LAMPIRAN A
DATA BAHAN BAKU
A.1 DATA KALIBRASI LARUTAN STANDAR HASIL ANALISIS AAS
Tabel A.1 Data Kalibrasi Larutan Standar
Konsentrasi (ppm)
Dari hasil plot antara adsorbansi versus konsentrasi, diperoleh persamaan linier untuk kedua logam. Persamaan ini nantinya akan digunakan untuk menentukan konsentrasi larutan hasil analisa AAS. Persamaan untuk masing-masing logam Cd2+ dan Cu2+ adalah sebagai berikut :
Abs. = (0,55480xConc.) + 0,00678 A.1
Abs. = (0,15855xConc.) + 0,00011 A.2
A.2 DATA ADSORBANSI DAN KONSENTRASI LARUTAN BINER
Tabel A.6 Data Percobaan pada pH 9 dan Konsentrasi Cd2+/Cu2+ (30:30
Tabel A.9 Hubungan Antara Kapasitas Adsorpsi, q (%), Terhadap Waktu (t) pada Berbagai Variasi pH Berdasarkan Perbandingan Konsentrasi Tetap Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm)
Waktu, t (min)
Kapasitas Adsorpsi, q (%)
3 4,5 6 7,5 9
Cd Cu Total Cd Cu Total Cd Cu Total Cd Cu Total Cd Cu Total
0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 20 30,09 19,89 49,98 32,49 26,43 58,92 33,99 27,45 61,43 34,59 25,85 60,44 33,21 26,66 59,87 40 30,21 20,32 50,53 32,63 26,87 59,50 34,17 27,82 61,99 34,61 26,27 60,88 33,22 27,09 60,31 60 30,33 20,74 51,07 32,77 27,19 59,95 34,36 28,21 62,57 34,62 26,53 61,15 33,23 27,49 60,73 80 30,32 21,24 51,55 32,91 27,52 60,43 34,35 28,67 63,02 34,63 27,01 61,64 33,25 27,91 61,16 100 30,45 21,61 52,06 32,90 27,87 60,77 34,53 28,83 63,36 34,64 27,55 62,20 33,26 28,29 61,54 120 30,61 21,38 52,00 32,81 27,88 60,69 34,53 28,83 63,36 34,64 27,43 62,07 33,25 28,09 61,35
Tabel A.10Hubungan Antara Kapasitas Adsorpsi, q (%), Terhadap Waktu (t) pada Berbagai Perbandingan Konsentrasi dan pH Tetap 4,5.
Time (min)
Analisis Perandingan Konsentrasi (Cd//Cu) (ppm)
20:40 30:30 40:20
Cd Cu Total Cd Cu Total Cd Cu Total
LAMPIRAN B
CONTOH PERHITUNGAN
B.1 PEMBUATAN LARUTAN BINER (STOCK SOLUTION)
Contoh pembuatan larutan biner dari (Cd(CH3COO)2.2H2O) dan CuSO4
dengan kondisi sebagai berikut :
Konsentrasi Cd2+/Cu2+ : (30:30) ppm
pH : 4,5
Volume : 4 liter
Mr. Cd(CH3COO)2.2H2O : 266.529 g/mol
Mr. CuSO4 : 159.609 g/mol
Ar. Cd : 112.411 g/mol
Ar. Cu : 63,546 g/mol
Untuk membuat larutan Cd2+/Cu2+ 30:30 ppm maka diperlukan massa masing-masing senyawa sebesar :
Massa Cd (30 mg/L), m = 30 mg x 4 Liter m = 120 mg
Massa Cd(CH3COO)2.2H2O yang diperlukan,
= � � �
= ,,
m2 = 284,4467 mg
m2 = 0,2845 g
Massa Cu (30 mg/L), m = 30 mg x 4 Liter m = 120 mg
= ��
�
= ,.
m2 = 301,4049 mg
m2 = 0,3014 g
Maka, larutkan 0,2845 g Cd(CH3COO)2.2H2O dan 0,3014 g CuSO4 dengan
akuades hingga volume larutan mencapai 4 liter.
B.2 PERHITUNGAN KAPASITAS ADSORPSI
Untuk pH 4,5 dan konsentrasi larutan 30:30 ppm (Konsentrasi Cd aktual, C0
= 30,2784), pada waktu t = 20 menit diperoleh konsentrasi Ct = 10,4142 mg/L dengan volume sampel = 100 mL. Sehingga dapat dihitung kapasitas adsorpsi Cd dengan persamaan sebagai berikut :
q = C − C Vm ad
q = , − , g mg/L . , L
LAMPIRAN C
DOKUMENTASI PERCOBAAN
C.1 SAMPEL DAN BAHAN BAKU
Gambar 4.8 Tanaman Jagung yang Akan Digunakan Sebagai Adsorben
Gambar 4.10 Pemotongan dan Pembersihan Batang Jagung
Gambar 4.12 Adsorben Batang Jagung 70 Mesh
C.2 EKSPERIMEN
Gambar 4.14 Larutan (Stock Solution)
Gambar 4.16 Larutan Multi-Sistem (Sampling)
DAFTAR PUSTAKA
1 Asghari, Alireza., Mohammadi, Bahram. (2013). Nano-alumina coated with sodium dodecyl sulfate and modified with 4-(2-Pyridylazo) resorcinol for extraction of heavy metals in different matrixes. Journal of Industrial and Engineering Chemistry.
2 Sangiumsak, Noppadol., Punrattanasin, Pongsakorn. (2014). Adsorption behavior of heavy metal on varios soil. Pol. J. Environ. Stud. 23(3), 853-865. 3 Kampalanonwat, Pimolpun., Supaphol, Pitt. (2014). The study of competitive
adsorption of heavy metal ions from aqueous solution by aminated polyacry ionitrile nanofiber mats. 11th Eco-Energy and Materials Science and Engineering (11th EMSES). 56, 142-151.
4 Izabel, O.M., et al. (2014). Study of electroflotation method for threatment of wastewater from washing soil contaminated by heavy metals. Journal of Materials Reserch and Technology.
5 Liu, Wen., et al. (2013). Adsorption of Pb2+, Cd2+, Cu2+ and Cr2+ onto titanate nanotubes: Competition and effect of inorganic ions. Science of the Total Environment. 456-457, 171-180.
6 Naushad, M. (2014). Surfactant assisted nano-composite cation exchanger: Development,characterization and applications for the removal of toxic Pb2+ from aqueous medium. Chemical Engineering Journal. 235, 100-108.
7 Singhal, Shailey., et al. (2014). Bio-adsorbent: a cost-effective method for effluent treatment. International Journal of Environmental Science and Research. 3 (1), 151-156.
8 Akpomie, K.G., Dawodu, F.A. (2015). Treatment of an automobile effluent from heavy metals contamination by an eco-friendly montmorillonite. Journal of Advanced Research.
10 Liu, Haibin., et al. (2013). Competitive adsorption of Cd(II), Zn(II), and Ni(II) from their binari and ternary acidic systems using tourmaline. Journal of Environmental Management. 128, 727-734.
11 Mahmoudkhani, R., et al. (2014). Copper, cadmium and ferrous removal by membrane bioreactor. Procedia APCBEE. 10, 79-83.
12 Fonseca, B., et al. (2011). Mobility of Cr, Pb, Cd, Cu, Zn in a loamy sand soil: a comparative study. Geoderma. 164, 232-237.
13 Hossain, M.A., et al. (2014). Competitive adsorption of metals on cabbage waste from multi-metal solutions. Bioresource Technology. 160, 79-88. 14 Karnib, Mona., et al. (2014). Heavy metals removal using activated carbon,
silica and silica activated carbon composite. Energy Procedia. 50,113-120. 15 Vafakhah, S., Bahrololoom, M.E., Bazarganlari, R., Saeedikhani, M. (2014).
Removal of copper ions from electroplating effluent solutions with native corn cob and corn stalk and chemically modified corn stalk. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2, 356-361.
16 Abid, I.G., Ayadi, M.T. (2011). Competitive adsorption of heavy metals on local landfill clay. Arabian Journal of Chemical.
17 Arshadi, M., Amiri, M.J., Mousavi. (2014). Kinetic, equilibrium and thermodinamic investigations of Ni(II), Cd(II), Cu(II) and Co(II) adsorption on barley straw ash. Water Resources and Industry. 6, 1-17.
18 Mori, Masanobu., et al. (2013). Adsorptivity of heavy metals CuII, CdII, and PbII on woodchip-mixed porous mortar. Chemical Engineering Journal. 215-216, 202-208..
19 Montoya, V.H., et al. (2013). Competitive adsoption of dyes and heavy metals on zeolitic structures. Journal of Environmental Management. 116, 213-221.
20 Miao, Yawen., Zhang, G. (2012). Study about characteristics of FTIR for corn stalk surface with KH-560 treatment. Energy Procedia. 16, 1135-1140. 21 Song, Wen., dkk. (2015). High-capacity adsorption of dissolved hexavalent
22 Qinghai, H., et al. (2014). Predicting heavy metals adsorption edges and adsorption isoterms on MnO2 with the parameters determined from langmuir
kinetics. Journal of Environmental Sciences.
23 Liuchun, Z., et al. (2010). Removal of cadmium(II) from aqueous solution by corn stalk graft copolymers. Bioresource Technology. 101, 5820-5826.
24 Liuchun, Z., Zhi, D., Xiaoyun, Y., Hui, Z. (2010). Equilibrium and kinetic studies of adsorption of Cd (II) from aqueous solution using modified corn stalk. Journal of Hazardous Material. 176, 650-656.
25 Chen, Suhong., et al. (2011). Removal of Cr(VI) from aqueous solution using modified corn stalks: Characteristic, equilibrium, kinetic and thermodinamic study. Chemical Engineering Journal. 168, 909-917.
26 Cheng, W., et al. (2008). Removal of malachite green (MG) from aqueous solutions by native and heat-treatedanaerobic granular sludge. Biochemical Engineering Journal. 39, 538-546.
27 Al-Degs, Y.S., et al. (2006). Sorption of Zn(II), Pb(II), and Co(II) using natural sorbents: equilibrium and kinetic studies. Water Research. 40, 2645-2658.
28 Sen, T.K., Gomez, D. (2011). Adsorption of zinc (Zn2+) from aqueous solution on natural bentonite. Desalination. 267, 286-294.
29 Igwe, J.C., Ogunewe, D.N., Abia, A.A. (2005). Competitive adsorption of Zn(II), Cd(II), and Pb(II) ions from aqueous and non-aqueous solution by maize cob and husk. Afrika Journal Biotechnology. 4, 1113-1116.
30 Zheng, L.Z., Dang, X. Yi, Zhang, H. (2010). Equilibrium and kinetic studies of adsorption of Cd(II) from aqueous solution using modified corn stalk. Journal Hazard. 176: 650–656.
31 Zhang, Y.A.E., Ghaly, B.Li. (2012). Physical properties of corn residues. Am. J. Biochem. Biotechnol. 8: 44–53.
32 Kent, S.K. (2002). Adsorbent Selection. Adsorbent Research, Inc. Dublin, Ohio 43016.
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 BAHAN DAN PERALATAN ANALISIS
Bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah batang jagung sebagai adsorben, diperoleh dari pertanian jagung di kota Medan, Indonesia. kadmium asetat (Cd(CH3COO)2.2H2O) sebagai sumber kadmium (Cd2+), tembaga
(II) Sulfat (CuSO4) sebagai sumber tembaga (Cu2+), asam klorida (HCl) dan
natrium hidroksida (NaOH) sebagai pengatur pH, air (H2O) sebagai pelarut.
Sedangkan peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) yang berfungsi untuk mengukur konsentrasi larutan.
3.2 PROSEDUR PERCOBAAN
3.2.1 Prosedur Pembuatan Larutan
3.2.2 Prosedur Preparasi Batang Jagung (Pembuatan Bio-adsorben)
Batang jagung yang telah selesai dipanen, dibersihkan dari pengotor dan komponen lainnya seperti daun ataupun akar yang menempel pada batang, kemudian batang jagung dicuci dengan air bersih. Batang jagung kemudian dihaluskan menggunakan ball mill dengan ukuran seragam (70 mesh). Kemudian dicuci dengan air deionisasi sebanyak 3-4 kali hingga pH air pencuci kembali normal dan dikeringkan dalam oven pada 55oC sampai berat konstan.
Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Larutan Logam (biner)
Disediakan pelarut sebanyak 5 L dengan pH terkontrol (pH = 4,5)
Diaduk rata hingga padatan melarut
Disimpan dalam botol reagen steril yang telah disediakan
Selesai Mulai
Cd(ChH3COO)2.2H2O dan CuSO4 dilarutkan sesuaii konsentrasi yang diinginkan.
Ya
Tidak Apakah ada larutan
3.2.3 Prosedur Batch Adsorpsi
a) Pengaruh pH Larutan
Adsorpsi logam berat jika ditinjau berdasarkan pengaruh pH dilakukan dengan menyediakan larutan logam Cd2+ dan Cu2+ dengan konsentrasi (30:30 ppm) sebanyak 100 mL pada variasi pH 3; 4,5; 6; 7,5; 9 (pelarut diambil dari persediaan larutan yang telah dikontrol pHnya). Untuk mengatur keasaman digunakan larutan 0,1 M HCl dan 0,1 M NaOH. Sebanyak 1 g bio-adsorben 70 mesh dikombinasikan dengan larutan. Sistem tersebut kemudian diaduk dengan kecepatan 220 rpm selama 120 menit pada suhu ruang (20oC). Setiap 15 menit sampel diambil sebanyak 2 mL untuk keperluan analisis. Pengaruh perubahan volume pada sistem akibat pengambilan sampel diabaikan karena konsentrasi larutan yang sangat rendah dinilai tidak berpengaruh pada perubahan volume.
Gambar 3.2 Flowchart Preparasi Batang Jagung Batang jagung dibersihkan dari pengotor dan dicuci
dengan air bersih
dicuci dengan air deionisasi sebanyak 3-4 kali
dikeringkan dalam oven pada 55oC sampai berat konstan
Selesai Mulai
b) Isotermal Kompetisi Adsorpsi Berdasarkan Perbedaan Konsentrasi Isotermal kompetisi adsorpsi dilakukan dengan menyediakan larutan logam biner yaitu Cd2+ dan Cu2+ dengan variasi konsentrasi (20;40) ppm, (30;30) ppm, dan (40;20) ppm pada pH 4,5 (pelarut diambil dari persediaan larutan yang telah dikontrol pHnya). Untuk mengatur keasaman digunakan larutan 0,1 HCl dan 0,1 M NaOH. Sebanyak 1 g bio-adsorben 70 mesh dikombinasikan dengan 100 mL larutan logam berat. Sistem tersebut kemudian diaduk dengan kecepatan 50 rpm selama 120 menit pada suhu ruang (20oC). Setiap 15 menit sampel diambil sebanyak 2 mL untuk
Selesai
Ya
Tidak
Gambar 3.3 Flowchart Analisis Pengaruh pH Apakah ada variasi
pH lainnya? Mulai
Diambil larutan sebanyak 100 mL dari persediaan larutan dan pH larutan (3; 4,5 ; 6; 7,5; 9) dikondisikan sesuai dengan variabel yang
telah ditentukan dengan konsentrasi logam (30:30) ppm.
Eksperimen dilakukan sesaat setelah bio-adsorben berada di dalam campuran dan dilakukan pengadukan dengan kecepatan 50 rpm.
Sampel diambil sebanyak 2 ml setiap 15 menit selama 120 menit untuk dianalisis
keperluan analisis. Pengaruh perubahan volume pada sistem akibat pengambilan sampel diabaikan karena konsentrasi larutan yang sangat rendah dinilai tidak berpengaruh pada perubahan volume.
3.3 PROSEDUR ANALISIS
Untuk menentukan dan melihat konsentrasi Cd2+ dan Cu2+ pada larutan biner, maka setiap sampel yang diuji, dianalisis menggunakan Atomic Adsorption Spectrofotometri (AAS). Perbedaan konsentrasi logam Cd2+ dan Cu2+ mula-mula atau sebelum dan sesudah perlakuan merupakan jumlah ion logam Cd2+ dan Cu2+ yang terserap adsorben. Kemudian dari data tersebut, akan dicari kinetika adsorpsi dan karakteristik difusi ion pada adsorben.
Selesai
Ya
Tidak
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Pengaruh Konsentrasi Apakah ada variasi
konsentrasi lainnya?
Mulai
Larutan diambil sebanyak 100 mL, pH 4,5 dan dikombinasikan dengan logam sesuai konsentrasi yang diinginkan.
Eksperimen dilakukan sesaat setelah bio-adsorben berada di dalam campuran dan dilakukan pengadukan dengan kecepatan 50 rpm.
Sampel diambil sebanyak 2 ml setiap 15 menit selama 120 menit untuk dianalisis
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 PENGARUH WAKTU TERHADAP KAPASITAS ADSORPSI
Waktu adsorpsi adalah salah satu parameter proses terjadinya adsorpsi karena waktu merupakan faktor yang dapat merefleksikan kinetika suatu adsorben dalam berinteraksi dengan adsorbat. Waktu juga dapat dijadikan sebagai indikator untuk menentukan tingkat keefisienan penggunaan adsorben. Oleh sebab itu, perlu dilakukan analisis untuk menetukan waktu optimum yang dibutuhkan dalam proses adsorpsi.
Pengaruh waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi dalam kompetisi adsorpsi larutan biner Cd2+/Cu2+ untuk perbandingan konsentrasi dan variasi pH tertentu, dapat dilihat dalam Tabel A.9 dan Tabel A.10 (pada lampiran), dan pada Gambar 4.1. Hubungan laju adsorpsi (%) terhadap waktu (t) dapat direfleksikan oleh Persamaan berikut :
= − � (4.1)
� = − � (4.2)
�% = − . % (4.3)
Keterangan:
qe = massa logam teradsorpsi pada kesetimbangan (mg/g)
qe = massa logam teradsorpsi pada waktu t (mg/g)
R% = Persentasi penghapusan logam (%) C0 = konsentrasi logam awal (mg/L)
Ct = konsentrasi pada waktu t (mg/L)
Ce = konsentrasi kesetimbangan (mg/L)
V = volume larutan (L)
mads = massa adsorben (g)
adsorpsi terbesar terjadi pada 20 menit pertama dalam proses adsorpsi. Setelah beberapa waktu, perubahan kapasitas adsorpsi cenderung konstan untuk seluruh logam yang diadsorpsi dalam larutan. Peristiwa ini berlaku untuk semua kondisi, baik berdasarkan perubahan pH dan konsentrasi tetap, atau pada pH tetap dan konsentrasi berubah.
Gambar 4.1 Kapasitas Adsorpsi Logam Cd2+/Cu2+ pada pH 4,5 dan Konsentrasi Logam Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm)
Sebagai contoh dari Tabel A.9 berdasarkan variasi pH dan konsentrasi tetap (30:30) ppm dapat diamati untuk kapasitas total, pada pH 3 mengalami
perubahan yaitu diperoleh q2 = 59,50 %. Hingga dicapai kesetimbangan pada t6 =
Hingga dicapai kesetimbangan pada t6 = 120 menit dengan nilai q6 = 63,36%.
Pada pH 7,5, kapasitas total mengalami peningkatan yang cukup besar pada selang waktu t0 = 0 menit hingga t1 = 20 menit yaitu dari q0 = 0% menjadi q1 =
60,44 %. Setelah menit berikutnya, yaitu t2 = 40 menit hanya memiliki sedikit
perubahan yaitu diperoleh q2 = 60,88 %. Hingga dicapai kesetimbangan pada t6 =
120 menit dengan nilai q6 = 62,07 %. Pada pH 9,0, kapasitas total mengalami
peningkatan yang cukup besar pada selang waktu t0 = 0 menit hingga t1 = 20
menit yaitu dari q0 = 0% menjadi q1 = 59,87 %. Setelah menit berikutnya, yaitu t2
= 40 menit hanya memiliki sedikit perubahan yaitu diperoleh q2 = 60,31 %.
Hingga dicapai kesetimbangan pada t6 = 120 menit dengan nilai q6 = 61,35 %.
Jika ditinjau berdasarkan perbandingan konsentrasi logam Cd2+/Cu2+ pada pH tetap (Tabel A.10), maka diperoleh pada konsentrasi logam Cd2+/Cu2+ (20:40) ppm, kapasitas total mengalami peningkatan yang cukup besar pada selang waktu t0 = 0 menit hingga t1 = 20 menit yaitu dari q0 = 0% menjadi q1 = 62,01 %. Setelah
menit berikutnya, yaitu t2 = 40 menit hanya memiliki sedikit perubahan yaitu
diperoleh q2 = 62,45 %. Hingga dicapai kesetimbangan pada t6 = 120 menit
dengan nilai q6 = 63,58 %. Pada konsentrasi logam Cd2+/Cu2+ (30:30) ppm,
kapasitas total mengalami peningkatan yang cukup besar pada selang waktu t0 = 0
menit hingga t1 = 20 menit yaitu dari q0 = 0% menjadi q1 = 58,92 %. Setelah
menit berikutnya, yaitu t2 = 40 menit hanya memiliki sedikit perubahan yaitu
diperoleh q2 = 59,50%. Hingga dicapai kesetimbangan pada t6 = 120 menit dengan
nilai q6 = 60,69 %. Pada konsentrasi logam Cd2+/Cu2+ (40:20) ppm, kapasitas total
mengalami peningkatan yang cukup besar pada selang waktu t0 = 0 menit hingga
t1 = 20 menit yaitu dari q0 = 0% menjadi q1 = 62,40 %. Setelah menit berikutnya,
yaitu t2 = 40 menit hanya memiliki sedikit perubahan yaitu diperoleh q2 = 62,81
%. Hingga dicapai kesetimbangan pada t6 = 120 menit dengan nilai q6 = 63,85 %.
dengan permukaan adsorben masih sangat besar sehingga perubahan kapasitas adsorpsi pada waktu awal ditemukan cukup besar. Namun, seiring bertambahnya waktu, perubahan kapasitas tersebut akan menurun. Hal ini diduga karena situs aktif pada adsorben batang jagung telah jenuh oleh ion logam dimana pada waktu 20 menit tersebut proses adsorpsi sudah mulai mencapai kesetimbangan sehingga peluang untuk terjadinya ikatan antara kedua logam Cd2+ dan Cu2+ pada permukaan atau pori-pori adsorben menjadi kecil, karena setelah tercapainya kesetimbangan adsorpsi, akan mengalami kestabilan persentasi penyerapan. Hal ini disebabkan sudah terpenuhinya gugus aktif permukaan adsorben. Hal ini sependapat dengan penelitian yang dilakukan oleh S. Vafakhah (2014), dimana peningkatan kapasitas adsorpsi berlangsung cepat pada waktu awal proses adsorpsi dan memiliki laju adsorpsi maksimum pada waktu 20 menit pertama.
4.2 PENGARUH pH DAN KONSENTRASI LARUTAN
4.2.1 Pengaruh Perubahan pH Terhadap Kapasitas Adsorpsi pada
Konsentrasi Tetap
Untuk mengevaluasi pengaruh pH pada kompetisi adsorpsi dari ion Cd2+ dan Cu2+ dari larutan biner, dilihat pada pH 3; 4,5; 6; 7,5 dan 9. Pemilihan pH tersebut dilakukan untuk menghindari pengendapan logam berdasarkan konstanta kelarutan masing-masing logam [10]. Studi tentang pengaruh pH larutan dibuat dalam kondisi yang sama untuk konsentrasi Cd2+ dan Cu2+ yaitu 30:30 ppm. Hasil analisis pengaruh pH larutan, dapat dilihat pada Tabel A.11 (Lampiran A) dan Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Nilai Kapasitas Adsorpsi Maksimum (qmax) pada Berbagai Variasi pH
dengan Perbandingan Konsentrasi Awal Cd2+/Cu2+ 30:30 ppm
separation factor masing-masing sebesar 1,4383; 1,1993; 1,2086; 1,2309; dan 1,1811.
Dari hasil analisis yang dilakukan, dapat dilihat bahwa kapasitas adsorpsi maksimum (qmax) tertinggi terdapat pada pH 6 yaitu 63,36 % dari total logam
yang teradsorpsi. Sedangkan pada pH yang lebih rendah kapasitas adsorpsi maksimum yang diperoleh cenderung lebih kecil, terdapat pada pH 3 yaitu 52,00%.
Kondisi ini tentu dipengaruhi oleh konsentrasi H+ pada larutan, yang akan semakin meningkat apabila pH semakin rendah (pH 3 – 4,5). Kehadiran ion H+ pada larutan akan berdampak terhadap kompetisi ion Cd2+ dan Cu2+ untuk mendapatkan sisi aktif adsorben. H+ akan menutupi sisi aktif pada permukaan adsorben sehingga menghalangi ion Cd2+ dan Cu2+ terserap pada permukaan atau memasuki pori. Pada pH yang lebih tinggi (6 – 7,5) aktivitas H+ akan menurun sehingga kecenderungan ion Cd2+ dan Cu2+ teradsorpsi lebih besar. Pendapat ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Wen Liu (2013) yang menyatakan pH larutan dapat menghambat atau mempercepat proses adsorpsi sesuai dengan gugus fungsi pada adsorben yang digunakan dan logam yang akan diadsorpsi.
Persentasi penyerapan ion Cd2+ selalu lebih unggul dibandingkan Cu2+ pada berbagai kondisi pH. Dapat diamati bahwa ∝ d ++ lebih besar dari satu. Ini mengindikasikan bahwa batang jagung memiliki preferensi adsorpsi yang tinggi untuk salah satu logam pada larutan biner. Preferensi adsorpsi merupakan kecenderungan suatu adsorben untuk menyerap salah satu logam dari logam lainnya pada suatu larutan multi komponen. Kondisi ini diinterpretasikan dengan suatu nilai yang disebut dengan faktor separasi (separation factor). Jika faktor separasi lebih besar atau lebih kecil dari satu, maka preferensi adsorpsinya akan semakin baik. Adapun faktor separasi pada pH berubah dan konsentrasi tetap dapat dilihat pada Tabel 4.3.
adsorpsi yang terjadi. Hal ini didukung oleh penelitian yang telah dilakukan oleh Haibin Liu (2013). Ia memperoleh preferensi adsorpsi yang lebih tinggi pada pH rendah daripada pH tinggi.
Faktor separasi terkecil terjadi pada pH 9 yaitu 1,1811. Pada kondisi ini, larutan bersifat basa dan didominasi oleh OH- sehingga persaingan Cd2+ dan Cu2+ terhadap H+ berkurang. Namun, kondisi ini juga menimbulkan masalah dimana akan timbul interaksi baru antara Cd2+ dan Cu2+ terhadap OH- yang dapat mengurangi interaksi dengan permukaan adsorben (terutama pada ion yang lebih dominan, Cd2+). Bahkan, kadar OH- yang makin tinggi akan mengakibatkan pengendapan sehingga penurunan konsentrasi larutan tidak diakibatkan oleh proses adsorpsi. Hal ini sesuai dengan pendapat Wen Liu elektron terluarnya dibandingkan dengan Cu, sehingga lebih mudah bereaksi dengan permukaan adsorben. Selain itu, ditinjau dari nilai elektronegatifitas (kecenderungan bersifat negatif), keelektronegatifan Cd < Cu, maka Cu lebih bersifat negatif dibandingkan Cd. Sehingga Cd lebih mudah berinteraksi dengan permukaan adsorben karena bermuatan negatif (gugus OH-). Sifat tersebut membuktikan bahwa kadmium lebih mudah diserap oleh batang jagung.
Tabel 4.1 Sifat Kimia-Fisika Kadmium dan Tembaga
Propertis Kadmium Tembaga
Dari penjelasan tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa kehadiran pH (H+) pada larutan, mempengaruhi proses adsorpsi dan kompetisi yang terjadi. Jika konsentrasi H+ meningkat, maka kapasitas adsorpsi akan semakin berkurang dan preferensi adsorpsi akan semakin bertambah. Hasil analisis ini mendukung pendapat Haibin Liu (2013), yang menyatakan konsentrasi H+ dan OH- pada larutan mempengaruhi kapasitas adsorpsi. Pengaruh yang diperoleh tergantung pada jenis situs aktif yang dimiliki oleh adsorben.
4.2.2 Pengaruh Perubahan Konsentrasi Terhadap Kapasitas Adsorpsi pada
pH Tetap
Untuk mengevaluasi pengaruh perbandingan konsentrasi ion Cd2+ dan Cu2+ pada kompetisi adsorpsi, dilakukan dengan perbandingan C0 Cd2+/Cu2+ yaitu
Gambar 4.3 Nilai Kapasitas Adsorpsi Maksimum (qmax) untuk Berbagai
Perbandingan Konsentrasi Awal Cd2+/Cu2+ pada pH 4,5 Selama 2 Jam
Dari hasil analisis yang dilakukan, dapat dilihat bahwa kapasitas adsorpsi maksimum (qmax) berbanding lurus dengan konsentrasi ion logam dalam larutan.
Indikasi ini menunjukkan bahwa interaksi antara ion logam terhadap adsorben akan meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi. Hal ini mendukung penelitian yang dilakukan oleh Abid dkk. (2011) yang menyatakan kapasitas adsorpsi akan semakin besar apabila konsentrasi adsorbat meningkat karena interaksi antara adsorben dan adsorbat semakin besar.
Jika ditinjau berdasarkan preferensi adsorpsi, faktor separasi terbesar terdapat pada konsentrasi (20:40 ppm; Cd2+/Cu2+) yaitu 1,5100. Hal ini menunjukkan bahwa meskipun Cd2+ memiliki konsentrasi lebih rendah dibandingkan Cu2+ dalam larutan, namun memiliki persentasi terserap yang dimiliki Cd2+ lebih tinggi dibandingkan Cu2+. Untuk konsentrasi Cd2+ yang semakin tinggi, yaitu pada C0 Cd2+/Cu2+ (40:20 ppm) memiliki faktor separasi
yang rendah yaitu 1,1844 sehingga tidak memberi dampak yang berarti. Meskipun kenyataannya, perbedaan kapasitas adsorpsi yang paling besar terdapat pada perbandingan konsentrasi (40:20 ppm; Cd2+/Cu2+) namun persentasi penyerapan dari konsentrasi awal (C0) cukup rendah. Hal ini dapat
adsorpsi (Tabel A.12, Lampiran A). Liuchun dkk. (2010) juga berpendapat bahwa atom Cd2+ lebih mudah terserap pada senyawa organik atau jaringan hidup dibandingkan Cu2+.
4.3 PENENTUAN KINETIKA ADSORPSI
Dalam penelitian ini, data kinetika adsorsi diperoleh secara empiris dengan menggunakan model pseudo orde satu dan pseudo orde dua. Pemodelan ini diperlukan untuk menggambarkan dan mengevaluasi mekanisme adsorpsi dan mengidentifikasi laju rata-rata adsorpsi pada adsorben batang jagung untuk larutan biner [10]. Selain itu, pemodelan ini dapat juga digunakan untuk mengidentifikasi apakah selama proses adsorpsi terjadi reaksi kimia atau tidak pada adsorben. Adapun persamaan pseudo orde satu dan orde dua tersebut berturut-turut dapat dilihat sebagai berikut :
� =
�
� �+� (4.4)
�
� =
�
� +(� � ) (4.5)
[10]
Data hasil eksperimental menunjukkan hasil yang lebih baik terhadap model pseudo orde dua dibandingkan pseudo orde satu berdasarkan pada nilai koefisien korelasi ( r2) seperti ditunjukkan pada Tabel 4.4. Koefisien korelasi tersebut, diperoleh dengan cara melakukan plot data kapasitas adsorpsi (qt) terhadap waktu
Tabel 4.2 Pemodelan Laju Rata-Rata Kinetika Adsorpsi Cd2+/Cu2+ pada Adsorben Batang Jagung dalam Larutan Biner
Logam pH Perbandingan Konsentrasi
qe, percobaan
Pseudo Orde Satu Pseudo Orde Dua
Gambar 4.5 Pemodelan Orde Dua pada pH 4,5 dan Konsentrasi Logam Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm)
Dari hasil perhitungan teoritis, nilai koefisien korelasi (r2) orde dua lebih mendekati angka satu (1) dibandingkan dengan orde satu. Sebagai contoh pada pH 3,0 dan konsentrasi C0 Cd2+/Cu2+ 30:30 ppm, persamaan orde satu memiliki nilai r2 =
0,7400 dan persamaan orde dua memiliki nilai r2 =0,9987. Ini menunjukkan bahwa pemodelan pseudo orde dua menjadikan data adsorpsi lebih presentatif. Jika pemodelan ini sesuai dengan percobaan, maka mekanisme adsorpsi melibatkan reaksi kimia (chemisorption) antara adsorbat dan adsorben [10].
Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorben akan terbentuk suatu lapisan, di mana terbentuknya lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan selanjutnya sehingga efektifitasnya berkurang [26]. Sifat nonlinier yang ditunjukkan oleh persamaan kinetika adsorpsi mengindikasikan bahwa kompetisi adsorpsi yang terjadi diantara logam Cd2+ dan Cu2+ berhubungan dengan sisi aktif adsorben.
Berdasarkan hasil analisis model kinetik, maka dapat digambarkan skema interaksi antara ion A (Cd2+/Cu2+) terhadap adsorben dalam tiga kemungkinan, yaitu :
Bentuk 1,
(C6H10O5)n + A2+ A(C6H8O4)n + H2O
Bentuk pertama menunjukkan bahwa ion A2+ membentuk ikatan rangkap terhadap C (nomor 3) dan melepas molekul H2O.
Bentuk 2,
(C6H10O5)n + A2+ A.2(C6H8O4)n + H2O
Bentuk ke dua menunjukkan gugus-gugus OH- pada permukaan atau pori-pori adsorben beriteraksi dengan A2+ dan melepaskan molekul H2O.
Namun, kemungkinan lain dapat juga terjadi peristiwa fisika yang membentuk gaya Van Der Walls yaitu memiliki interaksi seperti bentuk ke 3.
Bentuk 3
4.4 PENENTUAN KINETIKA DIFUSI
Pada larutan tunggal, perilaku dinamika adsorpsi pada umumnya dievaluasi menggunakan model difusi. Meskipun kompetisi adsorpsi memiliki proses yang lebih kompleks, pada eksperimen ini dicoba untuk mengaplikasikan model difusi untuk mengevaluasi kompetisi adsorpsi pada komponen biner. Bisa saja kemungkinan proses adsorpsi Cd2+/Cu2+ terjadi hanya pada permukaan luar/eksternal adsorben. Oleh karena itu, proses adsorpsi harus dideskripsikan menggunakan pemodelan difusi eksternal. Namun jika difusi kemungkinan terjadi pada permukaan dalam dan pori-pori adsorben, maka proses adsorpsi dapat dideskripsikan menggunakan pemodelan difusi internal. Pemodelan difusi ekstenal dan internal diaplikasikan dan disesuaikan secara teoritis terhadap data kinetika adsorpsi eksperimental, sehingga diperoleh kesimpulan tentang peristiwa difusi yang terjadi. Adapun persamaan yang digunakan dalam mendeskripsikan pemodelan difusi eksternal dan difusi internal berturut-turut yaitu Persamaan 4.6 dan Persamaan 4.8.
= −�. � + � (4.6)
Dengan z :
� = �� (4.7)
� = � √� + � (4.8)
Kedua persamaan di atas akan diaplikasikan untuk data kinetik adsorpsi Cd2+ dan Cu2+. Parameter dari model difusi eksternal dan internal dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan diplot seperti Gambar 4.6 dan Gambar 4.7.
Tabel 4.3 Pemodelan Laju Rata-Rata Kinetika Difusi Cd2+/Cu2+ pada Adsorben Batang Jagung dalam Larutan Biner Selama 2 Jam.
Larutan Biner Logam pH
Gambar 4.6 Pemodelan Kinetika Difusi Eksternal pada pH 4,5 dan Konsentrasi Logam Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm) Selama 2 Jam
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Setelah eksperimen ini dilakukan, maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut ini :
1. Laju adsorpsi terjadi secara siknifikan pada 20 menit pertama untuk seluruh variabel adsorpsi. Setelah itu, laju adsorpsi melemah secara drastis dan cenderung konstan/setimbang.
2. Berdasarkan perbandingan pH dengan perbandingan konsentrasi tetap Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm), kapasitas adsorpsi tertinggi terjadi pada pH 6 dan waktu 120 menit yaitu :
a. Cd2+ : 2,1735 mg/g. b. Cu2+ : 1,8145 mg/g.
3. Berdasarkan perbandingan konsentrasi pada pH tetap kapasitas adsorpsi cenderung sama untuk ketiga sistem yaitu pada perbandingan C0 Cd2+/Cu2+
(20:40 ppm) diperoleh 63,58 %; pada C0 Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm) diperoleh 60,69
%; dan pada C0 Cd2+/Cu2+ (40:20 ppm) diperoleh 63,85 %.
4. Pemodelan kinetika adsorpsi terbaik berdasarkan koefisien korelasinya adalah persamaan orde dua.
5. Pemodelan kinetika difusi terbaik berdasarkan koefisien korelasinya adalah persamaan difusi internal.
6. Berdasarkan perbandingan pH dengan perbandingan konsentrasi tetap Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm), faktor separasi tertinggi terjadi pada pH 3 yaitu : 1,4383.
5.2 SARAN
Adapun saran yang dapat diberikan untuk mengembangkan pengetahuan dibidang kompetisi adsorpsi, secara umum adalah sebagai berikut :
1. Disarankan untuk melakukan analisis termodinamika untuk mengetahui kebutuhan energi dalam proses adsorpsi.
2. Disarankan untuk melakukan adsorpsi secara kontinu atau semi batch untuk mengetahui faktor desain proses.
3. Disarankan untuk melakukan analisis kadar abu adsorben dan analisis kandungan logam, untuk mengetahui apakah selama proses adsorpsi terjadi pengendapan atau tidak.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 POLUTAN LOGAM BERAT
Pencemaran lingkungan dengan zat beracun telah meningkat dalam beberapa tahun terakhir sebagai akibat dari pesatnya pertumbuhan industri [8]. Aktivitas berbagai industri pada umumnya menghasilkan limbah cair yang sering menjadi permasalahan bagi lingkungan karena mengandung berbagai macam kontaminan yang berbahaya. Pencemaran ini berdampak pada penurunan kualitas air dan meningkatnya padatan tersuspensi pada air.
Salah satu jenis pencemar pada air disebabkan oleh logam berat. Logam berat tidak seperti polutan organik yang pada beberapa kasus pencemaran dapat didegradasi [9]. Akibatnya, logam-logam tersebut terakumulasi di lingkungan terutama membentuk senyawa kompleks dengan bahan organik dan anorganik dalam ekosistem perairan. Logam berat tersebut memiliki potensi merusak sistem fisiologi dan biologis manusia, jika melewati batas toleransi yang menimbulkan berbagai penyakit dan gangguan [8,10]. Logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa jalan, yaitu saluran pernapasan, pencernaan, dan penetrasi melalui kulit [9].
Menurut Darmayanti dkk., 2012, berdasarkan toksisitas dan dampak pencemaran bagi lingkungan, maka logam berat dapat klasifikasikan dalam beberapa bagian, yaitu:
1. Sangat beracun, yaitu dapat mengakibatkan kematian atau gangguan kesehatan dalam waktu singkat. Logam-logam tersebut antara lain: Hg, Cd, Pb, As, Sb, Ti, Co, Be, dan Cu.
3. Kurang beracun, dalam jumlah besar dapat menimbulkan gangguan kesehatan. Logam-logam tersebut antara lain: Bi, Fe, Ca, Mg, Ni, K, Zn, dan Ag.
2.2 TEKNOLOGI PENYERAPAN LOGAM BERAT
Logam berat menimbulkan ancaman lingkungan yang besar karena dapat menimbulkan kandungan racun yang tinggi terhadap ekosistem dan manusia [10,11]. Pada umumnya pencemaran tersebut berada pada sistem perairan dan tanah. Pemurnian air adalah salah satu cara terbaik untuk membantu mengatasi masalah tersebut [7]. Dari beberapa proses pemurnian air dari logam berat, proses adsorpsi lebih efisien dan lebih murah dibandingkan teknologi penjerapan logam berat lainnya [5] seperti, koagulasi dan presipitasi kimia, elektroflotasi [4], pertukaran ion, dan pemisahan membran [11]. Berikut adalah teknologi pemisahan logam berat yang sering digunakan :
2.2.1 Elektroflotasi
Beberapa teknik tradisional yang dilakukan untuk pengolahan air limbah tidak menunjukkan kinerja yang memuaskan untuk larutan yang sangat encer
(≤ 50 mg dm-3
), terutama karena efisiensi operasionalnya rendah dan biaya ekstraksi yang tinggi. Metode elekroflotasi merupakan alternatif yang dapat diterapkan dalam berbagai skala, baik skala kecil, menengah maupun besar. Elektroflotasi adalah proses sederhana yang mengapungkan ion atau partikel padatan, yang terlarut dalam fasa cair. Pengapungan terjadi akibat adhesi pada gelembung kecil hidrogen dan oksigen pada katoda dan anoda pada sel flotasi [4].
2.2.2 Pemisahan Membran
yang dilakukan MBR, dinilai mampu memisahkan Fe, Cu, dan Cd yang cukup tinggi dari limbah perkotaan.
2.2.3 Adsorpsi
Adsorpsi merupakan suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida/substansi-terlarut yang ada dalam larutan, terikat pada suatu padatan (adsorben) yang ditimbulkan oleh gaya kimia-fisika antara sustansi dan penyerapnya. Adsorpsi logam berat mengunakan adsorben umumnya dipelajari dengan menggunakan sistem batch [12,13,14,15]. Beberapa faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi adalah pH, suhu, konsentrasi dan waktu kontak [10,13,15,16,17,18]. Pada umumnya, pecobaan dilakukan dengan menyediakan larutan logam dengan konsentrasi yang sama untuk sejumlah adsorben dalam wadah yang ditempatkan pada alat pengaduk (shaker) [3,12,17,18]. Jenis larutan disediakan dalam bentuk larutan satu sistem atau larutan biner. Perbedaan ini didasarkan pada karakteristik adsorpsi yang ingin dilihat.
2.3 ADSORBEN
Adsorben adalah zat padat yang dapat menyerap partikel fluida dalam suatu proses adsorpsi. Perilaku adsorben pada berbagai jenis larutan (mono, biner, tertier), telah dikonfirmasi oleh peneliti sebelumnya, khususnya mengenai adsorpsi logam berat tertentu seperti adsorben pasir [12], nanotube dan nanofiber [3,5], zeolit [19], turmalin [10], dan bio-adsorben seperti arang hayati [9,14], batang jagung [20,21], abu jerami [17], dan berbagai jenis adsorben lainnya. Sehingga adsorben dapat dibagi dua yaitu material anorganik (silika, alumina, zeolit) dan organik (karbon, polimer, biomassa).
Menurut Darmayanti dkk. [9], ada beberapa syarat yang harus dipenuhi sebagai acuan dalam memilih dan memperoleh adsorben yang baik, yaitu :
1. Mempunyai daya serap yang tinggi.
2. Berupa zat padat yang mempunyai luas permukaan yang besar. 3. Tidak boleh larut pada larutan zat yang akan diadsorpsi.
6. Tidak beracun.
7. Tidak meninggalkan residu berupa gas berbau. 8. Mudah didapat dan harganya murah.
Proses adsorpsi pada umumnya memiliki biaya operasional yang rendah dan sangat efisien terutama untuk adsorpsi logam berat konsentrasi rendah [22]. Namun, penggunaan bio-adsorben lebih menguntungkan dibandingkan dengan jenis adsorben lain yang digunakan. Karena selain biaya yang murah dan mudah didapatkan, bio-adsorben juga tidak kalah efektif dalam menyerap logam dibandingkan jenis adsorben lainnya sehingga sangat cocok digunakan untuk pengolahan limbah industri [7].
2.4 ADSORBEN BATANG JAGUNG
Jagung adalah salah satu produk komoditas tertinggi di Indonesia bahkan di dunia. Tongkol, kulit, daun serta batang jagung adalah residu/limbah pertanian jagung yang sering dibakar tanpa dimanfaatkan [30]. Namun, baru-baru ini limbah jagung telah diteliti untuk proses adsorpsi [25].
Struktur morfologi batang jagung telah diselidiki pada penelitian terdahulu dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) yang ditampilkan pada Gambar 2.1. Perbesaran yang dilakukan sekitar 500 kali menunjukkan sifat dasar permukaan batang jagung sebagai sebuah struktur poros yang berguna dalam mengadsorpsi logam [15]. Sedangkan struktur kimia batang jagung ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Struktur Kimia Batang Jagung [23]
Berdasarkan analisis yang dilakukan, permukaan tongkol jagung memiliki porositas lebih tinggi jika dibandingkan batang jagung. Porositas rata-rata batang jagung adalah 58,51% sedangkan tongkol jagung mencapai 67,93% [31]. Jika dilihat berdasarkan diameter pori, batang jagung memiliki diameter pori ± 50 μm, 10 kali lebih besar dibandingkan karbon aktif dan zeolit yaitu hanya sekitar 3 – 6 μm [19]. Berikut data diameter pori dari berbagai jenis adsorben dan adsorbat (molekul yang sering diserap) sebagai bentuk perbandingan. Dari Gambar tersebut, dapat dilihat bahwa ukuran pori batang jagung, lebih besar dibandingkan beberapa jenis adsorben lainnya.
Gambar 2.3 Ukuran Pori dan Ukuran Berbagai Molekul pada Umumnya [32]
2.5 KARAKTERISTIK PROSES ADSORPSI
di sini sebagai dasar untuk pemilihan adsorben dan analisis proses adsorpsi yang terjadi. Pada kenyataannya, materi yang disajikan di sini hanyalah berupa gambaran, karena untuk memahami dampaknya memerlukan pemahaman yang cukup mendalam tentang bidang adsorpsi.
2.5.1 Pengukuran Kapasitas Adsorpsi
Adsorpsi multi logam (biner) sangat penting dilakukan, karena karakteristik suatu logam dalam single solution berbeda dengan binary solution. Dalam beberapa kasus, kandungan logam berat dalam suatu limbah lebih kompleks dan ditemukan lebih dari satu jenis logam berat [5]. Model larutan biner sangat mirip dengan sistem pada limbah sehingga penelitian ini sangat berpotensi untuk dikembangkan bahkan diaplikasikan dalam teknologi pengolahan limbah.
Untuk sistem biner, larutan disediakan dalam pH dan perbandingan konsentrasi tertentu dengan suhu yang dijaga konstan. Jumlah logam teradsorpsi per satuan massa adsorben pada kesetimbangan (Persaman 2.1), Jumlah logam teradsorpsi per satuan massa adsorben pada waktu t (Persamaan 2.2), dan persentasi penghapusan pada waktu t (Persamaan 2.3), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini :
= − � (2.1)
[5,10,15,17, 23,24]
� = − � (2.2)
[5,10]
�% = − . % (2.3)
[5,10,23]
Keterangan:
qe = massa logam teradsorpsi pada kesetimbangan (mg/g)
qe = massa logam teradsorpsi pada waktu t (mg/g)
R% = Persentasi penghapusan logam (%) C0 = konsentrasi logam awal (mg/L)
Ce = konsentrasi kesetimbangan (mg/L)
V = volume larutan (L)
mads = massa adsorben (g)
Persamaan-persamaan ini mengasumsikan bahwa perubahan volume fase cair massal diabaikan karena konsentrasi zat terlarut kecil dan volume yang ditempati oleh adsorben juga kecil. Jumlah logam berat teradsorpsi pada sampel dihitung dengan menggunakan kurva kalibrasi yang ditentukan sebelumnya berdasarkan hasil eksperimen.
2.5.2 Kesetimbangan Isotermal Adsorpsi
Kesetimbangan isotermal adsorpsi adalah salah satu data penting untuk memahami mekanisme adsorpsi dan menggambarkan bagaimana adsorbat dapat berinteraksi dengan adsorben sehingga sangat penting pengoptimalan penggunaan adsorben [17]. Untuk mengoptimalkan desain sistem adsorpsi, sangat penting untuk menetapkan hubungan yang paling sesuai dalam kurva keseimbangan [25]. Untuk mendapatkan isotermal adsorpsi, pengaruh konsentrasi pada kapasitas adsorpsi ion logam dari suatu adsorben, dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi awal larutan ion logam [10]. Beberapa persamaan isotermal yang tersedia untuk menganalisis data eksperimen adalah Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich.
Data adsorpsi logam berat dalam kesetimbangan yang diperoleh secara eksperimental yang diterapkan dalam persamaan isotermal (Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich ) merupakan model isotermal adsorpsi untuk adsorpsi fasa cair [17]. Model adsorpsi ini memberikan representasi dari kesetimbangan adsorpsi antara adsorbat dalam larutan dan permukaan aktif adsorben.
dari isotermal Langmuir dapat dilihat pada Persamaan 2.4. Sedangkan model Freundlich awalnya diusulkan sebagai persamaan empiris untuk menggambarkan data pada adsorben heterogen yaitu melalui mekanisme adsorpsi multi lapisan, seperti karbon aktif (Persamaan 2.5) [10,25].
Persamaan Langmuir, Freundlich dan Langmuir-Freundlich isotermal adsorpsi secara berurutan dapat dinyatakan sebagai berikut:
=� ��
konstanta empiris yang menunjukkan tingkat adsorpsi dan efektivitas adsorpsi masing-masing. Konstanta n memberikan gambaran tentang kelas heterogenitas dalam distribusi pusat energi dan berhubungan dengan besarnya kekuatan pendorong adsorpsi. Oleh karena itu, nilai n tinggi menunjukkan permukaan adsorben relatif seragam, sedangkan nilai n yang rendah menunjukkan adsorpsi tinggi pada larutan berkonsentrasi rendah. Selain itu, nilai n rendah menunjukkan adanya bagian yang besar dari situs aktif permukaan berenergi tinggi [17].
Namun berbeda untuk larutan biner. Bentuk persamaannya akan berubah karena pada biner terdapat beberapa logam yang akan mempengaruhi kesetimbangan adsorpsinya. Sehingga Persamaan 2.4 di atas dapat diturunkan sebagai berikut:
Dimana a dan b adalah jenis logam yang digunakan dalam larutan. Persamaan 2.7 di atas dapat juga dianalogikan dengan Persamaan 2.6, karena Persamaan 2.6 digunakan untuk mono-sistem sehingga harus disesuaikan dengan sistem biner.
2.5.3 Kinetika Adsorpsi
Kinetika adsorpsi merupakan laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam jangka waktu tertentu. Untuk menyelidiki proses adsorpsi logam berat, model kinetik yang berbeda digunakan untuk menggambarkan tingkat penyerapan adsorbat pada adsorben [25]. Pada berbagai penelitian, data kinetika adsorsi diperoleh secara empiris dengan menggunakan model persamaan orde satu, persamaan orde dua dan model Elovich [17,25]. Tujuannya untuk mempelajari kinetika adsorpsi dan menemukan model terbaik yang cocok untuk data eksperimen. Ketiga model ini telah banyak digunakan untuk menggambarkan kinetika penyerapan logam maupun senyawa organik pada berbagai jenis adsorben yang berbeda [10,17,25]. a. Persamaan Orde Satu
Dalam banyak kasus, model kinetika persamaan orde satu kurang cocok dengan seluruh rentang waktu kontak, dan umumnya berlaku pada tahap awal proses adsorpsi [25]. Persamaan persamaan orde satu dinyatakan sebagai berikut:
log − � = log − ,� � (2.8)
[10,25]
Dimana qe dan qt adalah jumlah adsorbat (logam berat) yang diserap
(mg/g) pada keadaan setimbang dan selang waktu tertentu, t (min) dan k1
merupakan tetapan laju adsorpsi persamaan orde satu (min-1). Plot antara log (qe – qt) vs t akan menghasilkan sebuah garis lurus untuk mendapatkan
tingkat parameter. Parameter tersebut adalah nilai k1, kapasitas adsorpsi
b. Persamaan Orde Dua
Seperti yang dapat diamati, persamaan persamaan orde dua tampaknya memiliki model yang lebih baik dibandingkan dua persamaan lainnya. Hal ini dapat dibuktikan dengan nilai koefisien korelasi (R2) yang didapatkannya cukup besar [17] dan nilai qe teoritis yang dihasilkan sangat dekat dengan
nilai qe eksperimental, hal ini menunjukkan bahwa data adsorpsi sangat cocok
dibuat dengan menggunakan persamaan persamaan orde dua [10]. Persamaan tersebut dapat dilihat di bawah ini :
�
� =� � +� � (2.9)
[17,25]
Dimana k2 merupakan tetapan laju adsorpsi persamaan orde dua
(g/mg.min).
c. Persamaan Elovich
Persamaan Elovich yang digunakan untuk mendeskripsikan aktivasi adsorpsi dapat dinyatakan sebagai berikut:
� =�ln +�ln � (2.10)
[25]
Dimana α adalah tetapan laju adsorpsi awal (mg/g.min) dan β adalah konstanta desorpsi yang berkaitan dengan tingkat cakupan permukaan dan energi aktivasi untuk proses adsorpsi secara kimia [25].
2.5.4 Proses Difusi
1. Perpindahan massa zat terlarut/padatan dari cairan ke permukaan adsorben.
2. Difusi dari permukaan adsorben ke dalam adsorben melalui pori.
3. Perpindahan massa zat padat dari cairan dalam pori ke dinding pori adsorben.
4. adsorpsi padatan pada dinding pori adsorben.
Difusi ion pada suatu adsorben dapat dibagi dua, yaitu difusi eksternal dan difusi internal. Jika difusi dari suatu ion hanya meliputi bagian luar permukaan adsorben atau memiliki keterbatasan, maka disebut sebagai difusi eksternal yang dapat dideskripsikan menggunakan persamaan berikut:
= −�. � + � (2.11)
[10] Dengan z :
� = �� (2.12)
C0, Ct, dan A/V berturut-turut adalah konsentrasi awal larutan,
konsentrasi pada waktu t, dan perbandingan antara total luas permukaan partikel terhadap volume larutan. A/V dapat dihitung dengan :
� = � (2.13)
[10]
Dimana m adalah massa adsorben (g), d adalah diameter partikel (µm), dan ρ adalah densitas adsorben (g/cm3
). Koefisien difusi eksternal, kf (cm/s),
dapat dideterminasikan dari slop/kemiringan pada garis dari plot antara ln(Ct/Co) versus t.
Jika difusi ion terjadi pada permukaan dalam dan pori-pori, maka proses ini disebut difusi internal. Difusi internal dapat dideskripsikan menggunakan data percobaan mengikuti persamaan berikut :
� = � √� + � (2.14)
Dimana qt adalah kapasitas adsorpsi pada waktu t (mg/g), kid adalah
koefisien difusi (mg/g.min0,5) dan t adalah waktu adsorpsi.
2.5.5 Preferensi Adsorpsi (Prefential Adsorption)
Sering pada suatu larutan terdapat dua atau lebih substansi terlarut (ion) yang akan diadsorpsi [3,10,12]. Jika ditinjau berdasarkan sifat kimia-fisika, masing-masing ion terlarut memiliki propertis yang berbeda (ukuran partikel, konfigurasi elektron, keelektronegatifan) [33]. Perbedaan sifat ini dapat mempengaruhi mekanisme adsorpsi yang terjadi. Sehingga ada substansi yang lebih disukai (dominan) diadsorpsi dan ada substansi yang kurang disukai. Peristiwa ini disebut sebagai kecenderungan adsorpsi (prefential adsorption). Kecenderungan Adsorpsi suatu adsorben terhadap satu dari dua ion pada larutan biner, dapat didefinisikan menggunakan faktor separasi ∝ , yaitu :
∝ = �� (2.15)
[10]
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Penggunaan logam berat oleh manusia dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Pencemaran ini dapat terjadi jika manusia atau industri yang menggunakan logam tersebut tidak memperhatikan dampak lingkungan, terutama saat membuang limbahnya [1]. Limbah yang paling banyak mengandung logam berat pada umumnya berasal dari limbah industri. Industri – industri seperti pertambangan, pelapisan, pewarnaan, pengolahan logam elektrokimia, dan penyimpanan baterai, merupakan industri - industri yang secara umum menghasilkan limbah logam berat dari aktivitasnya [2]. Meskipun dalam konsentrasi rendah, kehadiran logam berat dalam limbah industri telah menimbulkan banyak masalah lingkungan yang serius karena bersifat toksik dan non-biodegradable. Penyebab utama logam berat berbahaya bagi lingkungan adalah karena sifatnya yang tidak dapat didegradasi (non-biodegradable) oleh organisme hidup yang ada di lingkungan. Akibatnya, logam-logam tersebut terakumulasi di lingkungan terutama membentuk senyawa kompleks dengan bahan organik dan anorganik dalam ekosistem perairan [3].
Menyadari dampak logam berat terhadap lingkungan dan makhluk hidup, termasuk manusia begitu besar, maka tidak heran studi terhadap logam berat telah dikembangkan oleh berbagai peneliti, untuk mengurangi dampak negatifnya terhadap kehidupan. Ada beberapa metode untuk menghilangkan ion logam berat yang dapat digunakan seperti adsorpsi, elektroflotasi, ekstraksi pelarut dan pertukaran ion. Di antara metode ini, adsorpsi dan pertukaran ion adalah metode yang paling efisien untuk menghilangkan logam berat [4,5].
air limbah [7]. Dapat dilihat dalam Tabel 1.1 beberapa hasil penelitian terbaru yang memanfaatkan batang jagung sebagai bioadsorben yang berpotensi menyerap ion logam dalam limbah air.
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Terbaru yang Memanfaatkan Batang Jagung sebagai Biosorban Dalam Menyerap Ion Logam
Nama
- Waktu optimum 20 menit
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Terbaru yang Memanfaatkan Batang Jagung sebagai Biosorban Dalam Menyerap Ion Logam (Lanjutan)
Adapan permasalahan yang akan diteliti yaitu bagaimana pengaruh waktu, pH larutan dan perbandingan konsentrasi (Cd2+/Cu2+) terhadap kapasitas dan kompetisi adsorpsi Cd2+ dan Cu2+ dengan menggunakan batang jagung sebagai bio-adsorben.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan penelitian ini dilakukan adalah :
1. Menentukan pengaruh waktu terhadap kapasitas adsorpsi dalam larutan biner. 2. Menentukan pengaruh perubahan pH dan perbandingan konsentrasi logam
Cd2+/Cu2+ dalam larutan biner terhadap kapasitas adsorpsi. 3. Menganalisis besaran kompetisi adsorpsi yang terjadi.
4. Menentukan pemodelan kinetika adsorpsi dan kinetika difusi.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah : 1. Mengurangi dampak pencemaran logam berat pada badan air.
2. Mendapat informasi tentang kemampuan adsorpsi yang dimiliki batang jagung tehadap logam berat.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Industri, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Variabel – variabel dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Variabel Tetap
Volume larutan : 100 mL
Massa bio-adsorben : 1 g Ukuran partikel : 70 mesh Kecepatan pengaduk : 50 rpm
Suhu : 25oC
2. Variabel Bebas
Waktu pengambilan sampel : kelipatan 20 menit (120 menit)
pH : 3; 4,5; 6; 7,5; 9
Perbandingan konsentrasi (ppm) : (20:40); (30:30); (40:20)
Bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah batang jagung sebagai adsorben, kadmium asetat (Cd(CH3COO)2.2H2O) sebagai sumber
kadmium (Cd2+), tembaga (II) sulfat (CuSO4) sebagai sumber tembaga (Cu2+),
asam klorida (HCl) dan natrium hidroksida (NaOH) sebagai pengatur pH, air
(H-2O) sebagai pelarut. Sedangkan alat analisis utama yang digunakan dalam
ABSTRAK
Aktivitas berbagai industri pada umumnya menghasilkan limbah cair yang sering menjadi permasalahan bagi lingkungan karena mengandung berbagai macam kontaminan yang berbahaya. Pencemaran ini berdampak pada penurunan kualitas air dan meningkatnya padatan tersuspensi pada air. Logam berat menimbulkan ancaman lingkungan yang besar karena dapat menimbulkan kandungan racun yang tinggi terhadap ekosistem dan manusia. Oleh karena itu, perlu dilakukan upaya penghilangan (adsorpsi) logam berat dari badan air dengan menggunakan adsorben, yaitu batang jagung. Dari hasil analisis sementara, laju adsorpsi optimum terjadi pada 20 menit pertama. Pemodelan kinetika adsorpsi, sangat cocok menggunakan persamaan orde dua dan merupakan model difusi internal. Jika dilihat dari variasi pH larutan biner, kapasitas adsorpsi tertinggi terjadi pada pH 6 (Cd2+/Cu2+//30:30 ppm) yaitu Cd = 2,1735 mg/g dan Cu = 1,8319 mg/g. Namun, apa bila dilihat dari perbandingan konsentrasi, kapasitas tertinggi terjadi pada konsentrasi Cd2+/Cu2+ 40:20 ppm (pH: 4,5) yaitu Cd = 2,7455 mg/g dan Cu = 1,0969 mg/g. Namun, apabila dilihat dari faktor separasi, proses adsorpsi biner lebih baik pada pH rendah dan konsentrasi kadmium yang kecil.
ABSTRACT
Activity of various industry generally produces wastewater that is often a problem for the environment because they contain a wide variety of harmful contaminants. This pollution impact on the water quality and increased suspended solids in the water. Heavy metals pose a major environmental threat because it can cause high toxicity to ecosystems and humans. Therefore, it is necessary to attempt removal (adsorption) of heavy metals from water bodies using adsorbents, corn stalks. From the results of the analysis, the adsorption rate is rapid in the first 20 minutes. Adsorption kinetics modeling, it is suitable to use a second order equation and an internal diffusion model. If seen from the variation of the pH of binery solution, the highest adsorption capacity at pH 6 (Cd2+:Cu2+ // 30:30 ppm), ie Cd = 2.1735 mg / g and Cu = 1.8319 mg / g. However, what if seen from a comparison of concentration, the highest capacity occurred at a concentration of Cd2+:Cu2+ 40:20 ppm (pH: 4.5), ie Cd = 2.7455 mg / g and Cu = 1.0969 mg / g. However, when seen from the separation factor, adsorption processes multi-system is better at low pH and
concentrations of cadmium were small.
SKRIPSI
KOMPETISI ADSORPSI LOGAM BERAT KADMIUM (Cd
2+)
DAN TEMBAGA (Cu
2+) DALAM LARUTAN BINER
MENGGUNAKAN ADSORBEN BATANG JAGUNG (Zea mays)
Oleh
HERMAN MUGIONO
110405039
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat yang telah dilimpahkan kepada kita semua, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini yang berjudul ”Kompetisi Adsorpsi Logam Berat Kadmium (Cd2+) dan Tembaga
(Cu2+) dalam Larutan Biner Menggunakan Adsorben Batang Jagung (Zea mays)” sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.
Hasil penelitian bermanfaat untuk mengatasi permasalahan tentang pencemaran logam berat yang sering terdapat pada badan air. Solusi yang ditawarkan juga dinilai ekonomis, karena batang jagung dapat dengan mudah didapatkan dan belum
dimanfaatkan. Selain itu untuk dapat digunakan sebagai adsorpben, batang jagung tidak perlu mendapatkan perlakuan khusus, seperti aktivasi, sehingga dapat mengurangi biaya operasional dan produksi.
Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dosen pembimbing penelitian ini, Bapak Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D.
2. Dosen penguji penelitian, Bapak Prof. Dr. Ir., M. Turmuzi, MS dan Ibu Ir., Seri Maulina, MSChE, Ph.D.
3. Koordinator Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,Ibu Ir., Renita Maurung, M.T.
4. Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Eng. Ir., Irvan, M.Si.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna untuk itu adanya kritik serta saran yang membangun sangat diperlukan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini ada manfaatnya bagi penulis dan para pembaca.
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :
1. Kedua orangtua penulis, A. Sihaloho dan R. Simanjuntak.
2. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, terutama Bapak Bode Haryanto, S.T, M.T, Ph.D selaku dosen pembimbing penelitian.
3. Para pegawai administrasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Partner penelitian, Firmanto Panjaitan; yang telah bekerja sama di dalam penyelesaian penelitian dan skripsi ini.
5. Keluarga penulis, Pastor R. Simatupang; Bapak G. Tampubolon dan Ibu M.S. Sinaga; Ibu K. Nasution; Tulang R.S. Simanjuntak; Mamatua Septi Simanjuntak; Nantulang E. Rajagukguk; Namboru K. Sihaloho; Bapak R.C. Tobing; Kakak Karolina Purba, yang telah memberi nasehat, motivasi dan doa dalam menyelesaikan studi.
6. Bunda Maria, yang telah mendengarkan doa-doa penulis dalam doa Tiga Salam Maria dan rosario suci.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Herman Mugiono Haloho NIM : 110405039
Tempat/Tanggal Lahir: Jambi/ 12 September 1993
Nama Orangtua: A. Sihaloho dan R. Simanjuntak
Alamat Orangtua : Jl. Tano Tombangan Kec. Tantom Angkola, Tapanuli Selatan 22774
Asal Sekolah
SDN 100650 Hutaraja Sayurmatinggi tahun 1999-2005 SMPN 1 Sayurmatinggi tahun 2005-2008 SMA Kesuma Indah Padangsidimpuan tahun 2008-2011 Pengalaman Organisasi/Kerja
Gerakan Mahasiswa Bidik Misi (Gamadiksi USU) periode 2013-2015, sebagai anggota.
Bimbingan Belajar Ulul Albab Kaki Seribu (ULAKIS) periode 2014-2015, sebagai kepala cabang.
Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode 2011-2014, sebagai anggota; dan periode 2014-2015, sebagai Koordinator Penelitian dan Pengembangan (Litbang HIMATEK).
Artikel yang dipublikasikan dalam jurnal
ABSTRAK
Aktivitas berbagai industri pada umumnya menghasilkan limbah cair yang sering menjadi permasalahan bagi lingkungan karena mengandung berbagai macam kontaminan yang berbahaya. Pencemaran ini berdampak pada penurunan kualitas air dan meningkatnya padatan tersuspensi pada air. Logam berat menimbulkan ancaman lingkungan yang besar karena dapat menimbulkan kandungan racun yang tinggi terhadap ekosistem dan manusia. Oleh karena itu, perlu dilakukan upaya penghilangan (adsorpsi) logam berat dari badan air dengan menggunakan adsorben, yaitu batang jagung. Dari hasil analisis sementara, laju adsorpsi optimum terjadi pada 20 menit pertama. Pemodelan kinetika adsorpsi, sangat cocok menggunakan persamaan orde dua dan merupakan model difusi internal. Jika dilihat dari variasi pH larutan biner, kapasitas adsorpsi tertinggi terjadi pada pH 6 (Cd2+/Cu2+//30:30 ppm) yaitu Cd = 2,1735 mg/g dan Cu = 1,8319 mg/g. Namun, apa bila dilihat dari perbandingan konsentrasi, kapasitas tertinggi terjadi pada konsentrasi Cd2+/Cu2+ 40:20 ppm (pH: 4,5) yaitu Cd = 2,7455 mg/g dan Cu = 1,0969 mg/g. Namun, apabila dilihat dari faktor separasi, proses adsorpsi biner lebih baik pada pH rendah dan konsentrasi kadmium yang kecil.
ABSTRACT
Activity of various industry generally produces wastewater that is often a problem for the environment because they contain a wide variety of harmful contaminants. This pollution impact on the water quality and increased suspended solids in the water. Heavy metals pose a major environmental threat because it can cause high toxicity to ecosystems and humans. Therefore, it is necessary to attempt removal (adsorption) of heavy metals from water bodies using adsorbents, corn stalks. From the results of the analysis, the adsorption rate is rapid in the first 20 minutes. Adsorption kinetics modeling, it is suitable to use a second order equation and an internal diffusion model. If seen from the variation of the pH of binery solution, the highest adsorption capacity at pH 6 (Cd2+:Cu2+ // 30:30 ppm), ie Cd = 2.1735 mg / g and Cu = 1.8319 mg / g. However, what if seen from a comparison of concentration, the highest capacity occurred at a concentration of Cd2+:Cu2+ 40:20 ppm (pH: 4.5), ie Cd = 2.7455 mg / g and Cu = 1.0969 mg / g. However, when seen from the separation factor, adsorption processes multi-system is better at low pH and
concentrations of cadmium were small.
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN UJIAN SKRIPSI ii
PENGESAHAN iii
PRAKATA iv
DEDIKASI v
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
DAFTAR SINGKATAN xv
DAFTAR SIMBOL xvi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 RUMUSAN MASALAH 3
1.3 TUJUAN PENELITIAN 3
1.4 MANFAAT PENELITIAN 3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 POLUTAN LOGAM BERAT 5
2.2 TEKNOLOGI PENYERAPAN LOGAM BERAT 6
2.2.1 Elektroflotasi 6
2.2.2 Pemisahan Membran 6
2.2.3 Adsorpsi 7
2.4 ADSORBEN BATANG JAGUNG 8
2.5 KARAKTERISTIK PROSES ADSORPSI 10
2.5.1 Pengukuran Kapasitas Adsorpsi 10
2.5.2 Kesetimbangan Isotermal Adsorpsi 11
2.5.3 Kinetika Adsorpsi 13
2.5.4 Proses Difusi 15
2.5.5 Preferensi Adsorpsi (Prefential Adsorption) 16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 17
3.1 BAHAN DAN PERALATAN ANALISIS 17
3.2 PROSEDUR PERCOBAAN 17
3.2.1 Prosedur Pembuatan Larutan 17
3.2.2 Prosedur Preparasi Batang Jagung (Pembuatan
Bio-adsorben) 18
3.2.3 Prosedur Batch Adsorpsi 19
3.3 PROSEDUR ANALISIS 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 22
4.1 PENGARUH WAKTU TERHADAP KAPASITAS ADSORPSI 22
4.2 PENGARUH PH DAN KONSENTRASI LARUTAN 26
4.2.1 Pengaruh Perubahan pH Terhadap Kapasitas Adsorpsi
pada Konsentrasi Tetap 26
4.2.2 Pengaruh Perubahan Konsentrasi Terhadap Kapasitas
Adsorpsi pada pH Tetap 29
4.3 PENENTUAN KINETIKA ADSORPSI 30
4.4 PENENTUAN KINETIKA DIFUSI 34
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 38
5.1 KESIMPULAN 38
5.2 SARAN 39
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Permukaan Batang Jagung pada Perbesaran 500 Kali ... 8
Gambar 2.2 Struktur Kimia Batang Jagung ... 9
Gambar 2.3 Ukuran Pori dan Ukuran Berbagai Molekul pada Umumnya ... 9
Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Larutan Logam (Biner) ... 18
Gambar 3.2 Flowchart Preparasi Batang Jagung ... 19
Gambar 3.3 Flowchart Analisis Pengaruh pH ... 20
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Pengaruh Konsentrasi ... 21
Gambar 4.1 Kapasitas Adsorpsi Ion Cd2+/Cu2+ pada pH 4,5 dan Konsentrasi Larutan (30:30 ppm)... 22
Gambar 4.2 Nilai kapasitas Adsorpsi Maksimum (qmax) pada Berbagai Variasi pH dengan Perbandingan Konsentrasi Awal Cd2+/Cu2+ 30:30 ppm ... 19
Gambar 4.3 Nilai kapasitas Adsorpsi Maksimum (qmax) untuk Berbagai Perbandingan Konsentrasi Awal Cd2+/Cu2+ pada pH 4,5 Selama 2 Jam ... 19
Gambar 4.4 Pemodelan Orde Satu pada pH 4,5 dan Konsentrasi Larutan Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm) ... 27
Gambar 4.5 Pemodelan Orde Dua pada pH 4,5 dan Konsentrasi Larutan Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm) ... 27
Gambar 4.6 Pemodelan Kinetika Difusi Eksternal pada pH 4,5 dan Konsentrasi Larutan Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm) ... 35
Gambar 4.7 Pemodelan Kinetika Difusi Internal pada pH 4,5 dan Konsentrasi Larutan Cd2+/Cu2+ (30:30 ppm) ... 36
Gambar C.1 Tanaman Jagung yang Akan Digunakan Sebagai Adsorben ... 54
Gambar C.2 Batang Jagung yang Siap Dijadikan Adsorben ... 54
Gambar C.3 Pemotongan dan Pembersihan Batang Jagung ... 55
Gambar C.4 Adsorben Batang Jagung yang Telah Dibersihkan (Dicuci) ... 55
Gambar C.6 Material Logam Berat yang Digunakan ... 56
Gambar C.7 Larutan (Stock Solution) ... 57
Gambar C.8 Pengatur Keasaman NaOH (0,1 M) dan HCl (0,1 M) ... 57
Gambar C.9 Larutan BINER (Sampling) ... 58
Gambar C.10 Proses Adsorpsi (Shaking) ... 58
