PEMISAHAN LOGAM BERAT (PB DAN CD) DALAM BIOSOLID DENGAN PROSES EKSTRAKSI (LEACHING)ASAM – BASA.

ASAM – BASA

PENELITIAN

OLEH :

ANDRY HERDIAN POMANTOUW

NPM : 0731010013

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN ”

JAWA TIMUR

memberikan rahmat, karunia, serta kekuatan, sehingga kami selaku penulis dapat menyelesaikan penyusunan penelitian dengan judul “ Pemisahan Logam Berat (Pb dan

Cd) dalam Biosolid dengan Proses Ekstraksi (Leaching) asam - Basa“.

Penelitian merupakan mata kuliah wajib dan diajukan sebagai usaha untuk memenuhi salah satu persyaratan penyelesaian program pendidikan Strata Satu (S–1) Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Laporan ini dapat terselesaikan berkat bantuan petunjuk, pengalaman, bimbingan, dan dorongan dari berbagai pihak. Melalui tulisan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ir. Sutiyono, MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

2. Ir. Retno Dewati, MT, selaku Kepala Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

3. Ir. Dyah Suci Puspita, MT selaku Dosen Pembimbing Penelitian yang telah memberikan pencerahan dalam menyelesaikan penelitian ini.

4. Ir. Isni Utami, MT selaku Dosen Penguji I Penelitian. 5. Ir. Ely Kurniati, MT selaku Dosen Penguji II Penelitian.

6. Kedua orang tua, kakak, dan adik tercinta, yang selalu memberikan dukungan baik moral maupun spiritual selama menyelesaikan penelitian ini serta teman-teman yang telah mendukung terselesaikannya penyusunan penelitian ini.

kekurangan. Diharapkan kritik dan saran dari saudara sekalian memicu kami dalam penyempurnaan yang lebih baik. Semoga semua ini bermanfaat bagi pengetahuan kita semua. Amin ya robbal alamin...

Surabaya, Februari 2011

INTI SARI ………...………... i

KATA PENGANTAR ………...…….…... ii

DAFTAR ISI ………...……….…... iv

DAFTAR TABEL ………...……….….. vi

DAFTAR GAMBAR ………...………..…. vii

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ………...…….………..…….... 1

I.2 Tujuan Penelitian ...…...………...………..… 2

I.3 Manfaat Penelitian ……...…...………...……. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Teori Umum………...………….. 3

II.1.1 Biosolid …...…..…..…....…. 3

II.1.2 Logam Berat ...……..……...……... 6

II.1.2.1 Ion-ion Logam berat …...…... 9

II.1.2.1.1 Pb ( Timbal ) …....…...…….…... 9

II.1.2.1.2 Cd ( Cadmium ) …... 11

II.1.3 Asam - Basa …....………....…... 13

II.1.3.1 Asam Phospat ( H3PO4) ……….………... 14

II.1.8 Kalium Hidroksida ( KOH ) ….…... 15

II.4 Hipotesa …...……..………...… 24

BAB III METODE PENELITIAN III.1 Bahan – Bahan yang Digunakan ..………....…….….…... 25

III.2 Alat dan Rangkaian Alat ………...….…... 25

III.3 Peubah …...……….……….. 27

III.4 Skema Penelitian ... 28

III.5 Prosedur Penelitian ...…....… 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Analisa Bahan Baku ( Biosolid ) …... 30

IV.2 Hasil Proses Ekstraksi ………...………... 30

IV.2.1 Hasil Proses Ekstraksi Asam ………... 30

IV.2.2 Hasil Proses Ekstraksi Basa ……...…... 33

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan .……...……….….…... 36

V.2 Saran ...………....……. 37

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

Tabel II.2 Standart jenis dan konsentrasi bakteri pathogen dalam biosolid ... 5 Tabel II.3 Standart Kualitas Pupuk Organik Padat (SNI)... 6 Tabel IV.1 Kandungan Logam Berat Pb dan Cd dalam Biosolid

Awal ... 30 Tabel IV.2.1 Pengaruh pH dan Waktu Ekstraksi terhadap Penurunan

Konsentrasi Logam Berat Pb dan Cd dalam Biosolid

dengan Pelarut Asam H3PO4 ... 30 Tabel IV.2.2 Pengaruh pH dan Waktu Ekstraksi terhadap Penurunan

Konsentrasi Logam Berat Pb dan Cd dalam Biosolid

dengan Pelarut Basa KOH ... 33

Gambar II-1 Solubility Pb ( Timbal ) ……..………... 11

Gambar II-2 Solubility Cd ( Cadmium ) ………...……...….... 13

Gambar III-2 Gambar rangkaian alat …….……….……...…….... 26

Gambar III-4 Gambar skema penelitian ……....………... 28

Gambar IV-2.1a Hubungan antara pH dengan konsentrasi timbal pada waktu yang bervariasi …...………...…..….... 31

Gambar IV-2.1b Hubungan antara pH dengan konsentrasi kadmium pada waktu yang bervariasi ……..……….……...………... 32

Gambar IV-2.2a Hubungan antara pH dengan konsentrasi timbal pada waktu yang bervariasi …...………...…..….... 33

Gambar IV-2.2b Hubungan antara pH dengan konsentrasi kadmium pada waktu yang bervariasi ……..……….……...………... 34

pengolahan air limbah (IPAL) khususnya yang melibatkan proses biologi baik aerob maupun anaerob. Di dalam biosolid terdapat kandungan logam-logam berat yang merupakan permasalahan dalam pemanfaatan biosolid tersebut khususnya pada aplikasinya untuk lahan pertanian karena hal ini dapat mengakibatkan pencemaran produk hasil pertanian.

Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan atau cairan dengan bantuan pelarut. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang berbeda dari komponen – komponen dalam campuran. Penelitian ini bertujuan untuk mengatasi permasalahan limbah biosolid di Indonesia dan meningkatkan daya guna dan nilai ekonomi biosolid.

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium riset Teknik Kimia UPN ”Veteran” Jatim. Penelitian dilaksanakan berdasarkan 2 variabel berubah yaitu waktu ekstraksi dan pH pelarut. Alat yang digunakan adalah flokumatic.

Prosedur penelitian ini adalah biosolid dihaluskan, diayak dengan ukuran 100 mesh kemudian dilakukan ekstraksi dengan alat flokumatic dan pelarut asam H3PO4 dengan pH dan waktu yang telah ditentukan. Kemudian filtrat dan dan residu dikeringkan dengan cara disaring, residu dikeringkan dan dianalisa. Setelah dianalisa kemudian residu di ekstraksi kembali dengan menggunakan pelarut basa KOH dengan pH dan waktu yang telah ditentukan.

Setelah dilakukan penelitian didapat konsentrasi logam berat Pb dan Cd yang terserap paling banyak untuk pelarut asam (H3PO4) pada saat waktu ekstraksi 90 menit dengan pH pelarut 6 yaitu 362,33 mg/L dan 92,63 mg/L. Sedangkan untuk pelarut basa (KOH) adalah pada pH 8 dan waktu ekstraksi selama 30 menit dimana kadar logam berat Pb yang terserap sebesar 20,020 mg/L dan kadar logam berat Cd yang terserap sebesar 6,722 mg/L. Biosolid yang sudah diproses menggunakan pelarut asam – basa, siap dibuang atau diaplikasikan untuk lahan pertanian maupun untuk pupuk organik karena kandungan logam berat Pb dan Cd sudah memenuhi standart kualitas yang ditentukan.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Biosolid merupakan limbah padat yang bersumber dari pengolahan air limbah industri dan limbah rumah tangga secara aerob maupun anaerob. Biosolid ini menjadi permasalahan bagi industri – industri mengingat jumlah biosolid yang dihasilkan cukup besar kurang lebih mencapai 30-40 ton perbulan tergantung industri. Pengelolaan yang dilakukan saat ini hanya dipergunakan sebagai tanah urug (land fill) dan dikirim ke cilengsi untuk dilakukan pengolahan lebih lanjut lanjut (seperti kompos, daun atau tanah campuran). Pengolaan ini membutuhkan biaya yang cukup besar dan tidak memberi nilai ekonomi pada biosolid tersebut.

Berdasarkan kajian literatur dan analisis laboratorium biosolid mengandung berbagai unsur hara yang dibutuhkan tanaman seperti : Nitrogen (N) : 2-3%, Phosphor (P2O5) : 2-4%, Kalium (K2O) : 0,5-1% dan sulfur (S) : 0,2-0,4%. Serta mengandung bahan organik : 26-30%. Disamping mengandung unsur hara, biosolid dari limbah industri dapat mengandung bakteri pathogen dan logam-logam berat. Kualitas biosolid yang dihasilkan setiap jenis industri berbeda-beda tergantung jenis industri dan pengolahan air limbahnya.

Dengan memperhatikan kualitas biosolid yang terdapat disetiap industri, biosolid ini dapat dimanfaatkan sebagai pupuk, media tanam yang berfungsi untuk salah satu faktor pokok penentu produktivitas tanah untuk

reklamasi lahan pertanian dan juga hasil panen pertanaman baik jumlah maupun mutunya. Dalam rangka pendayagunaan biosolid untuk menunjang kegiatan pertaniaan tersebut perlu dilakukan pengkajian terlebih dahulu mengenai jenis dan konsentrasi bakteri pathogen dan logam-logam berat yang terkandung dalam biosolid.

Konsentrasi bakteri pathogen dan logam-logam berat yang terkandung dalam biosolid, kandungannya harus diturunkan agar produk hasil pengolahan biosolid selanjutnya diaplikasikan pada lahan pertanian. Pengkajian penelitian ini meliputi : Identifikasi kuantitas dan kualitas (fisik, kimia dan bilogi) limbah padat biosolid. Dengan proses pengolahan : ” Pemisahan logam berat (Pb dan Cd) dalam biosolid dengan proses Ekstraksi (Leaching) asam – basa ”.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah mencari kondisi terbaik penurunan kadar Logam berat yang terkandung dalam biosolid dengan proses ekstraksi (leaching) dengan menggunakan pelarut asam – basa.

1.3 Manfaat Penelitian

a. Dapat mengatasi permasalahan limbah biosolid di Indonesia b. Dapat meningkatkan daya guna dan nilai ekonomi biosolid

c. Sebagai pemberi informasi bahwa pemisahan logam berat dalam biosolid dapat dilakukan dengan cara proses ekstraksi (leaching) asam – basa.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Teori Umum. II.1.1 Biosolid

Biosolid merupakan produk samping (limbah padat) dari pengoperasian instalasi pengolahan air limbah (IPAL) khususnya yang melibatkan proses biologi baik aerob maupun anaerob. Berdasarkan kajian literatur dan analisis laboratorium biosolid mengandung berbagai unsur makro dan mikro pupuk yang dibutuhkan tanaman seperti : Nitrogen (N) : 2-3%, Phosphor (P2O5) : 2-4%, Kalium (K2O) : 0,5-1% dan sulfur (S) : 0,2-0,4%. Serta mengandung bahan organik : 26-30%. Disamping mengandung unsur makro dan mikro pupuk, biosolid dari limbah industri dapat mengandung bakteri pathogen : total coliforms, fecal coliforms, shigella sp, salmonella sp, escherichia coli dan logam-logam berat : Arsenic (As), Cadmium (Cd), Chromium (Cr), Copper (Cu), Lead (Pb), Mercury (Hg), Nickel (Ni), Selenium (Se), dan Zinc (Zn). Konsentrasi unsur makro dan mikro pupuk, bakteri pathogen dan logam-logam berat yang dihasilkan setiap jenis industri berbeda-beda tergantung jenis industri dan pengolahan air limbahnya.

Kandungan bakteri pathogen dan logam-logam berat pada biosolid merupakan permasalahan dalam pemanfaatan biosolid tersebut khususnya pada aplikasinya untuk lahan pertanian hal ini dapat mengakibatkan

Pencemaran produk hasil pertanian. Mengacu pada kandungan bakteri pathogen dan logam-logam berat tersebut, maka dilakukan pengkajian tentang kualitas biosolid dari beberapa jenis industri. Pengolahan bakteri pathogen dan logam-logam berat dalam biosolid ini bertujuan agar produk hasil pertanian aman untuk dikonsumsi.

Di Indonesia penelitian tentang pengolahan biosolid menjadi suatu produk yang memiliki nilai ekonomi maupun aplikasinya pada lahan pertanian yang masih sedikit, sedangkan dibeberapa negara seperti America, Australia, Kanada, Cina dan negara lainnya telah mengaplikasikan biosolid ini sebagai media yang sangat bermanfaat untuk perbaikan kualitas lahan pertaniaan, reklamasi lahan pertanian maupun lahan bekas penambangan serta produksi pupuk dengan proses pengeringan dan composting.

Kebaharuan penelitian ini terletak pada biosolid dengan proses ekstraksi asam-basa yang dipergunakan untuk mematikan aktifitas bakteri pathogen dan mengekstraksi logam-logam berat. Pemakaian pelarut asam H3PO4 disamping dapat mematikan bakteri pathogen juga mengekstraksi logam-logam berat serta meningkatkan unsur hara dengan masuknya (adsorpsi) ion PO4 kedalam biosolid, dengan meningkatnya unsur hara maka produk yang dihasilkan layak untuk diaplikasikan pada lahan pertanian. Sedangkan pemakaian pelarut basa seperti KOH difungsikan untuk proses netralisasi, mematikan bakteri pathogen dan meningkatkan unsur hara dalam produk. (Ni Ketut Sari, 2010).

Kualitas produk biosolid hasil proses ekstraksi asam-basa mengacu pada standar kualitas yang dikeluarkan oleh Amerika melalui EPA (Environmental Protection Agency). Standar kualitas biosolid yang dapat diaplikasikan pada sektor pertanian menurut EPA seperti tercantum dalam tabel dibawah ini :

Tabel -1 Standart kandungan logam berat pada biosolid untuk pertanian

No. Jenis Logam Berat

Konsentrasi (mg/L)

1 Arsenik (As) 41

2 Cadmium (Cd) 39

3 Chromium (Cr) 1200

4 Copper (Cu) 1500

5 Lead (Pb) 300

6 Mercury (Hg) 17

7 Nickel (Ni) 420

8 Selenium (Se) 36

9 Zinc (Zn) 2800

(http://www.kingcounty.gov/environment/wastewater/Biosolids/SafetyRegulations/ContentAnalysis .aspx)

Tabel -2 Standart Jenis dan Konsentrasi Bakteri Pathogen dalam Biosolid

No Jenis Bakteri Pathogen Konsentrasi

1 Total coliforms 0

2 Fecal coliforms 0

3 Shigella sp 0

4 Salmonella sp 0

Tabel -3 Standart Kualitas Pupuk Organik Padat (SNI)

No Parameter Kandungan Pupuk

Organik Padat Organik Cair

1 C-Organik (%) min 15 ≥ 6

2 C/N ratio 12-25 ---

3 Bahan ikutan (Kerikil, beling, plastik)

(%) ≤ 2 ---

4 Kadar air (%) max 35 ---

5 Kadar logam berat :

As (ppm) ≤ 10 ≤ 10

Hg (ppm) ≤ 1 ≤ 1

Pb (ppm) ≤ 50 ≤ 50

Cd (ppm) ≤ 10 ≤ 10

6 pH ≥ 4 - ≤ 8 ≥ 4 - ≤ 8

(http://www.balittanah.litbang.deptan.go.id/dokumentasi/buku/pupuk/pupu11.pdf)

II.1.2 Logam Berat

Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3, terletak di sudut kanan bawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7 (Miettinen, 1977). Sebagian logam berat seperti timbal (Pb), kadmium (Cd), dan merkuri (Hg) merupakan zat pencemar yang berbahaya. Afinitas yang tinggi terhadap unsur S menyebabkan logam ini menyerang ikatan belerang dalam enzim, sehingga enzim bersangkutan menjadi tak aktif. Gugus karboksilat (-COOH) dan amina (-NH2) juga bereaksi dengan logam berat. Kadmium, timbal, dan tembaga terikat pada sel-sel membran yang menghambat proses tranpormasi melalui dinding sel. Logam berat juga mengendapkan

senyawa fosfat biologis atau mengkatalis penguraiannya (Manahan, 1977). Berdasarkan sifat kimia dan fisikanya, maka tingkat atau daya racun logam berat terhadap hewan air dapat diurutkan (dari tinggi ke rendah) sebagai berikut merkuri (Hg), kadmium (Cd), seng (Zn), timah hitam (Pb), krom (Cr), nikel (Ni), dan kobalt (Co).

(Sutamihardja dkk, 1982).

Menurut Darmono (1995) daftar urutan toksisitas logam paling tinggi ke paling rendah terhadap manusia yang mengkomsumsi ikan adalah sebagai berikut Hg2+ > Cd2+ >Ag2+ > Ni2+ > Pb2+ > As2+ > Cr2+ Sn2+ > Zn2+. Sedangkan menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990) sifat toksisitas logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu :

a. Bersifat toksik tinggi yang terdiri dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn.

b. Bersifat toksik sedang terdiri dari unsur-unsur Cr, Ni, dan Co. c. Bersifat toksik rendah terdiri atas unsur Mn dan Fe.

Adanya logam berat di perairan, berbahaya baik secara langsung terhadap kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan manusia. Hal ini berkaitan dengan sifat-sifat logam berat (PPLH-IPB, 1997; Sutamihardja dkk, 1982) yaitu :

1. Sulit didegradasi, sehingga mudah terakumulasi dalam lingkungan perairan dan keberadaannya secara alami sulit terurai (dihilangkan).

2. Dapat terakumulasi dalam organisme termasuk kerang dan ikan, dan akan membahayakan kesehatan manusia yang mengkomsumsi organisme tersebut.

3. Mudah terakumulasi di sedimen, sehingga konsentrasinya selalu lebih tinggi dari konsentrasi logam dalam air.

Disamping itu sedimen mudah tersuspensi karena pergerakan masa air yang akan melarutkan kembali logam yang dikandungnya ke dalam air, sehingga sedimen menjadi sumber pencemar potensial dalam skala waktu tertentu.

Logam berat masih termasuk golongan logam-logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam-logam yang lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk kedalam tubuh organisme hidup. Sebagai contoh, bila unsur logam besi (Fe) masuk dalam tubuh, meski dalam jumlah agak berlebihan biasanya tidaklah menimbulkan pengaruh yang buruk terhadap tubuh karena unsur besi (Fe) dibutuhkan dalam darah untuk mengikat oksigen. Sedangkan unsur logam berat baik itu logam berat beracun yang dipentingkan seperti tembaga (Cu), bila masuk ke dalam tubuh dalam jumlah berlebihan akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi fisiologis tubuh.

Niebor dan Richardson menggunakan istilah logam berat untuk menggantikan pengelompokan ion-ion logam ke dalam kelompok biologi dan kimia (bio-kimia). Pengelompokan tersebut adalah sebagai berikut:

1. Logam-logam yang dengan mudah mengalami reaksi kimia bila bertemu dengan juga dengan unsur oksigen atau disebut juga dengan oxygen-seeking metal.

2. Logam-logam yang dengan mudah mengalami reaksi kimia bila bertemu dengan unsur nitrogen dan atau unsur belerang (sulfur) atau disebut juga nitrogen/sulfur seeking metal.

3. Logam antara atau logam transisi yang memiliki sifat khusus sebagai logam pengganti (ion pengganti) untuk logam-logam atau ion-ion logam.

www.primenergy.com/reference_BiosolidsDisposal.htm

II.1.2.1 Ion – ion Logam berat II.1.2.1.1 Timbal (Pb)

Unsur Pb umumnya ditemukan berasosiasi dengan Zn - Cu dalam tubuh bijih. Pb dalam batuan berada pada struktur silikat yang menggantikan unsur kalsium/Ca, dan baru dapat diserap oleh tumbuhan ketika Pb dalam mineral utama terpisah oleh proses pelapukan. Pb di dalam tanah mempunyai kecenderungan terikat oleh bahan organic dan sering terkonsentrasi pada bagian atas tanah karena menyatu dengan tumbuhan, dan kemudian terakumulasi sebagai hasil pelapukan di dalam lapisan humus.

(http://geoajeh.net46.net/web_documents/Tinjauan%20tailing%20mengandung%20unsur %20pencemar%20dari%20sisa%20pengolahan%20bijih%20logam.pdf)

Peran Pb sebagai unsur hara tumbuhan juga belum diketahui. Unsur ini merupakan pencemar kimiawi utama terhadap lingkungan, tumbuhan (khususnya pada tanaman tomat dan bayam), hewan dan manusia (Mengel & Kirkby).

(http://soil.faperta.ugm.ac.id/tj/1991/1993%20loga.pdf)

Sifat Timbal (Pb)

§ Timbal merupakan logam putih kebiru-biruan dengan pancaran yang terang

§ Sangat lunak, mudah dibentuk, ductile, dan bukan konduktor listrik yang baik

§ Memiliki resistasi tinggi terhadap korosi

§ Memiliki massa jenis 11,34 gr/cm3

§ Memiliki massa jenis cair pada titik lebur 10,66 gr/cm3

§ Memiliki Titik lebur 600,61 K (327,46 0C)

§ Memiliki Titik didih 2022 K (1749 0C)

§ Memiliki Kalor Peleburan 4,77 kJ/mol

§ Memiliki Kalor penguapan 179,5 kJ/mol

§ Memiliki Kapasitas kalor pada (25 0C) 26,650 J/mol.K

http://www.erc.umd.edu/ummap/documents/pmg_metal_precip_man1.pdf

II.1.2.1.2 Cadmium (Cd)

Cadmium merupakan bahan alami yang terdapat dalam kerak bumi. Cadmium murni berupa logam berwarna putih perak dan lunak, namun bentuk ini tak lazim ditemukan di lingkungan. Kebanyakan Cadmium (Cd) merupakan produk samping dari pengecoran seng, timah atau tembaga cadmium yang banyak digunakan berbagai industri, terutama

plating logam, pigmen, baterai dan plastik.

(www.dinkesjatim.go.id/images/.../200504121503-LIMBAH%20B-3.pdf)

Cadmium (Cd) merupakan logam berat pencemar lingkungan yang tidak memiliki fungsi hayati dan bersifat sangat toksik bagi tumbuhan dan hewan (Kabata-Pendias dan Pendias, 2001). Fitotoksisitas Cd dapat menyebabkan klorosis, nekrosis, layu serta gangguan fotosintesis dan transpirasi sehingga menghambat pertumbuhan (Maier et al., 2003; Smeets

bagian tanaman yang dapat dikonsumsi tanpa menimbulkan gejala cekaman, sehingga lebih berisiko bagi kesehatan manusia. Pada manusia, akumulasi kronis dalam ginjal melebihi 200 mg Cd kg-1 dapat menyebabkan disfungsi ginjal, kerapuhan dan deformasi tulang, serta kanker paru (Nawrot et al., 2006; Staessen et al., 1999).

Selain tanah di kawasan industri metalurgi, tanah pertanian di sekitar kawasan perkotaan dan industri lainnya juga rentan terhadap pencemaran Cd, yang antara lain bersumber dari deposisi atmosferik sisa pembakaran bahan bakar fosil, insinerasi plastik dan aki bekas, serta pemanfaatan biosolid, pupuk dan pestisida yang mengandung Cd

(Alloway, 1995a).

(www.tropicalsoiljournal.net)

Sifat Cadmium (Cd)

§ Timbal merupakan logam yang lembut berwarna putih kebiruan

§ Memiliki massa jenis 8,65 gr/cm3

§ Memiliki massa jenis cair pada titik lebur 7,996 gr/cm3

§ Memiliki Titik lebur 594,22 K (321,07 °C)

§ Memiliki Titik didih 1040 K (767 °C)

§ Memiliki Kalor Peleburan 6,21 kJ/mol

§ Memiliki Kalor penguapan 99,87 kJ/mol

§ Memiliki Kapasitas kalor pada (25 0C) 26,020 J/mol.K

http://www.erc.umd.edu/ummap/documents/pmg_metal_precip_man1.pdf

II.1.3 Asam – Basa

Asam dan Basa merupakan dua golongan zat kimia yang sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Berkaitan dengan sifat asam Basa, larutan dikelompokkan dalam tiga golongan, yaitu bersifat asam, bersifat basa, dan bersifat netral. Asam dan Basa memiliki sifat-sifat yang berbeda, sehingga dapat menentukan sifat suatu larutannya. Untuk menentukan suatu larutan bersifat asam atau basa, ada beberapa cara. Yang pertama menggunakan indikator warna, yang akan menunjukkan sifat suatu larutan dengan perubahan warna yang terjadi. Misalnya Lakmus, akan berwarna merah dalam larutan yang bersifat asam dan akan berwarna biru dalam larutan yang bersifat basa. Sifat asam basa suatu larutan juga dapat ditentukan dengan mengukur

pH-nya. pH merupakan suatu parameter yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman larutan. Larutan asam memiliki pH kurang dari 7, larutan basa memiliki pH lebih dari 7, sedangkan larutan netral memiliki pH=7. pH suatu larutan dapat ditentukan dengan indikator pH atau dengan pH meter.

(http://id.shvoong.com/exact-sciences/1884244-teori-asam-basa)

II.1.3.1 Asam Phospat (H3PO4)

Asam Phospat digunakan dalam berbagai jenis industri, terutama dalam pembuatan pupuk, deterjen dan farmasi. Di industri baja, digunakan untuk membersihkan karat-bukti dan produk.

Hal ini juga digunakan sebagai bahan bumbu di minuman berkarbonasi, bir, selai, jeli dan keju. Di makanan, asam fosfat menyediakan rasa asam. Sebagian besar asam fosfat digunakan dalam produksi pupuk. Fosfor merupakan salah satu elemen penting untuk pertumbuhan tanaman. Fosfat organik adalah senyawa yang memberikan energi untuk sebagian besar bahan kimia reaksi yang terjadi dalam sel hidup. Oleh karena itu, memperkaya tanah dengan pupuk fosfat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Kegunaan lainnya, biasa digunakan pada pembuatan minuman ringan dan berbagai produk makanan.

(http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/pdf/Phosphoric_Acid.pdf)

Asam Phospat (H3PO4) disamping dapat mematikan bakteri pathogen juga dapat mengekstraksi logam-logam berat serta meningkatkan

meningkatnya unsur hara maka produk yang dihasilkan layak untuk diaplikasikan pada lahan pertanian.

Sifat Asam Phospat (H3PO4) § Tidak berwarna atau jernih

§ Berbentuk kristal

§ Memiliki berat molekul : 98

§ Memiliki Specific grafity : 1,834

§ Memiliki titik lebur : 42,35 °C

§ Memiliki titik didih : 213 °C

§ Larut dalam air dan alkohol

(http://ms.wikipedia.org/wiki/Asam phospat)

III.1.3.2 Kalium Hidroksida (KOH)

Kalium hidroksida (KOH) adalah senyawa kimia yang merupakan basa logam yang sangat beralkali. Senyawa ini kadang juga dikenal sebagai potasy kaustik, lai potasy, dan kalium hidrat. Dalam bidang pertanian , kalium hidroksida digunakan untuk memperbaiki pH tanah asam. Senyawa ini juga dapat digunakan sebagai fungisid atau juga herbisid. Kegunaan lainnya adalah untuk serbuk- serbuk pencuci untuk baterai alkali yang menggunakan larutan KOH sebagai elektrolit.

Kalium hidroksida (KOH) juga dapat difungsikan untuk proses netralisasi, mematikan bakteri pathogen dan meningkatkan unsur hara sehingga produk yang dihasilkan layak untuk diaplikasikan pada lahan pertanian.

Sifat Kalium Hidroksida (KOH)

§ Berbentuk padatan berwarna putih

§ Memiliki berat molekul : 56

§ Keterlarutan dalam air : 1100 g / L (25 ° C)

§ Memiliki titik lebur : 406 °C

§ Memiliki titik didih : 1320 °C

(http://ms.wikipedia.org/wiki/Kalium_hidroksida)

II.2 Landasan Teori

Ekstraksi adalah pemisahan suatu zat dari campurannya dengan pembagian sebuah zat terlarut antara dua pelarut yang tidak dapat tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke pelarut yang lain.

Seringkali campuran bahan padat dan cair (misalnya bahan alami) tidak dapat atau sukar sekali dipisahkan dengan metode pemisahan mekanis atau termis yang telah dibicarakan. Misalnya saja,karena komponennya saling bercampur secara sangat erat, peka terhadap panas,beda sifat-sifat fisiknya terlalu kecil, atau tersedia dalam konsentrasi yang terlalu rendah.

Suatu proses ekstraksi melibatkan tahap-tahap sebagai berikut :

• Mencampur bahan ekstraksi dengan pelarut dan membiarkannya saling berkontak. Dalam hal ini terjadi perpindahan massa dengan cara difusi pada bidang antar muka bahan ekstraksi dan pelarut.

• Memisahkan larutan ekstraksi dari rafinat, umumnya dengan cara penjernihan atau filtrasi.

• Mengisolasi ekstrak dari larutan ekstrak dan mendapatkan kembali pelarut, umumnya dengan menguapkan pelarut. Dalam hal-hal tertentu larutan ekstrak dapat langsung diolah lebih lanjut atau diolah setelah dipekatkan. Seringkali juga diperlukan tahap-tahap lainnya pada ekstraksi padat-zat cair, misalnya dapat dilakukan pra-pengolahan bahan ekstraksi atau pengolahan lanjut untuk mendapatkan kembali sisa-sisa pelarut.

Pemilihan pelarut pada umumnya di pengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini :

o Selektivitas

Pelarut hanya boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan, bukan komponen-komponen lain dari bahan ekstrak.

o Kelarutan

Pelarut sedapat mungkin memiliki kemampuan melarutkan ekstrak yang besar (kebutuhan pelarut lebih sedikit).

o Kemampuan tidak saling bercampur

Pada ekstraksi cair-cair, pelarut tidak boleh (atau hanya secara sebatas) larut dalam bahan ekstrak.

o Kerapatan

Terutama pada ekstraksi cair-cair sedapat mungkin terdapat perbedaan kerapatan yang besar antara pelarut dan bahan ekstraksi. Hal ini dimaksudkan agar kedua fasa dapat dengan mudah dipisahkan kembali setelah pencampuran (pemisahan dengan gaya berat). Bila beda kerapatannya kecil, seringkali pemisahan harus dilakukan dengan menggunakan gaya sentrifugal (misalnya dalam ekstraktor sentrifugal).

o Reaktivitas

Pada umumnya pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen-komponen pada bahan ekstraksi. Sebaliknya dalam hal-hal tertentu diperlukan adanya reaksi kimia (misalnya pembentukan garam) untuk mendapatkan selektivitas yang tinggi.

o Titik didih

Karena ekstrak dan pelarut biasanya harus dipisahkan dengan cara penguapan, distilasi atau rektifikasi maka titik didih kedua bahan itu tidak boleh terlalu dekat dan keduanya tidak membentuk azeotrop.

o Kriteria lain

Pelarut sedapat mungkin harus : - Murah

- Tersedia dalam jumlah besar - Tidak beracun

- Tidak eksplosif jika bercampur dengan udara - Tidak korosif

- Tidak menyebabkan terbentuknya emulsi - Memiliki viskositas yang rendah

- Stabil secara kimia dan termis.

Berdasarkan bentuk campuran yang diekstrak ekstraksi dibedakan menjadi dua macam yaitu :

1. Ekstraksi padat-cair

Dalam hal ini zat yang akan diekstrak terdapat dalam campurannya yang berbentuk padatan.

2. Ekstraksi cair-cair

Dalam hal ini zat yang akan diekstrak terdapat dalam campurannya yang berbentuk cair.

II.2.1. Ekstraksi Padat-Cair

Ekstraksi padat cair atau leaching adalah transfer difusi komponen terlarut dari padatan inert ke dalam pelarutnya. Proses ini merupakan proses yang bersifat fisik karena komponen terlarut kemudian dikembalikan lagi ke keadaan semula tanpa mengalami perubahan kimiawi. Ekstraksi dari bahan padat dapat dilakukan jika bahan yang di inginkan dapat larut dalam solven pengekstraksi. Ekstraksi berkelanjutan diperlukan apabila padatan hanya sedikit larut dalam pelarut. Namun sering juga digunakan pada padatan yang larut karena efektivitasnya.

(Devy Nandya Utami,2009)

Penggunaan operasi leaching banyak dijumpai pada industri-industri logam. Leaching diterapkan untuk memisahkan campuran mineral-mineral yang terdapat dalam konstituen yang tidak diinginkan. Leaching memegang peranan penting dalam proses logam seperti aluminium, kobalt, mangan, nikel dan seng. Misalnya mineral tembaga dipisahkan dari bijinya dengan pelarut asam sulfat atau larutan ammoniakal dan emas dipisahkan dari bijinya dengan menggunakan larutan sodium sianida.

Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam proses leaching : 1. Ukuran partikel

Ukuran partikel yang lebih kecil akan memperbesar luas permukaan kontak antara partikel dengan liquida, akibatnya akan memperbesar rate transfer material, disamping itu juga akan memperkecil jarak difusi. Tetapi jarak partikel yang sangat halus akan membuat tidak efektiv bila sirkulasi proses tidak dijalan disamping itu juga akan mempersulit drainage residu.

2. Jenis Solvent / tingkat kelarutan solvent

Dasar pemilihan solvent adalah kemampuan daya larutnya terhadap komponen yang akan dipisahkan, sedangkan syarat solvent adalah tidak bereaksi secara kimia terhadap komponen tersebut dan pelarut dengan viskositas yang sangat rendah sehingga sirkulasi dapat terjadi. Solvent yang digunakan adalah solvent yang mempunyai tingkat kelarutan yang tinggi.

3. Suhu Operasi

Kecepatan reaksi meningkat (berbanding lurus) dengan kenaikan temperatur, tetapi harus diperhatikan bahwa pada suhu tertentu bahan yang akan dipisahkan dapat rusak.

4. Pengadukan

Secara umum pengadukan bertujuan untuk mendistribusikan suhu agar merata dan mempercepat kontak solute dengan solvent. Pada leaching pengadukan bertujuan untuk mengurangi pengendapan.

5. Waktu ektraksi

Factor waktu juga mempengaruhi dalam proses ekstraksi. Semakin lama waktu ekstraksi yang dijalankan maka kelarutan solid terhadap solvent semakin lama sehingga hasil yang diperoleh dapat maksimum.

Metode operasi leaching terbagi dalam tiga metode operasi yaitu batch, semi batch dan continue.

a. Proses Batch

Dalam proses ini, campuran zat dalam reactor selalu sama ( uniform ). Zat pereaksi dimasukkan sekaligus dan reaksi dihentikan saat konversi yang diinginkan tercapai. Dalam hal yang paling sederhana bahan ekstraksi padat dicampur beberapa kali dengan pelarut segar di dalam sebuah tangki pengaduk. Larutan ekstrak yang terbentuk setiap kali dipisahkan dengan cara penjernihan (pengaruh gaya berat) atau penyaringan (dalam sebuah alat yang dihubungkan dengan ekstraktor). Proses ini tidak begitu ekonomis, digunakan misalnya di tempat yang tidak tersedia ekstraktor khusus atau bahan ekstraksi tersedia dalam bentuk serbuk sangat halus, sehingga karena bahaya penyumbatan, ekstraktor lain tidak mungkin digunakan.

b. Proses Semi Batch

Dalam proses semi batch, tangki diisi sebagian zat pereaksi, yang lainnya dimasukkan secara continue dan penambahan zat pereaksi dihentikan jika diperoleh konversi yang diinginkan.

c. Proses Kontinue

Dalam proses ini, zat pereaksi yang dimasukkan reactor secara continue dan pada saat yang sama juga ada zaat hasil reaksi yang dikeluarkan dari reactor secara continue dengan kecepatan yang sama, sehingga tinggi cairan dalam reactor tetap.

Ada tiga macam proses yang harus dilakukan dalam operasi leaching secara normal yaitu :

• pelarutan konstituen

• pemisahan larutan terhadap solid residu • penentuan solid residu.

Metode perhitungan pada proses leaching dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu :

• cara analitis

• diagram segi empat ( Ponchon- Savarit ) • diagram segitiga siku-siku

• diagram Mc. Cabe – Thiele

Ekstraksi banyak dipakai dalam pengambilan suatu zat dari bahan padat, misalnya pada pengambilan minyak dari biji-bijian hasil pertanian ataupun dari daun-daunan dan akar tinggal tanaman.

Pada ekstraksi padat-cair, perpindahan masa solute dari dalam padatan ke cairan melalui dua tahap proses, yaitu diffusi dari dalam padatan ke permukaan padatan dan perpindahan massa dari permukaan padatan ke cairan. Kedua proses tersebut berlangsung seri. Jika salah satu

proses berlangsung lebih cepat, maka kecepatan ekstraksi ditentukan oleh proses yang lambat. Jika kedua proses berlangsung dengan kecepatan yang tidak terlalu berbeda, maka kecepatan ekstraksi ditentukan oleh kedua proses tersebut.

Bila ukuran padatan relatif kecil, maka diffusi dari dalam padatan ke permukaan padatan berlangsung cepat, sehingga kecepatan ekstraksi ditentukan oleh kecepatan perpindahan massa dari permukaan padatan ke cairan. Sebaliknya, jika ukuran padatan cukup besar dan pengadukan berlangsung cukup baik maka diffusi dari dalam padatan ke permukaan mengontrol kecepatan ekstraksi.

II.3 Penelitian Terdahulu

Adapun penelitian sebelumnya tentang penurunan kadar logam berat ini dilakukan oleh banyak peneliti. Hal ini kita gunakan sebagai dasar referensi untuk menentukan variabel/peubah yang akan kami jalankan dalam penelitian kami. Salah satu contoh dalam penelitian lain tentang logam berat adalah :

• Penurunan kadar tembaga (Cu2+) industri perak melalui Pengendapan dengan pemberian variasi dosis natrium hidroksida(NaOH),Tahun 2003;

Oleh Nor Wijayanti. Penelitian dilakukan dengan cara pembubuhan berbagai dosis Natrium hidroksida (NaOH) mulai dari 1,0 gram, 1,5 gram, 2,0 gram, 2,5 gram dan 3,0 gram dan 0 gram sebagai kontrol pada limbah

cair industri perak. Penelitian ini dilakukan 5 kali pengulangan melalui pengendapan selama 60 menit.

http://eprints.undip.ac.id/17968/

• Pengolahan limbah organik (fenol) dan logam berat (Cr6+ atau Pt4+) secara simultan dengan fotokatalis TiO2, ZnO-TiO2, dan CdS-TiO2, Tahun

2005; Oleh Slamet, R. Arbianti, dan Daryanto. Recovery Cr dan Pt

dilakukan dengan menambahkan NaOH pada larutan limbah akhir sampai mencapai pH tertentu. Variasi pH yang dilakukan pada recovery krom

adalah 8, 9, dan 10.

http://repository.ui.ac.id/dokumen/lihat/494.pdf

• Kajian penurunan logam berat limbah Industri elektroplating dengan proses presipitasi aliran kontinu,Tahun 2006; Oleh Siti Aisyah. Dengan

peubah/kondisi yang dijalankan yaitu : laju alir limbah dan pH pengendapan.

• Kajian proses pengolahan dan kinerja biosolid pada lahan pertanian, Tahun 2010; Oleh Ni Ketut Sari.

II.4 Hipotesa

Pemisahan logam berat dalam biosolid dapat dilakukan dengan proses ekstraksi padat-cair (leaching), menggunakan pelarut asam yaitu H3PO4 dan pelarut basa yaitu KOH, yang dipengaruhi oleh waktu pengadukan dan pH. Sehingga dapat diketahui berapa perbandingan kandungan logam berat pada biosolid sebelum dan sesudah terekstraksi.

BAB III

PELAKSANAAN PENELITIAN

III.1. Bahan – bahan yang Digunakan

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah biosolid yang diperoleh dari PT. SIER. Kemudian biosolid dihaluskan dan diayak seragam, dengan ukuran 100 mesh. Serbuk biosolid ditimbang sebanyak 30 gram untuk diekstraksi. Sedangkan sebagai solventnya adalah asam phospat (H3PO4) untuk asam dan kalium hidroksida (KOH) untuk basa serta tambahan aquadest yang diperoleh dari Laboratorium Operasi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

III.2. Alat dan rangkaian alat

Pada penelitian ini sebagai alat ekstraksi yang digunakan yaitu 1 set flokumatic dan dilengkapi dengan beaker glass yang diperoleh dari Laboratorium Operasi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Gambar Alat :

1 Set Alat Flokumatik

Keterangan :

1. Indikator kecepatan pengadukan (rpm) 2. Power ON/OFF Alat Flokumatik 3. Pengaduk ( Agitator )

4. Beaker Glass

III.3. Peubah

1. Peubah yang ditetapkan :

- Berat biosolid = 30 gram

- Volume pelarut = 500 ml

- Kecepatan pengadukan = 100 rpm

- Ukuran partikel biosolid yang lolos = 100 mesh

- Jenis pelarut asam = H3PO4

- Jenis pelarut basa = KOH

2. Peubah yang dijalankan :

- pH pelarut asam = 2, 4, dan 6

- pH pelarut basa = 8, 10 dan 12

Skema Penelitian :

Biosolid Analisa Bahan Biosolid :

Kandungan logam berat Pb dan Cd

Dihaluskan

Diayak

Ekstraksi dengan pelarut asam (H3PO4)

Residu Filtrat

Dikeringkan

Analisa kandungan logam berat Pb dan Cd

Ekstraksi dengan pelarut basa (KOH)

Analisa kandungan logam berat Pb dan Cd

Residu Filtrat

Di proses dengan metode Ion exchange, Sehingga filtrat

dapat dibuang

Di proses dengan metode Ion exchange, Sehingga filtrat

III.6. Prosedur Penelitian

Analisa kualitas biosolid (kandungan logam berat Pb dan Cd) Setelah itu haluskan biosolid dan ayak dengan ukuran partikel 100 mesh. Timbang biosolid 30 gram untuk pH pelarut dan waktu pengadukan yang berbeda. Kemudian buat larutan H3PO4 dengan pH masing – masing 2, 4, dan 6 dan juga buat larutan KOH dengan pH 8, 10 dan 12 dengan volume masing – masing pelarut 500 ml. Buat larutan dengan pH tersebut dengan tambahan aquadest, setelah itu cek dengan menggunakan kertas pH meter.

Masukkan biosolid 30 gram ke dalam beaker glass, kemudian masukkan larutan H3PO4 berdasarkan pH masing – masing larutan sehingga terbentuk suatu campuran. Tandai masing – masing beaker glass. Aduk campuran dengan alat flokumatik selama waktu yang ditentukan dengan kecepatan 100 rpm untuk masing – masing campuran. Setelah mencapai waktu yang ditentukan , saring dengan kertas saring untuk memisahkan padatan dan cairan dan tampung dalam Erlenmeyer. Padatan yang didapat dikeringkan, lalu di analisa kandungan logam beratnya (Pb dan Cd). Setelah di analisa padatan biosolid diekstraksi kembali dengan pelarut KOH berdasarkan pH masing – masing larutan selama waktu yang ditentukan. Didapatkan Padatan biosolid yang sudah diekstraksi dengan asam – basa, kemudian dianalisa kembali kandungan logam beratnya (Pb dan Cd). Sedangkan untuk filtratnya secara teoritis tidak dibuang tetapi di proses lanjut dengan metode ion exchange atau bisa dengan proses presipitasi. Biosolid yang sudah terekstraksi dengan asam – basa siap digunakan untuk aplikasi lahan pertanian.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1. Hasil analisa Bahan

Berdasarkan bahan baku yang diperoleh dari PT.SIER, didapatkan hasil analisa awal untuk kandungan Pb dan Cd dalam biosolid adalah :

Tabel – IV.1 : Kandungan Logam Berat Pb dan Cd dalam Biosolid Awal

IV.2. Hasil Proses Ekstraksi

Dari hasil analisa kandungan logam berat Pb dan Cd dalam biosolid setelah di ekstraksi dengan asam – basa :

Tabel – IV.2.1 : Pengaruh pH dan Waktu Ekstraksi terhadap Penurunan Konsentrasi Logam Berat Pb dan Cd dalam Biosolid dengan Pelarut Asam H3PO4

pH

Lama Ekstraksi

(menit)

Konsentrasi yang

Terserap (mg/L) Konsentrasi Sisa (mg/L)

Efisiensi Penurunan (%)

Pb Cd Pb Cd Pb Cd

2

30 346,97 87,38 24,925 7,922 93,30 91,69

45 349,16 88,14 22,740 7,165 93,89 92,48

60 351,35 88,89 20,555 6,408 94,47 93,28

75 352,72 89,32 19,182 5,976 94,84 93,73

90 354,09 89,76 17,809 5,545 95,21 94,18

4

30 350,46 88,43 21,437 6,871 94,24 92,79

45 352,75 89,28 19,152 6,023 94,85 93,68

60 355,03 90,13 16,866 5,175 95,46 94,57

75 356,62 90,66 15,278 4,641 95,89 95,13

90 358,21 91,19 13,690 4,108 96,32 95,69

Sampel Parameter Hasil

Uji Satuan

Biosolid

Pb 371,9 mg/L

6

30 353,95 89,48 17,949 5,821 95,17 93,89

45 356,34 90,42 15,563 4,881 95,82 94,88

60 358,72 91,36 13,178 3,942 96,46 95,86

75 360,53 91,99 11,374 3,306 96,94 96,53

90 362,33 92,63 9,570 2,671 97,43 97,20

Grafik IV.2.1a Hubungan antara pH dengan Konsentrasi Timbal (Pb) pada waktu yang bervariasi

Pembahasan :

Dari grafik diatas dapat kita lihat, bahwa hubungan penurunan kadar logam berat Pb dengan pH dan waktu yang bervariasi menggunakan pelarut asam H3PO4 berbanding lurus, dimana semakin tinggi pH dan lama waktu ekstraksi maka semakin tinggi juga logam berat Pb yang terserap. Hal ini dikarenakan pembentukan endapan Pb3(PO4)2 sangat sulit mengendap dan sulit larut. Nilai tertinggi terjadi pada saat pH 6 dan waktu ekstraksi 90 menit. Dengan nilai Pb yang terserap sebesar 362,33 mg/L.

Grafik IV.2.1b Hubungan antara pH dengan Konsentrasi Cadmium (Cd) pada waktu yang bervariasi

Pembahasan :

Hubungan penurunan kadar logam berat Cd dengan pH dan waktu yang bervariasi menggunakan pelarut asam H3PO4 juga berbanding lurus, dimana semakin tinggi pH dan lama waktu ekstraksi maka semakin tinggi logam berat Cd yang terserap. Hal ini dikarenakan pembentukan endapan Cd3(PO4)3 sangat sulit mengendap dan sulit larut. Nilai tertinggi pada terjadi pada saat pH 6 dan waktu ekstraksi 90 menit. Dengan nilai Cd yang terserap sebesar 92,63 mg/L.

Tabel – IV.2.2 : Pengaruh pH dan Waktu Ekstraksi terhadap Penurunan Konsentrasi Logam Berat Pb dan Cd dalam Biosolid dengan Pelarut Basa KOH

pH

Lama Ekstraksi

(menit)

Konsentrasi yang

Terserap (mg/L) Konsentrasi Sisa (mg/L)

Efisiensi Penurunan (%)

Pb Cd Pb Cd Pb Cd

8

30 20,020 6,722 4,905 1,200 80,32 84,85

45 18,076 5,988 4,664 1,177 79,49 83,58

60 16,132 5,255 4,423 1,153 78,48 82,00

75 14,023 4,504 5,159 1,472 73,11 75,37

90 11,913 3,754 5,896 1,791 66,89 67,70

10

30 16,238 5,553 5,200 1,319 75,74 80,81

45 14,613 4,920 4,539 1,104 76,30 81,68

60 12,988 4,287 3,879 0,888 77,00 82,84

75 10,866 3,504 4,412 1,137 71,12 75,50

90 8,744 2,722 4,945 1,386 63,88 66,27

12

30 12,455 4,384 5,494 1,437 69,39 75,31

45 11,149 3,851 4,414 1,030 71,64 78,90

60 9,843 3,318 3,334 0,623 74,70 84,19

75 7,710 2,505 3,664 0,802 67,78 75,76

Pembahasan :

Hubungan penurunan kadar logam berat Pb dengan pH dan waktu yang bervariasi menggunakan pelarut basa KOH berbanding terbalik, dimana semakin tinggi pH dan lama waktu ekstraksi maka semakin rendah logam berat Pb yang terserap. Hal ini dipengaruhi oleh waktu ekstraksi yang lama dapat mengakibatkan Pb yang larut mengalami proses presipitasi (pengendapan) yang menyebabkan terbentuknya endapan Pb(OH)2 yang tercampur kedalam biosolid tersebut. Nilai tertinggi terjadi pada saat pH 8 dan waktu ekstraksi 30 menit, dengan nilai Pb yang terserap sebesar 20,020 mg/L.

Grafik IV.2.2b Hubungan antara pH dengan Konsentrasi Cadmium (Cd) pada waktu yang bervariasi

yang bervariasi menggunakan pelarut basa KOH berbanding terbalik, dimana semakin tinggi pH dan lama waktu ekstraksi maka semakin rendah logam berat

Cd yang terserap. Hal ini dipengaruhi oleh waktu ekstraksi yang lama dapat mengakibatkan Cd yang larut mengalami proses presipitasi yang menyebabkan terbentuknya endapan Cd(OH)2 yang tercampur kedalam biosolid tersebut. Nilai tertinggi terjadi pada saat pH 8 dan waktu ekstraksi 30 menit, dengan nilai Pb yang terserap sebesar 6,722 mg/L.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

1. Kondisi yang terbaik pada pemisahan logam berat Pb dan Cd dalam biosolid dengan proses ekstraksi menggunakan pelarut asam H3PO4 adalah pada pH 6 dan waktu ekstraksi selama 90 menit dimana kadar logam berat Pb yang terserap sebesar 362,33 mg/L dan kadar logam berat Cd yang terserap sebesar 92,63 mg/L.

2. Kondisi yang terbaik pada pemisahan logam berat Pb dan Cd dalam biosolid dengan proses ekstraksi menggunakan pelarut basa KOH adalah pada pH 8 dan waktu ekstraksi selama 30 menit dimana kadar logam berat Pb yang terserap sebesar 20,020 mg/L dan kadar logam berat Cd yang terserap sebesar 6,722 mg/L.

3. Setelah dilakukan proses ekstraksi (leaching) asam – basa kadar logam berat Pb yang tersisa didalam biosolid sebesar 3,995 mg/L dan Cd sebesar 0,980 mg/L. Hal ini menunjukkan bahwa biosolid yang telah diproses sudah memenuhi standart kandungan logam berat biosolid untuk pertanian. Bahkan juga sudah memenuhi standart untuk pupuk organik.

4. Penurunan kadar logam berat Pb dan Cd dapat dilakukan dengan proses ekstraksi (leaching) asam – basa.

5. Pada proses ekstraksi (leaching) asam – basa penurunan kadar logam berat Pd dan Cd yang paling baik adalah dengan menggunakan pelarut asam karena pada pelarut asam tidak terjadi proses presipitasi, yang menyebabkan endapan logam berat bereaksi kembali kedalam biosolid.

V.2 Saran

1. Diharapkan penelitian ini dapat dikembangkan dengan mencoba untuk menggunakan variabel – variabel yang lain yang berpengaruh dalam pemisahan logam berat dan menggunakan bahan pelarut lain yang dapat digunakan untuk pemisahan logam berat.

2. Hasil Filtrat pengolahan limbah Biosolid yang sudah diproses ekstraksi (leaching) menggunakan pelarut asam – basa, sebaiknya tidak langsung dibuang ke lingkungan tetapi diproses lebih lanjut karena logam berat Pb dan Cd yang terkandung pada biosolid sebagian besar beralih ke filtrat.

3. Diharapkan penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan cara membandingkan pelarut mana yang lebih efektif untuk penurunan kadar logam berat Pb dan Cd, tetapi proses ekstraksinya tidak dilakukan secara continue seperti penelitian yang kami lakukan.

4. Biosolid yang sudah terekstraksi diharapkan dapat diaplikasikan sebagai pupuk organik karena konsentrasi logam beratnya sudah memenuhi standart yang ditentukan.

Metode Ekstraksi “, Laporan Penelitian, Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Surabaya.

• Geankoplis, C, J, 1997, “ Transport Process And Unit

Operation”, Prentice Hall of India, New Delhi.

• MC.Cabe, W.L and Smith,J.C., and Harriot,P. 1993.” Unit Operation of

Chemical Engineering “, P.42-59.83-104,5th Ed.,Mc Graw Hill

CO.,Singapore.

• Pherry, Edition 6, “ Handbook of Chemical Engineering “,Hal

3-82 Tabel 3-67.

• Sari Ni Ketut., 2010, “ Kajian proses pengolahan dan kinerja biosolid

pada lahan pertanian “, Jurnal Hibah, Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Surabaya.

• Siti Aisyah, 2006, “Kajian penurunan logam berat limbah Industri

elektroplating dengan proses presipitasi aliran kontinu”, Laporan

Penelitian, Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Surabaya.

• Treyball R. C., “Mass Transfer Operation”, Bed International Student Ed.,

McGraw Hill Book Company Inc. Kogakaska Company, Ltd. Tokyo.

• Vogel., 1985, “ buku teks analisis anorganik kualitatif makro dan

semimikro Edisi 5 “, Hal 38 – 41. • (http://eprints.undip.ac.id/17968/)

• (http://repository.ui.ac.id/dokumen/lihat/494.pdf)

• (http://soil.faperta.ugm.ac.id/tj/1991/1993%20loga.pdf)

• (http://geoajeh.net46.net/web_documents/Tinjauan%20tailing%20mengan

dung%20unsur%20pencemar%20dari%20sisa%20pengolahan%20bijih% 20logam.pdf)

• (http://id.wikipedia.org/wiki/Timbal) • (http://en.wikipedia.org/wiki/Cadmium)

lations/ContentAnalysis.aspx)

• (www.dinkesjatim.go.id/images/.../200504121503-LIMBAH%20B-3.pdf)

• (www.primenergy.com/reference_BiosolidsDisposal.htm)

Hasil dan Pembahasan

Grafik IV.2.2a Hubungan antara pH dengan Konsentrasi Timbal (Pb) pada waktu yang bervariasi

Pembahasan :

Hubungan penurunan kadar logam berat Pb dengan pH dan waktu yang bervariasi menggunakan pelarut basa KOH berbanding terbalik, dimana semakin tinggi pH dan lama waktu ekstraksi maka semakin rendah logam berat Pb yang terserap. Hal ini dipengaruhi oleh waktu ekstraksi yang lama dapat mengakibatkan Pb yang larut mengalami proses presipitasi (pengendapan) yang menyebabkan terbentuknya endapan Pb(OH)2 yang tercampur kedalam biosolid

tersebut. Nilai tertinggi terjadi pada saat pH 8 dan waktu ekstraksi 30 menit, dengan nilai Pb yang terserap sebesar 20,020 mg/L.

Grafik IV.2.2b Hubungan antara pH dengan Konsentrasi Cadmium (Cd) pada waktu yang bervariasi

Hasil dan Pembahasan

Penelitian Pemisahan Logam Berat (Pb dan Cd) dalam Biosolid dengan Proses Ektraksi (Leaching) Asam – Basa

35

Hubungan penurunan kadar logam berat Cd dengan pH dan waktu yang bervariasi menggunakan pelarut basa KOH berbanding terbalik, dimana semakin tinggi pH dan lama waktu ekstraksi maka semakin rendah logam berat

Cd yang terserap. Hal ini dipengaruhi oleh waktu ekstraksi yang lama dapat mengakibatkan Cd yang larut mengalami proses presipitasi yang menyebabkan terbentuknya endapan Cd(OH)2 yang tercampur kedalam biosolid tersebut. Nilai

tertinggi terjadi pada saat pH 8 dan waktu ekstraksi 30 menit, dengan nilai Pb yang terserap sebesar 6,722 mg/L.

Kesimpulan dan Saran

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

1. Kondisi yang terbaik pada pemisahan logam berat Pb dan Cd dalam biosolid dengan proses ekstraksi menggunakan pelarut asam H3PO4

adalah pada pH 6 dan waktu ekstraksi selama 90 menit dimana kadar logam berat Pb yang terserap sebesar 362,33 mg/L dan kadar logam berat Cd yang terserap sebesar 92,63 mg/L.

2. Kondisi yang terbaik pada pemisahan logam berat Pb dan Cd dalam biosolid dengan proses ekstraksi menggunakan pelarut basa KOH adalah pada pH 8 dan waktu ekstraksi selama 30 menit dimana kadar logam berat Pb yang terserap sebesar 20,020 mg/L dan kadar logam berat Cd yang terserap sebesar 6,722 mg/L.

3. Setelah dilakukan proses ekstraksi (leaching) asam – basa kadar logam berat Pb yang tersisa didalam biosolid sebesar 3,995 mg/L dan Cd sebesar 0,980 mg/L. Hal ini menunjukkan bahwa biosolid yang telah diproses sudah memenuhi standart kandungan logam berat biosolid untuk pertanian. Bahkan juga sudah memenuhi standart untuk pupuk organik.

4. Penurunan kadar logam berat Pb dan Cd dapat dilakukan dengan proses ekstraksi (leaching) asam – basa.

Kesimpulan dan Saran

Penelitian Pemisahan Logam Berat (Pb dan Cd) dalam Biosolid dengan Proses Ektraksi (Leaching) Asam – Basa

37

5. Pada proses ekstraksi (leaching) asam – basa penurunan kadar logam berat Pd dan Cd yang paling baik adalah dengan menggunakan pelarut asam karena pada pelarut asam tidak terjadi proses presipitasi, yang menyebabkan endapan logam berat bereaksi kembali kedalam biosolid.

V.2 Saran

1. Diharapkan penelitian ini dapat dikembangkan dengan mencoba untuk menggunakan variabel – variabel yang lain yang berpengaruh dalam pemisahan logam berat dan menggunakan bahan pelarut lain yang dapat digunakan untuk pemisahan logam berat.

2. Hasil Filtrat pengolahan limbah Biosolid yang sudah diproses ekstraksi (leaching) menggunakan pelarut asam – basa, sebaiknya tidak langsung dibuang ke lingkungan tetapi diproses lebih lanjut karena logam berat Pb dan Cd yang terkandung pada biosolid sebagian besar beralih ke filtrat.

3. Diharapkan penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan cara membandingkan pelarut mana yang lebih efektif untuk penurunan kadar logam berat Pb dan Cd, tetapi proses ekstraksinya tidak dilakukan secara continue seperti penelitian yang kami lakukan.

4. Biosolid yang sudah terekstraksi diharapkan dapat diaplikasikan sebagai pupuk organik karena konsentrasi logam beratnya sudah memenuhi standart yang ditentukan.

• Ardiansyah Erwin., 2005, “ Pengambilan Oleoresin Kunyit dengan Metode Ekstraksi “, Laporan Penelitian, Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Surabaya.

• Geankoplis, C, J, 1997, “ Transport Process And Unit Operation”, Prentice Hall of India, New Delhi.

• MC.Cabe, W.L and Smith,J.C., and Harriot,P. 1993.” Unit Operation of Chemical Engineering “, P.42-59.83-104,5th Ed.,Mc Graw Hill CO.,Singapore.

• Pherry, Edition 6, “ Handbook of Chemical Engineering “,Hal 3-82 Tabel 3-67.

• Sari Ni Ketut., 2010, “ Kajian proses pengolahan dan kinerja biosolid pada lahan pertanian “, Jurnal Hibah, Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Surabaya.

• Siti Aisyah, 2006, “Kajian penurunan logam berat limbah Industri elektroplating dengan proses presipitasi aliran kontinu”, Laporan Penelitian, Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Surabaya.

• Treyball R. C., “Mass Transfer Operation”, Bed International Student Ed., McGraw Hill Book Company Inc. Kogakaska Company, Ltd. Tokyo. • Vogel., 1985, “ buku teks analisis anorganik kualitatif makro dan

semimikro Edisi 5 “, Hal 38 – 41. • (http://eprints.undip.ac.id/17968/)

• (http://repository.ui.ac.id/dokumen/lihat/494.pdf)

• (http://soil.faperta.ugm.ac.id/tj/1991/1993%20loga.pdf)

• (http://geoajeh.net46.net/web_documents/Tinjauan%20tailing%20mengan dung%20unsur%20pencemar%20dari%20sisa%20pengolahan%20bijih% 20logam.pdf)

• (http://id.wikipedia.org/wiki/Timbal)

• (http://ms.wikipedia.org/wiki/Asam phospat)

• (http://ms.wikipedia.org/wiki/Kalium_hidroksida)

• (http://www.kingcounty.gov/environment/wastewater/Biosolids/SafetyRegu lations/ContentAnalysis.aspx)

• (www.dinkesjatim.go.id/images/.../200504121503-LIMBAH%20B-3.pdf)

• (www.primenergy.com/reference_BiosolidsDisposal.htm) • (www.tropicalsoiljournal.net)