STUDI PENYERAPAN LOGAM BESI (Fe) DAN SULFAT DARI LIMBAH INDUSTRI PERTAMBANGAN DENGAN ADSORBEN KULIT UBI KAYU DAN SPENT MUSHROOM

  

STUDI PENYERAPAN LOGAM BESI (Fe) DAN SULFAT

DARI LIMBAH INDUSTRI PERTAMBANGAN DENGAN

ADSORBEN KULIT UBI KAYU DAN SPENT MUSHROOM

  T E S I S Oleh

FAISAL ABRANY SIREGAR

107004001/PSL

  

STUDI PENYERAPAN LOGAM BESI (Fe) DAN SULFAT

DARI LIMBAH INDUSTRI PERTAMBANGAN DENGAN

ADSORBEN KULIT UBI KAYU DAN SPENT MUSHROOM

  

T E S I S

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains

dalam Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan

pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

  

Oleh

FAISAL ABRANY SIREGAR

107004001/PSL

  

Judul Tesis : STUDI PENYERAPAN LOGAM BESI (Fe) DAN

SULFAT DARI LIMBAH

  INDUSTRI PERTAMBANGAN DENGAN ADSORBEN KULIT UBI KAYU DAN SPENT MUSHROOM

SUBSTRAT (SMS)

  Nama Mahasiswa : Faisal Abrany Siregar Nomor Pokok : 107004001 Program Studi : Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan

Menyetujui,

Komisi Pembimbing

  

(Prof. Dr. Setiaty Pandia)

Ketua

(Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil) Drs. Chairuddin,

MSc

  Anggota Anggota Ketua Program Studi, Direktur,

  Telah diuji pada Tanggal : 07 Januari 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Setiaty Pandia

Anggota : 1. Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil

2. Drs. Chairuddin, MSc

  

PERNYATAAN

Judul Tesis

STUDI PENYERAPAN LOGAM BESI (Fe) DAN SULFAT DARI LIMBAH

  

INDUSTRI PERTAMBANGAN DENGAN ADSORBEN KULIT UBI KAYU

DAN SPENT MUSHROOM SUBSTRAT (SMS)

  Dengan ini penulis menyatakan bahwa tesis ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara adalah benar merupakan hasil karya penulis sendiri.

  Adapun pengutipan

• – pengutipan yang penulis lakukan pada bagian – bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan tesis ini, telah penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah, dan etika penulisan ilmiah.

  Apabila di kemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian

• – disertasi ini bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian bagian tertentu, penulis bersedia menerima sanksi pencabutan gelar akademik yang penulis sandang dan sanksi
• – sanksi lainnya sesuai dengan peraturan perundangan yang berlaku.

  Medan, Januari 2013 Penulis, Faisal Abrany Siregar

  

ABSTRAK

Salah satu dampak yang dihasilkan dari kegiatan penambangan adalah

terbentuknya proses air asam tambang. Karaktersitik air asam tambang yang

dihasilkan dari industri pertambangan di daerah Batangtoru, Tapanuli Selatan

adalah tingginya konsentrasi logam besi (Fe) 4086,86 mg/L dan konsentrasi

Sulfat 5131,25 mg/L. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui efisiensi

pengolahan alternatif air asam tambang dengan menggunakan media karbon

aktif berbahan dasar kulit bagian dalam ubi kayu dan material organik Spent

Mushroom Substrat (SMS) dari sisa pengolahan industri pengembangbiakan

jamur. Hasil dari masing

• – masing media ini menghasilkan adsorpsi logam besi

  (Fe) sebesar 84,50% dan penyisihan Sulfat sebesar 63,24 % dengan media

  karbon aktif dan efisiensi penyisihan logam besi (Fe) sebesar 99,99% dan 72,41%

  untuk penyisihan Sulfat dengan media SMS.

  Kata kunci : Air asam tambang, Konsentrasi logam besi (Fe), Konsentrasi Sulfat,

  adsorpsi, karbon aktif, Spent mushroom substrat (SMS).

  

ABSTRACT

One of the effects of mining activity is the forming of the process of acid mine

drainage. The characteristics of acid mine drainage produced by mining industry

at Batangtoru, South Tapanuli, is high in iron metal (Fe) concentration at

4086.86 mg/L and in sulfate concentration at 5131.25 mg/L. The aim of the

research was to know the efficiency of alternative processing of acid mine

drainage using the medium of active carbon made of inner peel of cassava and

Spent Mushroom Substrate (SMS) from waste of mushroom industrial processing.

The results demonstrated that the adsorption of iron metal (Fe) and sulfate using

activated carbon were 84.50% and 63.24%, respectively and the adsorption of

iron metal (Fe) and sulfate using Spent Mushroom Substrate (SMS) were 99.99%

and 72.41%, respectively.

  

Keywords: Acid Mine Drainage, Concentration of Iron Metal (Fe), Concentration

of Sulfate, Adsorption, Active Carbon, Spent Mushroom Substrate (SMS)

KATA PENGANTAR

  Segala puji bagi Allah Subhanahu Wata‟ala atas yang telah memberikan kesempatan dan kesehatan kepada penulis untuk menyelesaikan tesis ini. Shalawat beriring salam penulis sampaikan kepada nabi besar Muhammad Shallallahu „Alaihi Wassalam.

  Dalam penyusunan tesis ini penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan dan arahan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1.

  Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc(CTM), SpA(K), selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.

  2. Bapak Prof. Dr. Ir. A. Rahim Matondang, MSIE selaku Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

  3. Ibu Prof. Dr. Retno Widhiastuti, MS selaku Ketua Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

  4. Ibu Prof. Dr. Setiaty Pandia, selaku ketua komisi Dewan Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penulisan tesis ini.

  5. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil, selaku anggota komisi Dewan Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis

  6. Bapak Drs. Chairuddin, MSc selaku anggota komisi Dewan Pembimbing dan selaku Sekretaris Program Studi Magister Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

  7. Bapak Prof. Dr. Harlem Marpaung dan Bapak Prof. Dr. Ir. B. Sengli J Damanik selaku dosen pembanding atas saran, kritik dan arahan guna perbaikan tesis ini.

  8. Seluruh Dosen pengajar, staf administrasi dan rekan – rekan mahasiswa yang telah banyak membantu selama perkuliahan hingga penulisan tesis ini.

  9. Kedua orang tua, istri dan anak tercinta untuk semangat dan dorongan motivasi yang telah diberikan kepada penulis.

  Tak lupa penulis menghaturkan permohonan maaf atas segala kekurangan kepada semua pihak dalam kaitan dengan proses penyusunan tesis ini serta selama dalam proses pendidikan saya dan berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang berkepentingan.

  Medan, Januari 2013 Faisal Abrany Siregar

  

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ........................................................................................................... i

ABSTRACT

  .......................................................................................................... ii

  

KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ v

DAFTAR TABEL ............................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................

  .......................................................................................................................... viii

  

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... ix

  

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1

  1.2 Perumusan Masalah ....................................................................... 3

  1.3 Tujuan ............................................................................................ 3

  1.4 Hipotesis ........................................................................................ 3

  1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................... 4

  

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 5

  2.1 Industri Pertambangan .................................................................. 5

  2.2 Air Asam Tambang (AAT)........................................................... 6

  2.3 Pengolahan Air Asam Tambang ................................................... 9

  2.4 Metoda Successive Alkalinity Producing System (SAPS) ............. 10

  2.5 Adsorpsi dan Jenis Adsorpsi ........................................................ 12

  2.6 Jenis Adsorben .............................................................................. 13

  2.7 Kulit Dalam Ubi Kayu Sebagai Adsorben Arang Aktif ............... 14

  2.8 Percobaan Batch ........................................................................... 17

  2.9 Isoterm Freundlich ........................................................................ 17

  2.10 Isoterm Langmuir ......................................................................... 18

  2.11 Isoterm Brunauer

• – Emmet – Teller (BET) .................................. 19

  2.12 Analisis Regresi ............................................................................ 20

  2.13 Analisis Korelasi .......................................................................... 21

  

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 24

  3.1 Tempat dan Waktu Penelitian........................................................ 24

  3.2 Persiapan Alat dan Bahan .............................................................. 24

  3.2.1 Pengambilan Sampel dan Persiapan Media .......................... 24

  3.2.2 Media SMS ........................................................................... 24

  3.2.3 Media Karbon Aktif ............................................................. 25

  3.3 Langkah Kerja ............................................................................... 26

  3.4 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 28

  4.4 Penentuan Isoterm ......................................................................... 33

  4.4.1 Model Isoterm Freundlich .................................................... 33

  4.4.2 Model Isoterm Langmuir ...................................................... 34

  4.4.3 Model Isoterm Brunauer

• – Emmet – Teller (BET) ............. 36

  4.5 Pemilihan Model Adsorpsi Fe ....................................................... 38

  4.6 Analisis Sulfat dengan Media Karbon Aktif ................................. 39

  4.7 Pemilihan Model Adsorpsi Sulfat ................................................. 40

  4.8 Analisis Fe dengan Media SMS .................................................... 43

  4.9 Analisis Sulfat dengan Media SMS ............................................... 48

  4.10 Perbandingan Biaya Pembuatan Karbon Aktif dan Media SMS . 51

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 52

  5.1 Kesimpulan .................................................................................... 52

  5.2 Saran .............................................................................................. 52

  

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 54

  

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

  4.9 Perhitungan isoterm Freundlich untuk parameter Sulfat

  4.16 Persamaan garis linear media SMS untuk penyisihan Sulfat

  48

  4.15 Penyisihan Sulfat dengan media SMS

  44

  4.14 Penyisihan Fe dengan media SMS

  43

  4.13 Nilai pH terhadap waktu kontak

  42

  4.12 Nilai korelasi isoterm adsorpsi untuk parameter Sulfat

  42

  4.11 Perhitungan isoterm BET untuk parameter Sulfat

  41

  4.10 Perhitungan isoterm Langmuir untuk parameter Sulfat

  40

  39

  4.1 Karakteristik air asam tambang

  4.8 Penurunan konsentrasi dan penyisihan Sulfat

  38

  4.7 Nilai korelasi isoterm adsorpsi untuk parameter Fe

  36

  4.6 Perhitungan isoterm BET untuk parameter Fe

  35

  4.5 Perhitungan isoterm Langmuir untuk parameter Fe

  33

  4.4 Perhitungan isoterm Freundlich untuk parameter Fe

  32

  4.3 Penurunan konsentrasi dan penyisihan Fe

  30

  4.2 Penentuan waktu seimbang

  29

  50

  

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

  4.12 Penyisihan Fe dengan media 100 gram SMS

  41

  4.9 Isoterm BET untuk parameter Sulfat

  42

  4.10 Perubahan ph terhadap waktu kontak

  44

  4.11 Penyisihan Fe dengan media 50 gram SMS

  45

  46

  41

  4.13 Penyisihan Fe dengan media 150 gram SMS

  46

  4.14 Penyisihan Sulfat dengan media 50 gram SMS

  48

  4.15 Penyisihan Sulfat dengan media 100 gram SMS

  49

  4.16 Penyisihan Sulfat dengan media 150 gram SMS

  4.8 Isoterm Langmuir untuk parameter Sulfat

  4.7 Isoterm Freundlich untuk parameter Sulfat

  2.1 Pemilihan pengolahan air asam tambang

  4.2 Penurunan konsentrasi Fe terhadap waktu

  10

  3.1 Reaktor penelitian yang digunakan

  26

  3.2 Diagram alir penelitian

  28

  4.1 Penentuan waktu seimbang

  31

  32

  39

  4.3 Isoterm Freundlich untuk parameter Fe

  34

  4.4 Isoterm Langmuir untuk parameter Fe

  35

  4.5 Isoterm BET untuk parameter Fe

  37

  4.6 Penurunan konsentrasi Sulfat terhadap waktu

  50