Pemanfaatan Kulit Jagung sebagai Adsorben dalam Penyisihan Detergen dari Air Limbah Laundry
Shinta Indah1*, Denny Helard2, Windy Dhiya Lathifah3
1,2,3Departemen Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang, Indonesia
*Koresponden email: shintaindah@eng.unand.ac.id
Diterima: 12 Desember 2022 Disetujui: 26 Desember 2022
Abstract
The objective of this research is to utilize corn husk as an adsorbent in removing detergent from laundry wastewater. Batch adsorption experiments were conducted using artificial detergent solutions to obtain optimum conditions including contact time, pH and concentration of adsorbate as well as dosage and diameter of adsorbent. Detergent concentration as Methylene Blue Active Surfactants (MBAS) was analyzed using a UV-Vis spectrophotometer at a wavelength of 652 nm. The results showed that the optimum conditions for detergent removal from artificial solutions were contact time of 30 minutes, adsorbate pH 3, adsorbate concentration of 40 mg/L, adsorbent dose of 20 g/L and adsorbent diameter of 0.245-0.3175 mm. Under optimum conditions, the removal efficiency and adsorption capacity were 85.39%
and 1.708 mg/g. The research data obtained fitted well to the Freundlich isotherm equation (R2 = 0.9805) rather than the Langmuir isotherm (R2 = 0.7218) within the concentration range studied. This shows that detergent adsorption occurs in multilayers of the corn husk surface and reflecting physisorption. Overall, the results show that corn husk has the potential to be used as an adsorbent to remove detergent from laundry wastewater.
Keywords: adsorption, batch, corn husk, detergent, laundry wastewater
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk menyisihkan detergen dari air limbah laundry dengan memanfaatkan kulit jagung sebagai adsorben. Percobaan adsorpsi secara batch dilakukan terhadap larutan artifisial detergen untuk memperoleh kondisi optimum meliputi waktu kontak, pH dan konsentrasi adsorbat serta dosis dan diameter adsorben. Analisis konsentrasi detergen sebagai Methylene Blue Active Surfactans (MBAS) dilakukan dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 652 nm. Dari hasil penelitian didapatkan kondisi optimum untuk penyisihan detergen dari larutan artifisial adalah waktu kontak 30 menit, pH adsorbat 3, konsentrasi adsorbat 40 mg/L, dosis adsorben 20 g/L dan diameter adsorben 0,245-0,3175 mm dengan efisiensi penyisihan 85,39% dan kapasitas adsorpsi 1,708 mg/g. Data penelitian yang didapatkan lebih sesuai dengan persamaan isoterm Freundlich (R2= 0,9805) dibanding Langmuir (R2= 0,7218). Hal ini mengindikasikan bahwa detergen teradsorpsi pada beberapa lapis (multilayer) dari permukaan kulit jagung dan kemungkinan terjadi adsorpsi secara fisika. Hasil penelitian secara keseluruhan membuktikan kulit jagung berpotensi dijadikan adsorben untuk pengolahan air limbah laundry.
Kata Kunci: adsorpsi, air limbah laundry, batch, detergen, kulit jagung
1. Pendahuluan
Maraknya usaha laundry dewasa ini dapat berdampak buruk terhadap lingkungan jika air limbahnya dibuang ke badan air tanpa pengolahan sehingga menimbulkan pencemaran. Pada proses laundry digunakan detergen yang mempunyai kandungan utama surfaktan dan fosfat [1]. Air limbah laundry umumnya bersumber dari detergen dan banyak mengandung sejumlah surfaktan, fosfat (PO43-) dan zat aditif seperti pengharum dan pemutih pakaian [2].
Sejauh ini, peraturan khusus tentang baku mutu dari air limbah laundry di Indonesia setingkat Keputusan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan belum ada. Namun, di tingkat provinsi, terdapat dua peraturan yaitu Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 52 Tahun 2014 tentang Perubahan Atas Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72 Tahun 2013 Tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Industri dan/atau Kegiatan Usaha Lainnya dan Peraturan Daerah Istimewa Yogyakarta Nomor 7 Tahun 2016 tentang Baku Mutu Air Limbah. Pada dua peraturan itu mencantumkan parameter air limbah laundry yaitu pH, detergen, fosfat minyak dan lemak, Total Suspended Solid (TSS), Chemical Oxygen Demand (COD) dan Biochemical Oxygen Demand (BOD). Untuk detergen, peraturan-peraturan tersebut mengatur baku mutu adalah 3 mg/L
dan 5 mg/L, masing-masing untuk Peraturan Gubernur Jawa Timur No 52 Tahun 2014 dan Peraturan Daerah Istimewa Yogyakarta Nomor 7 Tahun 2016.
Dari penelitian terdahulu yang menganalisis air limbah laundry di daerah Sleman, Jawa Timur dan di daerah Semarang, Jawa Tengah, yang dilakukan oleh Siahaan (2016) serta Ardiyanto dan Yuantari (2016) didapatkan konsentrasi detergen sebagai MBAS pada air limbah laundry sebesar 21,945 mg/L dan 33,900 mg/L [3][4]. Konsentrasi ini tidak memenuhi baku mutu detergen dalam air limbah laundry, jika dibandingkan dengan dua peraturan di atas, Tingginya konsentrasi detergen yang mengandung surfaktan pada perairan akan menghasilkan buih dan menutup permukaan air sehingga menghalangi kontak udara dan air. Hal ini akan menurunkan konsentrasi oksigen terlarut dalam air sehingga mengakibatkan terganggunya kehidupan biota air [5]. Untuk itu, pengolahan air limbah laundry diperlukan sebelum dibuang ke badan air.
Berbagai metode baik secara fisik, kimia maupun biologis telah dilakukan untuk mengolah air limbah laundry, seperti dengan Biosand Filter [5], membran ultrafiltrasi [6] moving bed bio-reactor (MBBR) [7] dan metode adsorpsi [8]. Dewasa ini, banyak penelitian telah berfokus pada metode adsorpsi yang dikenal sederhana, murah dan mudah namun terbukti mempunyai efisiensi penyisihan yang tinggi.
Hal ini mengakibatkan metode adsorpsi cocok diaplikasikan untuk masyarakat awam [9]. Adsorpsi merupakan proses fisika dan/atau kimia dimana substansi yang akan disisihkan terjerap pada lapisan permukaan adsorben. Terdapat dua sistem adsorpsi yang dapat dilakukan yaitu sistem batch dan sistem kontinu (kolom). Pada sistem batch, media adsorpsi (adsorben) dikontakkan dengan larutan mengandung pencemar atau substansi yang akan disisihkan (adsorbat) pada suatu wadah (reaktor batch) dimana tidak ada aliran masuk dan keluar dari wadah [10]. Sistem batch biasanya dilakukan sebagai studi pendahuluan untuk uji kemampuan adsorben dalam menyisihkan substansi serta menentukan kondisi optimum proses adsorpsi yang dapat berupa pH dan konsentrasi adsorbat, dosis dan luas permukaan adsorben, serta waktu kontak antara adsorben dengan adsorbat. Di samping itu, dalam proses adsorpsi, aspek lain yang perlu dipelajari adalah persamaan isoterm adsorpsi. Dengan persamaan isoterm adsorpsi dapat dianalisis karakteristik adsorpsi meliputi mekanisme dan kapasitas adsorpsi [10].
Pemanfaatan limbah pertanian sebagai adsorben dalam beberapa tahun terakhir sering dilakukan karena bahan tersebut mudah didapatkan, jumlah yang banyak dan mudah diregenerasi. Limbah pertanian tersebut seperti kulit kayu pinus, sekam padi, sabut kelapa, tongkol dan kulit jagung [9]. Untuk penyisihan detergen, limbah pertanian yang telah dimanfaatkan sebagai adsorben adalah sabut kelapa [11] dan kulit durian [8]. Hasil penelitian membuktikan bahwa kulit durian sebagai adsorben tersebut dapat menyisihkan detergen dari air limbah laundry dengan efisiensi penyisihan berkisar 97,95% [8] .
Sebagai limbah pertanian, kulit jagung diketahui mengandung senyawa kimia yaitu selulosa (41,23%), pulp (23,00%), abu (3,57%), lignin (12,04%), dan konsentrasi air (10%) [12]. Adanya selulosa dengan kandungan yang tinggi menjadikan kulit jagung berpotensi dimanfaatkan sebagai adsorben. Gugus OH- pada selulosa dapat bereaksi dan berikatan dengan adsorbat baik senyawa anionik maupun kationik[13]. Dari penelitian terdahulu terbukti bahwa kulit jagung dapat menyisihkan logam Fe dan Cd dengan kapasitas adsorpsi berturut-turut sebesar 0,499 mg Fe/g [9] dan 0,8135 Cd/g [14]. Selain itu, kulit jagung juga telah dimanfaatkan sebagai adsorben dalam penyisihan COD serta minyak dan lemak dari air limbah hotel. Dari hasil penelitian diperoleh efisiensi penyisihan COD serta minyak dan lemak adalah 63,74% dan 70,44% dengan kapasitas adsorpsi masing-masingnya 19,95 mg/g dan 7 mg/g [15] [16] .
Sejauh ini, penelitian tentang pemanfaatan kulit jagung sebagai adsorben dalam mengolah air limbah laundry belum dilakukan. Untuk itu, pada penelitian ini kulit jagung diuji kemampuannya dalam menyisihkan detergen dari air limbah laundry. Untuk mempelajari interaksi antara adsorben dan adsorbat serta dan mekanisme adsorpsi yang terjadi, penentuan persamaan isoterm adsorpsi juga dilakukan. Hasil penelitian diharapkan dapat menjadi langkah awal untuk merancang teknik alternatif pengolahan air limbah laundry yang dapat diterapkan bagi masyarakat.
2. Metode Penelitian
Persiapan Adsorben dan Adsorbat
Kulit jagung yang dijadikan adsorben diperoleh dari sebuah usaha makanan dari olahan jagung di Kota Padang, Sumatera Barat. Pemotongan dan pencucian dengan air dilakukan untuk menghilangkan kotoran pada kulit jagung. Selanjutnya kulit jagung dikering-anginkan pada temperatur kamar (25℃) dan dihaluskan dengan grinder menjadi serbuk. Untuk mendapatkan diameter yang divariasikan adsorben kulit jagung diayak menggunakan shieve shaker. Terhadap adsorben kulit jagung dilakukan analisis Scanning Electron Microscope (SEM) menggunakan Hitachi Flexsem 1000 untuk mengamati struktur morfologi
Sebagai adsorbat, larutan artifisial yang mengandung detergen dibuat dari Sodium Dodecyl Sulphate (SDS). Larutan SDS digunakan karena merupakan turunan dari Linear Alkylbenzene Sulphonate (LAS) yang merupakan jenis detergen anionik yang digunakan pada usaha laundry.
Percobaan Adsorpsi
Untuk menentukan kondisi optimum proses adsorpsi detergen oleh adsorben kulit jagung, dilakukan percobaan optimasi secara batch. Kondisi optimum yang ditentukan berupa waktu kontak, pH dan konsentrasi adsorbat serta dosis dan diameter adsorben. Proses adsorpsi secara batch dilakukan dalam wadah erlenmeyer. Adsorben kulit jagung dan larutan artifisial dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan diaduk dengan shaker pada kecepatan 120 rpm selama waktu yang ditetapkan. Penyaringan dengan kertas saring kemudian dilakukan untuk memisahkan adsorben kulit jagung dari larutan. Konsentrasi detergen sebagai MBAS sebelum dan setelah pengadukan dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 652 nm (SNI 06-6989.51-2005).
Efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi detergen dihitung dengan rumus berikut:
E =𝐶0−𝐶𝑒
𝐶0 × 100%……..………...(1) 𝑞 = 𝐸
100× 𝐶0× 𝑉
𝑚…………..….…..(2)
Dimana E adalah efisiensi penyisihan; C0 merupakan konsentrasi awal larutan (mg/L); Ce
menunjukkan konsentrasi akhir larutan (mg/L); q adalah kapasitas adsorpsi (mg/g); V adalah volume larutan (L) dan m adalah berat adsorben (g) yang digunakan.
Penentuan Persamaan Isoterm Adsorpsi
Persamaan isoterm adsorpsi secara umum menggambarkan interaksi antara adsorbat dengan adsorben [17]. Pada penelitian ini, model isoterm adsorpsi detergen pada kulit jagung dipelajari dengan menguji dua persamaan isoterm yaitu persamaan isoterm Freundlich dan Langmuir. Data percobaan yang digunakan adalah data variasi konsentrasi adsorbat [10]. Isoterm Freundlich mengasumsikan bahwa adsorpsi terjadi pada permukaan adsorben yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi adsorpsi yang berbeda-beda. Ikatan yang terjadi disebabkan karena terdapatnya gaya Van Der Waals atau gaya tarik menarik yang relatif lemah antara adsorbat dengan permukaan adsorben. Hal ini mencirikan bahwa adsorpsi yang terjadi merupakan adsorpsi fisika. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich[10]:
𝑞𝑒 = 𝐾𝐹𝐶𝑒1/𝑛……...………(3)
Dimana: qe merupakan massa substansi yang diadsorpsi (adsorbat) per massa adsorben (mg/g); KF
merupakan kapasitas adsorpsi relatif Freundlich; Ce menunjukkan konsentrasi akhir adsorbat saat kesetimbangan setelah adsorpsi (mg/L) dan 1/n adalah intensitas parameter Freundlich. Untuk menentukan KF dan n dibuat plot data pada grafik, dimana log Ce pada sumbu x terhadap log qe di sumbu y, dan didapatkan persamaan berikut [10] :
log 𝑞𝑒= log Kf + 1
n logCe………(4)
Sementara itu, isoterm Langmuir menggunakan asumsi bahwa area yang tersedia untuk adsorpsi terbatas karena permukaan aktif adsorben yang digunakan seragam/homogen (memiliki kekuatan yang sama) dan substansi yang diadsorb pada permukaan adsorben hanya dengan ketebalan satu lapisan (monolayer). Hal ini mengindikasikan bahwa molekul teradsorpsi rata pada permukaan atau, terkadang, ion teradsorpsi dengan tarikan antar molekul yang sangat kuat. Ikatan yang terbentuk biasanya merupakan ikatan kimia yang dapat berupa ikatan kovalen atau ion antara molekul-molekul adsorbat dengan adsorben.
Persamaan isoterm Langmuir yaitu [10] :
𝐶𝑒
𝑞𝑞 = 𝐶𝑒
𝑞𝑚𝑎𝑥+ 1
𝐾𝐿 𝑞𝑚𝑎𝑥………(5)
Dimana: Ce merupakan konsentrasi akhir adsorbat pada saat kesetimbangan setelah adsorpsi (mg/L);
qe menunjukkan massa substansi yang diadsorpsi (adsorbat) per massa adsorben (mg/g); qmax merupakan kapasitas adsorpsi maksimum dari adsorben (mg/g) dan KL adalah konstanta adsorpsi Langmuir (L/mg).
Untuk menentukan konstanta isoterm Langmuir dilakukan plot data Ce/qe pada sumbu y terhadap Ce pada sumbu x.
Penentuan persamaan isoterm adsorpsi yang sesuai, dilakukan dengan membuat kurva linear antara log Ce dan log qe untuk persamaan Freundlich dan antara Ce dan Ce/qe untuk persamaan Langmuir.
Selanjutnya koefisien determinasi (R2) yang didapatkan dari masing-masing persamaan dibandingkan dan persamaan isoterm yang sesuai dengan adsorpsi detergen pada kulit jagung adalah persamaan yang memiliki nilai R2 yang lebih tinggi mendekati 1.
3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Hasil Analisis SEM
Analisis SEM dilakukan untuk mengetahui morfologi permukaan kulit jagung dan hasilnya ditampilkan pada Gambar 1. Terlihat bahwa kulit jagung memiliki permukaan berpori dengan tekstur tidak teratur, yang menyediakan tempat yang cocok untuk terjadinya adsorpsi.
Gambar 1. Analisis SEM serbuk kulit jagung dengan pembesaran 5000x Sumber: Data penelitian, 2022
3.2. Penentuan Waktu Kontak Optimum
Percobaan optimasi menggunakan variasi waktu kontak 30, 60, 90, 120 dan 150 menit. Parameter lain dikondisikan tetap yaitu konsentrasi adsorbat 10 mg/L, diameter adsorben 0,127-0,181 mm, pH adsorbat optimum 5 dan dosis adsorben 20 g/L. Gambar 2 menampilkan hasil percobaan optimasi waktu kontak dimana terlihat bahwa kapasitas adsorpsi yang diperoleh berbanding lurus dengan efisiensi penyisihan. Jika efisiensi penyisihan tinggi maka kapasitas adsorpsi juga besar dan demikian sebaliknya.
Gambar 2 juga menunjukkan bahwa dari variasi percobaan yang dilakukan, pada waktu kontak 30 menit diperoleh efisiensi penyisihan sebesar 65,82% dan kapasitas adsorpsi 0,329 mg/g. Namun efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi menurun pada rentang menit 60-150. Tingkat adsorpsi ion lebih tinggi pada awal waktu kontak karena semua situs di adsorben kosong, namun seiring dengan bertambahnya waktu kontak jumlah situs adsorpsi akan menurun, sehingga tingkat adsorpsi akan berkurang karena kondisi kesetimbangan telah tercapai [18].
Gambar 2. Efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi detergen oleh kulit jagung pada variasi waktu kontak Sumber: Data penelitian, 2022
Menurut penelitian tentang penyisihan detergen dengan adsorben kulit durian menggunakan rentang waktu kontak 5–30 menit didapatkan hasil bahwa efisiensi penyisihan meningkat dengan cepat pada periode awal waktu kontak menuju menit ke-25 dan kemudian menjadi lambat dengan peningkatan lamanya waktu kontak yaitu pada menit ke-30 [8]. Efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi menurun karena permukaan adsorben mencapai titik jenuh setelah tercapainya kesetimbangan. Untuk adsorpsi detergen pada kulit jagung, waktu kontak 30 menit digunakan untuk percobaan selanjutnya.
3.3. Penentuan pH Adsorbat Optimum
Setelah didapatkan waktu kontak optimum dilanjutkan dengan penentuan pH adsorbat optimum dengan memvariasikan pH yaitu 2, 3, 5, 7 dan 9. Empat parameter lainnya dikondisikan tetap yaitu waktu kontak 30 menit, konsentrasi adsorbat 10 mg/L, dosis adsorben sebesar 20 g/L, dan diameter adsorben 0,127-0,181 mm. Pada Gambar 3 terlihat efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi meningkat dari pH 2 ke pH 3, namun menurun pada pH 5, 7, dan 9. Dari hasil percobaan didapatkan efisiensi penyisihan tertinggi dan kapasitas adsorpsi terbesar terjadi pada pH 3 yaitu 50,44% dan 0,252 mg/g.
Dari penelitian adsorpsi detergen dengan variasi pH yang telah dilakukan dengan adsorben batu padas dan kulit durian, didapatkan pH optimum 2 dan 6 karena memberikan kapasitas adsorpsi paling besar.
Pada penelitian tersebut didapatkan kapasitas adsorpsi terbesar yaitu pada pH yang bersifat asam. Hal ini menunjukkan bahwa adsorben dapat menjerap surfaktan dengan baik pada pH asam [8] [19]. Pada suasana pH asam, akan muncul anion ke permukaan adsorben karena banyaknya kehadiran ion H+. Muatan positif yang terbentuk pada permukaan adsorben akan berinteraksi dan berikatan elektrostatik dengan senyawa surfaktan yang bermuatan negatif. Namun pada pH tinggi (basa), hadirnya ion OH- pada suasana basa mengakibatkan bertambahnya gangguan pada proses difusi dari surfaktan [9].
Gambar 3. Efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi detergen oleh kulit jagung pada variasi pH adsorbat.
Sumber: Data penelitian, 2022 3.4. Penentuan Konsentrasi Adsorbat Optimum
Percobaan optimasi untuk menentukan konsentrasi optimum menggunakan variasi konsentrasi adsorbat yaitu 10 mg/L, 20 mg/L, 30 mg/L, 40 mg/L, dan 50 mg/L, dengan menggunakan kondisi optimum dari parameter lain yaitu waktu kontak 30 menit, pH adsorbat 3. Sementara kondisi parameter lain diatur tetap yaitu diameter adsorben 0,127-0,181 mm dan dosis adsorben 20 g/L. Gambar 4 memperlihatkan hasil percobaan, dimana dari variasi konsentrasi yang dilakukan, diperoleh efisiensi penyisihan tertinggi pada variasi konsentrasi 40 mg/L yaitu sebesar 67,59% yang menjadi konsentrasi optimum. Kapasitas adsorpsi juga meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi detergen hingga mencapai kapasitas adsorpsi optimum pada konsentrasi detergen 40 mg/L, yaitu sebesar 0,338 mg/g. Hal ini mengindikasikan bahwa pada adsorbat dengan konsentrasi yang tinggi, semakin dekat jarak antar molekul adsorbat sehingga penjerapan oleh adsorben dapat terjadi di permukaan adsorben secara serentak [15].
Gambar 4. Efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi detergen oleh kulit jagung pada variasi konsentrasi adsorbat Sumber: Data penelitian, 2022
3.5. Penentuan Dosis Adsorben Optimum
Penentuan dosis adsorben optimum dilakukan dengan memvariasikan dosis adsorben yaitu 20 g/L, 30 g/L, 40 g/L, 50 g/L dan 60 g/L. Parameter lain diatur tetap pada kondisi optimumnya waktu kontak 30 menit, pH 3, konsentrasi adsorbat 40 mg/L dan diameter adsorben 0,127-0,181 mm. Hasil percobaan ditampilkan pada Gambar 5, dimana terlihat bahwa efisiensi penyisihan detergen tertinggi didapatkan pada variasi dosis terendah yaitu pada dosis 20 g/L sebesar 77,52% dengan kapasitas adsorpsi 1,550 mg/g.
Terjadi penurunan efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi seiring dengan pertambahan dosis adsorben.
Hal ini disebabkan karena semakin rendah dosis (% b/v) adsorben maka semakin tinggi penjerapannya.
Sementara pada dosis yang tinggi terjadi penggumpalan adsorben yang mengakibatkan interferensi (gangguan) di antara ruang pengikatan. Pada keadaan tersebut, permukaan aktif adsorben tidak seluruhnya terbuka untuk menjerap adsorbat sehingga mengurangi kapasitas adsorpsinya [9]
Gambar 5. Efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi detergen oleh kulit jagung pada variasi dosis adsorbat Sumber: Data penelitian, 2022
3.6. Penentuan Diameter Adsorben Optimum
Variasi diameter adsorben yang digunakan adalah <0,075 mm, 0,075-0,127 mm, 0,127-0,181 mm, 0,181-0,254 mm dan 0,254 mm. Kondisi optimum yang didapatkan pada percobaan sebelumnya diterapkan pada percobaan ini yaitu waktu kontak 30 menit, pH adsorbat 3, konsentrasi adsorbat 40 mg/L, dan dosis adsorben 20 g/L. Pada Gambar 6 dapat dilihat bahwa efisiensi penyisihan tertinggi yaitu sebesar 85,39%.
diperoleh pada ukuran diameter adsorben kulit jagung 0,254 – 0,3175 mm dengan kapasitas adsorpsi yang juga terbesar yaitu 1,708 mg/g.
Kapasitas adsorpsi yang diperoleh dipengaruhi oleh luas permukaan yang tersedia untuk interaksi antara larutan dengan permukaan adsorben. Ukuran partikel dengan diameter yang lebih kecil memiliki luas permukaan yang lebih besar, sehingga lebih banyak situs di permukaan adsorben untuk dijadikan tempat teradsorpsinya adsorbat. Keadaan ini mengakibatkan substansi teradsorpsi lebih banyak dibandingkan dengan partikel dengan diameter berukuran lebih besar [17]. Namun, dari hasil penelitian terlihat bahwa efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi yang diperoleh relatif sama dari variasi diameter terkecil sampai terbesar. Perbedaan efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi antar variasi diameter adsorben hanya sekitar 11%. Hal ini menunjukkan bahwa pada variasi diameter adsorben yang dicobakan, proses adsorpsi berlangsung relatif sama.
Gambar 6. Efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi detergen oleh kulit jagung pada variasi diameter adsorben
3.7. Rekapitulasi Kondisi Optimum Proses Adsorpsi
Dari hasil percobaan optimasi yang dilakukan, didapatkan kondisi optimum meliputi waktu kontak, pH dan konsentrasi adsorbat serta dosis dan diameter adsorben. Tabel 1 menampilkan rekapitulasi kondisi optimum penyisihan detergen dari larutan artifisial oleh adsorben kulit jagung. Pada Tabel 1 terlihat bahwa efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi detergen adalah sebesar 85,39% dan 1,708 mg/g.
Tabel 1. Rekapitulasi kondisi optimum penyisihan detergen dengan adsorben kulit jagung Paramater Percobaan Kondisi Optimum Efisiensi
Penyisihan (%)
Kapasitas Adsorpsi (mg/g)
Waktu Kontak (menit) 30
85,39 1,708
pH Adsorbat 3
Konsentrasi Adsorbat (mg/L) 40
Dosis Adsorben (g/L) 20
Diameter Adsorben (mm) 0,254-0,318 3.8. Penentuan Persamaan Isoterm Adsorpsi
Gambar 7 memperlihatkan plot isoterm Freundlich dan Langmuir untuk adsorpsi detergen pada adsorben kulit jagung yang diambil dari data variasi konsentrasi pada percobaan optimasi. Pada Tabel 2 juga dicantumkan perbandingan nilai koefisien determinasi (R2) dari kurva linierisasi masing-masing persamaan isoterm. Terlihat bahwa nilai R2 untuk isoterm Freundlich adalah 0,9805 dan untuk isoterm Langmuir adalah 0,7218. Nilai R2 yang semakin mendekati 1 dapat diartikan bahwa terdapat pengaruh yang semakin besar dan keterkaitan antar variabel semakin kuat. Berdasarkan perbandingan tersebut didapatkan bahwa data percobaan lebih sesuai dengan persamaan isoterm Freundlich. Selain itu pada isoterm Langmuir didapatkan nilai qmax dan KL bernilai negatif. Hal ini menunjukkan persamaan isoterm ini tidak sesuai dan tidak cukup memadai untuk menjelaskan data percobaan.
Gambar 7. Kurva linerisasi isoterm Freundlich (a) dan Langmuir (b) untuk adsorpsi detergen pada adsorben kulit jagung
Tabel 2. Konstanta isoterm adsorpsi detergen dengan kulit jagung
Isoterm Freundlich Isoterm Langmuir
R2 n 1/n KF R2 qm KL
0,9805 0,6855 1,4587 0,0190 0,7218 -1,0182 -0,0339
Sesuai dengan asumsi pada persamaan isoterm Freundlich, hasil ini menunjukkan bahwa adsorpsi detergen pada adsorben kulit jagung terjadi pada lapisan yang multilayer, dimana permukaan adsorben bersifat heterogen. Pada permukaan tersebut, setiap situs aktif dapat mengadsorpsi lebih dari satu molekul sehingga molekul yang terjerap pada permukaan adsorben dapat berpindah-pindah. Isoterm Freundlich juga mengindikasikan terjadinya adsorpsi secara fisika dimana terbentuknya ikatan yang lemah antara adsorbat dan adsorben karena gaya Van der Walls [20].
Dari Tabel 2 diketahui, untuk isoterm Freundlich, diperoleh nilai konstanta KF adalah 0,019 L/g dan 1/n sebesar 1,4587. Konstanta KF menunjukan kapasitas adsorpsi dan 1/n menggambarkan intensitas adsorpsi. Mekanisme adsorpsi dikategorikan menguntungkan (favourable) jika nilai 1/n lebih kecil dari 1 yang menunjukkan terdapat interaksi yang kuat antara adsorbat dan adsorben [20]. Dari pengolahan data diperoleh nilai 1/n yang lebih besar dari 1 yaitu 1,4587. Nilai ini menunjukkan bahwa terdapat interaksi yang lemah antara kulit jagung sebagai adsorben dan ion-ion dalam detergen sebagai adsorbat sehingga dapat digolongkan sebagai mekanisme adsorpsi yang kurang menguntungkan (unfavourable). Untuk meningkatkan kinerja proses adsorpsi dapat dilakukan aktivasi terhadap adsorben sebelum digunakan.
4. Kesimpulan
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa kulit jagung berpotensi menjadi adsorben untuk menyisihkan detergen dari air limbah laundry. Kondisi optimum proses adsorpsi secara batch diperoleh pada waktu kontak 30 menit, pH adsorbat 3, konsentrasi adsorbat 40 mg/L, dosis adsorben 20 mg/L, dan diameter adsorben 0,254-0,3175 mm. Efisiensi penyisihan dan kapasitas adsorpsi pada kondisi optimum adalah 85,39% dan 1,708 mg/g. Persamaan isoterm adsorpsi yang sesuai dengan data percobaan adalah isoterm Freundlich dengan nilai KF 0,019 L/g dan nilai 1/n 1,4587. Isoterm Freundlich menunjukkan adsorpsi detergen terjadi pada beberapa lapisan (multilayer) permukaan adsorben kulit jagung dan adsorpsi terjadi secara fisika.
5. Ucapan Terima Kasih
Ucapan terima kasih disampaikan kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat (LPPM) Universitas Andalas atas dukungan dana untuk penerbitan artikel ini melalui Hibah Penelitian, No.
Kontrak Nomor T/23/UN.16.17/PT.01.03-PRK-RPB/2022.
6. Referensi
[1] D. E. Apriliani and E. Narwati, Triastuti, “Bioadsorben kulit jagung (Zea Mays ssp. mays) untuk menurunkan fosfat (PO43-) pada limbah cair,” Jurnal Penelitian Kesehatan Suara Forikes, vol.
VIII, no. 4, pp. 235–240, 2017, [Online]. Available: http://www.forikes-ejournal.com/ojs- 2.4.6/index.php/SF/article/view/199
[2] A. Anvitha Sudheshna, M. Srivastava, A. Anvitha Sudheshna α, and M. Srivastava σ, “Laundry Detergents: A Potential Resource of Pollution and Overutilisation,” London Journal of Research in Science: Natural and Formal, vol. 22, no. 7, pp. 15–23, 2022, Accessed: Dec. 27, 2022. [Online].
Available: https://journalspress.com/LJRS_Volume22/Laundry-Detergents-A-Potential-Resource- of-Pollution-and-Overutilisation.pdf
[3] J. Y. N. Siahaan, “Pengaruh Limbah Laundry terhadap Kualitas Air Tanah di Sebagian Wilayah Desa Sinduadi, Kecamatan Mlati, Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta,” 2016. Accessed: Dec. 12, 2022. [Online]. Available: http://etd.repository.ugm.ac.id/penelitian/detail/105679
[4] P. Ardiyanto, M. G. C. Yuantari, P. Studi, K. Masyarakat, and F. Kesehatan, “Analisis Limbah Laundry Informal dengan Tingkat Pencemaran Lingkungan di Kelurahan Muktiharjo Kidul Kecamatan Pedurungan Semarang,” Jukung Jurnal Teknik Lingkungan, vol. 2, no. 1, pp. 1–12,
2016, Accessed: Dec. 12, 2022. [Online]. Available:
https://ppjp.ulm.ac.id/journal/index.php/jukung/article/view/1055
[5] Sri Widya Astuti and Mersi Suriani Sinaga, “Pengolahan Limbah Laundry Menggunakan Metode Biosand Filter untuk Mendegradasi Fosfat,” Jurnal Teknik Kimia USU, vol. 4, no. 2, pp. 53–58, Jun.
[6] S. Kim and C. Park, “Potential of ceramic ultrafiltration membranes for the treatment of anionic surfactants in laundry wastewater for greywater reuse,” Journal of Water Process Engineering, vol.
44, Dec. 2021, doi: 10.1016/j.jwpe.2021.102373.
[7] S. Bering, J. Mazur, K. Tarnowski, M. Janus, S. Mozia, and A. W. Morawski, “The application of moving bed bio-reactor (MBBR) in commercial laundry wastewater treatment,” Science of the Total Environment, vol. 627, pp. 1638–1643, Jun. 2018, doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.02.029.
[8] P. T. R. Rajagukguk, “Pemanfaatan Kulit Durian Sebagai Adsorben untuk Penyisihan Detergen dan Fosfat dalam Pengolahan Limbah Cair Laundry,” 2018. [Online]. Available:
http://repositori.usu.ac.id/handle/123456789/11651
[9] S. Indah, D. Helard, and A. Sasmita, “Utilization of maize husk (Zea mays L.) as low-cost adsorbent in removal of iron from aqueous solution,” Water Science and Technology, vol. 73, no. 12, pp.
2929–2935, Jun. 2016, doi: 10.2166/wst.2016.154.
[10] G. Tchobanoglous, H. D. Stensel, R. Tsuchihashi, and F. L. Burton, Wastewater engineering : treatment and resource recovery, 5th ed., vol. 5. McGraw-Hill’s, 2014. Accessed: Dec. 12, 2022.
[Online]. Available: https://www.amazon.com/Wastewater-Engineering-Treatment-Resource- Recovery/dp/0073401188
[11] P. Shirbhate, M. Husain, and J. R. Mali, “Parametric Studies on Detergent Using Low Cost Sorbent,”
International Journal of Scientific and Research Publications, vol. 5, no. 3, 2015, [Online].
Available: www.ijsrp.org
[12] M. O. Aremu and S. O. Aperolola, “Suitability of Nigerian corn husk and plantain stalk for pulp and paper production,” Eur Sci J, vol. 11, no. 30, pp. 1857–7881, 2015, Accessed: Dec. 26, 2022.
[Online]. Available: https://core.ac.uk/download/pdf/328025146.pdf
[13] A. W. Handayani, “Penggunaan Selulosa Daun Nanas sebagai Adsorben Logam Berat Cd(II),”
2010. Accessed: Dec. 12, 2022. [Online]. Available:
https://digilib.uns.ac.id/dokumen/download/13789/Mjg0OTk=/Penggunaan-selulosa-daun-nanas- sebagai-adsorben-logam-berat-cdii-abstrak.pdf
[14] A. Farida, S. Ariyani, N. Erma Sulistyaningsih dan Laeli Kurniasari, J. Teknik Kimia, F. Teknik, and U. X. Wahid Hasyim Jl Menoreh Tengah, “Pemanfaatan Limbah Kulit Jagung (Zea mays L.) sebagai Adsorben Logam Kadmium dalam Larutan,” Inovasi Teknik Kimia, vol. 4, no. 2, pp. 27–
32, 2019.
[15] S. S. Abuzar, Y. Dewilda, and W. Stefani, “Analisis penyisihan Chemical Oxygen Demand (COD) limbah cair hotel menggunakan serbuk kulit jagung,” Jurnal Teknik Lingkungan UNAND, vol. 11, no. 1, pp. 18–27, 2014.
[16] S. S. Abuzar, R. Afrianita, and N. Notrilauvia, “Penyisihan minyak dan lemak limbah cair hotel menggunakan serbuk kulit jagung,” Jurnal Teknik Lingkungan UNAND, vol. 9, no. 1, pp. 13–25, 2012.
[17] M. Khodaie, N. Ghasemi, B. Moradi, and M. Rahimi, “Removal of methylene blue from wastewater by adsorption onto znclactivated corn husk carbon equilibrium studies,” J Chem, 2013, doi:
10.1155/2013/383985.
[18] J. Okoli and I. Ezuma, “Adsorption Studies of Heavy Metals by Low-Cost Adsorbents,” J. Appl.
Sci. Environ. Manage, vol. 18, no. 3, pp. 443–448, 2014, doi: 10.4314/jasem.v18i3.11.
[19] A. A. I. M. Laksmiwati and P. Suarya, “Aktivasi Batu Padas dengan Asam dan Pemanfaatannya sebagai Penyerap Limbah Deterjen,” Jurnal Media Sains, vol. 1, no. 1, pp. 1–6, 2017, Accessed:
Dec. 12, 2022. [Online]. Available: https://jurnal.undhirabali.ac.id/index.php/jms/article/view/188 [20] P. W. 1940- Atkins, J. de Paula, and J. Keeler, Physical Chemistry, vol. 11. Oxford University Press,
2018.
