Kemampuan Batang Jagung (Zea Mays) Sebagai Adsorben Pada Logam Fe

KEMAMPUAN BATANG JAGUNG SEBAGAI

ADSORBEN (

Zea Mays

) PADA LOGAM Fe

SKRIPSI

Oleh

M. RIFAI RAWA

100405003

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2015

KEMAMPUAN BATANG JAGUNG SEBAGAI

ADSORBEN (

Zea Mays

) PADA LOGAM Fe

SKRIPSI

Oleh

M. RIFAI RAWA

100405003

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2015

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

KEMAMPUAN BATANG JAGUNG ( Zea Mays ) SEBAGAI ADSORBEN PADA LOGAM Fe

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai aturan yang berlaku.

Medan, 13 Oktober 2015

M Rifai Rawa NIM 100405003

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi

dengan judul “Kemampuan Batang Jagung (Zea Mays) sebagai Adsorben pada Logam Fe”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

 Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai kemampuan batang jagung sebagai adsorben dan pemanfaatan limbah (batang jagung) yang terbuang

 Penelitian ini membantu pengolahan ion logam besi dengan proses adsorpsi sehingga tidak membahayakan kehidupan masyarakat.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada Bapak Bode Haryanto, ST. MT. Ph.D.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 13 Oktober 2015

Penulis M Rifai Rawa

iv

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua penulis, Syafruddin Rao dan Fatimah Marpaung yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Penulis juga mendedikasikan skripsi ini kepada Dosen Pembimbing, Bode Haryanto, ST, MT, PhD yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Aisyah Tanjung, Nirwana Anas, Juhainah Rao, Ahmad Ridho dan teman-teman seperjuangan angkatan 2010 yang selalu mendukung dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : M Rifai Rawa NIM : 100405003

Tempat/tgl lahir : T.Balai / 03 November 1991 Nama orang tua : Syafruddin Rao

Alamat orang tua : Jl. Anwar Idris T. Balai Asal Sekolah :

 SD Negeri 136539 T.Balai tahun 1998-2004  SMP Negeri 2 T.Balai tahun 2004-2007  SMA Negeri 1 T.Balai tahun 2007-2010 Beasiswa yang diperoleh :

 Beasiswa Bidik Misi tahun 2010/2014 Pengalaman Organisasi :

 Covalen Study Group periode 2012 – 2013 sebagai Anggota Bidang Dakwah

 HIMATEK periode 2013 – 2014 sebagai Anggota Bidang Kaderisasi Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :

vi

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan batang jagung dengan variasi bentuk dalam menyerap ion logam besi (Fe2+_{) pada larutan dengan pH 4,5.}

Batang jagung yang digunakan dibentuk berupa lingkaran, ½ lingkaran, ¼ lingkaran, 50 mesh, dan 70 mesh. Penelitian ini terbagi menjadi 4 bagian, yaitu penentuan pH netral, pengeringan batang jagung, penentuan waktu kontak optimum dan penentuan kapasitas adsorpsi. Hasil penelitian yang didapatkan adalah waktu kontak optimum yang dibutuhkan adsorben untuk menyerap ion logam Fe2+ selama 120 menit (2 jam). Kapasitas adsorpsi untuk adsorben batang jagung bentuk lingkaran sebesar 2,47 mg/g, bentuk ½ lingkaran sebesar 2,87 mg/g, bentuk ¼ lingkaran sebesar 2,52 mg/g, bentuk serbuk 50 mesh sebesar 2,57 mg/g dan bentuk serbuk 70 mesh sebesar 1,86 mg/g.

ABSTRACT

This research aims to know availability of different shape corn stalk to adsorp ferrum ion (Fe2+) from solution on pH 4,5. Corn stalk has shape square, half square, quarter square, 50 mesh and 70 mesh. This research divided 4 part, there is determine neutral pH, drying corn stalk, determine optimum contact time and determine adsorption capacity. The results of this research is optimum contact time that corn stalk need to adsorp ferrum ion (Fe2+) is about 120 minutes ( 2 h ). Adsorption capacity of corn stalk for square is 2,47 mg/g, for half square is 2,87 mg/g, for quarter square is 2,52 mg/g, for 50 mesh is 2,57 mg/g and for 70 mesh is 1,86 mg/g.

Keywords : Adsorption, Ferrum ion (Fe2+), optimum contact time, Adsorption capacity

viii

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

ABSRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

DAFTAR SINGKATAN xiv

DAFTAR SIMBOL xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 4

1.4 MANFAAT PENELITIAN 4

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 JAGUNG (Zea Mays) 6

2.2 LOGAM BERAT 7

2.3 PROSES PENYERAPAN 9

2.4 ADSORPSI 10

2.5 KAPASITAS ADSORPSI 14

2.6 ADSORBEN ALAMI 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 18

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 18

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN 18

3.4 PROSEDUR PENELITAN 18

3.5 FLOWCHART PENELITIAN 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 27

4.1 PENENTUAN pH NETRAL PADA ADSORBEN

BATANG JAGUNG 27

4.2 PENGERINGAN ADSORBEN BATANG JAGUNG 27

4.3 PENENTUAN WAKTU KONTAK OPTIMUM 30

4.4 PENENTUAN KAPASITAS ADSORPSI 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 34

5.1 KESIMPULAN 34

5.2 SARAN 34

DAFTAR PUSTAKA 35

LAMPIRAN 1 38

LAMPIRAN 2 40

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Permukaan Batang Jagung dengan 500 Perbesaran

Menggunakan Scannng Electron Microscope (SEM) 7 Gambar 2.2 Skema yang menggambarkan adsorpsi, absorpsi dan

presipitasi Zn pada permukaan besi oksida 9 Gambar 2.3 Interaksi Adsorben Batang Jagung dengan Ion Logam

Fe2+ 10

Gambar 2.4 Ilustrasi Proses Adsorpsi 11

Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Adsorben Batang Jagung 22 Gambar 3.2 Flowchart Pengeringan Batang Jagung 22 Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Larutan Induk 1000 ppm 23 Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Larutan Standar Fe2+ (50 ppm) 23 Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M 24 Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M 24 Gambar 3.7 Flowchart Penentuan Kinetika Adsorpsi (Waktu

Kontak Optimum) 25

Gambar 3.8 Flowchart Penentuan Kapasitas Adsorpsi 26 Gambar 4.1 Penentuan pH Netral Adsorben Batang Jagung 27 Gambar 4.2 Gambar batang jagung berbagai bentuk sebelum dan

sesudah pengeringan 28

Gambar 4.3 Grafik Pengeringan Adsorben Batang Jagung 29 Gambar 4.4 Grafik hasil penjerapan ion Fe2+ _{pada beberapa waktu}

selama 2 jam 30

Gambar 4.5 Hubungan antara Kapasitas Adsorpsi dengan Berbagai

Bentuk Adsorben 32

Gambar L-3.1 Larutan Ion Logam Fe2+ 50 ppm 43

Gambar L-3.2 Batang Jagung Bentuk Lingkaran 43

Gambar L-3.3 Batang Jagung Bentuk ½ Lingkaran 44

Gambar L-3.5 Batang Jagung Bentuk Serbuk 50 Mesh 44 Gambar L-3.6 Batang Jagung Bentuk Serbuk 70 Mesh 45 Gambar L-3.7 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk

Lingkaran 45

Gambar L-3.8 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk ½

Lingkaran 46

Gambar L-3.9 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk ¼

Lingkaran 46

Gambar L-3.10 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk Serbuk

50 Mesh dan 70 Mesh 47

Gambar L-3.11 Peak untuk Ion Logam Fe2+ 48

Gambar L-3.12 Data kalibrasi uji ion logam Fe2+ 49 Gambar L-3.13 Hasil Uji Larutan Logam Fe2+ _{50 ppm 50}

xii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Potensi Limbah Tanaman Jagung di Provinsi Sumatera

Utara 1

Tabel 1.2 Proporsi Limbah Tanaman Jagung Dalam Kondisi Kering

(% Berat kering) 1

Tabel 1.3 Beberapa Penelitian yang Berhubungan dengan Adsorpsi 2 Tabel 2.1 Komponen kimia yang terdapat pada batang jagung 6

Tabel 2.2 Perhitungan Biaya Bahan Baku 16

Tabel 2.3 Perhitungan Biaya Kebutuhan Listrik 16 Tabel L-1.1 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk

Lingkaran 38

Tabel L-1.2 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk ½

Lingkaran dan ¼ Lingkaran 38

Tabel L-1.3 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk 50

Mesh dan 70 Mesh 38

Tabel L-1.4 Data Hasil Penentuan Waktu Optimum 39 Tabel L-1.5 Data Hasil Kapasitas Adsorpsi Batang Jagung pada

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 38

L1.1 DATA HASIL PENGERINGAN

ADSORBEN BATANG JAGUNG 38

L1.2 DATA HASIL PENENTUAN WAKTU

OPTIMUM 39

L1.3 DATA HASIL KAPASITAS ADSORPSI 39

LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 40

L2.1 PERHITUNGAN PENGERINGAN

ADSORBEN BATANG JAGUNG 40

L2.2 PERHITUNGAN JUMLAH ION LOGAM

Fe2+ YANG DIJERAP 41

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 43

L3.1 FOTO PENELITIAN ADSORBEN

BATANG JAGUNG 43

L3.2 FOTO PENGERINGAN ADSORBEN

BATANG JAGUNG 43

L3.3 FOTO PENGONTAKAN ADSORBEN BATANG JAGUNG DENGAN

LARUTAN ION LOGAM Fe2+

45

L3.4 FOTO HASIL ADSORPSI BATANG JAGUNG MENGGUNAKAN ATOMIC ADSORPTION SPECTROSCOPY (AAS)

xiv

DAFTAR SINGKATAN

BPS Badan Pusat Statistik

AAS Atomic Adsorption Spectroscopy

SEM Scanning Electron Microscope

COD Chemical Oxygen Demand

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Ca Kalsium

C Karbon

O Oksigen

% Persen

HCl Asam klorida

NaOH Natrium Hidroksida

H2O Air

H+ Ion hidrogen

m Berat adsorben g

V Volume larutan logam yang

digunakan ml

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Permukaan Batang Jagung dengan 500 Perbesaran

Menggunakan Scannng Electron Microscope (SEM) 7 Gambar 2.2 Skema yang menggambarkan adsorpsi, absorpsi dan

presipitasi Zn pada permukaan besi oksida 9 Gambar 2.3 Interaksi Adsorben Batang Jagung dengan Ion Logam

Fe2+ 10

Gambar 2.4 Ilustrasi Proses Adsorpsi 11

Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Adsorben Batang Jagung 22 Gambar 3.2 Flowchart Pengeringan Batang Jagung 22 Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Larutan Induk 1000 ppm 23 Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Larutan Standar Fe2+ (50 ppm) 23 Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M 24 Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M 24 Gambar 3.7 Flowchart Penentuan Kinetika Adsorpsi (Waktu

Kontak Optimum) 25

Gambar 3.8 Flowchart Penentuan Kapasitas Adsorpsi 26 Gambar 4.1 Penentuan pH Netral Adsorben Batang Jagung 27 Gambar 4.2 Gambar batang jagung berbagai bentuk sebelum dan

sesudah pengeringan 28

Gambar 4.3 Grafik Pengeringan Adsorben Batang Jagung 29 Gambar 4.4 Grafik hasil penjerapan ion Fe2+ _{pada beberapa waktu}

selama 2 jam 30

xi

Gambar L-3.5 Batang Jagung Bentuk Serbuk 50 Mesh 44 Gambar L-3.6 Batang Jagung Bentuk Serbuk 70 Mesh 45 Gambar L-3.7 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk

Lingkaran 45

Gambar L-3.8 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk ½

Lingkaran 46

Gambar L-3.9 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk ¼

Lingkaran 46

Gambar L-3.10 Pengontakan Adsorben Batang Jagung Bentuk Serbuk

50 Mesh dan 70 Mesh 47

Gambar L-3.11 Peak untuk Ion Logam Fe2+ 48

Gambar L-3.12 Data kalibrasi uji ion logam Fe2+ 49 Gambar L-3.13 Hasil Uji Larutan Logam Fe2+ _{50 ppm 50}

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Potensi Limbah Tanaman Jagung di Provinsi Sumatera

Utara 1

Tabel 1.2 Proporsi Limbah Tanaman Jagung Dalam Kondisi Kering

(% Berat kering) 1

Tabel 1.3 Beberapa Penelitian yang Berhubungan dengan Adsorpsi 2 Tabel 2.1 Komponen kimia yang terdapat pada batang jagung 6

Tabel 2.2 Perhitungan Biaya Bahan Baku 16

Tabel 2.3 Perhitungan Biaya Kebutuhan Listrik 16 Tabel L-1.1 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk

Lingkaran 38

Tabel L-1.2 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk ½

Lingkaran dan ¼ Lingkaran 38

Tabel L-1.3 Data Pengeringan Adsorben Batang Jagung Bentuk 50

Mesh dan 70 Mesh 38

Tabel L-1.4 Data Hasil Penentuan Waktu Optimum 39 Tabel L-1.5 Data Hasil Kapasitas Adsorpsi Batang Jagung pada

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 38

L1.1 DATA HASIL PENGERINGAN

ADSORBEN BATANG JAGUNG 38

L1.2 DATA HASIL PENENTUAN WAKTU

OPTIMUM 39

L1.3 DATA HASIL KAPASITAS ADSORPSI 39

LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 40

L2.1 PERHITUNGAN PENGERINGAN

ADSORBEN BATANG JAGUNG 40

L2.2 PERHITUNGAN JUMLAH ION LOGAM

Fe2+ YANG DIJERAP 41

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 43

L3.1 FOTO PENELITIAN ADSORBEN

BATANG JAGUNG 43

L3.2 FOTO PENGERINGAN ADSORBEN

BATANG JAGUNG 43

L3.3 FOTO PENGONTAKAN ADSORBEN BATANG JAGUNG DENGAN

LARUTAN ION LOGAM Fe2+

45

L3.4 FOTO HASIL ADSORPSI BATANG JAGUNG MENGGUNAKAN ATOMIC ADSORPTION SPECTROSCOPY (AAS)

48

DAFTAR SINGKATAN

BPS Badan Pusat Statistik

AAS Atomic Adsorption Spectroscopy

SEM Scanning Electron Microscope

COD Chemical Oxygen Demand

xv

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Ca Kalsium

C Karbon

O Oksigen

% Persen

HCl Asam klorida

NaOH Natrium Hidroksida

H2O Air

H+ Ion hidrogen

m Berat adsorben g

V Volume larutan logam yang

digunakan ml

C Konsentrasi larutan ppm