Pemanfaatan Limbah Cangkang Kerang Bulu Sebagai Adsorben Untuk Menjerap Logam Kadmium (II) dan Timbal (II)

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KERANG
BULU SEBAGAI ADSORBEN UNTUK MENJERAP
LOGAM KADMIUM (II) DAN TIMBAL (II)

SKRIPSI

Oleh

AKHMAD ANUGERAH S
100405043

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2015

Universitas Sumatera Utara

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KERANG
BULU SEBAGAI ADSORBEN UNTUK MENJERAP
LOGAM KADMIUM (II) DAN TIMBAL (II)

SKRIPSI

Oleh

AKHMAD ANUGERAH S
100405043

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2015

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KERANG BULU SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENJERAP LOGAM KADMIUM (II) DAN TIMBAL
(II)

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 ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 13 Agustus

2015

Akhmad Anugerah S
NIM 100405043

i
Universitas Sumatera Utara

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul :

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KERANG BULU SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENJERAP LOGAM KADMIUM (II) DAN TIMBAL
(II)

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini
telah diujikan pada sidang sarjana pada 13 Agustus 2015 dan dinyatakan memenuhi
syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.

ii
Universitas Sumatera Utara

PRAKATA
Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi
dengan judul “Pemanfaatan Limbah Cangkang Kerang Bulu Sebagai Adsorben
Untuk Menjerap Logam Kadmium (II) dan Timbal (II)”, 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 adsorben yang dibuat
dari cangkang kerang bulu yang diaktivasi secara termal dan karakteristiknya



sebagai pemanfaatan limbah yang terbuang
Penelitian ini membantu pengolahan limbah logam kadmium (II) dan Timbal
(II) 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 Ibu
Dr. Ir. Iriany, M.Si.

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 Agustus 2015

Penulis
Akhmad Anugerah S

iii
Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI

ALLAH SWT & RASUL MUHAMMAD SAW

Keluargaku Tercinta
&
Perawat Hemodialisa

Untuk orang – orang yang telah memberiku semangat
sehingga aku tetap tawaqqal dan tawaduq dalam menjalani
kehidupan ini

iv
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Akhmad Anugerah S
NIM : 100405043
Tempat/tgl lahir : Medan / 08 April 1991
Nama orang tua : Patogar Siregar
Alamat orang tua :

Jl. Klambir V gg. Sami Rujuk No. 54 Medan
20125
Asal Sekolah :






SD Negeri 064983 Medan tahun 1998-2004
SMP Sutomo 1 Medan tahun 2004-2007
SMA Sutomo 1 Medan tahun 2007-2010

Pengalaman Organisasi :



HIMATEK periode 2013 – 2014 sebagai Anggota SOSRO (Sosial
dan Rohani
Covalen Study Group ( CSG) Sebagai Anggota Bendahara

Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :

v
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Adsorben cangkang kerang bulu dapat digunakan dalam mengadsorpsi ion logam
berat seperti Cd(II) dan Pb(II). Hal ini terlihat dari hasil analisa penjerapan logam
dengan mengukur nilai persentase penjerapan. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui faktor – faktor yang berpengaruh dalam pembuatan adsorben,
menentukan sifat dan karakteristik dari cangkang kerang bulu dan mengetahui
banyaknya senyawa yang dijerap serta nilai Isoterm Langmuir dan Freundlich. Bahan
– bahan yang digunakan antara lain cangkang kerang bulu, aquadest, dan larutan
logam Cd(II) dan Pb(II). Variabel dalam penelitian ini adalah suhu aktivasi, jumlah
adsorben, konsentrasi larutan logam yang digunakan dan waktu sampai setimbang.
Penelitian ini diawali dengan melakukan pengecilan ukuran cangkang kerang bulu
menjadi seukuran 140 mesh, kemudian dilakukan aktivasi termal pada suhu 110ᴼC,
500ᴼC dan 800ᴼC di dalam furnace. Selanjutnya dilakukan proses analisa dengan

melakukan karakterisasi adsorben dengan menggunakan peralatan BET, mengukur
berat jenis, kadar air dan abu, serta mengadsopsi adsorben 500ᴼC dengan larutan
logam dan mengukur larutan sisa tersebut dengan peralatan AAS. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa luas permukaan adsorben yang diaktivasi pada suhu 110ᴼC,
500ᴼC dan 800ᴼC sebesar 725,43; 807,94; dan 803,822 m2/kg. Berat jenis berbanding
terbalik dengan suhu aktivasi, nilai kadar air dan abu tidak melewati nilai SNI yang
ditetapkan. Adsorben yang diaktivasi pada suhu 500ᴼC lebih baik mengikuti
persamaan Isoterm Freundlich.

Kata kunci : suhu aktivasi, BET, Isoterm Langmuir dan Freundlich

vi
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

Adsorbent from the fur shells could be used to adsorb heavy metal ions such as
Cd(II) and Pb(II). This is shown from the results of the analysis of metal adsorption
by measuring the percentage entrapment values. This research was aimed to identify
factors - factors that influenced the making of adsorbent, determine the nature and

characteristics of the fur shells and to know how much was the compound had been
adsorbed as well as the value of Langmuir and Freundlich Isotherm. Materials materials used include fur shells, aquadest, and a solution of metal Cd(II) and Pb(II).
Variables in this research was the activation temperature, the amount of adsorbent,
the concentration of the metal solution was used and the time until equilibrium. This
research was began with fur shells reduction to the size of 140 mesh, and then
activation thermal at a temperature 110ᴼC, 500ᴼC and 800ᴼC in the furnace.
Furthermore, the analysis process by performing adsorbent characterization using
BET equipment, measure its density, moisture content and ash, as well as adsorbed
adsorbent 500ᴼC with a solution of metal and measured the remaining solution by
AAS equipment. The result showed that adsorbent activated at temperatures 110ᴼC,
500ᴼC and 800ᴼC had surface area 725.43; 807.94; and 803.822 m2/kg. Density was
inversely proportional to the activation temperature, the value of moisture content
and ash was the specified with the value by SNI. Adsorbents activated at
temperatures 500ᴼC better followed Freundlich Isotherm equation.

Keyword : the activation temperature, BET, Langmuir and Freundlich Isotherm

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

i

PENGESAHAN SKRIPSI

ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI

iv

RIWAYAT HIDUP

v

ABSTRAK

vi

ABSTRACT

vii

DAFTAR ISI

viii

DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR TABEL

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

xv

DAFTAR SINGKATAN

xvii

DAFTAR SIMBOL

xviii

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN

1

1.1

LATAR BELAKANG

1

1.2

PERUMUSAN MASALAH

3

1.3

TUJUAN PENELITIAN

3

1.4

MANFAAT PENELITIAN

3

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN

4

TINJAUAN PUSTAKA

5

2.1

ADSORPSI

5

2.1.1 Jenis – Jenis Adsorpsi

5

2.1.2 Faktor – Faktor yang mempengaruhi Adsorpsi

6

Fisik
2.1.3 Prinsip Adsorpsi Berdasarkan Ukuran Pori

7

2.1.4 Isoterm Adsorpsi

7

2.2

KALSINASI – KARBONASI

9

2.3

KERANG ( Bivalvia / Pelecypoda)

11

viii
Universitas Sumatera Utara

ix

2.4

2.3.1 Sejarah Kerang

12

2.3.2 Konsumsi Kerang

14

PERATURAN PEMERINTAH TENTANG LIMBAH

15

CAIR
2.5

PENELITIAN

YANG

TELAH

DILAKUKAN

17

MENGGUNAKAN CANGKANG KERANG
2.6
BAB III

ANALISA BIAYA

18

METODOLOGI PENELITIAN

21

3.1

LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

21

3.2

BAHAN

21

3.3

PERALATAN

21

3.4

PROSEDUR PENELITIAN

22

3.4.1

22

3.5

Pembuatan Adsorben Cangkang Kerang Bulu

PROSEDUR ANALISA

23

3.5.1

23

Karakterisasi Adsorben Cangkang Kerang
Bulu

3.5.2

Penentuan Densitas Cangkang Kerang Bulu

23

3.5.3

Penentuan Kadar Air

24

3.5.4

Penentuan Kadar Abu

24

3.5.5

Penentuan Jumlah Logam Cd(II) dan Pb(II)

24

yang Terjerap
3.6

FLOWCHART PERCOBAAN

26

3.6.1

26

Flowchart Pembuatan Adsorben Cangkang
Kerang Bulu

3.6.2

Flowchart Penentuan Densitas Cangkang

27

Kerang Bulu
3.6.3

Flowchart Penentuan Kadar Air

28

3.6.4

Flowchart Penentuan Kadar Abu

29

3.6.5

Flowchart Penentuan Jumlah Logam Cd(II)

30

dan Pb(II) yang Terjerap dalam Adsorben
BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

31

4.1

31

AKTIVASI ADSORBEN CANGKANG KERANG

Universitas Sumatera Utara

x

BULU
4.2

KARAKTERISASI

ADSORBEN

DENGAN

33

PERALATAN BET
4.3

PENENTUAN BERAT JENIS DARI ADSORBEN

36

4.4

PENENTUAN KADAR AIR

37

4.5

PENENTUAN KADAR ABU

39

4.6

PENENTUAN JUMLAH LOGAM Cd2+ DAN Pb2+

41

YANG TERJERAP OLEH ADSORBEN
4.6.1 Penentuan Jumlah Logam Cd2+ Dan Pb2+ Yang

41

Terjerap Oleh Adsorben
4.6.2 Penentuan Adsorpsi Isoterm Logam Cd2+ Dan

43

Pb2+ Yang Terjerap Oleh Adsorben
BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

48

5.1

KESIMPULAN

48

5.2

SARAN

49

DAFTAR PUSTAKA

50

LAMPIRAN 1

52

LAMPIRAN 2

57

LAMPIRAN 3

61

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1

Data Konsumsi Kerang/Siput Tahun 2006 - 2009

14

Gambar 2.2

Data Konsumsi Kerang/Siput Tahun 2006 – 2009

14

Tingkat Provinsi
Gambar 2.3

Persentase Titik Pantau Air Sungai di Indonesia Dengan

16

Status Tercemar Berat Berdasarkan Kriteria Mutu Air
Kelas II PP 82 Tahun 2001
Gambar 3.1

Flowchart Pembuatan Adsorben Cangkang Kerang

26

Gambar 3.2

Flowchart Penentuan Densitas Adsorben Cangkang

27

Kerang
Gambar 3.3

Flowchart Penentuan Kadar Air

28

Gambar 3.4

Flowchart Penentuan Kadar Abu

29

Gambar 3.5

Flowchart Penentuan Jumlah Logam Cd(II) dan Pb(II)

30

yang Terjerap
Gambar 4.1

Hasil Pemanasan Adsorben Cangkang Kerang Bulu

31

dengan Variasi Suhu 110ᴼC, 500ᴼC dan 800ᴼC
Gambar 4.2

Data Hasil Adsorpsi Adsorben 500ᴼC Terhadap Cd2+

41

dengan Menggunakan 1 gr Adsorben pada Suhu Kamar
Gambar 4.3

Data Hasil Adsorpsi Adsorben terhadap Pb2+ Dengan

42

Menggunakan 1 gr Adsorben pada Suhu Kamar
Gambar 4.4

Data Hasil Adsorpsi Isoterm Freundlich Adsorben 500ᴼC

43

terhadap Cd2+
Gambar 4.5

Data Hasil Adsorpsi Adsorben 500ᴼC Terhadap Pb2+

44

Gambar 4.6

Data Hasil Adsorpsi Isoterm Langmuir Adsorben 500ᴼC

45

terhadap Cd2+
Gambar 4.7

Data Hasil Adsorpsi Isoterm Freundlich Adsorben 500ᴼC

46

terhadap Pb2+
Gambar L3.1 Cangkang Kerang

61

Gambar L3.2 Ball Mill Cangkang Kerang

61

Gambar L3.3 Pengayakan

61

xi
Universitas Sumatera Utara

xii

Gambar L3.4 Hasil Ayakan 140 mesh

61

Gambar L3.5 Furnace pada Pemanasan Suhu 500ᴼC

62

Gambar L3.6 Desikator

62

Gambar L3.7 Adsorben Hasil Pemanasan Suhu 500ᴼC

62

Gambar L3.8 Penentuan Berat Jenis Adsorben suhu 500ᴼC dengan

62

Piknometer
Gambar L3.9 Penimbangan Adsorben dalam Penentuan Kadar Air dan

63

Abu
Gambar L3.10 Adsorpsi Ion Logam

63

Gambar L3.11 Penyaringan

63

Gambar L3.12 Filtrat yang Akan Dianalisa dengan AAS

63

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1

Suhu Kalsinasi pada Tiga Tahap Pemanasan

10

Tabel 2.2

Komposisi dari Cangkang Kerang Darah

13

Tabel 2.3

Komposisi dari Cangkang Tiram

13

Tabel 2.4

Harga Bahan Baku

18

Tabel 2.5

Harga Kebutuhan Listrik

19

Tabel 4.1

Data Hasil Analisa BET

34

Tabel 4.2

Syarat

Adsorben

Komersil

Berdasarkan

Luas

35

Permukaan
Tabel 4.3

Penggolongan Adsorben Berdasarkan Ukuran Pori

35

Tabel 4.4

Data Hasil Pengukuran Berat Jenis dari Adsorben

36

Tabel 4.5

Data Hasil Pengukuran Penentuan Kadar Air

37

Tabel 4.6

Standar Kualitas Arang Aktif menurut SNI (1995)

38

Tabel 4.7

Data Hasil Pengukuran Penentuan Kadar Abu

39

Tabel 4.8

Standar Kualitas Arang Aktif menurut SNI (1995)

40

Tabel 4.9

Data Hasil Persentase Penjerapan Logam Cd2+ dan Pb2+

42

Tabel 4.10

Nilai Isoterm Langmuir Cd2+ dan Pb2+

44

Tabel 4.11

Nilai Isoterm Freundlich Cd2+ dan Pb2+

46

Tabel L1.1

Data Hasil Analisa BET

53

Tabel L1.2

Data Hasil Percobaan Berat Jenis Adsorben 110ᴼC

53

Tabel L1.3

Data Hasil Percobaan Berat Jenis Adsorben 500ᴼC

53

Tabel L1.4

Data Hasil Percobaan Berat Jenis Adsorben 800ᴼC

53

Tabel L1.5

Data Hasil Percobaan Penentuan Kadar Air

54

Tabel L1.6

Data Hasil Percobaan Penentuan Kadar Abu

54

Tabel L1.7

Data Deret Standar Logam Cd2+

55

Tabel L1.8

Data Hasil Adsorbansi Adsorben 110ᴼC Terhadap

55

Logam Cd2+
Tabel L1.9

Data Hasil Adsorbansi Adsorben 500ᴼC Terhadap

55

Logam Cd2+
Tabel L1.10

Data Hasil Adsorbansi Adsorben 800ᴼC Terhadap

55

xiii
Universitas Sumatera Utara

xiv

Logam Cd2+
Tabel L1.11

Data Deret Standar Logam Pb2+

56

Tabel L1.12

Data Hasil Adsorbansi Adsorben 500ᴼC Terhadap

56

Logam Pb2+
Tabel L2.1

Data Hasil Percobaan Berat Jenis Adsorben 110ᴼC

57

Tabel L2.2

Data Pengukuran Jumlah Logam Cd2+ yang Terjerap

59

Tabel L2.3

Data Pengukuran Jumlah Logam Pb2+ yang Terjerap

60

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman
LAMPIRAN 1

DATA HASIL PERCOBAAN

53

L1.1

DATA HASIL PERCOBAAN BET

L1.2

DATA

HASIL

PERCOBAAN

53
BERAT

53

JENIS
L1.3

DATA HASIL PERCOBAAN KADAR AIR

54

L1.4

DATA HASIL PERCOBAAN KADAR ABU

54

L1.5

DATA HASIL PENENTUAN JUMLAH

55

LOGAM Cd2+ DAN Pb2+ YANG TERJERAP
ADSORBEN
L1.5.1 Data Hasil Percobaan Penentuan

55

Jumlah Logam Cd2+ yang Terjerap
Adsorben
L1.5.2 Data Hasil Percobaan Penentuan

56

Jumlah Logam Pb2+ yang Terjerap
Adsorben
LAMPIRAN 2

CONTOH PERHITUNGAN
L2.1

PERHITUNGAN

57
BERAT

JENIS

57

L2.2

PERHITUNGAN KADAR AIR ADSORBEN

58

L2.3

PERHITUNGAN

ABU

58

PERHITUNGAN JUMLAH LOGAM Cd2+

59

ADSORBEN

KADAR

ADSORBEN
L2.4

DAN Pb2+ YANG TERJERAP ADSORBEN
L2.4.1 Perhitungan Jumlah Logam Cd2+

59

yang Terjerap Adsorben
L2.4.2 Perhitungan Jumlah Logam Pb2+

60

yang Terjerap Adsorben
LAMPIRAN 3

FOTO HASIL PENELITIAN

61

xv
Universitas Sumatera Utara

xvi

L3.1

FOTO PERLAKUAN AWAL CANGKANG

61

KERANG BULU
L3.2

FOTO

PROSES

PEMANASAN

62

CANGKANG KERANG BULU
L3.3

FOTO KARAKTERISASI ADSORBEN

62

L3.4

FOTO PROSES ADSORPSI TERHADAP

63

ION LOGAM Cd2+ DAN Pb2+

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN
pH

Power of Hydrogen

COSP

Calcined oyster shell powders

NOSP

Natural oyster shell powders

Å

Angstrom

BET

Braunner, Emmet and Teller

SUSENAS

Survei Sensus Ekonomi Nasional

PP

Peraturan Pemerintah

SSA

Spektofometer serapan atom

SNI

Standar Nasional Indonesia

xvii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SIMBOL
Simbol

Keterangan

Dimensi

Cd

Kadmium

Pb

Timbal

Al(OH)3

Alum

CaCO3

Kalsium karbonat

CaPO4

Kalsium fosfat

CaO

Kalsium oksida / kalsit

CO2

Karbon dioksida

NaCl

Natrium Klorida

KNO3

Potasium Nitrat

x

Banyaknya zat yang teradsorpsi

mg

m

Massa adsorben

mg

C

Konsentrasi akhir

k

Konstanta adsorben

n

Konstanta adsorben

MgCO3

Magnesium karbonat

MgO

Magnesium oksida

ZnCO3

Zink karbonat

ZnO

Zink oksida

Ca

kalsium

C

Karbon

Mg

Magnesium

Na

Natrium

P

Posfat

K

Potasium

SiO2

Silika dioksida

Al2O3

Alumunium trioksida

SrO

Strontium oksida

P2O5

Posfat Pentaoksida

Na2O

Natrium oksida

xviii
Universitas Sumatera Utara

xix

SO3

sulfit

M1

Massa piknometer kosong

g

M2

Massa piknometer + air

g

M3

Massa piknometer + adsorben

g

M4

Massa piknometer + air + adsorben

g

adsorben
air

W ads

Berat jenis adsorben

g/ml

Berat jenis air

g/ml

Berat Cd(II) atau Pb(II) yang terjerap oleh
satu gram sampel

mg/g

B

Berat sampel yang digunakan

C1

Konsentrasi larutan Cd(II) atau Pb(II) awal

ppm

C2

Konsentrasi larutan Cd(II) atau Pb(II) akhir

ppm

V

Volume larutan Cd(II) atau Pb(II) yang

g

ml

digunakan
Cu


Tembaga
Densitas

g/ml

m

Massa

g

V

volume

ml

I2

Iodine

mg/g

y

Absorbansi

x

Konsentrasi larutan

R2

Koefisien korelasi

%penjerapan

Nilai persentase yang terjerap dari logam
Cd(II) dan Pb(II)

ppm

%

Co

Konsentrasi awal logam Cd(II) dan Pb(II)

ppm

C

Konsentrasi akhir logam Cd(II) dan Pb(II)

ppm

q

Konsentrasi dalam fase padatan

qo

Konsentrasi dalam fase padatan

K

Konstanta

C

Konsentrasi dalam fase cair

kgadsorbate/kgAdsorben
kgadsorbate/kgpadatan
Kg/m3
Kg/m3 cair

Universitas Sumatera Utara