Penentuan Kinetika Adsorpsi Waktu Kontak Optimum Penentuan Kapasitas Adsorpsi

28

3.5.7 Flowchart Prosedur Batch Adsorption

1. Penentuan Kinetika Adsorpsi Waktu Kontak Optimum

Gambar 3.7 Flowchart Penentuan Kinetika Adsorpsi Waktu Kontak Optimum Mulai Diambil larutan Cu 2+ 50 ppm sebanyak 100 mL dari botol reagen 2,5 L yang diterangkan pada prosedur 3.4.1c lalu dimasukkan kedalam beaker glass Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer dengan kecepatan pengadukan 220 rpm pada suhu kamar Kemudian ditambahkan 1 gram adsorben batang jagung pada berbagai variasi bentuk lingkaran, setengah lingkaran, seperempat lingkaran, 50 dan 70 mesh. Lalu disaring dengan kertas saring Whatman 41 Konsentrasi ion Fe setelah adsorpsi ditentukan dengan Atomic Adsorption Spectroscopy AAS Lalu dihitung nilai Q a Selesai Universitas Sumatera Utara 29

2. Penentuan Kapasitas Adsorpsi

Gambar 3.8 Flowchart Penentuan Kapasitas Adsorpsi Mulai Diambil larutan Cu + 50 ppm sebanyak 100 mL dari botol reagen 2,5 L yang diterangkan pada prosedur 3.4.1c lalu dimasukkan kedalam beaker glass Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer dengan kecepatan pengadukan 220 rpm pada suhu kamar Lalu disaring dengan kertas saring Whatman 41 Selesai Konsentrasi ion Fe setelah adsorpsi ditentukan dengan Atomic Adsorption Spectroscopy AAS Lalu dihitung nilai Q e Kemudian ditambahkan 1 gram adsorben batang jagung pada berbagai variasi bentuk lingkaran, setengah lingkaran, seperempat lingkaran, 50 dan 70 mesh Universitas Sumatera Utara 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PENGERINGAN ADSORBEN DARI BATANG JAGUNG

Pada penilitian ini, dilakukan persiapan batang jagung berbagai bentuk secara fisika yaitu dengan cara mengeringkan batang jagung berbentuk lingkaran, ½ lingkaran, ¼ lingkaran, 50 dan 70 mesh pada suhu tetap yaitu sebesar 55 C, dengan waktu pengeringan hingga berat batang jagung konstan sehingga dapat mengurangi kadar air dalam batang jagung. Berikut ini adalah Tabel 4.1 menunjukkan batang jagung sebelum pengeringan dan sesudah pengeringan. Sebelum pengeringan Sesudah pengeringan ½ Lingkaran ¼ Lingkaran Lingkaran Universitas Sumatera Utara 31 Adsorben yang dipanaskan dengan suhu tertentu menghasilkan karakteristik yang berbeda dari sebelum pengeringan, terlihat pada segi warna dan bentuk permukaan adsorben. Hal ini disebabkan oleh tahapan proses pengeringan. Pada hasil di atas, terlihat adsorben yang telah dikeringkan secara fisika pada suhu 55 C memiliki karakteristik dan warna yang berbeda. Terlihat dari bentuk permukaan batang jagung dan juga warna batang jagung yang lebih kecoklatan setelah pengeringan. Berikut adalah Gambar 4.1 yang menunjukkan data pengeringan batang jagung pada berbagai bentuk dengan menggunakan oven pada suhu 55 C. Gambar 4.1 Pengeringan Batang Jagung Terhadap Waktu Dari grafik di atas, menunjukkan perbedaan waktu pengeringan pada masing-masing bentuk batang jagung. Untuk bentuk lingkaran, ½ lingkaran dan ¼ lingkaran waktu pengeringan paling lama adalah 5 jam sedangkan pengeringan batang jagung bentuk 50 dan 70 mesh selama 10 jam. Bentuk 50 dan 70 mesh adalah bentuk yang paling lama dalam proses pengeringan. Perbedaan lamanya waktu pengeringan pada batang jagung disebabkan karena pada saat proses pencucian batang jagung 50 dan 70 mesh, air yang terserap lebih banyak sehingga mengakibatkan lamanya proses pengeringan. Bentuk 50 dan 70 mesh memiliki bentuk luas permukaan yang paling luas Universitas Sumatera Utara 32 sehingga lebih banyak menampung air pencucian sehingga proses pengeringan berlangsung lebih lama daripada bentuk batang jagung lainnya. Proses pengeringan adsorben batang jagung dalam penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kondisi berat yang sama dari batang jagung. Pengeringan batang jagung juga sekaligus mendapatkan kondisi fisik yang homogen dari adsorben sehingga pada saat kontak dengan logam, adsorben dalam kondisi yang sama. Aktivasi adsorben batang jagung dilakukan secara fisika yaitu dengan cara pengeringan. Aktivasi bertujuan untuk memperluas pori-pori batang jagung sehingga penjerapan ion logam Cu 2+ lebih efektif. Aktivasi merupakan bagian dari proses pembuatan adsorben yakni suatu perlakuan terhadap adsorben yang bertujuan untuk memperbesar pori dengan cara memecahkan ikatan kimia atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga mengalami perubahan sifat secara fisika yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi [37].

4.2 PENENTUAN pH NETRAL PADA ADSORBEN BATANG JAGUNG

Penentuan pH netral pada adsorben batang jagung pada penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kondisi pH yang sama pada tiap bentuk adsorben batang jagung. Penentuan pH netral yaitu dengan cara mencuci batang jagung dengan larutan aquadest sampai pH air cucian sama dengan pH aquadest. Keasaman pH akan mempengaruhi sisi aktif biomassa serta berpengaruh pada mekanisme adsorpsi ion logam. Pada pH yang rendah, proses adsorpsi ion logam juga semakin rendah atau lambat. Hal ini dikarenakan pada kondisi asam, gugus fungsi yang terdapat pada adsorben terprotonasi sehingga terjadi pengikatan ion hidrogen H + [27]. Sementara itu ion-ion logam dalam larutan sebelum teradsorpsi oleh adsorben terlebih dahulu mengalami hidrolisis dan menghasilkan proton [28]. Universitas Sumatera Utara 33 Gambar 4.2 menunjukkan perubahan pH dalam pencucian pada batang jagung untuk tiap bentuk. Gambar 4.2 Penentuan pH Netral Pada Adsorben Batang Jagung Pada gambar 4.2, pencucian adsorben batang jagung dengan menggunakan aquadest. Pencucian menggunakan aquadest sebab pelarut aquadest memiliki pH netral atau 6,5. Pencucian dilakukan untuk mendapatkan pH yang netral sehingga pada saat kontak dengan larutan logam tidak mempengaruhi kondisi pH pada larutan logam. Volume aquadest tiap pencucian sebanyak 200 mL. Penentuan pH menggunakan kertas universal indicator pH yang umum digunakan. Selain itu proses pencucian pada batang jagung adsorben bertujuan untuk menghilangkan zat-zat pengotor yang menempel pada permukaan adsorben. Pada bentuk batang jagung lingkaran, ½ lingkaran dan ¼ lingkaran proses pencucian mengalami tiga kali pencucian. Dari awal pencucian pH batang jagung dari bentuk tersebut sudah sama dengan pH aquadest artinya sudah netral sedangkan untuk bentuk 50 dan 70 mesh mengalami pencucian sebanyak empat kali. Hal ini disebabkan pada pencucian pertama pH batang jagung adalah sebesar 5. Perbedaan jumlah pencucian pada bentuk jagung disebabkan karena faktor terkontaminasinya batang jagung 50 dan 70 mesh. Terkontaminasinya batang jagung tersebut karena banyaknya perlakuan fisika agar menjadi bentuk mesh sehingga menyebabkan pH batang jagung jadi berubah. Universitas Sumatera Utara 34

4.3 PENENTUAN WAKTU KONTAK OPTIMUM

Waktu kontak merupakan hal yang sangat menentukan dalam proses adsorpsi. Adsorpsi ion dari suatu zat terlarut akan meningkat apabila waktu kontaknya semakin lama. Waktu kontak yang lama memungkinkan difusi dan penempelan molekul zat terlarut yang teradsorpsi berlangsung lebih banyak. Waktu untuk mencapai keadaan setimbang pada proses jerapan logam oleh adsorben berkisar antara beberapa menit hingga beberapa jam [25]. Dalam penelitian ini, penentuan waktu kontak optimum menggunakan batang jagung berbentuk ¼ lingkaran pada waktu selama 2 jam dengan pengambilan cuplikan sebanyak 8 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120 Menit. Proses adsorpsi pada keadaan batch dengan kecepatan pengadukan 220 rpm. Penggunaan batang jagung ¼ lingkaran sebagai acuan penentuan waktu kontak optimum dalam penelitian ini karena bentuk ¼ lingkaran sangat cocok digunakan sebagai isian pada kolom adsorpsi. Gambar 4.3 menunjukkan pengaruh waktu kontak terhadap jumlah ion Cu 2+ yang diadsorpsi. Gambar 4.3 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Jumlah Ion Logam Cu 2+ yang Diadsorpsi Waktu kontak optimum adsorpsi ion Cu 2+ terjadi setelah 10 menit dengan jumlah ion logam Cu 2+ yang diadsorpsi sebesar 4,606 mgg. Adsorpsi ion logam Universitas Sumatera Utara 35 Cu 2+ setelah waktu 20, 30, 40, 60, 80, 100 dan 120 menit cenderung menurun namun tidak dalam skala besar. Kapasitas adsorpsi pada menit 10 sudah mencapai maksimum yaitu sebesar 4,606 mgg tetapi setelah itu kapasitas adsorpsi cenderung mengalami penurunan. Kapasitas adsorpsi sudah konstan setelah mencapai waktu 120 menit 2 jam . Dengan bantuan pengadukan, ion logam Cu 2+ masuk ke pori-pori adsorben batang jagung sampai ke dasar pori-pori batang jagung dan sulit untuk terlepas. Selain itu, logam Cu 2+ juga masih ada yang di ujung luar pori-pori batang jagung dan karena pengaruh pengadukan juga memungkinkan dapat terlepas kembali. Pada menit ke-10, kapasitas adsorpsi mencapai kondisi optimum tetapi ion logam Cu 2+ yang berada pada outer sphere memiliki ikatan yang lemah dengan adsorben sehingga mudah untuk terlepas. Oleh karena itu, kita harus mendapatkan waktu kontak optimum dimana ion logam Cu 2+ tidak terlepas lagi yang ditandai dengan konstannya kapasitas adsorpsi. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Vafakhah, et al 2014, hasil data menunjukkan kapasitas adsorpsi optimum terjadi pada menit ke-20 tetapi setelah itu mengalami penurunan dan sudah terjadi konstan setelah mencapai waktu 2 jam. Hasil penelitian yang penulis lakukan sama dengan data hasil penelitian yang dilakukan oleh Vafakhah, et al 2014, dengan hasil yang didapat bahwa data konstan setelah mencapai waktu 2 jam. Dengan demikian walaupun pada menit 10 mencapai daya jerap maksimum tetapi, peneliti harus mendapatkan waktu untuk daya jerap yang konstan. Pada penelitian ini diambil pada 120 menit atau 2 jam. Menurut Khopkar 1990 waktu kontak antara ion logam dengan adsorben sangat mempengaruhi daya serap. Semakin lama waktu kontak maka penyerapan juga akan meningkat sampai pada waktu tertentu akan mencapai maksimum dan setelah itu akan turun kembali. Berdasarkan teori, bahwa penelitian ini telah sesuai dengan teori bahwa semakin lama waktu maka jumlah ion logam Cu 2+ yang terjerap semakin besar dan mengalami penurunan kembali setelah menit ke-10. Universitas Sumatera Utara 36

4.4 PENENTUAN KAPASITAS ADSORPSI

4.4.1 PENGARUH WAKTU ADSORPSI TERHADAP JUMLAH KONSENTRASI TERJERAP mgg