KARBON AKTIF DARI BATANG GUMITIR SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM Cu(II) DAN Cr(III)

(1)

Extended Abstract SEMINAR NASIONAL SAINSTEK 2016 Bukit Jimbaran, Bali – 19 November 2016

1

KARBON AKTIF DARI BATANG GUMITIR SEBAGAI

ADSORBEN ION LOGAM Cu(II) DAN Cr(III)

I Made Siaka

1§

, Emmy Sahara

1

Laboratorium Kimia Analitik-FMIPA-Universitas Udayana Email: made_siaka@unud.ac.id

Email: emmy_sahara@unud.ac.id

EXTENDED ABSTRACT

Budidaya tanaman gumitir (Tagetes erecta), khususnya di Bali, semakin hari semakin meningkat dan meluas. Bagian tanaman yang paling banyak digunakan adalah bagian bunganya, yang biasanya digunakan sebagai sarana persembahyangan ataupun sebagai hiasan guna menambah nilai estetika. Tanaman gumitir adalah tanaman yang mempunyai banyak manfaat, diantaranya sebagai sumber lutein yang merupakan suatu suplemen makanan, sebagai pewarna makanan[1], obat anti nyamuk[2], anti nematode[3], insektisida[4], dan juga sebagai antioksidan[5]. Peningkatan budidaya tanaman ini mengakibatkan adanya peningkatan limbahnya yang merupakan suatu biomassa. Tanaman gumitir varietas Tagetes patula yang tumbuh di daerah dengan suhu 20o – 30oC dilaporkan mengandung berbagai mineral diantaranya N, P, K, Ca, Mg, S, Al, B, Cu Fe, Mn, Mo, Na, Zn dan C. Karbon (C) merupakan unsur yang paling tinggi kadarnya yaitu sebesar 42 – 44%[6]. Adanya karbon yang cukup tinggi ini memungkinkan limbah tanaman gumitir dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan karbon aktif yang kemudian dapat diterapkan dalam penanganan pencemaran perairan oleh logam berat dari zat warna sintetis.

Dari tahun ke tahun permintaan dunia terhadap karbon aktif selalu meningkat. Banyaknya bermunculan proses industri di dalam maupun di luar negeri dan semakin banyaknya kasus pencemaran semakin banyak pula kebutuhan akan karbon aktif. Dengan demikian, peluang untuk memproduksi dan memasarkan karbon aktif[7] semakin terbuka. Berbagai bahan seperti pelepah kelapa[8], kulit akasia[9], batang jagung[10], batang pisang[11], rumput[12], kulit biji kopi[13], bamboo[14], kulit singkong[15], sampah organik padat[16], dan lain sebagainya telah dilaporkan dapat digunakan untuk membuat karbon aktif[17].

Tujuan khusus penelitian ini adalah membuat dan mengkarakterisasi karbon aktif dari batang tanaman gumitir yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai adsorben ion Cu(II) dan Cr(III) dalam limbah cair pencelupan.

Pembuatan karbon dari limbah batang gumitir dilakukan dengan melakukan pirolisis pada berbagai suhu yaitu 200oC – 500oC selama 60 menit. Karbon yang terbentuk selanjutnya dikarakterisasi dengan melihat kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu total, kadar karbon terikat daya serap terhadap iodin dan daya serap terhadap metilen biru. Karakter karbon yang dihasilkan dibandingkan dengan standar mutu dari SNI 06-3730-1995 tentang karbon aktif teknis[18]. Kemudian, dilakukan pirolisis pada suhu optimum selama berbagai waktu pirolisis dari 30 menit sampai 180 menit, dilanjutkan dengan karakterisasi. Karbon yang dihasilkan dari pirolisis pada suhu dan waktu optimum selanjutnya dianalisis gugus fungsinya dengan FTIR. Aktivasi secara kimia dilakukan dengan perendaman dengan H3PO4 pada berbagai konsentrasi yaitu 5%, 10%, 15%, 20% dan 25%,

dilanjutkan dengan karakterisasi terhadap karbon aktif tersebut. Karbon dengan karakter yang terbaik selanjutnya dianalisis gugus fungsinya dengan FTIR dan selanjutnya diterapkan untuk penyerapan ion logam Cu(II) dan Cr(III) dalam larutan simulasi dan limbah cair pencelupan. Kondisi penyerapan

(2)

I Made Siaka; Emmy Sahara Karbon Aktif dari Batang Gumitir

2 dioptimasi dengan menentukan waktu kontak/waktu setimbang, isoterm adsorpsi, menentukan kinetika adsorpsi, pengaruh pH pada adsorpsi terhadap ion Cu(II) dan Cr(III) dan menentukan kapasitas adsorpsi karbon aktif terhadap ion Cu(II) dan Cr(III).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pirolisis pada suhu 300oC menghasilkan karbon dengan karakter yang memenuhi standar SNI, sehingga suhu ini diterapkan untuk penentuan waktu pirolisis. Pirolisis pada 300oC selama 90 menit memberikan hasil karakterisasi yang terbaik sebagai berikut: kadar air (2,00 ± 0,03) %; kadar zat mudah menguap (2,87 ± 0,07)%; kadar abu (9,68 ± 1,17)%; kadar karbon terikat 85,44%; daya serap terhadap iodine (647,46 ± 0,15) mg/g dan daya serap terhadap metilen biru (136,20 ± 1,28) mg/g. Hasil identifikasi dengan FTIR menunjukkan bahwa karbon yang berasal dari batang tanaman gumitir mengandung gugus fungsi O-H, dan C-H alifatik[19]. Aktivasi terhadap 1 g karbon dengan 150 mL H3PO4 15% menghasilkan karbon aktif dengan karakteristik yang terbaik,

yaitu: kadar air (4,67 ± 0,33)%, kadar zat mudah menguap (5,59 ± 0,33%), kadar abu (5,67 ± 0,33)%, kadar karbon (84,33 ± 2,50)%, daya serap terhadap metilen biru sebesar (162,84 ± 0,50) mg/g dan daya serap terhadap I2 sebesar (759,62 ± 3,07) mg/g. Hasil identifikasi dengan spektrofotometer

inframerah terhadap karbon aktif ini menunjukkan bahwa karbon aktif yang berasal dari batang tanaman gumitir yang diaktivasi dengan asam fosfat mengandung gugus fungsi O-H, C-H alifatik, P=O, dan P-OH.

Waktu kontak yang optimum/waktu setimbang adsorpsi terhadap ion Cu(II) dan Cr(III) terjadi pada penyerapan selama 40 menit. Isoterm adsorpsi dari adsorben karbon aktif terhadap ion logam Cu(II) dan Cr(III) mengikuti pola isoterm adsorpsi tipe L (isoterm Langmuir) yang mengasumsikan bahwa kapasitas adsorpsi maksimum terjadi akibat adanya lapisan tunggal (monolayer) adsorbat di permukaan adsorben[21]. Pola kinetika adsorpsi yang terjadi untuk ion Cu(II)dan Cr(III) adalah mengikuti kinetika orde dua dengan nilai konstanta laju adsorpsi berturut-turut sebesar 3,09 x 10-5 dan 2,49 x 10-5 menit-1ppm-1[22], sedangkan adsorpsi terhadap logam ion Cu(II) dan Cr(III) yang optimum terjadi pada pH 2. Daya adsorpsi karbon aktif batang tanaman gumitir terhadap Cu(II) dan Cr(III) dalam larutan berturut-turut adalah 0.2015 mg/g dan 0.2259 mg/g dengan waktu kontak 40 menit dengan konsentrasi awal kedua logam masing-masing 10 mg/L. Aplikasi karbon aktif dari batang gumitir terhadap limbah cair pencelupan menunjukkan bahwa karbon aktif ini mampu menurunkan kadar Cu(II) dan Cr(III) berturut-turut sebesar 23% dan 27,77 %.

DAFTAR PUSTAKA

[1] C. Qin, Y. Chen and J. Gaon, Manufacture and Characterization of Activated Carbon From Marigold Straw (Tagetes erecta L) by H3PO4 Chemical Reaction, Materials Letters, 135, pp.

123-126, 2014.

[2] E. K. Patel, A. Gupta and R.J. Oswal, A Review on: Mosquito Repellent Methods,

International Journal of Pharmaceutical, Chemical and Biologyca Sciences, vol. 2(3), pp.

310-317, 2012.

[3] K. Wang, C. R. Hooks and A. Ploeg, Protecting Crops from Nematode Pest: Using Marigold as an Alternative to Chemical Nematicides, Cooperative Extension Service, 35, University of Hawai, Manoa, pp. 1-6, 2007.

[4] M. L. Parugrug and A. C. Roxas, Insecticidal Action of Five Plants Against Maize Weevil, Sitophilus Zeamais Motsch. (Coleoptera: Curculionidae), KMITL Sci. Tech, vol. 8(01), pp 24-38, 2008.

(3)

Extended AbstractSEMINAR NASIONAL MATEMATIKA II BALI – 19 Nopember 2016

3

and Chemical Composition of Alcoholic Extracts from Defatted Marigold (Tagetes erecta L.) Residue, Fitoterapia, 83, pp. 481-489, 2012.

[6] M. W. van Lersel, Respiratory Q10 of Marigold (Tagetes patula) in Response to Long-Term

Temperature Differences and Its Realtionship to Growth and Maintenance Respiration,

Physiologia Plantarum, 128, pp: 289-301, 2006.

[7] G. Alfathoni, Produksi Karbon Aktif Dengan Lampiran Kelayakan Ekonomi, P. T. Buana Petrolindo Nusantara, Yogyakarta. 2011.

[8] A. F. Ramdja, M. Halim dan J. Handi, Pembuatan Karbon Aktif dari Pelepah Kelapa (Cocus

nucifera), Jurnal Teknik Kimia, vol. 15(2), pp: 1-8, 2008.

[9] N. Fauziah, Pembuatan Karbon Aktif Secara Langsung dari Kulit Acacia mangium Wild dengan Aktivasi Fisika dan Aplikasinya Sebagai Adsorben, Skripsi, Dept. Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB, Bogor, 2009.

[10] D. Suhendra dan E. R. Gunawan, Pembuatan Karbon Aktif dari Batang Jagung Menggunakan Aktivator Asam Sulfat dan Penggunaannya pada Penjerapan Ion Tembaga (II), Makara, Sains, vol. 14(1), pp: 22-26, 2010.

[11] I. A. G. Widihati, Ni G. A. M. D. A. Suastuti dan M. A. Y. Nirmalasari, Studi Kinetika Adsorpsi Larutan Ion Logam Kromium (Cr) menggunakan Karbon Batang Pisang (Musa

paradissiaca), Jurnal Kimia, vol.6(1), p: 8-16. 2012.

[12] P. Kalyani, A. Ariharaputhiran, and A. Darchen, Activated Carbon from Grass – A Green Alternative Catalyst Support fot Water Electrolysis, available on URL:

https://hal-univ-rennes1-archives.fr/hal-00925850, 2014, diunduh pada 18 April 2015.

[13] S. E. Purnomo, Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Biji Kopi dan Aplikasinya sebagai Adsorben Zat Warna Methylene Blue (Kation) dan Naphtol Yellow (Anion), Skripsi, Prodi Kimia, F. Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sunankalijaga, Yogyakarta, 2010. [14] D. Suheryanto dan L. S. S. Hastuti, Pembuatan Karbon Bambu (Bamboo Charcoal) pada Suhu

Rendah untuk Produk Kerajinan, Simposium Nasional RAPI XII, FT UMS, pp: 51-53, 2013. [15] A. H. Soetomo, Pembuatan Karbon Aktif dari Limbah Kulit Singkong dengan Menggunakan

Furnace, Laporan Tugas Akhir, P. S. Diploma III Teknik Kimia, F.Teknik, Universitas Diponegoro, 2012.

[16] A. G. Haji, Pembuatan Arang Aktif dari Sampah Organik Padat dengan Aktivator Asam Fosfat,

Prosiding: Seminar Nasional Sains & Teknologi – III Lembaga Penelitian – Universitas

Lampung, “Peran Strategis Sains & Teknologi dalam Mencapai Kemandirian Bangsa“ 18 – 19 Oktober 2010.

[17] S. A. Dean, Plant-derived Biosorbents for Metal Removal, Thesis, School of Biotechnology Dublin City University, Dublin, Ireland, 1999.

[18] Standar Nasional Indonesia, SNI 06-3730-1995: Arang Aktif Teknis, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, 1995.

[19] R.M. Silverstein, G. C. Bassler and T. C. Morrill, Spectrometric Identification of Organic

Compounds, 7th edition, John Wiley and Sons, USA, 2005.

[20] D. Lin-Vien, N. B. Colthup, W. G. Fately and J. G. Grasselli, Infrared and Raman

Characteristic Frequencies of Organic Molecules, Academic Press, San Diego, 1991.

[21] H. Van-Olphen, An Introduction to Clay Colloid Chemistry for Clay Technologist, Geologist

Soil Scientist, 2nd ed., a Willey-Intersciene-Pnb, Canada,1997.

[22] R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring dan J. D. Madura, Kimia Dasar, Prinsip-prinsip

(4)

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI

UNIVERSITAS UDAYANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

Kampus Bukit Jimbaran, Badung – Bali, Telp. (0361) 701954 ext 226 Website:http://www.fmipa.unud.ac.id/ Email: sainstek@unud.ac.id

KARBON AKTIF DARI BATANG GUMITIR SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM Cu(II) DAN Cr(III)