Proposal

(1)

Proposal Penelitian

PENURUNAN KADAR SURFAKTAN DAN FOSFAT PADA LIMBAH LAUNDRY DENGAN MENGGUNAKAN ADSORBEN

KULIT PISANG

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Kurikulum Pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Syiah Kuala

Disusun Oleh:

Rahmad Hidayat 1304103010002

Aulia Moeda Makarim 1304103010072

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA DARUSSALAM, BANDA ACEH

(2)

i

LEMBAR PENGESAHAN JURUSAN

Proposal penelitian yang berjudul “Penurunan kadar surfaktan dan fosfat pada limbah laundry dengan menggunakan adsorben kulit pisang” telah disusun oleh:

Nama : Rahmad Hidayat

NIM : 1304103010002

Jurusan : Teknik Kimia

Telah diseminarkan pada tingkat jurusan pada Mei 2016 dan dinyatakan lulus sehingga telah memenuhi sebagian dari syarat-syarat kurikulum pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala.

Darussalam, 3 Mei 2016 Pembimbing I,

Zuhra, S.T., M.Sc

NIP. 19740318 199903 2 001

Pembimbing II,

Dr. Ir. Cut Meurah Rosnelly, M.T NIP. 19680109 199403 2 003 Pembahas I,

Prof. Dr. Bastian Arifin, M.Sc NIP. 19501223 197903 1 006

Pembahas II,

Hisbullah, S.T., M.Eng.Sc NIP. 19700713 199702 1 002 Mengetahui

Koordinator Penelitian Jurusan Teknik Kimia,

Dr. Fauzi, S.T., M.T NIP. 19700811 199803 1 003

(3)

ii

LEMBAR PENGESAHAN JURUSAN

Nama : Aulia Moeda Makarim

NIM : 1304103010072

Telah diseminarkan pada tingkat jurusan pada Mei 2016 dan dinyatakan lulus sehingga telah memenuhi sebagian dari syarat-syarat kurikulum pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala.

NIP. 19740318 199903 2 001

Pembimbing II,

Dr. Ir. Cut Meurah Rosnelly, M.T NIP. 19680109 199403 2 003 Pembahas I,

Prof. Dr. Bastian Arifin, M.Sc NIP. 19501223 197903 1 006

Pembahas II,

Hisbullah, S.T., M.Eng.Sc NIP. 19700713 199702 1 002

Mengetahui

Koordinator Penelitian Jurusan Teknik Kimia,

Dr. Fauzi, S.T., M.T NIP. 19700811 199803 1 003

(4)

iii

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING

Nama : Rahmad Hidayat

NIM : 1304103010002

Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat yang diperlukan pada kurikulum Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. Proposal penelitian ini telah diperiksa dan disetujui oleh dosen pembimbing dan siap untuk diseminarkan.

NIP. 19740318 199903 2 001

Pembimbing II,

Dr. Ir. Cut Meurah Rosnelly, M.T NIP. 19680109 199403 2 003

(5)

iv

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING

Nama : Aulia Moeda Makarim

NIM : 1304103010072

Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat yang diperlukan pada kurikulum Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. Proposal penelitian ini telah diperiksa dan disetujui oleh dosen pembimbing dan siap untuk diseminarkan.

NIP. 19740318 199903 2 001

Pembimbing II,

Dr. Ir. Cut Meurah Rosnelly, M.T NIP. 19680109 199403 2 003

(6)

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang telah memberikan berkat rahmat dan hidayahnya yang besar sehingga penulis dapat menyelesaikan proposal penelitian yang berjudul “Penurunan kadar surfaktan dan fosfat pada limbah laundry dengan menggunakan adsorben kulit pisang” Dan juga salawat beserta salam penulis hanturkan ke pangkuan Nabi Besar Muhammad Shallallahu’alaihi Wa Sallam, beserta keluarga dan sahabat Beliau sekalian.

Adapun proposal penelitian ini ditulis untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan pada Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala. Dalam pelaksanaan penulisan proposal penelitian ini hingga selesai, penulis telah banyak mendapat bantuan dan arahan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu Zuhra S.T, MSc selaku pembimbing I yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberi arahan dalam penulisan proposal penelitian ini.

2. Ibu Dr. Ir Cut Meurah Rosnelly M.T selaku pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberi arahan dalam penulisan proposal penelitian ini. 3. Bapak Dr. Fauzi, S.T., M.T selaku Koordinator Penelitian Jurusan Teknik Kimia

yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberi arahan dalam melaksanakan penulisan proposal penelitian ini.

4. Teman-teman mahasiswa/i Jurusan Teknik Kimia, khususnya angkatan 2013 yang telah memberi banyak bantuan, dukungan, dan semangat.

Penulis menyadari bahwa penulisan proposal penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak untuk kesempurnaan proposal penelitian ini di

(7)

vi

kemudian hari. Akhir kata penulis mengharapkan semoga proposal penelitian ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Darussalam, April 2016

(8)

vii DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN ... i

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI... vii

DAFTAR TABEL ... ix DAFTAR GAMBAR... x ABSTRAK ... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penelitian ... 3 1.4 Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Limbah Laundry... 4

2.1.1 Surfaktan ... 5

2.1.2 Fosfat ... 5

2.2 Adsorpsi ... 7

2.2.1 Adsorpsi secara fisika ... 8

2.2.2 Adsorpsi secara kimia ... 8

2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi ... 9

2.4 Isoterm Adsorpsi ... 10

2.3.1 Isoterm Langmuir ... 10

2.3.2 Isoterm Freundlich ... 11

2.5 Adsorben ... 12

2.6 Kulit pisang sebagai adsorben ... 13

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 15

3.1 Waktu dan tempat ... 15

3.2 Alat dan bahan ... 15

(9)

viii 3.2.2 Bahan ... 16 3.3 Variabel-variabel penelitian ... 16 3.3.1 Variabel Tetap ... 16 3.3.2 Variabel berubah ... 16 3.4 Prosedur Penelitian ... 16 3.5 Jadwal Penelitian ... 19 DAFTAR PUSTAKA ... 20 LAMPIRAN A... 23

(10)

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Karakteristik air limbah laundry ... 4

Tabel 2.2 Penelitian Pengolahan Limbah Laundry terdahulu ... 6

Tabel 2.3 Perbedaan adsorpsi fisika dengan adsorpsi kimia ... 8

Tabel 2.4 Karakteristik kulit pisang ... 13

Tabel A.1 Data pengamatan konsentrasi akhir sampel setelah penyerapan dengan adsorben dari kulit pisang yang telah di aktivasi ... 23

(11)

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Kurva kesetimbangan isoterm Langmuir ... 11 Gambar 2.2 Kurva kesetimbangan isoterm Freundlich... 12 Gambar 3.1 Skema tahapan penelitian... 17

(12)

xi ABSTRAK

Munculnya usaha laundry berdampak negatif terhadap lingkungan disamping memiliki dampak positif bagi perekonomian masyarakat. Kandungan surfaktan dan fosfat yang tinggi pada limbah laundry sangat berbahaya apabila tidak ditangani dengan baik. Penurunan parameter surfaktan dan fosfat tersebut dapat dilakukan dengan proses adsorpsi. Pada penelitian ini, adsorben yang digunakan adalah kulit pisang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kondisi terbaik dari waktu dan jumlah adsorben terhadap efisiensi penyerapan serta mendapatkan bentuk adsorpsi isoterm. Harapan dari penelitian ini adalah untuk mengurangi permasalahan limbah laundry, serta mewujudkan suatu industri yang ramah lingkungan sehingga dapat meningkatkan kinerja usaha laundry tersebut dengan memanfaatkan limbah kulit pisang sebagai adsorben. Tahapan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 2 tahap yaitu tahap aktivasi dan tahap adsorpsi. Tahap aktivasi merupakan tahap pembuatan adsorben, sedangkan tahap adsorpsi merupakan tahap pengujian adsorben pada limbah laundry. Variabel tetap yang digunakan meliputi suhu ruangan, volume limbah 300 ml, kecepatan pengadukan 150 rpm, dan ukuran partikel 40 mesh. Variabel berubah yang digunakan meliputi waktu kontak adsorben 15; 30; 45; 60; dan 90 menit dan Jumlah adsorben 2; 4; 6; 8; dan 10 gram.

(13)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sekarang ini keberadaan industri laundry skala rumah tangga banyak bermunculan di daerah Banda Aceh. Munculnya industri tersebut dikarenakan semakin padatnya aktivitas masyarakat di luar rumah sehingga tidak mempunyai waktu untuk kegiatan di dalam rumah, seperti mencuci dan menyetrika pakaian. Laundry, salah satu usaha penjualan jasa, menjadi pilihan dalam mengatasi masalah tersebut. Tentunya keberadaan industri laundry banyak turut membantu perekonomian serta mengurangi jumlah pengangguran. Namun di sisi lain, kehadiran indsutri tersebut memberi dampak negatif terhadap lingkungan dari limbah yang dihasilkan. Limbah yang dihasilkan semakin banyak dengan bertambah banyaknya kehadiran industry laundry.

Saat ini laundry skala rumahan, buangan limbahnya masuk dalam saluran selokan tanpa ada pengolahan. Limbah laundry kaya akan kandungan organik dengan jumlah yang relatif tinggi. Limbah tersebut akan terus masuk dalam rangkaian ekosistem alam sehingga terjadi akumulasi bahan-bahan pencemar dan akhirnya menimbulkan dampak buruk bagi lingkungan dan kesehatan.

Bahan-bahan penyusun deterjen berupa surfaktan, builder, filler, dan aditif memiliki dampak bagi pencemaran lingkungan. Surfaktan dan builder merupakan dua bahan terpenting dari pembentuk deterjen yang mempunyai pengaruh langsung dan tidak langsung terhadap manusia dan lingkungannya.

Air sungai yang tercemar limbah deterjen tersebut memberi dampak negatif bagi flora dan fauna yang hidup di sungai mengakibatkan ikan dan tumbuhan dapat mati karena ekosistem lingkungan hidup mereka tercemar. Selain itu, zat tersebut dapat memacu pertumbuhan enceng gondok dan gulma air sehingga dapat mengakibatkan ledakan jumlah tanaman tersebut. Akibat ledakan jumlah mengakibatkan pendangkalan dan menyumbat aliran air sungai. Sinar matahari dan oksigen menjadi terhambat masuk ke air akibat dari tanaman yang menutupi

(14)

2

permukaan air. Hal ini akan berdampak pada kualitas air dan ikan-ikan menjadi sulit untuk bertahan hidup.

Beberapa peneliti telah melakukan penelitian dalam penanganan limbah laundry seperti pengolahan limbah laundry menggunakan elektrokoagulasi (Hudori dan Soewando, 2009), menggunakan Furnace Bottom Ash (Rosariawari, 2008), dan secara adsorpsi menggunakan adsorben karbon aktif dari sampah plastik dengan metode Batch dan kontinyu (Wardhana dkk, 2009).

Dari penelitian-penelitian di atas, proses secara adsorpsi merupakan suatu cara penanganan limbah laundry yang paling banyak dilakukan. Umumnya adsorben yang banyak digunakan adalah karbon aktif. Terdapat bahan-bahan alami yang dapat dijadikan sebagai karbon aktif, seperti tandan kosong sawit, batang kulit pisang, dan lain-lain. Bahan-bahan tersebut dilakukan proses karbonisasi untuk mendapatkan produk karbon aktif. Melihat keberadaan sumber bahan baku tersebut, maka bagian lain dari tanaman pisang dapat dijadikan karbon aktif seperti kulit pisang.

Buah pisang banyak dimanfaatkan oleh pedagang gorengan dan juga pedagang pisang sale yang menimbulkan limbah sebagai kulit pisang. Umumnya biomassa berupa kulit pisang dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Biomassa tersebut sangat banyak diperoleh di lingkungan sekitar pedagang-pedagang pengolahnya. Ketersediaan yang melimpah dapat dimanfaatkan sebagai upaya mengurangi limbah biomassa itu sendiri dan dapat juga dimanfaatkan sebagai penyerap surfaktan dan fosfat pada limbah laundry dengan memodifikasi terlebih dahulu biomassa tersebut menjadi adsorben.

1.2 Perumusan Masalah

Limbah laundry merupakan produk samping dari industri laundry yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia maupun lingkungan. Kandungan surfaktan dan fosfat yang tinggi pada limbah laundry sangat berbahaya apabila tidak diolah dengan baik. Salah satu penanganan yang banyak dilakukan yaitu dengan adsorbsi menggunakan karbon aktif sebagai adsorben. Pada penelitian ini

(15)

3

digunakan kulit pisang sebagai adsorben untuk menurunkan kadar surfaktan dan fosfat pada limbah tersebut.

Kulit pisang merupakan salah satu limbah organik yang ketersediaan cukup melimpah dan berpotensi dimanfaatkan kembali sebagai adsorben. Dari karakteristik limbah kulit pisang dalam Nathoa dkk, (2014) menyatakan bahwa kulit pisang mengandung nilai karbon sebesar 41,3%. Nilai karbon yang tinggi ini menunjukkan bahwa kulit pisang dapat dijadikan sebagai karbon aktif. Penggunaan kulit pisang sebagai adsorben sudah diteliti oleh peneliti-peneliti sebelumnya diantaranya penjernihan limbah pabrik kelapa sawit menggunakan adsorben kulit pisang dengan persentase penghilangan zat warna, TSS, COD, BOD, dan tannin masing-masing 95,96%, 100%, 100%, 97,41%, dan 76,74% (Mohammed dan Mei, 2014) dan penghilangan Pb(II) dan Cd(II) pada air menggunakan adsorben kulit pisang dengan maksimum penghilangan 89,2% dan 85,3% (Anwar dkk, 2010). Pada penelitian ini akan dilihat apakah adsorben berupa kulit pisang dapat menurunkan kadar surfaktan dan fosfat dari limbah laundry sehingga limbah tersebut layak dibuang ke badan saluran pembuangan.

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Mendapatkan kondisi terbaik dari waktu adsorpsi terhadap efisiensi penyerapan.

2. Mendapatkan kondisi terbaik dari jumlah adsorpsi terhadap efisiensi penyerapan.

3. Mendapatkan jenis adsorpsi isoterm.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk mengurangi permasalahan limbah laundry, serta mewujudkan suatu industri yang ramah lingkungan sehingga dapat meningkatkan kinerja usaha laundry tersebut dengan memanfaatkan limbah kulit pisang sebagai adsorben.

(16)

4 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Limbah Laundry

Industri kecil laundry semakin banyak keberadaannya. Hampir di setiap jalan utama maupun jalan kecil terlihat industri-industri tersebut termasuk di sekitar kampus. Hal ini disebabkan karena sebagian besar masyarakat pada saat ini sangat disibukkan oleh kegiatan diluar rumah, sehingga memerlukan jasa laundry untuk mencuci pakaian. Munculnya usaha dalam bidang jasa laundry memiliki manfaat yang cukup besar bagi perekonomian dengan mengurangi jumlah pengangguran serta dapat meningkatkan taraf hidup manusia. Namun, di sisi lain adanya timbulan limbah yang dihasilkan dari sisa proses pencucian baju berpotensi menimbulkan pencemaran, karena masih banyak pemilik usaha yang tidak mengolah limbahnya sebelum dibuang ke badan air penerima.

Limbah laundry berasal dari proses pencucian baju menggunakan deterjen dan umumnya langsung dibuang ke badan air. Keadaan ini menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan bila tidak diolah dengan baik. Limbah laundry ini memiliki sifat dan karakteristik fisik, kimia dan biologis. Karakteristik air limbah laundry secara umum dapat dilihat pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Karakteristik air limbah laundry

Parameter Konsentrasi Baku Mutu Satuan

Surfaktan COD Fosfat Kekeruhan pH Suhu 10,1 599,44-754,35 7,357-7,843 144-759 8,67-10,53 62 1,0 200 1,0 80 6,5-9,0 30 mg/L mg/L mg/L mg/L -o_C Sumber: Hudori dan Soewondo, 2009

Limbah laundry berpotensi untuk mencemari badan air karena mengandung surfaktan dan fosfat yang tinggi. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber

(17)

5

daya air sehingga perlu dilakukan pengolahan untuk mengatasi masalah tersebut (Robert dan Roestam, 2005). Kandungan surfaktan dan fosfat dapat menyebabkan kanker apabila menumpuk di dalam tubuh. Di samping itu, surfaktan juga dapat menyebabkan iritasi kulit yang ditandai dengan rasa panas, gatal bahkan kulit mengelupas jika bersentuhan langsung.

2.1.1 Surfaktan

Surfaktan merupakan suatu molekul yang sekaligus memiliki gugus hidrofilik dan gugus lipofilik sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan. Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka akan air (hidrofilik) dan bagian nonpolar yang suka akan minyak/lemak (lipofilik). Bagian polar molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Sifat rangkap ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar muka udara-air, minyak-air dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus hidrofilik berada pada fase air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat padat ataupun terendam dalam fase minyak. Umumnya bagian non polar (lipofilik) adalah merupakan rantai alkil yang panjang, sementara bagian yang polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil.

Surfaktan dalam deterjen berfungsi sebagai bahan pembasah yang menyebabkan turunnya tegangan permukaan air. Dengan menurunnya tegangan permukaan air maka air lebih mudah meresap ke dalam pakaian yang dicuci. Selain itu, molekul surfaktan bersifat bipolar sehingga partikel kotoran yang menempel pada pakaian terlepas dan mengapung atau terlarut dalam air (Effendi, 2003). 2.1.2 Fosfat

Fosfat adalah bentuk persenyawaan fosfor yang berperan penting dalam menunjang kehidupan aquatik. Fosfat merupakan salah satu unsur hara makro essensial dalam budidaya tanaman dan merupakan sumber utama unsur kalium dan nitrogen. Fosfat dalam deterjen juga memiliki fungsi sebagai pencegah datangnya kotoran ke dalam pakaian yang sudah dicuci kembali. Penggunaan deterjen tersebut

(18)

6

pada akhirnya akan mempertambah konsentrasi fosfat dalam badan air buangannya sehingga memicu pertumbuhan algae.

Fosfat adalah sumber utama unsur kalium dan nitrogen yang tidak larut dalam air, tetapi dapat diolah untuk memperoleh produk fosfat dengan menambahkan asam. Fosfat memegang peranan penting dalam produk deterjen sebagai softener air. Bahan ini mampu menurunkan kesadahan air dengan cara mengikat ion kalsium dan magnesium. Berkat aksi softenernya, efektivitas dari daya cuci deterjen meningkat. Fosfat yang biasa dijumpai pada umumnya berbentuk Sodium Tri Poly Phospate (STPP). Fosfat tidak memiliki daya racun tetapi merupakan salah satu nutrisi penting yang dibutuhkan mahluk hidup. Akan tetapi dalam jumlah yang terlalu banyak, fosfat dapat menyebabkan pengkayaan unsur hara (eutrofikasi) berlebihan di badan air, sehingga badan air kekurangan oksigen akibat dari pertumbuhan algae (phytoplankton) yang berlebihan yang merupakan makanan bakteri. Populasi bakteri yang berlebihan akan menyebabkan oksigen yang terdapat dalam air menjadi berkurang dan pada akhirnya justru membahayakan kehidupan flora dan fauna disekitarnya (Astuti dan Mersi, 2015).

Berbagai usaha telah dilakukan para peneliti untuk mengolah limbah industri laundry. Pada Tabel 2.2 dapat dilihat berbagai hasil penelitian pengolahan limbah laundry dengan berbagai teknik pengolahan.

Tabel 2.2 Penelitian Pengolahan Limbah Laundry terdahulu

No Peneliti/Judul Jenis pengolahan limbah yang digunakan/pa rameter Kesimpulan/Keterangan

1 Penurunan kadar minyak lemak pada limbah cair laundry dengan

menggunakan reaktor biosand filter di lanjutkan dengan reaktor karbon aktif (Griswidia, 2008). Reaktor Biosand dan karbon aktif/minyak dan lemak Mampu menurunkan konsentrasi Minyak Lemak dengan effisiensi rata-rata sebesar

61,78-67,44%,sedangkan activated carbon mampu menurunkan konsentrasi Minyak Lemak 70%.

(19)

7

2 Penurunan konsentrasi Total suspended solid (TSS) pada limbah Laundry dengan menggunakan reaktor Biosand filter disertai dengan reaktor Activated Carbon (Puspita, 2008) Reaktor biosand dan karbon aktif/Total Suspended Solid (TSS)

Penggunaan media Biosand Filter - Activated Carbon effisiensi yang dicapai antara 78% - 50% TSS yang terdegradasi

3 Penurunan Konsentrasi Limbah Deterjen Menggunakan Furnace Bottom Ash (FBA). (Rosariawati, 2008) Furnace Bottom Ash (FBA) yang di dapat dari hasil pembakaran batu bara/ ALS (Alkil Linier Benzen Sulfonat)

Kemampuan adsorbsi FBA untuk menurunkan

konsentrasi ALS dalam limbah deterjen optimal pada berat media 80 g/l dengan diameter 16 mesh serta waktu kontak 75 menit sebesar 85,05 % 4 Pengolahan limbah laundry dengan menggunakan elektrokoagulasi. (Hudori dan Soewando, 2009) Elektrokoagul asi menggunakan elektroda Al monopolar dan bipolar/ Surfaktan, COD, Fosfat, kekeruhan, konduktiviti, pH dan suhu Tingkat penyisihan surfaktan 74,25% (monopolar) dan 72,31%. COD 85,80% (monopolar) dan 79,11% (biopolar). Fosfat 83,02% (monopolar) dan 81,26% (bipolar). Kekeruhan 98,99% (monopolar) 98,54% (bipolar). 5 Penurunan kandungan phosphat pada Limbah cair industri pencucian pakaian (laundry) menggunakan Karbon aktif dari sampah plastik dengan metode batch dan kontinyu. (Wardhana dkk, 2009) Karbon aktif dari sampah plastik/ phosphat Efisiensi penyisihan phosphat (secara batch) yaitu sebesar 45,45%. Sedangkan efisiensi

penyisihan phosphat (secara kontinyu) yaitu sebesar 54,75%.

(20)

8

Berdasarkan penelitian-penelitian di atas, penanganan limbah laundry banyak dilakukan secara adsorpsi dengan adsorben yang digunakan bervariasi. Penggunaan jenis adsorben dipilih berdasarkan kandungan karbon pada suatu bahan tersebut. Kulit pisang merupakan salah satu limbah yang terbuang begitu saja. Penggunaan adsorben dari kulit pisang dipilih karena memliki nilai karbon yang tinggi serta memanfaatkan limbah kulit pisang yang terbuang begitu saja.

2.2. Adsorpsi

Adsorpsi merupakan gejala yang terjadi pada permukaan karena adanya perbedaan potensial kimia suatu zat di permukaan terhadap konsentrasi di bagian dalam pada fasa yang berbatasan. Proses adsorpsi terjadi dengan berpindahnya suatu komponen tertentu dari suatu fase fluida kepermukaan zat padat yang menyerap. Zat yang terserap disebut adsorbat, sedangkan zat yang menyerap disebut adsorben. Proses adsorpsi terjadi disebabkan oleh gaya tarik molekul-molekul permukaan adsorben. Biasanya adsorpsi dapat dijelaskan dari tegangan permukaan suatu zat padat (Sukardjo, 1984).

Jenis-jenis adsorpsi dibedakan berdasarkan sifat fisik, kimia dan ikatan. Menurut Atkins (1997), adsorbat menempel pada permukaan adsorben dengan dua cara, yaitu adsorpsi secara fisika dan adsorpsi secara kimia.

2.2.1 Adsorpsi Secara Fisika

Adsorpsi fisik (physical adsorption), yaitu berhubungan dengan gaya van der Waals dan merupakan suatu proses bolak-balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan adsorben lebih besar daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben (Mufrodi, 2008).

2.2.2 Adsorpsi Secara Kimia

Adsorpsi kimia (chemisorption), yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi kimia ini sendiri terjadi disebabkan adanya reaksi antara molekul adsorbat dengan permukaan adsorben (Mufrodi, 2008). Smith (1981) dalam bukunya Chemical engineering kinetics membedakan

(21)

9

adsorpsi kimia dan adsorpsi fisika berdasarkan beberapa parameter, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2.3

Tabel 2.3 Perbedaan adsorpsi fisika dengan adsorpsi kimia

Parameter Adsorpsi fisika Adsorpsi kimia

Adsorben Semua padatan Beberapa diantaranya padatan Adsorbat Semua gas dibawah

temperatur kritis

Beberapa gas yang reaktif secara kimia Temperatur Kisaran temperatur

rendah

Umumnya temperatur tinggi

Panas adsorpsi (entalpi) Rendah (≈ ∆Hkondensasi) Tinggi

Laju, energi aktivasi Sangat cepat, E rendah Tidak aktif, E rendah; Aktif, E tinggi Kemampuan adsorbat

melapisi adsorben

Mungkin terjadinya

lapisan ganda Lapisan tunggal Reversibilitas Reversibilitas yang

tinggi Lebih sering irreversible

Kegunaan

Untuk menentukan luas permukaan dan ukuran

pori

Untuk menentukan area aktif dan dapat menjelaskan reaksi kenetik permukaan Sumber: Smith, 1981

2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi

Menurut Benefield (1982), terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi adsorpsi, yaitu:

1. Pengadukan.Tingkat adsorpsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori, tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.

2. Kelarutan adsorbat.Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap pelarutnya sehingga lebih sulit diadsorpsi dibandingkan senyawa tidak larut.

(22)

10

3. Ukuran molekul adsorbat.Tingkat adsorpsi pada alifatik, aldehid, dan alkohol biasanya naik diikuti dengan kenaikan ukuran molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan kenyataan bahwa gaya tarik antara adsorben dan molekul (adsorbat) akan semakin besar ketika ukuran molekul semakin mendekati ukuran pori adsorben. Tingkat adsorpsi tertinggi terjadi jika pori adsorben cukup besar untuk dilewati oleh molekul (adsorbat).

4. Karakteristik adsorben

a. Kemurnian adsorben, sebagai zat untuk mengadsorpsi maka adsorben yang lebih murni lebih diinginkan karena kemampuan adsorbsi lebih baik. b. Luas permukaan dan volume pori adsorben, jumlah molekul adsorbat yang

teradsorp meningkat dengan bertambahnya luas permukaan dan volume pori adsorben.

5. pH. Asam organik lebih mudah teradsorpsi pada pH rendah, sedangkan adsorpsi basa organik efektif pada pH tinggi.

6. Temperatur. Tingkat adsorpsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun dengan penurunan temperatur. 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 exothermic. Meningkatnya temperatur akan menambah jumlah adsorbat yang teradsorpsi demikian juga untuk peristiwa sebaliknya. 7. Waktu kontak. Semakin lama waktu kontak antara adsorben dengan adsorbat,

maka daya adsorbsinya akan semakin besar. 2.4 Isoterm Adsorpsi

2.4.1 Isoterm Langmuir

Model Langmuir menjelaskan molekul-molekul adsorbat yang teradsorpsi akan meningkat secara drastis sampai adsorben mulai jenuh, hal ini terjadi pada konsentrasi gas yang tinggi. Pada temperatur tetap, laju adsorpsi dan desorpsi akan proposional hingga menutupi seluruh permukaan adsorbat membentuk lapisan tunggal (monolayer). Kesetimbangan terjadi ketika laju adsorpsi sama dengan laju desorpsi. Pendekatan Langmuir meliputi beberapa asumsi, yaitu:

(23)

11

1. Gas yang teradsorpsi dibatasi sampai lapisan monolayer 2. Permukaan adsorbat homogen

3. Tidak ada antar-aksi lateral antar molekul adsorbat

Teori isoterm adsorpsi Langmuir berlaku untuk adsorpsi kimia, dimana reaksi yang terjadi adalah spesifik dan umumnya membentuk lapisan monolayer. Berdasarkan asumsi-asumsi di atas, maka persamaan Langmuir (Popuri dkk, 2007) dapat ditulis sebagai:

= _{1 +} Dimana:

qe : Jumlah ion logam yang diserap persatuan berat adsorben pada kesetimbangan, (mg adsorbat / g adsorben)

q0 : Jumlah maksimum ion logam persatuan berat adsorben, (mg adsorben/gr adsorben)

b : Hubungan afinitas ikatan, (L/mg adsorbat)

ce : Konsentrasi adsorbat pada kesetimbangan, (mg adsorbat/ L)

Kurva kesetimbangan diperoleh dengan memplot 1/qe terhadap 1/ce, sehingga diperoleh slope K/q0dan intersep 1/q0. Nilai K sama dengan 1/b. Plot data isoterm Langmuir ditunjukkan oleh Gambar 2.1 berikut.

Gambar 2.1 Kurva kesetimbangan isoterm Langmuir 2.4.2 Isoterm Freundlich

Kesetimbangan Freundlich merupakan derivat (turunan) dari kesetimbangan Langmuir. Kesetimbangan Freundlich mengasumsikan permukaan (2.1)

(24)

12

adsorben heterogen. Sehingga persamaan Freundlich (Popuri dkk, 2007) dinyatakan dengan

= /

Dimana:

KF : Konstanta kesetimbangan Freundlich

n : Konstanta empiris yang bergantung pada faktor lingkungan

qe : Jumlah ion logam yang diserap persatuan berat adsorben pada kesetimbangan, (mg adsorbat/g adsorben)

ce : Konsentrasi adsorbat pada kesetimbangan, (mg adsorbat/L)

Nilai KFsangat bergantung pada nilai n. Persamaan ini biasanya sesuai dengan data untuk adsorpsi gas hidrokarbon oleh arang aktif (Geankoplis,1993). Gambar 2.2 menunjukkan plot data isoterm Freundlich.

Gambar 2.2 Kurva kesetimbangan isoterm Freundlich 2.5 Adsorben

Adsorben adalah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses adsorpsi, disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan diadsorpsi. Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi, yang biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan persediaan udara (oksigen) yang terbatas. Tiap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena

(25)

13

terjadi interaksi tarik menarik. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat.

Zat pengadsorbsi biasanya merupakan bahan-bahan yang sangat berpori dan adsorbsi berlangsung di dinding-dinding pori atau pada tempat tertentu dalam pertikel tersebut. Pori-pori pada permukaan adsorben menyebabkan luas permukaan adsorben semakin besar hingga mencapai 2000 m2_{/gr. Zat ini banyak} dipakai untuk menghilangkan zat warna pada larutan (Mc cabe dan Smith, 1999).

Karakteristik adsorben yang dibutuhkan untuk adsorbsi yang baik adalah sebagai berikut (Suryawan, 2004):

a. Luas permukaan adsorben. semakin besar luas permukaan maka semakin besar pula daya adsorbsinya, karena proses adsorbsi terjadi pada permukaan adsorben.

b. Tidak ada perubahan volume yang berarti selama proses adsorbsi dan desorbsi. c. Kemurnian adsorben. Adsorben yang memiliki tingkat kemurnian tinggi, daya

adsorbsinya lebih baik.

2.5 Kulit Pisang Sebagai Adsorben

Adsorben merupakan suatu padatan berpori yang mudah menyerap dan mempunyai luas permukaan yang besar serta merupakan butir kristal yang sangat halus. Bahan padatan yang banyak digunakan sebagai adsorben adalah karbon aktif. Salah satu sumber bahan pembuatan karbon aktif adalah kulit pisang. Kulit pisang merupakan salah satu limbah biomassa hasil samping buah pisang. Selama ini, kulit pisang banyak digunakan sebagai pakan ternak. Beberapa peneliti telah melakukan penelitian dalam penggunaan kulit pisang sebagai adsorben seperti penjernihan limbah pabrik kelapa sawit menggunakan adsorben kulit pisang (Mohammed dan Mei, 2014) dan penghilangan Pb(II) dan Cd(II) pada air menggunakan adsorben kulit pisang (Anwar dkk, 2010).

Oleh karena kandungan yang dimiliki oleh kulit pisang, maka kulit pisang dapat dimanfaatkan menjadi karbon aktif. Karakteristik dari kulit pisang dapat dilihat pada Tabel 2.4

(26)

14

Tabel 2.4 Karakteristik kulit pisang

Parameter Berat basah (%)

Kelembaban 83,5 Karbon organic 41,3 Zat tepung 1,2 Protein 1,8 Selulosa 8,4 Hemiselulosa 5,3 Glukosa 2,4 Total sugar 29 Sumber: Nathoa dkk, 2014

(27)

14 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian ini akan dilakukan pada bulan September 2016 sampai Desember 2016 di Laboratorium Teknik lingkungan, Laboratorium dasar, dan Laboratorium terpadu Unsyiah.

3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Timbangan 1 buah

2. Gelas Ukur 1 liter 2 buah

3. Gelas Beaker 500 ml 2 buah

4. Aluminium Foil 1 gulung

5. pH meter 1 set

6. Motor pengaduk 1 set

7. Shaker 1 set

8. Spektrofotometer 1 buah

9. Erlenmeyer 250 mL 1 buah

10. Pipet volume 100 mL 1 buah

11. SEM 1 buah

12. Corong 1 buah

13. Furnace 1 set

14. Oven 1 set

(28)

15

3.2.2 Bahan

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Kulit pisang kepok masak bewarna kuning

2. Limbah we laundry yang berada di Darussalam 3. Aquades

4. Aktivator H2SO4

3.3 Variabel-variabel Penelitian 3.3.1 Variabel Tetap

Variabel tetap yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: - Temperatur (Truangan)

- Volume limbah: 300 ml

- Kecepatan pengadukan: 150 rpm

- Ukuran partikel yang digunakan: 40 mesh 3.2.2 Variabel berubah

Variabel berubah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: - Waktu kontak: 15; 30; 45; 60; dan 90 menit

- Jumlah adsorben: 2; 4; 6; 8; dan 10 gram 3.4 Prosedur Penelitian

Penelitian ini akan dilakukan dalam 2 tahapan proses, yaitu sebagai berikut: A. Tahap aktivasi

(29)

16

Secara umum tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Skema tahapan penelitian Penjelasan masing-masing tahapan adalah sebagai berikut:

A. Tahap aktivasi

Pembuatan karbon aktif dari kulit pisang menggunakan proses aktivasi (Adinata, 2013)

Kulit pisang dipotong-potong ±3 cm, kemudian dijemur di bawah sinar matahari hingga beratnya konstan. Kulit pisang yang beratnya sudah konstan dikarbonisasi dalam furnace pada suhu 4000C dengan waktu ±1,5 jam dengan sedikit udara sampai terbentuk karbon yang ditandai dengan terbentuknya asap. Kemudian kulit pisang ditumbuk halus dan direndam dengan aktivator H2SO41M dengan lama perendaman 3 jam. Karbon aktif yang sudah diaktivasi dicuci dengan aquadest sampai pH netral. Kemudian disaring dan dikeringkan dalam oven pada suhu 1100C. Karbon aktif yang

Pembuatan karbon aktif dari kulit pisang secara aktivasi kimia

Analisa karbon aktif (XRD dan SEM)

Analisa awal limbah laundry (surfaktan dan fosfat)

Pengolahan limbah laundry secara adsorpsi dengan berbagai variabel

Analisa akhir limbah laundry (surfaktan dan fosfat)

(30)

17

terbentuk dilakukan pengujian terhadap limbah laundry. Untuk mengidentifikasi adanya gugus hidroksil yang tersubstitusi oleh gugus karboksil aktivator, adsorben aktif dianalisa dengan mengunakan FTIR, kemudian dilakukan analisa SEM untuk mengetahui diameter pori-pori dan morfologi dari adsorben.

B. Tahap adsorpsi

1. Analisa awal limbah laundry

Analisis awal terhadap limbah laundry dilakukan terhadap paremeter, surfaktan (SNI 06-6989.51-2005) dan fosfat (SNI 06-6989.31-2005). Analisa awal dari limbah tersebut sangat menentukan sebagai perbandingan terhadap hasil pengolahan limbah.

2. Penanganan limbah laundry secara adsorpsi menggunakan adsorben karbon aktif dari kulit pisang

Pada tahap ini sejumlah variasi berat karbon aktif dari kulit pisang dimasukkan ke dalam 300 ml limbah laundry dan diaduk dengan kecepatan putaran 150 rpm. Tiap selang waktu tertentu dan sampai waktu yang ditentukan, larutan sampel diambil dan dianalisis kadar surfaktan dan fosfat. 3. Analisa akhir limbah laundry

Analisa akhir terhadap limbah laundry dilakukan terhadap paremetersurfaktan (SNI 06-6989.51-2005) dan fosfat (SNI 06-6989.31-2005). Analisa akhir dari limbah untuk menentukan bahwa limbah tersebut layak dibuang ke badan pembuangan akhir.

4. Isoterm adsorpsi

Untuk menghitung bentuk isoterm langmuir digunakan persamaan (2.1) dan untuk menghitung bentuk isoterm freundlich digunakan persamaan (2.2). Data yang diperlukan untuk mendapatkan persamaan tersebut adalah konsentrasi awal dari adsorbat, konsentrasi akhir adsorbat, massa adsorben serta volume sampel.

(31)

18

3.5 Jadwal Penelitian

Penelitian ini direncanakan akan berlangsung selama 4 bulan dengan rincian tahapan penelitian sebagai berikut.

Kegiatan Penelitian Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4 Tahap I : Persiapan

Pengadaan Alat dan Bahan Tahap II : Setup Alat Penguji Perancangan Ukuran Alat Perakitan Alat

Pengujian Alat

Tahap III : Pengujian Pengujian dan Pengambilan Sampel

Analisa Sampel

Tahap IV: Pengolahan Data Pengolahan Data

Pembuatan Laporan

Penyimpulan dan Perbaikan Pembuatan Laporan Akhir

(32)

19

DAFTAR PUSTAKA

Adinata, M. R. 2013. Pemanfaatan Limbah Kulit Pisang Sebagai Karbon Aktif. Laporan Penelitian dari Jurusan Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional.

Anwar, J., Umer S., Waheed-uz-zaman., Mauhammad. S., Almara, D., Shafique, A. 2010. Removal of Pb(II) and Cd(II) from water by adsorption on banana peels of banana. Bioresource Teknologi 101. 1752-1755.

Astuti, S. W dan Mersi, S. S. 2015. Pengolahan Limbah Laundry Menggunakan Metode Biosand Filter Untuk Mendegradasi Fosfat. Jurnal Teknik Kimia USU. Vol 4, No. 2

Atkins, P.W., 1997. Kimia Fisika, Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Benefield. 1982. Process Chemistry for Water dan Waste Water Treatment. Prentice Hall Inc. New Jersey.

Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air, Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan. Yogyakarta: Kanisius.

Geankoplis, C.J. 2003. Transport Processes and Separation Process Principles. 4th Edition. Prentice Hall Inc. New Jersey.

Hudori dan Soewando,. 2009. Pengolahan Air Limbah Laundry dengan Menggunakan Elektrokoagulasi. Seminar Nasional ke-4 Tahun 2009. Jurnal Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi.

Hutabarat, C. 2012. Pengaruh Laju Putaran Autoclave Dalam Proses Karbonisasi dan Aktivasi Pada Proses Pembuatan Karbon Aktif Berbahan Dasar Batubara. Skripsi dari Jurusan Teknik Mesin, Universitas Indonesia.

Griswidia, R. 2008. Penurunan Kadar Minyak Lemak Pada Limbah Cair Laundry Dengan Menggunakan Reaktor Biosand Filter di Lanjutkan dengan Reaktor Karbon Aktif. Skripsi dari Jurusan Teknik Lingkungan, Universitas Islam Yogyakarta.

Mccabe, W. L dan Smith, J.C. 1999. Operasi Teknik Kimia Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Mohammed, R.R. dan Mei F.C. 2014. Treatment and decolorization of biologically treated Palm Oil Effluent (POME) using banana peel as novel biosorbent. Journal of Enviromental Management 132. 237-249.

(33)

20

Mufrodi, Z., Widiastuti, dan Kardika R. C., 2008. Adsorpsi Zat Warna Tekstil dengan Menggunakan Abu Terbang (Fly Ash) untuk Variasi Massa Adsorben dan Suhu Operasi. Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta.

Nathoa, C., Ubonrat, S., Nipon, P. 2014. Production Of Hidrogen and Methane from Banana Pell by Two Phase Anaerobic Fermentation. Journal energy Procedia 50. 702-710.

Puspita, D. 2008. Penurunan konsentrasi Total suspended solid (TSS) pada limbah Laundry dengan Menggunakan Reaktor Biosand Filter Disertai Dengan Reaktor Activated Carbon. Skripsi dari Jurusan Teknik Lingkungan, Universitas Islam Yogyakarta.

Popuri, S.R., Jammala, A.R., Reddy, K.V.N.V.S dan Abburi,K. 2007. Biosorption of Hexavalent chromium Using Tamarind (Tamarindus Indica) Friut Shell, Electronic Journal Of Biotechnology, ISSN:0717-3458, vol.10, no.3, 359-367.

Robert dan Roestam. 2005. Pengelolaan Sumber Daya Air Terpadu. Yogyakarta: Andi.

Rosariawari, F. 2008. Penurunan Konsentrasi Limbah Deterjen Menggunakan Furnace Bottom Ash (FBA). Jurnal Rekayasa Perencanaan, Vol.4, No.3, Juni 2008.

Smith, J. M., 1981. Chemical Engineering Kinetics, 3thEdition. McGraw Hill Book Company. Singapore.

Sukardjo. 1984. Kimia Anorganik. Bima Aksara: Yogyakarta.

Suryawan B. 2004. Karakteristik Zeolit Indonesia Sebagai Adsorben Uap Air. Disertasi, Universitas Indonesia, Jakarta.

Wardhana, I.W,. Handayani, D.W., Rahmawati, D.S. 2009. Penurunan Kandungan Phosphat Pada Limbah Cair Industri Pencucian Pakaian (Laundry) Menggunakan Karbon Aktif Dari Sampah Plastik Dengan Metode Batch Dan Kontinyu (Studi Kasus : Limbah Cair Industri Laundry Lumintu Tembalang, Semarang). Jurnal Teknik – Vol. 30 No. 2 Tahun 2009, ISSN 0852-1697.

(34)

21 LAMPIRAN A

CONTOH TABEL DATA PENGAMATAN

Tabel A.1 Data pengamatan konsentrasi akhir sampel setelah penyerapan dengan adsorben dari kulit pisang yang telah diaktivasi

Jumlah Adsorben (gram) Waktu Kontak (menit) Surfaktan (mg/L) Fosfat (mg/L) 2 15 30 45 60 90 4 15 30 45 60 90 6 15 30 45 60 90 15 30

(35)

22 8 45 60 90 10 15 30 45 60 90