Kemampuan Adsorpsi Logam Berat Kadmium (Cd) Dengan Menggunakan Pasir Putih

KEMAMPUAN ADSORPSI LOGAM BERAT KADMIUM (Cd)
DENGAN MENGGUNAKAN PASIR PUTIH

SKRIPSI

Oleh

MICHAEL JOY CRISTIAN
110405059

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
SEPTEMBER 2016

1

Universitas Sumatera Utara

KEMAMPUAN ADSORPSI LOGAM BERAT KADMIUM (Cd)

DENGAN MENGGUNAKAN PASIR PUTIH

SKRIPSI

Oleh

MICHAEL JOY CRISTIAN
110405059

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
SEPTEMBER 2016

2


Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

Kemampuan Adsorpsi Logam Berat Kadmium (Cd) Dengan
Menggunakan Pasir Putih
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya
sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai aturan yang berlaku.

Medan, 20 September2016

Michael Joy Cristian
NIM : 110405059


i

Universitas Sumatera Utara

ii

Universitas Sumatera Utara

PRAKATA
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.Tulisan
ini merupakan skripsi dengan judul “Kemampuan Adsorpsi Logam Berat
Kadmium (Cd) Dengan Menggunakan Pasir Putih”, berdasarkan hasil penelitian
yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
sarjana teknik.
Hasil penelitian ini dapat bermanfaat untuk mengatasi permasalahan yang
ditimbulkan oleh pencemaran logam berat terhadap air.Solusi ini diberikan karena
memiliki nilai ekonomis, yaitu pasir putih mudah diperoleh karena jumlahnya
yang melimpah di alam.

Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dosen pembimbing penelitian, yaitu Bapak Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D.
2. Dosen penguji penelitian, yaitu Bapak Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, MS dan
Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si
3. Koordinator penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Univeritas
Sumatera Utara, yaitu Ibu Ir. Renita Manurung, MT.
4. Ketua Departemen Teknik Kimia, yaitu Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena
itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan,20 September 2016

Penulis
Michael Joy Cristian

iii

Universitas Sumatera Utara


DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua penulis, J.
Butarbutar dan S. br. Siregar yang telah memberikan doa dan dukungan kepada
penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Penulis juga
mendedikasikan skripsi ini kepada Dosen Pembimbing, Bode Haryanto, ST, MT,
PhD yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan
penelitian dan penulisan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih
kepada Fransiscus Raymond dan teman-teman seperjuangan angkatan 2011 yang
selalu mendukung dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan penulisan
skripsi ini.

iv

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama :Michael Joy Cristian
NIM : 110405059

Tempat/tgl lahir :L. Pakam/ 23 Desember 1992
Nama orang tua :J. Butarbutar dan S. br. Siregar
Alamat orang tua :
Dusun I Desa Perdamean
Asal Sekolah :






SD PKMI Lubuk Pakam Tahun 1999-2005
SMP PKMI Lubuk Pakam Tahun 2005-2008
SMA PKMI Lubuk Pakam Tahun 2008-2011

Pengalaman Organisasi :





HIMATEK periode 2014-2015 sebagai Koordinator Bidang Bakat
dan Minat.
BPH NHKBP Simpang Penara periode 2014-2016 sebagai Ketua
BPH
Karang Taruna Desa Perdamean periode 2010-2014 sebagai Ketua

v

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan pasir putih dengan variasi
bentuk dalam menyerap ion logam kadmium (Cd2+) pada larutan dengan pH 4,5.
Pasir putih yang digunakan yaitu 10 mesh, 20 mesh, dan 40 mesh. Penelitian ini
terbagi menjadi 4 bagian, yaitu penentuan pH netral, pengeringan pasir putih,
penentuan waktu kontak optimum dan penentuan kapasitas adsorpsi. Hasil
penelitian yang didapatkan adalah waktu kontak optimum yang dibutuhkan
adsorben untuk menyerap ion logam Cd2+ selama 100 menit.Pemodelan orde dua
yang lebih dominan yaitu terjadi interaksi secara kimia antara adsorbat dan
adsorben.Pemodelan kinetika difusi yang diperoleh yaitu difusi internal

(interpartikel).
Kata kunci : Adsorpsi, Ion Logam Kadmium(Cd2+), Waktu Kontak Optimum,
Orde Dua, Difusi Internal

vi

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
This research aims to know availability of different shape white sand to adsorp
cadmium ion (Cd2+) from solution on pH 4,5. White sand has shape 10 mesh, 20
mesh and 40 mesh. This research divided 4 part, there is determine neutral pH,
drying white sand, determine optimum contact time and determine adsorption
capacity. The results of this research is optimum contact time that white sand
need to adsorp cadmium ion (Cd2+) is about 100 minutes. Modeling in pseudo
second-order dominant to chemical interactions that occur between the adsorbate
and adsorbent. Diffusion kinetics modeling obtained by the internal diffusion
(interparticle).
Keywords : Adsorption, Cadmium ion (Cd2+), Optimum Contact Time, Secondorder, Internal Diffusion


vii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

i

PENGESAHAN

ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI


iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS

v

ABSTRAK

vi

ABSRACT

vii

DAFTAR ISI

viii

DAFTAR GAMBAR


x

DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR LAMPIRAN

xiii

DAFTAR SINGKATAN

xiv

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN

1

1.1 Latar Belakang

1

1.2 Perumusan Masalah

4

1.3 Tujuan Penelitian

4

1.4 Manfaat Penelitian

5

1.5 Ruang Lingkup Penelitian

5

TINJAUAN PUSTAKA

7

2.1 Logam Berat

7

2.2 Logam Kadmium (Cd)

8

2.3 Pasir

8

2.4 Adsorpsi

10

2.5 Atomic Adsorption Spectrofotometry (AAS)

11

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

12

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian

13

3.2 Bahan dan Peralatan Penelitian

13

3.2.1Bahan

13

3.2.2 Peralatan

13

viii

Universitas Sumatera Utara

3.3 Prosedur Penelitian

13

3.3.1 Prosedur Preparasi Pasir Putih (Adsorben)

13

3.3.2 Prosedur Pembuatan Larutan

15

3.3.3Prosedur Batch Adsorpsi

17

3.3.4Prosedur Kinetika Adsorpsi

20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

12

4.1 Perlakuan Awal pada Adsorben Pasir Putih

26

4.2 Penentuan Kapasitas Adsorpsi dengan Variasi Ukuran
Adsorben

27

4.3 Penentuan Kapasitas Adsorpsi dengan Variasi Kecepatan
Pengadukan

32

4.4 Penentuan Kapasitas Adsorpsi dengan Variasi Konsentrasi
Larutan

BAB V

34

4.5 Penentuan Waktu Kontak Optimum dan Kinetika Adsorpsi

35

4.6 Penentuan Kinetika Difusi Pori

40

KESIMPULAN DAN SARAN

43

5.1 Kesimpulan

43

5.2 Saran

43

DAFTAR PUSTAKA

44

ix

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1

Flowchart Persiapan Adsorben Pasir Hitam

14

Gambar 3.2

Flowchart Pengeringan Adsorben Pasir Hitam

15

Gambar 3.3

Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M

15

Gambar 3.4

Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M

16

Gambar 3.5

Flowchart Pembuatan Larutan Pelarut

16

Gambar 3.6

Flowchart Pembuatan Larutan Standar Cd2+(50 ppm)

17

Gambar 3.7

Flowchart

Mengukur

Pengaruh

Ukuran

Adsorben

Terhadap Kemampuan Adsorpsi
Gambar 3.8

18

Flowchart Mengukur Pengaruh Kecepatan Pengadukan
Terhadap Kemampuan Adsorpsi

Gambar 3.9

20

Flowchart Mengukur Kinetika Adsorpsi Pengaruh Ukuran
Adsorben Terhadap Kemampuan Adsorpsi

Gambar 3.10 Flowchart

Mengukur

Kinetika

21

Adsorpsi

Pengaruh

Kecepatan Pengadukan Terhadap Kemampuan Adsorpsi

23

Gambar 4.1

Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih

26

Gambar 4.2

Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih

27

Gambar 4.3

Nilai

Kapasitas

Adsorpsi

dengan

Variasi

Ukuran

Adsorben pada Kecepatan Pengadukan 150 rpm dan
Konsentrasi Larutan Cd2+70 ppm
Gambar 4.4

29

Nilai Kapasitas Adsorpsi dengan Variasi Kecepatan
Pengadukan pada Konsentrasi Cd2+70 ppm dan Ukuran
Adsorben Pasir Putih 40 mesh

Gambar 4.5

31

Proses Molekul Adsorbant Masuk ke Dalam Pori-Pori
Adsorben

Gambar 4.6

32

Nilai Kapasitas Adsorpsi dengan Variasi Konsentrasi
Larutan Cd2+ pada Kecepatan Pengadukan 150 rpm dan
Ukuran Adsorben Pasir Putih 40 mesh

Gambar 4.7

32

Kapasitas Adsorpsi Logam Cd2+dengan Konsentrasi Ion
Logam Cd2+70 ppm, Ukuran Adsorben 40 mesh dan
Kecepatan Pengadukan 150 rpm

x

34

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.8

Pemodelan Pseudo Orde Satu pada Konsentrasi Logam
Cd2+ 70 ppm dan Kecepatan Pengadukan 150 rpm

Gambar 4.9

36

Pemodelan Pseudo Orde Dua pada Konsentrasi Logam
Cd2+ 70 ppm dan Kecepatan Pengadukan 150 rpm

36

Gambar 4.10 Hasil Analisa FTIR pada Pasir Putih Sebelum Proses
Adsorpsi

37

Gambar 4.11 Hasil Analisa FTIR pada Pasir Putih Setelah Proses
Adsorpsi

38

Gambar 4.12 Pemodelan Kinetika Difusi Internal pada Konsentrasi
Logam Cd2+70 ppm dan Kecepatan Pengadukan 150 rpm

39

Gambar 4.13 Pemodelan Kinetika Difusi Eksternal pada Konsentrasi
Logam Cd2+ 70 ppm dan Kecepatan Pengadukan 150 rpm

40

Gambar C.1

Pasir Putih sebagai Adsorben

52

Gambar C.2

Material

Logam

Berat

(Cd(CH3COO)2.2H2O)

yang

Digunakan

52

Gambar C.3

Botol Untuk Larutan Cd2+

53

Gambar C.4

Pengatur Keasaman NaOH (0,1 M) dan HCl (0,1 M)

53

Gambar C.5

Botol Sampel Untuk Uji Di Alat AAS

54

xi

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Yang Memanfaatkan Pasir
Sebagai Adsorben

2

Tabel 4.1 Pemodelan Pseudo Orde Satu dan Pseudo Orde Dua Kinetika
Adsorpsi Cd2+pada Adsorben Pasir Putih

37

Tabel 4.2 Pemodelan Kinetika Difusi Internal dan Kinetika Difusi Internal
Adsorpsi Logam Berat Cd2+ pada Adsorben Pasir Putih

41

Tabel A.1 Data Kalibrasi Larutan Standar

48

Tabel A.2 Data Hasil Pencucian dari Adsorben Pasir Putih

48

Tabel A.3 Hubungan Kapasitas Adsorpsi Pasir Putih Terhadap Variasi
Ukuran Adsorben Berdasarkan Kecepatan tetap 150 rpm dan
Konsentrasi Cd2+ tetap 70 ppm

48

Tabel A.4 Hubungan Kapasitas Adsorpsi Pasir Putih Terhadap Variasi
Kecepatan Pengadukan Berdasarkan Ukuran Adsorben 40 mesh
dan konsentrasi Cd2+ tetap 70 ppm

48

Tabel A.5 Hubungan Kapasitas Adsorpsi Pasir Putih Terhadap Variasi
Konsentrasi Larutan Cd2+ Berdasarkan Ukuran Adsorben 40 mesh
dan kecepatan pengadukan tetap 150 rpm

49

Tabel A.6 Data Hasil Penentuan Waktu Optimum dengan Ukuran Adsorben
40 mesh pada Kecepatan Pengadukan 150 rpm, dan Konsentrasi
LarutanCd2+70 ppm

49

xii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU

48

A.1 Data Kalibrasi Larutan Standar Hasil Analisis AAS

48

A.2 Hasil Pencucian Adsorben Pasir Putih

48

A.3 Hasil Pengeringan Adsorben Pasir Putih

48

A.4 Data Hasil Kapasitas Adsorpsi Dengan Variasi Ukuran Adsorben

50

A.5 Data Hasil Kapasitas Adsorpsi Dengan Variasi Kecepatan Pengadukan

50

A.6 Data Hasil Kapasitas Adsorpsi Dengan Variasi Konsentrasi Larutan

51

A.7 Data Hasil Penentuan Waktu Optimum

51

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN

53

B.1 Pembuatan Larutan

53

B.2 Perhitungan Kapasitas Adsorpsi

53

LAMPIRAN C DOKUMENTASI PERCOBAN

52

C.1 Bahan Baku Pasir Putih Sebagai Adsorben

52

C.2 Eksperimen

52

xiii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN
ppm

: part per million

AAS

: Atomic Adsorption Spectrofotometry

qe

: Kapasitas Adsorpsi pada 2 jam (mg/g)

qt

: Kapasitas Adsorpsi pada 24 jam (mg/g)

xiv

Universitas Sumatera Utara