia perdagangan untuk sejenis tanah
lempung yang secara alami mempunyai
kemampuan mengembang sampai 15 kali
volume keringnya jika menyerap air. Mineral
bentonit memiliki diameter kurang dari 2 µm
yang terdiri dari berbagai macam mineral
filosilikat
yang
mengandung
silika,
alumunium oksida, dan hidroksida yang dapat
mengikat air. Bentonit memiliki struktur tiga
lapisan yang terdiri dari dua lapisan silika
tetrahedron dan satu lapisan sentral octahedral
(Syuhada et al. 2008).

Gambar 4 Struktur bentonit.
Bentonit dapat diklasifikasikan menjadi
dua kelompok, yaitu natrium bentonit dan
kalsium bentonit. Bentonit mengandung 85%
montmorilonit yang mempunyai rumus kimia
Al2O3.4SiO2xH2O, yaitu senyawa silikat
dalam alumina yang mengandung air terikat
secara kimia. Molekul air dalam struktur
kristal bentonit dapat ditemukan pada ruang
antarlapisannya. Kandungan lain dalam
bentonit merupakan pengotor dari beberapa
jenis mineral seperti kwarsa, ilit, kalsit,
mika,dan klorit. Struktur bentonit ditunjukkan
pada Gambar 4.
Adsorpsi
Adsorpsi
merupakan
peristiwa
terakumulasinya
partikel
pada
suatu
permukaan (Atkins 1999). Adsorpsi terjadi
karena adanya gaya tarik menarik antar
molekul adsorbat dengan tempat-tempat aktif
di permukaan adsorben. Adsorbat adalah
substansi yang terjerap atau substansi yang
akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan
adsorben adalah merupakan suatu media
penjerap. Menurut Reynolds yang diacu
dalam Wijaya (2008), proses adsorpsi dapat

digambarkan sebagai proses saat molekul
meninggalkan larutan dan menempel pada
permukaan zat adsorben.
Mekanisme penjerapan tersebut dapat
dibedakan menjadi dua yaitu, adsorpsi secara
fisika (fisisorpsi) dan adsorpsi secara kimia
(kimisorpsi). Pada proses fisisorpsi, gaya yang
mengikat adsorbat oleh adsorben adalah gayagaya Van der Waals, sedangkan pada proses
adsorpsi kimia terjadi interaksi adsorbat
dengan adsorben melalui pembentukan ikatan
kimia (Sukarta 2008). Kimisorpsi terjadi
diawali dengan adsorpsi secara fisika
(fisisorpsi), yaitu partikel-partikel adsorbat
mendekat ke permukaan adsorben melalui
gaya Van der Waals atau melalui ikatan
hidrogen, kemudian diikuti oleh adsorpsi
kimia yang terjadi setelah adsorpsi fisika.
Pada adsorpsi kimia, partikel yang melekat
pada permukaan akan membentuk ikatan
kimia (Atkins 1999).
Faktor-faktor
yang
mempengaruhi
adsorpsi, yaitu sifat fisika dan kimia adsorben
seperti luas permukaan, pori-pori, dan
komposisi
kimia.
Selanjutnya
juga
dipengaruhi oleh sifat fisika dan kimia
adsorbat seperti ukuran molekul, polaritas
molekul, dan komposisi kimia, konsentrasi
adsorbat dalam fase cair, sifat fase cair, serta
lamanya
proses
adsorpsi
tersebut
berlangsung. Semakin kecil ukuran partikel,
maka semakin besar luas permukaan padatan
persatuan volume tertentu sehingga akan
semakin banyak zat yang diadsorpsi (Atkins
1999). Adsorben yang baik memiliki
kapasitas adsorpsi dan persentase efisiensi
penjerapan yang tinggi.
Isoterm Adsorpsi
Isoterm adsorpsi merupakan fungsi
konsentrasi zat terlarut yang terjerap pada
padatan terhadap konsentrasi larutan. Tipe
isoterm adsorpsi dapat digunakan untuk
mempelajari mekanisme adsorpsi. Adsorpsi
fase cair-padat pada umumnya mengikuti tipe
isoterm Freundlich dan Langmuir (Atkins
1999).
Isoterm Adsorpsi Langmuir
Isoterm Langmuir merupakan proses
adsorpsi yang berlangsung secara kimisorpsi
satu lapisan. Kimisorpsi adalah adsorpsi yang
terjadi melalui ikatan kimia yang sangat kuat
antara tapak aktif permukaan dengan molekul
adsorbat dan dipengaruhi oleh densitas
elektron. Adsorpsi satu lapisan terjadi karena

4

ikatan kimia biasanya bersifat spesifik,
sehingga permukaan adsorben dapat mengikat
adsorbat dengan ikatan kimia. Persamaan
isoterm adsorpsi Langmuir dapat diturunkan
secara teoritis dengan menganggap terjadinya
kesetimbangan antara molekul-molekul zat
yang diadsorpsi pada permukaan adsorben
dengan molekul-molekul zat yang tidak
teradsorpsi sebagai berikut :

x



m

c
1  c

Kostanta α dan β dapat ditemukan dari kurva
c
terhadap c dengan
hubungan
x/m
persamaan :

c



x/ m

1



1

 

c

Keterangan:
x/m = massa adsorbat yang teradsorpsi per
gram adsorben
c
= konsentrasi kesetimbangan adsorbat
dalam larutan setelah adsorpsi (ppm)
α,β = konstanta empiris
Isoterm Adsorpsi Freundlich

Keterangan:
x/m = massa adsorbat yang teradsorpsi per
gram adsorben
c
= konsentrasi kesetimbangan adsorbat
dalam larutan setelah adsorpsi (ppm)
k,n = konstanta empiris
Zat Warna
Zat warna tekstil merupakan senyawa
organik
yang
keberadaannya
dapat
menggangu ekosistem perairan. Limbah cair
yang berwarna ini akan diproses terlebih
dahulu sampai konsentrasinya cukup aman
jika berada di perairan.
Biru cibacron merupakan salah satu jenis
zat warna reaktif yang digunakan dalam
industri tekstil. Zat warna ini memiliki sifat
tidak berbau, berwujud padat pada suhu
kamar, yaitu berupa serbuk berwarna biru
kehitaman yang berwarna biru ketika
dilarutkan dalam air, memiliki pH 6-7, dan
kelarutan dalam air 1000 g/L. Biru cibacron
dengan rumus molekul C30H24ClN7O10S3
termasuk zat warna bifungsional yang
mengandung dua gugus reaktif, yaitu
monoklorotriazin dan vinil sulfona. Struktur
biru cibacron ditunjukkan pada Gambar 5.
SO3H
O

NH2
SO2OH

Isoterm Freundlich merupakan proses
adsorpsi yang terjadi secara fisisorpsi banyak
lapisan. Fisisorpsi adalah adsorpsi yang hanya
melibatkan gaya intermolekul dan ikatannya
lemah. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich
didasarkan
atas
terbentuknya
lapisan
monolayer dari molekul-molekul adsorbat
pada permukaan adsorben. Pada adsorpsi
Freundlich situs-situs aktif pada permukaan
adsorben bersifat heterogen.
Menurut Atkins (1999), pada proses
adsorpsi zat terlarut pada permukaan padatan
diterapkan
isoterm
Freundlich
yang
diturunkan secara empiris dengan bentuk
persamaan :
x
1/ n
 kc
m
Apabila dilogaritmakan, persamaan isoterm
Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut :
log

x
m

 log k 

1
n

log c

NH
N
O

HN

N
H
SO3H

N
N
Cl

Gambar 5 Struktur biru cibacron.

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Analisis
hasil
penelitian
ini
menggunakan, spektrofotometer Spectronic
20D+ Thermo Electron Corporation. Bahanbahan yang digunakan adalah limbah padat
tapioka (eksternal) dari perusahaan tapioka di
daerah Cimahpar, Bogor, kaolin komersial,
bentonit dari PT Sud Chemie, zat warna biru
cibacron komersial, dan serbuk arang aktif
komersial.

5

Lingkup Kerja
Penelitian terdiri atas beberapa tahap.
Tahap pertama adalah preparasi limbah padat
tapioka, kaolin dan bentonit. Tahap kedua
adalah aktivasi limbah padat tapioka, kaolin
dan bentonit. Tahap ketiga adalah pembuatan
campuran limbah padat tapioka-kaolin dan
limbah padat tapioka-bentonit. Tahap keempat
adalah optimasi waktu kontak dan bobot
adsorben pada adsorpsi biru cibacron. Tahap
kelima adalah penentuan jenis isoterm
adsorpsi biru cibacron oleh adsorben terbaik.
Diagram alir penelitian dapat dilihat pada
lampiran 1
Metode
Preparasi Sampel
Semua sampel (limbah padat tapioka,
kaolin, dan bentonit) dicuci dengan air suling
lalu dikeringkan pada suhu 105 °C selama 3
jam dalam oven, kemudian dihancurkan dan
diayak sehingga berukuran  200 mesh
(Arikan et al. 2009).
Aktivasi Limbah Padat Tapioka
Limbah padat tapioka yang telah dicuci
diaktivasi dengan asam dan basa. Aktivasi
dengan asam dilakukan dengan memasukkan
limbah padat tapioka ke dalam labu
Erlenmeyer dan ditambahkan sebanyak 50 mL
H3PO4 30%. Campuran tersebut dipanaskan
sambil diaduk selama 6 jam, kemudian
disaring dengan vakum. Limbah padat tapioka
yang telah diaktivasi tersebut dicuci beberapa
kali dengan air suling untuk mengeluarkan
asam, setelah itu dikeringkan pada suhu 40 ºC
selama 24 jam.
Aktivasi limbah padat tapioka dengan
basa dilakukan dengan cara memasukkan
limbah padat tapioka ke dalam labu
Erlenmeyer dan ditambahkan NaOH 0.1 N.
Campuran tersebut dipanaskan sambil diaduk
selama 6 jam, kemudian disaring dengan
vakum. Limbah padat tapioka yang telah
diaktivasi tersebut dicuci beberapa kali
dengan air suling untuk mengeluarkan basa,
setelah itu dikeringkan pada suhu 40 ºC
selama 24 jam.
Aktivasi Kaolin dan Bentonit
Kaolin ditimbang sebanyak 10 g ke dalam
labu bulat dan ditambahkan sebanyak 250 ml
larutan H2SO4 30%. Campuran tersebut
dipanaskan sambil diaduk dengan pengaduk
magnet dan dipanaskan pada suhu 90-100 °C
selama 6 jam, kemudian didinginkan dan

disaring dengan vakum. Kaolin lalu dicuci
beberapa kali dengan air suling untuk
mengeluarkan asam, dan keberadaan ion SO42dideteksi menggunakan larutan BaCl2. Kaolin
yang telah dicuci tersebut dikeringkan pada
suhu 105 °C selama 3 jam. Contoh kaolin
kemudian disimpan dalam desikator untuk
pemakaian selanjutnya. Aktivasi bentonit
merujuk pada metode aktivasi kaolin yang
dilaporkan Koyuncu et al. (2007).
Pembuatan Adsorben Limbah Padat
Tapioka-Kaolin dan Limbah Padat
Tapioka-Bentonit (Victoria 2009)
Limbah padat tapioka yang telah
diaktivasi dicampur hingga merata dengan
kaolin dan bentonit yang juga telah diaktivasi
(Tabel 2). Komposisi campuran adsorben
yaitu 25:75, 50:50, 75:25, dan 100:0. Setelah
itu, adsorben diberi nama sebagai berikut,
limbah padat tapioka aktivasi asam dan kaolin
aktivasi asam (LPTA,KA), limbah padat
tapioka aktivasi asam dan bentonit aktivasi
asam (LPTA,BA), limbah padat tapioka basa
dan kaolin aktivasi asam (LPTB,KA), limbah
padat tapioka basa dan bentonit aktivasi asam
(LPTB,BA).
Tabel 2 Modifikasi contoh adsorben
Nisbah Adsorben

Jenis
LPTA:KA

100:0

75:25

50:50

25:75

0:100

A1

A2

A3

A4

A5

B2

B3

B4

B5

C2

C3

C4

D2

D3

D4

LPTA:BA
LPTB:KA
LPTB:BA

C1

Adsorpsi Zat Warna
Pembuatan Larutan Zat Warna
Larutan stok zat warna 1000 mg/L dibuat
dengan melarutkan 1000 mg serbuk biru
cibacron dalam air suling dan diencerkan
hingga 1 liter. Setelah itu dibuat kurva standar
dari larutan hasil pengenceran larutan stok ini
dengan konsentrasi 5, 10, 20, 30, 40, dan 50
mg/L (Lampiran 2).
Penentuan Panjang Gelombang Maksimum
Panjang gelombang maksimum diukur
dengan spektrofotometer spectronic 20 D+
pada rentang panjang gelombang 600-700 nm
dengan larutan biru cibacron 5 mg/L.

6

Penentuan Nisbah Optimum Adsorben
Adsorben
dengan
nisbah tertentu
ditimbang sebanyak 1.0 g dan dimasukkan ke
dalam labu Erlenmeyer yang berisi 50 mL
larutan biru cibacron 50 mg/L. Campuran
dipanaskan sambil diaduk selama 30 menit.
Setelah itu disaring dan diambil filtratnya,
kemudian diukur dengan spektrofotometer
spectronic 20D+ pada panjang gelombang
maksimum.
Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi
Sebanyak 1 g adsorben dimasukkan ke
dalam 50 mL larutan biru cibacron 50 mg/L,
kemudian larutan dipanaskan sambil diaduk
dengan alat gojok. Adsorpsi dilakukan dengan
variasi waktu adsorpsi 15, 30, 45, 60, dan 75
menit. Campuran disaring dan absorbansi
filtrat diukur pada panjang gelombang
maksimum. Waktu optimum ditentukan
dengan menghitung efisiensi dan kapasitas
adsorpsi maksimum.
Penentuan Bobot Optimum Adsorben
Variasi bobot adsorben yang digunakan
adalah 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, dan 2.5 g. Masingmasing dimasukkan ke dalam 50 mL larutan
biru cibacron 50 mg/L, kemudian dipanaskan
sambil diaduk selama waktu optimum.
Campuran disaring dan absorbansi filtrat
diukur pada panjang gelombang maksimum.
Setelah itu, dihitung efisiensi dan kapasitas
adsorpsi maksimum.
Penentuan Isoterm Adsorpsi (Modifikasi
Victoria 2009)
Labu Erlenmeyer yang berisi 1.0 g
adsorben dengan nisbah optimum ditambah
dengan 50 mL zat warna pada berbagai
konsentrasi, yaitu 20, 40, 60, 80, dan 100
mg/L, lalu dipanaskan sambil diaduk selama
75 menit. Setelah itu, disaring dan diambil
filtratnya
untuk
diukur
dengan
spektrofotometer spectronic 20D+ pada
panjang gelombang 617 nm. Persamaan
regresi linier menggunakan persamaan
Langmuir dan Freundlich dibuat untuk
menentukan jenis isoterm yang sesuai.
Penentuan Waktu Optimum dan Bobot
Optimum Adsorben Arang Aktif
Metode penentuan waktu optimum
adsorpsi dan bobot optimum adsorben arang
aktif dilakukan dengan merujuk pada metode
penentuan waktu optimum adsorpsi dan bobot
optimum adsorben.

Penentuan Isoterm Adsorpsi Arang Aktif
Metode penentuan isoterm adsorpsi arang
aktif dilakukan dengan merujuk pada metode
penentuan isoterm adsorpsi adsorben.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Aktivasi limbah padat tapioka, kaolin, dan
bentonit
Penelitian ini menggabungkan limbah
padat tapioka, kaolin, dan bentonit yang
kemudian digunakan sebagai adsorben untuk
zat warna biru cibacron. Limbah padat
tapioka, kaolin, dan bentonit yang digunakan
terlebih dahulu dicuci dengan aquades agar
permukaan adsorben bersih dari bahan-bahan
pengotor. Masing-masing diaktivasi sebelum
dicampur menjadi homogen. Aktivasi limbah
padat tapioka dengan H3PO4 30% dan NaOH
0,1 N bertujuan menghilangkan senyawasenyawa selain polisakarida yang larut dalam
asam dan basa, agar tidak ikut berperan dalam
mekanisme adsorpsi zat warna. Dengan
demikian kemampuan untuk menjerap
adsorbat zat warna akan lebih maksimal.
Aktivasi kaolin menggunakan H2SO4 30%
bertujuan melarutkan komponen-komponen
seperti Fe2O3, Al2O3, CaO, dan MgO yang
mengisi ruang antarlapisan kaolin, sehingga
menambah luas permukaan adsorben. Ion-ion
Ca2+ dan Mg2+ yang berada pada permukaan
kristal adsorben secara berangsur-angsur
diganti oleh ion H+ dari H2SO4. Gambar
aktivasi H2SO4 terlihat pada Gambar 6 dan
Gambar 7. Diharapkan pergantian ini dapat
meningkatkan kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi.

Gambar 6

Skema interaksi proton dengan
struktur kaolin (Dudkin et al.
2005).

7

7 Ca2+

terbesar dihasilkan oleh adsorben A1 yang
terbuat dari limbah padat tapioka aktivasi
asam (LPTA) saja. Pada nisbah optimum
tersebut diperoleh kapasitas adsorpsi sebesar
1.66 mg/g dan efisiensi adsorpsi sebesar
66.63%. Data selengkapnya dapat dilihat pada
Lampiran 3.

14+

[Al13O4(OH)24(H2O)12]14+

14 H+ + 6,5 Al2O3 + 8,5 H2O

Gambar 7

Skema interaksi proton dengan
struktur bentonit.

Begitu juga halnya dalam aktivasi
bentonit. Asam sulfat (H2SO4 30%) digunakan
untuk aktivasi bentonit, karena asam sulfat
memiliki bilangan ekivalen H+ lebih tinggi
dibanding asam klorida maupun asam nitrat.
Dengan demikian, dapat menggantikan kation
logam seperti Na+, Ca2+, dan Mg2+ dalam
struktur bentonit.
Adsorpsi biru cibacron
Penjerapan zat warna oleh limbah padat
tapioka berlangsung melalui interaksi antara
gugus HO-polisakarida dalam limbah padat
tapioka dan gugus-gugus tertentu pada zat
warna tekstil. Interaksi antara limbah padat
tapioka
yang
banyak
mengandung
polisakarida (HO-polisakarida) dengan zat
warna reaktif biru cibacron adalah interaksi
secara fisik. Interaksi ini terjadi karena adanya
suatu ikatan hydrogen atau Van der Waals
dari gugus HO-polisakarida dengan gugus N
pada zat warna biru cibacron.

Gambar 8 Penentuan nisbah optimum
adsorpsi biru cibacron.
Adsorben lainnya, yaitu limbah padat
tapioka aktivasi basa (C1) memperoleh nilai
kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi yang
jauh lebih rendah dibandingkan limbah padat
tapioka aktivasi asam. Adsorben limbah padat
tapioka (LPT) yang tidak melalui perlakuan
memperoleh nilai kapasitas adsorpsi dan
efisiensi
adsorpsi
yang
lebih
baik
dibandingkan limbah padat tapioka aktivasi
basa
(LPTB),
tetapi
lebih
rendah
dibandingkan dengan limbah padat tapioka
aktivasi
asam
(LPTA).
Perbandingan
perlakuan adsorben limbah padat tapioka
terhadap kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 9.

Penentuan nisbah optimum adsorben
Adsorben yang digunakan pada tahap
penentuan nisbah adalah campuran limbah
padat tapioka-kaolin dan campuran limbah
padat tapioka-bentonit. Adsorben campuran
dari limbah padat tapioka, kaolin, dan bentonit
dibuat dengan nisbah 25:75, 50:50, 75:25, dan
100:0. Pengaruh perlakuan adsorben dan
nisbahnya terhadap kapasitas adsorpsi dan
efisiensi adsorpsi dapat dilihat pada Gambar
8.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa
kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi

Gambar 9 Perbandingan perlakuan adsorben
limbah padat tapioka A1 (LPTA),
C1 (LPTB), G (LPT).

8

Hasil perbandingan perlakuan adsorben
limbah padat tapioka diperoleh nilai kapasitas
adsorpsi dan efisiensi adsorpsi LPT awal
sebesar 1.00 mg/g dan 40.10%, tetapi setelah
mengalami aktivasi asam nilai kapasitas
adsorpsi dan efisiensi adsorpsi meningkat
menjadi 66.21% dan 66.17%. Hal ini
menunjukkan bahwa proses aktivasi asam
membantu menghilangkan senyawa-senyawa
selain polisakarida yang larut dalam asam.
Penurunan nilai kapasitas adsorpsi dan
efisiensi adsorpsi terlihat pada limbah padat
tapioka aktivasi basa (LPTB), yaitu sebesar
43.39% dan 43.30% yang ditunjukan pada
Gambar 9. Hal ini diakibatkan perlakuan basa
kurang baik dalam menghilangkan senyawasenyawa selain polisakarida sehingga kurang
mengadsorpsi zat warna reaktif biru cibacron.
Selanjutnya, adsorben limbah padat
tapioka aktivasi asam (LPTA) ditentukan
kondisi optimum adsorpsinya terhadap zat
warna biru cibacron dengan mengukur dua
parameter, yaitu waktu adsorpsi dan bobot
adsorpsi.
Setelah
itu,
jenis
isoterm
adsorpsinya ditentukan.

Hal ini menunjukkan bahwa adsorben telah
jenuh oleh zat warna biru cibacron. Jika
proses dilanjutkan, maka kemungkinan tidak
ada lagi zat warna yang diadsorpsi oleh
adsorben, sampai akhirnya terjadi pelepasan
kembali atau desorpsi.
Penentuan bobot optimum adsorben
Penentuan bobot optimum adsorben
dilakukan dengan meragamkan konsentrasi
biru cibacron. Waktu adsorpsi yang digunakan
merupakan waktu adsorpsi maksimum.
Pengukuran
dilakukan
pada
panjang
gelombang maksimum adsorpsi yaitu 617
nm. Bobot adsorben berpengaruh terhadap
kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi zat
warna biru cibacron dengan konsentrasi 50
mg/L (Gambar 11).

Penentuan waktu optimum adsorpsi
Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi
meningkat dengan bertambah lamanya waktu
adsorpsi (Gambar 10). Konsentrasi zat warna
biru cibaron yang diadsorpsi sebesar 50 mg/L,
dan mengalami penurunan menjadi 11.12
mg/L. Penurunan konsentrasi zat warna biru
cibaron sebesar 77.75% ini terjadi pada waktu
adsorpsi 75 menit dengan kapasitas adsorpsi
1.94 mg/g. Setelah 75 menit, kapasitas
adsorpsi dan efisiensi adsorpsi cenderung
tetap. Data selengkapnya dapat dilihat pada
Lampiran 4.

Gambar 10

Waktu optimum adsorpsi biru
cibacron oleh limbah padat
tapioka aktivasi asam (LPTA).

Gambar 11

Bobot optimum adsorpsi biru
cibacron oleh limbah padat
tapioka aktivasi asam (LPTA).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa
semakin banyak jumlah adsorben akan
menurunkan
kapasitas
adsorpsi
dan
meningkatkan efisiensi adsorpsi. Hal ini
terlihat dari kapasitas adsorpsi yang semakin
menurun setelah mencapai adsorpsivitas
maksimum pada bobot adsorben 1 g. Data
selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 5.
Kapasitas adsorpsi menunjukkan banyaknya
adsorbat yang diadsorpsi per satuan bobot
adsorben. Karena itu, nilainya dipengaruhi
oleh besarnya bobot adsorben. Peningkatan
bobot adsorben ini memperbanyak sisi aktif
dari adsorben untuk mengadsorpsi adsorbat.
Jika konsentrasi adsorbat dan waktu adsorpsi
tetap, maka terjadi penurunan kapasitas
adsorpsi. Sebaliknya, efisiensi adsorpsi terus
meningkat seiring dengan bertambahnya
jumlah
adsorben.
Efisiensi
adsorpsi
menunjukkan banyaknya konsentrasi zat
warna yang diadsorpsi oleh adsorben. Hal ini
memperkuat penelitian Diapati (2009), dan
Victoria (2010) yang menyatakan bahwa

9

peningkatan bobot adsorben akan menurunkan
kapasitas adsorpsi dan meningkatkan efisiensi
adsorpsi.
Data hasil penelitian menunjukkan
efisiensi adsorpsi biru cibacron meningkat
dari 16.50% sampai 91.90% dengan variasi
bobot dari 0.5 g sampai 2.5 g. Sebaliknya,
kapasitas adsorpsi dengan bobot adsorben 1.0
g sebesar 1.66 mg/g turun menjadi 0.91 mg/g
dengan bobot adsorben 2.5 g. Pada saat bobot
1.0 g hampir seluruh permukaan adsorben
telah terikat dengan adsorbat, sedangkan pada
bobot 2.5 g masih banyak sisi aktif yang
belum berikatan dengan adsorbat.

Hal ini sesuai dengan hasil penelitian
Raghuvanshi et al. (2004) yang menyatakan
bahwa efisiensi penjerapan berbanding lurus
dengan waktu sampai pada titik tertentu,
kemudian mengalami penurunan setelah
melewati titik tersebut. Kapasitas adsorpsi dan
efisiensi adsorpsi pada waktu 45, 60, dan 75
menit mengalami penurunan kembali karena
telah melewati waktu optimumnya, hal
dimungkinkan ada sejumlah zat warna yang
terlepas kembali (desorpsi) akibat proses
pemanasan sambil diaduk. Data selengkapnya
tertera pada Lampiran 6.
Bobot adsorben

Optimasi adsorpsi biru cibacron pada
arang aktif
Waktu adsorpsi
Penentuan waktu adsorpsi arang aktif
terhadap larutan biru cibacron dilakukan
dengan meragamkan konsentrasi biru cibacron
50 mg/L dan bobot adsorben 1 g. Pengukuran
dilakukan
pada
panjang
gelombang
maksimum, yaitu 617 nm. Lamanya adsorpsi
ditentukan berdasarkan kapasitas adsorpsi dan
efisiensi adsorpsi selama rentang waktu
tertentu. Pengaruh waktu adsorpsi terhadap
kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi biru
cibacron oleh arang aktif dapat dilihat pada
Gambar 12.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa
konsentrasi zat warna biru cibacron menurun
dari 50 mg/L menjadi 19.44 mg/L dalam
waktu 30 menit. Waktu optimum adsorpsi
adalah 30 menit, karena pada saat itu terjadi
kapasitas adsorpsi 3.05 mg/g. Sebanyak 1 g
adsorben mampu mengadsorpsi 3.05 mg zat
warna biru cibacron dengan efisiensi 61.11%.
Setelah melewati waktu 30 menit terjadi
penurunan kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi.

Gambar 12

Waktu optimum adsorpsi biru
cibacron oleh arang aktif.

Bobot adsorben berpengaruh terhadap
kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi zat
warna biru cibacron dengan konsentrasi 50
mg/L, dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13

Bobot optimum adsorpsi biru
cibacron oleh arang aktif.

Penentuan bobot adsorben menggunakan
arang aktif komersil dilakukan dengan
meragamkan konsentrasi zat warna biru
cibacron 50 mg/L. Waktu adsorpsi yang
digunakan adalah waktu adsorpsi maksimum
arang aktif. Pada kondisi waktu dan
konsentrasi yang sama, kenaikan bobot
adsorben menurunkan kapasitas adsorpsi,
tetapi meningkatkan efisiensi adsorpsi. Hal ini
terlihat dari efisiensi adsorpsi biru cibacron
yang meningkat dari 42.96 % sampai 94.25 %
dengan variasi bobot dari 0.5 g sampai 2.5 g.
Sebaliknya, kenaikan jumlah adsorben
menurunkan kapasitas adsorpsi dari 2.14 mg/g
menjadi 0.94 mg/g. Hal ini disebabkan karena
saat bobot 0.5 gram hampir seluruh
permukaan adsorben telah berinteraksi dengan
adsorbat, sedangkan pada bobot 2.5 gram
masih banyak sisi aktif yang belum
berinteraksi
dengan
adsorbat.
Data
selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 7.

10

Perbandingan adsorpsi biru cibacron oleh
adsorben limbah padat tapioka aktivasi
asam dan arang aktif
Perbandingan antara adsorben limbah
padat tapioka asam (LPTA) dan adsorben
arang aktif dilakukan pada konsentrasi zat
warna biru cibacron sebesar 50 mg/L. Tabel 3
menunjukkan hasil kapasitas adsorpsi dan
efisiensi adsorpsi yang tertinggi pada limbah
padat tapioka aktivasi asam (LPTA) sebesar
1.94 mg/g dan 77.75%. Adsorben arang aktif
diperoleh kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi sebesar 3.05 mg/g dan 61.11%.
Tabel 3

Adsorben

Kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi biru cibacron antara
adsorben LPTA dan AA
Waktu

Bobot

EP

Q

(menit)

(gram)

(%)

(mg/g)

LPTA

75

1.0012

77.7500

1.9435

AA

30

0.5005

61.1167

3.0528

Gambar
14
menunjukkan
bahwa
kapasitas adsorpsi arang aktif memperoleh
kapasitas adsorpsi 36.34% lebih besar dalam
adsorpsi zat warna biru cibacron 50 mg/L.
Persen efisiensi adsorpsi arang aktif 21.39%
lebih rendah dari limbah padat tapioka
aktivasi
asam
(LPTA).
Hasil
ini
memperlihatkan potensi limbah padat tapioka
yang diaktivasi oleh asam sebagai adsorben
alternatif dalam mengadsorpsi zat warna
reaktif. Hal ini menambah informasi
penelitian sebelumnya yang menggunakan
campuran 25% limbah padat tapioka aktivasi
asam-75%
kaolin
aktivasi
dalam
mengadsorpsi zat warna biru metilena yang
dilakukan oleh Victoria (2010).

Isoterm Adsorpsi
Tipe isoterm adsorpsi dapat digunakan
untuk mengetahui mekanisme penjerapan zat
warna biru cibacron dengan adsorben limbah
padat tapioka aktivasi asam. Isoterm adsorpsi
Langmuir dilakukan dengan cara membuat
kurva hubungan c/(x/m) terhadap c,
sedangkan isoterm adsorpsi Freundlich
dilakukan dengan membuat kurva hubungan
log (x/m) terhadap log c. Isoterm adsorpsi zat
warna biru cibacron dapat dilihat pada
Gambar 15 dan Gambar 16.
Berdasarkan gambar yang berasal dari
pengolahan data pada Lampiran 8, adsorpsi
biru cibacron oleh adsorben limbah padat
tapioka aktivasi asam memberikan linieritas
yang cukup tinggi untuk kedua tipe isoterm,
yaitu sebesar 99.90% untuk isoterm
Freundlich (Gambar 15) dan 98.50% untuk
isoterm Langmuir (Gambar 16). Berdasarkan
data tersebut dapat disimpulkan bahwa proses
adsorpsi biru cibacron oleh adsorben limbah
padat tapioka aktivasi asam mengikuti tipe
isoterm Freundlich, karena nilai linieritas
untuk tipe isoterm ini lebih besar.

Gambar 15 Isoterm Freundlich adsorpsi zat
warna biru cibacron oleh
LPTA.

Gambar 16
Gambar 14 Kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi limbah padat tapioka
aktivasi asam dan arang aktif.

Isoterm Langmuir adsorpsi zat
warna biru cibacron oleh
LPTA.

Isoterm Freundlich hanya melibatkan
gaya Van der Waals sehingga ikatan antara

11

adsorbat dengan adsorben bersifat lemah. Hal
ini memungkinkan adsorbat bebas bergerak
hingga akhirnya berlangsung proses adsorpsi
banyak lapisan. Sama halnya dengan adsorben
limbah padat tapioka aktivasi asam, isoterm
adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif juga
mengikuti tipe isoterm Freundlich. Gambar 17
dan Gambar 18 yang berasal dari pengolahan
data pada Lampiran 9 menunjukkan bahwa
isoterm adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif
memiliki linieritas yang cukup tinggi untuk
kedua tipe isoterm, yaitu 79.9% untuk isoterm
Langmuir dan 94.7% untuk isoterm
Freundlich. Walaupun keduanya memiliki
linieritas yang cukup tinggi, proses adsorpsi
lebih dominan mengikuti tipe isoterm
Freundlich. Hal ini menunjukkan bahwa pada
adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif
diperkirakan membentuk banyak lapisan
sebagaimana adsorben limbah padat tapioka
aktivasi asam.

Tabel 4

Adsorben
LPTA
AA

Gambar 18 Isoterm Langmuir adsorpsi zat
warna biru cibacron oleh AA.
Nilai konstanta n, k, α, dan β dapat
dihitung dari persamaan regresi Freundlich
dan Langmuir untuk zat warna biru cibacron
dapat dilihat pada Tabel 4 dan 5. Nilai n dan k
pada isoterm Freundlich tergantung dengan
suhu, adsorben, dan unsur-unsur yang dijerap.
Nilai n menggambarkan intensitas dari
adsorpsi.

n
2.8090
1.3568

k
9.8855
11.041

R
0.999
0.947

Nilai n dari adsorben LPTA lebih besar
daripada adsorben AA, artinya adsorpsi lebih
baik saat menggunakan adsorben dari LPTA.
Sedangkan nilai k menunjukkan kapasitas
adsorpsi dari adsorben, terlihat berdasarkan
tabel 4 nilai k AA lebih besar daripada LPTA.
Artinya, kapasitas adsorben AA untuk
menjerap biru cibacron lebih baik daripada
adsorben LPTA.
Tabel 5

Adsorben
LPTA
AA

Gambar 17 Isoterm Freundlich adsorpsi zat
warna biru cibacron oleh AA.

Nilai konstanta n dan k dari
persamaan Freundlich untuk
limbah padat tapioka aktivasi
asam (LPTA) dan arang aktif
(AA)

Nilai konstanta α dan β dari
persamaan
Langmuir
untuk
limbah padat tapioka aktivasi
asam (LPTA) dan arang aktif
(AA)
α
4.3860
142.85

β
11.4000
0.00817

R
0.985
0.799

Nilai α menggambarkan jumlah yang dijerap
atau kapasitas adsorpsi untuk membentuk
lapisan sempurna pada permukaan adsorben.
Nilai β merupakan konstanta yang bertambah
dengan kenaikan ukuran molekuler yang
menunjukkan kekuatan ikatan molekul
adsorbat pada permukaan adsorben.
Berdasarkan data penelitian sebelumnya
yaitu Victoria (2010) yang menggunakan
campuran limbah padat tapioka dan kaolin
sebagai bahan dasar pembuatan adsorben
memberikan hasil yang baik untuk penjerapan
zat warna biru metilena. Namun dalam
penelitian ini memberikan hasil yang kurang
baik untuk campuran limbah padat tapiokakaolin dan limbah padat tapioka-bentonit.
Pada penelitian ini hanya adsorben dari
limbah padat tapioka saja yang memberikan
hasil yang baik dalam penjerapan zat warna
biru cibacron. Adsorben berbasis polisakarida
ini setelah diaktifkan oleh asam dapat
berinteraksi lebih baik dengan sisi reaktif zat
warna biru cibacron, dibandingkan dengan
penambahan kaolin maupun bentonit. Pola
interaksi
setelah
penambahan
kaolin
menurunkan kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi. Sisi aktif dari kaolin maupun

12

bentonit tidak lebih banyak dibandingkan
dengan sisi aktif limbah padat tapioka. Hal ini
menunjukkan bahwa campuran limbah padat
tapioka-kaolin dan limbah padat tapiokabentonit kurang baik digunakan sebagai
mengadsorpsi zat warna reaktif seperti biru
cibacron.

treated sugarcane bagasse. Am J Appl Sci
11:1499-1503.
Benguella B dan A. Yacouta-Nour. 2008.
Adsorption of bezanyl red and
nylomine green from aqueous
solutions by natural and acidactivated bentonite. Desalination
235:276–292.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Limbah padat tapioka dapat digunakan
sebagai adsorben zat warna reaktif biru
cibacron. Kapasitas adsorpsi dan efisiensi
adsorpsi larutan tunggal zat warna reaktif biru
cibacron diperoleh kondisi optimum adsorpi
zat warna biru cibacron pada waktu 75menit
dengan bobot 1 g. Isoterm adsorpsi limbah
padat tapioka aktivasi asam, dan arang aktif,
yaitu tipe isoterm Freundlich.

Saran

Bulut E, Ozacar M, Sengil IA. 2007.
Equilibrium and kinetic data and process
design for adsorption of Congo Red onto
bentonite. J Hazard Mat 154:613-622.
Chou KS, Tsai JC, Lo CT. 2000. The
adsorption of congo red and vacuum
pump oil by rice hull ash. Biores Technol
78:217-219.
Diapati M. 2009. Ampas tebu sebagai
adsorben zat warna reaktif cibarcon red.
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengtahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.

Perlu dilakukan penetapan entalpi adsorpsi
untuk menyempurnakan mekanisme adsorpsi
zat warna, dengan parameter ragam waktu
kontak dan bobot adsorben optimum.

Dizge N, Aydiner C, Demirbas E, Kobya M,
Kara S. 2007. Adsorption of reactive dyes
from aqueous solutions by fly ash: kinetic
and equilibrium studies. J Hazard Mat
150:737–746.

DAFTAR PUSTAKA

Fahrizal. 2008. Pemanfaatan tongkol jagung
sebagai biosorben zat warna biru metilena
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengtahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.

Ali U. 2008. Pengaruh penggunaan onggok
dan isi rumen sapi komplit dalam pakan
komplit terhadap penampilan kambing
peranakan etawah. [skripsi]. Malang:
Jurusan Nutrisi dan Makanan Ternak,
Fakultas Peternakan, Universitas Islam
Malang.
Arikan M, Sobolev K, Ertun T, Yeginobali A,
Turker P. 2009. Properties of blended
cements with thermally activated kaolin.
Construction and Building Materials
23:62–70.
Atkins PW. 1999. Kimia Fisik Jilid 1.
Kartohadiprojo
I,
penerjemah;
Rohhadyan T, Hadiyana K, editor.
Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari:
Physical chemistry.
Azhar SS, Liew AG, Suhardy D, Hafiz KF,
Hatim MD. 2005. Dye removal from
aqueous solution by using adsorption on

Faruqi FA, Okuda S, Williamson WO.1967.
Chemisorption of methylene blue by
kaolinite. Clay Minerals 7(19).
Ghosh D, Bhattacharyya KG. 2002.
Adsorption of methylene blue on
kaolinite. App Clay Sci 20:295-300.
Gurgel LVA, Rossimiriam Pereira de Freitas
dan Laurent Frédéric Gil. 2008.
Adsorption of Cu(II), Cd(II), and Pb(II)
from aqueous single metal solutions by
sugarcane bagasse and mercerized
sugarcane bagasse chemically modif