Pengaruh Waktu Kontak dan Kecepatan Pengadukan Terhadap Adsorpsi Zat Warna Metilen Biru Dengan Karbon Aktif dari Kulit Durian Menggunakan KOH Sebagai Aktivator
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Adsorbenadalah bahanpadatan yang mampu menjerap suatu partikel
(adsorbat) dari suatu cairan. Pada umumnya jenis jenis adsorben yang digunakan
dalam proses adsorpsi adalah, karbon aktif, polimer sintesis, alumina, silika gel,
zeolit (molecular sieve), dan lain-lain [1].
Karbon aktifadalahsalah satu adsorbenyang paling sering digunakan karena
memiliki tingkatefektifitas adsorpsi yang tinggi, namun di satu sisi tidak
ekonomis.
Hal
inilahyang
mendorongpeneliti-penelitiuntuk
mencaribahan
alternatif adsorben yang lebih murah (adsorben dari limbah)dengan mencari
bahan
adsorbenyang
merupakan
potensi
lokalyang
tersedia,sehingga
prosesdapatmenjadi lebihlayak secara ekonomi [2].
Industri pembuatan karbon aktif di Indonesia telah mengalami kemajuan
yang cukup pesat. Hal ini disebabkan oleh semakin meningkatnya permintaan
pasar, baik di dalam negeri maupun untuk diekspor ke luar negeri. Peningkatan
kebutuhan akan karbon aktif ini diakibatkan oleh semakin banyaknya aplikasi
karbon aktif untuk industri dan berbagai peralatan bantu manusia. Karbon aktif
dapat dipergunakan untuk berbagai industri, antara lain yaitu industri obat-obatan,
makanan, minuman, pengolahan air (penjernihan air) dan lain-lain. Hampir 70%
produk karbon aktif digunakan untuk pemurnian dalam sektor industri gula,
minyak kelapa, farmasi dan kimia[3].
Sumatera Utara merupakan penghasil buah durian terbesar di Indonesia,
sementara Kabupaten Langkat, daerah penghasil durian terbesar di Sumatera
Utara. Produksi durian di Sumatera Utara sebesar 579,471 ton pertahun,
Sementara Langkat menghasilkan 3.627 ton pertahun dari luas lahan 850 ha.
Dari satu buah durian 57% adalah kulit, sehingga dikhawatirkan menjadi
sampah jika tidak dimanfaatkan. Pertahun Sumatera Utara menghasikan
332.712 ton kulit durian, sehingga akan berdampak buruk bagi lingkungan [4].
Kulit durian bisa menjadi alternatif karbon aktif yang potensial karena kulit
durian mengandung karbon yang cukup tinggi yaitu 57,42% dan setelah diaktivasi
Universitas Sumatera Utara
kandungan karbon meningkat menjadi 78,56% [5], proses aktivasi dilakukan
dengan
menggunakan
bahan
kimia sebagai aktivator. Aktivasi arang ini
dilakukan dengan merendam arang ke dalam larutan kimia, misalnya KOH,
NaOH, ZnCl2, HNO3, dan KCl, sehingga
bahan
kimia akan meresap dan
membuka permukaan arang yang semula tertutup oleh deposit tar. Pada cara ini
karbon atau arang dipanaskan dengan suhu tinggi didalam sistem tertutup
tanpa udara sambil dialiri gas inert. Saat ini terjadi reaksi lanjutan pemecahan
atau peruraian sisa deposit tar dan senyawa hidrokarbon sisa karbonisasi
keluar dari permukaan karbon sebagai akibat gas suhu tinggi dan adanya
aliran gas inert, sehingga akan dihasilkan karbon dengan luas permukaan
yang
cukup
luas
atau
disebut
durianmerupakansalah
karbon
satu
terkenaldiIndonesia.Produksiduriansetiap
aktif[6],
sebagai
informasi,
komoditasbuahyang
tahunadalah600.000ton,
danJumlahkulitdurianyangdihasilkanadalah sekitar350.000ton[7].
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian yang Memanfaatkan Kulit Durian
sebagai Adsorban
Nama
Peneliti
(Tahun)
Foo dan
Hameed
(2007)
Chandra, dkk
(2008)
Tham, dkk
(2010)
Foo, dkk
(2012)
Penelitian
Hasil Penelitian
Utilization of durian
(Durio zibethinus
Murray) peel as low
cost
sorbent for the removal
of acid dye from
aqueous solutions
Activated carbon from
durian shell:
Preparation and
characterization
- rasio NaOH : kulit durian
adalah 0,25- 2,00, Rasio
terbaik adalah 1,50
- luas permukaan maksimum
1475,48 m2/g.
Performances of toluene
removal by activated
carbon derived from
durian shell
Textural porosity,
surface chemistry and
adsorptive properties of
- dengan rasio KOH : kulit
durian adalah (0,251,00).Rasio terbaik adalah
1,50
- kapasitas adsorpsi
maksimum 200 mg/g.
- luas permukaan 1475,48
m2/g.
- luas permukaan 1404 m2/g.
- luas permukaan 1475.48
m2/g.
Sumber
Jurnal
Biochemical
Engineering
Journal(ELSE
VIER)
Journal of the
Taiwan
Institute of
Chemical
Engineers(EL
SEVIER)
Chemical
Engineering
Journal
(ELSEVIER)
Chemical
Engineering
Journal
Universitas Sumatera Utara
durian shell
derived activated
carbon prepared by
microwave assisted
NaOH activation
(ELSEVIER)
Dengan memperhatikan beberapa hal diatas, maka dilakukan penelitian
adsorpsi zat warna metilen biru dengan karbon aktif dari kulit durian
menggunakan KOH sebagai aktivator. Adapun alasan pemilihan kulit durian
sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif adalah,karena kandungan karbon
kulit durian yang tinggi serta ketersediaannya di alam yang banyak khususnya
daerah Sumatera Utara, dan menggunakan KOH sebagai aktivator karena KOH
mampu menghasilkan luas permukaan yang besar, serta harga yang terjangkau
dan mudah didapatkan.
1.2
PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi rumusan masalah adalahlimbah kulit
durian yang belum dimanfaatkan secara maksimal serta pengaruh waktu kontak
dan kecepatan pengadukan dalam mencapai kondisi optimumpada penyerapan zat
warna metilen biru, menggunakan karbon aktif dari kulit durian dengan aktivator
KOH 2%.
1.3
TUJUAN PENELITIAN
Untuk mengetahuipengaruhwaktu kontak dankecepatan pengadukan, dalam
mencapai kondisi optimum terhadap penyerapan zat warna metilen biru
menggunakan karbon aktif dari kulit durian dengan aktivator KOH 2%.
1.4
MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan
limbah kulit durianmenjadi karbon aktif menggunakan KOH 2% sebagai
aktivator.
2. Meningkatkan nilai ekonomis kulit durian.
Universitas Sumatera Utara
3. Mengurangi
pencemaran
lingkungan
oleh
kulit
durian
dengan
memanfaatkannya sebagai adsorben.
1.5
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan serta Laboratorium
Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Penelitian ini memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut:
1. Sampel yang digunakan adalah kulit durian yang diperoleh dari toko ucok
durian yang berada di kawasan Jalan Iskandar muda Medan.
2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah aktivasi dan adsorpsi.
3. Variabel penelitian
Variabel berubah :
−
Waktu kontak 30, 60,90, dan 120 menit.
−
Kecepatan pengadukan 90, 110, 130 dan 150 rpm.
Variabel kontrol :
−
Ukuran partikel sampel 50 – 60 mesh
−
Waktu aktivasi 1 jam
−
Konsentrasi KOH 2 %
−
Activated agent : Sampel kulit durian 1:1
−
Suhu aktivasi 600 0C
Variabel waktu pengambilan sampel penentuan kinetika adsorpsi :
−
0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 10, 110, 120, 130, 160, 190,
dan 220 menit.
4. Analisis yang dilakukan yaitu:
−
Analisis luas permukaan asorben dengan Spektro UV-VIS.
−
Analisis kapasitas adsorpsi.
Analisis gugus fungsi adsorben dengan FTIR
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Adsorbenadalah bahanpadatan yang mampu menjerap suatu partikel
(adsorbat) dari suatu cairan. Pada umumnya jenis jenis adsorben yang digunakan
dalam proses adsorpsi adalah, karbon aktif, polimer sintesis, alumina, silika gel,
zeolit (molecular sieve), dan lain-lain [1].
Karbon aktifadalahsalah satu adsorbenyang paling sering digunakan karena
memiliki tingkatefektifitas adsorpsi yang tinggi, namun di satu sisi tidak
ekonomis.
Hal
inilahyang
mendorongpeneliti-penelitiuntuk
mencaribahan
alternatif adsorben yang lebih murah (adsorben dari limbah)dengan mencari
bahan
adsorbenyang
merupakan
potensi
lokalyang
tersedia,sehingga
prosesdapatmenjadi lebihlayak secara ekonomi [2].
Industri pembuatan karbon aktif di Indonesia telah mengalami kemajuan
yang cukup pesat. Hal ini disebabkan oleh semakin meningkatnya permintaan
pasar, baik di dalam negeri maupun untuk diekspor ke luar negeri. Peningkatan
kebutuhan akan karbon aktif ini diakibatkan oleh semakin banyaknya aplikasi
karbon aktif untuk industri dan berbagai peralatan bantu manusia. Karbon aktif
dapat dipergunakan untuk berbagai industri, antara lain yaitu industri obat-obatan,
makanan, minuman, pengolahan air (penjernihan air) dan lain-lain. Hampir 70%
produk karbon aktif digunakan untuk pemurnian dalam sektor industri gula,
minyak kelapa, farmasi dan kimia[3].
Sumatera Utara merupakan penghasil buah durian terbesar di Indonesia,
sementara Kabupaten Langkat, daerah penghasil durian terbesar di Sumatera
Utara. Produksi durian di Sumatera Utara sebesar 579,471 ton pertahun,
Sementara Langkat menghasilkan 3.627 ton pertahun dari luas lahan 850 ha.
Dari satu buah durian 57% adalah kulit, sehingga dikhawatirkan menjadi
sampah jika tidak dimanfaatkan. Pertahun Sumatera Utara menghasikan
332.712 ton kulit durian, sehingga akan berdampak buruk bagi lingkungan [4].
Kulit durian bisa menjadi alternatif karbon aktif yang potensial karena kulit
durian mengandung karbon yang cukup tinggi yaitu 57,42% dan setelah diaktivasi
Universitas Sumatera Utara
kandungan karbon meningkat menjadi 78,56% [5], proses aktivasi dilakukan
dengan
menggunakan
bahan
kimia sebagai aktivator. Aktivasi arang ini
dilakukan dengan merendam arang ke dalam larutan kimia, misalnya KOH,
NaOH, ZnCl2, HNO3, dan KCl, sehingga
bahan
kimia akan meresap dan
membuka permukaan arang yang semula tertutup oleh deposit tar. Pada cara ini
karbon atau arang dipanaskan dengan suhu tinggi didalam sistem tertutup
tanpa udara sambil dialiri gas inert. Saat ini terjadi reaksi lanjutan pemecahan
atau peruraian sisa deposit tar dan senyawa hidrokarbon sisa karbonisasi
keluar dari permukaan karbon sebagai akibat gas suhu tinggi dan adanya
aliran gas inert, sehingga akan dihasilkan karbon dengan luas permukaan
yang
cukup
luas
atau
disebut
durianmerupakansalah
karbon
satu
terkenaldiIndonesia.Produksiduriansetiap
aktif[6],
sebagai
informasi,
komoditasbuahyang
tahunadalah600.000ton,
danJumlahkulitdurianyangdihasilkanadalah sekitar350.000ton[7].
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian yang Memanfaatkan Kulit Durian
sebagai Adsorban
Nama
Peneliti
(Tahun)
Foo dan
Hameed
(2007)
Chandra, dkk
(2008)
Tham, dkk
(2010)
Foo, dkk
(2012)
Penelitian
Hasil Penelitian
Utilization of durian
(Durio zibethinus
Murray) peel as low
cost
sorbent for the removal
of acid dye from
aqueous solutions
Activated carbon from
durian shell:
Preparation and
characterization
- rasio NaOH : kulit durian
adalah 0,25- 2,00, Rasio
terbaik adalah 1,50
- luas permukaan maksimum
1475,48 m2/g.
Performances of toluene
removal by activated
carbon derived from
durian shell
Textural porosity,
surface chemistry and
adsorptive properties of
- dengan rasio KOH : kulit
durian adalah (0,251,00).Rasio terbaik adalah
1,50
- kapasitas adsorpsi
maksimum 200 mg/g.
- luas permukaan 1475,48
m2/g.
- luas permukaan 1404 m2/g.
- luas permukaan 1475.48
m2/g.
Sumber
Jurnal
Biochemical
Engineering
Journal(ELSE
VIER)
Journal of the
Taiwan
Institute of
Chemical
Engineers(EL
SEVIER)
Chemical
Engineering
Journal
(ELSEVIER)
Chemical
Engineering
Journal
Universitas Sumatera Utara
durian shell
derived activated
carbon prepared by
microwave assisted
NaOH activation
(ELSEVIER)
Dengan memperhatikan beberapa hal diatas, maka dilakukan penelitian
adsorpsi zat warna metilen biru dengan karbon aktif dari kulit durian
menggunakan KOH sebagai aktivator. Adapun alasan pemilihan kulit durian
sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif adalah,karena kandungan karbon
kulit durian yang tinggi serta ketersediaannya di alam yang banyak khususnya
daerah Sumatera Utara, dan menggunakan KOH sebagai aktivator karena KOH
mampu menghasilkan luas permukaan yang besar, serta harga yang terjangkau
dan mudah didapatkan.
1.2
PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi rumusan masalah adalahlimbah kulit
durian yang belum dimanfaatkan secara maksimal serta pengaruh waktu kontak
dan kecepatan pengadukan dalam mencapai kondisi optimumpada penyerapan zat
warna metilen biru, menggunakan karbon aktif dari kulit durian dengan aktivator
KOH 2%.
1.3
TUJUAN PENELITIAN
Untuk mengetahuipengaruhwaktu kontak dankecepatan pengadukan, dalam
mencapai kondisi optimum terhadap penyerapan zat warna metilen biru
menggunakan karbon aktif dari kulit durian dengan aktivator KOH 2%.
1.4
MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan
limbah kulit durianmenjadi karbon aktif menggunakan KOH 2% sebagai
aktivator.
2. Meningkatkan nilai ekonomis kulit durian.
Universitas Sumatera Utara
3. Mengurangi
pencemaran
lingkungan
oleh
kulit
durian
dengan
memanfaatkannya sebagai adsorben.
1.5
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan serta Laboratorium
Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Penelitian ini memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut:
1. Sampel yang digunakan adalah kulit durian yang diperoleh dari toko ucok
durian yang berada di kawasan Jalan Iskandar muda Medan.
2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah aktivasi dan adsorpsi.
3. Variabel penelitian
Variabel berubah :
−
Waktu kontak 30, 60,90, dan 120 menit.
−
Kecepatan pengadukan 90, 110, 130 dan 150 rpm.
Variabel kontrol :
−
Ukuran partikel sampel 50 – 60 mesh
−
Waktu aktivasi 1 jam
−
Konsentrasi KOH 2 %
−
Activated agent : Sampel kulit durian 1:1
−
Suhu aktivasi 600 0C
Variabel waktu pengambilan sampel penentuan kinetika adsorpsi :
−
0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 10, 110, 120, 130, 160, 190,
dan 220 menit.
4. Analisis yang dilakukan yaitu:
−
Analisis luas permukaan asorben dengan Spektro UV-VIS.
−
Analisis kapasitas adsorpsi.
Analisis gugus fungsi adsorben dengan FTIR
Universitas Sumatera Utara