Pemanfaatan Kulit Jengkol (Pithecellobium jiringa Prain) Sebagai Adsorben Dalam Penyerapan Logam Cd (II) Pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium
jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM
PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR
INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
SKRIPSI
OLEH
BUDI WARMAN
110405074
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
OKTOBER 2016
1
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium
jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM
PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR
INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
SKRIPSI
OLEH
BUDI WARMAN
110405074
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYATRATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
OKTOBER 2016
2
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain) SEBAGAI
ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR
INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
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 pernyatan ini saya buat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 4 Oktober 2016
Budi Warman
NIM : 110405074
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan Skripsi dengan judul “Pemanfaatan Kulit Jengkol (Pithecellobium jiringa
Prain) Sebagai Adsorben Dalam Penyerapan Logam Cd (II) Pada Limbah Cair
Industri Pelapisan Logam”, 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 membuktikan bahwa adsorben dari kulit jengkol dapat menyerap
ion logam Cd (II) dalam limbah cair industri pelapisan logam. Dengan adanya
penelitian ini dapat memberi informasi bahwa penambahan suhu dalam proses
aktivasi kimia dan pengeringan pada adsorben mampu meningkatkan kemampuan
adsorpsi dari adsorben kulit jengkol.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, Untuk itu Penulis mengucapkan terima
kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian.
2. Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Dr. Ir. Amir Husin, MT dan Dra. Siswarni MZ, MSi selaku Dosen Penguji
yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
4. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Keluarga tercinta yang telah memberikan doa, perhatian, dan dorongan baik
secara material maupun secara spiritual kepada penulis.
6. Randi Sitorus, selaku partner penelitian yang telah banyak membantu Penulis
bekerja sama dalam menyelesaikan penelitian.
iii
Universitas Sumatera Utara
7. Sahabat - sahabat Penulis di lingkungan kampus Teknik Kimia Muliani, Amin,
Pontius, Dedy, Fransiscus, Tongam, Triputra, Ekuino, Michael, Yosef, Imam,
Iqbal,
Muksalmina,
Dasa,
Alfarodo,
Firmanto,
Amri,
Christianto,
Khairulfahmi, Edy, Lulu, Rizka, Pri, Endah serta sahabat-sahabat yang lain
yang tidak dapat ditulis satu persatu.
8. Semua orang yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini,
yang tidak dapat ditulis namanya satu per satu.
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, 4 Oktober 2016
Penulis,
Budi Warman
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Alhamdulillahirobbilalamiin.
Skripsi ini saya didedikasikan kepada orang tua saya,
Basri Lubis dan Nuraini
Terimakasih tak terhingga atas curahan hati, harapan, dan
teguran indahnya. Semoga hasil yang secuil ini bisa
melegakan hati kalian mutiara hidupku. Duhahi belahan
jiwaku jangan pernah lelah medoakan anakmu, semoga
ini juga menjadi langkah besar untuk mencapai citacitaku menjadi anak sukses dunia dan akhirat.
Salam untuk semua keluarga besarku
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Budi Warman
Nim : 110405074
Tempat/ tgl lahir : Simpang Tolang, 05 Mei 1992
Nama orang tua : Basri Lubis dan Nuraini
Alamat orang tua :
Kp. Simpang Tolang Kec. Ranah Batahan Pasaman Barat
Asal sekolah
SDN 08 Ranah Batahan 1999-2005
SMPN 1 Ranah Batahan 2005–2008
SMAN 1 Pasaman 2008–2011
Beasiswa yang pernah diperoleh :
1. Beasiswa Pendidikan Mahasiswa dan Berprestasi 2011-2015
Pengalaman organisasi/ kerja :
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai Ketua Bidang Hubungan Keluar Instansi dan Alumni
2.
Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai anggota
Hubungan Masyarakat
3.
Himpunan Mahasiswa Islam (HMI) FT USU periode 2013/2014 sebagai
Bedahara Umum
4. Kerja praktek di PTPN IV Sawit Unit Pabatu 27 Juli-27 Agustus 2015
Artikel yang telah dipublikasi dalam jurnal/ pertemuan ilmiah:
1. Training Internal Auditor Quality Management System ISO 9001:2008
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai
1. Juara 1 Lomba Karya Tulis Ekonomi Islam FOSEI SUMBAGUT 2015
2. Finalis Lomba Bisnis Plan-National Competition PPSDMS Medan 2015
3. Delegasi Rakornas BKKMTKI Palembang 2014
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui suhu aktivasi, waktu aktivasi, suhu
pengeringan, waktu pengeringan dan rasio kulit jengkol dengan asam nitrat dalam
pembuatan adsorben kulit jengkol serta mengetahui massa adsorben yang optimum
dalam menurunkan kadar logam kadmium (Cd) dalam limbah cair industri
pelapisan logam. Bahan – bahan yang digunakan, antara lain limbah cair industri
pelapisan logam, kulit jengkol, asam nitrat, dan aquadest. Mula-mula kulit jengkol
dibersihkan dan dihaluskan sampai ukuran 100 mesh, kemudian diaktivasi dengan
larutan asam nitrat (HNO3) 4 N dengan variasi rasio kulit jengkol : asam nitrat
20:0,5; 20:1 dan 20:2 mg/mL sambil dipanaskan pada variasi suhu 70, 80 dan 90 oC
selama variasi waktu 60, 90 dan 120 menit. Adsorben kemudian dikeringan di oven
pada variasi suhu 100, 110 dan 120 oC selama variasi waktu 60, 90 dan 120 menit.
Adsorben dengan hasil analisa bilangan iodin terbesar digunakan dalam proses
adsorpsi batch logam Cd (II) yang dilakukan dengan mengaduk adsorben di dalam
limbah cair yang diatur pHnya menjadi 5, yaitu pH optimum untuk mengadsorpsi
logam Cd (II) dengan dosis 0,5 gr/50 mL limbah cair di atas hot plate dengan
pengadukan menggunakan magnetic stirrer kecepatan 150 rpm selama 15 menit.
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa rasio adsorben:asam nitrat yang terbaik
adalah 20:1 mg/mL pada suhu aktivasi 90oC, waktu aktivasi 120 menit, suhu
pengeringan 110 oC dan waktu pengeringan 120 menit dengan bilangan iodin
sebesar 634,50 mg/g, dengan hasil yang diperoleh maka bilangan iodin belum
memenuhi SNI.
Kata kunci : adsorben, kulit jengkol, limbah cair industri pelapisan logam,
kadmium, bilangan iodin.
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The aim of this research is to study the effect of activation temperature,
activation time, drying temperature, drying time and ratio of jengkol peel with
nitric acid to iodine number of adsorbent jengkol peel and to study the optimum
adsorbent mass to reduce metallic Cadmium (Cd) concentration in electroplating
wastewater. Materials used for the research were electroplating wastewater,
jengkol peel, nitric acid, and distilled water. Jengkol peel was cleaned and mashed
to a size of 100 mesh of sieve tray and then activated with a solution of nitric acid
(HNO3) 4 N with ration jengkol peel : nitric acid 20: 0,5; 20: 1 and 20: 2 mg / mL
while heated at temperature 70, 80 and 90 ° C for activation time 60, 90 and 120
minutes. Adsorbent dried in oven at temperature 100, 110 and 120 ° C for drying
time 60, 90 and 120 minutes. Adsorbent with optimum iodine number then used in
batch adsorption of Cd (II) that carried out by stirring activated adsorbent in the
wastewater at pH 5 using variations of mass 0.5; 1 and 1.5 g per 50 mL of liquid
waste on a hot plate by stirring using a magnetic stirrer at 150 rpm for 15 minutes.
The results showed that the optimum ratio of jengkol peel : nitric acid is 20: 1
mg/mL at activation temperature 90°C, activation time 120 minutes, drying
temperature 110 ° C and the drying time 120 minutes with iodine number 634.50
mg/g. In result showed iodin number does not Indonesian Standards based.
Keywords : adsorbent, jengkol peel, electroplating wastewater, Cadmium, iodine
number.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xv
DAFTAR SINGKATAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xvii
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 JENGKOL
6
2.1.1 Pengertian Kulit Jengkol
6
2.1.2 Kandungan dalam Kulit Jengkol
7
2.1.3 Pemanfaatan Kulit Jengkol
8
2.2 INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
9
2.2.1 Pengertian Industri Pelapisan Logam (Elektroplating)
9
2.2.2 Potensi dan keadaan Industri Elektroplating di Indonesia
10
ix
Universitas Sumatera Utara
2.2.3 Pengolahan Limbah Industri Elektroplating di Indonesia
2.3 LOGAM KADMIUM (CD)
11
12
2.3.1 Pengertian Logam Kadmium
12
2.3.2 Sumber Kadmium (Cd)
12
2.3.3 Sifat-Sifat Logam Kadmium
12
2.3.4 Manfaat dan Kerugian dari Logam Kadmium
13
2.4 ADSORBSI
13
2.4.1 Pengertian Adsorbsi
13
2.4.2 Jenis dan Sumber Adsorben
14
2.4.3 Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Adsorbsi
16
2.5 DESKRIPSI PROSES
18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
19
3.1 LOKASI PENELITIAN DAN WAKTU PENELITIAN
19
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
19
3.2.1 Bahan
19
3.2.2 Peralatan
19
3.3 PROSEDUR PERCOBAAN
20
3.3.1 Pembuatan Adsorben
20
3.3.2 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
21
3.3.3 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi dengan
21
Spektrofotometri FTIR
3.3.4 Prosedur Adsorpsi Batch
22
3.3.5 Prosedur Analisa Konsentrasi Ion Logam Cd (II)
22
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
23
3.4.1 Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol
23
3.4.2 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
24
3.4.3 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada Adsorben
25
3.4.4 Proses Adsorpsi Batch
25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
27
4.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT JENGKOL
27
o
4.1.1 Pengaruh Suhu Aktivasi ( C), Waktu Aktivasi (menit), Suhu
27
Pengeringan (oC) dan Waktu Pengeringan (menit) terhadap
x
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol
4.1.2 Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap Bilangan
35
Iodin Adsorben
4.2 ADSORPSI LOGAM CD (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI
36
PELAPISAN LOGAM
4.2.1 Pengaruh Dosis Adsorben terhadap Persen Penghilangan
37
Logam Cd (II).
4.3 KARAKTERISTIK GUGUS FUNGSI PADA ADSORBEN KULIT
39
JENGKOL DENGAN SPEKTROFOTOMETRI FTIR
BAB V KEIMPULAN DAN SARAN
43
5.1 KESIMPULAN
43
5.2 SARAN
43
DAFTAR PUSTAKA
44
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Struktur Asam Jengkol
6
Gambar 2.2
Sekema sel elektropalating
9
Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol
23
Gambar 3.2
Flowchart Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
24
Gambar 3.3
Flowchart Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada
25
Adsorben
Gambar 3.4
Flowchart Prosedur Adsorpsi Batch
25
Gambar 4.1
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
28
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100oC dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.2
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
28
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 C dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.3
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
29
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100oC dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.4
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
30
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110 C dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.5
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
31
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110oC dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.6
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
31
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110 C dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.7
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
32
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.8
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
33
xii
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.9
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
33
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.10
Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap
35
Bilangan Iodin Adsorben
Gambar 4.11
Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi
37
Adsorben
Gambar 4.12
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
39
Sebelum Aktivasi
Gambar 4.13
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
40
Sesudah Aktivasi
Gambar 4.14
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
40
Sesudah Adsorpsi
Gambar L3.1
Rangkaian Alat Percobaan Adsorpsi
56
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Pertumbuhan Luas panen, dan rata-rata hasil jengkol di
6
Indonesia tahun 2009 – 2014
Tabel 2.2
Kandungan dalam kulit Jengkol
8
Tabel 2.3
Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri
10
Elektroplating
Tabel 2.4
Standarisasi Karbon Aktif (SNI) 06–3730-1995
16
Tabel L1.1
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap
49
Variasi Suhu dan Waktu
Tabel L1.2
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap
52
Variasi Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat
Tabel L1.3
Kapasitas Adsorpsi Ion Cd (II) pada Limbah Cair
53
Pelapisan Logam untuk Setiap Variasi Massa Adsorben
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1
DATA PENELITIAN
49
L1.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT
49
JENGKOL
LAMPIRAN 2
L1.2 KAPASITAS ADSORPSI LOGAM Cd (II)
53
CONTOH PERHITUNGAN
54
L2.1 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN
54
ADSORBEN
L2.2 PERHITUNGAN KAPASITAS ADSORPSI ION
54
Cd (II)
LAMPIRAN 3
FOTO PERCOBAAN PENELITIAN
56
L3.1 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM
56
KADMIUM DALAM LIMBAH CAIR
ELEKTROPLATING
LAMPIRAN 4
DATA ANALISA PENELITIAN
57
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan
Keterangan
Cd
Cadmium
SNI
Standar Nasional Indonesia
DC
Direct Current
COD
Chemical Oxygen Demand
TDS
Total Dissolved Solids
Ppm
Part Per Million
pH
Potensial Hidrogen
AAS
Atomic Absorption Spectroscopy
FTIR
Fourier Transform Infra Red
B3
Berbahaya dan Beracun
IKM
Industri Kecil Menengah
PVC
Polyvinyl Chloride
E
Energi Potensial
P
Tekanan
T
Temperatur
KIM
Kawasan Industri Medan
IR
Spektrofotometri Infrared
xvi
Universitas Sumatera Utara
DATAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
V
Volume natrium tiosulfat yang diperlukan
ml
N1
Normalitas natrium tiosulfat
N
N2
Normalitas iodin
N
W1
Jumlah iodin untuk setiap 1 ml larutan
g
natrium tiosulfat 0,1 N (12,69 mg/ml)
W2
Massa sampel
g
Fp
Faktor pengenceran
qe
Kapasitas adsorpsi
mg/g
Co
Konsentrasi awal
mg/L
Ce
Konsentrasi akhir
mg/L
V
Volume sampel yang digunakan
L
W
Berat adsorben yang digunakan
g
xvii
Universitas Sumatera Utara
jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM
PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR
INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
SKRIPSI
OLEH
BUDI WARMAN
110405074
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
OKTOBER 2016
1
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium
jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM
PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR
INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
SKRIPSI
OLEH
BUDI WARMAN
110405074
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYATRATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
OKTOBER 2016
2
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain) SEBAGAI
ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR
INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
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 pernyatan ini saya buat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 4 Oktober 2016
Budi Warman
NIM : 110405074
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan Skripsi dengan judul “Pemanfaatan Kulit Jengkol (Pithecellobium jiringa
Prain) Sebagai Adsorben Dalam Penyerapan Logam Cd (II) Pada Limbah Cair
Industri Pelapisan Logam”, 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 membuktikan bahwa adsorben dari kulit jengkol dapat menyerap
ion logam Cd (II) dalam limbah cair industri pelapisan logam. Dengan adanya
penelitian ini dapat memberi informasi bahwa penambahan suhu dalam proses
aktivasi kimia dan pengeringan pada adsorben mampu meningkatkan kemampuan
adsorpsi dari adsorben kulit jengkol.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, Untuk itu Penulis mengucapkan terima
kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian.
2. Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Dr. Ir. Amir Husin, MT dan Dra. Siswarni MZ, MSi selaku Dosen Penguji
yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
4. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Keluarga tercinta yang telah memberikan doa, perhatian, dan dorongan baik
secara material maupun secara spiritual kepada penulis.
6. Randi Sitorus, selaku partner penelitian yang telah banyak membantu Penulis
bekerja sama dalam menyelesaikan penelitian.
iii
Universitas Sumatera Utara
7. Sahabat - sahabat Penulis di lingkungan kampus Teknik Kimia Muliani, Amin,
Pontius, Dedy, Fransiscus, Tongam, Triputra, Ekuino, Michael, Yosef, Imam,
Iqbal,
Muksalmina,
Dasa,
Alfarodo,
Firmanto,
Amri,
Christianto,
Khairulfahmi, Edy, Lulu, Rizka, Pri, Endah serta sahabat-sahabat yang lain
yang tidak dapat ditulis satu persatu.
8. Semua orang yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini,
yang tidak dapat ditulis namanya satu per satu.
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, 4 Oktober 2016
Penulis,
Budi Warman
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Alhamdulillahirobbilalamiin.
Skripsi ini saya didedikasikan kepada orang tua saya,
Basri Lubis dan Nuraini
Terimakasih tak terhingga atas curahan hati, harapan, dan
teguran indahnya. Semoga hasil yang secuil ini bisa
melegakan hati kalian mutiara hidupku. Duhahi belahan
jiwaku jangan pernah lelah medoakan anakmu, semoga
ini juga menjadi langkah besar untuk mencapai citacitaku menjadi anak sukses dunia dan akhirat.
Salam untuk semua keluarga besarku
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Budi Warman
Nim : 110405074
Tempat/ tgl lahir : Simpang Tolang, 05 Mei 1992
Nama orang tua : Basri Lubis dan Nuraini
Alamat orang tua :
Kp. Simpang Tolang Kec. Ranah Batahan Pasaman Barat
Asal sekolah
SDN 08 Ranah Batahan 1999-2005
SMPN 1 Ranah Batahan 2005–2008
SMAN 1 Pasaman 2008–2011
Beasiswa yang pernah diperoleh :
1. Beasiswa Pendidikan Mahasiswa dan Berprestasi 2011-2015
Pengalaman organisasi/ kerja :
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai Ketua Bidang Hubungan Keluar Instansi dan Alumni
2.
Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai anggota
Hubungan Masyarakat
3.
Himpunan Mahasiswa Islam (HMI) FT USU periode 2013/2014 sebagai
Bedahara Umum
4. Kerja praktek di PTPN IV Sawit Unit Pabatu 27 Juli-27 Agustus 2015
Artikel yang telah dipublikasi dalam jurnal/ pertemuan ilmiah:
1. Training Internal Auditor Quality Management System ISO 9001:2008
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai
1. Juara 1 Lomba Karya Tulis Ekonomi Islam FOSEI SUMBAGUT 2015
2. Finalis Lomba Bisnis Plan-National Competition PPSDMS Medan 2015
3. Delegasi Rakornas BKKMTKI Palembang 2014
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui suhu aktivasi, waktu aktivasi, suhu
pengeringan, waktu pengeringan dan rasio kulit jengkol dengan asam nitrat dalam
pembuatan adsorben kulit jengkol serta mengetahui massa adsorben yang optimum
dalam menurunkan kadar logam kadmium (Cd) dalam limbah cair industri
pelapisan logam. Bahan – bahan yang digunakan, antara lain limbah cair industri
pelapisan logam, kulit jengkol, asam nitrat, dan aquadest. Mula-mula kulit jengkol
dibersihkan dan dihaluskan sampai ukuran 100 mesh, kemudian diaktivasi dengan
larutan asam nitrat (HNO3) 4 N dengan variasi rasio kulit jengkol : asam nitrat
20:0,5; 20:1 dan 20:2 mg/mL sambil dipanaskan pada variasi suhu 70, 80 dan 90 oC
selama variasi waktu 60, 90 dan 120 menit. Adsorben kemudian dikeringan di oven
pada variasi suhu 100, 110 dan 120 oC selama variasi waktu 60, 90 dan 120 menit.
Adsorben dengan hasil analisa bilangan iodin terbesar digunakan dalam proses
adsorpsi batch logam Cd (II) yang dilakukan dengan mengaduk adsorben di dalam
limbah cair yang diatur pHnya menjadi 5, yaitu pH optimum untuk mengadsorpsi
logam Cd (II) dengan dosis 0,5 gr/50 mL limbah cair di atas hot plate dengan
pengadukan menggunakan magnetic stirrer kecepatan 150 rpm selama 15 menit.
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa rasio adsorben:asam nitrat yang terbaik
adalah 20:1 mg/mL pada suhu aktivasi 90oC, waktu aktivasi 120 menit, suhu
pengeringan 110 oC dan waktu pengeringan 120 menit dengan bilangan iodin
sebesar 634,50 mg/g, dengan hasil yang diperoleh maka bilangan iodin belum
memenuhi SNI.
Kata kunci : adsorben, kulit jengkol, limbah cair industri pelapisan logam,
kadmium, bilangan iodin.
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The aim of this research is to study the effect of activation temperature,
activation time, drying temperature, drying time and ratio of jengkol peel with
nitric acid to iodine number of adsorbent jengkol peel and to study the optimum
adsorbent mass to reduce metallic Cadmium (Cd) concentration in electroplating
wastewater. Materials used for the research were electroplating wastewater,
jengkol peel, nitric acid, and distilled water. Jengkol peel was cleaned and mashed
to a size of 100 mesh of sieve tray and then activated with a solution of nitric acid
(HNO3) 4 N with ration jengkol peel : nitric acid 20: 0,5; 20: 1 and 20: 2 mg / mL
while heated at temperature 70, 80 and 90 ° C for activation time 60, 90 and 120
minutes. Adsorbent dried in oven at temperature 100, 110 and 120 ° C for drying
time 60, 90 and 120 minutes. Adsorbent with optimum iodine number then used in
batch adsorption of Cd (II) that carried out by stirring activated adsorbent in the
wastewater at pH 5 using variations of mass 0.5; 1 and 1.5 g per 50 mL of liquid
waste on a hot plate by stirring using a magnetic stirrer at 150 rpm for 15 minutes.
The results showed that the optimum ratio of jengkol peel : nitric acid is 20: 1
mg/mL at activation temperature 90°C, activation time 120 minutes, drying
temperature 110 ° C and the drying time 120 minutes with iodine number 634.50
mg/g. In result showed iodin number does not Indonesian Standards based.
Keywords : adsorbent, jengkol peel, electroplating wastewater, Cadmium, iodine
number.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xv
DAFTAR SINGKATAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xvii
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 JENGKOL
6
2.1.1 Pengertian Kulit Jengkol
6
2.1.2 Kandungan dalam Kulit Jengkol
7
2.1.3 Pemanfaatan Kulit Jengkol
8
2.2 INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
9
2.2.1 Pengertian Industri Pelapisan Logam (Elektroplating)
9
2.2.2 Potensi dan keadaan Industri Elektroplating di Indonesia
10
ix
Universitas Sumatera Utara
2.2.3 Pengolahan Limbah Industri Elektroplating di Indonesia
2.3 LOGAM KADMIUM (CD)
11
12
2.3.1 Pengertian Logam Kadmium
12
2.3.2 Sumber Kadmium (Cd)
12
2.3.3 Sifat-Sifat Logam Kadmium
12
2.3.4 Manfaat dan Kerugian dari Logam Kadmium
13
2.4 ADSORBSI
13
2.4.1 Pengertian Adsorbsi
13
2.4.2 Jenis dan Sumber Adsorben
14
2.4.3 Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Adsorbsi
16
2.5 DESKRIPSI PROSES
18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
19
3.1 LOKASI PENELITIAN DAN WAKTU PENELITIAN
19
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
19
3.2.1 Bahan
19
3.2.2 Peralatan
19
3.3 PROSEDUR PERCOBAAN
20
3.3.1 Pembuatan Adsorben
20
3.3.2 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
21
3.3.3 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi dengan
21
Spektrofotometri FTIR
3.3.4 Prosedur Adsorpsi Batch
22
3.3.5 Prosedur Analisa Konsentrasi Ion Logam Cd (II)
22
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
23
3.4.1 Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol
23
3.4.2 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
24
3.4.3 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada Adsorben
25
3.4.4 Proses Adsorpsi Batch
25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
27
4.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT JENGKOL
27
o
4.1.1 Pengaruh Suhu Aktivasi ( C), Waktu Aktivasi (menit), Suhu
27
Pengeringan (oC) dan Waktu Pengeringan (menit) terhadap
x
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol
4.1.2 Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap Bilangan
35
Iodin Adsorben
4.2 ADSORPSI LOGAM CD (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI
36
PELAPISAN LOGAM
4.2.1 Pengaruh Dosis Adsorben terhadap Persen Penghilangan
37
Logam Cd (II).
4.3 KARAKTERISTIK GUGUS FUNGSI PADA ADSORBEN KULIT
39
JENGKOL DENGAN SPEKTROFOTOMETRI FTIR
BAB V KEIMPULAN DAN SARAN
43
5.1 KESIMPULAN
43
5.2 SARAN
43
DAFTAR PUSTAKA
44
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Struktur Asam Jengkol
6
Gambar 2.2
Sekema sel elektropalating
9
Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol
23
Gambar 3.2
Flowchart Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
24
Gambar 3.3
Flowchart Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada
25
Adsorben
Gambar 3.4
Flowchart Prosedur Adsorpsi Batch
25
Gambar 4.1
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
28
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100oC dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.2
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
28
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 C dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.3
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
29
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100oC dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.4
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
30
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110 C dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.5
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
31
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110oC dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.6
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
31
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110 C dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.7
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
32
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.8
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
33
xii
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.9
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
33
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.10
Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap
35
Bilangan Iodin Adsorben
Gambar 4.11
Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi
37
Adsorben
Gambar 4.12
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
39
Sebelum Aktivasi
Gambar 4.13
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
40
Sesudah Aktivasi
Gambar 4.14
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
40
Sesudah Adsorpsi
Gambar L3.1
Rangkaian Alat Percobaan Adsorpsi
56
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Pertumbuhan Luas panen, dan rata-rata hasil jengkol di
6
Indonesia tahun 2009 – 2014
Tabel 2.2
Kandungan dalam kulit Jengkol
8
Tabel 2.3
Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri
10
Elektroplating
Tabel 2.4
Standarisasi Karbon Aktif (SNI) 06–3730-1995
16
Tabel L1.1
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap
49
Variasi Suhu dan Waktu
Tabel L1.2
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap
52
Variasi Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat
Tabel L1.3
Kapasitas Adsorpsi Ion Cd (II) pada Limbah Cair
53
Pelapisan Logam untuk Setiap Variasi Massa Adsorben
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1
DATA PENELITIAN
49
L1.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT
49
JENGKOL
LAMPIRAN 2
L1.2 KAPASITAS ADSORPSI LOGAM Cd (II)
53
CONTOH PERHITUNGAN
54
L2.1 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN
54
ADSORBEN
L2.2 PERHITUNGAN KAPASITAS ADSORPSI ION
54
Cd (II)
LAMPIRAN 3
FOTO PERCOBAAN PENELITIAN
56
L3.1 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM
56
KADMIUM DALAM LIMBAH CAIR
ELEKTROPLATING
LAMPIRAN 4
DATA ANALISA PENELITIAN
57
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan
Keterangan
Cd
Cadmium
SNI
Standar Nasional Indonesia
DC
Direct Current
COD
Chemical Oxygen Demand
TDS
Total Dissolved Solids
Ppm
Part Per Million
pH
Potensial Hidrogen
AAS
Atomic Absorption Spectroscopy
FTIR
Fourier Transform Infra Red
B3
Berbahaya dan Beracun
IKM
Industri Kecil Menengah
PVC
Polyvinyl Chloride
E
Energi Potensial
P
Tekanan
T
Temperatur
KIM
Kawasan Industri Medan
IR
Spektrofotometri Infrared
xvi
Universitas Sumatera Utara
DATAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
V
Volume natrium tiosulfat yang diperlukan
ml
N1
Normalitas natrium tiosulfat
N
N2
Normalitas iodin
N
W1
Jumlah iodin untuk setiap 1 ml larutan
g
natrium tiosulfat 0,1 N (12,69 mg/ml)
W2
Massa sampel
g
Fp
Faktor pengenceran
qe
Kapasitas adsorpsi
mg/g
Co
Konsentrasi awal
mg/L
Ce
Konsentrasi akhir
mg/L
V
Volume sampel yang digunakan
L
W
Berat adsorben yang digunakan
g
xvii
Universitas Sumatera Utara