Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben Kalsium Pada Air Tanah | Alasa | Natural Science: Journal of Science and Technology 4005 12809 1 PB
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat
Sebagai Adsorben Kalsium Pada Air Tanah
(The Use of Sulfuric Acid ActivatedMixture of Clay and Rock as an
Adsorbent for Calcium from Groundwater)
Rini Prastika Alasa1*), Rismawaty Sikanna2) Musafira2)
1
2
Alumni Jurusan Kimia, Fakultas MIPA Universitas Tadulako, Palu
Staf Pengajar Jurusan Kimia, Fakultas MIPA Universitas Tadulako, Palu
ABSTRACT
The investigation about the utilization of clay and rock mixture that activated with sulfuric acid
for Calcium adsorbent has been done. This study aims to determine the best concentration of
activators of several mass ratios between clay and rock as the best Calciumadsorbent. This
research was conducted in two phases, first phasewas the activation mixture of clay and rock
with sulfuric acid and the secondstep wasdetermination of concentration of Calcium in the
groundwater. Calcium concentration was determined by using Atomic Absorption
Spectrophotometry method. The results obtained shows that the best activator concentration used
was 1 M sulfuric acid and the ratio of the mass of clay and rock was3:1 to the concentration of
Calcium thatadsorbed at 85.635 ppm.
Keywords : Clay and rocks, the adsorbentCalcium, activation, Atomic Absorption
Spectrophotometer.
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan campuran lempung dan batu cadas teraktivasi
asam sulfat sebagai adsorben Kalsium pada air tanah.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
konsentrasi aktivator yang terbaik dari beberapa rasio massa antara lempung dan batu cadas
sebagai adsorben Kalsium yang terbaik. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap masing-masing
tahap aktivasi campuran lempung dan batu cadas dengan asam sulfat dan tahap penentuan
konsentrasi Kalsium pada air tanah. Konsentrasi Kalsium ditentukan menggunakan metode
Spektrofotometri Serapan Atom, hasil yang diperoleh menunjukan konsentrasi aktivator terbaik
yang digunakan yaitu asam sulfat 1 M dan rasio massa lempung dan batu cadas yaitu 3:1 yang
menghasilkan konsentrasi Kalsium yang teradsorpsi sebesar 85,635 ppm.
Kata kunci : Lempung dan batu cadas, Adsorben Kalsium, Aktivasi, Spektrofotometri
Serapan Atom.
Corresponding Author : [email protected]
96
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
I.
ISSN: 2338-0950
Air yang mengandung kalsium yang
LATAR BELAKANG
Air
merupakan
kebutuhan
yang
telah melebihi batas nilai ambang batas
sangat utama bagi kehidupan manusia, oleh
maksimum
dapat menyebabkan beberapa
karena itu jika kebutuhan akan air belum
masalah
terpenuhi baik secara kuantitas maupun
ditimbulkan akibat air sadah bagi kesehatan
kualitas, maka akan menimbulkan dampak
antara lain adalah dapat menyebabkan
yang besar terhadap kehidupan sosial dan
cardiovascular
ekonomi masyarakat. Air merupakan suatu
pembuluh darah jantung) dan urolithiasis
sarana utama untuk meningkatkan derajat
atau batu ginjal (Mifbakhuddin, 2010).
kesehatan.
Dampak
yang
(penyumbatan
desease
kesehatan masyarakat, karena air merupakan
Salah satu upaya dalam mengurangi
salah satu media dari berbagai macam
kadar kalsium dalam air tanah yaitu dengan
penularan penyakit.Air bersih adalah air
memanfaatkan
yang jernih, tidak berwarna, tawar dan tidak
seperti lempung dan batu cadas untuk
berbau (Mifbakhuddin, 2010).
meningkatkan kemampuan lempung dan
material-material
alam
Kalsium adalah unsur kimia yang
batu cadas sebagai adsorben. Lempung dan
memegang peranan penting dalam banyak
batu cadas mempunyai situs aktif yang dapat
proses geokimia. Air yang mengandung
diaktivasi
karbon dioksida tinggi mudah melarutkan
permukaannya.Sebagai
kalsium dari mineral-mineral karbonatnya.
digunakan asam atau basa. Seperti pada
Tetapi reaksi sebaliknya akan berlangsung
penelitian
bila karbon dioksida hilang dari perairan.
menggunakan
Karbon dioksida yang masuk ke perairan
dengan melakukan aktivasi menggunakan
melalui keseimbangan dengan atmosfer
asam sulfat dan natrium hidroksida untuk
tidak cukup besar konsentrasinya untuk
meningkatkan
melarutkan kalsium dalam perairan alami,
keasaman alofan dengan konsentrasi terbaik
terutama air tanah.Ini menyebabkan endapan
asam sulfat yang didapatkan yaitu 3 N dan
putih kalsium karbonat yang terbentuk
natrium
dalam
ini
penelitian yang dilakukan Karyasa (1997),
dalam
menghasilkan model pengolahan dan teknik
tempat
merupakan
pendidihan
salah
satu
air.Hal
masalah
pengelolaan air tanah (Achmad, 2004).
alir
untuk
meningkatkan
aktivator
Widjanarko
alofan
luas
hidroksida
menggunakan
luas
dapat
dkk
(2003),
sebagai
adsorben
permukaan
3
N.
resin
Selain
penukar
dan
itu,
ion
campuran lempung dan batu cadas dengan
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
97
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
konsentrasi terbaik asam klorida yaitu 1 M
ukuran 120 mesh atau lebih, oven (Eyela
dan rasio massa 2:1. Penelitian yang
NDO-400), neraca analitik (Adventure),
dilakukan
juga
Mesin kocok (Heidolph UNIMAX 2010),
menunjukkan bahwa proses aktivasi dengan
desikator, lumpang dan alu, pipa, klem dan
asam
statif, Spektrofotometer Serapan Atom PG
oleh
sulfat
Suarya
dapat
(2008),
meningkatkan
luas
permukaan lempung dengan konsentrasi
990
dan
asam sulfat yang terbaik yaitu 1,2 M. Dari
digunakan dalam Laboratorium Kimia.
hasil penelitian sebelumnya, penggunaan
Metode
aktivator dengan asam sulfat belum pernah
dilakukan terhadap kombinasi lempung dan
batu cadas. Sedangkan penggunaan asam
sulfat merupakan perbandingan terutama
terhadap penelitian Karyasa (1997) dengan
penggunaan asam lain dengan tingkat
keasaman yang lebih tinggi. Oleh karena itu,
dalam
penelitian
ini
kondisi
yang
mendukung proses adsorpsi yang baik perlu
diperhatikan
antara
lain
konsentrasi
aktivaktor yang digunakan dan rasio massa
lempung dan batu cadas.
II.
yang
umum
dengan akuades kemudian disaring dengan
kertas
saring.Setelah
melakukan
penyaringan, lempung dikeringkan dalam
oven pada temperatur 60oC selama 24 jam.
Selanjutnya, setelah kering lempung dan
batu cadas tersebut digerus menggunakan
lumpang
dan
alu,
kemudian
diayak
menggunakan ayakan ukuran 120 mesh atau
lebih. Material lempung dan batu cadas yang
lolos ayakan dapat digunakan sebagai bahan
awal untuk membuat adsorben.
Dalam
Erlenmeyer
250
ml
dimasukkan masing-masing serbuk lempung
Bahan dan Peralatan
yang
gelas
Lempung dan batu cadas dicuci
BAHAN DAN METODE
Bahan
alat-alat
dan batu cadas dengan rasio massa lempung
digunakan
sebagai
terhadap batu cadas yaitu 1:1, 1:2, 1:3, 2:1
adsorbendalam penelitian ini adalah tanah
dan 3:1 (b/b) lalu ditambahkan 125 ml
lempung (desa Kalukubula) dan batu cadas
larutan asam sulfat 0,5M, 1M dan 1,5M
(kelurahan buluri). Sampel yang digunakan
sambil diaduk dengan mesin kocok. Proses
yaitu air tanah.Bahan kimia untuk analisis
aktivasi dilakukan selama 24 jam, kemudian
mencakup aquades, asam sulfat 0,5M, 1M,
disaring dan residu yang diperoleh dicuci
1,5M, asam nitrat 65 % dan kertas saring.
dengan
Peralatan yang digunakan terdiri atas ayakan
dikeringkan dalam oven pada temperatur
akuades
sampai
netral
lalu
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
98
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
100-110oC. Setelah kering, lempung dan
mengurangi kadar kalsium dalam air tanah
batu
yaitu
cadas
disimpan
di
dalam
dengan
memanfaatkan
material-
desikator.Selanjutnya, campuran lempung
material alam sebagai adsorben. Material
dan batu cadas yang telah teraktivasi.Hasil
awal yang digunakan untuk pembuatan
perlakuan ini kemudian dapat dipergunakan
adsorben adalah lempung yang berwarna
sebagai adsorben untuk menyerap kalsium.
kecoklatan
Sampel air tanah disaring dengan
kertas
saring,
kemudian
diperiksa
konsentrasi kalsium dengan menggunakan
Spektrofotometer
Serapan
Atom
yang
berasal
dari
daerah
Kalukubula Kabupaten Sigi,yang diperoleh
dari tempat pembuatan batu bata dan batu
cadas yang diperoleh dari kelurahan buluri,
Sulawesi
Tengah.Penentuan
konsentrasi
(SSA).Campuran lempung dan batu cadas
aktivator terbaik dari beberapa rasio massa
yang telah diaktivasi asam sulfat 0,5 M, 1 M
campuran
dan 1,5 M dengan rasio massa lempung
dilakukan dengan menggunakan metode
terhadap batu cadas yaitu 1:1, 1:2, 1:3, 2:1
Spektrofotometri
dan 3:1 masing-masing dipakai sebagai
mengetahui konsentrasi aktivator terbaik,
pengisi pipa. Masing-masing campuran
maka diterapkan variasi konsentrasi asam
tersebut dimasukkan kedalam pipa, lalu air
yang di gunakan yaitu asam sulfat 0,5 M, 1
tanah yang akan dianalisis dialirkan kedalam
M, dan 1,5 M dan variasi rasio massa
pipa sebanyak 100 ml. selanjutnya air yang
lempung terhadap batu cadas yaitu 1:1, 1:2,
dihasilkan, disaring dengan kertas saring
1:3, 2:1 dan 3:1. Namun terlebih dahulu
sehingga diperoleh filtratnya. Filtrat hasil
dilakukan analisis konsentrasi kalsiumdalam
pengolahan diperiksa kadar kalsium dengan
sampel
menggunakanSSA. Perlakuan ini dilakukan
perlakuan.Analisis
duplo.
menggunakan
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Air merupakan salah satu sarana
utama
untuk
meningkatkan
derajat
kesehatan masyarakat.Oleh karena itu, air
yang mengandung kalsium yang telah
melewati ambang batas dapat menimbulkan
gangguan kesehatan. Salah satu upaya dalam
lempung
dan
batu
Serapan
air
tanah
Atom.Untuk
murni
ini
metode
cadas
tanpa
dilakukan
Spektrofotometri
Serapan Atom.Hasil yang diperoleh yaitu
konsentrasi kalsium sebesar 85,635 ppm.
Dari
hasil
analisis
konsentrasi
kalsium dalam sampel air tanah sesudah
pengaliran
dalam
campuran
lempung
pipa
dan
menggunakan
batu
cadas
teraktivasi asam sulfat 0,5 M menunjukkan
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
99
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
bahwa konsentrasi kalsium yang teradsorpsi
melepaskan ion Mg, hal ini menyebabkan
maksimum pada rasio massa lempung
bertambahnya konsentrasi ion Mg dalam air
terhadap batu cadas 3:1 sebesar 41,242 ppm.
hasil pengaliran yang menunjukkan bahwa
Sedangkan hasil terendah untuk konsentrasi
struktur molekul dari senyawa-senyawa
kalsium yang teradsorpsi yaitu pada rasio
silikat penyusun batu cadas mengandung ion
massa lempung terhadap batu cadas 1:1
Mg yang dapat digantikan oleh kation lain
sebesar 37,252 ppm.Dari gambar 1, dapat
yang lebih kuat termasuk ion Ca (selektifitas
dilihat pada rasio massa lempung terhadap
ion Ca>Mg). Hal inilah yang menyebabkan
batu cadas 1:1 sampai rasio 3:1 terus
lempung dan batu cadas teraktivasi memiliki
mengalami kenaikan konsentrasi kalsium
kemampuan berbeda dalam mengadsorpsi
yang teradsorpsi. Hal ini disebabkan karena
kalsium, sehingga lempung lebih baik dalam
faktor rasio, struktur dan laju alir dari
penyerapan. Jika dilihat dari struktur kedua
lempung dan batu cadas.Ditinjau dari faktor
material
rasio kedua material alam, rasio dengan
kemampuan
jumlah lempung yang lebih banyak mampu
karena ruang antar lapis (interlayer) yang
mengadsorpsi
dimilikinya. Jika jarak antar lapis itu
kalsium
lebih
tinggi
alam,
lempung
mengembang
berukuran
(swellability)
dibandingkan dengan batu cadas.Hal ini
dimasuki
sesuai dengan pernyataan Karyasa (1997),
dikalsinasiakan
yaitu lempung memiliki kemampuan yang
penyangga lapisan yang biasa disebut pilar.
lebih baik dalam penyerapan dibandingkan
Adanya
dengan batu cadas. Dimana berdasarkan
menghasilkansistim
penelitian yang dilakukan oleh Karyasa
permukaan yang besar. Ketika berkontak
(1997), batu cadas yang teraktifkan ternyata
dengan
unit
gugus
mempunyai
terbentuk
tiang-tiang
air
besar
pori
dan
dan
tiang-tiang
ini
akan
dan
luas
menyerap
kation-kation, molekul air menetrasi
memerlukan waktu yang lebih lama untuk
lapisannya
proses pengaliran air tanah dibandingkan
dan
menyebabkan
ia
mengembang dan menutupi permukaan unit
dengan batu cadas.
lapisan yang lain. Hal ini berbeda dengan
Untuk campuran lempung dan batu
batu cadas yang termasuk batuan endapan
cadas teraktivasi asam sulfat 1 M, diperoleh
yang memiliki tiga unit lapisan yang tidak
hasil maksimum konsentrasi kalsium yang
mengembang, yang tidak mengalami proses
teradsorpsi yaitu 68,067 ppm dengan rasio
pengembangan,
massa lempung terhadap batu cadas 3:1.
sehingga
lempung
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
100
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
Sedangkan
untuk
konsentrasi
terendah
ISSN: 2338-0950
sebesar
41,902
ppm.
Sementara
itu
kalsium yang teradsorpsi yaitu 36,438 ppm
konsentrasi terendah untuk kalsium yang
dengan rasio massa lempung terhadap batu
teradsorpsi yaitu 36,823 ppm pada rasio
cadas 1:1. Dari gambar 1 dapat dilihat
massa lempung terhadap batu cadas 1:1.
bahwa pada rasio massa lempung/batu cadas
Dari gambar 1 dapat dilihat, dari rasio massa
1:1 sampai 3:1 juga terus mengalami
lempung terhadap batu cadas 1:1 terus
peningkatan yang signifikan terutama pada
mengalami peningkatan konsentrasi kalsium
rasio massa lempung terhadap batu cadas
yang
2:1 dan 3:1. Hal ini juga dipengaruhi karena
Konsentrasi kalsium yang teradsorpsi terus
faktor rasio, struktur kedua sampel dan juga
mengalami
faktor laju alirnya.
bertambahnya berat lempung.
teradsorpsi
sampai
peningkatan
rasio
seiring
3:1.
dengan
Sedangkan pada campuran lempung
dan batu cadas teraktivasi asam sulfat 1,5 M,
menunjukkan bahwa konsentrasi kalsium
yang teradsorpsi maksimum yaitu pada rasio
massa lempung terhadap batu cadas 3:1
Konsentrasi Kalsium yang teradsorpsi
(ppm)
80
70
60
50
68.067
50.696
40
L:B 0.5M
41.242
40.188
37.252
38.423
37.726
30
38.378
36.438
37.605
41.468
37.15
37.832
36.823
20
L:B 1M
L:B 1.5M
41.902
10
0
1:1
1:2
1:3
2:1
Rasio massa lempung terhadap batu cadas
3:1
Gambar 1. Histogram konsentrasi kalsium yang teradsorpsipada berbagai rasio massa
lempung terhadap batu cadasteraktivasi asam sulfat
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
101
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
Berdasarkan hasil analisis yang telah
ISSN: 2338-0950
sebagai adsorben ataupun penukar ion akan
terjadi
meningkat seiring dengan meningkatnya
yang
konsentrasi asam yang digunakan. Dalam
teradsorpsi dalam sampel air tanah pada
penelitian ini, konsentrasi terbaik yang
aktivasi
rasio
didapatkan yaitu 1 M. Hal ini diperkuat oleh
massalempung terhadap batu cadas 3:1.Dari
pernyataan Suarya (2008) yang menyatakan
hasil ini, didapatkan konsentrasi aktivator
salah satu
terbaik yang digunakan yaitu 1 M dengan
keberhasilan dari proses aktivasi lempung
rasio massalempung terhadap batu cadas 3:1
adalah konsentrasi asam dari aktivator.
sebesar
Konsentrasi asam yang terlalu rendah akan
dilakukan,
menunjukkan
peningkatan
1
bahwa
konsentrasi
M
68,067
kalsium
terutama
pada
ppm.Penelitian
yang
faktor
(1997),
mengakibatkan
menghasilkan model pengolahan dan teknik
pembentukkan
alir
konsentrasi
dilakukan
oleh
menggunakan
Karyasa
resin
penukar
ion
yang mempengaruhi
tidak
situs
yang
aktif,
terlalu
sempurnanya
sebaliknya
tinggi
akan
campuran lempung dan batu cadas dengan
menyebabkan rusaknya struktur lempung
konsentrasi terbaik asam klorida yaitu 1 M
dan batu cadas yang akan mempengaruhi
dan rasio massa 2:1. Berdasarkan hasil
proses adsorpsi. Penelitian yang dilakukan
tersebut, dapat dilihat yaitu berat lempung
oleh Suarya, juga menunjukkan bahwa
yang
hasil
proses aktivasi dengan asam sulfat dapat
maksimum untuk konsentrasi kalsium yang
meningkatkan luas permukaan lempung
teradsorpsi. Hal ini dapat dijelaskan bahwa
dengan konsentrasi asam sulfat terbaik yang
penambahan ion H+ terhadap campuran
didapatkan yaitu 1,2 M. Perpaduan lempung
lempung dan batu cadas mengakibatkan ion
dan batu cadas digunakan untuk memadukan
+
lebih
banyak
memberikan
menggantikan tempat yang semula
dua kepentingan yaitu kemampuan adsorpsi
diduduki oleh ion Na+, K+ bahkan Al3+ yang
yang baik dan laju alir yang lebih besar,
terikat pada molekul-molekul mineral silikat
sehingga
penyusun
cadas.
pengurangan kalsium dalam air tanah dipilih
Campuran lempung dan batu cadas ini
menggunakan campuran lempung dan batu
berkemampuan mengadsorpsi Ca2+ mengisi
cadas.
H
lempung
dan
batu
Berdasarkan
sebelumnya,
kemampuan
beberapa
suatu
segi
praktisnya
untuk
itu
Berdasarkan hasil penelitian yang
teori
telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan
bahan
yaitu konsentrasi aktivator terbaik yang
pori-pori dan menggantikan ion H
kembali.
+
dari
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
102
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
digunakan yaitu 1 M dengan rasio massa
lempung dan batu cadas 3:1. Kalsium yang
teradsorpsi dalam air tanah menggunakan
Campuran
lempung
dan
batu
cadas
teraktivasi asam sulfat 1 M pada rasio
massalempung terhadap batu cadas 3:1
sebesar 68,067 ppm.
IV.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, R. 2004. Kimia Lingkungan.
Andi.Yogyakarta.
Mifbakhuddin.2010. Pengaruh Ketebalan
Karbon Aktif sebagai Media Filter
Terhadap Penurunan Kesadahan Air
Sumur Artetis. J. Kimia 5(2).
Suarya, P. 2008. Adsorpsi Pengotor Minyak
Daun Cengkeh oleh Lempung
Teraktivasi Asam. J. Kimia 2(1).
Karyasa, I. W. 1997. Pemanfaatan
Campuran Lempung dan Batu Cadas
sebagai Resin Penukar Ion dalam
Proses
Penjernihan
dan
Pengurangan Kesadahan Air Sumur
Berkapur . J. Kimia 4.
Widjanarko, DM., Pranoto., Cristina, Y.
2003. Pengaktifan H2SO4 dan NaOH
Terhadap Luas Permukaan dan
Keasaman Alofan.Alchemy 2(2):110.
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat
Sebagai Adsorben Kalsium Pada Air Tanah
(The Use of Sulfuric Acid ActivatedMixture of Clay and Rock as an
Adsorbent for Calcium from Groundwater)
Rini Prastika Alasa1*), Rismawaty Sikanna2) Musafira2)
1
2
Alumni Jurusan Kimia, Fakultas MIPA Universitas Tadulako, Palu
Staf Pengajar Jurusan Kimia, Fakultas MIPA Universitas Tadulako, Palu
ABSTRACT
The investigation about the utilization of clay and rock mixture that activated with sulfuric acid
for Calcium adsorbent has been done. This study aims to determine the best concentration of
activators of several mass ratios between clay and rock as the best Calciumadsorbent. This
research was conducted in two phases, first phasewas the activation mixture of clay and rock
with sulfuric acid and the secondstep wasdetermination of concentration of Calcium in the
groundwater. Calcium concentration was determined by using Atomic Absorption
Spectrophotometry method. The results obtained shows that the best activator concentration used
was 1 M sulfuric acid and the ratio of the mass of clay and rock was3:1 to the concentration of
Calcium thatadsorbed at 85.635 ppm.
Keywords : Clay and rocks, the adsorbentCalcium, activation, Atomic Absorption
Spectrophotometer.
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pemanfaatan campuran lempung dan batu cadas teraktivasi
asam sulfat sebagai adsorben Kalsium pada air tanah.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
konsentrasi aktivator yang terbaik dari beberapa rasio massa antara lempung dan batu cadas
sebagai adsorben Kalsium yang terbaik. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap masing-masing
tahap aktivasi campuran lempung dan batu cadas dengan asam sulfat dan tahap penentuan
konsentrasi Kalsium pada air tanah. Konsentrasi Kalsium ditentukan menggunakan metode
Spektrofotometri Serapan Atom, hasil yang diperoleh menunjukan konsentrasi aktivator terbaik
yang digunakan yaitu asam sulfat 1 M dan rasio massa lempung dan batu cadas yaitu 3:1 yang
menghasilkan konsentrasi Kalsium yang teradsorpsi sebesar 85,635 ppm.
Kata kunci : Lempung dan batu cadas, Adsorben Kalsium, Aktivasi, Spektrofotometri
Serapan Atom.
Corresponding Author : [email protected]
96
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
I.
ISSN: 2338-0950
Air yang mengandung kalsium yang
LATAR BELAKANG
Air
merupakan
kebutuhan
yang
telah melebihi batas nilai ambang batas
sangat utama bagi kehidupan manusia, oleh
maksimum
dapat menyebabkan beberapa
karena itu jika kebutuhan akan air belum
masalah
terpenuhi baik secara kuantitas maupun
ditimbulkan akibat air sadah bagi kesehatan
kualitas, maka akan menimbulkan dampak
antara lain adalah dapat menyebabkan
yang besar terhadap kehidupan sosial dan
cardiovascular
ekonomi masyarakat. Air merupakan suatu
pembuluh darah jantung) dan urolithiasis
sarana utama untuk meningkatkan derajat
atau batu ginjal (Mifbakhuddin, 2010).
kesehatan.
Dampak
yang
(penyumbatan
desease
kesehatan masyarakat, karena air merupakan
Salah satu upaya dalam mengurangi
salah satu media dari berbagai macam
kadar kalsium dalam air tanah yaitu dengan
penularan penyakit.Air bersih adalah air
memanfaatkan
yang jernih, tidak berwarna, tawar dan tidak
seperti lempung dan batu cadas untuk
berbau (Mifbakhuddin, 2010).
meningkatkan kemampuan lempung dan
material-material
alam
Kalsium adalah unsur kimia yang
batu cadas sebagai adsorben. Lempung dan
memegang peranan penting dalam banyak
batu cadas mempunyai situs aktif yang dapat
proses geokimia. Air yang mengandung
diaktivasi
karbon dioksida tinggi mudah melarutkan
permukaannya.Sebagai
kalsium dari mineral-mineral karbonatnya.
digunakan asam atau basa. Seperti pada
Tetapi reaksi sebaliknya akan berlangsung
penelitian
bila karbon dioksida hilang dari perairan.
menggunakan
Karbon dioksida yang masuk ke perairan
dengan melakukan aktivasi menggunakan
melalui keseimbangan dengan atmosfer
asam sulfat dan natrium hidroksida untuk
tidak cukup besar konsentrasinya untuk
meningkatkan
melarutkan kalsium dalam perairan alami,
keasaman alofan dengan konsentrasi terbaik
terutama air tanah.Ini menyebabkan endapan
asam sulfat yang didapatkan yaitu 3 N dan
putih kalsium karbonat yang terbentuk
natrium
dalam
ini
penelitian yang dilakukan Karyasa (1997),
dalam
menghasilkan model pengolahan dan teknik
tempat
merupakan
pendidihan
salah
satu
air.Hal
masalah
pengelolaan air tanah (Achmad, 2004).
alir
untuk
meningkatkan
aktivator
Widjanarko
alofan
luas
hidroksida
menggunakan
luas
dapat
dkk
(2003),
sebagai
adsorben
permukaan
3
N.
resin
Selain
penukar
dan
itu,
ion
campuran lempung dan batu cadas dengan
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
97
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
konsentrasi terbaik asam klorida yaitu 1 M
ukuran 120 mesh atau lebih, oven (Eyela
dan rasio massa 2:1. Penelitian yang
NDO-400), neraca analitik (Adventure),
dilakukan
juga
Mesin kocok (Heidolph UNIMAX 2010),
menunjukkan bahwa proses aktivasi dengan
desikator, lumpang dan alu, pipa, klem dan
asam
statif, Spektrofotometer Serapan Atom PG
oleh
sulfat
Suarya
dapat
(2008),
meningkatkan
luas
permukaan lempung dengan konsentrasi
990
dan
asam sulfat yang terbaik yaitu 1,2 M. Dari
digunakan dalam Laboratorium Kimia.
hasil penelitian sebelumnya, penggunaan
Metode
aktivator dengan asam sulfat belum pernah
dilakukan terhadap kombinasi lempung dan
batu cadas. Sedangkan penggunaan asam
sulfat merupakan perbandingan terutama
terhadap penelitian Karyasa (1997) dengan
penggunaan asam lain dengan tingkat
keasaman yang lebih tinggi. Oleh karena itu,
dalam
penelitian
ini
kondisi
yang
mendukung proses adsorpsi yang baik perlu
diperhatikan
antara
lain
konsentrasi
aktivaktor yang digunakan dan rasio massa
lempung dan batu cadas.
II.
yang
umum
dengan akuades kemudian disaring dengan
kertas
saring.Setelah
melakukan
penyaringan, lempung dikeringkan dalam
oven pada temperatur 60oC selama 24 jam.
Selanjutnya, setelah kering lempung dan
batu cadas tersebut digerus menggunakan
lumpang
dan
alu,
kemudian
diayak
menggunakan ayakan ukuran 120 mesh atau
lebih. Material lempung dan batu cadas yang
lolos ayakan dapat digunakan sebagai bahan
awal untuk membuat adsorben.
Dalam
Erlenmeyer
250
ml
dimasukkan masing-masing serbuk lempung
Bahan dan Peralatan
yang
gelas
Lempung dan batu cadas dicuci
BAHAN DAN METODE
Bahan
alat-alat
dan batu cadas dengan rasio massa lempung
digunakan
sebagai
terhadap batu cadas yaitu 1:1, 1:2, 1:3, 2:1
adsorbendalam penelitian ini adalah tanah
dan 3:1 (b/b) lalu ditambahkan 125 ml
lempung (desa Kalukubula) dan batu cadas
larutan asam sulfat 0,5M, 1M dan 1,5M
(kelurahan buluri). Sampel yang digunakan
sambil diaduk dengan mesin kocok. Proses
yaitu air tanah.Bahan kimia untuk analisis
aktivasi dilakukan selama 24 jam, kemudian
mencakup aquades, asam sulfat 0,5M, 1M,
disaring dan residu yang diperoleh dicuci
1,5M, asam nitrat 65 % dan kertas saring.
dengan
Peralatan yang digunakan terdiri atas ayakan
dikeringkan dalam oven pada temperatur
akuades
sampai
netral
lalu
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
98
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
100-110oC. Setelah kering, lempung dan
mengurangi kadar kalsium dalam air tanah
batu
yaitu
cadas
disimpan
di
dalam
dengan
memanfaatkan
material-
desikator.Selanjutnya, campuran lempung
material alam sebagai adsorben. Material
dan batu cadas yang telah teraktivasi.Hasil
awal yang digunakan untuk pembuatan
perlakuan ini kemudian dapat dipergunakan
adsorben adalah lempung yang berwarna
sebagai adsorben untuk menyerap kalsium.
kecoklatan
Sampel air tanah disaring dengan
kertas
saring,
kemudian
diperiksa
konsentrasi kalsium dengan menggunakan
Spektrofotometer
Serapan
Atom
yang
berasal
dari
daerah
Kalukubula Kabupaten Sigi,yang diperoleh
dari tempat pembuatan batu bata dan batu
cadas yang diperoleh dari kelurahan buluri,
Sulawesi
Tengah.Penentuan
konsentrasi
(SSA).Campuran lempung dan batu cadas
aktivator terbaik dari beberapa rasio massa
yang telah diaktivasi asam sulfat 0,5 M, 1 M
campuran
dan 1,5 M dengan rasio massa lempung
dilakukan dengan menggunakan metode
terhadap batu cadas yaitu 1:1, 1:2, 1:3, 2:1
Spektrofotometri
dan 3:1 masing-masing dipakai sebagai
mengetahui konsentrasi aktivator terbaik,
pengisi pipa. Masing-masing campuran
maka diterapkan variasi konsentrasi asam
tersebut dimasukkan kedalam pipa, lalu air
yang di gunakan yaitu asam sulfat 0,5 M, 1
tanah yang akan dianalisis dialirkan kedalam
M, dan 1,5 M dan variasi rasio massa
pipa sebanyak 100 ml. selanjutnya air yang
lempung terhadap batu cadas yaitu 1:1, 1:2,
dihasilkan, disaring dengan kertas saring
1:3, 2:1 dan 3:1. Namun terlebih dahulu
sehingga diperoleh filtratnya. Filtrat hasil
dilakukan analisis konsentrasi kalsiumdalam
pengolahan diperiksa kadar kalsium dengan
sampel
menggunakanSSA. Perlakuan ini dilakukan
perlakuan.Analisis
duplo.
menggunakan
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Air merupakan salah satu sarana
utama
untuk
meningkatkan
derajat
kesehatan masyarakat.Oleh karena itu, air
yang mengandung kalsium yang telah
melewati ambang batas dapat menimbulkan
gangguan kesehatan. Salah satu upaya dalam
lempung
dan
batu
Serapan
air
tanah
Atom.Untuk
murni
ini
metode
cadas
tanpa
dilakukan
Spektrofotometri
Serapan Atom.Hasil yang diperoleh yaitu
konsentrasi kalsium sebesar 85,635 ppm.
Dari
hasil
analisis
konsentrasi
kalsium dalam sampel air tanah sesudah
pengaliran
dalam
campuran
lempung
pipa
dan
menggunakan
batu
cadas
teraktivasi asam sulfat 0,5 M menunjukkan
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
99
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
bahwa konsentrasi kalsium yang teradsorpsi
melepaskan ion Mg, hal ini menyebabkan
maksimum pada rasio massa lempung
bertambahnya konsentrasi ion Mg dalam air
terhadap batu cadas 3:1 sebesar 41,242 ppm.
hasil pengaliran yang menunjukkan bahwa
Sedangkan hasil terendah untuk konsentrasi
struktur molekul dari senyawa-senyawa
kalsium yang teradsorpsi yaitu pada rasio
silikat penyusun batu cadas mengandung ion
massa lempung terhadap batu cadas 1:1
Mg yang dapat digantikan oleh kation lain
sebesar 37,252 ppm.Dari gambar 1, dapat
yang lebih kuat termasuk ion Ca (selektifitas
dilihat pada rasio massa lempung terhadap
ion Ca>Mg). Hal inilah yang menyebabkan
batu cadas 1:1 sampai rasio 3:1 terus
lempung dan batu cadas teraktivasi memiliki
mengalami kenaikan konsentrasi kalsium
kemampuan berbeda dalam mengadsorpsi
yang teradsorpsi. Hal ini disebabkan karena
kalsium, sehingga lempung lebih baik dalam
faktor rasio, struktur dan laju alir dari
penyerapan. Jika dilihat dari struktur kedua
lempung dan batu cadas.Ditinjau dari faktor
material
rasio kedua material alam, rasio dengan
kemampuan
jumlah lempung yang lebih banyak mampu
karena ruang antar lapis (interlayer) yang
mengadsorpsi
dimilikinya. Jika jarak antar lapis itu
kalsium
lebih
tinggi
alam,
lempung
mengembang
berukuran
(swellability)
dibandingkan dengan batu cadas.Hal ini
dimasuki
sesuai dengan pernyataan Karyasa (1997),
dikalsinasiakan
yaitu lempung memiliki kemampuan yang
penyangga lapisan yang biasa disebut pilar.
lebih baik dalam penyerapan dibandingkan
Adanya
dengan batu cadas. Dimana berdasarkan
menghasilkansistim
penelitian yang dilakukan oleh Karyasa
permukaan yang besar. Ketika berkontak
(1997), batu cadas yang teraktifkan ternyata
dengan
unit
gugus
mempunyai
terbentuk
tiang-tiang
air
besar
pori
dan
dan
tiang-tiang
ini
akan
dan
luas
menyerap
kation-kation, molekul air menetrasi
memerlukan waktu yang lebih lama untuk
lapisannya
proses pengaliran air tanah dibandingkan
dan
menyebabkan
ia
mengembang dan menutupi permukaan unit
dengan batu cadas.
lapisan yang lain. Hal ini berbeda dengan
Untuk campuran lempung dan batu
batu cadas yang termasuk batuan endapan
cadas teraktivasi asam sulfat 1 M, diperoleh
yang memiliki tiga unit lapisan yang tidak
hasil maksimum konsentrasi kalsium yang
mengembang, yang tidak mengalami proses
teradsorpsi yaitu 68,067 ppm dengan rasio
pengembangan,
massa lempung terhadap batu cadas 3:1.
sehingga
lempung
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
100
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
Sedangkan
untuk
konsentrasi
terendah
ISSN: 2338-0950
sebesar
41,902
ppm.
Sementara
itu
kalsium yang teradsorpsi yaitu 36,438 ppm
konsentrasi terendah untuk kalsium yang
dengan rasio massa lempung terhadap batu
teradsorpsi yaitu 36,823 ppm pada rasio
cadas 1:1. Dari gambar 1 dapat dilihat
massa lempung terhadap batu cadas 1:1.
bahwa pada rasio massa lempung/batu cadas
Dari gambar 1 dapat dilihat, dari rasio massa
1:1 sampai 3:1 juga terus mengalami
lempung terhadap batu cadas 1:1 terus
peningkatan yang signifikan terutama pada
mengalami peningkatan konsentrasi kalsium
rasio massa lempung terhadap batu cadas
yang
2:1 dan 3:1. Hal ini juga dipengaruhi karena
Konsentrasi kalsium yang teradsorpsi terus
faktor rasio, struktur kedua sampel dan juga
mengalami
faktor laju alirnya.
bertambahnya berat lempung.
teradsorpsi
sampai
peningkatan
rasio
seiring
3:1.
dengan
Sedangkan pada campuran lempung
dan batu cadas teraktivasi asam sulfat 1,5 M,
menunjukkan bahwa konsentrasi kalsium
yang teradsorpsi maksimum yaitu pada rasio
massa lempung terhadap batu cadas 3:1
Konsentrasi Kalsium yang teradsorpsi
(ppm)
80
70
60
50
68.067
50.696
40
L:B 0.5M
41.242
40.188
37.252
38.423
37.726
30
38.378
36.438
37.605
41.468
37.15
37.832
36.823
20
L:B 1M
L:B 1.5M
41.902
10
0
1:1
1:2
1:3
2:1
Rasio massa lempung terhadap batu cadas
3:1
Gambar 1. Histogram konsentrasi kalsium yang teradsorpsipada berbagai rasio massa
lempung terhadap batu cadasteraktivasi asam sulfat
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
101
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
Berdasarkan hasil analisis yang telah
ISSN: 2338-0950
sebagai adsorben ataupun penukar ion akan
terjadi
meningkat seiring dengan meningkatnya
yang
konsentrasi asam yang digunakan. Dalam
teradsorpsi dalam sampel air tanah pada
penelitian ini, konsentrasi terbaik yang
aktivasi
rasio
didapatkan yaitu 1 M. Hal ini diperkuat oleh
massalempung terhadap batu cadas 3:1.Dari
pernyataan Suarya (2008) yang menyatakan
hasil ini, didapatkan konsentrasi aktivator
salah satu
terbaik yang digunakan yaitu 1 M dengan
keberhasilan dari proses aktivasi lempung
rasio massalempung terhadap batu cadas 3:1
adalah konsentrasi asam dari aktivator.
sebesar
Konsentrasi asam yang terlalu rendah akan
dilakukan,
menunjukkan
peningkatan
1
bahwa
konsentrasi
M
68,067
kalsium
terutama
pada
ppm.Penelitian
yang
faktor
(1997),
mengakibatkan
menghasilkan model pengolahan dan teknik
pembentukkan
alir
konsentrasi
dilakukan
oleh
menggunakan
Karyasa
resin
penukar
ion
yang mempengaruhi
tidak
situs
yang
aktif,
terlalu
sempurnanya
sebaliknya
tinggi
akan
campuran lempung dan batu cadas dengan
menyebabkan rusaknya struktur lempung
konsentrasi terbaik asam klorida yaitu 1 M
dan batu cadas yang akan mempengaruhi
dan rasio massa 2:1. Berdasarkan hasil
proses adsorpsi. Penelitian yang dilakukan
tersebut, dapat dilihat yaitu berat lempung
oleh Suarya, juga menunjukkan bahwa
yang
hasil
proses aktivasi dengan asam sulfat dapat
maksimum untuk konsentrasi kalsium yang
meningkatkan luas permukaan lempung
teradsorpsi. Hal ini dapat dijelaskan bahwa
dengan konsentrasi asam sulfat terbaik yang
penambahan ion H+ terhadap campuran
didapatkan yaitu 1,2 M. Perpaduan lempung
lempung dan batu cadas mengakibatkan ion
dan batu cadas digunakan untuk memadukan
+
lebih
banyak
memberikan
menggantikan tempat yang semula
dua kepentingan yaitu kemampuan adsorpsi
diduduki oleh ion Na+, K+ bahkan Al3+ yang
yang baik dan laju alir yang lebih besar,
terikat pada molekul-molekul mineral silikat
sehingga
penyusun
cadas.
pengurangan kalsium dalam air tanah dipilih
Campuran lempung dan batu cadas ini
menggunakan campuran lempung dan batu
berkemampuan mengadsorpsi Ca2+ mengisi
cadas.
H
lempung
dan
batu
Berdasarkan
sebelumnya,
kemampuan
beberapa
suatu
segi
praktisnya
untuk
itu
Berdasarkan hasil penelitian yang
teori
telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan
bahan
yaitu konsentrasi aktivator terbaik yang
pori-pori dan menggantikan ion H
kembali.
+
dari
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
102
Online Jurnal of Natural Science Vol 4(1) :96-103
Maret 2015
ISSN: 2338-0950
digunakan yaitu 1 M dengan rasio massa
lempung dan batu cadas 3:1. Kalsium yang
teradsorpsi dalam air tanah menggunakan
Campuran
lempung
dan
batu
cadas
teraktivasi asam sulfat 1 M pada rasio
massalempung terhadap batu cadas 3:1
sebesar 68,067 ppm.
IV.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, R. 2004. Kimia Lingkungan.
Andi.Yogyakarta.
Mifbakhuddin.2010. Pengaruh Ketebalan
Karbon Aktif sebagai Media Filter
Terhadap Penurunan Kesadahan Air
Sumur Artetis. J. Kimia 5(2).
Suarya, P. 2008. Adsorpsi Pengotor Minyak
Daun Cengkeh oleh Lempung
Teraktivasi Asam. J. Kimia 2(1).
Karyasa, I. W. 1997. Pemanfaatan
Campuran Lempung dan Batu Cadas
sebagai Resin Penukar Ion dalam
Proses
Penjernihan
dan
Pengurangan Kesadahan Air Sumur
Berkapur . J. Kimia 4.
Widjanarko, DM., Pranoto., Cristina, Y.
2003. Pengaktifan H2SO4 dan NaOH
Terhadap Luas Permukaan dan
Keasaman Alofan.Alchemy 2(2):110.
Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben
Kalsium Pada Air Tanah
(Rini Plastika Alasa dkk)
103