Sifat-Sifat Zeolit Alam Dan Kemampuan Penjerapannya Terhadap Logam Berat Cu, Pb Dan Zn
SIFAT-SIFAT ZEOLIT ALAM DAN KEMAMPUAN
PENJERAPANNYA TERHADAP LOGAM BERAT
Cu, Pb DAN Zn
MUSFIROH
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat-sifat Zeolit Alam
dan Kemampuan Penjerapannya terhadap Logam Berat Cu, Pb dan Zn adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2016
Musfiroh
A14110086
ABSTRAK
MUSFIROH. Sifat-sifat Zeolit Alam dan Kemampuan Penjerapannya terhadap
Logam Berat Cu, Pb dan Zn. Dibimbing oleh SUWARDI dan DYAH
TJAHYANDARI SURYANINGTYAS.
Berbagai aktivitas industri dan rumah tangga menghasilkan produk limbah
yang mungkin mengandung konsentrasi ion logam yang cukup tinggi. Salah satu
cara menurunkan kandungan ion logam pada limbah tersebut yaitu dengan
memanfaatkan zeolit alam. Zeolit alam telah banyak digunakan dalam berbagai
bidang diantaranya sebagai bahan penjerap ion logam. Zeolit merupakan mineral
aluminasilikat terhidrasi, memiliki pori atau rongga terisi oleh logam alkali dan
alkali tanah yang dapat dipertukarkan sehingga dapat berperan sebagai bahan
penjerap (adsorbent). Zeolit alam yang digunakan dalam penelitian ini meliputi
zeolit alam Lampung, Bayah, dan Tasikmalaya. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui karakteristik dari ketiga zeolit alam dan menghitung kemampuannya
dalam menjerap ion logam Cu, Pb, dan Zn. Proses penjerapan dimulai dari
penjenuhan masing-masing zeolit alam menggunakan 20 mL larutan garam
CuSO4, Pb(NO3)2, dan ZnSO4 dengan konsentrasi 100 ppm. Proses penjerapan
tersebut dilakukan dengan metode batch. Hasil penjerapan yang diperoleh
kemudian dianalisis dengan persamaan Lagergren. Hasil penelitian menunjukkan
adanya perbedaan karakteristik secara kimia maupun jenis mineral dari ketiga
zeolit alam yang digunakan. Zeolit Tasikmalaya memiliki nilai KTK tertinggi
(137.58 me 100 g-1) dibandingkan dengan Bayah (96.75 me 100 g-1) dan Lampung
(87.72 me 100 g-1). Zeolit Lampung merupakan jenis mineral klinoptilolit,
sedangkan zeolit Bayah dan Tasikmalaya merupakan kombinasi jenis mineral
klinoptilolit dan mordenit. Tiga zeolit alam memiliki kemampuan menjerap logam
berat sebesar 71-77 mg g-1 ion Cu, sekitar 98 mg g-1 ion Pb, dan 30-34 mg g-1 ion
Zn.
Kata kunci: penjerapan, logam berat, zeolit alam
ABSTRACT
MUSFIROH. Characteristics of Natural Zeolite and Its Cu, Pb, and Zn Adsorption
Capability. Supervised by SUWARDI and DYAH TJAHYANDARI
SURYANINGTYAS
Several industrial and household activities produce high heavy metal
content in their wastes. One of the method for decreasing the heavy metal content
from waste products is by natural zeolites application. Utilization of natural
zeolites in various ways has been investigate as adsorbent. Zeolite is mineral of an
aluminasilicate hydrated, having pores or voids filled with alkali and alkaline
metals which can be exchanged so it can as material adsorbent. Natural zeolites
that used for this research were from Lampung, Bayah, and Tasikmalaya. This
research aims to identify the three natural zeolites characteristics and calculates
the three natural zeolite adsorption capability of ion Cu, Pb, and Zn. The
adsorption process began from saturated of the three natual zeolites with 20 mL of
CuSO4, Pb(NO3)2, and ZnSO4 solution 100 ppm. The adsorption was used by
batch method. The result taken and analyzed by Lagergren equation. The results
shows that three natural zeolite were used have different chemical although
characteristic of mineral type. CEC of Tasikmalaya zeolite (137.58 me 100g-1)
was larger than Bayah (96.75 me 100g-1) and Lampung (87.72 me 100g-1). Zeolite
Lampung was clinoptilolite while zeolite Bayah and Tasikmalaya were
combination of clinoptilolite and mordenite. Capability of the three natural zeolite
to adsorp of heavy metals about 71-77 mg g-1 of Cu, around 98 mg g-1 of Pb, and
30-34 mg g-1 of Zn.
Keyword : adsorption, heavy metal, natural zeolit.
SIFAT-SIFAT ZEOLIT ALAM DAN KEMAMPUAN
PENJERAPANNYA TERHADAP LOGAM BERAT
Cu, Pb DAN Zn
MUSFIROH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2016
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala nikmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang
dilaksanakan sejak Februari sampai September 2015 ini berjudul Sifat-sifat Zeolit
Alam dan Kemampuan Penjerapannya terhadap Logam Berat Cu, Pb dan Zn.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada
1. Dr Ir Suwardi MAgr sebagai dosen pembimbing akademik dan pembimbing
skripsi I yang telah memberikan motivasi, bimbingan, arahan dan nasehatnya
selama penulis menjalani aktivitas akademik di Institut Pertanian Bogor
2. Dr Ir Dyah Tjahyandari Suryaningtyas MAppl.Sc sebagai pembimbing skripsi
II yang telah memberikan saran, bimbingan, dan arahan kepada penulis
selama penelitian dan penyelesaian skripsi.
3. Dr Ir Iskandar sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran dan
arahan kepada penulis selama penelitian dan penyelesaian skripsi.
4. Bapak Abdullah, Ibu Nuryati, Mathlail Fajar, Ahmad Fathoni, Baiturrahman,
Muhammad Adam serta seluruh keluarga besar Surya yang telah memberikan
doa dan dukungan selama studi di Institut Pertanian Bogor.
5. Ka Evi Mutiara, Rio Bima H, dan Gunawan S yang telah memberikan
semangat, motivasi dan bantuan selama penelitian ini.
6. Genesis 48 (Rere, Dieni, Melly, Angga, Viny, Ika Yuliani, Emir), Begum,
Maria, Nunung, Edo serta teman-teman SOILER 48 dan CSS MORA yang
telah memberikan dukungan dalam penelitian ini.
7. Seluruh staf laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
yang telah membantu selama penelitian.
8. Seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi
yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Saran dan kritik yang membangun sangat memotivasi penulis dalam
perbaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan
ilmu pengetahuan.
Bogor, April 2016
Musfiroh
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
METODE PENELITIAN
2
Tempat dan Waktu Penelitian
2
Bahan
2
Alat
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
Karakteristik Kimia Zeolit Alam
4
Identifikasi Jenis Mineral Zeolit alam
5
Kemampuan Zeolit Alam dalam Menjerap Ion Logam Berat Cu, Pb, dan Zn
6
SIMPULAN DAN SARAN
10
Simpulan
10
Saran
10
DAFTAR PUSTAKA
10
LAMPIRAN
12
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
Karakterisasi zeolit alam
Hasil analisis karakteristik kimia pada 3 macam zeolit alam
Data interpretasi 2θ dalam identifikasi jenis pada 3 macam zeolit alam
Kemampuan zeolit alam menjerap ion logam berat Cu, Pb, dan Zn
Kapasitas jerapan maksimum ion logam Cu, Pb, dan Zn pada 3 macam
zeolit alam
2
4
5
7
9
DAFTAR GAMBAR
1 Difraktogram jenis-jenis mineral zeolit alam
2 Kapasitas jerapan ion logam Cu, Pb, dan Zn pada 3 macam zeolit alam
3 Penjerapan ion logam berat Tembaga (II) Sulfat dengan pengaruh
waktu
4 Penjerapan ion logam berat Timbal (II) Nitrat dengan pengaruh waktu
5 Penjerapan ion logam berat Seng (II) Sulfat dengan pengaruh waktu
5
6
7
8
8
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil penjerapan ion logam Cu pada 3 macam zeolit alam dengan
pengaruh waktu
2 Hasil penjerapan ion logam Pb pada 3 macam zeolit alam dengan
pengaruh waktu
3 Hasil penjerapan ion logam Zn pada 3 macam zeolit alam dengan
pengaruh waktu
4 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Lampung
5 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Bayah
6 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Tasikmalaya
7 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Lampung
8 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Bayah
9 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Tasikmalaya
10 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Cu dalam 1000 mL pada
konsentrasi 1000 ppm
11 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Pb dalam 1000 mL pada
konsentrasi 1000 ppm
12 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Zn dalam 1000 mL pada
konsentrasi 1000 ppm
13 Data pengukuran pH pada 3 macam zeolit alam
14 Data pengukuran KTK pada 3 macam zeolit alam
13
13
13
14
15
16
17
17
17
18
18
18
19
19
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Logam berat adalah logam yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5
g/cm3. Logam berat merupakan salah satu jenis zat pencemar yang bersifat toksik,
sulit terdegradasi dan mudah diadsorpsi (Darmono 1995). Menurut Subowo et al.
(1999) jenis-jenis logam berat diantaranya, tembaga (Cu), timbal (Pb), raksa (Hg),
seng (Zn), dan nikel (Ni). Logam tersebut dapat ditemukan pada limbah yang
dihasilkan dari berbagai sumber seperti aktivitas rumah tangga, industri,
pertambangan, maupun kendaraan. Pada tahun 2014, hasil observasi tim peneliti
Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan (FPIK) Institut Pertanian Bogor menyebutkan bahwa perairan di Danau
Lido Sukabumi telah tercemar logam berat timbal (Pb) cukup tinggi, yaitu 0.080.1 mg/L. Pencemaran tersebut diakibatkan oleh aktivitas keramba jaring apung
(KJA), wisata perahu dan rumah makan apung (Sunaryo 2014).
Berdasarkan kasus tersebut, perlu solusi untuk menurunkan konsentrasi ion
logam dalam limbah khususnya di perairan. Beberapa metode yang dapat
digunakan untuk menurunkan konsentrasi ion logam dalam limbah cair
diantaranya adalah pengendapan, penukar ion, filtrasi dan penjerapan (Tangio
2013). Penjerapan (adsorpsi) merupakan metode yang paling umum digunakan
saat ini karena konsepnya yang sederhana. Salah satu bahan penjerap yang banyak
digunakan dalam proses tersebut yaitu zeolit alam. Zeolit ditemukan pertama kali
di Swedia pada tahun 1756 oleh Axel Frederick Constedt. Istilah zeolit berasal
dari kata “zein” yang memiliki arti membuih dan “lithos” yang berarti batuan,
sehingga dapat diartikan sebagai batuan yang membuih jika dipanaskan (Said et al.
2008). Indonesia juga memiliki banyak cadangan zeolit alam karena bahan zeolit
alam berasal dari hasil sedimentasi debu vulkanik di lingkungan sekitar gunung
api yang bersifat alkali. Ketersediaan yang melimpah dan harga yang ekonomis
menyebabkan zeolit alam banyak digunakan di bidang industri, pertanian,
peternakan, bangunan dan lainnya. Jenis zeolit yang sering ditemukan di
Indonesia adalah klinoptilolit dan mordenit (Las 2006).
Zeolit alam merupakan mineral yang mengandung senyawa aluminasilikat
terhidrasi, memiliki pori atau rongga terisi oleh logam alkali atau alkali tanah
yang dapat dipertukarkan sehingga dapat berperan sebagai bahan penjerap
(adsorbent). Selain itu zeolit alam juga memiliki kapasitas tukar kation yang
tinggi berkisar antara 24.20-186.10 me 100 g-1 (Supandi et al. 1999). Sehubungan
dengan sifat tersebut, maka pemanfaatan zeolit alam sebagai penjerap logam Cu,
Pb, dan Zn merupakan hal penting dalam penelitian ini. Hal tersebut diperkuat
oleh penelitian terdahulu yang menyatakan bahwa zeolit alam terimpregnasi 2Merkaptobenzotiazol dapat menjerap ion logam Cd dan Cr berturut-turut sebesar
38,176 mg g-1 dan 8,141 mg g-1 (Amri et al. 2004).
2
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui karakteristik zeolit alam Lampung, Bayah, dan Tasikmalaya
2. Menghitung kemampuan zeolit alam Lampung, Bayah, dan Tasikmalaya
dalam menjerap logam Cu, Pb, dan Zn.
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada Februari sampai September 2015 di
Laboratorium Pengembangan Sumberdaya Fisik Lahan, Departemen Ilmu Tanah
dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas zeolit alam Lampung,
Bayah, dan Tasikmalaya. Bahan yang digunakan untuk analisis meliputi larutan
baku logam berat Cu, Pb, dan Zn konsentrasi 100 ppm. Bahan lainnya antara lain
larutan NH4OAc pH 7.0, alkohol 80%, NaOH 50%, indikator conway, parafin cair,
NaOH p.a. Alat yang digunakan antara lain ayakan yang berukuran 100 mesh, alat
pengocok kecepatan 150 rpm, sentrifuse, X-Ray Diffraction tipe Emma GBC XRD,
flamephotometer dan Atomic Adsorption Spectrophotometer (AAS) tipe flame.
Prosedur Penelitian
Karakterisasi Zeolit Alam
Salah satu cara untuk mengetahui kemampuan jerapan yang dimiliki dari
ketiga macam zeolit alam adalah dengan melakukan karakterisasi. Metode analisis
dalam penetapan karakterisasi zeolit alam disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Karakterisasi zeolit alam
No
Karakteristisasi
1
Karakteristik Kimia
KTK (Kapasitas Tukar Kation)
KB (Kejenuhan Basa)
Kemasaman dan Kealkalian
2
Metode Analisis
SNI 13-349-1994 Permentan No.02/Pert/HK
0602/2006
SNI 13-349-1994 Permentan No.02/Pert/HK
0602/2006
pH H2O (1:5)
Karakteristik Jenis Mineral Zeolit
Identifikasi Jenis Mineral Zeolit Alam
X-Ray Diffraction tipe Emma GBC XRD
3
Kemampuan Zeolit Alam Menjerap Ion Logam Berat Cu, Pb, dan Zn
Uji penjerapan logam berat pada tiga zeolit alam dilakukan dengan metode
batch. Zeolit yang digunakan dalam penelitian ini berukuran halus sekitar 100
mesh. Garam dari masing-masing logam berat yang digunakan ditimbang dan
dilarutkan dengan aquadest dalam 1000 mL pada konsentrasi larutan 1000 ppm
yang kemudian dijadikan 100 ppm melalui pengenceran. Perhitungan berat garam
masing-masing logam berat dapat dilihat pada Lampiran 10,11, dan 12.
Sebanyak 0.02 gram dari masing-masing zeolit alam dijenuhkan dalam 20
mL larutan baku Cu 100 ppm. Percobaan ini diulang sebanyak 3 kali. Kemudian
larutan tersebut dikocok pada kecepatan 150 rpm dalam waktu 15, 30, 45, 60 dan
75 menit. Selanjutnya larutan disaring dan filtratnya diukur dengan menggunakan
AAS. Uji penjerapan ion logam Pb dan Zn dilakukan dengan cara yang sama
dengan penjerapan ion logam Cu. Untuk menghitung kemampuan jerapan zeolit
dalam satuan miligram ion logam per gram zeolit dapat digunakan rumus sebagai
berikut :
Keterangan
q
Ci
Cf
V
w
: Kapasitas jerapan (mg g-1)
: Konsentrasi awal ion logam (ppm)
: Konsentrasi ion logam setelah penjerapan (ppm)
: Volume larutan (L)
: Bobot zeolit (g)
Selanjutnya data kapasitas jerapan (q) di analisis lanjut dengan model
persamaam Lagergren (II) yang didasarkan atas kemampuan jerapan
maksimum(qmax) dalam satuan waktu. Persamaan dinyatakan sebagai berikut :
Lagergren (II)
Linear
:�
:
� ����
��
+
.t
dimana t adalah waktu (menit), q adalah kapasitas jerapan (mg g-1), dan k
adalah konstanta (menit-1). Hasil persamaan yang didapat merupakan kemampuan
jerapan persatuan waktu.
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Kimia Zeolit Alam
Nilai kapasitas tukar kation (KTK) yang dihasilkan oleh zeolit alam
merupakan besaran kemampuan pertukaran ion yang dimiliki. Pertukaran ion pada
zeolit alam dihasilkan dari proses subtitusi isomorfik atom Si oleh Al dalam
struktur zeolit, dimana Al akan menghasilkan kelebihan muatan negatif dan diikat
oleh kation alkali seperti K+, Na+, Ca2+, Mg2+. Semakin banyak muatan negatif
yang dihasilkan, maka kemampuan pertukaran ion juga semakin besar. Tabel 2
menunjukkan masing-masing zeolit alam memiliki nilai KTK yang beragam.
Zeolit Tasikmalaya memiliki nilai KTK tertinggi (137.58 me 100 g-1)
dibandingkan dengan Bayah (96.75 me 100 g-1) dan Lampung (87.72 me 100 g-1).
Hal tersebut diduga karena muatan negatif yang dihasilkan zeolit Tasikmalaya
lebih banyak dibandingkan dengan zeolit Bayah dan Lampung, sehingga
kemampuan pertukaran ion yang dihasilkan semakin tinggi. Zeolit Tasikmalaya
juga lebih banyak mempertukarkan kation Ca dibandingkan dengan kation lainnya
(K, Na dan Mg), diduga bahwa zeolit Tasikmalaya memiliki persentase jenis
mineral klinoptilolit-Ca lebih besar (Lampiran 9) sehingga memungkinkan kation
Ca pada zeolit Tasikmalaya lebih banyak dipertukarkan dilarutan kontak.
Tabel 2 Hasil analisis karakteristik kimia pada 3 macam zeolit alam
Zeolit alam
KTK
(me 100 g-1)
Basa-basa (me 100 g-1)
K
Na
Ca
Mg
KB
(%)
pH
H2O
Lampung
87.72
6.67
2.45
54.39
10.12
83.96
6.73
Bayah
96.75
3.21
3.69
94.89
10.56
116.13
8.92
137.58
3.31
5.15
106.03
10.51
90.87
7.28
Tasikmalaya
Tabel 2 menunjukkan zeolit Bayah memiliki nilai kejenuhan basa (KB)
tertinggi (116.13%) dibandingkan dengan zeolit Tasikmalaya (90.87%) dan
Lampung (83.96%). Hal tersebut berbanding lurus dengan nilai pH dari ketiga
zeolit alam. Sesuai dengan pernyataan Soepardi (1983), bahwa antara persentase
kejenuhan basa dan pH terdapat korelasi yang nyata. Secara umum jika nilai KB
tinggi maka pH nya juga tinggi. Nilai pH yang dihasilkan menunjukkan
konsentrasi ion H+ yang merupakan indikator kemasaman. Selain itu, ion H+ juga
merupakan kation yang dapat dipertukarkan pada proses pertukaran kation. Nilai
KB dan pH yang tinggi menunjukkan rendahnya konsentrasi ion H+. Faktor lain
yang mempengaruhi besar kecilnya nilai basa pada zeolit alam yaitu pada tingkat
kemurniannya. Zeolit memiliki tingkat kemurnian yang rendah ketika masih
terdapat pengotor, berupa mineral lain. Menurut Ginting et al. (2007) umumnya
pembentukan zeolit alam di lingkungan yang bersifat alkali, sehingga diduga
mineral tersebut bersifat basa yang mungkin dapat meningkatkan nilai kejenuhan
basa zeolit alam. Asosiasi dengan mineral-mineral tersebut dipengaruhi oleh
kondisi lingkungan pembentukannya.
5
Identifikasi Jenis Mineral Zeolit Alam
Jenis mineral yang dimiliki oleh zeolit alam sangat beragam. Keberagaman
tersebut akan memengaruhi kemampuannya dalam menjerap kation. Mineral
zeolit pada umumnya memiliki komponen silika dan alumina. Banyaknya silika
dan alumina disetiap jenis mineral berbeda tergantung kondisi lingkungan dan
proses pembentukannya. Hasil identifikasi jenis mineral zeolit alam dapat
disajikan Lampiran 7,8, dan 9.
Gambar 1 Difraktogram jenis-jenis mineral zeolit alam
Tabel 3 Data interpretasi 2θ dalam identifikasi jenis pada 3 macam zeolit alam
2θ
Jenis zeolit
Lampung
16.880, 20.520, dan 22.220
Clinoptilolite-Ca
Clinoptilolite-K
Bayah
16.920, 22.400, dan 25.820
Mordenite
Clinoptilolite-Ca
Zeolit alam
Tasikmalaya
0
0
16.88 , 22.38 dan 25.78
0
Clinoptilolite-Ca
Mordenite
Clinoptilolite-K
Clinoptilolite-Na
Berdasarkan gambar 1 menunjukkan pola puncak difraktogram dari ketiga
zeolit alam yang berbeda pada sudut difraksi 2θ. Zeolit Lampung memiliki jenis
mineral klinoptilolit, zeolit Bayah dan Tasikmalaya memiliki kombinasi jenis
6
mineral klinoptilolit dan mordenit. Keberagaman jenis mineral zeolit diduga
karena kondisi lingkungan dan proses pembentukannya. Jenis mineral zeolit yang
beragam mungkin dapat mempengaruhi besarnya pertukaran ion. Menurut
Kismolo et al. (2012) dan Las et al. (2002) faktor jenis mineral zeolit dapat
mempengaruhi nilai KTK, dimana zeolit jenis klinoptilolit pada umumnya antara
150-200 me 100 g-1 dan jenis mordenit antara 229-279 me 100 g-1. Tabel 3 juga
menunjukkan bahwa kandungan unsur Ca, K, dan Na pada setiap jenis mineral
zeolit alam merupakan kation utama yang dapat dipertukarkan.
Kemampuan Zeolit Menjerap Ion Logam Berat Cu, Pb, dan Zn
Berdasarkan hasil analisis jerapan logam berat dari ketiga zeolit alam yang
digunakan, perbedaan nilai KTK ketiga zeolit alam tidak menyebabkan adanya
perbedaan terhadap kemampuan jerapan ion logam Cu, Pb, dan Zn secara
signifikan. Walaupun demikin, masing-masing zeolit alam mampu menjerap
logam Cu, Pb, dan Zn. Penjerapan ion logam dalam zeolit alam terjadi karena
adanya proses subtitusi isomorfik Si oleh Al, dimana Al akan menghasilkan
kelebihan muatan negatif dan diikat oleh muatan positif seperti logam alkali atau
alkali tanah. Kation alkali atau logam alkali tersebut dapat digantikan oleh ion
logam Cu, Pb, dan Zn dalam larutan kontak dan terjebak dalam pori zeolit yang
menyebabkan proses penjerapan terjadi. Sesuai dengan pernyataan Soedirman et
al. (2002), bahwa kation alkali dilepaskan dari pori zeolit dan dipertukarkan
dengan ion logam melalui proses adsorpsi. Hasil analisis kapasitas jerapan logam
Cu, Pb, dan Zn disajikan pada Gambar 2.
98,14
Kapasitas jerapan (mg g-1)
100
80
98,39
98,03
77,79
76,52
71,93
Cu
60
Pb
40
34,12
29,83
Zn
23,80
20
0
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
Gambar 2 Kapasitas jerapan ion logam Cu, Pb, dan Zn pada 3 macam zeolit alam
Beberapa penelitian terdahulu mengenai kemampuan jerapan zeolit alam
terhadap logam berat disajikan pada Tabel 4. Pada tabel tersebut menunjukkan
bahwa zeolit alam dengan aktivasi dan tanpa aktivasi memiliki kemampuan
penjerapan yang berbeda. Zeolit alam yang diaktivasi memiliki nilai kapasitas
jerapan yang lebih rendah dibandingkan dengan zeolit tanpa diaktivasi. Hal
tersebut diduga bahwa terjadi proses dealuminasi yang menyebabkan kerusakan
7
struktur zeolit akibat proses aktivasi. Kerusakan struktur tersebut diduga karena
adanya pemutusan atom Al dalam kerangka zeolit yang menyebabkan muatan
negatif berkurang, sehingga dapat memungkinkan penurunan daya jerap.
Tabel 4 Kemampuan zeolit alam menjerap ion logam berat Cu, Pb, dan Zn
No
Zeolit alam
Logam Berat
1
Lampung*
Cu
Kapasitas jerapan
(mg g-1)
78.34
Pb
98.14
Zn
29.83
Cu
78.34
Pb
98.03
Zn
23.8
Cu
77.33
Pb
98.39
2
3
Bayah*
Tasikmalaya*
Zn
4
Zeolit alam jenis
mordenit teraktivasi
panas
Sumber
Penelitian ini
Penelitian ini
Penelitian ini
34.12
0
20.49
0
21.69
0
Cu (suhu 33 )
Cu (suhu 39 )
Cu (suhu 43 )
23.14
5
Lampung teraktivasi
asam
Pb
58.75
Cu
11.7
6
Bayah teraktivasi
panas dan asam
Zn
13.04
Pb
53.4
Cu
Keterangan : (*) : zeolit alam tanpa aktivasi
Kundari et al.(2008)
Buasri et al.(2008)
Nova (2012)
19.55
Kapasitas jerapan (mg g-1)
Proses penjerapan ion logam Cu, Pb, dan Zn oleh zeolit alam dengan
pengaruh waktu disajikan pada gambar 3, 4, dan 5.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
0
15
30
45
Waktu (menit)
60
75
Gambar 3 Penjerapan ion logam berat Tembaga (II) Sulfat dengan pengaruh
waktu
Kapasitas Jerapan (mg g-1)
8
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
0
15
30
45
Waktu (Menit)
60
75
Kapasitas Adsorspi (mg g-1)
Gambar 4 Penjerapan ion logam berat Timbal (II) Nitrat dengan pengaruh waktu
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
0
15
30
45
Waktu (Menit)
60
75
Gambar 5 Penjerapan ion logam berat Seng (II) Sulfat dengan pengaruh waktu
Gambar 3 menunjukkan nilai maksimum penjerapan ion logam Cu pada
waktu 45 menit dan terjadi penurunan pada waktu 60-75 menit. Hal ini
disebabkan interaksi aktif jerapan yang terjadi pada proses penjerapan ion logam
Cu tertinggi pada waktu 45 menit, namun pada waktu 60-75 menit merupakan
interaksi pasif yang melibatkan proses desorpsi. Gambar 4, ketiga zeolit alam
hanya memerlukan waktu 15 menit untuk mencapai kesetimbangan dalam
menjerap ion logam Pb. Hal ini menjelaskan bahwa pada waktu 15 menit zeolit
alam telah jenuh oleh logam Pb. Gambar 5 menunjukkan penjerapan logam Zn
masih cenderung berfluktuasi pada selang waktu 15-75 menit. Waktu 30 dan 75
menit menunjukkan kemampuan maksimum zeolit menjerap logam Zn. Hal ini
menunjukkan bahwa untuk mencapai waktu kesetimbangan terhadap penjerapan
logam Zn, ketiga zeolit alam membutuhkan waktu yang lebih lama.
Selanjutnya analisis kapasitas jerapan maksimum ion logam berat Cu, Pb,
dan Zn oleh masing-masing zeolit alam didapat dengan persamaan Lagergren.
Tabel 5 menunjukkan bahwa zeolit Tasikmalaya cenderung memiliki nilai
kapasitas jerapan maksimum ion logam Cu, Pb, dan Zn lebih besar dibandingkan
zeolit Lampung dan Bayah. Besarnya daya jerap zeolit Tasikmalaya berbanding
lurus dengan besarnya nilai KTK. Hal tersebut dikarenakan zeolit alam
9
mengandung senyawa aluminasilikat terhidrasi yang merupakan gugus aktif pada
struktur zeolit. Adanya proses subtitusi isomorfik Si oleh Al pada struktur zeolit
akan menghasilkan kelebihan muatan negatif dan dapat diikat oleh muatan positif
seperti kation alkali atau logam alkali. Semakin banyak muatan negatif, maka
kemampuan pertukaran ion juga semakin besar. Kation-kation tersebut dapat
dipertukarkan dan djerap oleh kation lain seperti ion logam Cu, Pb, dan Zn dalam
larutan kontak.
Tabel 5 Kapasitas jerapan maksimum ion logam Cu, Pb, dan Zn pada 3 macam
zeolit alam
Zeolit alam
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
Cu
74.63
78.13
98.04
Kapasitas jerapan maksimum (qe)
mg g-1
Pb
Zn
98.04
30.96
97.09
31.06
99.01
34.36
KTK
(me 100 g-1)
87.72
96.75
137.58
Tabel 5 juga menjelaskan bahwa nilai jerapan ion Pb oleh zeolit Bayah
cenderung lebih rendah dibandingkan dengan zeolit Lampung dan Tasikmalaya.
Hal ini dikarenakan zeolit Bayah memiliki pH lebih tinggi (8.92) dibandingkan
dengan pH zeolit Lampung (6.73) dan Tasikmalaya (7.28). Pelepasan ion H+
yang rendah pada zeolit Bayah menyebabkan ikatan dengan situs aktif zeolit juga
sedikit dan diduga dapat mempegaruhi rendahnya daya jerap ion logam Pb.
Sebaliknya pada zeolit Lampung dan Tasikmalaya, jumlah pelepasan ion H+ yang
tinggi menyebabkan ikatan dengan situs aktif zeolit besar. Ion H+ juga merupakan
kation yang dapat dipertukarkan dengan ion logam, sehingga memungkinkan daya
jerap kedua zeolit tersebut sangat dipengaruhi oleh konsentrasi ion H+. Lestari et
al. (2003) menjelaskan bahwa derajat kemasaman (pH) merupakan faktor yang
sangat mempengaruhi proses jerap ion logam dalam larutan, karena keberadaan
ion H+ dalam larutan akan berkompetisi dengan kation untuk berikatan dengan
situs aktif. Selain itu pH juga akan mempengaruhi jenis ion yang ada dalam
larutan sehingga akan mempengaruhi terjadinya interaksi ion dengan situs aktif
bahan penjerap (adsorbent).
Berdasarkan hasil penjerapan maksimum ion logam Cu, Pb, dan Zn pada
Tabel 5, nilai jerap ion logam Pb jauh lebih besar dibandingkan dengan Cu dan
Zn. Hal tersebut dapat dipengaruhi oleh faktor selektivitas zeolit alam dalam
menjerap suatu logam. Menurut Trisunaryanti et al. (2005), selektivitas yang
tinggi dapat mempengaruhi mudah tidaknya zeolit alam menjerap suatu unsur
logam. Blanchard et al. (1985) menyatakan urutan selektivitas zeolit alam dalam
menjerap ion logam yaitu Cs>Rb>K>NH4>Pb>Ag>Ba>Na>Sr>Ca>Li>Cd>Cu>
Zn. Faktor lain yang dapat mempengaruhi proses penjerapan yaitu nilai
elekronegatifitas suatu ion. Berdasarkan posisi unsur pada daftar periodik kimia
semakin kekanan suatu ion maka semakin besar nilai elektronegatifitasnya. Nilai
elektronegatifitas ion Pb ternyata lebih besar dibandingkan dengan dua ion logam
lainnya, sehingga diduga ion Pb jauh lebih mudah dijerap dibandingkan dengan
Cu dan Zn.
10
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1.
2.
Terdapat perbedaan karakteristik secara kimia maupun jenis mineral dari
ketiga zeolit alam yang digunakan. Zeolit Tasikmalaya memiliki nilai KTK
tertinggi (137.58 me 100 g-1) dibandingkan dengan zeolit Bayah (96.75 me
100 g-1) dan zeolit Lampung (87.72 me 100 g-1). Zeolit Lampung
merupakan jenis mineral klinoptilolit, sedangkan zeolit Bayah dan
Tasikmalaya merupakan kombinasi jenis mineral klinoptilolit dan mordenit.
Tiga zeolit alam memiliki kemampuan menjerap logam berat sebesar 71-77
mg g-1 ion Cu, sekitar 98 mg g-1 ion Pb, dan 30-34 mg g-1 ion Zn.
Saran
1.
2.
Analisis penjerapan logam berat Cu dan Zn oleh zeolit alam berdasarkan
pengaruh waktu perlu analisis lanjut untuk mengetahui waktu
kesetimbangan.
Perlu adanya uji luas permukaan, jumlah Si/Al, dan jumlah pori dari
beberapa macam zeolit alam untuk mendapatkan hasil yang lebih detail.
DAFTAR PUSTAKA
Amri A, Supratno, Fahrurozi M. 2004. Kesetimbangan adsorpsi optimal campuran
binner Cd (II) dan Cr (II) dengan zeolit alam terimpregnasi 2merkaptobenzotiazol. Jurnal Natur Indonesia. 6 : 111-117.
Buasri A, Chaiyut N, Phattarasirichot K, Yongbut P, Nammueng L. 2008. Use of
natural clinoptilolite for the removal of lead (II) from wasteater in batch
experiment. Jurnal Science 3(5): 447-456.
Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Mahluk Hidup. Universitas
Indonesia (UI-Press). Jakarta
Ginting Aslina Br, Anggreni D, Indaryati S, dan Kriswarini R. 2007. Karakterisasi
komposisi mineral kimia, luas permukaan pori, dan sifat termal dari zeolit
Bayah, Tasikmalaya, dan Lampung. J Teknologi 3(1): 1907–2635.
Kismolo E, Nurimaniwathy, dan Suyatno T. 2012. Karakterisasi kapasitas tukar
kation zeolit untuk pengolahan limbah b3 cair [skripsi]. Pusat Teknologi
Akselerator dan Proses Bahan - BATAN . Yogyakarta.
Kundari NA, dan Slamet W. 2008. Tinjauan kesetimbangan adsorpsi tembaga
dalam limbah pencuci PCB dengan zeolit. J Teknologi Yogyakarta. 19780176.
Las T dan Zamroni H. 2002. Penggunaan zeolit dalam bidang industri dan
lingkungan. Jurnal Zeolit Indonesia 1(1):1411-6723.
Las T. 2006. Mengenal mineral zeolite. J Sains dan Teknologi UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta. 3(1):64-75.
Lestari S & Eko SM. 2003. Studi kemampuan adsorpsi biomassa saccharomyces
cerevisiae yang termobilkan pada silika gel terhadap tembaga (II). J
Teknologi dan sains 16A(3):357–371.
11
Nova R. 2012. Modifikasi zeolit alam terimobilisasi nanopartikel Ag dengan lsistein dan asam 3-merkaptopropanoat sebagai adsorben ion logam berat
[skripsi]. Universitas Indonesia.
Said M, Prawati AG, dan Murenda E. 2008. Aktivasi zeolit alam sebagai adsorben
pada adsorpsi larutan iodium [skripsi]. Yogyakarta.
Supandi, Purwanto A, Bambang HP. 1999. Analisis struktur kristal klinoptilolit
dan mordenit alam. Jurnal Ilmu dan Rekayasa Material 1(1):25-32.
Jakarta.
Soediman S, Moegiardjo, Pitoatmadja YD, Nyotohadi SA. 2002. Penetapan
kandungan zeolit serta daya jerap batuan vulkanik dari Bandung, Malang,
dan Tulungagung dibanding attapulgit. Artocarpus 2(2):85-96.
Soepardi G. 1983. Sifat dan ciri tanah. Institut Pertanian Bogor. Bogor
Subowo, Mulyadi, Widodo S dan Nugraha A. 1999. Status dan Penyebaran Pb,
Cd, dan Pestisida pada Lahan Sawah Intensifikasi di Pinggir Jalan Raya.
Prosiding. Bidang Kimia dan Bioteknologi Tanah. Puslittanak. Bogor.
Suhala S dan Arifin M. 1997. Zeolit bahan galian industri pusat penelitian dan
pengembangan teknologi mineral [skripsi]. Bandung.
Sunaryo A. 2014. Banyak sungai di Solo tercemar limbah, baku mutu air rendah
[Internet]. [diunduh 2015 Nov 10]. Tersedia pada: http//
regional.Kompas.com/read/2015/05/28/19450091.
Tangio JS. 2013. Adsorpsi logam timbal (Pb) dengan menggunakan biomassa
enceng gondok (Eichhorniacrassipes) [skripsi]. Universitas Negeri
Gorontalo.
Trisunaryanti W, Triwahyuni E, Sudiono S. 2005. Preparasi, modifikasi dan
karakterisasi katalis NI-Mo/Zeolit alam dan Mo-NI/Zeolit alam. J Sains
Kimia 10(4):269-282.
12
LAMPIRAN
13
Lampiran 1 Hasil penjerapan ion logam berat Cu pada 3 macam zeolit alam
dengan pengaruh waktu
Kapasitas jerapan (mg g-1)
Waktu
(menit)
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
15
19.59
17.72
20.19
30
24.18
21.32
19.97
45
77.79
76.52
71.93
60
78.34
78.34
77.33
75
37.21
35.20
35.49
Lampiran 2 Hasil penjerapan ion logam berat Pb pada 3 macam zeolit alam
dengan pengaruh waktu
Kapasitas jerapan (mg g-1)
Waktu
(menit)
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
15
96.47
96.39
96.56
30
96.80
96.57
96.77
45
96.89
96.89
97.23
60
96.94
96.78
97.35
75
98.14
98.03
98.39
Lampiran 3 Hasil penjerapan ion logam berat Zn pada 3 macam zeolit alam
dengan pengaruh waktu
Kapasitas jerapan (mg g-1)
Waktu
(menit)
Lampung
Bayah
Tasikamalaya
15
19.38
13.73
11.37
30
29.83
23.80
34.12
45
22.87
17.39
28.75
60
22.90
23.45
25.40
75
31.37
26.24
27.17
14
Lampiran 4 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Lampung
15
Lampiran 5 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Bayah
16
Lampiran 6 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Tasikmalaya
17
Lampiran 7 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Lampung
No.
1
2
3
4
5
6
7
Indeks
A
B
2theta [º]
13.30
15.18
16.88
20.52
22.22
25.96
29.86
Jumlah (%)
93.1
6.9
d [Å]
6.6516
5.8318
5.2481
4.3246
3.9974
3.4294
2.9898
Nama
Clinoptilolite-Ca
Clinoptilolite-K
Intensitas
80.32
70.89
136.35
219.82
635.05
186.13
172.51
Kecocokan
AB
AB
AB
AB
AB
AB
AB
Lampiran 8 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Bayah
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Indeks
A
B
C
2theta [º]
13.50
15.20
16.92
20.52
22.12
22.40
25.82
27.90
30.08
31.12
32.16
Jumlah (%)
76.3
13.7
9.9
d [Å]
6.5535
5.8421
5.2358
4.3246
4.0153
3.9657
3.4477
3.1952
2.9684
2.8715
2.7810
Nama
Mordenite
Clinoptilolite-Ca
Clinoptilolite-Na
Intensitas
213.36
113.62
154.70
262.17
875.87
25.87
317.40
344.07
202.34
115.28
92.62
Kecocokan
A,B,C
A,B,C
A,B,C
B,C
A,B
B,C
A,B,C
A,B,C
A,B,C
A,B,C
A,B,C
Lampiran 9 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Tasikmalaya
No.
1
2
3
4
5
Indeks
A
B
C
D
2theta [º]
13.56
16.88
22.38
25.78
27.82
Jumlah (%)
46.4
27.8
18.8
6.9
d [Å]
6.5246
6.2481
3.9692
3.4529
3.2042
Nama
Clinoptilolite-Ca
Clinoptilolite-K
Mordenite
Clinoptilolite-Na
Intensitas
261.06
69.53
310.07
389.43
362.23
Kecocokan
A,B,C,D
A,B,C,D
A,B,C,D
A,B,C,D
A,B,C,D
18
Lampiran 10 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Cu dalam 1000 mL
pada konsentrasi 1000 ppm
Bobot
�
�
�
=
�
�
=
= 3851.782163 mg = 3.851 g
�
�
Lampiran 11 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Pb dalam 1000 mL
pada konsentrasi 1000 ppm
�
�
Bobot
�
�
�
=
=
= 1598.532 mg = 1.598 g
�
�
Lampiran 12 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Zn dalam 1000 mL
pada konsentrasi 1000 ppm
Bobot
�
�
�
=
=
= 4395.0145 mg = 4.395 g
�
�
�
�
19
Lampiran 13 Data pengukuran pH pada 3 macam zeolit alam
No
Zeolit alam
pH H2O
6.79
1
Lampung ulangan 1
2
Lampung ulangan 2
3
Lampung ulangan 3
4
Bayah ulangan 1
5
Bayah ulangan 2
6
Bayah ulangan 3
7
Tasikmalaya ulangan 1
8
Tasikmalaya ulangan 2
9
Tasikmalaya ulangan 3
Rata- rata
6.73
6.69
6.70
9.05
8.92
8.94
8.77
7.55
7.28
7.13
7.16
Lampiran 14 Data pengukuran KTK pada 3 macam zeolit alam
N NaOH
V1
(mL)
V2
(mL)
V2-V1
(mL)
Blanko ulangan 1
0.227
0
17.3
17.3
2
Blanko ulangan 2
0.227
0
17.2
17.2
3
Lampung ulangan 1
0.502
0.227
17.2
32.4
15.2
92.7
4
Lampung ulangan 2
0.5057
0.227
0
15.3
15.3
87.53
5
Lampung ulangan 3
0.5049
0.227
15.3
30.6
15.3
87.67
6
Lampung ulangan 4
0.5033
0.227
0
15.3
15.3
87.95
7
Lampung ulangan 5
0.5013
0.227
15.3
30.6
15.3
88.3
8
Bayah ulangan 1
0.5078
0.227
0
15.4
15.4
82.7
9
Bayah ulangan 2
0.5016
0.227
15.4
30.5
15.1
97.3
10
Bayah ulangan 3
0.5041
0.227
0
15
15
101.32
11
Bayah ulangan 4
0.5011
0.227
15
30.4
15.4
83.81
12
Bayah ulangan 5
0.5073
0.227
0
15.1
15.1
96.21
13
Tasikmalaya ulangan 1
0.5045
0.227
15.1
29.2
14.1
141.73
14
Tasikmalaya ulangan 2
0.5032
0.227
0
14.2
14.2
137.59
15
Tasikmalaya ulangan 3
0.5033
0.227
14.2
28.4
14.2
137.56
16
Tasikmalaya ulangan 4
0.5051
0.227
0
14
14
146.06
17
Tasikmalaya ulangan 5
0.503
0.227
14
28
14
146.67
No
Sample
1
Bobot
(gram)
KTK
(me 100 g-1)
17.25
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Serang Banten pada tanggal 22 Februari 1993, putri dari
Bapak Abdullah dan Ibu Nuryati. Penulis merupakan anak ketiga dari lima
bersaudara. Penulis mulai menempuh pendidikan formal di TK. Asyiah SerangBanten. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN VII SERANG tahun
2005. Pada Tahun 2006 hingga 2011 penulis melanjutkan pendidikan di SMP dan
SMA LATANSA Lebak-Banten. Penulis juga diterima di Departemen Ilmu Tanah
dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor pada tahun
2011 melalui jalur undangan seleksi masuk BUD.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai kepanitiaan dan
organisasi, baik di dalam ruang lingkup departemen maupun di luar, seperti
Himpunan Mahasiswa Ilmu Tanah (HMIT) sebagai divisi Komunikasi dan
Informasi (KOMINFO) pada tahun 2014, acara Soildarity Ilmu Tanah, Seminar
Nasional Ilmu Tanah, Masa Perkenalan Departemen ITSL sebagai anggota divisi
PDD (Publikasi, Dekorasi, dan Dokumentasi), acara kunjungan panti asuhan
sebagai divisi Sekertariat Sosial Lingkungan (SOSLING) CSS MORA 48 2012
dan acara lainnya yang diadakan di IPB.
PENJERAPANNYA TERHADAP LOGAM BERAT
Cu, Pb DAN Zn
MUSFIROH
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat-sifat Zeolit Alam
dan Kemampuan Penjerapannya terhadap Logam Berat Cu, Pb dan Zn adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2016
Musfiroh
A14110086
ABSTRAK
MUSFIROH. Sifat-sifat Zeolit Alam dan Kemampuan Penjerapannya terhadap
Logam Berat Cu, Pb dan Zn. Dibimbing oleh SUWARDI dan DYAH
TJAHYANDARI SURYANINGTYAS.
Berbagai aktivitas industri dan rumah tangga menghasilkan produk limbah
yang mungkin mengandung konsentrasi ion logam yang cukup tinggi. Salah satu
cara menurunkan kandungan ion logam pada limbah tersebut yaitu dengan
memanfaatkan zeolit alam. Zeolit alam telah banyak digunakan dalam berbagai
bidang diantaranya sebagai bahan penjerap ion logam. Zeolit merupakan mineral
aluminasilikat terhidrasi, memiliki pori atau rongga terisi oleh logam alkali dan
alkali tanah yang dapat dipertukarkan sehingga dapat berperan sebagai bahan
penjerap (adsorbent). Zeolit alam yang digunakan dalam penelitian ini meliputi
zeolit alam Lampung, Bayah, dan Tasikmalaya. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui karakteristik dari ketiga zeolit alam dan menghitung kemampuannya
dalam menjerap ion logam Cu, Pb, dan Zn. Proses penjerapan dimulai dari
penjenuhan masing-masing zeolit alam menggunakan 20 mL larutan garam
CuSO4, Pb(NO3)2, dan ZnSO4 dengan konsentrasi 100 ppm. Proses penjerapan
tersebut dilakukan dengan metode batch. Hasil penjerapan yang diperoleh
kemudian dianalisis dengan persamaan Lagergren. Hasil penelitian menunjukkan
adanya perbedaan karakteristik secara kimia maupun jenis mineral dari ketiga
zeolit alam yang digunakan. Zeolit Tasikmalaya memiliki nilai KTK tertinggi
(137.58 me 100 g-1) dibandingkan dengan Bayah (96.75 me 100 g-1) dan Lampung
(87.72 me 100 g-1). Zeolit Lampung merupakan jenis mineral klinoptilolit,
sedangkan zeolit Bayah dan Tasikmalaya merupakan kombinasi jenis mineral
klinoptilolit dan mordenit. Tiga zeolit alam memiliki kemampuan menjerap logam
berat sebesar 71-77 mg g-1 ion Cu, sekitar 98 mg g-1 ion Pb, dan 30-34 mg g-1 ion
Zn.
Kata kunci: penjerapan, logam berat, zeolit alam
ABSTRACT
MUSFIROH. Characteristics of Natural Zeolite and Its Cu, Pb, and Zn Adsorption
Capability. Supervised by SUWARDI and DYAH TJAHYANDARI
SURYANINGTYAS
Several industrial and household activities produce high heavy metal
content in their wastes. One of the method for decreasing the heavy metal content
from waste products is by natural zeolites application. Utilization of natural
zeolites in various ways has been investigate as adsorbent. Zeolite is mineral of an
aluminasilicate hydrated, having pores or voids filled with alkali and alkaline
metals which can be exchanged so it can as material adsorbent. Natural zeolites
that used for this research were from Lampung, Bayah, and Tasikmalaya. This
research aims to identify the three natural zeolites characteristics and calculates
the three natural zeolite adsorption capability of ion Cu, Pb, and Zn. The
adsorption process began from saturated of the three natual zeolites with 20 mL of
CuSO4, Pb(NO3)2, and ZnSO4 solution 100 ppm. The adsorption was used by
batch method. The result taken and analyzed by Lagergren equation. The results
shows that three natural zeolite were used have different chemical although
characteristic of mineral type. CEC of Tasikmalaya zeolite (137.58 me 100g-1)
was larger than Bayah (96.75 me 100g-1) and Lampung (87.72 me 100g-1). Zeolite
Lampung was clinoptilolite while zeolite Bayah and Tasikmalaya were
combination of clinoptilolite and mordenite. Capability of the three natural zeolite
to adsorp of heavy metals about 71-77 mg g-1 of Cu, around 98 mg g-1 of Pb, and
30-34 mg g-1 of Zn.
Keyword : adsorption, heavy metal, natural zeolit.
SIFAT-SIFAT ZEOLIT ALAM DAN KEMAMPUAN
PENJERAPANNYA TERHADAP LOGAM BERAT
Cu, Pb DAN Zn
MUSFIROH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2016
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala nikmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang
dilaksanakan sejak Februari sampai September 2015 ini berjudul Sifat-sifat Zeolit
Alam dan Kemampuan Penjerapannya terhadap Logam Berat Cu, Pb dan Zn.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada
1. Dr Ir Suwardi MAgr sebagai dosen pembimbing akademik dan pembimbing
skripsi I yang telah memberikan motivasi, bimbingan, arahan dan nasehatnya
selama penulis menjalani aktivitas akademik di Institut Pertanian Bogor
2. Dr Ir Dyah Tjahyandari Suryaningtyas MAppl.Sc sebagai pembimbing skripsi
II yang telah memberikan saran, bimbingan, dan arahan kepada penulis
selama penelitian dan penyelesaian skripsi.
3. Dr Ir Iskandar sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran dan
arahan kepada penulis selama penelitian dan penyelesaian skripsi.
4. Bapak Abdullah, Ibu Nuryati, Mathlail Fajar, Ahmad Fathoni, Baiturrahman,
Muhammad Adam serta seluruh keluarga besar Surya yang telah memberikan
doa dan dukungan selama studi di Institut Pertanian Bogor.
5. Ka Evi Mutiara, Rio Bima H, dan Gunawan S yang telah memberikan
semangat, motivasi dan bantuan selama penelitian ini.
6. Genesis 48 (Rere, Dieni, Melly, Angga, Viny, Ika Yuliani, Emir), Begum,
Maria, Nunung, Edo serta teman-teman SOILER 48 dan CSS MORA yang
telah memberikan dukungan dalam penelitian ini.
7. Seluruh staf laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
yang telah membantu selama penelitian.
8. Seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi
yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Saran dan kritik yang membangun sangat memotivasi penulis dalam
perbaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan
ilmu pengetahuan.
Bogor, April 2016
Musfiroh
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
METODE PENELITIAN
2
Tempat dan Waktu Penelitian
2
Bahan
2
Alat
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
Karakteristik Kimia Zeolit Alam
4
Identifikasi Jenis Mineral Zeolit alam
5
Kemampuan Zeolit Alam dalam Menjerap Ion Logam Berat Cu, Pb, dan Zn
6
SIMPULAN DAN SARAN
10
Simpulan
10
Saran
10
DAFTAR PUSTAKA
10
LAMPIRAN
12
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
Karakterisasi zeolit alam
Hasil analisis karakteristik kimia pada 3 macam zeolit alam
Data interpretasi 2θ dalam identifikasi jenis pada 3 macam zeolit alam
Kemampuan zeolit alam menjerap ion logam berat Cu, Pb, dan Zn
Kapasitas jerapan maksimum ion logam Cu, Pb, dan Zn pada 3 macam
zeolit alam
2
4
5
7
9
DAFTAR GAMBAR
1 Difraktogram jenis-jenis mineral zeolit alam
2 Kapasitas jerapan ion logam Cu, Pb, dan Zn pada 3 macam zeolit alam
3 Penjerapan ion logam berat Tembaga (II) Sulfat dengan pengaruh
waktu
4 Penjerapan ion logam berat Timbal (II) Nitrat dengan pengaruh waktu
5 Penjerapan ion logam berat Seng (II) Sulfat dengan pengaruh waktu
5
6
7
8
8
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil penjerapan ion logam Cu pada 3 macam zeolit alam dengan
pengaruh waktu
2 Hasil penjerapan ion logam Pb pada 3 macam zeolit alam dengan
pengaruh waktu
3 Hasil penjerapan ion logam Zn pada 3 macam zeolit alam dengan
pengaruh waktu
4 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Lampung
5 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Bayah
6 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Tasikmalaya
7 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Lampung
8 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Bayah
9 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Tasikmalaya
10 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Cu dalam 1000 mL pada
konsentrasi 1000 ppm
11 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Pb dalam 1000 mL pada
konsentrasi 1000 ppm
12 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Zn dalam 1000 mL pada
konsentrasi 1000 ppm
13 Data pengukuran pH pada 3 macam zeolit alam
14 Data pengukuran KTK pada 3 macam zeolit alam
13
13
13
14
15
16
17
17
17
18
18
18
19
19
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Logam berat adalah logam yang mempunyai massa jenis lebih besar dari 5
g/cm3. Logam berat merupakan salah satu jenis zat pencemar yang bersifat toksik,
sulit terdegradasi dan mudah diadsorpsi (Darmono 1995). Menurut Subowo et al.
(1999) jenis-jenis logam berat diantaranya, tembaga (Cu), timbal (Pb), raksa (Hg),
seng (Zn), dan nikel (Ni). Logam tersebut dapat ditemukan pada limbah yang
dihasilkan dari berbagai sumber seperti aktivitas rumah tangga, industri,
pertambangan, maupun kendaraan. Pada tahun 2014, hasil observasi tim peneliti
Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan (FPIK) Institut Pertanian Bogor menyebutkan bahwa perairan di Danau
Lido Sukabumi telah tercemar logam berat timbal (Pb) cukup tinggi, yaitu 0.080.1 mg/L. Pencemaran tersebut diakibatkan oleh aktivitas keramba jaring apung
(KJA), wisata perahu dan rumah makan apung (Sunaryo 2014).
Berdasarkan kasus tersebut, perlu solusi untuk menurunkan konsentrasi ion
logam dalam limbah khususnya di perairan. Beberapa metode yang dapat
digunakan untuk menurunkan konsentrasi ion logam dalam limbah cair
diantaranya adalah pengendapan, penukar ion, filtrasi dan penjerapan (Tangio
2013). Penjerapan (adsorpsi) merupakan metode yang paling umum digunakan
saat ini karena konsepnya yang sederhana. Salah satu bahan penjerap yang banyak
digunakan dalam proses tersebut yaitu zeolit alam. Zeolit ditemukan pertama kali
di Swedia pada tahun 1756 oleh Axel Frederick Constedt. Istilah zeolit berasal
dari kata “zein” yang memiliki arti membuih dan “lithos” yang berarti batuan,
sehingga dapat diartikan sebagai batuan yang membuih jika dipanaskan (Said et al.
2008). Indonesia juga memiliki banyak cadangan zeolit alam karena bahan zeolit
alam berasal dari hasil sedimentasi debu vulkanik di lingkungan sekitar gunung
api yang bersifat alkali. Ketersediaan yang melimpah dan harga yang ekonomis
menyebabkan zeolit alam banyak digunakan di bidang industri, pertanian,
peternakan, bangunan dan lainnya. Jenis zeolit yang sering ditemukan di
Indonesia adalah klinoptilolit dan mordenit (Las 2006).
Zeolit alam merupakan mineral yang mengandung senyawa aluminasilikat
terhidrasi, memiliki pori atau rongga terisi oleh logam alkali atau alkali tanah
yang dapat dipertukarkan sehingga dapat berperan sebagai bahan penjerap
(adsorbent). Selain itu zeolit alam juga memiliki kapasitas tukar kation yang
tinggi berkisar antara 24.20-186.10 me 100 g-1 (Supandi et al. 1999). Sehubungan
dengan sifat tersebut, maka pemanfaatan zeolit alam sebagai penjerap logam Cu,
Pb, dan Zn merupakan hal penting dalam penelitian ini. Hal tersebut diperkuat
oleh penelitian terdahulu yang menyatakan bahwa zeolit alam terimpregnasi 2Merkaptobenzotiazol dapat menjerap ion logam Cd dan Cr berturut-turut sebesar
38,176 mg g-1 dan 8,141 mg g-1 (Amri et al. 2004).
2
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui karakteristik zeolit alam Lampung, Bayah, dan Tasikmalaya
2. Menghitung kemampuan zeolit alam Lampung, Bayah, dan Tasikmalaya
dalam menjerap logam Cu, Pb, dan Zn.
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada Februari sampai September 2015 di
Laboratorium Pengembangan Sumberdaya Fisik Lahan, Departemen Ilmu Tanah
dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas zeolit alam Lampung,
Bayah, dan Tasikmalaya. Bahan yang digunakan untuk analisis meliputi larutan
baku logam berat Cu, Pb, dan Zn konsentrasi 100 ppm. Bahan lainnya antara lain
larutan NH4OAc pH 7.0, alkohol 80%, NaOH 50%, indikator conway, parafin cair,
NaOH p.a. Alat yang digunakan antara lain ayakan yang berukuran 100 mesh, alat
pengocok kecepatan 150 rpm, sentrifuse, X-Ray Diffraction tipe Emma GBC XRD,
flamephotometer dan Atomic Adsorption Spectrophotometer (AAS) tipe flame.
Prosedur Penelitian
Karakterisasi Zeolit Alam
Salah satu cara untuk mengetahui kemampuan jerapan yang dimiliki dari
ketiga macam zeolit alam adalah dengan melakukan karakterisasi. Metode analisis
dalam penetapan karakterisasi zeolit alam disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Karakterisasi zeolit alam
No
Karakteristisasi
1
Karakteristik Kimia
KTK (Kapasitas Tukar Kation)
KB (Kejenuhan Basa)
Kemasaman dan Kealkalian
2
Metode Analisis
SNI 13-349-1994 Permentan No.02/Pert/HK
0602/2006
SNI 13-349-1994 Permentan No.02/Pert/HK
0602/2006
pH H2O (1:5)
Karakteristik Jenis Mineral Zeolit
Identifikasi Jenis Mineral Zeolit Alam
X-Ray Diffraction tipe Emma GBC XRD
3
Kemampuan Zeolit Alam Menjerap Ion Logam Berat Cu, Pb, dan Zn
Uji penjerapan logam berat pada tiga zeolit alam dilakukan dengan metode
batch. Zeolit yang digunakan dalam penelitian ini berukuran halus sekitar 100
mesh. Garam dari masing-masing logam berat yang digunakan ditimbang dan
dilarutkan dengan aquadest dalam 1000 mL pada konsentrasi larutan 1000 ppm
yang kemudian dijadikan 100 ppm melalui pengenceran. Perhitungan berat garam
masing-masing logam berat dapat dilihat pada Lampiran 10,11, dan 12.
Sebanyak 0.02 gram dari masing-masing zeolit alam dijenuhkan dalam 20
mL larutan baku Cu 100 ppm. Percobaan ini diulang sebanyak 3 kali. Kemudian
larutan tersebut dikocok pada kecepatan 150 rpm dalam waktu 15, 30, 45, 60 dan
75 menit. Selanjutnya larutan disaring dan filtratnya diukur dengan menggunakan
AAS. Uji penjerapan ion logam Pb dan Zn dilakukan dengan cara yang sama
dengan penjerapan ion logam Cu. Untuk menghitung kemampuan jerapan zeolit
dalam satuan miligram ion logam per gram zeolit dapat digunakan rumus sebagai
berikut :
Keterangan
q
Ci
Cf
V
w
: Kapasitas jerapan (mg g-1)
: Konsentrasi awal ion logam (ppm)
: Konsentrasi ion logam setelah penjerapan (ppm)
: Volume larutan (L)
: Bobot zeolit (g)
Selanjutnya data kapasitas jerapan (q) di analisis lanjut dengan model
persamaam Lagergren (II) yang didasarkan atas kemampuan jerapan
maksimum(qmax) dalam satuan waktu. Persamaan dinyatakan sebagai berikut :
Lagergren (II)
Linear
:�
:
� ����
��
+
.t
dimana t adalah waktu (menit), q adalah kapasitas jerapan (mg g-1), dan k
adalah konstanta (menit-1). Hasil persamaan yang didapat merupakan kemampuan
jerapan persatuan waktu.
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Kimia Zeolit Alam
Nilai kapasitas tukar kation (KTK) yang dihasilkan oleh zeolit alam
merupakan besaran kemampuan pertukaran ion yang dimiliki. Pertukaran ion pada
zeolit alam dihasilkan dari proses subtitusi isomorfik atom Si oleh Al dalam
struktur zeolit, dimana Al akan menghasilkan kelebihan muatan negatif dan diikat
oleh kation alkali seperti K+, Na+, Ca2+, Mg2+. Semakin banyak muatan negatif
yang dihasilkan, maka kemampuan pertukaran ion juga semakin besar. Tabel 2
menunjukkan masing-masing zeolit alam memiliki nilai KTK yang beragam.
Zeolit Tasikmalaya memiliki nilai KTK tertinggi (137.58 me 100 g-1)
dibandingkan dengan Bayah (96.75 me 100 g-1) dan Lampung (87.72 me 100 g-1).
Hal tersebut diduga karena muatan negatif yang dihasilkan zeolit Tasikmalaya
lebih banyak dibandingkan dengan zeolit Bayah dan Lampung, sehingga
kemampuan pertukaran ion yang dihasilkan semakin tinggi. Zeolit Tasikmalaya
juga lebih banyak mempertukarkan kation Ca dibandingkan dengan kation lainnya
(K, Na dan Mg), diduga bahwa zeolit Tasikmalaya memiliki persentase jenis
mineral klinoptilolit-Ca lebih besar (Lampiran 9) sehingga memungkinkan kation
Ca pada zeolit Tasikmalaya lebih banyak dipertukarkan dilarutan kontak.
Tabel 2 Hasil analisis karakteristik kimia pada 3 macam zeolit alam
Zeolit alam
KTK
(me 100 g-1)
Basa-basa (me 100 g-1)
K
Na
Ca
Mg
KB
(%)
pH
H2O
Lampung
87.72
6.67
2.45
54.39
10.12
83.96
6.73
Bayah
96.75
3.21
3.69
94.89
10.56
116.13
8.92
137.58
3.31
5.15
106.03
10.51
90.87
7.28
Tasikmalaya
Tabel 2 menunjukkan zeolit Bayah memiliki nilai kejenuhan basa (KB)
tertinggi (116.13%) dibandingkan dengan zeolit Tasikmalaya (90.87%) dan
Lampung (83.96%). Hal tersebut berbanding lurus dengan nilai pH dari ketiga
zeolit alam. Sesuai dengan pernyataan Soepardi (1983), bahwa antara persentase
kejenuhan basa dan pH terdapat korelasi yang nyata. Secara umum jika nilai KB
tinggi maka pH nya juga tinggi. Nilai pH yang dihasilkan menunjukkan
konsentrasi ion H+ yang merupakan indikator kemasaman. Selain itu, ion H+ juga
merupakan kation yang dapat dipertukarkan pada proses pertukaran kation. Nilai
KB dan pH yang tinggi menunjukkan rendahnya konsentrasi ion H+. Faktor lain
yang mempengaruhi besar kecilnya nilai basa pada zeolit alam yaitu pada tingkat
kemurniannya. Zeolit memiliki tingkat kemurnian yang rendah ketika masih
terdapat pengotor, berupa mineral lain. Menurut Ginting et al. (2007) umumnya
pembentukan zeolit alam di lingkungan yang bersifat alkali, sehingga diduga
mineral tersebut bersifat basa yang mungkin dapat meningkatkan nilai kejenuhan
basa zeolit alam. Asosiasi dengan mineral-mineral tersebut dipengaruhi oleh
kondisi lingkungan pembentukannya.
5
Identifikasi Jenis Mineral Zeolit Alam
Jenis mineral yang dimiliki oleh zeolit alam sangat beragam. Keberagaman
tersebut akan memengaruhi kemampuannya dalam menjerap kation. Mineral
zeolit pada umumnya memiliki komponen silika dan alumina. Banyaknya silika
dan alumina disetiap jenis mineral berbeda tergantung kondisi lingkungan dan
proses pembentukannya. Hasil identifikasi jenis mineral zeolit alam dapat
disajikan Lampiran 7,8, dan 9.
Gambar 1 Difraktogram jenis-jenis mineral zeolit alam
Tabel 3 Data interpretasi 2θ dalam identifikasi jenis pada 3 macam zeolit alam
2θ
Jenis zeolit
Lampung
16.880, 20.520, dan 22.220
Clinoptilolite-Ca
Clinoptilolite-K
Bayah
16.920, 22.400, dan 25.820
Mordenite
Clinoptilolite-Ca
Zeolit alam
Tasikmalaya
0
0
16.88 , 22.38 dan 25.78
0
Clinoptilolite-Ca
Mordenite
Clinoptilolite-K
Clinoptilolite-Na
Berdasarkan gambar 1 menunjukkan pola puncak difraktogram dari ketiga
zeolit alam yang berbeda pada sudut difraksi 2θ. Zeolit Lampung memiliki jenis
mineral klinoptilolit, zeolit Bayah dan Tasikmalaya memiliki kombinasi jenis
6
mineral klinoptilolit dan mordenit. Keberagaman jenis mineral zeolit diduga
karena kondisi lingkungan dan proses pembentukannya. Jenis mineral zeolit yang
beragam mungkin dapat mempengaruhi besarnya pertukaran ion. Menurut
Kismolo et al. (2012) dan Las et al. (2002) faktor jenis mineral zeolit dapat
mempengaruhi nilai KTK, dimana zeolit jenis klinoptilolit pada umumnya antara
150-200 me 100 g-1 dan jenis mordenit antara 229-279 me 100 g-1. Tabel 3 juga
menunjukkan bahwa kandungan unsur Ca, K, dan Na pada setiap jenis mineral
zeolit alam merupakan kation utama yang dapat dipertukarkan.
Kemampuan Zeolit Menjerap Ion Logam Berat Cu, Pb, dan Zn
Berdasarkan hasil analisis jerapan logam berat dari ketiga zeolit alam yang
digunakan, perbedaan nilai KTK ketiga zeolit alam tidak menyebabkan adanya
perbedaan terhadap kemampuan jerapan ion logam Cu, Pb, dan Zn secara
signifikan. Walaupun demikin, masing-masing zeolit alam mampu menjerap
logam Cu, Pb, dan Zn. Penjerapan ion logam dalam zeolit alam terjadi karena
adanya proses subtitusi isomorfik Si oleh Al, dimana Al akan menghasilkan
kelebihan muatan negatif dan diikat oleh muatan positif seperti logam alkali atau
alkali tanah. Kation alkali atau logam alkali tersebut dapat digantikan oleh ion
logam Cu, Pb, dan Zn dalam larutan kontak dan terjebak dalam pori zeolit yang
menyebabkan proses penjerapan terjadi. Sesuai dengan pernyataan Soedirman et
al. (2002), bahwa kation alkali dilepaskan dari pori zeolit dan dipertukarkan
dengan ion logam melalui proses adsorpsi. Hasil analisis kapasitas jerapan logam
Cu, Pb, dan Zn disajikan pada Gambar 2.
98,14
Kapasitas jerapan (mg g-1)
100
80
98,39
98,03
77,79
76,52
71,93
Cu
60
Pb
40
34,12
29,83
Zn
23,80
20
0
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
Gambar 2 Kapasitas jerapan ion logam Cu, Pb, dan Zn pada 3 macam zeolit alam
Beberapa penelitian terdahulu mengenai kemampuan jerapan zeolit alam
terhadap logam berat disajikan pada Tabel 4. Pada tabel tersebut menunjukkan
bahwa zeolit alam dengan aktivasi dan tanpa aktivasi memiliki kemampuan
penjerapan yang berbeda. Zeolit alam yang diaktivasi memiliki nilai kapasitas
jerapan yang lebih rendah dibandingkan dengan zeolit tanpa diaktivasi. Hal
tersebut diduga bahwa terjadi proses dealuminasi yang menyebabkan kerusakan
7
struktur zeolit akibat proses aktivasi. Kerusakan struktur tersebut diduga karena
adanya pemutusan atom Al dalam kerangka zeolit yang menyebabkan muatan
negatif berkurang, sehingga dapat memungkinkan penurunan daya jerap.
Tabel 4 Kemampuan zeolit alam menjerap ion logam berat Cu, Pb, dan Zn
No
Zeolit alam
Logam Berat
1
Lampung*
Cu
Kapasitas jerapan
(mg g-1)
78.34
Pb
98.14
Zn
29.83
Cu
78.34
Pb
98.03
Zn
23.8
Cu
77.33
Pb
98.39
2
3
Bayah*
Tasikmalaya*
Zn
4
Zeolit alam jenis
mordenit teraktivasi
panas
Sumber
Penelitian ini
Penelitian ini
Penelitian ini
34.12
0
20.49
0
21.69
0
Cu (suhu 33 )
Cu (suhu 39 )
Cu (suhu 43 )
23.14
5
Lampung teraktivasi
asam
Pb
58.75
Cu
11.7
6
Bayah teraktivasi
panas dan asam
Zn
13.04
Pb
53.4
Cu
Keterangan : (*) : zeolit alam tanpa aktivasi
Kundari et al.(2008)
Buasri et al.(2008)
Nova (2012)
19.55
Kapasitas jerapan (mg g-1)
Proses penjerapan ion logam Cu, Pb, dan Zn oleh zeolit alam dengan
pengaruh waktu disajikan pada gambar 3, 4, dan 5.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
0
15
30
45
Waktu (menit)
60
75
Gambar 3 Penjerapan ion logam berat Tembaga (II) Sulfat dengan pengaruh
waktu
Kapasitas Jerapan (mg g-1)
8
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
0
15
30
45
Waktu (Menit)
60
75
Kapasitas Adsorspi (mg g-1)
Gambar 4 Penjerapan ion logam berat Timbal (II) Nitrat dengan pengaruh waktu
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
0
15
30
45
Waktu (Menit)
60
75
Gambar 5 Penjerapan ion logam berat Seng (II) Sulfat dengan pengaruh waktu
Gambar 3 menunjukkan nilai maksimum penjerapan ion logam Cu pada
waktu 45 menit dan terjadi penurunan pada waktu 60-75 menit. Hal ini
disebabkan interaksi aktif jerapan yang terjadi pada proses penjerapan ion logam
Cu tertinggi pada waktu 45 menit, namun pada waktu 60-75 menit merupakan
interaksi pasif yang melibatkan proses desorpsi. Gambar 4, ketiga zeolit alam
hanya memerlukan waktu 15 menit untuk mencapai kesetimbangan dalam
menjerap ion logam Pb. Hal ini menjelaskan bahwa pada waktu 15 menit zeolit
alam telah jenuh oleh logam Pb. Gambar 5 menunjukkan penjerapan logam Zn
masih cenderung berfluktuasi pada selang waktu 15-75 menit. Waktu 30 dan 75
menit menunjukkan kemampuan maksimum zeolit menjerap logam Zn. Hal ini
menunjukkan bahwa untuk mencapai waktu kesetimbangan terhadap penjerapan
logam Zn, ketiga zeolit alam membutuhkan waktu yang lebih lama.
Selanjutnya analisis kapasitas jerapan maksimum ion logam berat Cu, Pb,
dan Zn oleh masing-masing zeolit alam didapat dengan persamaan Lagergren.
Tabel 5 menunjukkan bahwa zeolit Tasikmalaya cenderung memiliki nilai
kapasitas jerapan maksimum ion logam Cu, Pb, dan Zn lebih besar dibandingkan
zeolit Lampung dan Bayah. Besarnya daya jerap zeolit Tasikmalaya berbanding
lurus dengan besarnya nilai KTK. Hal tersebut dikarenakan zeolit alam
9
mengandung senyawa aluminasilikat terhidrasi yang merupakan gugus aktif pada
struktur zeolit. Adanya proses subtitusi isomorfik Si oleh Al pada struktur zeolit
akan menghasilkan kelebihan muatan negatif dan dapat diikat oleh muatan positif
seperti kation alkali atau logam alkali. Semakin banyak muatan negatif, maka
kemampuan pertukaran ion juga semakin besar. Kation-kation tersebut dapat
dipertukarkan dan djerap oleh kation lain seperti ion logam Cu, Pb, dan Zn dalam
larutan kontak.
Tabel 5 Kapasitas jerapan maksimum ion logam Cu, Pb, dan Zn pada 3 macam
zeolit alam
Zeolit alam
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
Cu
74.63
78.13
98.04
Kapasitas jerapan maksimum (qe)
mg g-1
Pb
Zn
98.04
30.96
97.09
31.06
99.01
34.36
KTK
(me 100 g-1)
87.72
96.75
137.58
Tabel 5 juga menjelaskan bahwa nilai jerapan ion Pb oleh zeolit Bayah
cenderung lebih rendah dibandingkan dengan zeolit Lampung dan Tasikmalaya.
Hal ini dikarenakan zeolit Bayah memiliki pH lebih tinggi (8.92) dibandingkan
dengan pH zeolit Lampung (6.73) dan Tasikmalaya (7.28). Pelepasan ion H+
yang rendah pada zeolit Bayah menyebabkan ikatan dengan situs aktif zeolit juga
sedikit dan diduga dapat mempegaruhi rendahnya daya jerap ion logam Pb.
Sebaliknya pada zeolit Lampung dan Tasikmalaya, jumlah pelepasan ion H+ yang
tinggi menyebabkan ikatan dengan situs aktif zeolit besar. Ion H+ juga merupakan
kation yang dapat dipertukarkan dengan ion logam, sehingga memungkinkan daya
jerap kedua zeolit tersebut sangat dipengaruhi oleh konsentrasi ion H+. Lestari et
al. (2003) menjelaskan bahwa derajat kemasaman (pH) merupakan faktor yang
sangat mempengaruhi proses jerap ion logam dalam larutan, karena keberadaan
ion H+ dalam larutan akan berkompetisi dengan kation untuk berikatan dengan
situs aktif. Selain itu pH juga akan mempengaruhi jenis ion yang ada dalam
larutan sehingga akan mempengaruhi terjadinya interaksi ion dengan situs aktif
bahan penjerap (adsorbent).
Berdasarkan hasil penjerapan maksimum ion logam Cu, Pb, dan Zn pada
Tabel 5, nilai jerap ion logam Pb jauh lebih besar dibandingkan dengan Cu dan
Zn. Hal tersebut dapat dipengaruhi oleh faktor selektivitas zeolit alam dalam
menjerap suatu logam. Menurut Trisunaryanti et al. (2005), selektivitas yang
tinggi dapat mempengaruhi mudah tidaknya zeolit alam menjerap suatu unsur
logam. Blanchard et al. (1985) menyatakan urutan selektivitas zeolit alam dalam
menjerap ion logam yaitu Cs>Rb>K>NH4>Pb>Ag>Ba>Na>Sr>Ca>Li>Cd>Cu>
Zn. Faktor lain yang dapat mempengaruhi proses penjerapan yaitu nilai
elekronegatifitas suatu ion. Berdasarkan posisi unsur pada daftar periodik kimia
semakin kekanan suatu ion maka semakin besar nilai elektronegatifitasnya. Nilai
elektronegatifitas ion Pb ternyata lebih besar dibandingkan dengan dua ion logam
lainnya, sehingga diduga ion Pb jauh lebih mudah dijerap dibandingkan dengan
Cu dan Zn.
10
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1.
2.
Terdapat perbedaan karakteristik secara kimia maupun jenis mineral dari
ketiga zeolit alam yang digunakan. Zeolit Tasikmalaya memiliki nilai KTK
tertinggi (137.58 me 100 g-1) dibandingkan dengan zeolit Bayah (96.75 me
100 g-1) dan zeolit Lampung (87.72 me 100 g-1). Zeolit Lampung
merupakan jenis mineral klinoptilolit, sedangkan zeolit Bayah dan
Tasikmalaya merupakan kombinasi jenis mineral klinoptilolit dan mordenit.
Tiga zeolit alam memiliki kemampuan menjerap logam berat sebesar 71-77
mg g-1 ion Cu, sekitar 98 mg g-1 ion Pb, dan 30-34 mg g-1 ion Zn.
Saran
1.
2.
Analisis penjerapan logam berat Cu dan Zn oleh zeolit alam berdasarkan
pengaruh waktu perlu analisis lanjut untuk mengetahui waktu
kesetimbangan.
Perlu adanya uji luas permukaan, jumlah Si/Al, dan jumlah pori dari
beberapa macam zeolit alam untuk mendapatkan hasil yang lebih detail.
DAFTAR PUSTAKA
Amri A, Supratno, Fahrurozi M. 2004. Kesetimbangan adsorpsi optimal campuran
binner Cd (II) dan Cr (II) dengan zeolit alam terimpregnasi 2merkaptobenzotiazol. Jurnal Natur Indonesia. 6 : 111-117.
Buasri A, Chaiyut N, Phattarasirichot K, Yongbut P, Nammueng L. 2008. Use of
natural clinoptilolite for the removal of lead (II) from wasteater in batch
experiment. Jurnal Science 3(5): 447-456.
Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Mahluk Hidup. Universitas
Indonesia (UI-Press). Jakarta
Ginting Aslina Br, Anggreni D, Indaryati S, dan Kriswarini R. 2007. Karakterisasi
komposisi mineral kimia, luas permukaan pori, dan sifat termal dari zeolit
Bayah, Tasikmalaya, dan Lampung. J Teknologi 3(1): 1907–2635.
Kismolo E, Nurimaniwathy, dan Suyatno T. 2012. Karakterisasi kapasitas tukar
kation zeolit untuk pengolahan limbah b3 cair [skripsi]. Pusat Teknologi
Akselerator dan Proses Bahan - BATAN . Yogyakarta.
Kundari NA, dan Slamet W. 2008. Tinjauan kesetimbangan adsorpsi tembaga
dalam limbah pencuci PCB dengan zeolit. J Teknologi Yogyakarta. 19780176.
Las T dan Zamroni H. 2002. Penggunaan zeolit dalam bidang industri dan
lingkungan. Jurnal Zeolit Indonesia 1(1):1411-6723.
Las T. 2006. Mengenal mineral zeolite. J Sains dan Teknologi UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta. 3(1):64-75.
Lestari S & Eko SM. 2003. Studi kemampuan adsorpsi biomassa saccharomyces
cerevisiae yang termobilkan pada silika gel terhadap tembaga (II). J
Teknologi dan sains 16A(3):357–371.
11
Nova R. 2012. Modifikasi zeolit alam terimobilisasi nanopartikel Ag dengan lsistein dan asam 3-merkaptopropanoat sebagai adsorben ion logam berat
[skripsi]. Universitas Indonesia.
Said M, Prawati AG, dan Murenda E. 2008. Aktivasi zeolit alam sebagai adsorben
pada adsorpsi larutan iodium [skripsi]. Yogyakarta.
Supandi, Purwanto A, Bambang HP. 1999. Analisis struktur kristal klinoptilolit
dan mordenit alam. Jurnal Ilmu dan Rekayasa Material 1(1):25-32.
Jakarta.
Soediman S, Moegiardjo, Pitoatmadja YD, Nyotohadi SA. 2002. Penetapan
kandungan zeolit serta daya jerap batuan vulkanik dari Bandung, Malang,
dan Tulungagung dibanding attapulgit. Artocarpus 2(2):85-96.
Soepardi G. 1983. Sifat dan ciri tanah. Institut Pertanian Bogor. Bogor
Subowo, Mulyadi, Widodo S dan Nugraha A. 1999. Status dan Penyebaran Pb,
Cd, dan Pestisida pada Lahan Sawah Intensifikasi di Pinggir Jalan Raya.
Prosiding. Bidang Kimia dan Bioteknologi Tanah. Puslittanak. Bogor.
Suhala S dan Arifin M. 1997. Zeolit bahan galian industri pusat penelitian dan
pengembangan teknologi mineral [skripsi]. Bandung.
Sunaryo A. 2014. Banyak sungai di Solo tercemar limbah, baku mutu air rendah
[Internet]. [diunduh 2015 Nov 10]. Tersedia pada: http//
regional.Kompas.com/read/2015/05/28/19450091.
Tangio JS. 2013. Adsorpsi logam timbal (Pb) dengan menggunakan biomassa
enceng gondok (Eichhorniacrassipes) [skripsi]. Universitas Negeri
Gorontalo.
Trisunaryanti W, Triwahyuni E, Sudiono S. 2005. Preparasi, modifikasi dan
karakterisasi katalis NI-Mo/Zeolit alam dan Mo-NI/Zeolit alam. J Sains
Kimia 10(4):269-282.
12
LAMPIRAN
13
Lampiran 1 Hasil penjerapan ion logam berat Cu pada 3 macam zeolit alam
dengan pengaruh waktu
Kapasitas jerapan (mg g-1)
Waktu
(menit)
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
15
19.59
17.72
20.19
30
24.18
21.32
19.97
45
77.79
76.52
71.93
60
78.34
78.34
77.33
75
37.21
35.20
35.49
Lampiran 2 Hasil penjerapan ion logam berat Pb pada 3 macam zeolit alam
dengan pengaruh waktu
Kapasitas jerapan (mg g-1)
Waktu
(menit)
Lampung
Bayah
Tasikmalaya
15
96.47
96.39
96.56
30
96.80
96.57
96.77
45
96.89
96.89
97.23
60
96.94
96.78
97.35
75
98.14
98.03
98.39
Lampiran 3 Hasil penjerapan ion logam berat Zn pada 3 macam zeolit alam
dengan pengaruh waktu
Kapasitas jerapan (mg g-1)
Waktu
(menit)
Lampung
Bayah
Tasikamalaya
15
19.38
13.73
11.37
30
29.83
23.80
34.12
45
22.87
17.39
28.75
60
22.90
23.45
25.40
75
31.37
26.24
27.17
14
Lampiran 4 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Lampung
15
Lampiran 5 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Bayah
16
Lampiran 6 Difraktogram jenis mineral zeolit alam Tasikmalaya
17
Lampiran 7 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Lampung
No.
1
2
3
4
5
6
7
Indeks
A
B
2theta [º]
13.30
15.18
16.88
20.52
22.22
25.96
29.86
Jumlah (%)
93.1
6.9
d [Å]
6.6516
5.8318
5.2481
4.3246
3.9974
3.4294
2.9898
Nama
Clinoptilolite-Ca
Clinoptilolite-K
Intensitas
80.32
70.89
136.35
219.82
635.05
186.13
172.51
Kecocokan
AB
AB
AB
AB
AB
AB
AB
Lampiran 8 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Bayah
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Indeks
A
B
C
2theta [º]
13.50
15.20
16.92
20.52
22.12
22.40
25.82
27.90
30.08
31.12
32.16
Jumlah (%)
76.3
13.7
9.9
d [Å]
6.5535
5.8421
5.2358
4.3246
4.0153
3.9657
3.4477
3.1952
2.9684
2.8715
2.7810
Nama
Mordenite
Clinoptilolite-Ca
Clinoptilolite-Na
Intensitas
213.36
113.62
154.70
262.17
875.87
25.87
317.40
344.07
202.34
115.28
92.62
Kecocokan
A,B,C
A,B,C
A,B,C
B,C
A,B
B,C
A,B,C
A,B,C
A,B,C
A,B,C
A,B,C
Lampiran 9 Hasil analisis difraktogram jenis mineral zeolit alam Tasikmalaya
No.
1
2
3
4
5
Indeks
A
B
C
D
2theta [º]
13.56
16.88
22.38
25.78
27.82
Jumlah (%)
46.4
27.8
18.8
6.9
d [Å]
6.5246
6.2481
3.9692
3.4529
3.2042
Nama
Clinoptilolite-Ca
Clinoptilolite-K
Mordenite
Clinoptilolite-Na
Intensitas
261.06
69.53
310.07
389.43
362.23
Kecocokan
A,B,C,D
A,B,C,D
A,B,C,D
A,B,C,D
A,B,C,D
18
Lampiran 10 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Cu dalam 1000 mL
pada konsentrasi 1000 ppm
Bobot
�
�
�
=
�
�
=
= 3851.782163 mg = 3.851 g
�
�
Lampiran 11 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Pb dalam 1000 mL
pada konsentrasi 1000 ppm
�
�
Bobot
�
�
�
=
=
= 1598.532 mg = 1.598 g
�
�
Lampiran 12 Perhitungan pembuatan larutan logam berat Zn dalam 1000 mL
pada konsentrasi 1000 ppm
Bobot
�
�
�
=
=
= 4395.0145 mg = 4.395 g
�
�
�
�
19
Lampiran 13 Data pengukuran pH pada 3 macam zeolit alam
No
Zeolit alam
pH H2O
6.79
1
Lampung ulangan 1
2
Lampung ulangan 2
3
Lampung ulangan 3
4
Bayah ulangan 1
5
Bayah ulangan 2
6
Bayah ulangan 3
7
Tasikmalaya ulangan 1
8
Tasikmalaya ulangan 2
9
Tasikmalaya ulangan 3
Rata- rata
6.73
6.69
6.70
9.05
8.92
8.94
8.77
7.55
7.28
7.13
7.16
Lampiran 14 Data pengukuran KTK pada 3 macam zeolit alam
N NaOH
V1
(mL)
V2
(mL)
V2-V1
(mL)
Blanko ulangan 1
0.227
0
17.3
17.3
2
Blanko ulangan 2
0.227
0
17.2
17.2
3
Lampung ulangan 1
0.502
0.227
17.2
32.4
15.2
92.7
4
Lampung ulangan 2
0.5057
0.227
0
15.3
15.3
87.53
5
Lampung ulangan 3
0.5049
0.227
15.3
30.6
15.3
87.67
6
Lampung ulangan 4
0.5033
0.227
0
15.3
15.3
87.95
7
Lampung ulangan 5
0.5013
0.227
15.3
30.6
15.3
88.3
8
Bayah ulangan 1
0.5078
0.227
0
15.4
15.4
82.7
9
Bayah ulangan 2
0.5016
0.227
15.4
30.5
15.1
97.3
10
Bayah ulangan 3
0.5041
0.227
0
15
15
101.32
11
Bayah ulangan 4
0.5011
0.227
15
30.4
15.4
83.81
12
Bayah ulangan 5
0.5073
0.227
0
15.1
15.1
96.21
13
Tasikmalaya ulangan 1
0.5045
0.227
15.1
29.2
14.1
141.73
14
Tasikmalaya ulangan 2
0.5032
0.227
0
14.2
14.2
137.59
15
Tasikmalaya ulangan 3
0.5033
0.227
14.2
28.4
14.2
137.56
16
Tasikmalaya ulangan 4
0.5051
0.227
0
14
14
146.06
17
Tasikmalaya ulangan 5
0.503
0.227
14
28
14
146.67
No
Sample
1
Bobot
(gram)
KTK
(me 100 g-1)
17.25
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Serang Banten pada tanggal 22 Februari 1993, putri dari
Bapak Abdullah dan Ibu Nuryati. Penulis merupakan anak ketiga dari lima
bersaudara. Penulis mulai menempuh pendidikan formal di TK. Asyiah SerangBanten. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN VII SERANG tahun
2005. Pada Tahun 2006 hingga 2011 penulis melanjutkan pendidikan di SMP dan
SMA LATANSA Lebak-Banten. Penulis juga diterima di Departemen Ilmu Tanah
dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor pada tahun
2011 melalui jalur undangan seleksi masuk BUD.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai kepanitiaan dan
organisasi, baik di dalam ruang lingkup departemen maupun di luar, seperti
Himpunan Mahasiswa Ilmu Tanah (HMIT) sebagai divisi Komunikasi dan
Informasi (KOMINFO) pada tahun 2014, acara Soildarity Ilmu Tanah, Seminar
Nasional Ilmu Tanah, Masa Perkenalan Departemen ITSL sebagai anggota divisi
PDD (Publikasi, Dekorasi, dan Dokumentasi), acara kunjungan panti asuhan
sebagai divisi Sekertariat Sosial Lingkungan (SOSLING) CSS MORA 48 2012
dan acara lainnya yang diadakan di IPB.