Remediasi Pasir Terkontaminasi Dengan Metode Pencucian Kolom Dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS)

REMEDIASI PASIR TERKONTAMINASI DENGAN

METODE PENCUCIAN KOLOM DENGAN

PENINGKATAN SURFAKTAN BERBAHAN

BAKU

SODIUM DODECYL SULPHATE

(SDS)

SKRIPSI

Oleh

SAMUEL SITORUS

110405086

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Pencucian Kolom

dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate

(SDS)

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 di kemudian hari terbukti bahwa ini

bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi

sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Agustus 2016

Samuel Sitorus

PRAKATA

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat dan

rahmat yang telah dilimpahkan kepada kita semua, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi

ini yang berjudul ”

Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan

Metode Pencucian Kolom dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku

Sodium

Dodecyl Sulphate

(SDS)

” sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.

Hasil penelitian ini bermanfaat untuk mengetahui kemampuan SDS berinteraksi

dan me-

remove

ion logam berat yang dapat diaplikasikan untuk mengatasi

permasalahan pencemaran logam berat yang sering terdapat pada sedimentasi

bebatuan dan badan air.

Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1.

Dosen pembimbing penelitian ini, Bapak Bode Haryanto, S.T, MT, Ph.D.

2.

Dosen penguji penelitian, Bapak Prof. Dr. Ir., M. Turmuzi, MS dan Bapak Ir.

Bambang Trisakti, MT.

3.

Koordinator Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara, Ibu Ir., Renita Maurung, M.T.

4.

Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,

Bapak Dr. Eng. Ir., Irvan, M.Si.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna

untuk itu adanya kritik serta saran yang membangun sangat diperlukan untuk

penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini ada

manfaatnya bagi penulis dan para pembaca.

Medan, Agustus 2016

iv

DEDIKASI

Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa, karena

berkat kasih karuniaNya dan berkat penyertaan Tuhan yang selalu senantiasa

menjaga dan membimbing penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir

ini. Sungguh Tuhan Maha Kasih, Maha Baik, dan Maha Murah Hati. Terima kasih

Tuhan buat kasihMu yang selalu menyertai aku dalam setiap pekerjaan dan

sepanjang kehidupanku.

Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi persyaratan untuk memperoleh

gelar sarjana Strata Satu (SI) pada jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah: “Remediasi Pasir

Terkontaminasi dengan Metode Pencucian Kolom dengan peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS)”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan

dan bantuan dari berbagai pihak baik secara moril maupun material. Untuk itu

penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua orangtua saya yaitu Ayahku Rudy M. O Sitorus dan Ibuku Reni

Hutagaol yang selalu sabar dan tabah mendidik dan membimbing penulis hingga

penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Budi baik Ayah dan Ibu akan selalu

penulis kenang sampai akhir hayat penulis. Forever Love You My Parents.

2. Ketiga saudara saya, yaitu Eunike Sitorus, Jonathan Sitorus, dan Tora Sebastian

Sitorus , yang telah memberikan motivasi dan doa dalam menyelesaikan studi.

Doa penulis selalu beserta kalian semua.

3. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara, yang juga telah banyak memberikan banyak ilmu selama

penulis kuliah.

4. Para pegawai administrasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara.

5. Partner penelitian, Aulia Chairunnisa; yang telah bekerja sama di dalam

6. Sahabat-sahabat penulis, yaitu teman-teman mahasiswa Teknik Kimia terutama

angkatan 2011 dan adek-adek mahasiswa Teknik Kimia USU lainnya yang tidak

dapat saya ucapkan satu persatu, terima kasih atas dukungan moril yang

diberikan sehingga penulisan skripsi ini dapat selesai dengan baik.

Semoga Tuhan selalu memberkati kita semua. Menyadari akan keterbatasan

ilmu yang dimiliki penulis dan juga keterbatasan waktu, saya merasa bahwa laporan

tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu dengan segala kerendahan hati,

penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi

menyempurnakan tugas akhir ini.

Medan, Agustus 2016

vii

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan desorpsi dan

interaksi antara pasir putih yang terkontaminasi ion logam (Cd

2+

) 50 ppm

dengan variasi konsentrasi SDS dan Variasi Laju Alir SDS pada larutan SDS

dengan pH 7. Konsentrasi SDS yang digunakan adalah 0; 0,5; 1; 2; dan 5 cmc.

Variasi kecepatan aliran SDS yang digunakan adalah 2, 4, 6, 8, dan 10

ml/menit. Penelitian ini terbagi menjadi 2 tahap, yaitu perlakuan awal dengan

melakukan kontaminasi pasir yang diawali dengan pencucian dan pengeringan

hingga kondisi yang seragam. Kemudian dilanjutkan dengan pengukuran

potensi kapasitas adsorpsi dengan system batch adsorption. Tahap Kedua

dilakukan tahap remediasi atau pencucian dengan SDS untuk meninjau

kemampuan desorpsi dan interaksi antara SDS dan Pasir putih yang

terkontaminasi (Cd

2+

). Pengaruh konsentrasi SDS dalam me-remove atau

mencuci ion logam (Cd

2+

) terlihat fluktuatif, disebabkan oleh adanya

Channeling effect yang tidak dapat dikontrol. Hasil removal terbesar terdapat

pada saat konsenterasi SDS 2 cmc dengan laju alir SDS 4 ml/menit, sebesar

11,27%. Pengaruh variasi Laju alir signifikan hanya pada saat 0 cmc atau

belum ada penambahan SDS, menunjukkan proses remediasi dipengaruhi oleh

konsenterasi SDS jika adanya Channeling Effect yang tidak dapat dikontrol.

Pengambilan sampel setiap 4 pore volume atau kinetika desorpsi menunjukkan

hasil yang konstan setelah 12 pore volume sampai 16 pore volume, ini

menunjukkan adanya channeling effect yang dominan pada 12 pore volume

sampai 24 pore volume.

Kata kunci : adsorpsi, pasir putih, ion kadmium (Cd

2+

), remediasi, Channeling

ABSTRACT

This study aims to determine the ability of desorption and the interaction between the

white sand contaminated with metal ions (Cd

2+)

50 ppm with various concentrations

of SDS and the SDS Flow Rate Variations on SDS solution at pH 7. The

concentration of SDS used is 0; 0.5; 1; 2; and 5 cmc. Variations in flow velocity SDS

used is 2, 4, 6, 8, and 10 ml / min. This study is divided into two steps: pretreatment

by sand contamination that begins with washing and drying until the conditions are

uniform. Then proceed with the measurement of the adsorption capacity potential by

batch adsorption system. Second Stage performed remediation phase or washing with

SDS to review the desorption capabilities and interaction between SDS and white

sand is contaminated (Cd

2+

). Effect of SDS concentration in removing metal ions or

washing the metal ion (Cd

2+

) looks volatile, caused by the channeling effect that can

not be controlled. The removal results contained in the current The concentration

SDS 2 SDS cmc with a flow rate of 4 ml / min, 11.27%. Effect of flow rate variation

was significant only at the time of 0 cmc or no addition of SDS, suggesting

remediation process is influenced by the SDS The concentration if their Channeling

Effect that can not be controlled. Sampling every four pore volume or desorption

kinetics shows constant returns after 12 pore volumes of up to 16 pore volumes, this

indicates that the dominant channeling effect on 12 pore volumes of up to 24 pore

volumes.

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

berkat dan rahmat-Nya sehingga laporan hasil penelitian ini dapat diselesaikan.

Penelitian ini

berjudul “

Remediasi Pasir Terkontaminasi Dengan Metode

Pencucian Kolom Dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku

Sodium

Dodecyl Sulfate

(SDS)

”.

Selama pelaksanaan dan penulisan penelitian ini, penulis dibantu oleh

banyak pihak, sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1.

Bapak Bode Haryanto, S.T M.T Ph.D, selaku dosen pembimbing yang telah

banyak memberikan ilmu dan arahan dalam penyelesaian penelitian ini.

2.

Ibu Ir. Renita Manurung, M.T, selaku koordinator penelitian.

3.

Teman-teman satu angkatan yang telah membantu selesainya penelitian ini.

Penulis menyadari bahwa laporan hasil ini masih jauh dari sempurna, oleh

karena itu sangat diharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk

membantu penyempurnaan penelitian ini.

Medan, September 2016

DAFTAR ISI

2.1.1 Logam Berat Pencemar Kadmium (Cd) 9

2.2 Adsorpsi 10

xi

3.4.1 Prosedur Preparasi Pasir Putih (Adsorben) 20

3.4.1.a Pencucian Adsorben Pasir 20

3.4.1.b Pengeringan Adsorben Pasir 21

3.4.1.c Prosedur Pembuatan Larutan 22

3.4.1.d Pembuatan Larutan Pengontrol pH: NaOH 23

3.4.1.e Pembuatan Larutan Pelarut dengan pH 4,5 23

3.4.1.f Pembuatan Larutan Cd (II) 50 ppm 24

3.4.1.g Prosedur Batch Adsorpsi 25

3.4.1.h Prosedur Pengukuran Pore Volume 28

3.4.2 Mengukur Removal Efiensi terhadap Variasi Konsentrasi SDS 28

3.4.3Mengukur Removal Efiensi terhadap Variasi Laju Alir SDS 30

3.4.4 Prosedur Kinetika Desorpsi 32

3.5 Rangkaian Peralatan Remediasi Pasir dengan Metode Kolom 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 35

4.1 Pretreatment Awal pada Adsorben Pasir Putih 35

4.2 Penentuan Kapasitas Adsorpsi 36

4.3 Penentuan Pore Volume, Loading Time dan Channeling Effect 40

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Interaksi Sodium Dodecyl Sulphate dengan Ion Logam 18

Gambar 2.2 Rangkaian Percobaan Remediasi Pasir Terkontaminasi 19

Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Adsorben Pasir Hitam 21

Gambar 3.2 Flowchart Pengeringan Adsorben Pasir Hitam 22

Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M 23

Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M 23

Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Larutan Pelarut dengan pH 4,5 24

Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Larutan Standar Cd2+(50 ppm) 25

Gambar 3.7 Flowchart Mengukur Pengaruh Ukuran Adsorben Terhadap

Kemampuan Adsorpsi 27

Gambar 3.8 Flowchart Mengukur Pore Volume 28

Gambar 3.9 Flowchart Mengukur Removal Efisiensi terhadap Variasi

Konsentrasi SDS 30

Gambar 3.10 Flowchart Mengukur Removal Efisiensi terhadap Variasi

Laju Alir SDS 32

Gambar 3.11 Flowchart Menghitung Efisiensi terhadap Kinetika Sampel

Setiap 4 Pore Volume Konsentrasi SDS 33

Gambar 3.12 Rangkaian Peralatan Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan

Metode Kolom 34

Gambar 4.1 Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih 35

Gambar 4.2 Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih 36

Gambar 4.3 (a) Konfirmasi Analisa FTIR pasir sebelum Terkontaminasi 38

Gambar 4.3 (b) Konfirmasi Analisa FTIR pasir setelah Terkontaminasi 39

Gambar 4.4 Ilustrasi Perhitungan Pore Volume 40

Gambar 4.5 Pengaruh Konsentrasi SDS dan Laju Alir SDS 4 ml/menit

terhadap Loading Time 41

Gambar 4.6 Nilai Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS

Pada Laju Alir 4 ml/Menit 42

Gambar 4.7 Nilai Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS 43

Gambar 4.9 Data Kinetika Removal Efisiensi pada Setiap 4 pore volume 47

Gambar C.1 Pencucian Pasir Putih yang Akan Digunakan Sebagai Adsorben 60

Gambar C.2 Kontaminasi Adsorben Pasir Putih dengan ion logam Cd(II) 61

Gambar C.3 Kaliberasi Laju Alir SDS 62

Gambar C.4 Proses Remediasi Pasir Putih - Adanya Channeling Effect 63

Gambar C.5 Proses Remediasi Pasir Putih - Tanpa Channeling Effect 64

Gambar C.6 Eksperimen 65

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Yang Memanfaatkan Pasir Sebagai

Adsorben 3

Tabel 2.1 Ambang Batas Logam Berat yang Ditoleransi/ Asupan Aman 10

Tabel 4.1 Konfirmasi Data Analisa BET Pasir Indonesia 37

Tabel A.1 Data Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih 53

Tabel A.2 Data Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih 53

Tabel A.3 Data Hasil Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS dan

Laju Alir SDS 53

DAFTAR LAMPIRAN

L. A. 1 Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih 53

L. A. 2 Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih 53

L. A. 3 Data Hasil Removal Efisiensi Dengan Variasi Konsentrasi Surfaktan 53

L. A. 4 Data Kinetika Desorpsi 55

L. B. 1 Pembuatan Larutan ( Stock Solution) 56

L. B. 2 Perhitungan Kapasitas Adsorpsi 57

L. B. 3 Perhitungan Pore Volume Pada Kolom Remediasi 57

L. B. 3. A Perhitungan Konsentrasi SDS 58

L. B. 3. B Perhitungan Persen Removal Efisiensi 58

xvii

DAFTAR SINGKATAN

AAS Atomic Adsorption Spectroscopic

pH Power of Hydrogen

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Cd(CH3COO)2.2H2O Kadmium Asetat Dihidrat mg

C Karbon

O Oksigen

% Persen

HCl Asam klorida ml

NaOH Natrium Hidroksida gr

H2O Air ml

H+ Ion hidrogen

Q Berat Cd yang terjerap oleh satu gram

sampel mg/g

w Berat sampel yang digunakan gr

C0 Konsentrasi larutan Cd awal ppm

Ct Konsentrasi larutan Cd pada waktu t ppm

t waktu menit/ jam

V Volume larutan Cd yang digunakan ml

y Absorbansi