Pembuatan Dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur Bebek Yang Diaktivasi Secara Termal

(1)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ADSORBEN

CANGKANG TELUR BEBEK YANG DIAKTIVASI

SECARA TERMAL

SKRIPSI

Oleh

JASINDA

090405026

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ADSORBEN

CANGKANG TELUR BEBEK YANG DIAKTIVASI

SECARA TERMAL

SKRIPSI

Oleh

JASINDA

090405026

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ADSORBEN CANGKANG TELUR BEBEK YANG DIAKTIVASI SECARA TERMAL

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi

ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan

sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa ini

bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima

sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 16 September 2013

Jasinda

NIM 090405026

(4)

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas

limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan dan Karakterisasi

Adsorben Cangkang Telur Bebek yang Diaktivasi secara Termal”, berdasarkan

hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat

untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

 Penelitian ini membantu dalam pembuatan adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal dan karakteristiknya sehingga dapat diproduksi

secara komersial

 Penelitian ini membantu pengolahan limbah logam berat Cd(II) dengan

proses adsorpsi sehingga tidak membahayakan kehidupan masyarakat.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak

mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu

secara khusus penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan

sebesar-besarnya kepada Ibu Dr. Ir. Iriany, MSi.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu

penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.

Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, September 2013

Penulis

Jasinda

(6)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua saya yaitu

Ayahanda Tjang Kok Siung dan Ibunda Tiok Giok Tjeng, serta kepada adik,

tante, paman, sepupu dan keluarga besar saya yang telah memberikan dukungan

moril maupun materiil yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan

penelitian dan penulisan skripsi ini dengan baik.

(7)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Jasinda

NIM : 090405026

Tempat/tgl lahir : Medan / 18 November 1991

Nama orang tua : Tjang Kok Siung

Alamat orang tua :

Jl. Kelud No. 5 Medan 20212 Asal Sekolah :

 TK Methodist-3 Medan tahun 1994-1997  SD Methodist-3 Medan tahun 1997-2003  SMP Methodist-3 Medan tahun 2003-2006  SMA Methodist-3 Medan tahun 2006-2009 Beasiswa yang diperoleh :

 Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2010/2011 Pengalaman Organisasi :

 HIMATEK periode 2012 – 2013 sebagai Sekretaris Bakmi (Bakat dan Minat)

 Asisten Laboratorium Operasi Teknik Kimia (OTK) periode 2012 – 2013 modul Adjustable Bed Flow Channel dan Mixing

Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :

Krisnawati, Jasinda dan Iriany, “Penjerapan Logam Kadmium (Cd2+)

dengan Adsorben Cangkang Telur Bebek yang telah Diaktivasi,”

Jurnal Teknik Kimia Vol 2, No 3 (2013).

(8)

ABSTRAK

Adsorben cangkang telur bebek dapat digunakan untuk menjerap logam berat. Kemampuan adsorpsi dari adsorben dapat ditingkatkan dengan proses aktivasi secara termal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan karakteristik adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal, pengaruh suhu aktivasi terhadap % berat sampel hilang, berat jenis dan luas permukaan adsorben serta mengetahui kemampuan adsorben dalam menjerap logam Cd(II). Bahan – bahan yang digunakan antara lain cangkang telur bebek, aquades, metilen biru, larutan logam Cd(II), asam klorida dan aquabides. Variabel – variabel yang diamati antara lain sifat fisik dan karakteristik adsorben, % berat sampel hilang pada proses aktivasi, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben, konsentrasi sisa ion logam Cd(II). Penelitian diawali dengan cangkang telur bebek dipanaskan pada suhu 1100C di oven, 6000C dan 8000C di furnace kemudian dilakukan karakterisasi dengan SEM-EDX dan pengukuran berat jenis dengan piknometer 10 ml. Pengukuran luas permukaan adsorben menggunakan metode metilen biru dengan Spektrofotometer UV-Vis. Selanjutnya, konsentrasi sisa logam Cd(II) diukur dengan Spektrofotometer AAS. Hasil penelitian memperlihatkan suhu aktivasi berbanding lurus terhadap % berat sampel hilang. Karakteristik adsorben berupa morfologi pori dengan jumlah banyak tidak beraturan dan adanya agglomerasi. Analisa komponen kimia adsorben mengandung kalsium (Ca), oksigen (O) dan C (karbon). Selain itu, berat jenis adsorben berbanding terbalik dengan suhu aktivasi. Berat jenis dan luas permukaan adsorben telah memenuhi standar adsorben komersial. Waktu kontak berbanding lurus terhadap jumlah logam Cd(II) yang diadsorpsi. Adsorben ini memiliki kemampuan untuk menjerap logam Cd(II).

Kata kunci: adsorben cangkang telur bebek, suhu aktivasi, sifat fisik dan karakteristik adsorben, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben, logam Cd(II)

(9)

ABSTRACT

Duck eggshell’s adsorbent can be used to adsorp heavy metal. Adsorption ability of the adsorbent can be increased with thermally activation process. The purpose of this research is to study the physical properties and characteristic of duck eggshell’s adsorbent which be activated by thermal, the effect of activation temperature towards the percentage of sample weight loss, adsorbent’s density and surface area, and the adsorbent ability to adsorp heavy metal Cd(II). Materials that used in this research are duck eggshell’s, aquadest, methylene blue, heavy metal Cd(II) solution, chloric acid, and aquabidest. Observed variables are the physical properties and characteristic of adsorbent, the percentage of sample weight loss in activation process, adsorbent’s density and surface area, and residual concentration of Cd(II). The research started with duck eggshell heated at temperature 1100C in oven, and at 6000C and 8000C in furnace then characterized with SEM-EDX. Adsorbent’s surface area measurements used methylene blue method with Spectrophotometer UV-Vis. Furthermore, the residual concentration of heavy metal Cd(II) was measured with Spectrophotometer AAS. The result shows that activation temperature is directly proportional with the percentage of sample weight loss. Characteristic of adsorbent shows that structure of pore morphology with many and irregular shape and also agglomeration. Analysis of chemical composition shows that adsorbent contains calcium (Ca), oxygen (O), and carbon (C). In addition, the adsorbent density is inversely proportional to the activation temperature. Adsorbent’s density and surface area has fulfill the standard of commercial adsorbent. Adsorption time is directly proportional with the amount of heavy metal Cd(II). The adsorbent has ability to adsorp heavy metal Cd(II).

Key words: duck eggshell’s adsorbent, activation temperature, physical properties and characteristic adsorbent, adsorbent’s density, adsorbent’s surface area, heavy metal Cd(II)

(10)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR SINGKATAN xvii

DAFTAR SIMBOL xviii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN 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 CANGKANG TELUR BEBEK 5

2.2 AKTIVASI FISIKA 8

2.3 PROSES KALSINASI ADSORBEN CANGKANG

TELUR 9

2.4 CANGKANG TELUR SEBAGAI ADSORBEN 11

2.5 ADSORBEN 12

2.6 KLASIFIKASI ADSORBEN 13

2.7 PEMILIHAN JENIS-JENIS ADSORBEN 17

(11)

2.9 ADSORPSI 19

2.10 PROSES PEMBUATAN ADSORBEN DAN

KARAKTERISASI 21

2.11 DESKRIPSI PROSES 22

2.12 ANALISA BIAYA 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 26

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 26

3.2 BAHAN 26

3.3 PERALATAN 26

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 27

3.5 PROSEDUR ANALISA 28

3.6 FLOWCHART PENELITIAN 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 35

4.1 AKTIVASI ADSORBEN CANGKANG TELUR

BEBEK 35

4.2 KARAKTERISASI ADSORBEN CANGKANG

TELUR BEBEK DENGAN SEM-EDX 41

4.3 PENENTUAN BERAT JENIS ADSORBEN

CANGKANG TELUR BEBEK 48

4.4 PENENTUAN LUAS PERMUKAAN ADSORBEN

CANGKANG TELUR BEBEK 49

4.5 PENGARUH WAKTU ADSORPSI TERHADAP

JUMLAH LOGAM Cd(II) TERADSORPSI 53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 56

5.1 KESIMPULAN 56

5.2 SARAN 57

DAFTAR PUSTAKA 58

LAMPIRAN 1 66

LAMPIRAN 2 79

(12)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Cangkang Telur Bebek 5

Gambar 2.2 Struktur dan Lapisan pada Cangkang Telur 7

Gambar 2.3 Furnace 9

Gambar 2.4 Karbon Aktif 14

Gambar 2.5 Silika Gel 14

Gambar 2.6 Zeolit 15

Gambar 2.7 Alumina Aktif 16

Gambar 2.8 Logam Kadmium (Cd) 18

Gambar 2.9 Proses Adsorpsi 55

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Cangkang Telur Bebek

yang Diaktivasi secara Termal dan Karakterisasi 31

Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Berat Jenis Adsorben Cangkang

Telur Bebek 32

Gambar 3.3 Flowchart Penentuan Luas Permukaan Adsorben 33

Gambar 3.4 Flowchart Penentuan Jumlah Logam Cd(II) yang

Terjerap dalam Adsorben 34

Gambar 4.1 Hasil Proses Pemanasan (Aktivasi) Adsorben Cangkang

Telur Bebek pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C 35

Gambar 4.2 Hasil Analisa SEM Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C dengan Perbesaran 1000x

42

Gambar 4.3 Hasil Analisa EDX pada Adsorben Cangkang Telur

Bebek dengan Suhu 1100C 44

Gambar 4.6 Kurva Kalibrasi Larutan Metilen Biru 50

Gambar 4.7 Hubungan Konsentrasi Sisa Metilen Biru terhadap

Waktu Adsorpsi 51

Gambar 4.8 Hubungan Antara Waktu Adsorpsi dengan Jumlah

(13)

Gambar L1.1 Hasil Analisa SEM Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C dengan Perbesaran (a) 500x, (b) 800x, dan (c) 1000x

67

68

70

Gambar L1.4 Kurva EDX Adsorben Cangkang Telur Bebek dengan

Suhu 1100C 70

Suhu 6000C 71

Suhu 8000C 72

Gambar L2.1 Kurva Kalibrasi Metilen Biru 80

Gambar L2.2 Kurva Kalibrasi Larutan Logam Cd(II) 82

Gambar L3.1 Sampel Cangkang Telur Bebek 84

Gambar L3.2 Sampel yang Dihancurkan dengan Lumpang dan Alu 84

Gambar L3.3 Ball Mill 85

Gambar L3.4 Hasil Penggilingan Sampel dengan Ball Mill 85

Gambar L3.5 Tempat Ayakan 140 mesh 86

Gambar L3.6 Hasil Sampel yang Lolos Ayakan 140 mesh 86

Gambar L3.7 Tempat Pemanasan Sampel di Oven 87

Gambar L3.8 Tempat Pemanasan (Kalsinasi) Sampel di Furnace 87

Gambar L3.9 Hasil Pemanasan Sampel pada Suhu 1100C, 6000C, dan

8000C 88

Gambar L3.10 Timbangan Digital dan Desikator 88

Gambar L3.11 Kuvet (Tempat Penyimpanan Sampel) pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C yang akan Diuji dengan Peralatan SEM-EDX

89

Gambar L3.12 Peralatan SEM-EDX Tipe JEOL-JSM-6510 LV 89

Gambar L3.13 Larutan Metilen Biru 30 ppm di dalam Beaker Glass 90

Gambar L3.14 Magnetic Stirrer (Tempat Pengadukan) Larutan Metilen

Biru dengan Sampel Adsorben 90

Gambar L3.15 Proses Pengadukan Larutan Metilen Biru dan Sampel

(14)

Gambar L3.16 Tempat Penyimpanan Filtrat yang Disaring setiap 10

menit 91

Gambar L3.17 Spektrofotometer UV-Vis 92

Gambar L3.18 Tempat Penyimpanan Kuvet Sampel yang Diuji 92

Gambar L3.19 Foto Larutan Logam Berat Cd(II) 93

Gambar L3.20 Foto Larutan Logam Berat Cd(II) yang Diadsorpsi

dengan Adsorben 93

Gambar L3.21 Tempat Penempatan Sampel yang akan Diuji dengan

AAS 94

Gambar L3.22 Pelarutan Logam Berat Cd(II) dengan Larutan HCl 94

Gambar L3.23 Peralatan Spektrofotometer AAS 95

Gambar L3.24 Tempat Penempatan Sampel yang akan Diuji dengan

AAS 95

Gambar L3.25 Pipa Penyalur Gas 96

(15)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Cangkang Telur 5

Tabel 2.2 Komposisi Cangkang Telur Bebek 8

Tabel 2.3 Suhu Kalsinasi pada Tiga Tahapan Pemanasan 11

Tabel 2.4 Penggolongan Adsorben Berdasarkan Kemampuan

Menjerap Air 13

Tabel 2.5 Sifat Fisik Beberapa Jenis Adsorben Komersial 16

Tabel 2.6 Penggolongan Adsorben Berdasarkan Ukuran Pori 17

Tabel 2.7 Kelemahan dan Kelebihan Jenis-Jenis Adsorben 17

Tabel 2.8 Sifat Fisik Kadmium 18

Tabel 2.9 Daftar Nama Peneliti, Judul Penelitian, Proses Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur

22

Tabel 4.1 Hubungan antara Suhu Aktivasi dan % Berat Sampel

Hilang 39

Tabel 4.2 Hasil Analisa EDX pada Adsorben Cangkang Telur

Tabel 4.5 Berat Jenis Adsorben Cangkang Telur Bebek pada

Berbagai Suhu Aktivasi 48

Tabel 4.6 Hasil Luas Permukaan Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C, 6000C, dan 8000C 52

Tabel L1.1 Data EDX Adsorben Cangkang Telur Bebek dengan

Suhu 1100C 71

Suhu 6000C 71

Suhu 8000C 72

Tabel L1.4 Data Kalibrasi Metilen Biru 73

(16)

Tabel L1.6 Berat Jenis Adsorben Cangkang Telur Bebek pada

Berbagai Suhu Aktivasi 75

Tabel L1.7 Data Hasil Perhitungan Adsorben Cangkang Telur

Bebek pada Suhu 1100C 75

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 66

L1.1 DATA HASIL PERCOBAAN 66

L1.1.1 Hasil Analisa SEM Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C

66

67

69

L1.1.4 Data Hasil Percobaan untuk Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C

70

71

72

L1.1.7 Data Kalibrasi Metilen Biru 73

L1.1.8 Data Hasil Percobaan Penentuan Berat

Jenis Adsorben 73

L1.1.9 Data Hasil Percobaan untuk Logam

Cd(II) 74

L1.2 DATA HASIL PERHITUNGAN 75

L1.2.1 Data Hasil Perhitungan Berat Jenis

Adsorben Cangkang Telur Bebek 75

L1.2.2 Data Hasil Perhitungan Adsorben Cangkang Telur Bebek pada Suhu 1100C

75

(18)

77

L1.2.5 Data Hasil Perhitungan untuk Logam

Cd(II) 78

LAMPIRAN 2 CONTOH HASIL PERHITUNGAN 79

L2.1 PERHITUNGAN BERAT JENIS ADSORBEN 79

L2.2 PERHITUNGAN LUAS PERMUKAAN

ADSORBEN 80

L2.3 PERHITUNGAN JUMLAH ION LOGAM

Cd(II) YANG DIJERAP 81

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 84

L3.1 FOTO PENELITIAN PEMBUATAN

ADSORBEN CANGKANG TELUR BEBEK 84

L3.2 FOTO PENELITIAN KARAKTERISASI

ADSORBEN CANGKANG TELUR BEBEK 89

L3.3 FOTO PERCOBAAN PENENTUAN LUAS

PERMUKAAN ADSORBEN 90

L3.4 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM

(19)

DAFTAR SINGKATAN

SEM-EDX Scanning Electron Microscopy-Electron Dispersive X-Ray

Analysis

UV-Vis Ultraviolet-Visible

AAS Atomic Absorption Spectrophotometer

HSAB Hard Soft Acid Base

SNI Standar Nasional Indonesia

(20)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi Cd Kadmium

Ca Kalsium

C Karbon

O Oksigen

% Persen

CaCO3 Kalsium karbonat

CaO Kalsium oksida / kalsit

MgCO3 Magnesium karbonat

CaPO4 Kalsium fosfat

CO2 Karbondioksida

Pb Timbal

Cr Kromium

MgPO4 Magnesium fosfat

Al Aluminium

Hg Raksa

V Vanadium

B Boron

Fe Besi

Zn Zink

P Fosfor

Mg Magnesium

N Nitrogen

F Fluor

Se Selenium

Cu Tembaga

H2O Air

ZnCO3 Zink karbonat

(21)

OH- Ion hidroksida

MgO Magnesium oksida

CaO Kalsium oksida

H+ Ion hidrogen

SiO2 Silika oksida

Si-OH Ikatan silika dengan hidroksida

Na Natrium

K Kalium

n Valensi

As Arsen

Cl- Klorin

PO43- Ion fosfat

ω Diameter pori A0

HCl Asam klorida

NaOH Natrium hidroksida

A Berat adsorben g

B Volume piknometer ml

C Berat piknometer + air + adsorben g

D Berat piknometer + adsorben g

a Berat jenis adsorben g/ml

w Berat jenis air g/ml

S Luas permukaan adsorben m2/g

Xm Berat adsorbat teradsorpsi g/g

N Bilangan Avogadro mol-1

a Luas penutupan oleh 1 molekul metilen biru m2

Mr Massa molekul relatif metilen biru g/mol

W ads Berat Cd(II) yang terjerap oleh satu gram sampel mg/g

B Berat sampel yang digunakan g

C1 Konsentrasi larutan Cd(II) awal ppm

C2 Konsentrasi larutan Cd(II) akhir ppm

(22)

Ca(OH)2 Kalsium hidroksida

y Absorbansi

x Konsentrasi larutan ppm

R2 Koefisien korelasi

(23)

ABSTRAK

Adsorben cangkang telur bebek dapat digunakan untuk menjerap logam berat. Kemampuan adsorpsi dari adsorben dapat ditingkatkan dengan proses aktivasi secara termal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan karakteristik adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal, pengaruh suhu aktivasi terhadap % berat sampel hilang, berat jenis dan luas permukaan adsorben serta mengetahui kemampuan adsorben dalam menjerap logam Cd(II). Bahan – bahan yang digunakan antara lain cangkang telur bebek, aquades, metilen biru, larutan logam Cd(II), asam klorida dan aquabides. Variabel – variabel yang diamati antara lain sifat fisik dan karakteristik adsorben, % berat sampel hilang pada proses aktivasi, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben, konsentrasi sisa ion logam Cd(II). Penelitian diawali dengan cangkang telur bebek dipanaskan pada suhu 1100C di oven, 6000C dan 8000C di furnace kemudian dilakukan karakterisasi dengan SEM-EDX dan pengukuran berat jenis dengan piknometer 10 ml. Pengukuran luas permukaan adsorben menggunakan metode metilen biru dengan Spektrofotometer UV-Vis. Selanjutnya, konsentrasi sisa logam Cd(II) diukur dengan Spektrofotometer AAS. Hasil penelitian memperlihatkan suhu aktivasi berbanding lurus terhadap % berat sampel hilang. Karakteristik adsorben berupa morfologi pori dengan jumlah banyak tidak beraturan dan adanya agglomerasi. Analisa komponen kimia adsorben mengandung kalsium (Ca), oksigen (O) dan C (karbon). Selain itu, berat jenis adsorben berbanding terbalik dengan suhu aktivasi. Berat jenis dan luas permukaan adsorben telah memenuhi standar adsorben komersial. Waktu kontak berbanding lurus terhadap jumlah logam Cd(II) yang diadsorpsi. Adsorben ini memiliki kemampuan untuk menjerap logam Cd(II).

Kata kunci: adsorben cangkang telur bebek, suhu aktivasi, sifat fisik dan karakteristik adsorben, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben, logam Cd(II)

(24)

ABSTRACT

Duck eggshell’s adsorbent can be used to adsorp heavy metal. Adsorption ability of the adsorbent can be increased with thermally activation process. The purpose of this research is to study the physical properties and characteristic of duck eggshell’s adsorbent which be activated by thermal, the effect of activation temperature towards the percentage of sample weight loss, adsorbent’s density and surface area, and the adsorbent ability to adsorp heavy metal Cd(II). Materials that used in this research are duck eggshell’s, aquadest, methylene blue, heavy metal Cd(II) solution, chloric acid, and aquabidest. Observed variables are the physical properties and characteristic of adsorbent, the percentage of sample weight loss in activation process, adsorbent’s density and surface area, and residual concentration of Cd(II). The research started with duck eggshell heated at temperature 1100C in oven, and at 6000C and 8000C in furnace then characterized with SEM-EDX. Adsorbent’s surface area measurements used methylene blue method with Spectrophotometer UV-Vis. Furthermore, the residual concentration of heavy metal Cd(II) was measured with Spectrophotometer AAS. The result shows that activation temperature is directly proportional with the percentage of sample weight loss. Characteristic of adsorbent shows that structure of pore morphology with many and irregular shape and also agglomeration. Analysis of chemical composition shows that adsorbent contains calcium (Ca), oxygen (O), and carbon (C). In addition, the adsorbent density is inversely proportional to the activation temperature. Adsorbent’s density and surface area has fulfill the standard of commercial adsorbent. Adsorption time is directly proportional with the amount of heavy metal Cd(II). The adsorbent has ability to adsorp heavy metal Cd(II).

Key words: duck eggshell’s adsorbent, activation temperature, physical properties and characteristic adsorbent, adsorbent’s density, adsorbent’s surface area, heavy metal Cd(II)

(25)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Adsorben merupakan suatu bahan padatan yang dapat mengadsorpsi

adsorbat (bahan yang terjerap). Bahan kimia yang dapat digunakan sebagai

adsorben harus mempunyai sifat resisten yang tinggi terhadap abrasi, stabilitas

panas yang tinggi dan ukuran diameter pori butiran yang kecil (mikro), yang

menghasilkan luas permukaan yang besar dan mempunyai kapasitas adsorpsi yang

tinggi [1].

Kebanyakan adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi adalah

alumina, karbon aktif, silika gel, zeolit (molecular sieve), polimer dan lain-lain.

Adsorben tersebut mempunyai kemampuan adsorpsi yang baik tetapi tidak

ekonomis. Dewasa ini sedang digalakkan penelitian mengenai penggunaan

adsorben alternatif yang berasal dari alam, dimana selain memiliki kemampuan

adsorpsi yang baik juga ekonomis [2].

Salah satu adsorben alternatif yang menjanjikan adalah cangkang telur

bebek dimana sering dianggap sebagai limbah apabila bagian isi dari telur bebek

telah dikonsumsi, padahal cangkang telur memiliki sifat-sifat adsorpsi yang baik,

seperti struktur pori, CaCO3 dan protein asam mukopolisakarida yang dapat

dikembangkan menjadi adsorben [3]. Selain itu, cangkang telur mempunyai

stuktur selulosa dan mengandung asam amino [4]. Para peneliti sebelumnya

meneliti bahwa kalsit (CaO) yang ada pada cangkang telur bebek dapat digunakan

sebagai adsorben untuk mengadsorpsi logam – logam berat [5].

Cangkang telur bebek mengandung senyawa kalsium karbonat (CaCO3) 94

%, magnesium karbonat (MgCO3) 1%, kalsium fosfat (CaPO4) 1%, dan bahan

organik 4% [6]. CaCO3 yang mengalami proses kalsinasi akan menghasilkan

kalsit (CaO) dengan persamaan kimia sebagai berikut [7]:

CaCO3 CaO + CO2

Pada keadaan awal, adsorben memiliki kemampuan adsorpsi yang rendah.

(26)

perlakuan terhadap adsorben yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu

dengan cara memecahkan ikatan kimia atau mengoksidasi molekul-molekul

permukaan sehingga mengalami perubahan sifat secara fisika yaitu luas

permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Tujuan

dari proses ini adalah mempertinggi volume, memperluas diameter pori dan dapat

menimbulkan beberapa pori yang baru [8].

Sumber bahan baku (cangkang telur) tersedia cukup banyak dan pada saat

ini belum dimanfaatkan. Oleh karena itu, pemanfaatan cangkang telur sebagai

adsorben merupakan usaha yang cukup relevan untuk meningkatkan nilai

ekonomi cangkang telur dan mengurangi beban lingkungan. Sebagai referensi

jumlah cangkang telur di Indonesia, pada tahun 2009 produksi telur sebesar

1.071.398 ton. Jika rata – rata berat telur 60 gram maka kulit telur yang dihasilkan

dalam setahun adalah 107.139 ton. Berat ini setara dengan 100.710,66 ton kalsium

karbonat, 4.285,56 ton magnesium karbonat dan 1.339,25 ton kalsium fosfat [9].

Berdasarkan penelitian Tsai [10] dilakukan proses karakterisasi adsorben

cangkang telur ayam pada suhu 500C dengan menggunakan peralatan SEM dan

proses adsorpsi dengan metilen biru. Pongtonglor [11] juga melakukan analisa

SEM terhadap cangkang telur ayam dan bebek pada suhu kalsinasi 13000C.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Putra [12] diperoleh hasil bahwa

luas permukaan cangkang telur ayam lebih besar daripada kapur dengan metode

metilen biru. Park [5] melakukan karakterisasi adsorben cangkang telur yang

dikeringkan pada suhu 1000C dan dikalsinasi pada suhu 8000C dengan analisa

SEM. Pada penelitian ini juga dilakukan proses penjerapan logam berat (Cd, Pb,

dan Cr). Muhammad [13] juga melakukan penelitian tentang karakterisasi

adsorben cangkang telur yang dikeringkan pada suhu 700C dan analisa komponen

kimia cangkang telur menggunakan peralatan EDX.

Dengan memperhatikan beberapa hal diatas, yakni limbah di lingkungan

seperti cangkang telur bebek, kandungan CaCO3 dalam cangkang telur bebek yang

dapat diubah menjadi kalsit (CaO), sifat fisik dan karakteristik dari adsorben

cangkang telur bebek, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben dengan

(27)

menjerap logam berat Cd(II) maka dilakukan penelitian mengenai pembuatan dan

karakterisasi adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Permasalahan yang dikaji pada pembuatan dan karakterisasi adsorben

cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal ini ditekankan kepada

bagaimana pengaruh suhu aktivasi terhadap % berat sampel hilang selama proses

aktivasi, sifat fisik adsorben, karakteristik adsorben berupa struktur morfologi dan

komponen yang terkandung dalam adsorben, berat jenis adsorben serta luas

permukaan adsorben yang dihasilkan. Selain itu, juga dikaji bagaimana hubungan

jumlah logam Cd(II) yang diadsorpsi dengan waktu pada proses adsorpsi.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dilakukan penelitian ini yaitu sebagai berikut:

1. Untuk menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi (suhu aktivasi, berat

jenis, % berat sampel hilang, dan luas permukaan) dalam pembuatan dan

2. Untuk menentukan sifat fisik dan karakteristik dari adsorben cangkang telur

bebek yang diaktivasi secara termal.

3. Untuk mengetahui kemampuan adsorben cangkang telur bebek dalam

menjerap logam Cd(II).

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai sifat fisik

dan karakteristik adsorben cangkang telur bebek, sehingga dapat ditentukan suhu

aktivasi adsorben yang sesuai untuk menjerap logam Cd(II). Selain itu, juga dapat

memberikan informasi mengenai kemampuan adsorben dalam mengadsorpsi

logam Cd(II). Penelitian ini juga dapat memberikan ide kepada para

wirausahawan untuk menghasilkan adsorben dari cangkang telur bebek yang

(28)

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa dan Laboratorium

Operasi Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara, Medan serta Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi,

Universitas Sumatera Utara, Medan.

Penelitian ini memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut:

1. Sampel yang digunakan adalah cangkang telur bebek yang diperoleh dari

toko penjual makanan yang berada di kawasan Jalan Gedeh Medan.

2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah perlakuan termal

(aktivasi) dan adsorpsi.

3. Variabel penelitian adalah suhu aktivasi, jumlah adsorben dan waktu

pencampuran adalah sebagai berikut:

 Suhu aktivasi sebesar 1100C, 6000C dan 8000C.

 Jumlah adsorben yang digunakan memiliki rasio sebesar 1,5

gram/1000 ml larutan logam Cd(II).

 Interval waktu pencampuran dengan magnetic stirrer dengan selang waktu 10 menit sampai tercapai waktu setimbang.

4. Parameter pengujian adalah sifat fisik dan karakteristik adsorben, % berat

sampel hilang selama proses aktivasi, berat jenis adsorben, luas permukaaan

adsorben, dan jumlah logam Cd(II) yang teradsorpsi dalam proses

penjerapan logam Cd(II) oleh adsorben.

(29)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 CANGKANG TELUR BEBEK

Cangkang telur yang membentuk lapisan luar dari telur adalah biokeramik

berpori alami. Cangkang telur terdiri dari berbagai lapisan berbeda dapat

digambarkan sebagai struktur terorganisasi dengan baik, pembentukan yang

dimulai pada segmen berbeda dari saluran sel telur (oviduk). Sejumlah protein

yang berbeda (larut dan tidak larut) dan mineral diendapkan selama proses

pembentukan cangkang telur. Protein tidak larut berperan sebagai penyusun

struktur dan protein larut tertanam di lapisan kapur. Endapan kalsium (Ca)

digunakan untuk perkembangan dan pembentukan kerangka embrio [14].

Cangkang telur bebek ditunjukkan pada gambar 2.1, sedangkan komposisi kimia

cangkang telur bebek ditampilkan pada tabel 2.1.

Gambar 2.1 Cangkang Telur Bebek [15]

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Cangkang Telur [16]

Senyawa Komposisi (%) Protein 1,71 Lemak 0,36

Air 0,93 Serat Kasar 16,21

(30)

Cangkang telur terdiri dari enam lapisan berbeda (dari dalam ke luar), yaitu:

1. Lapisan membran

Lapisan membran merupakan bagian lapisan kulit telur terdalam dan terbagi

menjadi lapisan membran dalam dan membran luar yang menyelubungi seluruh

isi telur. Lapisan membran dalam berukuran 20 µm dan mengalami kontak

langsung dengan albumen. Lapisan membran luar dimana terletak di atas

membran dalam mempunyai ketebalan 50 µm. Lapisan membran dalam dan luar

terdiri dari serat protein terjalin dan tersusun sejajar dengan permukaan telur

untuk mendukung struktur cangkang telur secara keseluruhan. Lapisan membran

sangat mempengaruhi kekuatan cangkang dan mencegah penetrasi mikroba.

Protein pada lapisan membran mengandung arginine, cystine, asam glutamik,

histidine, methionine dan proline dalam jumlah tinggi.

2. Lapisan mamilary

Lapisan ini mempunyai ketebalan 70 µm merupakan lapisan ketiga dari

kulit telur yang membentuk lapisan terdalam dari bagian kapur dimana menembus

membran luar melalui kerucut karbonat. Lapisan ini berbentuk kerucut dengan

penampang bulat atau lonjong. Lapisan ini sangat tipis dan terdiri dari anyaman

protein dan mineral. Adapun pembentukan awal kristal kalsium karbonat (CaCO3)

terjadi di knob mamilary, dimana bahan organik utama yang diendapkan selama

pembentukan telur.

3. Lapisan busa

Lapisan ini merupakan bagian terbesar dari lapisan kulit telur. Lapisan ini

terdiri dari protein dan lapisan kapur yang terdiri dari kalsium karbonat (CaCO3),

kalsium fosfat (CaPO4), magnesium karbonat (MgCO3) dan magnesium fosfat

(MgPO4). Lapisan busa terdiri dari lapisan palisade dan lapisan kristal vertikal.

Lapisan palisade (ketebalan 200 µm) terletak di atas lapisan mamilary dan

membentuk bagian terbesar dari lapisan kapur (kalsifikasi) cangkang telur. Pada

lapisan ini, kristal CaCO3 tumbuh tegak lurus terhadap membran cangkang telur.

Selain itu, mengandung sejumlah kecil (2-5%) matriks organik yang tergabung

dalam kristal CaCO3. Pori-pori terbentuk di lapisan palisade berfungsi sebagai

pertukaran gas. Pembentukan pori-pori terjadi ketika kristal yang berdekatan

(31)

sehingga terbentuk celah antara kristal. Lapisan kristal vertikal (ketebalan 8 µm)

merupakan lapisan yang sangat tipis dan sempit dimana terdiri dari bagian paling

atas kristal CaCO3 yang menyediakan permukaan untuk pembentukan kutikula.

4. Lapisan kutikula

Lapisan kutikula adalah lapisan terluar protein transparan tidak larut pada

cangkang telur (10-30 µm). Lapisan ini melapisi pori-pori pada kulit telur, tetapi

sifatnya dapat dilalui gas sehingga uap air dan gas CO2 masih dapat keluar.

Lapisan ini sebagian besar terdiri dari lapisan organik dengan kandungan protein

90% dan kandungan tinggi dari cystine, glycine, asam glutamik, lysine dan

tyrosine. Penyusun polisakarida terdiri dari fukosa, galaktosa, glukosa,

heksosamin, manosa, dan asam sialik.

Berdasarkan hasil penelitian, serbuk cangkang telur bebek mengandung

kalsium sebesar 401 ± 7,2 gram atau sekitar 39% kalsium, dalam bentuk kalsium

karbonat (CaCO3). Terdapat pula stronsium sebesar 372 ± 161 µg, zat-zat

impuritis seperti Pb, Al, Cd, dan Hg terdapat dalam jumlah kecil, begitu pula

dengan V, B, Fe, Zn, P, Mg, N, F, Se, Cu dan Cr [14, 16].

Gambar 2.2 merupakan gambar yang menunjukkan empat lapisan yang

terdapat dalam cangkang telur.

Gambar 2.2 Struktur dan Lapisan pada Cangkang Telur [17, 18]

Cangkang telur bebek terdiri dari bahan organik berupa matriks protein dan

bahan kristal inorganik (CaCO3, MgCO3, dan CaPO4) [19]. Komposisi cangkang

(32)

Tabel 2.2 Komposisi Cangkang Telur Bebek [20]

Komponen % Berat

Kalsium karbonat (CaCO3) Magnesium karbonat (MgCO3) Kalsium fosfat (CaPO4)

Bahan organik

94 1 1 4

Cangkang telur terbuat dari matriks organik (4%) terdiri dari membran kulit

telur, kutikula dan beberapa zat tertanam di lapisan kalsium karbonat. Adapun

matriks protein dibagi dalam 2 kelompok sesuai dengan karakteristik

masing-masing, yaitu :

1. Protein putih telur utama telah diidentifikasi dalam cangkang telur. Zat

tersebut adalah ovalbumin, lisozim dan ovotransferrin. Protein ini disintesis

dan disekresi oleh uterus (organ cangkang telur terkalsifikasi) dan terutama

dilokalisasi di lapisan basal dari cangkang telur.

2. Kelompok kedua terbuat dari banyak protein disalurkan pada jaringan lain.

Osteopontin adalah glikoprotein terfosforilasi di dalam tulang dan ginjal.

Protein ini terdapat dalam uterus dan terlokalisasi di cangkang telur.

Clusterin (protein sekretori) juga diidentifikasi sebagai cangkang dan

protein putih telur dimana berfungsi sebagai pendamping ekstraseluler [21].

2.2 AKTIVASI FISIKA

Aktivasi fisika adalah suatu perlakuan terhadap adsorben yang bertujuan

untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan kimia atau

mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga mengalami perubahan sifat

secara fisika yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap

daya adsorpsi. Tujuan dari proses ini adalah mempertinggi volume, memperluas

diameter pori dan dapat menimbulkan beberapa pori yang baru [8].

Metode aktivasi secara fisika antara lain dengan menggunakan uap air

(H2O), gas karbondioksida (CO2), oksigen (O2), dan nitrogen (N2). Gas-gas

tersebut berfungsi untuk mengembangkan struktur rongga yang ada pada adsorben

sehingga memperluas permukaannya, menghilangkan konstituen yang mudah

(33)

Dasar metode aktivasi terdiri dari perawatan dengan gas pengoksidasi pada

temperatur tinggi. Proses aktivasi menghasilkan CO2 yang tersebar dalam

permukaan adsorben karena adanya reaksi antara adsorben dengan zat adsorben

[22].

Adapun aktivasi fisika dilakukan dengan menggunakan alat furnace.

Furnace adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk memanaskan bahan,

mengubah bentuknya dan sifat-sifatnya. Prinsip kerjanya adalah memanaskan

bahan sampel dengan memasukkan dalam ruang pemanas. Panas pada termokopel

berasal dari filamen yang diberi tegangan sehingga menimbulkan panas [23].

[image:33.595.212.425.293.544.2]

Adapun gambar furnace ditampilkan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Furnace [23]

2.3 PROSES KALSINASI ADSORBEN CANGKANG TELUR

Proses kalsinasi merupakan pemanasan zat padat dibawah titik leleh untuk

menghasilkan keadaan dekomposisi termal dari transisi fasa lain selain fasa

lelehan [24]. Kalsinasi adalah perlakuan termal yang dilakukan terhadap adsorben

agar terjadi dekomposisi senyawa yang berikatan kimia dengan adsorben, yaitu air

(H2O) dan karbondioksida (CO2). Kalsinasi merupakan proses endotermik yang

(34)

Kalsinasi diperlukan sebagai penyiapan serbuk untuk diproses lebih lanjut

dan juga untuk mendapatkan ukuran partikel yang optimum serta menggunakan

senyawa-senyawa dalam bentuk garam atau dihidrat menjadi oksida, membentuk

fase kristal. Peristiwa yang terjadi selama proses kalsinasi antara lain:

1. Pelepasan air bebas (H2O) dan terikat (OH) berlangsung sekitar suhu

1000C dan 3000C.

2. Pelepasan gas CO2 berlangsung sekitar suhu 6000C dan pada tahap ini

disertai terjadinya pengurangan berat yang cukup berarti

3. Pada suhu lebih tinggi (sekitar 8000C maupun lebih) struktur kristal sudah

terbentuk, dimana pada kondisi ini ikatan di antara partikel serbuk belum

kuat dan mudah lepas [26].

Produk-produk yang berguna diperoleh dari metode kalsinasi yang

melibatkan sistem pemanasan yang secara alternatif bisa dibagi menjadi tiga zona,

bagian atau periode pemanasan. Dalam periode pertama pemanasan, suhu

kalsinasi berkisar antara 350oC dimana terjadi perubahan zink karbonat (ZnCO3)

menjadi zink oksida (ZnO), yang mana memberikan efek yang menguntungkan

sebagai agen antibakteri. pH yang terbentuk pada suhu 350oC – 400oC sekitar

8,25. Pada temperatur ini, protein dari bahan organik dalam cangkang telur dapat

berguna sebagai produk makanan bernutrisi bagi kambing, ayam dan sebagainya.

Suhu kalsinasi yang lebih tinggi yaitu pada zona atau periode pemanasan

kedua dimana magnesium oksida (MgO) dihasilkan pada suhu sekitar 600oC dari

magnesium karbonat (MgCO3). Sedangkan pada suhu 500oC, cangkang telur

berisi 75% magnesium karbonat dan 25% magnesium oksida. pH dari MgO

sekitar 10 – 11 dimana memberikan kualitas bakteriostatik ke MgO. Lebih jauh

lagi, dengan lepasnya oksigen dari molekul MgCO3 selama pemanasan, ukuran

pori meningkat. Sebagai hasilnya bubuk cangkang telur kaya dengan MgO,

digunakan sebagai makanan atau tambahan makanan dan sebagai agen

antibakteria.

Temperatur kalsinasi konvensial untuk CaCO3 adalah 900oC. Aktivitas anti

mikroba terlihat pada cangkang telur yang dikalsinasi pada temperatur berkisar

dari 1000oC sampai 1200oC. Konversi sempurna dari CaCO3 menjadi CaO terjadi

(35)

Tabel 2.3 merupakan tabel dari suhu kalsinasi yang dilakukan pada tiga

[image:35.595.108.505.146.416.2]

tahapan pemanasan.

Tabel 2.3 Suhu Kalsinasi pada Tiga Tahapan Pemanasan [24]

100oC 400oC 500oC 650oC 700oC 850oC 1200oC

CaCO3 pH 6,5 -

pH

7,78 pH 8 -

pH 11,5 50% CaCO3 50% CaO 100% CaO dengan meningkat-nya porositas, lebih besar luas permukaan

MgCO3 pH 6,9 -

75% MgCO3 25% MgO pH 10-11 Sifat bakterios-tatik, ukuran pori meningkat, kelarutan meningkat - -

ZnCO3 -

364oC ZnO 100% agen bakteriostatik

pH 8,25

- - -

2.4 CANGKANG TELUR SEBAGAI ADSORBEN

Salah satu metode alternatif untuk menghilangkan logam berat dari air

tercemar adalah dengan adsorpsi pada adsorben yang murah, seperti cangkang

telur bebek [27]. Salah satu keuntungan menggunakan biomaterial (cangkang telur

bebek) sebagai adsorben adalah mudah diregenerasi. Regenerasi dapat dilakukan

melalui desorpsi sehingga dapat dilakukan recovery logam-logam yang telah

disisihkan dan adanya reuse adsorben [28].

Cangkang telur yang berpori membuat dirinya menjadi bahan yang menarik

untuk dijadikan sebagai adsorben. Setiap cangkang telur mengandung

7.000-17.000 pori. Kandungan terpenting dalam cangkang telur adalah kalsium karbonat

(CaCO3) dimana terdiri dari 90% bahan tersebut [29]. Kalsium karbonat (CaCO3)

adalah komponen utama yang terdapat dalam kulit telur. CaCO3 berupa serbuk,

putih, tidak berbau, tidak berasa, stabil di udara, tidak larut dalam air, kelarutan

(36)

larut dalam asam nitrat dengan membentuk gelembung gas. Salah satu sifat kimia

dari CaCO3 adalah dapat menetralisasi asam [16].

Cangkang telur memiliki sifat-sifat adsorpsi yang baik, seperti struktur pori,

CaCO3 dan protein asam mukopolisakarida yang dapat dikembangkan menjadi

adsorben. Gugus fungsi terpenting dari protein asam mukopolisakarida adalah

karboksil, amina dan sulfat yang dapat mengikat ion logam berat untuk

membentuk ikatan ion. Selain itu, cangkang telur merupakan agen netralisasi

dimana semua jenis larutan mudah mengalami kesetimbangan sehingga logam

berat dapat mengendap dan terdeposit dalam partikel cangkang telur [3].

Limbah air buangan pada kondisi asam dapat menyebabkan serat protein di

cangkang telur bebek berkontraksi (menyusut) dan ditahan secara ketat, mencegah

terjadinya reaksi antara H+ dan CaCO3. Fenomena ini menyebabkan terjadinya

kenaikan kelarutan cangkang telur bebek, sehingga jumlah adsorbennya

meningkat [3].

2.5 ADSORBEN

Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben adalah bahan-bahan yang

sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau

pada daerah tertentu di dalam partikel itu. Karena pori-pori adsorben biasanya

sangat kecil, maka luas permukaan dalamnya menjadi beberapa kali lebih besar

dari permukaan luar. Adsorben yang telah jenuh dapat diregenerasi agar dapat

digunakan kembali untuk proses adsorpsi [30].

Syarat-syarat adsorben yang baik, antara lain [31]:

1.Mempunyai daya jerap yang tinggi.

2.Berupa zat padat yang mempunyai luas permukaan yang besar.

3.Tidak boleh larut dalam zat yang akan diadsorpsi.

4.Tidak boleh mengadakan reaksi kimia dengan campuran yang akan

dimurnikan.

5.Dapat diregenerasi kembali dengan mudah.

6.Tidak beracun.

7.Tidak meninggalkan residu berupa gas yang berbau.

(37)

2.6 KLASIFIKASI ADSORBEN

2.6.1 Berdasarkan Sifatnya Terhadap Air

Tabel 2.4 merupakan klasifikasi adsorben berdasarkan kemampuan

menjerap air.

Tabel 2.4 Penggolongan Adsorben berdasarkan Kemampuan Menjerap Air [30]

Jenis Penyusun Struktur

Hidrofobik Polimer Karbon Aktif Molecular sieve karbon, Silikat

Hidrofilik Silika Gel Alumina Aktif

Zeolit: 3A (KA), 4A (NaA), 5A (CaA), 13X (NaX),

Mordenite, Chabizite dan

lain-lain

2.6.2 Berdasarkan Jenisnya

Klasifikasi adsorben berdasarkan jenisnya terbagi menjadi:

1. Adsorben Karbon

Adsorben karbon seperti karbon aktif, kokas aktif, karbon molecular sieve

adalah bahan padat berpori tinggi dimana karena sifat permukaan menyebabkan

terakumulasinya bahan organik dan non polar [32]. Adsorben karbon diproduksi

dari bahan organik seperti kayu, kokas petroleum, gambut, batu bara, cangkang

kelapa sawit, antrasit, inti plum, cangkang kelapa, sekam padi, lignin, serbuk

gergaji, benih sekam, tulang, dan lain-lain [33].

Karbon aktif merupakan jenis adsorben yang paling terkenal dan banyak

digunakan dalam pengolahan air limbah. Proses pembuatan karbon aktif terdiri

dari dehidrasi, karbonisasi bahan baku dan aktivasi. Proses karbonisasi mengubah

bahan organik menjadi karbon primer dimana merupakan campuran abu, tar,

karbon amorphous, dan kristal karbon. Selama karbonisasi, produk yang

terdekomposisi/tar terdeposisi di pori-pori, kemudian dihilangkan pada proses

aktivasi. Aktivasi terdiri dari dua proses, yaitu pemanasan yang menyebabkan

dekomposisi produk (tar) yang amorphous dan perbesaran ukuran pori [33].

(38)

Gambar 2.4 Karbon Aktif [34]

2. Silika gel

Silika gel bersifat inert, tidak beracun, polar dan bentuk amorphous stabil (<

4000C) dari SiO2. Silika gel merupakan hasil reaksi dari sodium silikat dan asam

asetat, kemudian mengalami proses aging, pickling, dan lain-lain. Adsorben

silikat yang berhubungan termasuk magnesium silikat, kalsium silikat, dan

lain-lain [35]. Silika gel umumnya digunakan sebagai adsorben untuk senyawa polar.

Selain itu, juga dapat digunakan untuk menyerap ion-ion logam dengan prinsip

pertukaran ion namun kemampuannya untuk menyerap logam terbatas [36].

Kemampuan adsorpsi dan sifat kimia silika gel sangat tergantung pada

keberadaan struktur grup Si-OH pada permukaan. Kelebihan dari silika gel adalah

tidak terbakar, kekuatan mekanik yang baik, dan regenerasi pada suhu rendah

100-2000C [37]. Adapun gambar silika gel ditunjukkan pada gambar 2.5.

(39)

3. Zeolit (Molecular Sieve)

Zeolit adalah kristal silikat dengan rumus kimia Me2/nO.Al2O3.xSiO2.yH2O

(n = valensi) terdiri dari oksida alkali atau logam alkali tanah (Na, K, Ca) dan

dikarakterisasi dengan struktur pori dengan dimensi masing-masing pada rentang

ukuran molekul. Pemisahan molecular sieve berdasarkan pada ukuran molekul

dan bentuk disebabkan ukuran pori yang kecil (< 1 nm) dan distribusi pori yang

sempit [37]. Beberapa spesimen zeolit berwarna putih, kebiruan, kemerahan,

coklat karena hadirnya oksida besi atau logam lainnya. Struktur zeolit dapat

dibedakan dalam tiga komponen yaitu rangka aluminosilikat, ruang kosong saling

berhubungan yang berisi kation logam dan molekul air dalam fase occluded. Sifat

kimia zeolit antara lain mengalami hidrasi pada suhu tinggi, sebagai penukar ion,

dan mengadsorpsi gas dan uap [1]. Adapun gambar zeolit ditunjukkan pada

gambar 2.6.

Gambar 2.6 Zeolit [39, 40]

4. Polimer

Beberapa adsorben polimer bersifat hidrofilik dan ada yang bersifat

hidrofobik. Harga adsorben polimer sepuluh kali lebih mahal dibandingkan

adsorben lainnya. Aplikasi adsorben ini adalah proses recovery dan pemurnian

antibiotik dan vitamin, penghilangan warna (decolorization), pemisahan bahan

organik halogen dari air, perawatan limbah industri tertentu seperti larutan fenol

dan recovery VOC dari off-gas. Contoh adsorben polimer adalah polistirena

(40)

5. Alumina Aktif

Alumina aktif diproduksi dari alumina yang terhidrasi (Al2O3.nH2O) dimana

n = 1 atau 3, dengan cara dehidrasi (kalsinasi) pada kondisi terkontrol untuk

mendapatkan n = 0,5. Ketika alumina terhidrasi dipanaskan, grup hidroksil

meninggalkan struktur bahan padat berpori dari alumina aktif. Bahan ini berwarna

putih, transparan, dan berkapur [41].

Alumina aktif digunakan untuk menghilangkan uap air dari gas,

menghilangkan limbah logam berat seperti As(V), Cl-, F-, PO43- dari air [33].

Adapun gambar alumina aktif ditunjukkan pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Alumina Aktif [42]

Berikut merupakan tabel sifat fisik beberapa jenis adsorben komersial yang

sering digunakan dalam pengolahan air limbah ditunjukkan pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 Sifat Fisik Beberapa Jenis Adsorben Komersial [37, 43]

Adsorben Sifat

Diameter Pori (A0)

Porositas Partikel

Densitas Partikel (g/cm3)

Luas Permukaan

(m2/g) Alumina

aktif

Hidrofilik,

amorphous 10-75 0,5 1,25 320

Silika gel Hidrofolik/ hidrofobik amorphous

22-26 0,47 1,09 750-850

Karbon aktif

Hidrofobik,

(41)

Karbon molecular -sieve

Hidrofobik 2-10 0,35-0,5 0,98 400

Zeolit molecular -sieve Hidrofilik polar, kristal

3-10 0,2-0,5 1,4 600-700

Adsorben polimer

Hidrofobik, amorphous

40-25 0,4-0,55 - 80-700

2.6.3 Berdasarkan Ukuran Pori

Tabel 2.6 berikut ini adalah klasifikasi adsorben berdasarkan ukuran pori adsorben.

Tabel 2.6 Penggolongan Adsorben Berdasarkan Ukuran Pori [30]

Tipe Diameter Pori (ω) Karakteristik

Mikropori ω < 2 nm Superimposed wall potentials

Mesopori 2 nm < ω > 50 nm Kondensasi kapiler

Makropori ω > 50 nm Efektif pada dinding tipis

Pada mikropori, diameter antarpori sangat kecil sehingga terjadi

tarik-menarik antara dinding pembentuk pori yang saling berlawanan. Tarik-tarik-menarik

tersebut menimbulkan energi potensial sehingga menghasilkan hasil penjerapan

yang kuat. Pada makropori, terjadi difusi molekul ke dalam partikel pori. Untuk

adsorpsi fasa gas, molekul tidak akan mengisi adsorbat sampai fasa gas menjadi

jenuh [30].

2.7 PEMILIHAN JENIS – JENIS ADSORBEN

Berdasarkan pemilihan cara pengolahan limbah logam berat maka dipilih

proses adsorpsi untuk mengolah limbah logam berat. Pada saat ini dalam berbagai

penelitian telah menggunakan berbagai macam jenis adsorben. Adapun setiap

jenis adsorben masing-masing memiliki kelemahan dan kelebihan dimana

ditampilkan pada tabel 2.7.

Dari beberapa sifat kelemahan dan kelebihan pada setiap jenis adsorben

(42)

Tabel 2.7 Kelemahan dan Kelebihan Jenis – Jenis Adsorben Bahan Adsorben Kelebihan Kelemahan Tempurung Tanaman

Banyak tanaman yang memiliki tempurung seperti tanaman jarak pagar dan kemiri. Tanaman ini akan diolah menjadi arang aktif. Arang aktif inilah yang sama dengan karbon aktif. Namun tidak semua tanaman memiliki kapasitas adsorpsi yang sama. Maka dari itu selalu dicari tanaman yang dapat diolah menjadi adsorben dan memiliki kapasitas adsorpsi yang sama dengan karbon aktif [44].

Karena tidak semua tanaman memiliki kapasitas penjerapan yang sama maka tidak semua tanaman layak digunakan untuk diolah menjadi karbon aktif. Dengan demikian, bahan baku adsorben karbon aktif semakin berkurang dan membuat harganya menjadi mahal [44].

Batu Kapur Batu kapur memiliki kalsit pada permukaannya sehingga ikatan antara logam Cd (II) dan Pb (II) dan adsorben membentuk larutan padat yang stabil [45].

Batu kapur memiliki kegunaan lain selain sebagai adsorben, sehingga penggunaan batu kapur sebagai adsorben akan menjadi semakin sedikit [45].

Cangkang Telur

Cangkang telur merupakan limbah yang tidak bersifat ekonomis. Jumlah cangkang telur terdapat di lingkungan dalam jumlah yang banyak dan harga yang murah. Selain itu, cangkang telur memiliki kalsit yang sama seperti batu kapur sehingga dapat digunakan sebagai adsorben [12].

Kapasitas penjerapan dari cangkang telur tidak sebesar kapasitas penjerapan batu kapur [12].

Birnessite Sintesis

Birnessite sintesis merupakan hasil

kalsinasi antara asam sitrat dengan

KMnO4. Birnessite ini merupakan

adsorben yang baik dalam penjerapan logam Cd [46].

Pembuatan Birnessite sintesis ini lebih mahal. Hal ini disebabkan penggunaan bahan kimia dalam pembuatan adsorben seperti asam sitrat, KMnO4 dan HCl [46].

Limbah Serbuk Kayu

Pada limbah serbuk kayu memiliki lignin yang dapat digunakan sebagai adsorben untuk menjerap logam Cu [46].

(43)

dapur yang banyak dibuang dari perumahan, hotel, rumah makan dan lain

sebagainya. Selain itu, cangkang telur bernilai non ekonomis karena tidak

memiliki manfaat bagi masyarakat. Dengan mengetahui bahwa pada cangkang

telur mengandung kalsit (CaO) yang dapat menjerap logam berat maka cangkang

telur digunakan sebagai adsorben yang sesuai untuk proses adsorpsi dalam

penelitian ini.

2.8 LIMBAH KADMIUM (Cd)

Logam Kadmium (Cd) memiliki karakteristik berwarna putih keperakan

seperti logam aluminium, tahan panas dan tahan terhadap korosi. Logam

Kadmium (Cd) biasanya selalu dalam bentuk campuran dengan logam lain

terutama dalam pertambangan timah hitam dan seng [48]. Berikut ditampilkan

gambar logam kadmium (Cd) pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Logam Kadmium (Cd) [49]

Kadmium (Cd) digunakan untuk cat, campuran gigi, bahan pengganti untuk

timah/kaleng, batere, alloys, electroplating, pelapisan (coating), dan stabilizer

untuk plastik [50]. Sifat – sifat fisik kadmium (Cd) ditampilkan pada tabel 2.8.

Tabel 2.8 Sifat Fisik Kadmium [51] Sifat- Sifat Fisika

Nama Kadmium

Simbol Cd

Nomor atom 40

Massa Atom Relatif 112,4

Titik Didih 7670C

(44)

Logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui

beberapa cara seperti pernafasan, pencernaan dan penetrasi melalui kulit. Di

dalam tubuh hewan logam diabsorpsi darah, berkaitan dengan protein darah yang

kemudian didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh [52].

Logam Kadmium (Cd) akan mengalami proses biotransformasi dan

bioakumulasi dalam organisme hidup (tumbuhan, hewan dan manusia). Dalam

tubuh biota perairan jumlah logam yang terakumulasi akan terus mengalami

peningkatan (biomagnifikasi) dan dalam rantai makanan biota yang tertinggi akan

mengalami akumulasi kadmium (Cd) yang lebih banyak [53].

Kadmium (Cd) dalam tubuh terakumulasi dalam hati dan terutama terikat

sebagai metalotinein. Di dalam senyawa metalotinein mengandung unsur sistein.

Unsur sistein merupakan ion logam kadmium (Cd) yang terikat dalam gugus

sufhidril (-SH) dalam enzim seperti karboksil, sistenil, histidil, hidroksil dan

fosfatil dari protein purin. Kemungkinan besar pengaruh toksisitas kadmium (Cd)

disebabkan oleh interaksi antara kadmium (Cd) dan protein tersebut, sehingga

menimbulkan hambatan terhadap aktivitas kerja enzim dalam tubuh [52].

Kadmium (Cd) merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya

karena elemen ini berisiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium (Cd)

berpengaruh terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan dapat

terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal. Menurut Peraturan

Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengolahan Kualitas Air dan

Pengendalian Pencemaran Air konsentrasi Cd (II) yang aman untuk air minum

manusia tidak lebih dari 1 ppm [53].

2.9 ADSORPSI

Adsorpsi adalah proses pemisahan dimana komponen tertentu dari suatu

fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menjerap (adsorben). Biasanya

partikel-partikel kecil, zat penjerap ditempatkan dalam suatu hamparan tetap

kemudian fluida dialirkan melalui hamparan tersebut sampai zat padat itu

mendekati jenuh dan proses pemisahan yang dikehendaki tidak dapat berlangsung

(45)

Adsorpsi biasanya dapat dijelaskan dari tegangan permukaan suatu zat

padat. Molekul-molekul yang ada dalam zat padat mendapat gaya-gaya yang tidak

sama, sehingga untuk mengimbangi gaya-gaya bagian dalam maka

molekul-molekul, biasanya gas atau liquid menjadi tertarik ke permukaan. Gaya ini relatif

rendah dan disebut gaya Van der Waals.

Dalam peristiwa adsorpsi, zat-zat yang tertarik pada permukaan zat padat

disebut dengan adsorbat, sedangkan adsorben adalah suatu adsorber dalam suatu

peristiwa adsorpsi [54]. Gambar 2.9 adalah sketsa proses adsorpsi yang terjadi.

Gambar 2.9 Proses Adsorpsi [55]

Proses adsorpsi terjadi pada permukaan pori-pori dalam adsorben, sehingga

untuk bisa teradsorpsi, logam dalam cairan mengalami proses-proses sebagai

berikut [2]:

1. Perpindahan massa logam dari cairan ke permukaan adsorben.

2. Difusi dari permukaan adsorben ke dalam adsorben melalui pori.

3. Perpindahan massa logam dari cairan dalam pori ke dinding pori

adsorben.

4. Adsorbsi logam pada dinding pori adsorben.

Adsorben Fasa Padat

Heterogen Homogen

Adsorpsi Desorpsi Fasa Cair

(46)

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah sebagai berikut [56]:

1. Jenis adsorbat

a) Ukuran molekul adsorbat

Ukuran molekul yang sesuai merupakan hal penting agar proses

adsorpsi dapat terjadi, karena molekul-molekul yang dapat

diadsorpsi adalah molekul-molekul yang diameternya lebih kecil

atau sama dengan diameter pori adsorben.

b) Kepolaran zat

Apabila berdiameter sama, molekul-molekul polar lebih kuat

diadsorpsi daripada molekul-molekul tidak polar.

Molekul-molekul yang lebih polar dapat menggantikan Molekul-molekul-Molekul-molekul

yang kurang polar yang terlebih dahulu teradsorpsi.

2. Karakteristik adsorben

a) Kemurnian adsorben

Sebagai zat untuk mengadsorpsi, maka adsorben yang lebih

murni lebih diinginkan karena kemampuan adsorpsi lebih baik.

b) Luas permukaan dan volume pori adsorben

Jumlah molekul adsorbat yang teradsorpsi meningkat dengan

bertambahnya luas permukaan dan volume pori adsorben.

3. Tekanan (P)

Tekanan yang dimaksud adalah tekanan adsorbat. Kenaikan tekanan

adsorbat dapat menaikkan jumlah yang diadsorpsi.

4. Temperatur absolut (T)

Temperatur yang dimaksud adalah temperatur adsorbat. Pada saat

molekul-molekul gas atau adsorbat melekat pada permukaan

adsorben akan terjadi pembebasan sejumlah energi yang dinamakan

peristiwa eksotermis. Berkurangnya temperatur akan menambah

jumlah adsorbat yang teradsorpsi demikian juga untuk peristiwa

sebaliknya.

5. Interaksi potensial (E)

Interaksi potensial antara adsorbat dengan dinding adsorben sangat

(47)

2.10PROSES PEMBUATAN ADSORBEN DAN KARAKTERISASI

Tabel 2.9 Daftar Nama Peneliti, Judul Penelitian, Proses Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur

Nama, Tahun Judul Penelitian Proses Pembuatan Adsorben dan Karakterisasi

Muhammad dkk, 2012

Adsorpsi komponen lignosulfonat dengan menggunakan serbuk cangkang telur

Membran dipisahkan dari cangkang telur ayam dengan tangan. Cangkang telur kemudian dicuci dengan air distilasi, dikeringkan, digiling menjadi serbuk dengan ukuran partikel 50, 100, 150 µm dan disimpan dalam desikator. Karakterisasinya dengan menggunakan SEM (JEM-2010, JEOL);

X-raydiffraction (pengukuran dengan RINT 2000) [57].

Nacera dan Aicha, 2007

Model kesetimbangan dan kinetika adsorpsi Fe dengan cangkang telur pada sistem batch : efek suhu

Cangkang telur ayam dicuci dengan air keran selama beberapa kali, kemudian air redistilasi selama 3 kali. Selanjutnya, dikeringkan di oven pada suhu 700C. Cangkang telur yang telah kering kemudian disaring melewati ayakan sieve untuk mendapatkan ukuran 50-315 µm [27].

R. Bhaumik et al, 2011

Adsorben serbuk cangkang telur bebek dalam menjerap fluoride dari larutan : studi kesetimbangan, kinetika dan termodinamika

Cangkang telur dicuci dengan air distilasi selama dua kali. Kemudian, dikeringkan di oven pada 1100C selama 12 jam. Selanjutnya, digiling dan diayak dengan ukuran 100, 150, 250, 300, 350 µm mesh. Karakterisasi

adsorben menggunakan SEM analyzer (HITACHI, S-530, SEM dan ELKO

Engineering), IR Spectrum, dan FTIR [4].

P. Pongtonglor et al, 2011

Utilisasi limbah cangkang telur sebagai adsorben humiditas

(48)

Tabel 2.9 Lanjutan Daftar Nama Peneliti, Judul Penelitian, Proses Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur

Nama, Tahun Judul Penelitian Proses Pembuatan Adsorben dan Karakterisasi

W.T. Tsai et al, 2005 Karakterisasi dan sifat adsorpsi

cangkang telur dan membran

Cangkang telur yang mengandung membran disimpan dalam air es. Cangkang telur ayam distripping dari membrannya setelah mengalami pembersihan. Membran tersebut direndam dalam larutan asam asetat 70% selama dua hari untuk melarutkan residu cangkang telur, kemudian dicuci dengan air deionisasi untuk melemahkan asam dan dikeringkan di oven

pada suhu 500C selama 2 hari. Kemudian, cangkang telur dan membrannya digiling menjadi partikel serbuk sebagai adsorben. Karakterisasinya menggunakan analisa SEM (JEOL JXA-840) beroperasi pada 20 kV, FTIR,

dan analisis komponen dengan elemental analyzer (CHN-O-RAPID,

Heraeus Co., Germany) [10].

S.E. Ghazy et al, 2008

Pemisahan kromium (III) dan kromium (VI) dari sampel air lingkungan dengan menggunakan adsorben cangkang telur

Cangkang telur dicuci dengan air dan dikeringkan selama 2 jam di oven

pada suhu 1250C, selanjutnya didinginkan sampai suhu ruangan,

dihancurkan, diayak dengan ukuran 25-63 µm. Sampel tersebut disimpan ke dalam desikator. Karakterisasi komponen kimia menggunakan analisis

infrared (Mattson 5000 FT-IR Spectrofotometer). Selain itu, pengukuran konsentrasi menggunakan AAS dan Unicam UV 2100 UV-Vis [58].

A.A. Bawa Putra dkk, 2008

Studi adsorpsi-desorpsi logam timbal (Pb) dalam larutan dengan cangkang telur ayam

Cangkang telur ayam dibersihkan dan dibilas dengan aquades, kemudian dikeringkan dalam udara bebas. Setelah kering, cangkang telur ayam digerus dan diayak. Ukuran sampel yang diambil adalah sampel yang lolos ayakan 250 µm dan tertahan pada ayakan 106 µm (106 µm-250 µm). Serbuk cangkang telur ayam ini kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 1100C selama 1 jam. Setelah itu, disimpan dalam desikator. Penentuan luas permukaan adsorben digunakan metode metilen biru dengan peralatan Spektrofotometer UV-Vis dan pengukuran konsentrasi dengan peralatan AAS [12].

(49)

[image:49.842.93.739.118.438.2]

Tabel 2.9 Lanjutan Daftar Nama Peneliti, Judul Penelitian, Proses Pembuatan dan Karakterisasi Adsorben Cangkang Telur

Nama, Tahun Judul Penelitian Proses Pembuatan Adsorben dan Karakterisasi

I.M.Muhammad, 2012

Penjerapan crude oil dari air dengan menggunakan cangkang telur

Cangkang telur dihancurkan, dicuci dengan air selama beberapa kali dan dikeringkan. Selanjutnya, digiling, diayak dengan ayakan 212-63 µm dan dicuci dengan air distilasi. Kemudian, cangkang telur dikeringkan di oven

pada suhu 700C selama 24 jam. Karakterisasi menggunakan FTIR, SEM, dan EDX [13].

Nuttawan dan Nuttakan,

2006

Adsorpsi zat warna reaktif dengan menggunakan cangkang telur dan membran

Untuk menghindari dekomposisi, cangkang telur dicuci dengan air keran, kemudian direbus dengan air distillasi, dan dikeringkan pada suhu 1050C di

oven selama 2 jam. Membran dilepaskan dari cangkang telur kemudian digiling secara terpisah dengan blender. Serbuk cangkang telur diayak untuk mendapatkan partikel dengan variasi ukuran. Penentuan konsentrasi larutan zat warna reaktif dilakukan dengan peralatan Spektrofotometer UV-1201 Shimadzu [29].

Chumlong et al, 2007

Penjerapan logam Pb dari limbah baterai dengan cangkang telur

Cangkang telur ayam dan bebek biasa dan direbus masing-masing dicuci dengan air keran beberapa kali kemudian dikeringkan dan dipanaskan di

oven pada suhu 400C selama 30 menit (komponen protein dapat

(50)

2.11 DESKRIPSI PROSES

Berdasarkan pemilihan proses pembuatan adsorben cangkang telur bebek

dan karakterisasinya yang ditunjukkan pada tabel 2.9, maka dipilih proses

pembuatan adsorben cangkang telur bebek dengan suhu aktivasi 110, 600, dan

8000C untuk mengetahui hubungan suhu aktivasi terhadap sifat fisik dan

karakteristik adsorben, % berat sampel hilang selama proses aktivasi, dan luas

permukaan adsorben. Pada penelitian ini, tidak dilakukan percobaan pada

cangkang telur bebek yang tidak mengalami aktivasi. Hal ini disebabkan karena

dengan perlakuan termal maka struktur pori adsorben lebih terbuka dan semakin

banyak CaCO3 yang terdekomposisi menjadi CaO sehingga lebih efektif dalam

menjerap logam berat. Selain itu, tidak dilakukan proses aktivasi kimia misalnya

dengan penambahan HCl, NaOH, dan lain-lain karena pertimbangan biaya.

Berdasarkan pemilihan jenis adsorben, dipilih adsorben cangkang telur

untuk digunakan sebagai adsorben dalam penjerapan limbah logam berat Cd(II).

Hal ini terlihat bahwa kalsit (CaO) pada cangkang telur dapat digunakan untuk

menjerap ion logam berat Cd(II). Selain itu, cangkang telur murah dan dapat

ditemukan di lingkungan. Jenis cangkang telur yang digunakan adalah cangkang

telur bebek. Hal ini didasarkan pada hasil penelitian Arunlertaree [3], cangkang

telur bebek memiliki % penyisihan yang paling besar. Maka dari itu, cangkang

telur bebek digunakan dalam proses adsorpsi logam berat.

Berdasarkan pemilihan proses pengolahan limbah logam berat, dipilih

proses adsorpsi untuk mengolah limbah logam berat. Proses adsorpsi merupakan

proses yang lebih banyak dipilih dalam dunia industri. Hal ini disebabkan biaya

yang murah dan kapasitas dari adsorpsi yang baik untuk digunakan dalam

penjerapan limbah logam berat.

Berdasarkan ketiga hal di atas, maka dilakukanlah penelitian mengenai

Cangkang telur yang digunakan akan diolah lebih lanjut sebagai adsorben.

Cangkang telur akan dicuci dan digerus sehingga diperoleh serbuk cangkang telur

yang lolos ayakan 140 mesh. Serbuk cangkang telur akan dipanaskan pada suhu

110oC, 600oC dan 800oC untuk dikarakterisasi. Adapun karakterisasi

(51)

Adsorben yang telah dihasilkan pada berbagai suhu aktivasi akan ditentukan

luas permukaannya. Penentuan luas permukaan adsorben dilakukan dengan

pengujian metilen biru. Selanjutnya, adsorben dengan luas permukaan yang paling

besar pada salah satu suhu aktivasi digunakan dalam penelitian proses adsorpsi.

Proses adsorpsi penelitian ini digunakan larutan logam Cd(II). Larutan ini

akan diadsorpsi dengan adsorben cangkang telur bebek pada suhu aktivasi terbaik.

Proses adsorpsi ini akan dibantu dengan menggunakan pengadukan dari magnetic

stirrer. Filtrat akan diambil setiap 10 menit sampai 110 menit. Filtrat yang

diambil akan diuji dengan menggunakan peralatan Spektrofotometer AAS. Data

yang diperoleh dari peralatan AAS akan diolah untuk memperoleh jumlah logam

Cd(II) yang teradsorpsi sehingga menunjukkan kemampuan adsorben dalam

2.12 ANALISA BIAYA

Analisa biaya proses pembuatan adsorben ini dibandingkan antara adsorben

komersial seperti karbon aktif dengan adsorben cangkang telur bebek. Jadi,

analisa biaya ditinjau dari segi biaya dan jumlah adsorben yang dibutuhkan dalam

Salah satu adsorben alternatif adalah cangkang telur bebek dimana memiliki

sifat-sifat adsorpsi yang baik, seperti struktur pori, CaCO3 dan protein asam

mukopolisakarida yang dapat dikembangkan menjadi adsorben [3].

Berdasarkan penelitian ini bahwa dalam proses adsorpsi logam Cd(II) oleh

adsorben cangkang telur bebek dimana 1 liter larutan logam Cd(II) 12,5 ppm

dibutuhkan 1,5 gram adsorben. Jadi, pada skala industri dengan 1000 liter larutan

logam Cd(II) 12,5 ppm dibutuhkan 1,5 kg adsorben.

Bahan baku adsorben berupa limbah cangkang telur bebek, jadi tidak

diperlukan biaya bahan baku. Adapun biaya ditinjau dari segi tempat saja. Luas

ruangan yang dibutuhkan sekitar 50 m2 maka berikut adalah estimasi biaya

tempat:

50 m2 X Rp 100.000,-/m2 = Rp 5.000.000,00

Maka estimasi total biaya yang diperlukan untuk pembuatan adsorben

(52)

1. Biaya Tempat = Rp 5.000.000,00

Total = Rp 5.000.000,00

Adsorben yang biasanya d