33 Untuk persentase adsorpsi ion logam Zn terdapat penyimpangan pada
penjerapan ion logam Zn dengan jumlah adsorben sebanyak 0,5 gram. Persentase adsorpsi untuk jumlah adsorben sebanyak 0,5 gram adalah 2,4670. Nilai
persentase adsorpsi yang diperoleh menunjukkan bahwa hanya sedikit ion logam Zn yang terjerap pada saat penjerapan berlangsung. Setelah dilakukan
pengulangan proses penjerapan logam Zn dengan menggunkan 0,5 gram adsorben tetap diperoleh hasil yang serupa. Hal ini kemungkinan disebabkan karena ukuran
molekul dari logam Zn itu sendiri yang tidak sesuai dengan pori adsorben. Dengan ketidaksesuaian ukuran menyebabkan ion logam Zn sering terlepas dari pori
– pori adsorben. Untuk ukuran dari masing
– masing logam akan dijelaskan pada sub bab 4.2.
4.2 PENENTUAN WAKTU SETIMBANG ADSORPSI ION LOGAM Cd, Fe DAN Zn
Penentuan waktu setimbang dari proses adsorpsi untuk ion logam Cd, Fe dan Zn dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Hubungan Konsentrasi Sisa Ion Logam dalam Larutan terhadap Waktu Adsorpsi dengan Variasi Logam Berat
Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa konsentrasi ion logam Cd, Fe dan Zn yang tersisa dalam larutan cenderung semakin menurun dengan bertambahnya
waktu. Waktu setimbang yang diperoleh untuk penjerapan ion logam Cd, Fe dan Zn dapat dilihat pada tabel 4.4. Data pada tabel 4.4 diplotkan ke dalam
gambar 4.5. 2
4 6
8 10
12 14
20 40
60 80
100 120
140 160
K o
n se
n tr
as i
lo gam
y an
g
te r
si sa
d i
fi ltr
at p
p m
Waktu menit
logam Cd logam Fe
logam Zn
Universitas Sumatera Utara
34 Dalam penentuan waktu setimbang, larutan logam yang telah dijerap
diambil untuk diuji setiap 10 menit sekali sampai mencapai keadaan setimbang. Pada saat proses penjerapan, larutan logam dan adsorben diaduk merata
menggunakan magnetic stirrer. Pengadukan yang dilakukan dimaksudkan untuk mempercepat difusi adsorbat melalui permukaan adsorben. Apabila pengadukan
yang dilakukan sesuai maka laju difusi lapisan akan meningkat sampai titik dimana difusi pori menjadi batas laju reaksi [35]. Waktu setimbang merupakan
parameter penting karena dapat menyediakan informasi untuk merancang peralatan adsorpsi.
Tabel 4.4 Waktu Setimbang yang Diperoleh dari Penjerapan Ion Logam Cd, Zn dan Fe
Ion Logam
Jumlah Adsorben gr
Waktu Setimbang menit
Konsentrasi Sisa dalam Filtrat ppm
Fe
0,5 60
9,80 1
110 8,02
1,5 140
4,37
Zn
0,5 70
12,19 1
100 5,32
1,5 120
3,74
Cd
0,5 90
8,36 1
130 5,79
1,5 110
4,43
Gambar 4.5 Hubungan Waktu Setimbang dengan Jumlah Adsorben pada Variasi Jenis Logam Berat
20 40
60 80
100 120
140
0,5 1
1,5 2
W ak
tu S
e ti
m b
an g
m e
n it
Jumlah Adsorben gr
Logam Cd Logam Fe
Logam Zn
Universitas Sumatera Utara
35 Dari gambar 4.5 juga terlihat adanya perbedaan waktu setimbang yang
dicapai untuk masing – masing ion logam yang berbeda. Penjerapan ion logam
Cd, Fe dan Zn masing – masing memerlukan waktu setimbang 110 menit, 140
menit dan 120 menit pada penggunaan adsorben sebanyak 1,5 gram. Logam Cd memiliki nomor atom 40, logam Fe memiliki nomor atom 26
dan logam Zn memiliki nomor atom 30. Kalsit pada adsorben cangkang telur bebek memiliki Ca yang berada pada golongan 2A periode ke 4. Ion logam Cd
berada pada golongan 2B periode ke 5, ion Fe berada pada gologan 12B periode ke 4 dan ion Zn berada pada gologan 2B periode ke 4 [36]. Menurut Soedjono
[36], jari – jari atom dipengaruhi oleh besarnya nomor atom suatu unsur. Semakin
besar nomor atom unsur- unsur segolongan maka akan semakin banyak jumlah kulit elektronnya. Hal ini akan membuat semakin besar jari
– jari atomnya. Dengan semakin besar jari
– jari atomnya maka akan semakin besar ukuran suatu atom. Dari ketiga logam ini diketahui bahwa ion logam Fe yang memiliki ukuran
paling kecil dan ion logam Cd memiliki ukuran yang paling besar. Selain melihat ukuran logam, penjerapan ion logam Cd, Fe dan Zn juga dapat ditinjau dari gaya
atau ikatan yang terjadi antara ion logam dengan adsorben. Menurut Ega [28], di dalam limbah ion logam berat Cd memiliki anion
dan kation dimana kuatnya ikatan kation yang ditukarkan ke dalam adsorben birnessite sintetis menjadi faktor penting dalam keberhasilan proses adsorpsi dan
desorpsi kation. Apabila kation yang berada dalam adsorben birnessite sintetis memiliki kuat ikat yang besar maka akan terjadi kesulitan pada proses desorpsi.
Sebaliknya untuk ikatan lemah, desorpsi akan mudah terjadi. Ikatan yang terjadi adalah ikatan Van der Walls. Sementara menurut Mohammed [22], ion Fe
bergerak secara berdifusi dari larutan menuju permukaan adsorben. Dari susunan zat pada tabel periodik diketahui bahwa ion Cd, Fe, Zn dan Ca merupakan unsur
metal. Apabila ion Ca berikatan dengan ketiga ion logam yang lain maka akan terbentuk ikatan metalik. Namun ikatan metalik merupakan ikatan yang sangat
kuat. Oleh karena itu, ikatan metalik tidak mungkin dihasilkan dari interaksi antara adsorben dengan ion logam. Tetapi ada gaya intermolekuler yang bekerja
dari keempat zat tersebut yaitu gaya dipol – dipol, gaya hidrogen dan gaya
London.
Universitas Sumatera Utara
36 Gaya London atau Gaya Van der Walls merupakan gaya yang lemah tetapi
gaya ini selalu muncul diantara molekul – molekul yang berdekatan dan mereka
selalu saling tarik – menarik. Gaya dipol – dipol merupakan gaya yang lemah
tetapi adanya muatan positif atau negatif dari salah satu molekul. Gaya dipol lebih kuat dibandingkan gaya London. Gaya Hidrogen merupakan gaya yang paling
kuat dalam gaya intermolekuler. Gaya hidrogen ini melibatkan ion hidrogen yang dapat menjaga kestabilan dari suatu ikatan [36].
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi yang berlangsung dalam penelitian ini adalah proses adsorpsi fisika dengan gaya
intermolekuler dan gaya difusi yang bekerja pada saat proses adsorpsi berlangsung. Dari beberapa pengertian di atas maka dapat disimpulkan bahwa
terdapat gaya London pada proses adsorpsi karena gaya ini selalu ada pada saat ada 2 molekul yang saling berdekatan. Tetapi gaya London ini segera berubah
pada saat diperlukan interaksi lebih kuat dari ion logam agar dapat terikat ke permukaan adsorben. Gaya dipol
– dipol akan muncul akibat adanya muatan pada ion logam tersebut. Oleh karena itu gaya tarik
– menarik menjadi lebih kuat sehingga ion logam akan tertarik ke permukaan adsorben.
Menurut Teguh [26], waktu adsorpsi yang dilakukan berkisar antara 15 –
120 menit awal. Selebihnya akan terjadi proses desorpsi dalam penjerapan ion logam berat. Dalam penelitiannya, Wirawan juga menggunakan ion logam berat
Cd sebagai adsorbatnya. Untuk ion logam Cd membutuhkan waktu setimbang selama 90 menit. Jika diurutkan berdasarkan nomor atom dengan waktu
setimbangnya maka dapat terlihat bahwa nomor atom terkecil yaitu Fe memiliki waktu setimbang paling besar yaitu 140 menit dan nomor atom terbesar yaitu
Cd memiliki waktu setimbang paling kecil yaitu 110 menit. Dari data yang diperoleh terlihat bahwa semakin kecil nomor atom maka waktu kesetimbangan
semakin lama diperoleh. Hal ini disebabkan ketidaksesuaian ukuran atom dari ion logam dengan ukuran pori adsorben. Namun ketidaksesuian juga dipengaruhi oleh
gaya yang bekerja diantara ion logam dengan pori adsorben. Pada penelitian ini, data yang diperoleh untuk jumlah adsorben 0,5 gram dan 1 gram berbeda urutan
untuk ketiga ion logam. Hal ini disebabkan adanya pengaruh jumlah adsorben yang ditambahkan seperti yang telah dibahas pada sub bab 4.1.
Universitas Sumatera Utara
37
4.3 PENENTUAN PERSENTASE ADSORPSI ION LOGAM Cd, Fe DAN Zn
