Pemanfaatan pelepah pisang dan kulit man
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
Adsorpsi Zat Warna Sky Blue dan Rhodamine B menggunakan
Pelepah Pisang dan Kulit Manggis
Theresia Weningtyas Intani, Endah Kartika Dewi, Felycia E.Soetaredjo, Suryadi
Ismadji
Jurusan Teknik Kimia Unika Widya Mandala Surabaya
Kalijudan 37, Surabaya 60114
e-mail : suryadi@mail.wima.ac.id
INTISARI
Banyak industri di Indonesia yang menggunakan bahan baku berupa zat warna antara lain industri
tekstil, pewarna makanan, kosmetik dan industri kertas dalam prosesnya. Zat warna yang digunakan dalam
proses pada akhirnya akan menjadi limbah lingkungan yang penanganannya cukup sulit. Zat warna yang
digunakan dalam penelitian ini adalah Sky Blue dan Rhodamine B. Limbah dari zat warna ini dapat
dihilangkan dengan metode adsorpsi menggunakan biosorben pelepah pisang dan kulit manggis.
Tujuan dari penelitian ini adalah mencari alternatif adsorben untuk adsorpsi, mempelajari isotherm
adsorpsi Sky Blue dan Rhodamine B, serta menentukan model kinetika pada dinamika adsorpsi. Persamaan
isotherm yang digunakan adalah persamaan Langmuir dan Freundlich, sedang model kinetika yang
digunakan adalah orde satu dan orde dua.
Kesimpulan dari penelitian adsorpsi zat warna ini adalah kulit manggis dapat dijadikan sebagai
alternative biosorben yang lebih efektif dibandingkan dengan pelepah pisang, persamaan Freundlich lebih
cocok digunakan untuk menggambarkan isotherm adsorpsi zat warna dengan biosorben kulit manggis dan
pelepah pisang. Persamaan Langmuir hanya dapat menggambarkan adsorpsi zat warna Sky Blue dengan
kulit manggis. Untuk adsorpsi Rhodamine B dengan biosorben kulit manggis, model kinetika yang cocok
digunakan adalah orde satu, sedangkan untuk adsorpsi Rhodamine B-pelepah pisang dan Sky blue-kulit
manggis lebih cocok menggunakan model kinetika orde dua.
1. PENDAHULUAN
Zat warna sering digunakan di dalam proses suatu industri yang ada di Indonesia antara lain industri
tekstil, pewarna makanan, kosmetik, dan industri kertas. Dalam proses produksinya terdapat sebagian zat
warna yang akan menjadi limbah dimana penanganannya cukup sulit. adanya limbah tersebut didalam air
dapat mengurangi cahaya yang masuk sehingga proses fotosintesis dapat terganggu, selain itu bila zat warna
dalam air berada pada jumlah yang sangat banyak dapat mempengaruhi system air serta mahkluk hidup air
[1]. Untuk menangani limbah tersebut maka dapat digunakan metode adsorpsi.
Pada proses adsorpsi, adsorben yang biasanya sering digunakan adalah karbon aktif, akan tetapi,
harganya yang relative mahal menyebabkan perlunya dicari alternative lain yang dapat digunakan sebagai
adsorben yang lebih murah dan mudah didapat. Adsorben yang murah sangat diharapkan untuk menekan
biaya pengolahan limbah. Adapun alternative adsorben yang berasal dari hasil-hasil pertanian disebut dengan
biosorben antara lain kulit jeruk [2], tongkol jagung [3], kulit kelapa [4]. Pada penelitian ini digunakan
bisorben pelepah pisang dan kulit manggis.
2. METODE PENELITIAN
Pelepah pisang dan kulit manggis dipotong kecil-kecil, dikeringkan, dihancurkan dan diayak untuk
didapatkan ukuran partikel 40-60 mesh. Biosorben tersebut dikurangi kadar ligninnya dengan menambahkan
larutan NaOH 0,25 N dan direndam selama 1 jam, kemudian ditambahkan larutan HCl 0,25 N. Lalu
biosorben disaring dan dicuci menggunakan aquades berkali-kali untuk menghilangkan zat warna pada
biosorben khususnya kulit manggis. Setelah disaring kembali, biosorben dikeringkan pada suhu 100oC
sampai beratnya konstan. Kemudian dilakukan analisa kadar lignin dengan menghitung bilangan Kappa.
Pada proses adsorpsinya sendirinya dilakukan dua metode yaitu adsorpsi statis dan adsorpsi dinamis.
Pada adsorpsi statis, digunakan larutan zat warna dengan konsentrasi 1000 mg/l, volume larutan 50
ml, dengan variasi berat biosorben yang digunakan adalah 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 1,1; 1,2
62
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
gr. Kemudian dilakukan pengocokan pada suhu 30oC selama 24 jam hingga di dapatkan absorbansi dan
waktu setimbangnya. Untuk adsorpsi dinamis, juga digunakan larutan dengan konsentrasi dan volume yang
sama tetapi menggunakan berat biosorben 0,2 gr dan 0,8 gr. Kemudian dilakukan pengocokan pada suhu
30oC selama 6 jam dengan pengambilan sample setiap 0,5 jam. Hal ini dilakukan karena pada waktu-waktu
tersebut proses adsorpsi berjalan lebih efektif. Sample kemudian dianalisa absorbansinya dengan
menggunakan Spektrofotometer UV-vis.
3. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Pada percobaan adsorpsi statis diperoleh grafik hubungan antara qe vs Ce serta parameter-parameter
dari isotherm yang digunakan yaitu isotherm Langmuir dan isotherm Freundlich. Persamaan isotherm
Langmuir adalah sebagai berikut [5]:
C
1
1
=
C+
q qm
K L .q m
(1)
dimana q adalah massa solute yang teradsorpsi per satuan massa adsorben (mg/g), qm adalah massa solute
yang teradsorpsi per satuan massa adsorben untuk adsorpsi
monolayer maksimum (mg/g), C adalah
konsentrasi solute dalam larutan pada keadaan equilibrium(mg/l), KL adalah konstanta Langmuir yang
berkaitan dengan entalpi adsorpsi. Sedangkan persamaan isotherm Freundlich adalah sebagai berikut [6] :
logqe = logk f +1/ n logCe
(2)
dimana qe adalah jumlah solute yang diadsorp (mg/g), Ce adalah konsentrasi solute dalam larutan pada
kesetimbangan (mg/l), Kf ,n adalah konstanta yang berhubungan dengan kapasitas adsorpsi dan intensitas
adsorpsi.
800
450
c e v s p p -S B -q e
p e rs .fre u n d lic h
p e rs .la n g m u ir
700
350
q,mg/g
600
q, mg/gr
P P -rh o d C e v s q e
p e rs .L a n g m u ir
p e rs .F re u n d lic h
400
500
300
400
250
300
200
150
200
200
400
600
800
400
1000
500
600
700
1000
M a n g g is -S B -C e v s q e
p e rs .L a n g m u ir
p e rs .F re u n d lic h
600
900
1000
( ii)
( i)
650
800
C e ,m g /l
C e ,m g /l
M -R h o d -C e v s q e
p e rs .F re u n d lic h
p e rs .L a n g m u ir
800
550
q, mg/g
q, mg/
500
450
400
600
400
350
200
300
250
0
200
300
400
500
600
700
C e ,m g /l
( iii)
800
900
1000
0
200
400
600
800
1000
C e , m g /l
( iv )
Gambar 1. Hubungan antara qe vs Ce untuk: (i)pelepah pisang-Sky blue; (ii)pelepah pisang-Rhodamine B;
(iii) kulit manggis-Sky blue; (iv)kulit manggis-Rhodamine B.
63
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
Biosorben
Pelepah pisang
Kulit manggis
Biosorben
Pelepah pisang
Kulit manggis
Tabel 1. Parameter Isotherm Langmuir
Konstanta
Zat Warna
R2
Qo
Sky blue
0,6257
1774,9411
Rhodamine-B
0,6582
8,7.108
Sky blue
0,7641
858,09970
Rhodamine-B
0,7997
1764,1721
b
6,5861.10-4
4,3975.10-10
1,5351.10-3
1,0445.10-3
Tabel 2. Parameter Isotherm Freundlich
Zat Warna
Konstanta
R2
kf
Sky blue
0,7862
3,2991
Rhodamine-B
0,6594
5,117.10-1
Sky blue
0,7948
12,7385
Rhodamine-B
0,8645
11,3170
n
0,6666
9,575.10-1
0,5413
0,6378
Pada gambar 1 diatas, data-data percobaan diwakili oleh simbol sedangkan garis-garis mewakili persamaan
isoterm adsorpsi yang digunakan. Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa yang lebih memenuhi isotherm Langmuir
adalah untuk pasangan Sky blue-kulit manggis, hal ini ditentukan dari harga R2 (menyatakan ralat kesalahan
dari grafik yang didapat) dan konstanta Qo (menyatakan kapasitas adsorpsi). dimana harga R2 semakin
mendekati satu maka isotherm tersebut sesuai untuk menggambarkan biosorben tertentu dengan zat warna
tertentu juga. Sedangkan Persamaan Freundlich cocok untuk menggambarkan isoterm adsorpsi zat warna
dengan kulit manggis dan pelepah pisang.
Untuk percobaan adsorpsi selanjutnya yaitu adsorpsi dinamis meninjau lebih pada model kinetika
pada tiap-tiap jenis zat warna. Model kinetika yang digunakan adalah persamaan orde satu dan orde dua.
Persamaan orde satu sebagai berikut [7]:
log(qe − qt ) = logqe −
k1
(3)
t
2.303
dimana qe adalah jumlah adsorbat yang teradsorp pada saat kesetimbangan (mg/g), qt adalah jumlah adsorbat
yang teradsorb pada waktu tertentu (mg/g), k1 adalah konstanta kecepatan adsorpsi orde satu, t adalah waktu
(jam).
Sedangkan persamaan orde dua adalah sebagai berikut [8]:
1
t
t
=
+
2
qt k 2 qe qe
(4)
dimana k2 adalah konstanta kecepatan adsorpsi adsorpsi orde dua.
Berikut ini ditampilkan gambar hubungan antara q vs t sesuai dengan orde yang digunakan untuk
pasangan masing-masing biosorben dengan zat warna, serta tabel parameter kinetika orde satu dan orde dua.
64
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
Pelepah Pisang-Rhodamine B
0,2 gr-orde 1
Pelepah Pisang-Rhodamine B
0,8 gr-orde 1
250
200
Pelepah Pisang-Sky Blue
0,2 gr-orde 1
Pelepah Pisang-Sky Blue
0,8 gr-orde 1
40
150
q, mg/g
q,mg/g
30
100
20
10
50
0
0
0
2
4
6
0
4
t, jam
(a)
(b)
Kulit manggis-Sky blue
0,2 gr-orde 1
Kulit manggis-Sky blue
0,8 gr-orde 1
70
2
t, jam
Kulit manggis-Rhodamine B
0,2 gr-orde 1
Kulit manggis-Rhodamine B
0,8 gr-orde 1
300
60
6
250
50
q, mg/g
q, mg/g
200
40
30
150
100
20
50
10
0
0
0
2
4
t, jam
(c)
6
0
2
4
6
t, jam
(d)
Gambar 2. Hubungan antara q vs t (orde satu) untuk : (a)pelepah pisang-Rhodamine; (b)pelepah pisang-Sky
blue; (c)kulit manggis-Sky blue; (d)kulit manggis-Rhodamine B.
65
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
P elepah P isang-R hodam ine B
0,2 gr-orde 2
P elepah P isang-R hodam ine B
0,8 gr-orde 2
250
200
P elepah P isang-S ky B lue
0,2 gr-orde 2
P elepah P isang-S ky B lue
0,8 gr-orde 2
40
150
q, mg/g
q, mg/g
30
100
20
10
50
0
0
0
2
t, jam 4
6
0
2
K ulit m anggis-R hodam ine B
0,2 gr-orde 2
K ulit m anggis-R hodam ine B
0,8 gr-orde 2
350
300
6
kulit m anggis-S ky blue
0,2 gr-orde 2
kulit m anggis-S ky blue
0,8 gr-orde 2
80
60
q, mg/g
250
q, mg/g
t, jam 4
(ii)
(i)
200
150
40
100
20
50
0
0
0
2
t, jam
4
6
0
2
(iii)
t, jam
4
6
(iv)
Gambar 3. Hubungan antara q vs t (orde dua) untuk : (i)pelepah pisang-Rhodamine B; (ii)pelepah pisangSky blue; (iii)kulit manggis-Rhodamine B; (iv)kulit manggis-Sky blue
Biosorben
Tabel 3. Tabel Parameter Kinetika Orde Satu dan Orde Dua
Konstanta
Massa
Zat warna
2
2
biosorben
k1
R
R
1
Pelepah
pisang
Kulit
manggis
0,2 gr
0,8 gr
0,2 gr
0,8 gr
Sky blue
Rhodamine-B
Sky blue
Rhodamine-B
Sky blue
Rhodamine-B
Sky blue
Rhodamine-B
0,8399
0,8114
0,5607
0,8585
0,9278
0,9571
0,9540
0,9051
2
0,8435
0,8627
0,5624
0,8886
0,9298
0,9481
0,9569
0,8842
7,535e-3
8,074e-2
4,282e-3
5,433e-2
2,68e-2
7,838e-2
9,926e-3
4,51e-2
k2
7,421e-3
6,897e-2
4,255e-3
4,87e-2
2,529e-2
6,579e-2
9,734e-3
4,067e-2
Dari tabel 3. terlihat bahwa model kinetika yang mewakili untuk adsorpsi Rhodamine-B dengan kulit
manggis adalah orde satu (R12 = 0,9571 & 0,9051). Persamaan orde satu ini mengasumsikan adanya suatu
reaksi kesetimbangan antara laju adsorpsi dan laju desorpsi molekul adsorbat pada adsorben. Atau dengan
kata lain transfer massa sebagai laju pengontrol (rate limiting step) pada proses adsorpsi.
Sedangkan untuk adsorpsi Sky blue-kulit manggis & Rhodamine B-pelepah pisang lebih cocok menggunakan
model orde dua. Persamaan orde dua mengasumsikan bahwa adsorpsi kimia (chemisorption) merupakan laju
pengontrol (rate limiting step) pada proses adsorpsi.
Pada tabel 3. dapat dilihat juga bahwa semakin besar massa biosorben maka harga k1 dan k2 semakin
kecil dimana k1 dan k2 disini menunjukkan konstanta kecepatan adsorpsi orde satu dan orde dua. Dengan
66
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
massa biosorben yang semakin kecil maka tempat untuk terisinya biosorben oleh solute juga semakin kecil
sehingga lebih cepat untuk tercapainya kesetimbangan.
Gambar 4 dibawah ini hanya akan menunjukkan banyaknya zat warna yang teradsorp untuk waktu
tertentu pada proses adsorpsi selama 6 jam dan untuk menunjukkan jenis biosorben yang cocok untuk
mengadsorp masing-masing zat warna. Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa zat warna Rhodamine-B
lebih dapat diadsorp oleh biosorben khususnya dengan kulit manggis dibandingkan dengan Sky blue. Hal ini
disebabkan karena kelarutan Sky blue dalam air lebih besar daripada Rhodamine-B sehingga menyebabkan
gaya tarik antara Sky blue dengan air lebih kuat daripada dengan biosorben sebagai akibatnya kemampuan
biosorben untuk mengadsorp lebih kecil. Selain itu diameter partikel Sky blue lebih besar (9,3164 A)
sehingga molekul-molekulnya lebih sedikit dan lebih sulit untuk masuk ke dalam pori biosorben. Sebaliknya
karena kelarutan Rhodamine-B dalam air kecil maka gaya tarik antara Rhodamine-B dengan air lebih lemah
sehingga biosorben lebih mudah untuk mengadsorpnya. %removal dari adsorpsi ini terlihat pada tabel 4.
Biosorben
Tabel 4. %removal adsorpsi
Zat warna
% removal
Pelepah pisang
Kulit manggis
Sky blue
68,832
Rhodamine B
53,5033
Sky blue
68,8322
Rhodamine B
87,1733
p e le p a h p is a n g - s k y b lu e
p e le p a h p is a n g - R h o d a m in e - B
200
p e le p a h p is a n g - S k y b lu e
80
p e le p a h p is a n g - R h o d a m in e - B
60
q, mg/gr
q, mg/gr
150
100
40
20
50
0
0
0
2
4
6
0
2
w a k t u , ja m
4
6
w a k t u , ja m
(b )
(a )
k u lit m a n g g is - s k y b lu e
k u lit m a n g g is - s k y b lu e
350
120
k u lit m a n g g is r h o d a m in e - b
k u lit m a n g g is - r h o d a m in e - b
300
100
250
q,mg/g
q, mg/g
80
200
150
60
40
100
20
50
0
0
0
2
4
w a k t u , ja m
(c )
6
0
2
4
6
w a k t u , ja m
(d )
Gambar 4. Hubungan antara q vs t untuk : (a)pelepah pisang (0,2 gr)-Sky Blue-Rhodamine B; (b)pelepah
pisang (0,8 gr)-Sky Blue-Rhodamine B; (c)kulit manggis(0,2 gr)-Sky Blue-Rhodamine B; (d)kulit
manggis(0,8 gr)-Sky Blue-Rhodamine B.
67
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, kulit manggis dapat digunakan sebagai alternatif
biosorben untuk menghilangkan limbah zat warna. Persamaan Freundlich cocok untuk menggambarkan
isoterm adsorpsi zat warna dengan kulit manggis dan pelepah pisang. Persamaan Langmuir hanya dapat
menggambarkan untuk adsorpsi zat warna Sky blue dengan kulit manggis.
Untuk adsorpsi Rhodamine B dengan biosorben kulit manggis, model kinetika yang cocok digunakan adalah
orde satu. sedangkan adsorpsi Sky blue-kulit manggis & Rhodamine b-pelepah pisang cocok menggunakan
model orde dua.
5. DAFTAR PUSTAKA
[1] Banat I.M, Nigam P, Singh D, Marchant R. Microbial Decolourisation of Textile-dye-containing
Effluents : a review. Bioresource Technol. (1996);58:217-27.
[2] Namasivayam C, Muniasamy N, Gayatri K, Rani M, Ranganathan K. Removal of Dyes from Aqueous
Solutions by Cellulosic Waste Orange Peel. Bioresource Technol. (1996); 57: 37-43.
[3] Robinson T, Chandran B, Nigam P. Effect of Pretreatments of Three Waste Residues, Wheat Straw,
Corncobs and Barley Husks on Dye Adsorption. Bioresource Technol. (2002); 85 : 119-124.
[4] Tan, W.T., Ooi, S.T., Lee, C.K., Removal of Chromium(VI) from Solution by Coconut Husk and Palm
Pressed Fibres. Environment. Technol. (1993); 14: 270-282.
[5] Faria P C C, Orfao J J M, Pereira M F R. Adsorption of Anionic and Cationic Dyes on Activated
Carbons with Different Surface Chemistries. Water Res. (2004); 38: 2043-2052.
[6] Slejko, F. 1985. Adsorption Technology : a step by Step Approach to Process Evaluation and
Application. Marcel Dekker, New York.
[7] V.K. Gupta, I. Ali, Suhas, Dinesh Mohan. Equilibrium Uptake and Sorption Dynamics for The Removal
of A Basic Dye (Basic Red) using Low-cost Adsorbents. J. Colloid and Interface Sci. (2003); 265:257264.
[8] Sag, Y., Aktay, Y. Kinetics Studies on Sorption of Cr(VI) and Cu(II) ions by Chitin, Chitosan, and
Rhizopus Arrhius. J. Biochem. Eng.(2002); 143-153.
68
Adsorpsi Zat Warna Sky Blue dan Rhodamine B menggunakan
Pelepah Pisang dan Kulit Manggis
Theresia Weningtyas Intani, Endah Kartika Dewi, Felycia E.Soetaredjo, Suryadi
Ismadji
Jurusan Teknik Kimia Unika Widya Mandala Surabaya
Kalijudan 37, Surabaya 60114
e-mail : suryadi@mail.wima.ac.id
INTISARI
Banyak industri di Indonesia yang menggunakan bahan baku berupa zat warna antara lain industri
tekstil, pewarna makanan, kosmetik dan industri kertas dalam prosesnya. Zat warna yang digunakan dalam
proses pada akhirnya akan menjadi limbah lingkungan yang penanganannya cukup sulit. Zat warna yang
digunakan dalam penelitian ini adalah Sky Blue dan Rhodamine B. Limbah dari zat warna ini dapat
dihilangkan dengan metode adsorpsi menggunakan biosorben pelepah pisang dan kulit manggis.
Tujuan dari penelitian ini adalah mencari alternatif adsorben untuk adsorpsi, mempelajari isotherm
adsorpsi Sky Blue dan Rhodamine B, serta menentukan model kinetika pada dinamika adsorpsi. Persamaan
isotherm yang digunakan adalah persamaan Langmuir dan Freundlich, sedang model kinetika yang
digunakan adalah orde satu dan orde dua.
Kesimpulan dari penelitian adsorpsi zat warna ini adalah kulit manggis dapat dijadikan sebagai
alternative biosorben yang lebih efektif dibandingkan dengan pelepah pisang, persamaan Freundlich lebih
cocok digunakan untuk menggambarkan isotherm adsorpsi zat warna dengan biosorben kulit manggis dan
pelepah pisang. Persamaan Langmuir hanya dapat menggambarkan adsorpsi zat warna Sky Blue dengan
kulit manggis. Untuk adsorpsi Rhodamine B dengan biosorben kulit manggis, model kinetika yang cocok
digunakan adalah orde satu, sedangkan untuk adsorpsi Rhodamine B-pelepah pisang dan Sky blue-kulit
manggis lebih cocok menggunakan model kinetika orde dua.
1. PENDAHULUAN
Zat warna sering digunakan di dalam proses suatu industri yang ada di Indonesia antara lain industri
tekstil, pewarna makanan, kosmetik, dan industri kertas. Dalam proses produksinya terdapat sebagian zat
warna yang akan menjadi limbah dimana penanganannya cukup sulit. adanya limbah tersebut didalam air
dapat mengurangi cahaya yang masuk sehingga proses fotosintesis dapat terganggu, selain itu bila zat warna
dalam air berada pada jumlah yang sangat banyak dapat mempengaruhi system air serta mahkluk hidup air
[1]. Untuk menangani limbah tersebut maka dapat digunakan metode adsorpsi.
Pada proses adsorpsi, adsorben yang biasanya sering digunakan adalah karbon aktif, akan tetapi,
harganya yang relative mahal menyebabkan perlunya dicari alternative lain yang dapat digunakan sebagai
adsorben yang lebih murah dan mudah didapat. Adsorben yang murah sangat diharapkan untuk menekan
biaya pengolahan limbah. Adapun alternative adsorben yang berasal dari hasil-hasil pertanian disebut dengan
biosorben antara lain kulit jeruk [2], tongkol jagung [3], kulit kelapa [4]. Pada penelitian ini digunakan
bisorben pelepah pisang dan kulit manggis.
2. METODE PENELITIAN
Pelepah pisang dan kulit manggis dipotong kecil-kecil, dikeringkan, dihancurkan dan diayak untuk
didapatkan ukuran partikel 40-60 mesh. Biosorben tersebut dikurangi kadar ligninnya dengan menambahkan
larutan NaOH 0,25 N dan direndam selama 1 jam, kemudian ditambahkan larutan HCl 0,25 N. Lalu
biosorben disaring dan dicuci menggunakan aquades berkali-kali untuk menghilangkan zat warna pada
biosorben khususnya kulit manggis. Setelah disaring kembali, biosorben dikeringkan pada suhu 100oC
sampai beratnya konstan. Kemudian dilakukan analisa kadar lignin dengan menghitung bilangan Kappa.
Pada proses adsorpsinya sendirinya dilakukan dua metode yaitu adsorpsi statis dan adsorpsi dinamis.
Pada adsorpsi statis, digunakan larutan zat warna dengan konsentrasi 1000 mg/l, volume larutan 50
ml, dengan variasi berat biosorben yang digunakan adalah 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 1,1; 1,2
62
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
gr. Kemudian dilakukan pengocokan pada suhu 30oC selama 24 jam hingga di dapatkan absorbansi dan
waktu setimbangnya. Untuk adsorpsi dinamis, juga digunakan larutan dengan konsentrasi dan volume yang
sama tetapi menggunakan berat biosorben 0,2 gr dan 0,8 gr. Kemudian dilakukan pengocokan pada suhu
30oC selama 6 jam dengan pengambilan sample setiap 0,5 jam. Hal ini dilakukan karena pada waktu-waktu
tersebut proses adsorpsi berjalan lebih efektif. Sample kemudian dianalisa absorbansinya dengan
menggunakan Spektrofotometer UV-vis.
3. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Pada percobaan adsorpsi statis diperoleh grafik hubungan antara qe vs Ce serta parameter-parameter
dari isotherm yang digunakan yaitu isotherm Langmuir dan isotherm Freundlich. Persamaan isotherm
Langmuir adalah sebagai berikut [5]:
C
1
1
=
C+
q qm
K L .q m
(1)
dimana q adalah massa solute yang teradsorpsi per satuan massa adsorben (mg/g), qm adalah massa solute
yang teradsorpsi per satuan massa adsorben untuk adsorpsi
monolayer maksimum (mg/g), C adalah
konsentrasi solute dalam larutan pada keadaan equilibrium(mg/l), KL adalah konstanta Langmuir yang
berkaitan dengan entalpi adsorpsi. Sedangkan persamaan isotherm Freundlich adalah sebagai berikut [6] :
logqe = logk f +1/ n logCe
(2)
dimana qe adalah jumlah solute yang diadsorp (mg/g), Ce adalah konsentrasi solute dalam larutan pada
kesetimbangan (mg/l), Kf ,n adalah konstanta yang berhubungan dengan kapasitas adsorpsi dan intensitas
adsorpsi.
800
450
c e v s p p -S B -q e
p e rs .fre u n d lic h
p e rs .la n g m u ir
700
350
q,mg/g
600
q, mg/gr
P P -rh o d C e v s q e
p e rs .L a n g m u ir
p e rs .F re u n d lic h
400
500
300
400
250
300
200
150
200
200
400
600
800
400
1000
500
600
700
1000
M a n g g is -S B -C e v s q e
p e rs .L a n g m u ir
p e rs .F re u n d lic h
600
900
1000
( ii)
( i)
650
800
C e ,m g /l
C e ,m g /l
M -R h o d -C e v s q e
p e rs .F re u n d lic h
p e rs .L a n g m u ir
800
550
q, mg/g
q, mg/
500
450
400
600
400
350
200
300
250
0
200
300
400
500
600
700
C e ,m g /l
( iii)
800
900
1000
0
200
400
600
800
1000
C e , m g /l
( iv )
Gambar 1. Hubungan antara qe vs Ce untuk: (i)pelepah pisang-Sky blue; (ii)pelepah pisang-Rhodamine B;
(iii) kulit manggis-Sky blue; (iv)kulit manggis-Rhodamine B.
63
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
Biosorben
Pelepah pisang
Kulit manggis
Biosorben
Pelepah pisang
Kulit manggis
Tabel 1. Parameter Isotherm Langmuir
Konstanta
Zat Warna
R2
Qo
Sky blue
0,6257
1774,9411
Rhodamine-B
0,6582
8,7.108
Sky blue
0,7641
858,09970
Rhodamine-B
0,7997
1764,1721
b
6,5861.10-4
4,3975.10-10
1,5351.10-3
1,0445.10-3
Tabel 2. Parameter Isotherm Freundlich
Zat Warna
Konstanta
R2
kf
Sky blue
0,7862
3,2991
Rhodamine-B
0,6594
5,117.10-1
Sky blue
0,7948
12,7385
Rhodamine-B
0,8645
11,3170
n
0,6666
9,575.10-1
0,5413
0,6378
Pada gambar 1 diatas, data-data percobaan diwakili oleh simbol sedangkan garis-garis mewakili persamaan
isoterm adsorpsi yang digunakan. Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa yang lebih memenuhi isotherm Langmuir
adalah untuk pasangan Sky blue-kulit manggis, hal ini ditentukan dari harga R2 (menyatakan ralat kesalahan
dari grafik yang didapat) dan konstanta Qo (menyatakan kapasitas adsorpsi). dimana harga R2 semakin
mendekati satu maka isotherm tersebut sesuai untuk menggambarkan biosorben tertentu dengan zat warna
tertentu juga. Sedangkan Persamaan Freundlich cocok untuk menggambarkan isoterm adsorpsi zat warna
dengan kulit manggis dan pelepah pisang.
Untuk percobaan adsorpsi selanjutnya yaitu adsorpsi dinamis meninjau lebih pada model kinetika
pada tiap-tiap jenis zat warna. Model kinetika yang digunakan adalah persamaan orde satu dan orde dua.
Persamaan orde satu sebagai berikut [7]:
log(qe − qt ) = logqe −
k1
(3)
t
2.303
dimana qe adalah jumlah adsorbat yang teradsorp pada saat kesetimbangan (mg/g), qt adalah jumlah adsorbat
yang teradsorb pada waktu tertentu (mg/g), k1 adalah konstanta kecepatan adsorpsi orde satu, t adalah waktu
(jam).
Sedangkan persamaan orde dua adalah sebagai berikut [8]:
1
t
t
=
+
2
qt k 2 qe qe
(4)
dimana k2 adalah konstanta kecepatan adsorpsi adsorpsi orde dua.
Berikut ini ditampilkan gambar hubungan antara q vs t sesuai dengan orde yang digunakan untuk
pasangan masing-masing biosorben dengan zat warna, serta tabel parameter kinetika orde satu dan orde dua.
64
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
Pelepah Pisang-Rhodamine B
0,2 gr-orde 1
Pelepah Pisang-Rhodamine B
0,8 gr-orde 1
250
200
Pelepah Pisang-Sky Blue
0,2 gr-orde 1
Pelepah Pisang-Sky Blue
0,8 gr-orde 1
40
150
q, mg/g
q,mg/g
30
100
20
10
50
0
0
0
2
4
6
0
4
t, jam
(a)
(b)
Kulit manggis-Sky blue
0,2 gr-orde 1
Kulit manggis-Sky blue
0,8 gr-orde 1
70
2
t, jam
Kulit manggis-Rhodamine B
0,2 gr-orde 1
Kulit manggis-Rhodamine B
0,8 gr-orde 1
300
60
6
250
50
q, mg/g
q, mg/g
200
40
30
150
100
20
50
10
0
0
0
2
4
t, jam
(c)
6
0
2
4
6
t, jam
(d)
Gambar 2. Hubungan antara q vs t (orde satu) untuk : (a)pelepah pisang-Rhodamine; (b)pelepah pisang-Sky
blue; (c)kulit manggis-Sky blue; (d)kulit manggis-Rhodamine B.
65
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
P elepah P isang-R hodam ine B
0,2 gr-orde 2
P elepah P isang-R hodam ine B
0,8 gr-orde 2
250
200
P elepah P isang-S ky B lue
0,2 gr-orde 2
P elepah P isang-S ky B lue
0,8 gr-orde 2
40
150
q, mg/g
q, mg/g
30
100
20
10
50
0
0
0
2
t, jam 4
6
0
2
K ulit m anggis-R hodam ine B
0,2 gr-orde 2
K ulit m anggis-R hodam ine B
0,8 gr-orde 2
350
300
6
kulit m anggis-S ky blue
0,2 gr-orde 2
kulit m anggis-S ky blue
0,8 gr-orde 2
80
60
q, mg/g
250
q, mg/g
t, jam 4
(ii)
(i)
200
150
40
100
20
50
0
0
0
2
t, jam
4
6
0
2
(iii)
t, jam
4
6
(iv)
Gambar 3. Hubungan antara q vs t (orde dua) untuk : (i)pelepah pisang-Rhodamine B; (ii)pelepah pisangSky blue; (iii)kulit manggis-Rhodamine B; (iv)kulit manggis-Sky blue
Biosorben
Tabel 3. Tabel Parameter Kinetika Orde Satu dan Orde Dua
Konstanta
Massa
Zat warna
2
2
biosorben
k1
R
R
1
Pelepah
pisang
Kulit
manggis
0,2 gr
0,8 gr
0,2 gr
0,8 gr
Sky blue
Rhodamine-B
Sky blue
Rhodamine-B
Sky blue
Rhodamine-B
Sky blue
Rhodamine-B
0,8399
0,8114
0,5607
0,8585
0,9278
0,9571
0,9540
0,9051
2
0,8435
0,8627
0,5624
0,8886
0,9298
0,9481
0,9569
0,8842
7,535e-3
8,074e-2
4,282e-3
5,433e-2
2,68e-2
7,838e-2
9,926e-3
4,51e-2
k2
7,421e-3
6,897e-2
4,255e-3
4,87e-2
2,529e-2
6,579e-2
9,734e-3
4,067e-2
Dari tabel 3. terlihat bahwa model kinetika yang mewakili untuk adsorpsi Rhodamine-B dengan kulit
manggis adalah orde satu (R12 = 0,9571 & 0,9051). Persamaan orde satu ini mengasumsikan adanya suatu
reaksi kesetimbangan antara laju adsorpsi dan laju desorpsi molekul adsorbat pada adsorben. Atau dengan
kata lain transfer massa sebagai laju pengontrol (rate limiting step) pada proses adsorpsi.
Sedangkan untuk adsorpsi Sky blue-kulit manggis & Rhodamine B-pelepah pisang lebih cocok menggunakan
model orde dua. Persamaan orde dua mengasumsikan bahwa adsorpsi kimia (chemisorption) merupakan laju
pengontrol (rate limiting step) pada proses adsorpsi.
Pada tabel 3. dapat dilihat juga bahwa semakin besar massa biosorben maka harga k1 dan k2 semakin
kecil dimana k1 dan k2 disini menunjukkan konstanta kecepatan adsorpsi orde satu dan orde dua. Dengan
66
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
massa biosorben yang semakin kecil maka tempat untuk terisinya biosorben oleh solute juga semakin kecil
sehingga lebih cepat untuk tercapainya kesetimbangan.
Gambar 4 dibawah ini hanya akan menunjukkan banyaknya zat warna yang teradsorp untuk waktu
tertentu pada proses adsorpsi selama 6 jam dan untuk menunjukkan jenis biosorben yang cocok untuk
mengadsorp masing-masing zat warna. Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa zat warna Rhodamine-B
lebih dapat diadsorp oleh biosorben khususnya dengan kulit manggis dibandingkan dengan Sky blue. Hal ini
disebabkan karena kelarutan Sky blue dalam air lebih besar daripada Rhodamine-B sehingga menyebabkan
gaya tarik antara Sky blue dengan air lebih kuat daripada dengan biosorben sebagai akibatnya kemampuan
biosorben untuk mengadsorp lebih kecil. Selain itu diameter partikel Sky blue lebih besar (9,3164 A)
sehingga molekul-molekulnya lebih sedikit dan lebih sulit untuk masuk ke dalam pori biosorben. Sebaliknya
karena kelarutan Rhodamine-B dalam air kecil maka gaya tarik antara Rhodamine-B dengan air lebih lemah
sehingga biosorben lebih mudah untuk mengadsorpnya. %removal dari adsorpsi ini terlihat pada tabel 4.
Biosorben
Tabel 4. %removal adsorpsi
Zat warna
% removal
Pelepah pisang
Kulit manggis
Sky blue
68,832
Rhodamine B
53,5033
Sky blue
68,8322
Rhodamine B
87,1733
p e le p a h p is a n g - s k y b lu e
p e le p a h p is a n g - R h o d a m in e - B
200
p e le p a h p is a n g - S k y b lu e
80
p e le p a h p is a n g - R h o d a m in e - B
60
q, mg/gr
q, mg/gr
150
100
40
20
50
0
0
0
2
4
6
0
2
w a k t u , ja m
4
6
w a k t u , ja m
(b )
(a )
k u lit m a n g g is - s k y b lu e
k u lit m a n g g is - s k y b lu e
350
120
k u lit m a n g g is r h o d a m in e - b
k u lit m a n g g is - r h o d a m in e - b
300
100
250
q,mg/g
q, mg/g
80
200
150
60
40
100
20
50
0
0
0
2
4
w a k t u , ja m
(c )
6
0
2
4
6
w a k t u , ja m
(d )
Gambar 4. Hubungan antara q vs t untuk : (a)pelepah pisang (0,2 gr)-Sky Blue-Rhodamine B; (b)pelepah
pisang (0,8 gr)-Sky Blue-Rhodamine B; (c)kulit manggis(0,2 gr)-Sky Blue-Rhodamine B; (d)kulit
manggis(0,8 gr)-Sky Blue-Rhodamine B.
67
The 4th National Conference: Design and Application of Technology 2005
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, kulit manggis dapat digunakan sebagai alternatif
biosorben untuk menghilangkan limbah zat warna. Persamaan Freundlich cocok untuk menggambarkan
isoterm adsorpsi zat warna dengan kulit manggis dan pelepah pisang. Persamaan Langmuir hanya dapat
menggambarkan untuk adsorpsi zat warna Sky blue dengan kulit manggis.
Untuk adsorpsi Rhodamine B dengan biosorben kulit manggis, model kinetika yang cocok digunakan adalah
orde satu. sedangkan adsorpsi Sky blue-kulit manggis & Rhodamine b-pelepah pisang cocok menggunakan
model orde dua.
5. DAFTAR PUSTAKA
[1] Banat I.M, Nigam P, Singh D, Marchant R. Microbial Decolourisation of Textile-dye-containing
Effluents : a review. Bioresource Technol. (1996);58:217-27.
[2] Namasivayam C, Muniasamy N, Gayatri K, Rani M, Ranganathan K. Removal of Dyes from Aqueous
Solutions by Cellulosic Waste Orange Peel. Bioresource Technol. (1996); 57: 37-43.
[3] Robinson T, Chandran B, Nigam P. Effect of Pretreatments of Three Waste Residues, Wheat Straw,
Corncobs and Barley Husks on Dye Adsorption. Bioresource Technol. (2002); 85 : 119-124.
[4] Tan, W.T., Ooi, S.T., Lee, C.K., Removal of Chromium(VI) from Solution by Coconut Husk and Palm
Pressed Fibres. Environment. Technol. (1993); 14: 270-282.
[5] Faria P C C, Orfao J J M, Pereira M F R. Adsorption of Anionic and Cationic Dyes on Activated
Carbons with Different Surface Chemistries. Water Res. (2004); 38: 2043-2052.
[6] Slejko, F. 1985. Adsorption Technology : a step by Step Approach to Process Evaluation and
Application. Marcel Dekker, New York.
[7] V.K. Gupta, I. Ali, Suhas, Dinesh Mohan. Equilibrium Uptake and Sorption Dynamics for The Removal
of A Basic Dye (Basic Red) using Low-cost Adsorbents. J. Colloid and Interface Sci. (2003); 265:257264.
[8] Sag, Y., Aktay, Y. Kinetics Studies on Sorption of Cr(VI) and Cu(II) ions by Chitin, Chitosan, and
Rhizopus Arrhius. J. Biochem. Eng.(2002); 143-153.
68