Aktivasi Adsorben Limbah Kayu Aren Persiapan Seperangkat Alat Adsorpsi Kolom Aplikasi Adsorben pada Larutan Standard Aktivasi Limbah Kayu Aren LKA

commit to user 43 kemudian direndam kembali dalam 2 L NH 4 NO 3 2M selama 4 jam Ernawati, 2003. Campuran disaring dan dicuci dengan akuades hingga filtrat menunjukkan pH netral. Filtrat kemudian dicek dengan NaOH 2 M untuk mengendapkan AlOH 3. Residu kemudian dikeringkan dalam oven 300 o C selama 4 jam. Zeolit ini telah aktif dan siap digunakan sebagai pengadsorpsi ZA.

4. Aktivasi Adsorben Limbah Kayu Aren

Sebanyak 100 g biosorben dimasukkan ke dalam gelas piala 1 L lalu ditambahkan 1 L HNO 3 0.6 M. Campuran direndam selama 30 menit, kemudian disaring. Sampel dikeringkan dalam oven pada suhu 50 o C selama 24 jam, kemudian suhu dinaikkan menjadi 105 o C lalu didinginkan. Setelah itu, direndam dalam air deionisasi panas untuk menghilangkan kelebihan asam dan dikeringkan pada suhu 50 o C selama 24 jam Marshall dan Mitchell 1996. Kemudian sampel ditambahkan 1 L NaOH 0.1 M. Campuran direndam selama 20 menit sambil dipanaskan pada suhu 80 o C kemudian disaring dan airnya dibuang. Setelah itu, dicuci dengan menggunakan air deionisasi untuk menghilangkan kelebihan basa. Sampel dikeringkan dalam oven pada suhu 50 o C selama 24 jam Marshall dan Mitchell 1996. Sampel yang dihasilkan selanjutnya disebut adsorben limbah kayu aren LKA.

5. Persiapan Seperangkat Alat Adsorpsi Kolom

Ke dalam kolom adsorpsi dimasukkan adsorben dan ditekan pelan-pelan menjadikan adsorben sedikit padat sampai panjang unggun 20 cm. Variasi adsorben; a ZA panjang unggun 20 cm, b LKA panjang unggun 20 cm dan c Kombinasi ZA-LKA masing-masing panjang unggun 10 cm Gambar 11. commit to user 44 a b c Gambar 11 . Komposisi Matrik Isian. a ZA, b LKA dan c ZA-LKA. Keterangan: ZA zeolit alam dengan panjang unggun 20 cm, LKA limbah kayu aren dengan panjang unggun 20 cm dan ZA-LKA zeolit alam panjang unggun 10 cm dan limbah kayu aren panjang unggun 10 cm

6. Aplikasi Adsorben pada Larutan Standard

Ke dalam kolom adsorpsi ZA, LKA dan ZA-LKA dimasukkan masing-masing 150 mL larutan K 2 Cr 2 O 7 dengan konsentrasi 80 ppm. Hasil elusi pertama disaring dan filtrat dianalisis kadar Cr VI dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom SSA.

7. Aplikasi Adsorben pada Limbah Cair Batik

Ke dalam kolom adsorpsi ZA, LKA dan ZA-LKA dimasukkan masing-masing 150 mL limbah cair batik. Hasil elusi pertama disaring dan filtrat dianalisis kadar CrVI dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom SSA.. 10 cm 10 cm 20 cm 20 cm commit to user 45

D. Teknik Analisis Data

Pembuatan larutan standard K 2 Cr 2 O 7 untuk pembuatan kurva standard sehingga diperoleh persamaan abs = mC + A , dimana Abs = absorbansi, m = gradient, C = konsentrasi dan A = intersep. Gambar 12 . Kurva Standard dengan Persamaan abs = mC + A Analisis parameter limbah cair batik yaitu besarnya kadar CrVI, ditentukan sebelum dan sesudah perlakuan dengan adsorben zeolit ZA, adsorben limbah kayu aren LKA dan kombinasi adsorben zeolit-limbah kayu aren ZA-LKA pada sistem kolom dengan menggunakan metode Spektrofotomer Serapan Atom AAS. Hasil dapat diperoleh efisiensi penyerapan logam CrVI efisiensi sorpsi. Formula sederhana untuk menghitung nilai efiensi sorpsi adalah sebagai berikut : 100 x Co Ct Co Ef − = Keterangan : Ef : nilai efisiensi sorpsi Co : kadar logam CrVI dalam limbah awal Ct : kadar logam CrVI dalam efluen setelah proses sorpsi commit to user 46

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Limbah Cair Batik

Hasil uji logam CrVI pada sampel limbah cair batik diperoleh konsentrasi logam CrVI sebesar 14,68 ppm. Berdasarkan Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah no. 10 tahun 2004 tentang baku mutu air limbah, logam CrVI pada golongan I sebesar 0,1 ppm dan golongan II sebesar 0,5 ppm. Konsentrasi logam CrVI pada sampel sebesar 14,68 ppm maka limbah tersebut sudah melebihi baku mutu air limbah. Wawancara pada tanggal 28 November 2011 dengan salah satu pekerja pada industri tersebut, mengatakan bahwa mereka menggunakan larutan krom yang berwarna jingga baca K 2 Cr 2 O 7 dalam proses pewarnaan Gambar 13. Kegunaan larutan K 2 Cr 2 O 7 yaitu sebagai pewarna dan sebagai mordan atau beits untuk menimbulkan warna krem dan jika ditambahkan CuSO 4 menimbulkan coklat Susanto, 1974. Menurut Kusriniati et al. 2008 bahwa makin tinggi konsentrasi mordan, ketahanan luntur warna terhadap pencucian makin baik, dan warna makin tua. Limbah tersebut sudah melebihi baku mutu air limbah pada peraturan di atas maka diperlukan pengolahan limbah cair batik tersebut sebelum dibuang. Pada kenyataanya, limbah dibuang begitu saja tanpa ada pengolahan lebih lanjut sehingga menimbulkan bau yang tidak sedap dan menimbulkan pencemaran di lingkungan sekitarnya mengandung logam CrVI yang sangat berbahaya Gambar 14. commit to user 47 Gambar 13 . Proses Pewarnaan pada Batik Keterangan: Penggunan larutan K 2 Cr 2 O 7 diduga sebagai zat warna dan mordan. Foto: Dian Kresnadipayana, November 2011. Gambar 14 . Pencemaran Limbah Cair Batik Keterangan: Limbah cair batik yang mencemari pekarangan rumah di sekitarnya. Foto: Dian Kresnadipayana, November 2011 Larutan K 2 Cr 2 O 7 commit to user 48 Zat warna dan mordan yang digunakan adalah bahan kimia buatan sehingga perlunya pergantian zat warna dan mordan alam. Zat warna dan mordan alam mempunyai kelebihan yaitu lebih murah, mudah diperoleh, dan ramah lingkungan. Salah satu di antaranya adalah kulit akar pohon mengkudu Morinda Citrifolia Hamid dan Muhlis, 2005, daun tembakau Nicotiana tabacum Kusumawati dan Kusumastuti, 2008 dan daun sengon Albizia falcataria Kusriniati et al.,2008 sebagai pewarna kain sutera.

B. Aktivasi Adsorben

1. Aktivasi Zeolit Alam ZA Sifat fisis dari zeolit alam yang digunakan dalam penelitian ini ialah berbentuk batuan kecil dan berwarna putih kehijau-hijauan. Pemanasan zeolit pada ukuran -80+100 mesh telah dilakukan dalam tungku pada suhu 150 o C selama 60 menit Gambar 15. Gambar 15 . Hasil Pemanasan Zeolit Wonosari Ayakan -80+100 mesh pada suhu 150 o C. Foto: Dian Kresnadipayana, Oktober 2011 commit to user 49 Menurut Susetyaningsih et al. 2009 bahwa aktivasi fisika dengan pemanasan 150 o C selama 60 menit merupakan kondisi terbaik dalam kemampuan adsorpsi sebesar 92,60 tanpa aktivasi HCl. Aktivator zeolit alam yang digunakan adalah HCl 6 M dengan perendaman selama 4 jam Gambar 16. Menurut Mutngimaturrohmah et al., 2009 bahwa konsentrasi HCl 6 M merupakan konsentrasi maksimum untuk proses penguraian Al-O dealuminasi sehingga gugus hidroksi pada Si-O dapat aktif untuk menjerap suatu ion logam CrVI. Gambar 16 . Perendaman Zeolit 500 gr dengan 1 L HCl 6 M 1:2 selama 4 jam Foto: Dian Kresnadipayana, November 2011 Gambar 17 menunjukkan bahwa setelah perendaman, HCl yang semula berwarna bening setelah dipakai perendaman berwarna hijau kekuning-kuningan. Perubahan warna ini menjelaskan bahwa HCl berfungsi untuk menghilangkan pengotor-pengotor yang mungkin berupa kation-kation yang terdapat dalam zeolit commit to user 50 tersebut. Kation-kation tersebut berupa logam Na, K, Ca dan Fe yang terdapat dalam zeolit alam Wonosari. HCl dapat juga untuk menguraikan ikatan Al-O pada framework zeolit sehingga gugus hidroksi menjadi aktif. a b Gambar 17 . a Perendaman Zeolit setelah 4 jam. b Perbandingan HCl 6 M kanan dengan HCl setelah Perendaman Zeolit kiri Foto: Dian Kresnadipayana, November 2011 Gambar 18 . Pencucian Zeolit dengan Akuades dan Penyaringan setelah perendaman NH 4 NO 3 2 M selama 4 jam Foto: Dian Kresnadipayana, November 2011 commit to user 51 Pencucian zeolit dengan akuades secara berulang-ulang dilakukan untuk menghilangkan asam HCl yang tersisa sampai filtrat hasil pencucian menunjukkan pada pH netral Gambar 18. Hasil pencucian zeolit dibakar dalam furnace pada suhu 300°C selama 2 jam untuk menghilangkan air sisa pencucian. Menurut Swantomo et al. 2009 bahwa pembakaran pada suhu tersebut merupakan pembakaran maksimum untuk suatu zeolit. Jika pemanasan melebihi suhu 300°C maka struktur kimia zeolit akan rusak. Dealuminasi zeolit alam menggunakan konsentrasi HCl yang merupakan konsentrasi untuk dealuminasi zeolit alam Swantomo et al., 2009. Pada dealuminasi, ion H + yang dihasilkan dari reaksi penguraian HCl dalam medium air akan mengurai ikatan atom Al yang berada pada framework zeolit Gambar 19. Ion H+ ini akan diserang oleh atom oksigen yang terikat pada Si dan Al. Berdasarkan harga energi dissosiasi ikatan Al-O 116 kkalmol jauh lebih rendah dibandingkan enrgi disosiasi ikatan Si-O 190 kkalmol, maka ikatan Al-O jauh lebih mudah terurai dibandingkan Si-O. Sehingga ion H + akan cenderung menyebabkan terjadinya pemutusan ikatan Al-O dan akan terbentuk gugus silanol. Ion Cl - hasil penguraian ion HCl juga akan mempengaruhi kekuatan ikatan Al-O dan Si-O. Ion Cl - memiliki elektronegativitas yang tinggi 3,16 dan berukuran kecil r = 0,97A , sehingga menyebabkan ion ini mudah berikatan dengan kation bervalensi besar seperti Si 4+ dan Al 3+ . Tetapi ion Cl - akan cenderung berikatan dengan atom Al dikarenakan harga elektronegativitas atom Al lebih kecil 1,61 dibanding elektronegativitas atom Si 1,90. commit to user 52 Perendaman NH 4 NO 3 dilakukan untuk membuka pori-pori zeolit pada Al-O sehingga terbentuk gugus hidroksi. Hal ini bertujuan untuk mengoptimalkan Si dalam bentuk SiOH 4 yang akan dimasukkan untuk mengganti replacement atom-atom Al pada framework zeolit. Gambar 19 . Mekanisme Reaksi Aktivasi Zeolit menggunakan HCl Weitkamp, J. and Puppe, L., 1999 commit to user 53

2. Aktivasi Limbah Kayu Aren LKA

Limbah kayu aren yang diperoleh dari industri bihun dibuang begitu saja di pinggir jalan menyebabkan pencemaran dan timbul gangguan bau karena limbah kayu aren mengandung bahan organik berupa pati, selulosa, hemiseluosa dan lignin. Menurut Firdayati dan Handajani 2005 bahwa kualitas air disekitar pembuangan limbah memiliki nilai BOD dan COD yang tinggi melebih baku mutu. Limbah kayu aren yang masih mengandung pati, selulosa, hemiseluosa dan lignin dalam keadaan lembab ditumbuhi beberapa jenis jamur Gambar 20. Gambar 20 . Pencemaran Limbah Kayu Aren Keterangan: limbah yang dibuang begitu saja di pinggir jalan. Foto: Dian Kresnadipayana, November 2011 Aktivasi adsorben limbah kayu aren menggunakan HNO 3 dan NaOH. Asam nitrat HNO 3 berfungsi untuk mengaktifkan gugus hidroksi pada selulosa, hemiseluosa dan lignin. Asam nitrat telah digunakan untuk memodifikasi karbon aktif dan menunjukkan hasil adsorpsi yang lebih baik dibanding karbon aktif tak commit to user 54 termodifikasi Wu dan Paul, 1998. Pencucian dengan akuades panas berfungsi untuk mempercepat hilangnya asam nitrat HNO 3 pada aktivasi asam dan NaOH pada proses impregnasi basa gambar 21. Gambar 21 . Impregnasi Basa NaOH Limbah Kayu Aren setelah perlakuan Asam Nitrat HNO 3 kiri dan Pencucian dengan Akuades Panas setelah Impregnasi Basa Foto: Dian Kresnadipayana, November 2011. Impregnasi NaOH untuk mengaktifkan biosorben sampai ke dalam pori dan bukan hanya terbatas pada permukaan. Impregnasi NaOH pada permukaan biosorben membuat unsur karbon C bereaksi dengan oksigen menjadi gas CO 2 pada saat proses impregnasi. Hilangnya unsur karbon tersebut meninggalkan ruang kosong sehingga mampu membentuk rongga yang makin lama makin mendalam. Peristiwa ini mengakibatkan pori-pori terbentuk di permukaan dan di dalam pori-pori biosorben Gambar 22. Perlakuan fisik seperti penggilingan dan tekanan serta penambahan aktivator asam dan basa mengakibatkan proses delignifikasi. Proses ini merupakan perlakuan limbah kayu aren untuk mempermudah pelepasan hemiselulosa. Proses delignifikasi masih menyisakan beberapa lignin karena lignin bersifat tahan terhadap hidrolisa yang disebabkan oleh adanya ikatan alkil dan ikatan commit to user 55 eter. Lignin juga mempunyai gugus hidroksi yang dapat diaktifkan sehingga dapat menjerap suatu ion logam CrVI. Gambar 22 . Mekanisme Reaksi Aktivasi Limbah Kayu Aren menggunakan HNO 3 dan NaOH Fahrizal, 2008.

C. Karakterisasi Adsorben

1. Karakterisasi Zeolit Alam