Pemanfaatan Kulit Jengkol (Pithecellobium jiringa Prain) Sebagai Adsorben Dalam Penyerapan Logam Pb (II) Pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium
jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM
PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH
CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
SKRIPSI
OLEH
RANDI SITORUS
110405054
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2016
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium
jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM
PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH
CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
SKRIPSI
OLEH
RANDI SITORUS
110405054
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2016
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 Pb (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, 30 Agustus 2016
Randi Sitorus
NIM : 110405054
i
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain)
SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA
LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah
diujikan pada sidang ujian skripsi pada 24 Agustus 2016 dan dinyatakan telah
memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Medan, 30 Agustus 2016
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia
NIP. 19681214 199702 2 002
NIP. 19530921 198103 2 003
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr. Ir. Amir Husin, MT
Dra. Siswarni MZ, MSi
NIP. 19690215 199512 1 001
NIP. 19570725 198701 2 001
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada 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 Pb (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 Pb (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. Budi Warman, 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 Pontius, Dedy,
Fransiscus, Tongam, Triputra, Ekuino, Michael, Yosef, Imam, Iqbal,
Muksalmina, Dasa, Raja, Alfarodo, Maradona, Jgst, Jhony, Firmanto, Adrian,
Kelvin, Amri, Herman, Christianto, Khairulfahmi, Edy, Nora, Klaudia, Henni,
Happy, Yunella, Fitri, Rizka, Muliani, Mutiara, Ayu, Lulu, Ermi, Rina, Azzah,
Fitri, Pri, Golda, Anita, Mutiara, Windi, Endah, Widya, Nadya, serta sahabatsahabat 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, 30 Agustus 2016
Penulis
Randi Sitorus
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk Ayah dan Ibu saya :
Pasar Sitorus, SE dan Listeria br Marpaung
They are both a Great Man and a Best Woman
Thank you for all of your true love
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM
Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua
Alamat orang tua
: Randi Sitorus
: 110405054
: Medan, 18 Juli 1993
: P. Sitorus dan L. Marpaung
:.Jl. Bajak II H No. 09
Marindal Medan
Asal Sekolah:
• TK Swasta Methodist 7 Medan tahun 1998-1999
• SD Swasta Methodist 7 Medan tahun 1999-2005
• SMP Swasta Methodist 12 Medan 2005-2008
• SMA Swasta Methodist I Medan 2008-2011
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Paduan Suara Methodist 1 Youth Choir Medan periode 2008-2011
sebagai Anggota Paduan Suara
2. Panitia Natal Fakultas Teknik USU tahun 2013 sebagai Koordinator
Seksi Dana
3. Panitia Natal Departemen Teknik Kimia USU tahun 2014 sebagai
Anggota Seksi Acara
4. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2012-2016 sebagai Anggota Himpunan
5. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV Unit Usaha Pabatu
PPKS Tebing Tinggi, Sumatera Utara (2015).
Prestasi yang pernah diperoleh :
Meraih Perak Tingkat IX pada kategori G3 (Mixed Youth Choir) pada 1st
Vietnam Choir Festival & Competition 2011
Artikel yang akan dipublikasikan pada :
Jurnal Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang
berjudul “Penentuan Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol dan
Aplikasinya Dalam Penyerapan Logam Pb (II) Pada Limbah Cair Industri
Pelapisan Logam”
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu aktivasi, waktu
aktivasi, suhu pengeringan, waktu pengeringan dan rasio bahan baku dengan
asam nitrat dalam pembuatan adsorben kulit jengkol serta mengetahui massa
adsorben yang optimum dalam menurunkan kadar logam timbal (Pb) 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 Pb (II)
yang dilakukan dengan mengaduk adsorben di dalam limbah cair yang diatur
pHnya menjadi 5 dengan massa 0,5; 1 dan 1,5 per 50 mL limbah cair di atas hot
plate dengan pengadukan menggunakan magnetic stirrer kecepatan 30 rpm
selama 30 menit. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa rasio kulit jengkol :
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. Massa adsorben terbaik adalah 0,5
gram dengan kapasitas adsorpsi logam timbal sebesar 0,92 mg/g. Bilangan iodin
yang diperoleh dalam penelitian ini masih dibawah 750 mg/g, yaitu standar
karbon aktif berdasarkan SNI.
Kata kunci : adsorben, kulit jengkol, limbah cair industri pelapisan logam,
timbal, 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 lead (Pb) concentration in electroplating
wastewater. Materials used for this 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 jengkol peel : nitric acid ratio 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 Pb (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 30 rpm for 30 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. The optimum mass of adsorbent is 0.5
grams with Pb (II) adsorption capacity of 0.92 mg/g. Iodine number of jengkol
peel adsorbent was found to be less than 750 mg/g, an activated carbon iodine
number standard by SNI.
Keywords : adsorbent, jengkol peel, electroplating wastewater, lead, iodine
number.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
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
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 JENGKOL
6
2.2 KULIT JENGKOL
7
2.3 LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
7
2.4 LOGAM TIMBAL (Pb)
8
2.5 ADSORPSI
9
2.6 ADSORBEN
12
2.7 BILANGAN IODIN
13
2.9 DESKRIPSI PROSES
14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
16
ix
Universitas Sumatera Utara
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
16
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
16
3.2.1 Bahan
16
3.2.2 Peralatan
16
3.3 PROSEDUR PERCOBAAN
17
3.3.1 Pembuatan Adsorben
17
3.3.1 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
18
3.3.2 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi dengan
18
Spektrofotometri FTIR
3.3.3 Prosedur Adsorpsi Batch
19
3.3.4 Prosedur Analisa Konsentrasi Ion Logam Pb (II)
19
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
20
3.4.1 Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol
20
3.4.2 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
21
3.4.3 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada Adsorben
22
3.4.4 Proses Adsorpsi Batch
22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
24
4.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT JENGKOL
24
4.1.1 Pengaruh Suhu Aktivasi (oC), Waktu Aktivasi (menit), Suhu
24
o
Pengeringan ( C) dan Waktu Pengeringan (menit) terhadap
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol
4.1.2 Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap
32
Bilangan Iodin Adsorben
4.2 ADSORPSI LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI
33
PELAPISAN LOGAM
4.2.1 Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi
34
Logam Pb (II)
4.2 KARAKTERISTIK GUGUS FUNGSI PADA ADSORBEN
36
KULIT JENGKOL DENGAN SPEKTROFOTOMETRI FTIR
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
40
5.1 KESIMPULAN
40
5.2 SARAN
40
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
41
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Jengkol (Pithecellobium lobatum Benth)
6
Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol
20
Gambar 3.2
Flowchart Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
21
Gambar 3.3
Flowchart Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada
22
Adsorben
Gambar 3.4
Flowchart Prosedur Adsorpsi Batch
22
Gambar 4.1
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
25
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 C dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.2
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
25
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100oC dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.3
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
26
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 C dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.4
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
27
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110oC dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.5
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
28
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110oC dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.6
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
28
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110oC dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.7
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
29
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.8
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
30
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
30
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.10
Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap
32
Bilangan Iodin Adsorben
Gambar 4.11
Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi
34
Logam Pb (II)
Gambar 4.12
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
36
Sebelum Aktivasi
Gambar 4.13
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
37
Sesudah Aktivasi
Gambar 4.14
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
37
Sesudah Adsorpsi
Gambar L3.1
Rangkaian Alat Percobaan Adsorpsi
53
Gambar L4.1
Hasil Analisa AAS Konsentrasi Awal Limbah Cair
54
Gambar L4.2
Hasil Analisa AAS Konsentrasi Akhir Limbah Cair
54
dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 0,5 g
Gambar L4.3
Hasil Analisa AAS Konsentrasi Akhir Limbah Cair
55
dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 1 g
Gambar L4.4
Hasil Analisa AAS Konsentrasi Akhir Limbah Cair
55
dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 1,5 g
Gambar L4.5
Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Adsorben Sebelum
56
Aktivasi
Gambar L4.6
Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Adsorben Sesudah
57
Aktivasi
Gambar L4.7
Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Adsorben Sesudah
58
Adsorpsi
Gambar L4.8
Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Gabungan
58
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Kandungan Hara Kulit Jengkol
7
Tabel L1.1
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap
46
Variasi Suhu dan Waktu
Tabel L1.2
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap
49
Variasi Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat
Tabel L1.3
Kapasitas Adsorpsi Logam Pb (II) pada Limbah Cair
Pelapisan
Logam
untuk
Setiap
Variasi
50
Massa
Adsorben
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN
46
1.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT
46
JENGKOL
1.2 KAPASITAS ADSORPSI LOGAM Pb (II)
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
50
51
2.1 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN
51
ADSORBEN
2.2 PERHITUNGAN KAPASITAS ADSORPSI ION
51
Pb (II)
LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN
53
3.1 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM
53
TIMBAL DALAM LIMBAH CAIR
ELEKTROPLATING
LAMPIRAN 4 HASIL ANALISA
54
4.1 HASIL ANALISA KONSENTRASI LOGAM Pb
54
(II) AWAL DALAM LIMBAH CAIR INDUSTRI
PELAPISAN LOGAM
4.2 HASIL ANALISA KONSENTRASI LOGAM Pb
54
(II) SETELAH PROSES ADSORPSI
4.3 HASIL ANALISA GUGUS-GUGUS FUNGSI
56
MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETRI
FTIR
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
Pb
Plumbum (Lead)
FTIR
Fourier Transform Infrared Spectroscopy
ASTM
American Standard Testing and Material
SNI
Standar Nasional Indonesia
AAS
Atomic Absorption Spectroscopy
TEL
Tetra Ethyl Lead
TML
Tetra Methyl Lead
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
g
qe
Keterangan
Massa
Kapasitas Adsorpsi
Satuan
gram
mg/g
xvii
Universitas Sumatera Utara
jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM
PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH
CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
SKRIPSI
OLEH
RANDI SITORUS
110405054
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2016
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium
jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM
PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH
CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
SKRIPSI
OLEH
RANDI SITORUS
110405054
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2016
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 Pb (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, 30 Agustus 2016
Randi Sitorus
NIM : 110405054
i
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain)
SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA
LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah
diujikan pada sidang ujian skripsi pada 24 Agustus 2016 dan dinyatakan telah
memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Medan, 30 Agustus 2016
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia
NIP. 19681214 199702 2 002
NIP. 19530921 198103 2 003
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr. Ir. Amir Husin, MT
Dra. Siswarni MZ, MSi
NIP. 19690215 199512 1 001
NIP. 19570725 198701 2 001
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada 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 Pb (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 Pb (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. Budi Warman, 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 Pontius, Dedy,
Fransiscus, Tongam, Triputra, Ekuino, Michael, Yosef, Imam, Iqbal,
Muksalmina, Dasa, Raja, Alfarodo, Maradona, Jgst, Jhony, Firmanto, Adrian,
Kelvin, Amri, Herman, Christianto, Khairulfahmi, Edy, Nora, Klaudia, Henni,
Happy, Yunella, Fitri, Rizka, Muliani, Mutiara, Ayu, Lulu, Ermi, Rina, Azzah,
Fitri, Pri, Golda, Anita, Mutiara, Windi, Endah, Widya, Nadya, serta sahabatsahabat 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, 30 Agustus 2016
Penulis
Randi Sitorus
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk Ayah dan Ibu saya :
Pasar Sitorus, SE dan Listeria br Marpaung
They are both a Great Man and a Best Woman
Thank you for all of your true love
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM
Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua
Alamat orang tua
: Randi Sitorus
: 110405054
: Medan, 18 Juli 1993
: P. Sitorus dan L. Marpaung
:.Jl. Bajak II H No. 09
Marindal Medan
Asal Sekolah:
• TK Swasta Methodist 7 Medan tahun 1998-1999
• SD Swasta Methodist 7 Medan tahun 1999-2005
• SMP Swasta Methodist 12 Medan 2005-2008
• SMA Swasta Methodist I Medan 2008-2011
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Paduan Suara Methodist 1 Youth Choir Medan periode 2008-2011
sebagai Anggota Paduan Suara
2. Panitia Natal Fakultas Teknik USU tahun 2013 sebagai Koordinator
Seksi Dana
3. Panitia Natal Departemen Teknik Kimia USU tahun 2014 sebagai
Anggota Seksi Acara
4. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2012-2016 sebagai Anggota Himpunan
5. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV Unit Usaha Pabatu
PPKS Tebing Tinggi, Sumatera Utara (2015).
Prestasi yang pernah diperoleh :
Meraih Perak Tingkat IX pada kategori G3 (Mixed Youth Choir) pada 1st
Vietnam Choir Festival & Competition 2011
Artikel yang akan dipublikasikan pada :
Jurnal Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang
berjudul “Penentuan Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol dan
Aplikasinya Dalam Penyerapan Logam Pb (II) Pada Limbah Cair Industri
Pelapisan Logam”
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu aktivasi, waktu
aktivasi, suhu pengeringan, waktu pengeringan dan rasio bahan baku dengan
asam nitrat dalam pembuatan adsorben kulit jengkol serta mengetahui massa
adsorben yang optimum dalam menurunkan kadar logam timbal (Pb) 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 Pb (II)
yang dilakukan dengan mengaduk adsorben di dalam limbah cair yang diatur
pHnya menjadi 5 dengan massa 0,5; 1 dan 1,5 per 50 mL limbah cair di atas hot
plate dengan pengadukan menggunakan magnetic stirrer kecepatan 30 rpm
selama 30 menit. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa rasio kulit jengkol :
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. Massa adsorben terbaik adalah 0,5
gram dengan kapasitas adsorpsi logam timbal sebesar 0,92 mg/g. Bilangan iodin
yang diperoleh dalam penelitian ini masih dibawah 750 mg/g, yaitu standar
karbon aktif berdasarkan SNI.
Kata kunci : adsorben, kulit jengkol, limbah cair industri pelapisan logam,
timbal, 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 lead (Pb) concentration in electroplating
wastewater. Materials used for this 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 jengkol peel : nitric acid ratio 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 Pb (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 30 rpm for 30 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. The optimum mass of adsorbent is 0.5
grams with Pb (II) adsorption capacity of 0.92 mg/g. Iodine number of jengkol
peel adsorbent was found to be less than 750 mg/g, an activated carbon iodine
number standard by SNI.
Keywords : adsorbent, jengkol peel, electroplating wastewater, lead, iodine
number.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
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
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 JENGKOL
6
2.2 KULIT JENGKOL
7
2.3 LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM
7
2.4 LOGAM TIMBAL (Pb)
8
2.5 ADSORPSI
9
2.6 ADSORBEN
12
2.7 BILANGAN IODIN
13
2.9 DESKRIPSI PROSES
14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
16
ix
Universitas Sumatera Utara
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
16
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
16
3.2.1 Bahan
16
3.2.2 Peralatan
16
3.3 PROSEDUR PERCOBAAN
17
3.3.1 Pembuatan Adsorben
17
3.3.1 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
18
3.3.2 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi dengan
18
Spektrofotometri FTIR
3.3.3 Prosedur Adsorpsi Batch
19
3.3.4 Prosedur Analisa Konsentrasi Ion Logam Pb (II)
19
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
20
3.4.1 Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol
20
3.4.2 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
21
3.4.3 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada Adsorben
22
3.4.4 Proses Adsorpsi Batch
22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
24
4.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT JENGKOL
24
4.1.1 Pengaruh Suhu Aktivasi (oC), Waktu Aktivasi (menit), Suhu
24
o
Pengeringan ( C) dan Waktu Pengeringan (menit) terhadap
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol
4.1.2 Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap
32
Bilangan Iodin Adsorben
4.2 ADSORPSI LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI
33
PELAPISAN LOGAM
4.2.1 Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi
34
Logam Pb (II)
4.2 KARAKTERISTIK GUGUS FUNGSI PADA ADSORBEN
36
KULIT JENGKOL DENGAN SPEKTROFOTOMETRI FTIR
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
40
5.1 KESIMPULAN
40
5.2 SARAN
40
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
41
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Jengkol (Pithecellobium lobatum Benth)
6
Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol
20
Gambar 3.2
Flowchart Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben
21
Gambar 3.3
Flowchart Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada
22
Adsorben
Gambar 3.4
Flowchart Prosedur Adsorpsi Batch
22
Gambar 4.1
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
25
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 C dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.2
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
25
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100oC dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.3
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
26
o
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 C dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.4
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
27
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110oC dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.5
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
28
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110oC dan Waktu
Pengeringan 90 menit
Gambar 4.6
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
28
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110oC dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.7
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
29
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 60 menit
Gambar 4.8
Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap
30
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
30
Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120oC dan Waktu
Pengeringan 120 menit
Gambar 4.10
Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap
32
Bilangan Iodin Adsorben
Gambar 4.11
Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi
34
Logam Pb (II)
Gambar 4.12
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
36
Sebelum Aktivasi
Gambar 4.13
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
37
Sesudah Aktivasi
Gambar 4.14
Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol
37
Sesudah Adsorpsi
Gambar L3.1
Rangkaian Alat Percobaan Adsorpsi
53
Gambar L4.1
Hasil Analisa AAS Konsentrasi Awal Limbah Cair
54
Gambar L4.2
Hasil Analisa AAS Konsentrasi Akhir Limbah Cair
54
dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 0,5 g
Gambar L4.3
Hasil Analisa AAS Konsentrasi Akhir Limbah Cair
55
dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 1 g
Gambar L4.4
Hasil Analisa AAS Konsentrasi Akhir Limbah Cair
55
dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 1,5 g
Gambar L4.5
Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Adsorben Sebelum
56
Aktivasi
Gambar L4.6
Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Adsorben Sesudah
57
Aktivasi
Gambar L4.7
Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Adsorben Sesudah
58
Adsorpsi
Gambar L4.8
Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Gabungan
58
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Kandungan Hara Kulit Jengkol
7
Tabel L1.1
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap
46
Variasi Suhu dan Waktu
Tabel L1.2
Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap
49
Variasi Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat
Tabel L1.3
Kapasitas Adsorpsi Logam Pb (II) pada Limbah Cair
Pelapisan
Logam
untuk
Setiap
Variasi
50
Massa
Adsorben
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN
46
1.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT
46
JENGKOL
1.2 KAPASITAS ADSORPSI LOGAM Pb (II)
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
50
51
2.1 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN
51
ADSORBEN
2.2 PERHITUNGAN KAPASITAS ADSORPSI ION
51
Pb (II)
LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN
53
3.1 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM
53
TIMBAL DALAM LIMBAH CAIR
ELEKTROPLATING
LAMPIRAN 4 HASIL ANALISA
54
4.1 HASIL ANALISA KONSENTRASI LOGAM Pb
54
(II) AWAL DALAM LIMBAH CAIR INDUSTRI
PELAPISAN LOGAM
4.2 HASIL ANALISA KONSENTRASI LOGAM Pb
54
(II) SETELAH PROSES ADSORPSI
4.3 HASIL ANALISA GUGUS-GUGUS FUNGSI
56
MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETRI
FTIR
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
Pb
Plumbum (Lead)
FTIR
Fourier Transform Infrared Spectroscopy
ASTM
American Standard Testing and Material
SNI
Standar Nasional Indonesia
AAS
Atomic Absorption Spectroscopy
TEL
Tetra Ethyl Lead
TML
Tetra Methyl Lead
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
g
qe
Keterangan
Massa
Kapasitas Adsorpsi
Satuan
gram
mg/g
xvii
Universitas Sumatera Utara