28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bagian ini dilaporkan hasil penelitian mengenai adsorpsi ion logam Cd, Fe dan Zn dengan menggunakan adsorben cangkang telur bebek. Adsorben yang
digunakan merupakan cangkang telur bebek yang telah diaktivasi pada temperatur 600
C. Pembuatan adsorben cangkang telur dilakukan pada temperatur 110 C,
600 C dan 800
C. Adsorben yang dihasilkan pada berbagai temperatur diuji luas permukaan dan morfologi dari adsorben tersebut. Setelah diuji maka didapat
adsorben dengan temperatur aktivasi 600 C memiliki luas permukaan paling besar
yaitu 2.700,978 m
2
gr. Oleh karena itu dalam penelitian ini digunakan adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi pada temperatur 600
o
C. Pada penelitian ini konsentrasi awal larutan logam Cd, Fe dan Zn yang digunakan sebesar 12,5 ppm.
Tahapan penelitian yang dilakukan meliputi: 1.
Penentuan Waktu Setimbang 2.
Penentuan Persentase Adsorpsi 3.
Penentuan Kinetika Adsorpsi 4.
Penentuan Isotherm Adsorpsi 5.
Penentuan Kapasitas Adsorpsi
4.1 PENGARUH JUMLAH
ADSORBEN TERHADAP
WAKTU SETIMBANG DAN PERSENTASE ADSORPSI
Waktu setimbang dan persentase adsorpsi dipengaruhi oleh jumlah adsorben seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.1. Gambar 4.1 merupakan hasil
pengukuran AAS untuk mengetahui konsentrasi sisa logam Cd, Fe dan Zn dalam larutan. Peralatan AAS yang digunakan serta hasil pengukuran dapat dilihat pada
lampiran C. Gambar 4.1 merupakan grafik antara konsentrasi logam Cd yang tersisa di
filtrat dengan waktu adsorpsi pada variasi jumlah adsorben. Pada gambar 4.1 ini dapat dilihat bahwa konsentrasi larutan Cd yang tersisa dalam filtrat cenderung
menurun dengan bertambahnya waktu. Jadi pada penelitian ini diperoleh bahwa
Universitas Sumatera Utara
29 semakin sedikit jumlah adsorben maka semakin besar konsentrasi ion logam Cd
yang tersisa pada filtrat dan sebaliknya.
Gambar 4.1 Hubungan Konsentrasi Ion Logam Cd yang Tersisa di Filtrat terhadap Waktu dengan Variasi Jumlah Adsorben
Dari gambar 4.1 juga dapat dilihat waktu setimbang yang dicapai pada masing
– masing jumlah adsorben yang digunakan. Hasil yang diperoleh dari pengaruh jumlah adsorben dengan waktu setimbang dan persentase adsorpsi dapat
dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Persentase Adsorpsi yang Diperoleh dari Penjerapan Ion Logam Cd
Jumlah Adsorben gr Waktu Setimbang menit
Persentase Adsorpsi
0,5 90
33,2632 1
130 53,7895
1,5 110
64,6667 Jumlah adsorben adalah parameter penting yang menyatakan kapasitas dari
adsorben untuk memberikan konsentrasi awal dari adsorbat pada kondisi operasi. Dari hasil penelitian Ghazy [33] dan Nurhasni [1] diperoleh hasil bahwa
konsentrasi ion logam semakin menurun dengan bertambahnya jumlah adsorben yang digunakan. Hal ini disebabkan semakin banyak jumlah adsorben yang
digunakan maka akan meningkatkan jumlah partikel dan luas permukaan sehingga menyebabkan jumlah tempat mengikat ion logam bertambah dan efisiensi
adsorpsinya pun meningkat. Oleh karena itu, semakin banyak jumlah adsorben yang digunakan maka semakin meningkat persentase adsorpsinya. Persentase
adsorpsi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 4.1. 2
4 6
8 10
12 14
20 40
60 80
100 120
140
Ko n
se n
tr as
i L
o gam
Cd yan
g
te r
sis a
d i
fil tr
at p
p m
Waktu menit
0,5 gram adsorben 1 gram adsorben
1,5 gram adsorben
Universitas Sumatera Utara
30 Adsorpsi =
C
o
- C
C
o
x 100 4.1
Berdasarkan penelitian Siti [34], waktu adsorpsi berpengaruh terhadap persentase adsorpsi. Pada awal kenaikan waktu adsorpsi akan menaikkan efisiensi
adsorpsi ion logam. Semakin lama proses adsorpsi berlangsung maka persentase adsorpsi tidak akan mengalami kenaikan yang berarti. Hal ini disebabkan bahan
penyerap telah jenuh, sehingga perpanjangan waktu tidak akan mempengaruhi persentase adsorpsi. Selain itu jumlah adsorben akan mempengaruhi waktu
setimbang dimana semakin banyak jumlah adsorben yang digunakan maka akan semakin lama waktu setimbang dicapai. Hal ini disebabkan kesesuaian dari
ukuran molekul ion logam dengan pori adsorben. Ion logam denan ukuran yang tidak sesuai dengan pori adsorben akan sering terlepas dari pori adsorben. Dengan
demikian, waktu setimbang akan semakin lama tercapai. Dengan kata lain, fenomena dalam penelitian Ghazy [33], Nurhasni [1] dan Siti [34] menjelaskan
bahwa semakin banyak jumlah adsorben yang digunakan akan meningkatkan persentase adsorpsi dan waktu setimbang akan semakin lama untuk dicapai.
Jadi hasil yang diperoleh pada penelitian ini memiliki fenomena yang berbeda dengan penelitian yang dilakukan Ghazy [33], Nurhasni [1] dan Siti [34].
Hal ini terlihat pada jumlah adsorben 1,5 gram memiliki waktu setimbang yang lebih singkat dibandingkan waktu setimbang yang diperoleh 1 gram adsorben.
Hasil yang serupa diperoleh untuk pengulangan proses penjerapan logam Cd dengan penggunaan 1 gram dan 1,5 gram adsorben. Seharusnya dengan semakin
banyak jumlah adsorben maka waktu setimbang yang diperoleh semakin lama. Hal ini disebabkan meningkatnya frekuensi tumbukan antara adsorbat dan
adsorben sehingga menyebabkan sebagian besar ion logam Cd yang ada pada filtrat telah terjerap ke dalam adsorben sehingga adsorben menjadi cepat jenuh.
Selain itu, adanya pengaruh dari ukuran adsorbat yang akan dibahas pada sub bab 4.2. Adapun kemungkinan lain dari fenomena ini adalah penggunaan jumlah
adsorben sebanyak 1 gram merupakan jumlah adsorben optimum dalam penjerapan logam Cd dengan menggunakan adsorben cangkang telur bebek.
Hubungan antara waktu setimbang yang dicapai terhadap konsentrasi ion logam Fe yang tersisa dalam filtrat dengan variasi berat adsorben dapat dilihat
Universitas Sumatera Utara
31 pada gambar 4.2. Gambar 4.2 merupakan grafik antara konsentrasi ion logam Fe
yang tersisa di filtrat dengan waktu adsorpsi pada variasi jumlah adsorben. Pada gambar 4.2 ini dapat dilihat bahwa konsentrasi larutan Fe yang tersisa dalam
larutan cenderung menurun dengan bertambahnya waktu hingga mencapai waktu setimbang. Dari gambar 4.2 juga terlihat bahwa jumlah adsorben yang semakin
sedikit membuat waktu setimbang semakin singkat. Hasil yang diperoleh dari pengaruh jumlah adsorben dengan waktu setimbang dan persentase adsorpsi dapat
dilihat pada tabel 4.2.
Gambar 4.2 Hubungan Konsentrasi Ion Logam Fe yang Tersisa di Filtrat terhadap Waktu dengan Variasi Jumlah Adsorben
Tabel 4.2 Persentase Adsorpsi yang Diperoleh dari Penjerapan Ion Logam Fe
Jumlah Adsorben gr Waktu Setimbang menit
Persentase Adsorpsi
0,5 60
21,5652 1
110 35,8261
1,5 140
65,0435 Hasil penelitian yang diperoleh memiliki fenomena yang sama dengan
penelitian yang dilakukan Nurhasni [1], Ghazy [33] dan Siti [34]. Dengan semakin banyak jumlah adsorben yang digunakan maka akan semakin lama waktu
setimbang dicapai. Selain itu dengan semakin banyak jumlah adsorben maka persentase adsorpsi akan semakin meningkat.
Hubungan antara waktu adsorpsi terhadap konsentrasi ion logam Zn yang tersisa dalam filtrat pada variasi jumlah adsorben dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 merupakan grafik antara konsentrasi ion logam Zn yang tersisa di filtrat dengan waktu adsorpsi pada variasi jumlah adsorben. Pada gambar 4.3 ini
2 4
6 8
10 12
14
20 40
60 80
100 120
140 160
Ko n
se n
tr as
i L
o gam
F e
yan g
te r
sis a
d i
F il
tr at
p p
m
Waktu menit
0,5 gram adsorben 1 gram adsorben
1,5 gram adsorben
Universitas Sumatera Utara
32 dapat dilihat bahwa konsentrasi larutan Zn yang tersisa dalam larutan cenderung
menurun dengan bertambahnya waktu. Dari gambar 4.3 juga dapat dilihat bahwa semakin banyak jumlah adsorben yang ditambahkan maka semakin lama waktu
setimbang tercapai. Hasil yang diperoleh dari pengaruh waktu setimbang dan jumlah
adsorben dengan
persentase adsorpsinya
dapat dilihat
pada tabel 4.3.
Gambar 4.3 Hubungan Konsentrasi Ion Logam Zn yang Tersisa di Filtrat terhadap Waktu dengan Variasi Jumlah Adsorben
Tabel 4.3 Persentase Adsorpsi yang Diperoleh dari Penjerapan Ion Logam Zn
Jumlah Adsorben gr Waktu Setimbang menit
Persentase Adsorpsi
0,5 70
2,4670 1
100 57,3807
1,5 120
70,0711 Penjerapan logam Zn dengan menggunakan adsorben sebanyak 1 gram
memiliki perbedaan dengan jumlah adsorben yang lain. Pada 50 menit awal penjerapan dengan jumlah adsorben sebanyak 1 gram memiliki efektifitas
penjerapan yang baik dibandingkan dengan yang lain. Setelah menit ke 50 maka terjadi penjerapan yang maksimum pada jumlah adsorben sebanyak 1 gram. Hal
ini disebabkan jenis logamnya sendiri yang memiliki ukuran yang kurang sesuai dengan pori adsorben dan gaya yang bekerja antara ion logam Zn dengan
adsorben. Namun semakin lama waktu adsorpsi berjalan maka hasil yang diperoleh telah sama dengan hasil penelitian yang diperoleh Nurhasni [1], Ghazy
[33] dan Siti [34]. 2
4 6
8 10
12 14
20 40
60 80
100 120
140
Ko n
se n
tr as
i L
o gam
Z n
yan g
T e
r sis
a d
i F
il tr
at p
p m
Waktu menit
0,5 gram adsorben 1 gram adsorben
1,5 gram adsorben
Universitas Sumatera Utara
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
