Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Pengaruh Pengadukan dan Bobot Serbuk Kayu Sengon (Albizia falcataria (L.) Fosberg) terhadap Penjerapan Cu2+ dan Pb2+ dari Limbah Cair Laboratorium Kimia = The Effect of Stirring Process and Wei
PENGARUH PENGADUKAN DAN BOBOT SERBUK KAYU SENGON (Albizia
falcataria (L.) Fosberg) TERHADAP PENJERAPAN Cu2+ DAN Pb2+ DARI
LIMBAH CAIR LABORATORIUM KIMIA
THE EFFECT OF STIRRING PROCESS AND WEIGHT SAWDUST (Albizia
falcataria (L.) Fosberg) ON Cu2+ AND Pb2+ ADSORPTION FROM CHEMICAL
LABORATORY WASTE WATER
Oleh :
Adiella Permata Sari
652013015
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika
guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains
(Kimia)
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
2017
ii
iii
iv
1
PENGARUH PENGADUKAN DAN BOBOT SERBUK KAYU SENGON (Albizia
falcataria (L.) Fosberg) TERHADAP PENJERAPAN Cu2+ DAN Pb2+ DARI
LIMBAH CAIR LABORATORIUM KIMIA
THE EFFECT OF STIRRING PROCESS AND WEIGHT SAWDUST (Albizia
falcataria (L.) Fosberg) ON CU2+ AND PB2+ ADSORPTION FROM CHEMICAL
LABORATORY WASTE WATER
Adiella Permata Sari1, Cucun Alep Riyanto2, Sri Hartini2
Mahasiswa Program Studi Kimia, 2Dosen Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Jalan Diponegoro No. 52-60 Salatiga 50711, Jawa Tengah – Indonesia
1
adiellapermata@gmail.com
1
ABSTRACT
The aim of this study were: 1) to determine the optimum weight of sengon
sawdust on the heavy metal ions Cu2+ and Pb2+ adsorption from waste Chemical
Laboratory, 2) to determine the effectiveness of heavy metal ions Cu2+ and Pb2+
absorption by sawdust sengon with and without stirring and 3) to determine the model
of adsorption isotherm ion Cu2+ and Pb2+. Data were analyzed with a 6×2 factorial
treatment design with three replications. As the first factor is the weight of sengon
sawdust, which are 1.5; 3; 4.5; 6; 9; and 12 g. Meanwhile, as the second factor is the
mixing process comprising stirring and without stirring. To test the difference between
treatments means, the Honestly Significant of Difference (HSD) were used at 5% level
of significant.
The results of this study showed that the addition of 12 g of sengon sawdust
can adsorp 30.3929 mg/L of Cu2+ metal ions and 6.9249 mg/L of Pb2+ metal ions.
Furthermore, model of adsorption isotherm of sengon sawdust addition for Cu2+ heavy
metal ions followed the Langmuir and Freundlich isotherm with the maximum
adsorption capacity 14,73 mg/g, while the metal ion Pb2+ did not follow neither the
Langmuir isotherm model nor Freundlich isotherm model.
Keyword: Adsorption, Sawdust, Waste Water
PENDAHULUAN
Limbah cair sebagai hasil samping dari aktivitas laboratorium sering
menimbulkan permasalahan bagi lingkungan (Krim et al., 2006). Limbah cair tersebut
mengandung beberapa zat kimia berbahaya dan beracun yang mencemari lingkungan
antara lain logam berat, senyawa nitrat, nitrit, amoniak, dan lain-lain (Viobeth dkk.,
2012). Lebih lanjut menurut Suprihatin dan Nastiti (2010), jenis ion logam berat yang
umumnya terkandung dalam limbah cair laboratorium kimia adalah Hg2+, Cd2+, Cu2+,
Ag+, Ni2+, Pb2+, Cr6+, Zn2+ dan Mn2+. Ion logam berat Pb2+ merupakan ion logam berat
2
yang tidak dapat didegradasi dan apabila masuk ke dalam tubuh dapat menimbulkan
gangguan kesehatan bahkan dapat menyebabkan kematian (Murniasih dan Agus, 2013).
Dalam perkembangan ilmu pengetahuan, ada beberapa metode yang dapat
diterapkan untuk mengurangi konsentrasi ion logam berat yang terkandung dalam
limbah cair laboratorium antara lain pengendapan secara kimia, penukar ion,
elektrolisis, dan ekstraksi dengan pelarut (Kaneco et al., 2000). Proses-proses tersebut
memiliki beberapa kelemahan, diantaranya adalah produksi lumpur limbah beracun
yang tinggi dan dapat menyulitkan proses penanganan serta pembuangannya (Prasad
dan Abdullah, 2009 dalam Sukarta, 2008). Kelemahan lain dari proses tersebut adalah
proses memerlukan biaya tinggi serta kurang efektif bila diaplikasikan pada konsentrasi
limbah yang rendah (Ashraf et al., 2010).
Salah satu alternatif lain dalam pengolahan limbah cair yang mengandung ion
logam berat adalah penggunaan bahan – bahan yang berasal dari alam sebagai adsorben
atau sering disebut dengan biosorben (Kurniasari, 2010). Keuntungan penggunaan
biosorben diantaranya adalah biaya yang relatif murah, efisiensi tinggi pada larutan
encer, minimalisasi pembentukan lumpur, serta kemudahan proses regenerasinya
(Ashraf et al., 2010). Serbuk gergaji kayu merupakan salah satu biosorben yang dapat
digunakan dalam menjerap logam karena mengandung komponen – komponen kimia
seperti selulosa, hemiselulosa dan lignin (Wahyuni, 2014). Pemanfaatan serbuk gergaji
kayu sebagai biosorben merupakan salah satu teknologi yang murah karena bahan
bakunya mudah didapat di Indonesia yang merupakan negara dengan hutan yang sangat
luas (Sukarta, 2008)
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk proses adsorpsi ion logam berat
menggunakan biosorben dari serbuk gergaji kayu. Hasil penelitian Lelifajri (2010)
dengan penambahan 10 ppm lignin dari serbuk gergaji kayu pada adsorbat ion tembaga
20 mg/L menghasilkan efisiensi penyerapan sebesar 99,3%. Dewi dan Fachraniah
(2011) melaporkan bahwa adsorben tandan kosong sawit (TKS) dan serbuk kayu
meranti dapat menyisihkan ion logam Cr6+ dan Cu2+ sebesar 96,21% dan 94,83%, serta
penelitian Rahayuningsih dkk. (2012) menunjukkan serbuk kayu sengon dapat
menurunkan konsentrasi ion logam Pb2+ sebesar 45,336%.
Serbuk gergaji kayu sengon merupakan jenis serbuk gergaji yang banyak
dijumpai dalam industri penggergajian kayu (Rahayuningsih dkk., 2012). Kadar
3
selulosa dan hemiselulosa kayu sengon yang cukup tinggi dapat berpotensi digunakan
sebagai biosorben ion logam berat. Lebih lanjut menurut Webber (1972) dalam
Syauqiah dkk. (2011), salah satu faktor yang mempengaruhi sorpsi adalah konsentrasi
adsorbat serta proses film diffusion yang tergantung pada besarnya pergolakan dalam
sistem. Berdasarkan penelitian-penelitian tersebut, maka pada penelitian ini akan dikaji
tentang pengaruh pengadukan dan bobot serbuk gergaji kayu sengon (Albizia falcataria
(L.) Fosberg) terhadap penjerapan ion logam berat (Cu2+ dan Pb2+) dari limbah cair
laboratorium kimia.
Berdasarkan latar belakang di atas maka penelitian ini bertujuan:
1. Menentukan bobot serbuk kayu sengon yang optimal dalam penjerapan ion logam
Cu2+ dan Pb2+ dari limbah Laboratorium Kimia
2. Menentukan model isotherm adsorpsi ion logam Cu2+ dan Pb2+ dalam limbah cair
laboratorium.
METODA PENELITIAN
Bahan dan Piranti
Serbuk kayu sengon diperoleh dari dusun Cukil, Kecamatan Tengaran, Kab.
Semarang. Limbah cair diperoleh dari Laboratorium Kimia Fakultas Sains dan
Matematika UKSW dan merupakan limbah yang belum diolah. Bahan kimiawi yang
digunakan memiliki pro analysis grade (MERCK) yaitu NaOH, K2Cr2O7, Ag2SO4,
H2SO4, HgSO4, dan FAS (Ferrous Amonium Sulfat). Bahan lain yang digunakan adalah
akuades dan indikator Feroin.
Piranti yang digunakan antara lain Spektrofotometer HACH DR/EL 2000, pH
meter HANNA Instrument 9812, Neraca Analitis (Mettler H80), dan Atomic Absorption
Spectrophotometer (AAS) PinA Acle 900T Perkin Elmer.
Metoda
Karakterisasi Limbah Cair Laboratorium Kimia
Limbah cair laboratorium kimia yang belum diolah dikarakterisasi terlebih
dahulu untuk mengetahui parameter fisiko – kimiawi serta kandungan ion logam berat
sebelum dilakukan perlakuan dengan adsorben.
4
Preparasi dan Aktivasi Biosorben (Rahayuningsih dkk., 2012 yang dimodifikasi)
Serbuk kayu sengon dicuci dengan akuades sebanyak 3 kali lalu dikeringkan di
dalam oven pada suhu 60°C selama 24 jam. Setelah kering, serbuk kayu diayak
menggunakan ayakan 120 mesh lalu seberat 125 g serbuk kayu dimasukkan ke dalam
labu Erlenmeyer yang berisi 6,25 L larutan NaOH 7% dan diaduk menggunakan
magnetic stirer selama 70 menit dengan kecepatan 90 rpm. Langkah berikutnya adalah
menyaring dan menetralkan biosorben serbuk kayu menggunakan akuades lalu
mengeringkan kembali dalam oven.
Optimasi Waktu Kontak Penjerapan Ion Logam Cu2+ dan Pb2+ oleh Serbuk Kayu
Sengon (Lelifajri, 2010 yang dimodifikasi)
Ditimbang seberat 25 g serbuk kayu sengon kemudian dimasukkan ke dalam
gelas beaker, kemudian ditambahkan 500 mL limbah cair laboratorium. Selanjutnya
larutan diaduk menggunakan magnetic stirer dengan variasi waktu kontak 30, 60, 90,
120, 150, 180, 210, dan 240 menit pada kecepatan 90 rpm. Larutan disaring dan
filtratnya dianalisis.
Perlakuan Limbah Cair Dengan Serbuk Kayu Sengon (Rahayuningsih dkk., 2012
yang dimodifikasi)
Sejumlah 200 mL limbah cair laboratorium kimia dimasukkan ke dalam 6 gelas
beaker. Kemudian limbah cair laboratorium ditambah dengan serbuk kayu sengon
dengan variasi bobot 1,5; 3; 4,5; 6; 9; dan 12 g. Selanjutnya larutan diaduk
menggunakan magnetic stirer dengan kecepatan 90 rpm selama 60 menit. Larutan
disaring dan filtratnya dianalisis. Prosedur yang sama juga dilakukan untuk perlakuan
tanpa pengadukan.
Analisis Ion Logam Berat dan Parameter Pendukung Fisiko – Kimiawi Limbah
Cair
Analisis logam dalam limbah cair laboratorium kimia dilakukan dengan Atomic
Absorption Spectrophotometer (AAS) PinA Acle 900T Perkin Elmer., sedangkan
pengukuran parameter fisiko-kimiawi dengan metoda dan pirantinya disajikan pada
Tabel 1.
5
Tabel 1. Parameter Limbah Cair dengan Metode/Piranti Penelitian (PERMENKES,
1990)
Parameter
Fisikawi
DHL (Daya Hantar Listrik)
(µs/cm)
TDS (Total Dissolved Solids)
(ppm)
Warna (PtCo)
Kekeruhan (FTU)
Piranti
Conductivity meter (HANNA
Instrument 9812)
TDS meter (HANNA Instrument
9812)
Spektrofotometer HACH DR/EL
2000 (Iowa, USA)
Spektrofotometer HACH DR/EL
2000 (Iowa, USA)
Kimiawi
Ph
COD (mg/l)
Ion Logam Berat (Cu2+ dan
Pb2+)
pH meter (HANNA Instrument
9812)
Titrimetrik (Alaerts dan Santika,
1987)
AAS PinA Acle 900T Perkin
Elmer
Analisis Data
Data adsorpsi logam berat dianalisis dengan Rancangan Perlakuan Faktorial 6×2
dengan 3 kali ulangan. Sebagai faktor pertama adalah bobot serbuk kayu sengon yang
terdiri dari 6 variasi bobot, yaitu 1,5; 3; 4,5; 6; 9; dan 12 g. Sedangkan sebagai faktor
kedua adalah proses pengadukan yang terdiri dari pengadukan dan tanpa pengadukan.
Untuk menguji beda antara perlakuan dilakukan Uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan
tingkat kebermaknaan 5% (Steel and Torie, 1987).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Limbah Cair Laboratorium Kimia
Hasil dari Karakterisasi awal limbah cair laboratorium kimia sebelum diberi
perlakuan pengadukan dan berbagai dosis serbuk gergaji kayu sengon disajikan pada
Tabel 2.
Tabel 2. Karakterisasi Awal Serapan Ion Logam Berat dalam Limbah Cair
Laboratorium Kimia
Ion Logam Berat
Cu2+
Pb2+
Kadar (mg/L)
75,4993
8,7446
6
Berdasarkan Tabel 2 limbah cair laboratorium kimia mengandung ion logam
berat Cu2+ sebesar 75, 4993 mg/L dan Pb2+ sebesar 8,7446 mg/L. Menurut PERMEN RI
N0. 82 th 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air,
kadar ion logam berat Cu2+ dan Pb2+ yang diperbolehkan dalam suatu perairan yaitu
0,02 mg/L dan 0,03 mg/L. Keberadaan ion logam Pb2+ dan Cu2+ dalam perairan akan
berpengaruh buruk terhadap organisme yang hidup di perairan dan apabila logam berat
terakumulasi lebih besar akan berdampak pada organisme paling tinggi dalam rantai
makanan (Nyabakken, 1985), sehingga perlu dilakukan pengolahan limbah terlebih
dahulu sebelum dibuang ke lingkungan.
Optimasi Waktu Kontak Penjerapan Ion Logam Cu2+ dan Pb2+ oleh Serbuk Kayu
Sengon
Hasil Optimasi waktu kontak penjerapan ion logam Cu2+ oleh serbuk kayu
sengon disajikan pada Gambar 1, sedangkan hasil optimasi waktu kontak penjerapan
ion logam Pb2+ oleh serbuk kayu sengon disajikan pada Gambar 2.
11.8044
Konsentrasi (mg/L)
12
10.8022
10.5809
11.3656
10.7680
10
10.6180
8.8343
9.0185
8
30
60
90
120
150
180
210
240
Waktu (menit)
Gambar 1. Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Penjerapan Ion Logam Cu2+
Konsentrasi (mg/L)
7.0
6.6286
6.5884
6.4114
6.5
6.3066
6.3871
6.3603
6.3200
6.1858
6.0
30
60
90
120
150
180
210
240
Waktu (menit)
Gambar 2. Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Penjerapan Ion Logam Pb2+
7
Berdasarkan Gambar 1 dan Gambar 2, terlihat bahwa waktu kontak optimal
penjerapan ion logam Cu2+ dan Pb2+ oleh serbuk kayu sengon diperoleh pada menit ke
180 dengan konsentrasi Cu2+ terjerap sebesar 11,8044 mg/L dan konsentrasi Pb2+
terjerap sebesar 6,6286 mg/L. Hal ini sejalan dengan prinsip yang dikemukakan oleh
Allo dkk. (2007) yang menyatakan bahwa semakin lama waktu yang digunakan pada
proses adsorpsi, maka akan semakin banyak pula logam berat yang teradsorpsi. Namun
dari Gambar 1 dan Gambar 2 terlihat bahwa ada penurunan konsentrasi penjerapan
ion logam Cu2+ dan Pb2+ pada menit ke 210. Hal ini diperkirakan sebagai proses
desorpsi atau pelepasan kembali yang disebabkan karena lemahnya interaksi yang
terjadi antara ion logam dengan adsorben serta adanya kompetisi penjerapan yang
terjadi antar ion logam tersebut (Nurdila dkk., 2015).
Penentuan Pengaruh Pengadukan dan Bobot Serbuk Kayu Sengon Terhadap
Penjerapan Ion Logam Cu2+
Penjerapan ion logam Cu2+ hasil interaksi penambahan bobot serbuk kayu
sengon dan proses pengadukan berkisar antara 28,5603 mg/L sampai dengan 29,1840
mg/L (Gambar 3).
Penjerapan Cu2+ (%)
42.0
40.0
38.0
Pengadukan
Tanpa Pengadukan
36.0
1.5
3
4.5
6
9
12
Bobot (g)
Gambar 3. Penjerapan Ion Logam Cu2+ Antar Pengadukan dan Berbagai Dosis
Serbuk Gergaji Kayu Sengon
Gambar 3 menunjukkan bahwa penjerapan ion logam Cu2+ pada setiap proses
dengan pengadukan dan tanpa pengadukan mengalami fluktuasi, namun dari ke dua
proses tersebut, penjerapan ion logam Cu2+ cenderung meningkat seiring dengan
peningkatan bobot serbuk kayu sengon. Hal ini sejalan dengan penelitian Razek (2013)
yang menyatakan bahwa penjerapan ion logam meningkat seiring dengan peningkatan
dosis adsorben dalam larutan. Berdasarkan Gambar 3 terlihat bahwa bobot 12 g dengan
8
proses pengadukan merupakan bobot optimal dalam penjerapan ion logam Cu2+ dengan
konsentrasi jerapan sebesar 30,3929 mg/L (40,26%) (Tabel 3).
Tabel 3. Efektivitas Penjerapan Ion Logam Cu2+ Dengan Dosis Penambahan 12 g
Serbuk Kayu Sengon
Proses Aduk
Pengadukan
Tanpa
Pengadukan
Konsentrasi
Awal (mg/L)
75.4993
Konsentrasi
Akhir (mg/L)
45,1064
75.4993
45,6701
Penjerapan Ion Efektivitas
Cu2+ (mg/L)
(%)
30,3929 ± 0,0041
40,26
29,8292 ± 0,0022
39,51
Penentuan Pengaruh Pengadukan dan Bobot Serbuk Kayu Sengon Terhadap
Penjerapan Ion Logam Pb2+
Penjerapan ion logam Pb2+ hasil interaksi penambahan bobot serbuk kayu
sengon dan proses pengadukan berkisar antara 2,8818 – 6,9249 mg/L (Gambar 4)
Penjerapan ion Pb2+ (%)
100.0
80.0
60.0
Pengadukan (%)
40.0
Tanpa Pengadukan (%)
20.0
1.5
3
4.5
6
9
12
Bobot (g)
Gambar 4.
Penjerapan Ion Logam Pb2+ Antar Pengadukan dan Berbagai Dosis
Serbuk Gergaji Kayu Sengon
Gambar 4 menunjukkan bahwa pada setiap setiap proses dengan pengadukan
dan tanpa pengadukan, penjerapan ion logam Pb2+ meningkat seiring dengan
peningkatan bobot serbuk kayu sengon. Hal ini sejalan dengan penelitian
Rahayuningsih dkk. (2012) yang menyatakan bahwa semakin besar dosis adsorben yang
digunakan dalam penjerapan maka semakin banyak gugus –OH dari selulosa serbuk
kayu sengon yang dapat menjerap ion logam Pb2+. Berdasarkan Gambar 4 terlihat
bahwa bobot 12 g dengan proses pengadukan merupakan bobot optimal dalam
penjerapan ion logam Pb2+ dengan konsentrasi jerapan sebesar 6,9249 mg/L (79,19%).
(Tabel 4). Temuan ini memiliki efektivitas penjerapan lebih tinggi dari pada penelitian
9
Rahayuningsih dkk. (2012) yang hanya mampu menurunkan kadar ion Pb2+ dari 10
mg/L menjadi 5,4664 mg/L (45,336%).
Tabel 4. Efektivitas Penjerapan Ion Logam Pb2+ Dengan Dosis Penambahan 12 gram
Serbuk Kayu Sengon
Proses Aduk
Konsentrasi
Awal (mg/L)
Konsentrasi
Akhir (mg/L)
Penjerapan Ion
Cu2+ (mg/L)
Efektivitas
(%)
Pengadukan
Tanpa
Pengadukan
8,7446
8,7446
1,8197
2,3587
6,9249 ± 0,0071
6,3859 ± 0,0042
79,19
73,03
Isoterm Penjerapan Ion Logam Dalam Limbah Cair Laboratorium Kimia
Menggunakan Serbuk Gergaji Kayu Sengon Berdasarkan Langmuir dan
Freundlich
Isoterm Penjerapan ion logam Cu2+ dan Pb2+ dianalisa menggunakan permodelan
Isoterm Langmuir dan Freundlich. Menurut Razek (2013), isoterm Langmuir dan
Freundlich adalah permodelan yang paling sederhana dan paling umum digunakan
dalam menentukan isoterm penjerapan komponen padat dari fase cair. Isoterm
Langmuir didasarkan pada asumsi bahwa penjerapan hanya terjadi pada lapisan tunggal
(monolayer) dan adsorben mempunyai permukaan homogen serta tidak ada interaksi
antara molekul – molekul yang terjerap (Razek, 2013). Persamaan isoterm adsorpsi
Langmuir dapat diturunkan berdasarkan persamaan berikut (Sumanjit et al., 2007):
𝐶𝑒
Keterangan:
𝑋
=
𝐶𝑒
𝐶𝑚
+
1
𝑏𝐶𝑚
……………………………………. (1)
Ce = konsentrasi logam pada kesetimbangan (mg/L)
X = massa logam yang dijerap per gram adsorben (mg/g)
Cm = massa logam pada saat 1 gram adsorben dapat menjerap secara sempurna (mg/g)
b = konstanta isoterm
Berdasarkan kurva linier Ce/x versus Ce penjerapan ion logam Cu2+ dan kurva
linier Ce/x versus Ce penjerapan ion logam Pb2+ dapat dihitung nilai Cm dan b dari
kemiringan garis (1/Cm) dan titik potong garis (1/bCm). Data hasil perhitungan
disajikan pada Tabel 5.
10
Tabel 5. Isoterm Langmuir konstan Ion Logam Cu2+ dan Pb2+
Ion
Logam
Cu2+
B
Cm
R2
-0,05
14,73
0,983
Pb2+
0,01
23,94
0,005
Lebih lanjut menurut Sukarta (2008) isoterm Freundlich didasarkan atas
terbentuknya lapisan multilayer dari molekul – molekul adsorbat pada permukaan
adsorben, namun pada adsorpsi freundlich situs – situs aktif pada permukaan adsorben
bersifat heterogen. Persamaan isoterm Freundlich dapat diturunkan dalam persamaan
berikut (Sumanjit et al., 2007):
log
𝑥
𝑚
1
= log 𝑘 + log 𝐶𝑒 ………………………… (2)
𝑛
X/m = jumlah adsorbat terjerap per satuan bobot adsorben
Ce = konsentrasi logam pada kesetimbangan
k
= kapasitas adsorpsi (mg/g)
n
= Konstanta empiris Freundlich
Berdasarkan kurva linier log x/m versus log Ce penjerapan ion logam Cu2+ dan
kurva linier log x/m versus log Ce penjerapan ion logam Pb2+ dapat dihitung nilai 1/n
dan log k dari kemiringan garis (1/n) dan titik potong garis (log k). Menurut Kose et al.
(2014) adsorpsi yang baik terjadi jika nilai 1/n kurang dari 1. Data hasil perhitungan
disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Isoterm Freundlich konstan Ion Logam Cu2+ dan Pb2+
Ion Logam
1/n
Log k
R2
Cu2+
0,8264
-0,168
0,970
Pb2+
1,0577
-0,099
0,824
Berdasarkan Tabel 5 dan Tabel 6, penjerapan ion logam Cu2+ oleh serbuk kayu
sengon mengikuti isoterm Langmuir (R2 = 0,983) dan Freundlich (1/n = 0,8264) dengan
kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 14,73 mg/g. Nilai kapasitas adsorpsi yang
diperoleh pada penelitian ini lebih besar dari yang diperoleh Luo et al. (2013) yang
menggunakan serbuk kayu dengan kapasitas adsorpsi maksimal 8,5 mg/g. Untuk ion
logam Pb2+ tidak mengikuti isotherm Langmuir maupun Freundlich dilihat dari nilai R2
dan 1/n, karena menurut Kundari dan Wiyuniati (2008) dalam Estiaty (2013), jika pada
11
kurva linear nilai R2 mendekati 1 maka data percobaan mengikuti model kesetimbangan
tersebut.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Penambahan 12 gram serbuk kayu sengon dalam limbah cair laboratorium kimia
mampu menjerap 30,3929 mg/L ion logam Cu2+ (40,26%) dan 6,9249 mg/L ion
logam Pb2+ (79,19%).
2. Penjerapan ion logam Cu2+ pada penambahan serbuk kayu sengon mengikuti model
isoterm Langmuir dan Freundlich dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar
14,73 mg/g, sedangkan ion logam Pb2+ tidak mengikuti model isoterm Langmuir
maupun Freundlich.
Saran
Pada penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan uji morfologi permukaan
adsorben dengan SEM (Scanning Elektron Microscope) agar dapat menentukan berapa
persen permukaan adsorben yang teraktivasi.
12
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G. dan Santika, S.S. 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional.
Allo, D., Muhammad, Z., dan Nursiah, L. 2007. Pemanfaatan Serbuk Kayu Meranti
Merah (Shorea parvifolia Dyer) Sebagai Biosorben Ion Logam Cu (II). Jurnal.
Makassar: FMIPA Universitas Hasanuddin.
Ashraf, M.A., Maah, M.J., and Yusoff, I. 2010. Study of Banana peel (Musa sapientum)
as a Cationic Biosorben. American-Eurasian J. Agric & Environ. Sci. 8(1): 7-17.
Dewi, R. dan Fachraniah. 2011. Pemanfaatan Biomaterial Berbasis Selulosa (TKS dan
Serbuk Gergaji) Sebagai Adsorben Untuk Penyisihan Ion Krom dan Tembaga
Dalam Air. Prosiding Seminar Nasional Kimia. ISSN 979-458-549-1.
Kaneco, S., Inomatta, K., Itoh, K., Funasaka, K., Musuyama, K., Itoh, S., Suzuki, T.,
and Ohta, K. 2000. Development of Economical Treatment System for Plating
Factory Wastewater. Seikatsu Eisei. 44: 211-215.
Kose, T.D., Gharde, B.D., and Gholse, S.B. 2014. Efective Removal of Cr (VI) and Cu
(II) From Aqueous Solution Using Formaldehyde Treated Albizia Procera
Legumes Substrate as an Adsorbent. International Journal of Current Research
in Chemistry and Pharmaceutical Sciences. 1(7): 56-62.
Krim, L., Sahmoune, N., and Goma, B. 2006. Kinetics of Chromium Sorption on
Biomass Fungi from Aqueous Solution. American Journal of Environmental
Sciences. 2(1): 31-36.
Kundari, N. A. dan Wiyuniati, S. 2008. “Tinjauan Kesetimbangan Adsorpsi Tembaga
dalam Limbah Pencuci PCB dengan Zeolit” dalam: Estiaty, L.M.
Kesetimbangan dan Kinetika Adsorpsi Ion Cu2+ Pada Zeolit-H. Riset Geologi
dan Pertambangan. 22(2): 127-141.
Kurniasari, L. 2010. Pemanfaatan Mikroorganisme dan Limbah pertanian Sebagai
Bahan Baku Biosorben Logam Berat. Majalah Ilmiah MOMENTUM. 6(2): 5-8.
ISSN 0216 7395.
Lelifajri. 2010. Adsorpsi Ion Logam Cu(II) Menggunakan Lignin dari Limbah Serbuk
Kayu Gergaji. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. 7(3): 126-129. ISSN
1412-5064.
Luo, D., Yi, F.X, Zhou, L.T and Xu, D.L. 2013. Removal of Ions From Aqueous
Solution by the Abandoned Mushroom Compost of Flammulina Velutipes.
Journal of Environmental Biology. ISSN 0254-8704.
Murniasih, S dan Agus, T. 2013. Evaluasi Hg, Cd, Co, Cr dan As dalam Sampel Produk
Agroindustri Berdasarkan Keputusan BPOM dan ADI (Accept Daily Intake).
Jurnal Iptek Nuklir Ganendra. 16(1): 26-37.
13
Nurdila, F.A., Nining, S.A dan Edi, S. 2015. Adsorpsi Logam Tembaga (Cu), Besi (Fe),
dan Nikel (Ni) dalam Limbah Cair Buatan Menggunakan Nanopartikel Cobalt
Ferrite (CoFe2O4). Jurnal Fisika Indonesia. XIX(5). ISSN : 1410-2994.
Nyabakken, W.J. 1985. Biologi Laut Suatu Pendekatan Ekologis. Jakarta: PT.
Gramedia.
PERMENKES. 1990. Syarat –
416/MENKES/PER/IX/1990.
syarat
dan
Pengawasan
Kualitas
Air.
Prasad, A.G.D., and Abdullah, M.A. 2009. “Biosorption of Fe(II) from Aqueous
Solution Using Tamarind Bark and Potato Peel Waste: Equilibrium and Kinetic
Studies” dalam: Sukarta, I.N. Adsorpsi Ion Cr3+ Oleh Serbuk Gergaji Kayu
Albizia (Albizzia falcata): Studi Pengembangan Bahan Alternatif. Tesis. Bogor:
Institut Pertanian.
Rahayuningsih, R., Endang, S., dan Lina, M. 2012. Pemanfaatan Serbuk Gergaji Kayu
Sengon Sebagai Adsorben Ion Logam Pb2+. Seminar nasional kimia dan
pendidikian kimia SN-KPK IV. Surakarta: FKIP UNS.
Razek, T.M.A. 2013. Single Component Adsorption of Nickel, Cadmium, Copper and
Lead from Aqueous Solution Using Aswan Clay. International Journal of
Science and Research (IJSR). ISSN (Online): 2319-7064
Steel, R.G.D. and Torrie, J. H. 1987. Principle and Procedures of Statistic A
Biometrical Approach, 2nd ed. Japan: Mc Grow-Hill International Book Co.
Sukarta, I.N. 2008. Adsorpsi Ion Cr3+ Oleh Serbuk Gergaji Kayu Albizia (Albizzia
falcata): Studi Pengembangan Bahan Alternatif. Tesis. Bogor: Institut Pertanian.
Sumanjit, Walia, T.P.S and Kaur, R. Removal of health hazards causing acidic dyes
from aqueous solutions by the process of adsorption. 2007. Online Journal
Health and Allied Sciences. ISSN 0972-5997
Suprihatin, dan Nastiti, S.W. 2010. Penyisihan Logam Berat dari Limbah Cair
Laboratorium dengan Metode Presipitasi dan Adsorpsi. Makalah Sains. 14(1):
44-50.
Viobeth, B.R., Sri, S., dan Endro, S. 2012. Fitoremediasi Limbah Mengandung Timbal
(Pb) dan Nikel (Ni) Menggunakan Tumbuhan Kiambang (Salvinia molesta).
Jurnal Sains. Semarang: UNDIP.
Wahyuni, A. T. 2014. Sintesis Biosorben dari Limbah Kayu Jati dan Aplikasinya Untuk
Menjerap Logam Pb Dalam Limbah Cair Artifisial. Tugas Akhir. Semarang:
Universitas Negeri Semarang.
14
Webber. 1972. “Adsorption Analysis: Equilibria and Kinetics” dalam: Syauqiah, I.,
Mayang, A, dan Hatty, A. K. Analisis Variasi Waktu dan Kecepatan Pengaduk
Pada Proses Adsorpsi Limbah Logam Berat Dengan Arang Aktif. Jurnal Info
Teknik. 12(1).
falcataria (L.) Fosberg) TERHADAP PENJERAPAN Cu2+ DAN Pb2+ DARI
LIMBAH CAIR LABORATORIUM KIMIA
THE EFFECT OF STIRRING PROCESS AND WEIGHT SAWDUST (Albizia
falcataria (L.) Fosberg) ON Cu2+ AND Pb2+ ADSORPTION FROM CHEMICAL
LABORATORY WASTE WATER
Oleh :
Adiella Permata Sari
652013015
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika
guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains
(Kimia)
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
2017
ii
iii
iv
1
PENGARUH PENGADUKAN DAN BOBOT SERBUK KAYU SENGON (Albizia
falcataria (L.) Fosberg) TERHADAP PENJERAPAN Cu2+ DAN Pb2+ DARI
LIMBAH CAIR LABORATORIUM KIMIA
THE EFFECT OF STIRRING PROCESS AND WEIGHT SAWDUST (Albizia
falcataria (L.) Fosberg) ON CU2+ AND PB2+ ADSORPTION FROM CHEMICAL
LABORATORY WASTE WATER
Adiella Permata Sari1, Cucun Alep Riyanto2, Sri Hartini2
Mahasiswa Program Studi Kimia, 2Dosen Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Jalan Diponegoro No. 52-60 Salatiga 50711, Jawa Tengah – Indonesia
1
adiellapermata@gmail.com
1
ABSTRACT
The aim of this study were: 1) to determine the optimum weight of sengon
sawdust on the heavy metal ions Cu2+ and Pb2+ adsorption from waste Chemical
Laboratory, 2) to determine the effectiveness of heavy metal ions Cu2+ and Pb2+
absorption by sawdust sengon with and without stirring and 3) to determine the model
of adsorption isotherm ion Cu2+ and Pb2+. Data were analyzed with a 6×2 factorial
treatment design with three replications. As the first factor is the weight of sengon
sawdust, which are 1.5; 3; 4.5; 6; 9; and 12 g. Meanwhile, as the second factor is the
mixing process comprising stirring and without stirring. To test the difference between
treatments means, the Honestly Significant of Difference (HSD) were used at 5% level
of significant.
The results of this study showed that the addition of 12 g of sengon sawdust
can adsorp 30.3929 mg/L of Cu2+ metal ions and 6.9249 mg/L of Pb2+ metal ions.
Furthermore, model of adsorption isotherm of sengon sawdust addition for Cu2+ heavy
metal ions followed the Langmuir and Freundlich isotherm with the maximum
adsorption capacity 14,73 mg/g, while the metal ion Pb2+ did not follow neither the
Langmuir isotherm model nor Freundlich isotherm model.
Keyword: Adsorption, Sawdust, Waste Water
PENDAHULUAN
Limbah cair sebagai hasil samping dari aktivitas laboratorium sering
menimbulkan permasalahan bagi lingkungan (Krim et al., 2006). Limbah cair tersebut
mengandung beberapa zat kimia berbahaya dan beracun yang mencemari lingkungan
antara lain logam berat, senyawa nitrat, nitrit, amoniak, dan lain-lain (Viobeth dkk.,
2012). Lebih lanjut menurut Suprihatin dan Nastiti (2010), jenis ion logam berat yang
umumnya terkandung dalam limbah cair laboratorium kimia adalah Hg2+, Cd2+, Cu2+,
Ag+, Ni2+, Pb2+, Cr6+, Zn2+ dan Mn2+. Ion logam berat Pb2+ merupakan ion logam berat
2
yang tidak dapat didegradasi dan apabila masuk ke dalam tubuh dapat menimbulkan
gangguan kesehatan bahkan dapat menyebabkan kematian (Murniasih dan Agus, 2013).
Dalam perkembangan ilmu pengetahuan, ada beberapa metode yang dapat
diterapkan untuk mengurangi konsentrasi ion logam berat yang terkandung dalam
limbah cair laboratorium antara lain pengendapan secara kimia, penukar ion,
elektrolisis, dan ekstraksi dengan pelarut (Kaneco et al., 2000). Proses-proses tersebut
memiliki beberapa kelemahan, diantaranya adalah produksi lumpur limbah beracun
yang tinggi dan dapat menyulitkan proses penanganan serta pembuangannya (Prasad
dan Abdullah, 2009 dalam Sukarta, 2008). Kelemahan lain dari proses tersebut adalah
proses memerlukan biaya tinggi serta kurang efektif bila diaplikasikan pada konsentrasi
limbah yang rendah (Ashraf et al., 2010).
Salah satu alternatif lain dalam pengolahan limbah cair yang mengandung ion
logam berat adalah penggunaan bahan – bahan yang berasal dari alam sebagai adsorben
atau sering disebut dengan biosorben (Kurniasari, 2010). Keuntungan penggunaan
biosorben diantaranya adalah biaya yang relatif murah, efisiensi tinggi pada larutan
encer, minimalisasi pembentukan lumpur, serta kemudahan proses regenerasinya
(Ashraf et al., 2010). Serbuk gergaji kayu merupakan salah satu biosorben yang dapat
digunakan dalam menjerap logam karena mengandung komponen – komponen kimia
seperti selulosa, hemiselulosa dan lignin (Wahyuni, 2014). Pemanfaatan serbuk gergaji
kayu sebagai biosorben merupakan salah satu teknologi yang murah karena bahan
bakunya mudah didapat di Indonesia yang merupakan negara dengan hutan yang sangat
luas (Sukarta, 2008)
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk proses adsorpsi ion logam berat
menggunakan biosorben dari serbuk gergaji kayu. Hasil penelitian Lelifajri (2010)
dengan penambahan 10 ppm lignin dari serbuk gergaji kayu pada adsorbat ion tembaga
20 mg/L menghasilkan efisiensi penyerapan sebesar 99,3%. Dewi dan Fachraniah
(2011) melaporkan bahwa adsorben tandan kosong sawit (TKS) dan serbuk kayu
meranti dapat menyisihkan ion logam Cr6+ dan Cu2+ sebesar 96,21% dan 94,83%, serta
penelitian Rahayuningsih dkk. (2012) menunjukkan serbuk kayu sengon dapat
menurunkan konsentrasi ion logam Pb2+ sebesar 45,336%.
Serbuk gergaji kayu sengon merupakan jenis serbuk gergaji yang banyak
dijumpai dalam industri penggergajian kayu (Rahayuningsih dkk., 2012). Kadar
3
selulosa dan hemiselulosa kayu sengon yang cukup tinggi dapat berpotensi digunakan
sebagai biosorben ion logam berat. Lebih lanjut menurut Webber (1972) dalam
Syauqiah dkk. (2011), salah satu faktor yang mempengaruhi sorpsi adalah konsentrasi
adsorbat serta proses film diffusion yang tergantung pada besarnya pergolakan dalam
sistem. Berdasarkan penelitian-penelitian tersebut, maka pada penelitian ini akan dikaji
tentang pengaruh pengadukan dan bobot serbuk gergaji kayu sengon (Albizia falcataria
(L.) Fosberg) terhadap penjerapan ion logam berat (Cu2+ dan Pb2+) dari limbah cair
laboratorium kimia.
Berdasarkan latar belakang di atas maka penelitian ini bertujuan:
1. Menentukan bobot serbuk kayu sengon yang optimal dalam penjerapan ion logam
Cu2+ dan Pb2+ dari limbah Laboratorium Kimia
2. Menentukan model isotherm adsorpsi ion logam Cu2+ dan Pb2+ dalam limbah cair
laboratorium.
METODA PENELITIAN
Bahan dan Piranti
Serbuk kayu sengon diperoleh dari dusun Cukil, Kecamatan Tengaran, Kab.
Semarang. Limbah cair diperoleh dari Laboratorium Kimia Fakultas Sains dan
Matematika UKSW dan merupakan limbah yang belum diolah. Bahan kimiawi yang
digunakan memiliki pro analysis grade (MERCK) yaitu NaOH, K2Cr2O7, Ag2SO4,
H2SO4, HgSO4, dan FAS (Ferrous Amonium Sulfat). Bahan lain yang digunakan adalah
akuades dan indikator Feroin.
Piranti yang digunakan antara lain Spektrofotometer HACH DR/EL 2000, pH
meter HANNA Instrument 9812, Neraca Analitis (Mettler H80), dan Atomic Absorption
Spectrophotometer (AAS) PinA Acle 900T Perkin Elmer.
Metoda
Karakterisasi Limbah Cair Laboratorium Kimia
Limbah cair laboratorium kimia yang belum diolah dikarakterisasi terlebih
dahulu untuk mengetahui parameter fisiko – kimiawi serta kandungan ion logam berat
sebelum dilakukan perlakuan dengan adsorben.
4
Preparasi dan Aktivasi Biosorben (Rahayuningsih dkk., 2012 yang dimodifikasi)
Serbuk kayu sengon dicuci dengan akuades sebanyak 3 kali lalu dikeringkan di
dalam oven pada suhu 60°C selama 24 jam. Setelah kering, serbuk kayu diayak
menggunakan ayakan 120 mesh lalu seberat 125 g serbuk kayu dimasukkan ke dalam
labu Erlenmeyer yang berisi 6,25 L larutan NaOH 7% dan diaduk menggunakan
magnetic stirer selama 70 menit dengan kecepatan 90 rpm. Langkah berikutnya adalah
menyaring dan menetralkan biosorben serbuk kayu menggunakan akuades lalu
mengeringkan kembali dalam oven.
Optimasi Waktu Kontak Penjerapan Ion Logam Cu2+ dan Pb2+ oleh Serbuk Kayu
Sengon (Lelifajri, 2010 yang dimodifikasi)
Ditimbang seberat 25 g serbuk kayu sengon kemudian dimasukkan ke dalam
gelas beaker, kemudian ditambahkan 500 mL limbah cair laboratorium. Selanjutnya
larutan diaduk menggunakan magnetic stirer dengan variasi waktu kontak 30, 60, 90,
120, 150, 180, 210, dan 240 menit pada kecepatan 90 rpm. Larutan disaring dan
filtratnya dianalisis.
Perlakuan Limbah Cair Dengan Serbuk Kayu Sengon (Rahayuningsih dkk., 2012
yang dimodifikasi)
Sejumlah 200 mL limbah cair laboratorium kimia dimasukkan ke dalam 6 gelas
beaker. Kemudian limbah cair laboratorium ditambah dengan serbuk kayu sengon
dengan variasi bobot 1,5; 3; 4,5; 6; 9; dan 12 g. Selanjutnya larutan diaduk
menggunakan magnetic stirer dengan kecepatan 90 rpm selama 60 menit. Larutan
disaring dan filtratnya dianalisis. Prosedur yang sama juga dilakukan untuk perlakuan
tanpa pengadukan.
Analisis Ion Logam Berat dan Parameter Pendukung Fisiko – Kimiawi Limbah
Cair
Analisis logam dalam limbah cair laboratorium kimia dilakukan dengan Atomic
Absorption Spectrophotometer (AAS) PinA Acle 900T Perkin Elmer., sedangkan
pengukuran parameter fisiko-kimiawi dengan metoda dan pirantinya disajikan pada
Tabel 1.
5
Tabel 1. Parameter Limbah Cair dengan Metode/Piranti Penelitian (PERMENKES,
1990)
Parameter
Fisikawi
DHL (Daya Hantar Listrik)
(µs/cm)
TDS (Total Dissolved Solids)
(ppm)
Warna (PtCo)
Kekeruhan (FTU)
Piranti
Conductivity meter (HANNA
Instrument 9812)
TDS meter (HANNA Instrument
9812)
Spektrofotometer HACH DR/EL
2000 (Iowa, USA)
Spektrofotometer HACH DR/EL
2000 (Iowa, USA)
Kimiawi
Ph
COD (mg/l)
Ion Logam Berat (Cu2+ dan
Pb2+)
pH meter (HANNA Instrument
9812)
Titrimetrik (Alaerts dan Santika,
1987)
AAS PinA Acle 900T Perkin
Elmer
Analisis Data
Data adsorpsi logam berat dianalisis dengan Rancangan Perlakuan Faktorial 6×2
dengan 3 kali ulangan. Sebagai faktor pertama adalah bobot serbuk kayu sengon yang
terdiri dari 6 variasi bobot, yaitu 1,5; 3; 4,5; 6; 9; dan 12 g. Sedangkan sebagai faktor
kedua adalah proses pengadukan yang terdiri dari pengadukan dan tanpa pengadukan.
Untuk menguji beda antara perlakuan dilakukan Uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan
tingkat kebermaknaan 5% (Steel and Torie, 1987).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Limbah Cair Laboratorium Kimia
Hasil dari Karakterisasi awal limbah cair laboratorium kimia sebelum diberi
perlakuan pengadukan dan berbagai dosis serbuk gergaji kayu sengon disajikan pada
Tabel 2.
Tabel 2. Karakterisasi Awal Serapan Ion Logam Berat dalam Limbah Cair
Laboratorium Kimia
Ion Logam Berat
Cu2+
Pb2+
Kadar (mg/L)
75,4993
8,7446
6
Berdasarkan Tabel 2 limbah cair laboratorium kimia mengandung ion logam
berat Cu2+ sebesar 75, 4993 mg/L dan Pb2+ sebesar 8,7446 mg/L. Menurut PERMEN RI
N0. 82 th 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air,
kadar ion logam berat Cu2+ dan Pb2+ yang diperbolehkan dalam suatu perairan yaitu
0,02 mg/L dan 0,03 mg/L. Keberadaan ion logam Pb2+ dan Cu2+ dalam perairan akan
berpengaruh buruk terhadap organisme yang hidup di perairan dan apabila logam berat
terakumulasi lebih besar akan berdampak pada organisme paling tinggi dalam rantai
makanan (Nyabakken, 1985), sehingga perlu dilakukan pengolahan limbah terlebih
dahulu sebelum dibuang ke lingkungan.
Optimasi Waktu Kontak Penjerapan Ion Logam Cu2+ dan Pb2+ oleh Serbuk Kayu
Sengon
Hasil Optimasi waktu kontak penjerapan ion logam Cu2+ oleh serbuk kayu
sengon disajikan pada Gambar 1, sedangkan hasil optimasi waktu kontak penjerapan
ion logam Pb2+ oleh serbuk kayu sengon disajikan pada Gambar 2.
11.8044
Konsentrasi (mg/L)
12
10.8022
10.5809
11.3656
10.7680
10
10.6180
8.8343
9.0185
8
30
60
90
120
150
180
210
240
Waktu (menit)
Gambar 1. Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Penjerapan Ion Logam Cu2+
Konsentrasi (mg/L)
7.0
6.6286
6.5884
6.4114
6.5
6.3066
6.3871
6.3603
6.3200
6.1858
6.0
30
60
90
120
150
180
210
240
Waktu (menit)
Gambar 2. Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Penjerapan Ion Logam Pb2+
7
Berdasarkan Gambar 1 dan Gambar 2, terlihat bahwa waktu kontak optimal
penjerapan ion logam Cu2+ dan Pb2+ oleh serbuk kayu sengon diperoleh pada menit ke
180 dengan konsentrasi Cu2+ terjerap sebesar 11,8044 mg/L dan konsentrasi Pb2+
terjerap sebesar 6,6286 mg/L. Hal ini sejalan dengan prinsip yang dikemukakan oleh
Allo dkk. (2007) yang menyatakan bahwa semakin lama waktu yang digunakan pada
proses adsorpsi, maka akan semakin banyak pula logam berat yang teradsorpsi. Namun
dari Gambar 1 dan Gambar 2 terlihat bahwa ada penurunan konsentrasi penjerapan
ion logam Cu2+ dan Pb2+ pada menit ke 210. Hal ini diperkirakan sebagai proses
desorpsi atau pelepasan kembali yang disebabkan karena lemahnya interaksi yang
terjadi antara ion logam dengan adsorben serta adanya kompetisi penjerapan yang
terjadi antar ion logam tersebut (Nurdila dkk., 2015).
Penentuan Pengaruh Pengadukan dan Bobot Serbuk Kayu Sengon Terhadap
Penjerapan Ion Logam Cu2+
Penjerapan ion logam Cu2+ hasil interaksi penambahan bobot serbuk kayu
sengon dan proses pengadukan berkisar antara 28,5603 mg/L sampai dengan 29,1840
mg/L (Gambar 3).
Penjerapan Cu2+ (%)
42.0
40.0
38.0
Pengadukan
Tanpa Pengadukan
36.0
1.5
3
4.5
6
9
12
Bobot (g)
Gambar 3. Penjerapan Ion Logam Cu2+ Antar Pengadukan dan Berbagai Dosis
Serbuk Gergaji Kayu Sengon
Gambar 3 menunjukkan bahwa penjerapan ion logam Cu2+ pada setiap proses
dengan pengadukan dan tanpa pengadukan mengalami fluktuasi, namun dari ke dua
proses tersebut, penjerapan ion logam Cu2+ cenderung meningkat seiring dengan
peningkatan bobot serbuk kayu sengon. Hal ini sejalan dengan penelitian Razek (2013)
yang menyatakan bahwa penjerapan ion logam meningkat seiring dengan peningkatan
dosis adsorben dalam larutan. Berdasarkan Gambar 3 terlihat bahwa bobot 12 g dengan
8
proses pengadukan merupakan bobot optimal dalam penjerapan ion logam Cu2+ dengan
konsentrasi jerapan sebesar 30,3929 mg/L (40,26%) (Tabel 3).
Tabel 3. Efektivitas Penjerapan Ion Logam Cu2+ Dengan Dosis Penambahan 12 g
Serbuk Kayu Sengon
Proses Aduk
Pengadukan
Tanpa
Pengadukan
Konsentrasi
Awal (mg/L)
75.4993
Konsentrasi
Akhir (mg/L)
45,1064
75.4993
45,6701
Penjerapan Ion Efektivitas
Cu2+ (mg/L)
(%)
30,3929 ± 0,0041
40,26
29,8292 ± 0,0022
39,51
Penentuan Pengaruh Pengadukan dan Bobot Serbuk Kayu Sengon Terhadap
Penjerapan Ion Logam Pb2+
Penjerapan ion logam Pb2+ hasil interaksi penambahan bobot serbuk kayu
sengon dan proses pengadukan berkisar antara 2,8818 – 6,9249 mg/L (Gambar 4)
Penjerapan ion Pb2+ (%)
100.0
80.0
60.0
Pengadukan (%)
40.0
Tanpa Pengadukan (%)
20.0
1.5
3
4.5
6
9
12
Bobot (g)
Gambar 4.
Penjerapan Ion Logam Pb2+ Antar Pengadukan dan Berbagai Dosis
Serbuk Gergaji Kayu Sengon
Gambar 4 menunjukkan bahwa pada setiap setiap proses dengan pengadukan
dan tanpa pengadukan, penjerapan ion logam Pb2+ meningkat seiring dengan
peningkatan bobot serbuk kayu sengon. Hal ini sejalan dengan penelitian
Rahayuningsih dkk. (2012) yang menyatakan bahwa semakin besar dosis adsorben yang
digunakan dalam penjerapan maka semakin banyak gugus –OH dari selulosa serbuk
kayu sengon yang dapat menjerap ion logam Pb2+. Berdasarkan Gambar 4 terlihat
bahwa bobot 12 g dengan proses pengadukan merupakan bobot optimal dalam
penjerapan ion logam Pb2+ dengan konsentrasi jerapan sebesar 6,9249 mg/L (79,19%).
(Tabel 4). Temuan ini memiliki efektivitas penjerapan lebih tinggi dari pada penelitian
9
Rahayuningsih dkk. (2012) yang hanya mampu menurunkan kadar ion Pb2+ dari 10
mg/L menjadi 5,4664 mg/L (45,336%).
Tabel 4. Efektivitas Penjerapan Ion Logam Pb2+ Dengan Dosis Penambahan 12 gram
Serbuk Kayu Sengon
Proses Aduk
Konsentrasi
Awal (mg/L)
Konsentrasi
Akhir (mg/L)
Penjerapan Ion
Cu2+ (mg/L)
Efektivitas
(%)
Pengadukan
Tanpa
Pengadukan
8,7446
8,7446
1,8197
2,3587
6,9249 ± 0,0071
6,3859 ± 0,0042
79,19
73,03
Isoterm Penjerapan Ion Logam Dalam Limbah Cair Laboratorium Kimia
Menggunakan Serbuk Gergaji Kayu Sengon Berdasarkan Langmuir dan
Freundlich
Isoterm Penjerapan ion logam Cu2+ dan Pb2+ dianalisa menggunakan permodelan
Isoterm Langmuir dan Freundlich. Menurut Razek (2013), isoterm Langmuir dan
Freundlich adalah permodelan yang paling sederhana dan paling umum digunakan
dalam menentukan isoterm penjerapan komponen padat dari fase cair. Isoterm
Langmuir didasarkan pada asumsi bahwa penjerapan hanya terjadi pada lapisan tunggal
(monolayer) dan adsorben mempunyai permukaan homogen serta tidak ada interaksi
antara molekul – molekul yang terjerap (Razek, 2013). Persamaan isoterm adsorpsi
Langmuir dapat diturunkan berdasarkan persamaan berikut (Sumanjit et al., 2007):
𝐶𝑒
Keterangan:
𝑋
=
𝐶𝑒
𝐶𝑚
+
1
𝑏𝐶𝑚
……………………………………. (1)
Ce = konsentrasi logam pada kesetimbangan (mg/L)
X = massa logam yang dijerap per gram adsorben (mg/g)
Cm = massa logam pada saat 1 gram adsorben dapat menjerap secara sempurna (mg/g)
b = konstanta isoterm
Berdasarkan kurva linier Ce/x versus Ce penjerapan ion logam Cu2+ dan kurva
linier Ce/x versus Ce penjerapan ion logam Pb2+ dapat dihitung nilai Cm dan b dari
kemiringan garis (1/Cm) dan titik potong garis (1/bCm). Data hasil perhitungan
disajikan pada Tabel 5.
10
Tabel 5. Isoterm Langmuir konstan Ion Logam Cu2+ dan Pb2+
Ion
Logam
Cu2+
B
Cm
R2
-0,05
14,73
0,983
Pb2+
0,01
23,94
0,005
Lebih lanjut menurut Sukarta (2008) isoterm Freundlich didasarkan atas
terbentuknya lapisan multilayer dari molekul – molekul adsorbat pada permukaan
adsorben, namun pada adsorpsi freundlich situs – situs aktif pada permukaan adsorben
bersifat heterogen. Persamaan isoterm Freundlich dapat diturunkan dalam persamaan
berikut (Sumanjit et al., 2007):
log
𝑥
𝑚
1
= log 𝑘 + log 𝐶𝑒 ………………………… (2)
𝑛
X/m = jumlah adsorbat terjerap per satuan bobot adsorben
Ce = konsentrasi logam pada kesetimbangan
k
= kapasitas adsorpsi (mg/g)
n
= Konstanta empiris Freundlich
Berdasarkan kurva linier log x/m versus log Ce penjerapan ion logam Cu2+ dan
kurva linier log x/m versus log Ce penjerapan ion logam Pb2+ dapat dihitung nilai 1/n
dan log k dari kemiringan garis (1/n) dan titik potong garis (log k). Menurut Kose et al.
(2014) adsorpsi yang baik terjadi jika nilai 1/n kurang dari 1. Data hasil perhitungan
disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Isoterm Freundlich konstan Ion Logam Cu2+ dan Pb2+
Ion Logam
1/n
Log k
R2
Cu2+
0,8264
-0,168
0,970
Pb2+
1,0577
-0,099
0,824
Berdasarkan Tabel 5 dan Tabel 6, penjerapan ion logam Cu2+ oleh serbuk kayu
sengon mengikuti isoterm Langmuir (R2 = 0,983) dan Freundlich (1/n = 0,8264) dengan
kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 14,73 mg/g. Nilai kapasitas adsorpsi yang
diperoleh pada penelitian ini lebih besar dari yang diperoleh Luo et al. (2013) yang
menggunakan serbuk kayu dengan kapasitas adsorpsi maksimal 8,5 mg/g. Untuk ion
logam Pb2+ tidak mengikuti isotherm Langmuir maupun Freundlich dilihat dari nilai R2
dan 1/n, karena menurut Kundari dan Wiyuniati (2008) dalam Estiaty (2013), jika pada
11
kurva linear nilai R2 mendekati 1 maka data percobaan mengikuti model kesetimbangan
tersebut.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Penambahan 12 gram serbuk kayu sengon dalam limbah cair laboratorium kimia
mampu menjerap 30,3929 mg/L ion logam Cu2+ (40,26%) dan 6,9249 mg/L ion
logam Pb2+ (79,19%).
2. Penjerapan ion logam Cu2+ pada penambahan serbuk kayu sengon mengikuti model
isoterm Langmuir dan Freundlich dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar
14,73 mg/g, sedangkan ion logam Pb2+ tidak mengikuti model isoterm Langmuir
maupun Freundlich.
Saran
Pada penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan uji morfologi permukaan
adsorben dengan SEM (Scanning Elektron Microscope) agar dapat menentukan berapa
persen permukaan adsorben yang teraktivasi.
12
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G. dan Santika, S.S. 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional.
Allo, D., Muhammad, Z., dan Nursiah, L. 2007. Pemanfaatan Serbuk Kayu Meranti
Merah (Shorea parvifolia Dyer) Sebagai Biosorben Ion Logam Cu (II). Jurnal.
Makassar: FMIPA Universitas Hasanuddin.
Ashraf, M.A., Maah, M.J., and Yusoff, I. 2010. Study of Banana peel (Musa sapientum)
as a Cationic Biosorben. American-Eurasian J. Agric & Environ. Sci. 8(1): 7-17.
Dewi, R. dan Fachraniah. 2011. Pemanfaatan Biomaterial Berbasis Selulosa (TKS dan
Serbuk Gergaji) Sebagai Adsorben Untuk Penyisihan Ion Krom dan Tembaga
Dalam Air. Prosiding Seminar Nasional Kimia. ISSN 979-458-549-1.
Kaneco, S., Inomatta, K., Itoh, K., Funasaka, K., Musuyama, K., Itoh, S., Suzuki, T.,
and Ohta, K. 2000. Development of Economical Treatment System for Plating
Factory Wastewater. Seikatsu Eisei. 44: 211-215.
Kose, T.D., Gharde, B.D., and Gholse, S.B. 2014. Efective Removal of Cr (VI) and Cu
(II) From Aqueous Solution Using Formaldehyde Treated Albizia Procera
Legumes Substrate as an Adsorbent. International Journal of Current Research
in Chemistry and Pharmaceutical Sciences. 1(7): 56-62.
Krim, L., Sahmoune, N., and Goma, B. 2006. Kinetics of Chromium Sorption on
Biomass Fungi from Aqueous Solution. American Journal of Environmental
Sciences. 2(1): 31-36.
Kundari, N. A. dan Wiyuniati, S. 2008. “Tinjauan Kesetimbangan Adsorpsi Tembaga
dalam Limbah Pencuci PCB dengan Zeolit” dalam: Estiaty, L.M.
Kesetimbangan dan Kinetika Adsorpsi Ion Cu2+ Pada Zeolit-H. Riset Geologi
dan Pertambangan. 22(2): 127-141.
Kurniasari, L. 2010. Pemanfaatan Mikroorganisme dan Limbah pertanian Sebagai
Bahan Baku Biosorben Logam Berat. Majalah Ilmiah MOMENTUM. 6(2): 5-8.
ISSN 0216 7395.
Lelifajri. 2010. Adsorpsi Ion Logam Cu(II) Menggunakan Lignin dari Limbah Serbuk
Kayu Gergaji. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. 7(3): 126-129. ISSN
1412-5064.
Luo, D., Yi, F.X, Zhou, L.T and Xu, D.L. 2013. Removal of Ions From Aqueous
Solution by the Abandoned Mushroom Compost of Flammulina Velutipes.
Journal of Environmental Biology. ISSN 0254-8704.
Murniasih, S dan Agus, T. 2013. Evaluasi Hg, Cd, Co, Cr dan As dalam Sampel Produk
Agroindustri Berdasarkan Keputusan BPOM dan ADI (Accept Daily Intake).
Jurnal Iptek Nuklir Ganendra. 16(1): 26-37.
13
Nurdila, F.A., Nining, S.A dan Edi, S. 2015. Adsorpsi Logam Tembaga (Cu), Besi (Fe),
dan Nikel (Ni) dalam Limbah Cair Buatan Menggunakan Nanopartikel Cobalt
Ferrite (CoFe2O4). Jurnal Fisika Indonesia. XIX(5). ISSN : 1410-2994.
Nyabakken, W.J. 1985. Biologi Laut Suatu Pendekatan Ekologis. Jakarta: PT.
Gramedia.
PERMENKES. 1990. Syarat –
416/MENKES/PER/IX/1990.
syarat
dan
Pengawasan
Kualitas
Air.
Prasad, A.G.D., and Abdullah, M.A. 2009. “Biosorption of Fe(II) from Aqueous
Solution Using Tamarind Bark and Potato Peel Waste: Equilibrium and Kinetic
Studies” dalam: Sukarta, I.N. Adsorpsi Ion Cr3+ Oleh Serbuk Gergaji Kayu
Albizia (Albizzia falcata): Studi Pengembangan Bahan Alternatif. Tesis. Bogor:
Institut Pertanian.
Rahayuningsih, R., Endang, S., dan Lina, M. 2012. Pemanfaatan Serbuk Gergaji Kayu
Sengon Sebagai Adsorben Ion Logam Pb2+. Seminar nasional kimia dan
pendidikian kimia SN-KPK IV. Surakarta: FKIP UNS.
Razek, T.M.A. 2013. Single Component Adsorption of Nickel, Cadmium, Copper and
Lead from Aqueous Solution Using Aswan Clay. International Journal of
Science and Research (IJSR). ISSN (Online): 2319-7064
Steel, R.G.D. and Torrie, J. H. 1987. Principle and Procedures of Statistic A
Biometrical Approach, 2nd ed. Japan: Mc Grow-Hill International Book Co.
Sukarta, I.N. 2008. Adsorpsi Ion Cr3+ Oleh Serbuk Gergaji Kayu Albizia (Albizzia
falcata): Studi Pengembangan Bahan Alternatif. Tesis. Bogor: Institut Pertanian.
Sumanjit, Walia, T.P.S and Kaur, R. Removal of health hazards causing acidic dyes
from aqueous solutions by the process of adsorption. 2007. Online Journal
Health and Allied Sciences. ISSN 0972-5997
Suprihatin, dan Nastiti, S.W. 2010. Penyisihan Logam Berat dari Limbah Cair
Laboratorium dengan Metode Presipitasi dan Adsorpsi. Makalah Sains. 14(1):
44-50.
Viobeth, B.R., Sri, S., dan Endro, S. 2012. Fitoremediasi Limbah Mengandung Timbal
(Pb) dan Nikel (Ni) Menggunakan Tumbuhan Kiambang (Salvinia molesta).
Jurnal Sains. Semarang: UNDIP.
Wahyuni, A. T. 2014. Sintesis Biosorben dari Limbah Kayu Jati dan Aplikasinya Untuk
Menjerap Logam Pb Dalam Limbah Cair Artifisial. Tugas Akhir. Semarang:
Universitas Negeri Semarang.
14
Webber. 1972. “Adsorption Analysis: Equilibria and Kinetics” dalam: Syauqiah, I.,
Mayang, A, dan Hatty, A. K. Analisis Variasi Waktu dan Kecepatan Pengaduk
Pada Proses Adsorpsi Limbah Logam Berat Dengan Arang Aktif. Jurnal Info
Teknik. 12(1).