Kapasitas Adsorpsi Nisbah Bobot Campuran Abu Sekam Padi dan Sabut
Kelapa dalam Pemurnian Minyak Goreng Bekas (Jelantah)
Aprilia Pratiwi1), Margareta Novian Cahyanti2), Agustinus Ignatius Kristijanto3)
1,2,3
Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana
1
652012004@student.uksw.edu
Abstrak
Tujuan penelitian adalah menentukan model isoterm adsorpsi dan kapasitas adsorpsi nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa dalam pemurnian minyak jelantah. Data dianalisis dengan Rancangan Acak Kelompok (RAK), 7 perlakuan dan 4 ulangan, sebagai kelompok adalah waktu analisis. Sebagai perlakuan adalah berbagai variasi nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa (g/g), yaitu : (1:1) ; (1:2) ; (2:1) ; (2:3) ; (3:2) ; (3:4) ; dan (4:3). Pengujian beda antar perlakuan dengan uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat kebermaknaan 5%. Hasil penelitian menunjukkan nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa 1:2 (g/g) untuk penurunan FFA minyak jelantah mengikuti model isoterm Freundlich dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0,0185 mg/g ; simpangan baku (SD) = 0,8758. Nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa 2:3 (g/g) untuk bilangan asam mengikuti model isoterm Freundlich dan bilangan iod mengikuti model isoterm Langmuir, dengan kapasitas adsorpsi maksimum beturut-turut sebesar 0,0638 mg/g (SD = 0,5299) dan 2,299 mg/g (SD = 126,339) dalam waktu 300 menit.
Kata kunci : Abu sekam padi, minyak jelantah, sabut kelapa, kapasitas adsorpsi.
PENDAHULUAN
Minyak jelantah ialah minyak goreng yang telah digunakan untuk menggoreng sehingga mengalami perubahan sifat fisiko-kimiawi. Ditinjau secara kimiawi, minyak
jelantah mengandung senyawa
karsinogenik yaitu FFA, bilangan peroksida, bilangan iod, bilangan penyabunan, dan kadar air yang nilainya melebihi baku mutu. Sedangkan, secara fisika minyak jelantah mengalami perubahan warna dari kuning jernih menjadi kuning kecoklatan, bau tengik, dan kental akibat pemanasan (Anggraini dan Tjahjani, 2012). Buruknya kualitas dari minyak jelantah dapat mengganggu lingkungan dan menyumbat saluran air apabila dibuang begitu saja (Mardina dkk., 2012). Agar minyak jelantah dapat digunakan kembali, maka perlu dilakukan pemurnian minyak jelantah.
Salah satu metode yang dianggap
sederhana, ekonomis, dan mudah untuk
perbaikan kualitas minyak jelantah adalah dengan adsorpsi (Dewi dan Hidajati, 2012).
Abu sekam padi merupakan produk akhir dari pembakaran sekam padi, yang mengandung silika 87-97% (Purwaningsih, 2009). Abu sekam padi diterapkan sebagai adsorben untuk beberapa komponen lipid seperti fosfolipid (Brown and Snyder, 1989 dalam Otaru et al., 2013), palmitat dan asam oleat (Ooi and Leong, 1991 dalam Otaru et al., 2013), karoten (Liew et al., 1993 dalam Otaru et al., 2013), dan asam lemak jenuh.
Berdasarkan latar belakang di atas maka tujuan dari penelitian ini adalah menentukan model isoterm adsorpsi dan kapasitas adsorpsi nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa.
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari-Juni 2016 di Laboratorium Kimia Lingkungan, Prodi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana.
Bahan dan Piranti
Sekam padi dan sabut kelapa diperoleh dari wilayah sekitar Salatiga, sedangkan minyak jelantah diperoleh dari pedagang gorengan di sekitar Pasar Raya II Salatiga. Bahan kimiawi yang digunakan antara lain: HCl, NaOH, etanol 95%, iod, diklormetan, KI jenuh, akuades, amilum 0,5%, Na2S2O3 0,1 M, indikator fenolftalin.
Piranti yang digunakan antara lain: moisture balance, termometer, pH meter, buret, hot plate, magnetic stirrer, desikator, furnace, neraca analitik 4 digit (Mettler H 80, Mettler Instrument Corp., USA), neraca analitik 2 digit (Ohaus TAJ602, Ohaus Corp., USA), dan peralatan gelas. Preparasi Sekam Padi (Otaru et al., 2013
yang dimodifikasi)
Sekam padi dicuci dengan air mengalir kemudian dikeringkan dalam drying cabinet. Selanjutnya sekam padi diabukan dalam furnace pada suhu 600⁰C selama 3 jam.
Preparasi Sabut Kelapa (Manju et al.,
2010; Oteroa et al., 2009; dalam Thakur
and Semil, 2013)
Mula-mula sabut kelapa dicuci lalu dikeringkan. Sabut kelapa yang telah kering
dipotong kecil-kecil, lalu direndam dalam HCl 0,1M dengan perbandingan 1:5 (w/v). Campuran tersebut diaduk pada suhu
⁰C sela a e it. Campuran disaring
lalu residu dicuci dengan air hingga pH netral. Sabut kelapa teraktivasi tersebut dikeringkan dalam drying cabinet sampai kering.
Karakterisasi Parameter Fisiko – Kimiawi Minyak Jelantah
Minyak jelantah yang belum diolah, dikarakterisasi terlebih dahulu untuk mengetahui parameter fisiko-kimiawi sebelum dilakukan perlakuan dengan adsorben.
Pengaplikasian Adsorben (Aisyah dkk., 2010 yang dimodifikasi)
Beaker glass ukuran 500 ml diisi dengan minyak jelantah sebanyak 350 ml
dipa aska pada suhu 8 ˚C. Kemudian,
ditambahkan nisbah bobot campuran adsorben abu sekam padi dan sabut kelapa (g/g), sebanyak (1:1) ; (1:2) ; (2:1) ; (2:3) ; (3:2) ; (3:4) ; (4:3) dan diaduk dengan menggunakan magnetic stirrer hingga 300 menit. menggunakan moisture balance dengan tiga kali pengulangan.
Free Fatty Acid (FFA) (AOAC, 1990 dalam Aisyah dkk., 2010)
Ditimbang 14 g minyak jelantah lalu
dimasukkan ke dalam erlenmeyer,
selanjutnya ditambahkan 25 ml etanol 95%
dan dipanaskan pada suhu 40⁰C.
tidak hilang selama 30 detik. Dihitung persentase kandungan FFA.
Bilangan Asam (SNI 3471:2013)
Ditimbang 10-50 g minyak jelantah dituangkan ke dalam erlenmeyer, lalu ditambah 50 ml etanol hangat. Kemudian ditambahkan 5 tetes indikator fenolftalin, dilakukan titrasi dengan NaOH 0,1 M sampai terbentuk warna merah muda yang bertahan selama 30 detik. Dihitung kandungan bilangan asamnya.
Bilangan Iod
Ditimbang 1 g minyak jelantah dituangkan ke dalam erlenmeyer 250 ml, kemudian ditambahkan diklormetan 15 ml, larutan iod 5 ml, dan akuades 20 ml. Campuran dititrasi dengan Na2S2O3 0,1 M
hingga warna coklat kekuningan, lalu ditambahkan 5 tetes indikator amilum 0,5% dan titrasi dilanjutkan hingga terbentuk larutan tidak berwarna. Dihitung mol sisa I2 dalam minyak dengan satuan %
bobot.
Isoterm Adsorpsi
Untuk menjelaskan isoterm adsorpsi, digunakan 2 model isoterm yaitu Langmuir dan Freundlich. Langmuir mendefinisikan bahwa kapasitas adsorpsi maksimum terjadi dengan pembentukan lapisan tunggal (monolayer). Persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dapat ditulis sebagai berikut (Suseno, 2012):
Keterangan :
Ceq (mg/L) : Konsentrasi akhir parameter
fisiko-kimiawi saat
kesetimbangan
qeq (mg/g) : Massa parameter yang diserap tiap gram adsorben
Q (mg/g) : Massa parameter pada saat 1 g adsorben yang dapat menjerap secara sempurna
b : Konstanta isoterm untuk
penjerapan partikel
adsorben
Nilai b dan Q diperoleh dengan membuat grafik hubungan antara Ceq/qeq vs Ceq.
Dari persamaan Langmuir
berdasarkan nilai faktor pemisahan (RL)
dapat diindikasikan tipe dari isoterm Langmuir yaitu RL = 0 menunjukkan bahwa
irreversible ; 0 < RL < 1 menunjukkan bahwa
favourable ; RL = 1 menunjukkan bahwa
linier ; dan RL > 1 menunjukkan bahwa
unfavourable. Menurut Senthilkumar (2011 dalam Putra, 2014) nilai RL dapat dicari
dengan persamaan sebagai berikut :
Keterangan :
RL : Nilai Faktor Pemisahan
KL : Konstanta Langmuir
Co : Konsentrasi Awal Logam
Freundlich mengasumsikan bahwa terdapat lebih dari satu lapisan permukaan (multilayer). Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat ditulis sebagai berikut (Suseno, 2012):
Keterangan :
qeq (mg/g) : Jumlah adsorbat terjerap per satuan bobot adsorben Ceq (mg/L) : Konsentrasi akhir parameter
fisiko-kimiawi saat
kesetimbangan
n : Konstanta empiris Freundlich
Kf (mg/g) : Kapasitas adsorpsi
Menurut Mulyatna dkk. (2003) penentuan model persamaan isoterm adsorpsi yang tepat dapat ditentukan dengan melihat besarnya simpangan baku (SD) dari rataan nilai kapasitas adsorpsi. Nilai simpangan baku yang lebih kecil menunjukkan persamaan isoterm adsorpsi yang lebih sesuai.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Awal Parameter Fisiko Kimiawi Minyak Jelantah (Pratiwi dkk.,
2016)
Hasil karakterisasi awal minyak jelantah sebelum diberi perlakuan disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik Awal Parameter Fisiko-Kimiawi Minyak Jelantah
Parameter Awal BM Keterangan
Kadar Air 0,07 0,15% M
FFA 1,173 2% M
Bilangan Asam 1,71 0,6 mg NaOH/g TM Bilangan Iod 184,138 ( - ) ( - )
Keterangan : M = Memenuhi ; TM = Tidak Memenuhi ; ( - ) = Tidak ada BM ; BM= Baku Mutu sesuai Standar Nasional Indonesia 3471 Tahun 2013 tentang Baku Mutu Minyak Goreng.
Isoterm Adsorpsi Parameter Fisioko-Kimiawi Minyak Jelantah dengan Menggunakan Campuran Abu Sekam Padi dan Sabut Kelapa dalam Waktu Kontak 300 menit.
Hasil perhitungan Isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich parameter fisiko-kimiawi minyak jelantah di sajikan dalam Tabel 2.
Dari Tabel 2 terlihat bahwa model isoterm adsorpsi FFA mengikuti model Freundlich pada nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa 1:2 (g/g) dengan nilai R2 = 0,8847 (r = 0,942) dan
kapasitas adsorpsi 0,0185 mg/g.
Sedangkan, model isoterm adsorpsi bilangan asam dan bilangan iod dapat mengikuti model isoterm Langmuir dan Freundlich pada nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa 2:3 (g/g). Kapasitas adsorpsi bilangan asam dengan persamaan isoterm Langmuir sebesar 0,0604 mg/g (R2 =0,9999 ; r = 0,9999) dan Freundlich sebesar 0,0638 mg/g (R2 = 0,9996 ; r = 0,9998). Kapasitas adsorpsi bilangan iod dengan persamaan isoterm Langmuir sebesar 2,299 mg/g (R2 = 0,994 ; r = 0,997) dan Freundlich adalah 2798,981 mg/g (R2 = 0,996 ; r = 0,999).
Tabel 2. Isoterm Adsorpsi Langmuir dan Freundlich Parameter Fisiko – Kimiawi Minyak Jelantah Menggunakan Abu Sekam Padi dan Sabut Kelapa dalam Waktu Kontak 300 menit
3. Bilangan Iod
ASP : SK (2 : 3)
92,920 % bobot
y = 0,435x - 26,05
-0,088 2,299 -0,066
y = -1,341x + 3,447
-0,746 2798,981
R2 = 0,994 R2 = 0,996
r = 0,997 r = 0,999
Keterangan : NA = Nisbah Adsorben (g/g) ASP = Abu Sekam Padi SK = Sabut Kelapa
[akhir] = Konsentrasi akhir setelah perlakuan Q = Kapasitas Adsorpsi Maksimum (mg/g) b = Konstanta Langmuir
RL = Faktor Pemisahan
n = Konstanta Freundlich R2 = Koefisien Determinasi r = Koefisien Korelasi Kf = Kapasitas adsorpsi (mg/g)
Hasil penelitian Mardina dkk. (2012)
melaporkan penurunan angka asam
minyak jelantah mengikuti persamaan isoterm Freundlich dengan kapasitas adsorpsi arang aktif tempurung kelapa sebesar 0,1635 (R2 = 0,987). Persamaan isoterm Freundlich juga berperan sebagai isoterm adsorpsi yang lebih sesuai untuk bleaching minyak kelapa dengan adsorben clay (Kf = 1,4792 mg/g ; R2 = 0,946) (Nwabanne and Ekwu , 2013) dan dengan adsorben Nteje clay teraktivasi (Kf = 26,002 x 10-3 mg/g ; R2 = 0,999) (Ajemba and Onukwuli, 2013). Lebih lanjut, Nurhasni dkk. (2014) menggunakan sekam padi sebagai adsorben logam Cu dan Pb juga mengikuti persamaan isoterm Freundlich dengan kapasitas adsorpsi berturut-turut sebesar 1,8030 mg/g (R2 = 0,989) dan 1,8072 mg/g (R2 = 0,99).
Dari Tabel 2 terlihat pula nilai faktor pemisahan (RL), mengindikasikan tipe dari
isoterm Langmuir. Tipe untuk FFA adalah linier dengan RL = 1. Sedangkan, tipe untuk
bilangan asam adalah unfavourable (proses adsorpsi kurang mudah terjadi) dengan RL
= 1,045 ; hal ini menunjukkan bahwa adsorben abu sekam padi dan sabut kelapa
kurang menguntungkan apabila digunakan untuk adsorpsi bilangan asam minyak jelantah. Selanjutnya, tipe untuk bilangan iod tidak dapat diindikasikan karena RL bernilai negatif (RL = -0,066). Oleh karena
itu, berdasarkan nilai faktor pemisahannya, persamaan isoterm Langmuir lebih baik diterapkan dalam adsorpsi FFA minyak jelantah saja.
Apabila ditinjau dari nilai R2
masing-masing persamaan isoterm
adsorpsi, terlihat bahwa penurunan bilangan asam dan bilangan iod dapat mengikuti persamaan isoterm Langmuir maupun isoterm Freundlich, karena nilai R2
keduanya yang hampir sama dan
mendekati 1. Untuk menentukan
persamaan isoterm mana yang lebih
sesuai, dapat ditentukan dengan
Tabel 3. Penentuan Simpangan Baku Persamaan Isoterm Adsorpsi Minyak Jelantah dalam Waktu Kontak 300 menit
Para
meter Ulangan Persamaan Isoterm Y1 Yn Y1-Yn (Y1-Yn)
2
SD
FFA
Freundlich
0,8758
1 y = -2,127x - 1,645 0,0226 0,762 -0,7394 0,54671236 2 y = -2,885x - 1,763 0,0173 0,814 -0,7967 0,63473089 3 y = -1,917x - 1,613 0,0244 0,752 -0,7276 0,52940176 4 y = -1,398x - 1,499 0,0317 0,8 -0,7683 0,59028489
Jumlah 2,3011299
Langmuir
0,5354 1 y = 17,09x - 2,647 0,0585 0,516 -0,4575 0,20930625
2 y = 17,07x - 2,631 0,0586 0,52 -0,4614 0,21288996 3 y = 17,25x - 2,727 0,058 0,52 -0,462 0,213444 4 y = 17,70x - 2,959 0,0565 0,53 -0,4735 0,22420225
Bilangan Jumlah 0,85984246
Asam Freundlich
0,5299
1 y = -0,430x - 1,201 0,063 0,516 -0,453 0,205209 2 y = -0,428x - 1,201 0,063 0,52 -0,457 0,208849 3 y = -0,436x - 1,203 0,0627 0,52 -0,4573 0,20912329 4 y = -0,454x - 1,208 0,0619 0,53 -0,4681 0,21911761
Jumlah 0,8422989
Langmuir
126,339
1 y = 0,429x - 25,26 2,331 111,33 -108,999 11880,782 2 y = 0,452x - 28,12 2,2124 112,21 -109,998 12099,47201 3 y = 0,435x - 25,99 2,2989 111,73 -109,431 11975,16565 4 y = 0,429x - 25,3 2,331 111,552 -109,221 11929,22684
Bilangan Jumlah 47884,64649
Iod Freundlich
3.223,866 1 y = -1,317x + 3,396 2488,857 111,33 2377,527 5652636,062
2 y = -1,4x + 3,568 3698,282 112,21 3586,072 12859910,95 3 y = -1,336x + 3,436 2728,978 111,73 2617,248 6849986,047 4 y = -1,320x + 3,402 2523,481 111,552 2411,929 5817400,536
Jumlah 31179933,6
Keterangan : Y1 = Nilai kapasitas adsorpsi Yn = Rata-rata setiap ulangan
SD = Standar deviasi/simpangan baku. Angka yang dicetak tebal menunjukkan nilai simpangan baku kecil yang berarti persamaan isoterm adsorpsi yang sesuai.
Dari Tabel 3 terlihat bahwa persamaan isoterm Freundlich untuk bilangan asam memiliki simpangan baku lebih kecil daripada isoterm Langmuir, yaitu 0,5299 < 0,5354. Sedangkan, untuk bilangan iod persamaan isoterm Langmuir memiliki simpangan baku lebih kecil dibandingkan isoterm Freundlich, yaitu 126,339 < 3.223,866. Menurut Mulyatna dkk. (2003) persamaan isoterm adsorpsi
KESIMPULAN
Nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa 1:2 (g/g) mampu
menurunkan FFA minyak jelantah
mengikuti model isoterm Freundlich dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0,0185 mg/g ; simpangan baku (SD) = 0,8758 dalam waktu 300 menit. Sedangkan, nisbah bobot campuran abu sekam padi dan sabut kelapa 2:3 (g/g) untuk bilangan asam mengikuti model isoterm Freundlich dan bilangan iod mengikuti model isoterm Langmuir, dengan kapasitas adsorpsi maksimum beturut-turut sebesar 0,0638 mg/g (SD = 0,5299) dan 2,299 mg/g (SD = 126,339) dalam waktu 300 menit.
DAFTAR PUSTAKA
Aisyah, S., E. Yulianti, dan A. G. Fasya. 2010. Penurunan Angka Peroksida dan Asam Lemak Bebas (FFA) pada Proses Bleaching Minyak Goreng Bekas oleh Karbon Aktif Polong Buah Kelor (Moringa oliefera Lamk) dengan Aktivasi NaCl. Alchemy Vol. V : 53-103.
Ajemba, R. O. and O. D. Onukwuli. 2013. Adsorptive Removal of Colour Pigment from Palm Oil Using Acid Activated Nteje Clay. Kinetics, Equilibrium and Thermodynamics.
Physicochemical Problems of
Mineral Processing Vol. 49 : 369-381.
Anggraini, K. D. dan S. Tjahjani. 2012. Karakterisasi Piropilit Teraktivasi Asam Sulfat dan Penetapan Titik Jenuh Adsorpsi Asam Lemak Bebas dan Bilangan Peroksida. UNESA Journal of Chemistry Vol. 1 : 39-46.
Dewi, M. T. dan N. Hidajati. 2012. Peningkatan Mutu Minyak Goreng Curah menggunakan Adsorben
Bentonit Teraktivasi. UNESA Journal of Chemistry Vol. 1 : 47-53.
Mardina, P., E. Faradina, dan N. Setiawati. 2012. Penurunan Angka Asam pada Minyak Jelantah. Jurnal Kimia Vol. 6 : 196-200.
Mulyatna, L., H. Pradiko, dan U. K.
Nasution. 2003. Pemilihan
Persamaan Adsorpsi Isoterm pada Penentuan Kapasitas Adsorpsi Kulit Kacang Tanah terhadap Zat Warna Remazol Golden Yellow 6. INFOTEK Vol. 5 : 131-140.
Nurhasni, Hendrawati, dan N. Saniyyah. 2014. Sekam Padi untuk Menyerap Adsorption Isotherms and Bleaching Kinetics. International Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineering Vol. 4 : 20-25.
Otaru, A. J., C. U. Ameh, A. S. Abdulkareem, J. O. Odigure, and J. O. Okafor. 2013. Development and Characterization of Adsorbent from Rice Husk Ash to Bleach Vegetable Oils. IOSR Jurnal of Applied Chemistry Vol. 4 : 42-49.
Pakpahan, J. F., T. Tambunan, A. Harimby,
dan M. Y. Ritonga. 2013.
Pengurangan FFA dan Warna dari Minyak Jelantah dengan Adsorben Serabut Kelapa dan Jerami. Jurnal Teknik Kimia USU Vol. 2 : 31-36.
dan Sabut Kelapa sebagai Adsorben dalam Pemurnian Minyak Goreng Bekas (Jelantah). Yogyakarta, Prosiding Seminar Nasional, Pangan dan Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada, 16 Agustus 2016. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada.
Purwaningsih, D. 2009. Adsorpsi Multi Logam Ag (I), Pb(II), Cr(III), Cu(II) dan Ni(II) pada Hibrida Etilendiamino-Silika dari Abu Sekam Padi. Yogyakarta, Prosiding Seminar Nasional, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarat, 16 Mei 2009. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta.
Putra, A. D. K. 2014. Nisbah Bobot Campuran Kulit Jeruk dan Arang Tongkol Jagung Sebagai Adsorben Dalam Pengolahan Air Limbah Tekstil. Skripsi, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.
SNI 3471:2013. Minyak Goreng, Badan Standarisasi Nasional.
Suseno, H. P. 2012. Pengurangan Chemical Oxygen Demand (COD) dan Krom Dalam Air Limbah Industri Penyamakan Kulit Menggunakan Abu Terbang Bagas. In Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III. Yogyakarta, 2012. ISSN: 1979-911X.
