Pemanfaatan Sekam Padi sebagai Adsorben Logam Timbal dalam Kerang darah

PEMANFAATAN SEKAM PADI SEBAGAI ADSORBEN

LOGAM BERAT TIMBAL DALAM KERANG DARAH

WENNY PERMATA SARI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pemanfaatan Sekam Padi sebagai Adsorben Logam Berat Timbal dalam Kerang Darah adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Mei 2014

Wenny Permata Sari

ABSTRAK

WENNY PERMATA SARI. Pemanfaataan Sekam Padi sebagai Adsorben Logam Timbal dalam Kerang Darah. Dibimbing oleh ETI ROHAETI dan IRMANIDA BATUBARA.

Pencemaran perairan oleh timbal berdampak pada salah satu pangan potensial seperti kerang darah. Penelitian ini bertujuan membandingkan sekam dan arang sekam padi dalam menurunkan kadar timbal pada kerang darah. Sekam dan arang sekam diaktivasi dengan NaOH 1 M kemudian ditentukan adsorpsinya terhadap larutan Pb dan Pb dalam daging kerang. Hasil menunjukkan sekam aktif dan arang sekam aktif memiliki kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 29 mg/g dan 52 mg/g pada kondisi optimum adsorpsi. Kondisi optimum adsorpsi dalam 100 mL larutan Pb adalah 0.32 g, pH 5, waktu kontak 4 jam untuk sekam aktif dan 0.20 g, pH 5, waktu kontak 2 jam untuk arang sekam aktif. Kandungan timbal dalam contoh kerang darah sebesar 2 mg/kg lebih tinggi dari ambang batas. Adsorpsi dengan sekam aktif mampu menurunkan kadar logam timbal di dalam kerang rebus sebesar 40% lebih baik dibandingkan arang sekam aktif yang hanya 32%.

Kata kunci: adsorpsi timbal, arang sekam, kerang darah, sekam

ABSTRACT

WENNY PERMATA SARI. Rice Husk Utilization for Lead Adsorben in Blood Cockles. Supervised by ETI ROHAETI and IRMANIDA BATUBARA.

Water pollution by lead affects one of potential food, such as blood cockles. The aim of this research is to compare rice husk and rice husk charcoalinreducinglead concentration in the blood cockles. The rice husk and rice husk charcoalwere activated by NaOH 1 M, then theiradsorption toward lead solution and lead in blood cockles were determined.The result showed that the maximum capacity of the activated rice husk and rice husk charcoal were29 mg/g and 52 mg/g,respectively,at optimum condition of adsorption. The optimumadsorption condition in 100 mL Pb solution by the activatedrice husk was 0.32 g, pH 5, and 4 hours, whileby theactivatedrice husk charcoalwas 0.20 g, pH 5, and 2 hours. Lead content in blood cockles was 2 mg/kg, which washigher thanthe threshold. Lead adsorption bythe activatedrice husk reduced lead concentration in blood cockles of 40% better than the activatedrice husk charcoal, which was 32%.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada

Departemen Kimia

PEMANFAATAN SEKAM PADI SEBAGAI ADSORBEN

LOGAM BERAT TIMBAL DALAM KERANG DARAH

WENNY PERMATA SARI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul Skripsi : Pemanfaatan Sekam Padi sebagai Adsorben Logam Timbal dalam Kerang darah

Nama : Wenny Permata Sari NIM : G44090113

Disetujui oleh

Dr Eti Rohaeti, MS Pembimbing I

Dr Irmanida Batubara, MSi Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang

berjudul “Pemanfaataan sekam padi sebagai adsorben logam timbal dalam kerang darah”. Karya ilmiah ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan Juni hingga April 2013 di Bagian Kimia Analitik, Departemen Kimia, Institut Pertanian Bogor.

Penulis mengucapkan terima kasih atas semua bimbingan, dukungan, dan kerja sama yang telah diberikan oleh Dr Eti Rohaeti MS selaku pembimbing I dan Dr Irmanida BatubaraMSi selaku pembimbing II. Terima kasih pula kepada staf Bagian Kimia Analitik yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, kakak, serta teman-teman atas segala doa, dukungan, dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat. Terima kasih.

Bogor, Mei 2014

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1

METODE 2

Bahan dan Alat 2

Metode Penelitian 2

Preparasi adsorben 2

Pencirian adsorben 3

Pembuatan Kurva Kalibrasi Logam Pb2+ 3

Penentuan Kondisi dan Kapasitas Maksimum Adsorpsi 4

Proses Adsorpsi Pb dari Kerang Darah 4

Destruksi dan Preparasi Larutan Sampel Kerang Darah 5 Penentuan Kadar Timbal dalam Larutan Sampel Kerang Darah 5

HASIL DAN PEMBAHASAN 5

Sekam dan Arang sekam Teraktivasi 5

Kadar Air dan Kadar Abu Sekam 6

Fourier Transformation Infra Red (FTIR) 6

Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi 7

Pengaruh Bobot Adsorben, pH, dan Waktu Kontak Terhadap Kapasitas

Adsorpsi 8

Pengaruh Konsentrasi Terhadap Kapasitas Adsorpsi 9

Isoterm Adsorpsi 10

Adsorpsi Logam Timbal Dalam Kerang Darah 11

SIMPULAN DAN SARAN 13

Simpulan 13

Saran 13

DAFTAR PUSTAKA 13

vi

DAFTAR TABEL

1 Variabel Optimasi kapasitas adsorpsi Pb 4

2 Isoterm Langmuir sekam aktif dan arang sekam aktif 11

DAFTAR GAMBAR

1 Morfologi arang sekam sebelum dan setelah aktivasi 6

2 hasil FTIR sekam aktif dan arang sekam aktif 7

3 Bobot adsorben sekam aktif dan arang sekam aktif terhadap kapasitas

adsorpsi 8

4 Pengaruh pH larutan terhadap kapasitas adsorpsi sekam aktif dan arang

sekam aktif 9

5 Pengaruh waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi sekam aktif dan

arang sekam aktif 9

6 Pengaruh konsentrasi Pb2+ terhadap kapasitas adsorpsi sekam aktif dan

arang sekam aktif 10

7 Isoterm Freundlich dan Langmuir sekam aktif dan arang sekam aktif 11 8 Pengaruh berbagai perlakuan terhadap kadar timbal dalam daging

kerang 12

DAFTAR LAMPIRAN

1 Bagan alir penelitian 16

2 Kadar abu sekam sebelum diaktivasi 17

3 Kadar abu sekam setelah aktivasi 17

4 Kadar air sekam 18

5 Kurva standar Pb2+ 18

6 Optimisasi kapasitas adsorpsi oleh sekam aktif dan arang sekam aktif 19 7 Analisis ragam optimisasi sekam aktif dan arang sekam aktif 19 8 Kapasitas adsorpsi sekam aktif dan arang sekam aktif pada berbagai

konsentrasi Pb2+ 20

9 Isoterm adsorpsi sekam aktif dan arang sekam aktif 20 10 Standar adisi penentuan Pb dalam kerang darah 21 11 Faktor koreksi bobot kerang sebelum dan sesudah perebusan 22 12 Konsentrasi timbal dalam daging kerang rebus sebelum dan setelah

PENDAHULUAN

Peningkatan teknologi dan industri berperan dalam pencemaran lingkungan khususnya pencemaran perairan. Bahan-bahan pencemar dapat berupa logam berat antara lain arsen (As), timbal (Pb), merkuri (Hg), cadmium (Cd) dan logam berat lainnya. Logam Pb banyak digunakan dalam industri produksi logam batu baterai, pewarna, dan amunisi (Manahan 2003) sehingga banyak berkontribusi dalam pencemaran perairan. Logam Pb yang masuk ke perairan dapat mengalami pengendapan, pengenceran, dan kemudian diserap oleh organisme perairan.Kandungan timbal yang cukup tinggi dilaporkan di sedimen daerah Teluk Jakarta sebesar 32.5825 ppm dan kadar tertinggi dalam tubuh ikan sebesar 22.9810ppm (Bangun 2005).

Kerang adalah salah satu pangan potensial yang terkena dampak pencemaran perairan. Salah satu jenis kerang yang digemari masyarakat Indonesia adalah kerang darah yang juga merupakan sumber protein essensial bagi tubuh. Diketahui bahwa produksi kerang darah di Indonesia pada tahun 2010 sebesar 34ribu tondan meningkat hingga 39 ribu ton pada tahun 2011 (KKP 2013). Di sisi lain, hewan ini dapat menyerap logam Pb serta mengakumulasikan dalam tubuhnya. Analisis logam Pb dalam kerang darah dengan spektrometer serapan atom menunjukkan bahwa kerang darah mengandung logam Pb dengan konsentrasi mencapai 1.750 mg/Kg (Amriani et al.2011) lebih tinggi dari batas kandungan logam Pb dalam produk kekerangan sebesar 1.500 mg/kg.(Peraturan BPOM No HK.00.06.1.52.4011 tahun 2009)

Perlu upaya penanganan awal sebelum kerang dapat dikonsumsidengan aman, perlakuan yang mampu mengurangi kadar Pb di kerang darah. Widiyanti (2004) telah melakukan reduksi terhadap kadar logam berat Hg dalam kerang hijau dengan menggunakan asam. Logam yang sama telah direduksi kadarnya dari kerang hijau menggunakan kitin sebagai adsorben (Irwansyah 1995). Saat ini sedang berkembang adsorben berbasis bahan ramah lingkungan yang dikenal dengan bioadsorben. Bioadsorben dapat dibuat dari bahan-bahan alam berbasis limbah ataupun dari mikroorganisme.Salah satu bioadsorben yang potensial dan efisien adalah sekam padi.

Padi merupakan komoditas utama pertanian di Indonesia. Produksi padi di Indonesia mencapai 66 juta ton pada tahun 2010 dan selalu naik hingga 3 juta ton pertahunnya (BPS 2013). Produksi padi yang besar tentu menghasilkan produk samping yang besar pula. Produk samping yang dihasilkan antara lain sekam (15-20%), yaitu bagian pembungkus kulit luar biji, kulit ari atau dedak (8-12%), dan menir (±5%) merupakan bagian beras yang hancur (Widowati 2001). Sekam padi ini sering kali dibakar menjadi arang sekam untuk efisiensi tempat ketika penyimpan. Baik sekam maupun arangnya memiliki gugus –CO, –OH, –C–OH,

2

METODE

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekamyang didapat dari Pondok Bitung dan Dramaga, Bogor, Jawa Barat, Indonesia. Kerang darah yang digunakan dibeli dari pedagang di Bekasi, Jawa Barat, Indonesia yang diambil dari Cilincing, Jakarta Utara, DKI Jakarta, Indonesia. Bahan lain yang digunakan adalahHNO3, NaOH dan larutan Pb(NO3)2. Alat yang digunakan dalam penelitian

ini adalah spektrofotometer serapan atom merek Shimadzu tipe AA 7000, spektrofotometer infra merah merek Perkin Elmer tipe Spectrum One,mikroskop elektron pemayaran/scanning electron microscopy (SEM) merek Zeiss Evo 50, termometer, neraca analitik, oven, tanur, pH meter, indikator pH, stopwatch, stirrer hot plate, serta alat-alat gelas.

Metode Penelitian

Serangkaian tahappenelitian yang dilakukan meliputi: preparasi adsorben (sekam dan arang sekam), penentuan kurva kalibrasi, penentuan kapasitas maksimum adsorpsi, penentuan kadar logam Pb pada kerang darah, dan proses adsorpsi pada sampel kerang. Pengukuran logam Pb menggunakan spektrometer serapan atom (SSA). Bagan alir penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 1.

Preparasi adsorben

Adsorben yang digunakan berbahan dasar sekam meliputiserbuk sekamdan arang sekam teraktivasi. Penyiapannya masing-masing sebagai berikut

1. Preparasi Sekam Kering (Zulkaliet al. 2006)

Sekam dicuci kemudian dikeringkan pada suhu 60 °C selama 24-48 jam. Sekam yang telah kering digiling dan diayak sehingga diperoleh sekam bubuk ukuran lolos 100 mesh.

2. Preparasi Arang Sekam

Sekam padi yang telah dicuci ditentukan bobotnya lalu diarangkan di Laboratorium Kimia Hasil Hutan Departeman Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB.Pengarangan dilakukan dengan cara sekam diletakan mengelilingi silinder berlubang yang didalamnya sudah terdapat api. Sekam yang letaknya terdekat dengan silinder akan terbakar lalu bara apinya merambat hingga sekam yang letaknya paling jauh dari silinder. Arang sekam selanjutnya digiiling dan diayak sehingga diperoleh arang sekam ukuran lolos 100 mesh.

3. Aktivasi Sekam dan Arang Sekam

Pencirian Adsorben

a) Kadar Air (AOAC 2005)

Cawan porselin yang telah dikeringkan ditimbang. Sebanyak 2g contoh dimasukkan ke dalam cawan dan dikeringkan pada suhu 105oC selama 5-8 jam atau hingga bobotnya konstan. Selanjutnya didinginkan dalam desikator dan ditimbang.

Kadar air

Keterangan: A = Bobot cawan kosong (g) B = Bobot cawan berisi sampel (g)

C = Bobot cawan berisi sampel yang telah dikeringkan (g) b) Kadar Abu (AOAC 2005)

Cawan porselin dikeringkan dalam oven pada suhu 600 °Clalu ditimbang. Sebanyak 5 g sampel dimasukan ke dalam cawan dan dipijarkan di atas nyala api bunsen hingga tidak berasap. Kemudian sampel dipijarkan didalam tanur dengan suhu 600 °C. Cawan didinginkan dalam desikator kemudian ditimbang.

kadar abu

Keterangan : A = Bobot cawan kosong (g) B = Bobot cawan berisi sampel (g)

C = Bobot cawan berisi sampel yang telah diabukan (g) c) Pengamatan Struktur Permukaan

Pengamatan menggunakan SEM dilakukan untuk melihat struktur permukaan arang sekam sebelum dan sesudah diaktivasi.

d) Pengamatan Spektrofotometer Infra Merah

Pengamatan menggunakan spektrofotometer IR untuk mengetahui gugus-gugus fungsi yang terdapat pada sekam dan arang sekam teraktivasi sebelum proses adsorpsi. Pengukuran menggunakan pemayaran pada 450 cm–1 sampai 4000 cm–1.

Pembuatan Kurva Kalibrasi Logam Pb2+ (SNI 2011)

Kurva standar dibuat dari larutan standar Pb2+ dengan konsentrasi 0.2, 1.0, 3.0, 5.0, 7.0, dan 9.0 ppm yang disiapkan dengan cara pengenceran dari larutan stok Pb2+ 1000 ppmdengan masing-masing konsentrasi sebanyak 50mL. Larutan stok Pb2+ 1000 ppm dibuat dengan cara melarutkan 1.5990g Pb(NO3)2 dalam 1 L

HNO30.67%.Larutan standar selanjutnya diukur denganSSAmenggunakan nyala

4

Penentuan Kondisi dan Kapasitas Maksimum Adsorpsi

1. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi

Adsorben (sekamaktif dan arang sekam aktif) dengan variasi bobot 0.20, 0.35, dan 0.50gdimasukkan ke dalam 100 mLlarutan Pb dengan konsentrasi 100 ppmyang telah ditambahkan HNO3 sehingga didapat variasi pH 2.0, 3.5, dan 5.0.

Larutan diaduk selama 2,3, dan 4 jam. Setelah itu, campurandisaring.Selanjutnya, kadar Pb2+ dalam larutan sebelum dan setelah adsorpsi diukur dengan SSA. Kapasitas adsorpsi ditentukan dengan persamaan:

q v _m

Keterangan:

q = kapasitas adsorpsi (mg/g) v = volume larutan (liter)

= konsentrasi awal adsorbat (mg/l) C = konsentrasi akhir adsorbat (mg/l) m = bobot adsorben (g)

Kondisi optimum ditentukan melalui optimasi menggunakan rancangan box-Behnken3 faktor.

Tabel 1 Variabel Optimasi kapasitas adsorpsi Pb

Variabel Level (kode)

-1 0 1

Bobot adsorben (g) A 0.20 0.35 0.50

pH B 2.0 3.5 5.0

Waktu kontak (jam) C 2 3 4

2. Penentuan Kapasitas Maksimum Adsorpsi

Sebanyak 100 mL larutan Pb(NO3)2 dengan konsentrasi Pb2+12.75, 35.50,

75.00,150.00 dan 300.00 ppm dimasukkan ke dalam botol polietilena. Kemudian, ditambahkan adsorben (sekam aktif atau arang sekam aktif) pada kondisi optimum yang telah didapatkan pada tahap sebelumnya. Selanjutnya larutan dipisahkan dari adsorbennya dengan disaring. Kadar Pb pada larutan sebelum dan setelah adsorpsi diukur dengan SSA. Sekam aktif dan arang sekam aktif ditentukan kapasitas adsorpsinya. Kapasitas adsorpsi maksimum qmax didapatkan menggunakan isoterm

adsorpsi.

Proses Adsorpsi Pbdari Kerang Darah(Rachmawatiet al. 2013 Modifikasi)

Destruksi dan Preparasi Larutan Sampel Kerang Darah

Sebanyak 30gdaging kerang darah dimasukkan ke dalam labu kjeldahl lalu ditambahkan 25mL HNO3 dan 5 mL H2SO4 pekat lalu didiamkan selama

semalam. Setelah itu, campurandipanaskan pada suhu 150 °C. Proses destruksi dilakukan sampai uap nitrat hilang dan larutan menjadi jernih. Setelah itu larutan didinginkan, disaring, dan dipindahkan ke dalam labu takar 50mL kemudian ditera menggunakan akuades.

Penentuan Kadar Timbal dalam Larutan Sampel Kerang Darah

Sampel larutan destruksi dimasukkan ke dalam 6 labu takar 25 mL masing-masing sebanyak 5 mL. Kemudian ditambahkan standar Pb2+ 50 ppm sebanyak 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, dan 3.0mL ke dalam labu takar. Keenam larutan tersebut diukur menggunakan SSA menggunakan nyala udara-asetilen pada panjang gelombang 217 nm. Kemudian dibuat persamaan linear antara volume standar dan nilai absorban. Kadar timbal dihitung menggunakan persamaan berikut:

a s intersep di sumbu mL _o

Keterangan:

Ca = konsentrasi Pb dalam larutan sampel mg L Cs = konsentrasi standar Pb2+yang digunakan mg L Vo = volume sampel yang ditambahkan mL

Kadar Pb dalam kerang mg g Konsentrasi Pb dalam larutan mg L olume L _{bobot kerang g}

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sekam dan Arang sekam Teraktivasi

6

(a) (b)

Gambar 1 Morfologi arang sekam sebelum (a) dan setelah (b) aktivasi

Kadar Air dan Kadar Abu Sekam

Kadar abu menunjukkan banyaknya mineral yang terkandung pada bahan. Penelitian ini menunjukan sekam memiliki kadar abu sebesar 22.31%(Lampiran 2). Nilai ini lebih tinggi dibandingkan hasil penelitian Tarley dan Arruda (2004) dan Krishnarao et.al (2001) yang menyatakan sekam memiliki kadar abu sebesar 18.48%serta penelitian Hengpenget al.(2010) sebesar 15.14%. Perbedaan dapat disebabkan perbedaan kondisi tanah, irigasi, dan pemupukan sehingga menyebabkan perbedaan kadar mineral yang terkandung pada sekam(Alfianto 2011).

Kadar abu sekam yang diaktivasioleh NaOH menurun dari 22.31% menjadi 1.96% (Lampiran 3).Penurunan terjadi karena unsur SiO2 yang merupakan

mineral terbanyak dalam abu sekam bereaksi dengan NaOH menjadi natrium silikat (Na2SiO3) yang larut dan dapat hilang bila abu sekam dicuci dengan air

(Taha et al. 2011). Hasil ini sesuai dengan penelitian Taha et al. (2011) yang melaporkan penurunan bobot silika pada sekam hampir 20%.

Kadar air berhubungan dengan besarnya daya jerap suatu adsorben terhadap adsorbat. Semakin besar kadar air maka semakin kecil daya jerap adsorben karena pori-porinya tertutupi oleh molekul-molekul air. Analisis menunjukan sekam memiliki kadar air sebesar 8.60% (Lampiran 4).

Fourier Transformation Infra Red (FTIR)

Analisis FTIR digunakan untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada bahan. Hasil analisis (Gambar 2) menunjukkan bahwa sekam padi aktif mengandung gugus alkohol terlihat pada regangan yang lebar di bilangan gelombang 3406 cm-1 yang merupakan puncak serapan ikatan –OH diperkuat dengan adanya puncak serapan pada 1080 cm-1 yang merupakan puncak serapan ikatan –C–O (Paviaet al. 2001).Puncak serapan di 1648 cm-1 menunjukkan adanya

Gambar 2 Hasil FTIR sekam aktif dan arang sekam aktif

Hasil FTIR arang sekam aktiftidak terlihat berbeda jauh dari sekam aktif.Puncak serapan tidak terlihat di sekitar bilangan gelombang 2940 cm-1 yang merupakan regangan metil (Uzunova et al. 2010).

Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi

Optimisasi adsorpsi dilakukan pada larutan Pb2+. Sebelum mengukur konsentrasi dalam sampel larutan Pb ditentukan linearitas kurva standar Pb terlebih dahulu.Dihasilkan persamaan y . . dengan linearitas sebesar 0.9989 (Lampiran 5).Optimisasi adsorpsi menggunakan rancangan percobaan box-beknhen dengan variabel yang digunakan adalah bobot adsorben (A) (sekam dan arang sekam teraktivasi), pH (B), dan waktu kontak (C) (Lampiran 6). Variabel-variabel tersebut dianalisis pengaruhnya terhadap kapasitas adsorpsi menggunakan analisis ragam. Hasil analisis ragam(Lampiran7) menunjukkan bahwa model dan ketiga variabel berpengaruh nyata terhadap nilai kapasitas sekam aktif maupun arang sekam aktif sehingga didapatkan suatumodel dari variabel-variabel tersebut yang dapat digunakan untuk menentukan kondisi optimum adsorpsi. Model tersebut dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

qsekam aktif(mg/g)= 18.41-0.52A+0.40B+1.74C-1.55AC-2.58A Kondisi yang memberikan kapasitas adsorpsi maksimum berdasarkan persamaan yang didapatkan merupakan kondisi optimum adsorpsi. Hasil penellitian menunjukan bahwa sekam aktif optimum mengadsorpsi Pb2+ pada bobot 0.32g, pH 5 dan waktu kontak 4 jam,memberikan kapasitas adsorpsi prediksi sebesar 23.47mg/g.Kapasitas optimum yang didapatkan berbeda dengan

8

kapasitas optimum yang dilaporkan Zulkali et al. (2006), yaitu sebesar 8.60 mg/g. Peningkatan nilai kapasitas optimum terjadi karena peningkatan luas permukaan akibat pelarutan silika saat proses aktivasi. Dilaporkan oleh Kumardan Bandyopadhyay (2006) bahwa sekam yang diaktivasi denganNaOH meningkatkapasitas adsorpsinyadari 8 mg/g menjadi 20 mg/g.Hasil berbedaditunjukkan pada kondisi adsorpsi oleh arang sekam aktif, yaitu pada bobot arang 0.20g, waktu kontak 2 jam, pH larutan 5 dan memberikan kapasitas adsorpsi prediksi sebesar 46.50 mg/g.Berdasarkan hasil tersebut, kemampuan adsorpsi Pb2+ oleh arang sekam aktif lebih besar dari pada sekam aktif.

Pengaruh Bobot Adsorben, pH, dan Waktu KontakTerhadap Kapasitas Adsorpsi

Berdasarkan persamaan yang didapat, pengaruh bobot adsorben, pH, dan waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi yang diamati pada kondisi optimum adsorpsi dapat dijelaskan sebagai berikut.Kenaikan bobot adsorben dapat meningkatkan jumlah sisi aktif yang dapat ditempati oleh adsorbat. Namun penggunaan bobot adsorben yang terlalu besar dapat menurunkan kapasitas adsorpsi karena tidak lagi terjadi kesetimbangan jumlah adsorben dengan adsorbat di dalam larutan (Gambar 3).

.-

(a) (b)

Gambar 3 Bobot adsorben sekam aktif (a) dan arang sekam aktif (b) terhadap kapasitas adsorpsi

Kenaikan pH 2-5 mampu meningkatkan kapasitas adsorpsi Pb baik oleh sekam maupun arang sekam teraktivasi (Gambar 4). Perubahan pH menyebabkan kelarutan logam berkurang dan meningkatkan kemampuan adsorben mengadsorpsi logam (Zulkali et al. 2006). Dalam proses adsorpsi terjadi kompetisi ion OH- , H+, dan adsorbat. Pada pH tinggi, sisi aktif adsorben lebih banyak mengadsorpsi kation dari pada deposisi OH- (Srivastava et al. 2005). Menurut Zulkali et al.(2006), pH terbaik sekam untuk adsorpsi logam Pb adalah pH 5. Kenaikan pH yang lebih tinggi lagi menyebabkan ion OH- terlepas dari sisi aktif adsorben sehingga terjadi reaksi antara Pb2+ dan OH−menjadi Pb(OH)2 yang

(a) (b)

Gambar 4 Pengaruh pH larutan terhadap kapasitas adsorpsi sekam aktif (a) dan arang sekam aktif (b)

Peningkatan waktu kontak mampu meningkatkan kapasitas adsorpsi sekam aktif dari 20 mg/g menjadi 23 mg/g namun tidak terjadi pada arang sekamaktif (Gambar 5). Peningkatkan waktu kontak tidak meningkatkan kapasitas adsorpsi arang aktif. Pada kondisi ini telah terjadi kesetimbangan adsorpsi-desorpsi. Kondisi kesetimbangan sekam aktif dan arang sekam aktif tercapai setelah waktu 2 dan 4 jam. Ini menunjukkan bahwa arang sekam aktif mampu mencapai kesetimbangan lebih cepat dari pada sekam aktif. Struktur arang sekam aktif yang berpori mempercepat laju adsorpsi logam Pb.

(a) (b)

Gambar 5 Pengaruh waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi sekam aktif (a) dan arang sekam aktif (b)

Pengaruh Konsentrasi Terhadap Kapasitas Adsorpsi

10

Gambar 6 Pengaruh konsentrasi Pb2+ terhadap kapasitas adsorpsisekam aktif ( ) dan arang sekam aktif ( )

Isoterm Adsorpsi

Terdapat dua isoterm adsorpsi yang umum digunakan, yaitu isoterm Langmuir dan isoterm Freundlich. Isoterm langmuir mengasumsikan bahwa setiap tempat adsorpsi adalah ekuivalen dan kemampuan mengikat partikel tidak bergantung dengan keberadaan partikel di tempat yang berdekatan. Isoterm Langmuir mengasumsikan bahwa adsorpsi yang terjadi pada permukaan adsorben membentuk monolayer. Interaksi antara molekul adsorbat dengan permukaan adsoben terjadi secara kimisorpsi. Isoterm Langmuir dinyatakan dalam persamaan:

e

q_e Kq_ma q_ma e

Sebaliknya pada isoterm Freundlich berasumsi bahwa setiap tempat memiliki tipe adsorpsi yang berbeda dan tidak dapat menentukan kapasitas adsorpsi maksimum (Somasundaran 2006). Adsorpsi yang terjadi pada permukaan adsorben membentuk mutilayer. Interaksi antara molekul adsorbat dengan permukaan adsoben terjadi secara fisisorpsi. Isoter Freundllich memiliki persamaan sebagai berikut:

log q_e log K _nlog e

kemiringan menyatakan nilai 1/kapasitas maksimum dan besarnya intersep menyatakan nilai 1/K. Nilai K merupakan kontanta energi sorpsi (Tabel 2).

(a) (b)

Gambar 7 Isoterm Freundlich (a) dan Langmuir (b) sekam aktif dan arang sekam aktif

Tabel 2 Isoterm Langmuir sekam aktif dan arang sekam aktif Sampel qmax(mg/g)

Kapasitas maksimum arang sekam aktifhampir dua kali kapasitas maksimumsekam aktif. Peningkatan kapasitas adsorpsi dipengaruhi oleh konsentrasi adsorbat, karakteristik adsorbat,suhu, tekanan, waktu kontak, luas permukaan, jumlah pori,dan volume pori adsorben. Arang sekam memiliki struktur yang berpori dan permukaan yang luas, yaitu sekitar 1264 m2/g (Uzunova

et al. 2010).

Adsorpsi Logam Timbal Dalam Kerang Darah

Kerang darah yang didapatkan dari pedagang di Bekasi yang berasal dari Cilincing, Jakarta memiliki ukuran antara 1.50-3.50 cm. Amriani et al. (2011) melaporkan bahwa ukuran kerang mempengaruhi kandungan timbal didalamnya. Ukuran kerang berhubungan dengan umur kerang tersebut. Jika semakin lama kerang hidup dalam air yang tercemar Pb, maka semakin banyak Pb yang terakumulasi.

Kandungan Pb dalam kerang darah tanpa direbus (TR) diperiksa menggunakan metodedestruksi basah. Destruksi ini memiliki keunggulan, yaitu suhu yang digunakan tidak terlalu tinggi sehingga menghindari kehilangan Pb ketika proses destruksi (Ekasari 2013).Selain itu diperiksa juga kadar Pb dalam daging kerang darah rebus (DR). Larutan hasil destruksi memiliki matriks yang komplek. Pembuatan matriks standar yang sama dengan larutan hasil destruksi sulit dilakukan. Oleh karena itu, pada penelitian ini digunakan metode standar

12

adisi untuk memudahkan menentukan kadar Pb dalam larutan destruksi (Basset et al. 1989).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa daging kerang darah tanpa perebusan (TR) telah tercemar logam timbal kadarnya sebesar 1.963mg/kg(Lampiran 10) padahal ambang batas kadar Pb pada produk kekerangan menurut Peraturan Kepala BPOM Nomor HK.00.06.1.52.401, yaitu sebesar 1.500 mg/kg.

Kadar timbal dalam daging kerang sedikit menurun setelah direbus (DR), yaitu 1.786 mg/kg (Gambar 8). Perhitungan ini berdasarkan faktor koreksi (Lampiran 11).Faktor koreksi dihitung karena adanya penyusutan bobot akibat pelarutan protein dan logam Pb selama proses perebusan (Nurjannahet al. 2005). Proses perebusan belum cukup menurunkan kadar logam Pb agar aman dikonsumsi.

Logam Pb terakumulasi pada dua bagian kerang, yaitu kelenjar pencernaan dan jaringan epitel kerang. Kelenjar pencernaan terletak dibagian dalam sehingga logam Pb sulit dikeluarkan (Widiyantiet al. 2005). Jaringan epitel terletak di bagian luar sehingga dapat dilakukan adsorpsi logam Pb dengan pemberian sekam aktif (DRS) maupun arang sekam aktif (DRA).

Gambar 8 Pengaruh berbagai perlakuan terhadap kadar timbal dalam daging kerang

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Kondisi optimum adsorpsi ion Pb2+oleh sekam aktif didapatkan pada bobot 0.32 g, pH 5, waktu kontak 4 jam sedangkan arang sekam aktif pada bobot 0.2 g, pH 5, dan waktu 2 jam. Kapasitas maksimum didapat sebesar 28.74 mg/g untuk sekam aktif dan 51.55 mg/g untuk arang sekam aktif. Kerang darah yang dibeli dari pedagang di Bekasi mengandung Pb sebesar1.963 mg/kg dan berada di atas ambang batas konsumsi. Adsorpsi dengan sekam aktif menurunkan kadar logam timbal di dalam kerang rebus sebesar 40.15% lebih baik dibandingkan arang

[AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 2005. Official Method of Analysis of The Association of Official Analytical of Chemist. Arlington: The Association of Official Analytical Chemist, Inc

Alfianto R. 2011. Kajian pembuatan arang aktif dari sekam padi dengan teknik pelarutan silika [Skripsi]. Bogor (ID): Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Amriani, Hendrarto B,Hadiyarto A. 2011. Bioakumulasi logam berat timbal(Pb) dan seng (Zn) pada kerang darah Anadara granosa L dan kerang bakau

polymesoda bengalensis l di perairan teluk kendari. J Ilmu Lingkungan. 9(2): 45-50

Argun ME, Dursun S, Ozdemir C, Karatas M. 2006. Heavy metal adsorption by modified oak sawdust: thermodynamics and kinetics. J Hazardous Mat. 141:77-85. doi:10.1016/j.jhazmat.2006.06.095

Bangun J M. 2005. Kandungan logam berat timbal (Pb) dan kadmium (Cd) dalam air, sendimen, dan organ tubuh ikan sokang Triacanthus nieuhofi di perairan Ancol, Teluk Jakarta[skripsi]. Bogor (ID): Fakultas Perikanan dan Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

asset J Jeffery G H Mendham J Denney R . 989. ogel’s Textbook of Quantitative Chemical Analysis.New York(US): John Wiley & Sons, Inc. [BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan. 2009. Peraturan BPOM RI Nomor

14

[BPS] Badan Pusat Statistik. 2013. Data Produksi Tanaman Padi Provinsi Indonesia[internet]. [diunduh 2014 April 6]. Tersedia pada: http://www.bps.go.id

Dongmin A, Yupeng G, Bo Z, Yanchao Z, Zichen W. 2011. A study on the consecutive preparation of silica powders and active carbon from rice husk

ash. Biomass and energy.

35:1227-1234.doi:10.1016/j.biombioe.2010.12.014.

Ekasari K. 2013. Desorpsi logam Pb dari kerang darah (Anadara granosa) menggunakan ekstrak air dan Pektin kulit pisang kepok (Musa paradisiaca) [skripsi]. Bogor(ID): Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Hengpeng Y, Qing Z, Dongyun D. 2010. Adsorptive removal of Cd(II) from aqueous solution using natural and modified rice husk. Bioresource Technology. 101:5175–5179. doi:10.1016/j.biortech.2010.02.027.

Irwansyah. 1995. Efektivitas khitin sebagai bahan pengabsorpsi residu logam berat raksa (Hg) pada kerang hijau (Mytilus viridis L) [skripsi]. Bogor(ID): Fakultas Perikanan, Institut Pertanian Bogor.

Krishnarao R V. Subrahmanyam J. Jagadish Kumar T. 2001. Studies on the formation of black particles in rice husk silica ash. Journal of the European Ceramic Society. 21:99-104

[KKP] Kementrian Kelautan dan Perikanan. 2013. Statistik perikanan tangkap [internet]. [diunduh 2013 Feb 4]. Tersedia pada:http://www.kkp.go.id

Kumar U dan Bandyopadhyay. 2006. Sorption of cadmium from aqueos solution using pretreated rice husk. Biosource Technology. 97:104-109.doi:10.1016/j.biortech.2005.02.027

Manahan S E. 2003. Toxicological Chemistry and Biochemistry 3rd Ed. New York (US): CRC Pres.

Nurjannah E, Purwaningsih S, Kurnia R. 2005. Kandungan mineral dan proksimat kerang darah (Anadara granosa) yang diambil dari Boalemo, Gorontalo.

Buletin Teknologi Hasil Perikanan. 8(2):15-24.

Pavia D L, Lampman G M, Kriz G S. 2001. Introduction to Spectroscopy 3rd Ed. Washington(US): Thompson Learning Inc.

Rachmawati R Ma’ruf W F nggo D. 3. Pengaruh lama perebusan kerang darah (anadara granosa) dengan arang aktif terhadap pengurangan kadar logam kadmium dan kadar logam timbal. Jurnal Pengolahan dan Bioteknologi Hasil Perikanan. 2(3):41-50.

Ramadhansyah P J et al. 2012. Thermal analysis and pozzolanic index of rice husk ash at different grindingtime. Procedia Engineering. 50:101 – 109.doi: 10.1016/j.proeng.2012.10.013

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2011. SNI 2354.5:2011. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

Somasundaran P editor. 2006. Encyclopedia of Surface and Colloid Science 2Ed. New York(US): CRC Pres

Taha M , Kiat C F, Shaharun M S, Ramli A. 2011. Removal of Ni(II), Zn(II) and Pb(II) ions from single metal aqueous Solution using activated carbon prepared from rice husk. World Academy of Science, Engineering and Technology. 60:291-296.

Tarley C R T dan Arruda M A Z. 2004. Biosorption of heavy metals using rice milling by-products. Charactisation and application for removal of metals

from aqueous effluent. Chemosphere.

54:987-995.doi:10.1016/j.chemosphere.2003.09.001

Uzunova S A, Uzunov I M, Vassilev S V, Alexandrova A K, Staykov S G, Angelova D B. 2010. Preparation of low-ash-content porous carbonaceous material from rice husks. Bulgarian Chemical Communications .42(2):130-137.

Widiyanti C A, Sunarto, Handjani N S. 2005. Kandungan logam berat timbal (Pb) serta struktur mikroanatomi Ctenidia dan kelenjar pencernaan (Hepar)

Anodonta woodina Lea, di sungai Serang Hilir Waduk Kedung Ombo.

Biosmart. 7(2):136-142.

Widiyanti S. 2004. Reduksi kadar merkuri pada kerang hijau (Mytillus viridis) di Cilincing Jakarta melalui metode asam serta pemanfaatannya dalam produk kerupuk [Skripsi]. Bogor(ID): Fakultas Perikanan dan Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

Widowati S. 2001. Pemanfaatan hasil samping penggilingan padi dalam menunjang sistem agroindustri di pedesaan. Buletin AgroBio. 4(1):33-38. Zakir M. 2013. Adsorption of lead(II) and copper(II) ions on rice husk activated

carbon under sonication. Di dalam: International Symposium on Chemical and Bioprocess Engineering; 2013 Juni 25-28; Yogyakarta, Indonesia. Zulkali M D D, Ahmad A L, Norulakmal N H. 2006. Oryza sativa L. husk as

heavy metal adsorbent: Optimization with lead as model solution.

Lampiran 2 Kadar abu sekam sebelum diaktivasi Keterangan: A = bobot sampel awal (g)

B = bobot cawan kosong (g) C = bobot cawan+abu (g)

Lampiran 3 Kadar abu sekam setelah aktivasi Ulangan Keterangan: A = bobot sampel awal (g)

18

Lampiran 4 Kadar air sekam

Ulangan

setelah pengeringan (g) Kadar air (%)

1 2 3 Keterangan: A = bobot sampel awal (g)

B = bobot sampel akhir (g)

Lampiran 6 Optimisasi kapasitas adsorpsi oleh sekam aktif dan arang sekam aktif

Lampiran 7 Analisis ragam optimisasi sekam aktif dan arang sekam aktif

Sumber F-hitung Nilai p

C-waktu kontak 27.9332 0.0566 0.0011* 0.8180

AB - 37.7356 - 0.0003*

AC 13.6137 - 0.0078* -

A2 34.5220 5.2740 0.0006* 0.0507

B2 6.8918 5.7802 0.0341* 0.0429*

C2 13.6831 - 0.0077* -

20

Lampiran 8 Kapasitas adsorpsi sekam aktif dan arang sekam aktif pada berbagai konsentrasi Pb2+

adsorpsi, q adalah kapasitas adsorpsi

Contoh perhitungan:

q _{bobot adsorben}f volume larutan

8 . 3 3 mg L 9 .83 8 mg L . L

.3 g . mg kg

Lampiran 9 Isoterm adsorpsi sekam aktif dan arang sekam aktif qe (mg/g)

Lampiran 10 Standar adisi penentuan Pb dalam kerang darah Absorban Absorban

terkoreksi

blanko -0.0016

Sampel+standar 0.0mL 0.0029 0.0045 Sampel+standar 1.0mL 0.0669 0.0685 Sampel+standar 1.5mL 0.0946 0.0962 Sampel+standar 2.0mL 0.1238 0.1254 Sampel+standar 2.5mL 0.1494 0.1510 Sampel+standar 3.0mL 0.1732 0.1748

Contoh perhitungan:

Absorban terkoreksi = absorban sampel-absorban blanko = 0.0029-(-0.0016) = 0.0045

Didapatkan regresi antara volume standar dan absorban terkoreksi

intersep didapat jika y

. 8 . 8 . 8 . 8

intersep . 8 _{. 8} . 3 mL

Konsentrasi Pb a intersep_{volume sampel} konsentrasi standar

. 3 mL 38. 9 mg L _mL . 8 mg L

22

Lampiran 11 Faktor koreksi bobot kerang sebelum dan sesudah perebusan Ulangan

Bobot Bobot wadah+kerang (g) Faktor Wadah (g)

(A)

sebelum (B)

sesudah

(C) Koreksi 1 40.2656 69.3256 52.4376 0.5811 2 58.8889 87.5080 71.8949 0.5455 3 47.7018 77.2064 59.8025 0.5899

Rerata 0.5722

Contoh perhitungan:

Faktor koreksi

9.3 − . 3

Lampiran 12 Konsentrasi timbal dalam daging kerang rebus sebelum dan setelah pemberian sekam aktif dan arang sekam aktif Volume

standar (mL)

Absorban Absorbans

terkoreksi Konsentrasi Persamaan linear

24

Contoh perhitungan (DRA):

Absorban terkoreksi = absorban sampel – absorban blanko = 0.0052-(-0.0016) = 0.0068

Didapatkan regresi antara volume standar dan absorban terkoreksi

y . .

intersep didapat jika y

intersep . _. . mL

Konsentrasi Pb a intersep_{volume sampel} konsentrasi standar

. mL 38. 9 mg L _mL . mg L

Konsentrasi Pb dalam kerang konsentrasi Pb volume_{bobot kerang} faktor koreksi . mg L 3L

3 . 93 3 kg . . 3 mg kg dsorpsi konsentrasi Pb DR – konsentrasi Pb DR

konsentrasi Pb DR

. 8 mg L – . 3 mg L

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 28 Januari 1992 dari Ayah Herizal Thaher dan Ibu Deliati. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara. Tahun 2009 penulis menyelesaikan studi di SMA Pusaka Nusantara 1 Jakarta. Pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SNMPTN pada Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti masa perkuliahan penulis pernah aktif dalam organisasi kemahasiswaan Ikatan Mahasiswa Kimia (Imasika) pada tahun 2010/2011. Selain itu, penulis pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia TPB pada tahun 2012/2013 dan Praktikum Kimia Analitik Layanan pada tahun 2013.

Penulis merupakan salah satu penyusun dari karya tulis yang didanai oleh Dikti dalam Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) pada tahun 2013 yang