Nisbah Bobot Ampas Teh Hitam dan Ampas Kopi sebagai Adsorben Cu (II) dan Zn (II) Dalam Pengolahan Limbah Cair Batik
( Weight Ratio of Black Tea Waste and Spent Coffee Grounds as Cu (II) and Zn (II) Adsorbent in the Batik Wastewater Treatment )
Oleh :
Yosephine Liliana Intan Danar Saputri NIM : 652012024
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana
Nisbah Bobot Ampas Teh Hitam dan Ampas Kopi sebagai Adsorben Cu (II) dan Zn (II) Dalam Pengolahan Limbah Cair Batik
( Weight Ratio of Black Tea Waste and Spent Coffee Grounds as Cu (II) and Zn (II) Adsorbent in the Batik Wastewater Treatment )
Yosephine Liliana Intan Danar Saputri*, Sri Hartini** dan A. Ign. Kristijanto** *Mahasiswa Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika
**Dosen Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
Jln. Diponegoro no 52 – 60 Salatiga 50711 Jawa Tengah – Indonesia 652012024@student.uksw.edu
ABSTRACT
The objectives of this study were : Firstly, to determine the weight ratio of black tea waste and spent coffee grounds in the batik wastewater purification process. Secondly, to determine the adsorption isotherm models of various weight ratio of black tea waste and spent coffee grounds as adsorbent of the batik wastewater as revealed by the government quality standards (Perda Jateng No. 5 / 2012). Data were analyzed by Randomized Completely Block Design (RCBD), 5 treatments and 5 replications, and as the block is the time analysis. As the treatments were various weight ratio of black tea waste and spent coffee grounds (g / g), which are : 15 : 5 ; 12,5 : 7,5 ; 10 : 10 ; 7,5 : 12,5 ; and 5 : 15, respectively. To test the differences between treatment means, the Honestly Significant of Differences (HSD) were used at 5% level of significant.
The results of the study showed that the weight ratio (12,5 gr : 7,5 gr) of black tea waste and spent coffee grounds can decrease effectively the following parameters : 84,90% COD, 91,98% copper (Cu) and 62,68% zinc (Zn) in period of 600 minutes contact time with stirring. The adsorption isotherm model for COD is Freundlich Isotherm with the maximum capacity of adsorption is 59,88 mg/g, while the adsorption isotherm model of Cu and Zn are Langmuir Isotherm with the maximum capacity of adsorption is 43,67 mg/g (Cu) and 41,67 mg/g (Zn).
Keywords : Isotherm Adsorption, Spent Coffee Grounds, Black Tea waste, Batik Wastewater
PENDAHULUAN
Industri batik, di beberapa wilayah Indonesia, merupakan salah satu sumber penghasilan utama yang menopang kelangsungan hidup keluarga. Menjamurnya industri ini akan berdampak pada peningkatan sumber pencemar lingkungan, terutama air, yang berasal dari limbah cair industri tersebut. Limbah cair industri batik pada umumnya mengandung logam berat (Zn, Cu, Cr, Cd, Ni, Pb, Fe dan Ag), NH3 bebas,
sulfida, bahan organik seperti fenol serta bahan kimia seperti NaOH, minyak dan lemak. Keberadaan zat tersebut menyebabkan limbah cair batik memiliki kadar BOD, COD, TSS, kekeruhan tinggi (Hernayanti dan Proklamasiningsih, 2004). Sumber mata air yang ada akan mengalami penurunan kualitas apabila tercemar oleh limbah ini, sehingga perlu adanya langkah pengolahan terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan.
Salah satu teknik yang bisa dilakukan dalam pengolahan limbah cair adalah penjerapan. Dalam proses penjerapan juga terdapat beberapa faktor yang dapat mempengaruhi yaitu karakteristik adsorben, ukuran partikel, luas permukaan, sifat serapan, temperatur, pH sistem, dan waktu kontak. Beberapa bahan baku yang digunakan sebagai adsorben antara lain serbuk kayu, batu bara muda, tempurung kelapa, tempurung kelapa sawit, kopi, ampas teh, sekam padi, tempurung biji karet, tempurung biji jarak, dan tempurung biji kemiri (Sudarja dan Caroko, 2012).
Penelitian terdahulu telah banyak memuat kemampuan limbah teh dan ampas kopi sebagai bahan alternatif penjerap logam berat, namun masih belum ada yang membahas kemampuan penjerapan apabila kedua bahan ini dicampurkan. Kemampuan kedua bahan tersebut dalam mengadsorpsi logam semakin diperkuat dengan penelitian yang dilakukan oleh Zuorro and Lavecchia (2010) mengenai kemampuan adsorpsi berbagai macam adsorben seperti limbah teh hijau, limbah teh hitam, limbah ampas kopi, karbon aktif dalam menjerap logam berat pada limbah industri dengan urutan hasil limbah teh hitam > limbah ampas kopi > limbah teh hijau > fuller’s earth > karbon aktif.
Berdasarkan latar belakang di atas, tujuan penelitian ini adalah :
1) Menentukan efektivitas nisbah bobot campuran adsorben ampas teh hitam dan ampas kopi dalam penjerapan logam Cu (II) dan Zn (II) dari limbah cair industri batik.
2) Menentukan model isoterm adsorpsi nisbah bobot campuran ampas teh hitam dan ampas kopi yang berpengaruh dalam proses penjerapan logam Cu (II) dan Zn (II) limbah cair industri batik.
BAHAN DAN METODA 1. Bahan dan Piranti
1.1 Bahan
Ampas teh hitam diperoleh dari pedagang minuman Tong Tjie di Kampus UKSW, sedang ampas kopi diperoleh dari pedagang minuman kopi di wilayah Salatiga. Limbah cair batik yang belum diolah diperoleh dari kawasan Industri Batik Laweyan di kota Solo.
Bahan kimiawi yang digunakan antara lain HCl (PA, E-Merck, Germany), ZnCl2
(PA, E-Merck, Germany), Na2S2O3 (PA, E-Merck, Germany), HNO3 (PA, E-Merck,
Germany), NaOH (PA, E-Merck, Germany), HgSO4 (PA, E-Merck, Germany),
K2Cr2O7 (PA, E-Merck, Germany), H2SO4 (PA, E-Merck, Germany), AgSO4 (PA,
E-Merck, Germany), Indikator Ferroin, Indikator Amilum, dan Ferro Ammonium Sulfat. 1.2 Piranti
Piranti yang digunakan antara lain peralatan refluks, Spektrofotometer HACH DR/EL 2000, Furnace Vulcan TM A - 500, Oven wtb binder, Drying Cabinet TZNAS , Sop Ohaus Mouisture Balance MB 25, Timbangan Digital Ohaus Pioneer TM, pH
meter HANNA Instrument 9812, JAR TEST dan Spektrofotometer HACH DR/EL 2700.
2. Metoda
2.1 Pembuatan Adsorben dari Ampas Kopi (Imawati dan Adhitiyawarman, 2015)
Ampas kopi dikeringkan dalam oven pada suhu 105 selama 5 jam lalu dikarbonisasi pada suhu 600 selama 20 menit. Ampas kopi didinginkan, dihitung rendemennya dengan cara membandingkan bobot sampel sebelum dan setelah dikarbonisasi. Selanjutnya ampas kopi diayak dengan ukuran 60 mesh.
Seratus lima puluh gram ampas kopi direndam dalam larutan 500 mL pengaktif HCl 0,1 M selama 48 jam lalu ditiriskan dan dicuci dengan akuades hingga netral. Kemudian dikeringkan di oven pada suhu 110 selama 3 jam untuk penghilangan kadar air. Dilakukan perhitungan rendemen, kadar air, dan kadar abu untuk dibandingkan dengan standar baku mutu arang aktif sesuai SNI No.06-3730-1995 (Lampiran 1).
2.2 Pembuatan Adsorben dari Ampas Teh Hitam (Retnowati, 2005)
Ampas teh dari limbah minuman teh dicuci dengan air mengalir selama 24 jam lalu dibilas dengan akuades kemudian dikeringkan dalam drying cabinet selama semalam. Setelah kering, ditambah air deionisasi dan dikocok selama 20 menit kemudian air nya dibuang. Pencucian diulang sebanyak dua kali, selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 100 selama 12 jam. Adsorben dicuci dengan HCl 0,1 M selama 48 jam lalu ditiriskan kemudian dicuci dengan akuades hingga netral, selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 100 selama 12 jam.
2.3 Isoterm Adsorpsi
Untuk menjelaskan isoterm adsorpsi, digunakan 2 isoterm Langmuir dan Freundlich. Model isoterm adsorpsi mendefinisikan bahwa kapasitas adsorpsi maksimum terjadi akibat adanya lapisan tunggal (monolayer) adsorbat di permukaan adsorben (Handayani dan Sulistiyono, 2009).
Persamaan Langmuir ditulis sebagai berikut menurut Sumanjit et al., (2007 dalam Putra, 2014).
Keterangan : Ce (mg/l) : Konsentrasi akhir parameter fisiko – kimiawi saat kesetimbangan.
X (mg/g) : Massa parameter yang diserap gram adsorben.
Cm : Massa parameter pada saat 1 gram adsorben yang dapat menjerapsecara sempurna. (Kapasitas maksimum adsorpsi) b : Konstanta isoterm untuk penjerapan partikel adsorben.
Dari persamaan Langmuir berdasarkan nilai faktor pemisahan (RL) dapat
diindikasikan tipe isoterm Langmuir, (RL = 0) menunjukkan bahwa irreversible, (0<
RL< 1) menunjukkan bahwa favourable, (RL = 1) menunjukkan bahwa linear dan (RL >
1) menunjukkan bahwa unfavourable. Nilai dari RL dapat dituliskan dengan persamaan
sebagai berikut (Anbalagan et al., 2011)
Keterangan : RL : Nilai Faktor Pemisahan.
KL : Konstanta Langmuir.
2.4 Pengaplikasian Adsorben
Lima toples ukuran 2.000 mL masing – masing diisi limbah batik sebanyak 1.000 mL. Penambahan berbagai kombinasi variasi bobot ampas teh hitam dan ampas kopi (gram / gram) berukuran 60 mesh dilakukan secara bersama yaitu (15 : 5) ; (12,5 : 7,5) ; (10 : 10) ; (7,5 : 12,5) ; dan (5 : 15). Larutan diaduk menggunakan JAR TEST dengan kecepatan pengadukan dijaga pada 100 rpm selama 600 menit. Setiap 30 menit dilakukan pengambilan sampel untuk pengukuran pH, TDS, TSS, COD, Cu dan Zn Setelah didiamkan selama 15 menit, larutan disaring menggunakan kertas saring Whatman no. 41. Konsentrasi logam dari filtrat dianalisa menggunakan Spektrofotometer HACH DR/EL 2700.
2.5 Pengukuran Parameter Fisiko – Kimiawi.
Perubahan - perubahan yang terjadi selama perlakuan dapat diketahui dengan melakukan beberapa analisa tehadap parameter fisika dan kimia yang dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Parameter Pendukung dan Piranti
Parameter Piranti / Metoda
FISIKAWI
DHL (Daya Hantar Listrik) (μs/cm) pH meter HANNA Instrument 9812 Total Suspended Solids (TSS) (mg / l) Spektrofotometer HACH DR/EL 2000 KIMIAWI
COD (mg / l) Titrimetrik (Alaerts dan Santika, 1987)
pH pH meter HANNA Instrument 9812
Seng (Zn) (mg / l) AtomicAdsorption Spectroscopy (AAS). Tembaga (Cu) (mg / l) AtomicAdsorption Spectroscopy (AAS). Analisa Data
Data penelitian dianalisis menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 5 perlakuan dan 5 kali ulangan. Sebagai perlakuan adalah berbagai variasi bobot ampas
12,5 g) ; dan (5 g : 15 g) dengan total massa 20 g sedangkan sebagai kelompok adalah waktu analisis (30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 300, 330, 360, 420, 450, 480, 510, 540, 570, 600 menit). Pengujian purata antar perlakuan digunakan uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat kebermaknaan 5% (Steel and Torie, 1989).
HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Karakterisasi Awal Parameter Fisiko - Kimiawi dari Limbah Batik
Hasil karakterisasi parameter fisiko – kimiawi awal limbah batik sebelum diperlakukan dengan penambahan ampas teh hitam dan ampas kopi dengan berbagai variasi bobot disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Karakterisasi Awal Limbah Batik
Parameter Awal *Baku Mutu
KIMIAWI pH 8,4 6 – 9 COD (mg/L) 848 150 Chrom total (mg/L) 0,0299 1,0 Pb (mg/L) 1,0662 0,1 Cu (mg/L) 4,6133 2 Cd (mg/L) 2,2615 0,05 Zn (mg/L) 7,1546 5 FISIKAWI Kekeruhan (FTU) 64 - Warna (PtCo) 360 - DHL( ) 1.550 - TDS (ppm) 760 1000 TSS (ppm) 1,25 50
Keterangan : ( - ) : Tidak ada Baku Mutu, keterangan ini juga berlaku untuk Tabel 4. *Baku Mutu sesuai Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah No. 5 Tahun 2012
tentang Baku Mutu Limbah Industri Batik.
Dari Tabel 4 terlihat paramater kimiawi yang belum memenuhi baku mutu limbah industri batik adalah COD, Pb, Cu, Cd, dan Zn, sedangkan parameter kimiawi (pH dan chrom total) dan fisikawi (TDS dan TSS) sudah memenuhi baku mutu yang ditetapkan.
Dalam penelitian ini digunakan nisbah bobot ampas teh hitam dan ampas kopi sebagai adsorben alami. Kedua bahan ini dipilih karena selain gampang diperoleh, ampas teh hitam dan ampas kopi memiliki kandungan selulosa, lignin, karbohidrat yang memiliki grup hidroksil dalam strukturnya. Gugus fungsional adalah lignin, tannin atau senyawa phenolik lainnya terutama karboksilat (-COO-), fenolik hidroksil dan golongan oksil dengan pengaktivasi (HCl) mampu menjadi agen pengikat pengotor limbah cair batik (Nandal et al., 2014). Berbagai kombinasi variasi nisbah bobot ampas teh hitam dan ampas kopi (g / g) yang digunakan yaitu (15 : 5) ; (12,5 : 7,5) ; (10 : 10) ; (7,5 : 12,5) ; (5 : 15).
2. Pengaruh Nisbah Bobot Campuran Ampas Teh Hitam dan Ampas Kopi terhadap Penurunan COD, Cu, dan Zn
Rataan kandungan parameter kimiawi berkisar antara 0,37 ± 0,03 ppm, sampai dengan 137,6 ± 10,88 ppm, sedangkan parameter fisikawi (TDS dan TSS) telah memenuhi baku mutu meski sebelum diberi perlakuan, berkisar antara 39,06 ± 0,89 mg/L - 812 ± 13,60 mg/L (Tabel 5 dan Lampiran 1). Penambahan kombinasi nisbah bobot ampas teh hitam dan ampas kopi (7,5 g : 12,5 g) dengan pengadukan selama 600 menit menurunkan COD, sedangkan nisbah (12,5 g : 7,5 g) menurunkan Cu dan Zn limbah cair batik.
Teh Hitam dan Ampas Kopi dalam Waktu Kontak 600 menit. No. Parameter
Konsentrasi Parameter
Awal
Nisbah Bobot Ampas Teh Hitam dan Ampas Kopi (g / g)
BM A (AT 15 : AK 5) B (AT 12,5 : AK 7,5) C (AT 10 : AK 10) D (AT 7,5 : AK 12,5) E (AT 5 : AK 15) KIMIAWI 1. pH 8,4 Purata ± SE 8,84 ± 0,07 8,16 ± 0,14 8,76 ± 0,11 8,76 ± 0,07 8,8 ± 0,09 6 – 9 W = 0,14 (b) (a) (b) (b) (b) 2. COD (mg/L) 848 Purata ± SE 134,4 ± 10,88 137,6 ±10,88 163,2 ± 8,88 128 ± 14,05 150,4 ± 17,77 150
W = 18,633 (ab) (ab) (c) (a) (bc)
3. Cu (mg/L) 4,6133 Purata ± SE 1,34 ± 0,02 0,37 ± 0,03 0,8 ± 0,04 0,99 ± 0,07 0,76 ± 0,05 2
W = 0.07 (d) (a) (b) (c) (b)
4. Zn (mg/L) 7,1546 Purata ± SE 2,65 ± 0,03 2,67 ± 0,01 3,13 ± 0,16 4,16 ± 0,02 3,56 ± 0,10 5
W = 0.0336 (a) (a) (b) (d) (c)
FISIKAWI
Keterangan : *W = BNJ 5%; BM = Baku Mutu Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah No. 5 Tahu 2012 tentang Baku Mutu Limbah Indu ri Batik. n st
5. TDS (mg/L) 760 Purata ± SE 812 ± 13,60 812 ± 10,39 738 ± 20,40 760 ± 8,78 784 ± 6,80 1000
W = 20,68 (d) (d) (a) (b) (c)
6. TSS (mg/L) 1,25 Purata ± SE 52,2 ± 1,04 45,8 ± 1,62 46,4 ± 1,42 44,84 ± 1,68 39,06 ± 0,89 50
W = 2.3068 (c) (b) (b) (b) (a)
*Angka - angka yang diikuti dengan huruf yang sama menunjukkan antar perlakuan tidak ada beda secara bermakna, sedangkan angka – angka yang diikuti huruf yang berbeda menunjukkan adanya beda nyata.
Hasil rataan COD selama 600 menit pengadukan Tabel 5 berkisar antara 128 ± 14,05 mg/L - 163,20 ± 8,88 mg/L. Dari beberapa nisbah bobot campuran ampas teh hitam dan ampas kopi, terlihat bahwa nisbah bobot (7,5 g : 12,5 g) paling efektif menurunkan COD sesuai baku mutu yang disyaratkan. Menurut penelitian Reza and Abedin (2011) ampas teh hitam mampu menurunkan COD dari 259,85 mg/L menjadi 27,58 mg/L pada 1.000 mL larutan Dychufix Turkish Blue G selama 120 menit.
Hasil rataan Cu berkisar antara 0,37 ± 0,03 mg/L - 1,34 ± 0,02 mg/L (Tabel 5). Dari berbagai variasi nisbah bobot yang digunakan, nisbah bobot ampas teh hitam dan ampas kopi (12,5 g : 7,5 g) memberikan nilai yang optimum untuk Cu, sedangkan untuk logam Zn diperoleh rata – rata berkisar antara 2,65 ± 0,03 mg/L - 4,16 ± 0,02 mg/L dan memberikan nilai yang optimum pada nisbah bobot (12,5 g : 7,5 g). Kemampuan penyerapan logam Cu dan Zn ini terjadi karena adanya proses pertukaran ion yang berlangsung pada permukaan adsorben dengan Cu maupun Zn. Gugus fungsional pada ampas teh hitam dan ampas kopi yang berperan dalam pengikatan logam Cu dan Zn ini adalah karboksilat (Kyzas, 2012). Terjadi reaksi antara muatan positif ion Cu dan Zn dan beberapa muatan negatif pada permukaan protein, dimana ikatan kovalen terbentuk antara ion Cu atau ion Zn dan N- , O- atau C- terminal protein. Selain itu, senyawa fenolik yang terkandung dalam daun teh memiliki afinitas yang signifikan untuk menangkap logam berat dari suatu larutan (Zuorro and Lavecchia, 2010), sedangkan kopi terdapat komposisi quinic acid dan niacin yang memiliki gugus karboksilat (Anonim, 2015). Perbedaan persentase efekitivitas pengolahan dari masing – masing logam berat pada dosis adsorben dan waktu kontak yang sama disebabkan oleh adanya perbedaan afinitas kimia masing – masing dan kapasitas pertukaran ion yang
dipengaruhi oleh gugus fungsional yang ada pada permukaan adsorben tersebut (Thakur and Parmar, 2013).
3. Efektivitas Pengolahan Limbah Cair Batik dengan Berbagai Nisbah Bobot Ampas Teh Hitam dan Ampas Kopi terhadap Penurunan COD, Cu, dan Zn Berikut akan disajikan efektivitas pengolahan parameter fisiko - kimiawi limbah cair batik menggunakan penambahan berbagai nisbah bobot ampas teh hitam dan ampas kopi dalam waktu kontak 600 menit. Efektivitas yang dihasilkan berkisar antara 62,68 % - 91,98 % (Tabel 6).
Tabel 6. Efektivitas Pengolahan (dalam %) Nisbah Bobot Ampas Teh Hitam : Ampas Kopi (g / g) No Parameter Nisbah Bobot AT dan AK (gr / gr) Konsentrasi Awal Konsentrasi Akhir Efektivitas Pengolahan (%) *BM KIMIAWI 1. COD (mg/L) (7,5 : 12,5) 848 137,6 83,77 150 2. Cu (mg/L) (12,5 : 7,5) 4,6133 0,37 91,98 2 3. Zn (mg/L) (12,5 : 7,5) 7,1546 2,67 62,68 5
FISIKAWI
Keterangan : AT = Ampas Teh Hitam ; AK = Ampas Kopi, *BM = Baku Mutu
4. TDS (mg/L) (10 : 10) 760 738 2,90 1000
5. TSS (mg/L) (5 : 15) 1,25 39,06 - 50
Berdasarkan Tabel 6 terlihat bahwa efektivitas pengolahan COD dengan nisbah bobot ampas teh hitam dan ampas kopi (7,5 g : 12,5 g) sebesar 84,90%. Hasil ini lebih rendah dari penelitian yang dilakukan oleh Reza and Abedin (2011) yang menghasilkan efektivitas COD menggunakan ampas teh hitam sebesar 89,39% selama 90 menit, namun hasil ini lebih tinggi daripada penelitian Qiao et al., (2013) yang menghasilkan efektivitas COD menggunakan ampas kopi sebesar 67,4%.
Dari Tabel 6 menunjukkan bahwa efektivitas Cu dengan nisbah bobot (12,5 g : 7,5 g) mencapai 91,98%. Hasil ini lebih tinggi daripada 2 penelitian sebelumnya, yaitu
Seniunaite (2014) yang mendapatkan efektivitas penjerapan Cu dari larutan standar sebesar 85,9% menggunakan ampas kopi selama 60 menit dan penelitian Thakur and Parmar (2013) yang mendapatkan efektivitas Cu sebesar 89% menggunakan ampas teh hitam selama 120 menit.
Efektivitas Zn dengan nisbah bobot (12,5 g : 7,5 g) sebesar 62,68% (Tabel 6). Hasil ini lebih tinggi dari penelitian Wu et al., (2015) dengan menggunakan ampas kopi yang memiliki efektivitas sebesar 44% selama 180 menit. Sebaliknya lebih rendah dari penelitian Thakur and Parmar (2013) dengan penambahan ampas teh selama 120 menit memiliki efektivitas sebesar 90%.
4. Isoterm Adsorpsi Parameter Fisiko - Kimiawi Limbah Cair Batik dengan Menggunakan Ampas Teh Hitam dan Ampas Kopi dalam Waktu Kontak 600 menit
Hasil perhitungan isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich dari logam berat limbah cair batik disajikan dalam (Tabel 7).
Isoterm Adsorpsi Chemical Oxygen Demand (COD)
Model isoterm adsorpsi COD dalam pengolahan limbah cair batik pada nisbah bobot ampas teh hitam : ampas kopi (12,5 g : 7,5 g) mengikuti isoterm Freundlich dengan persamaan y = 1,0514x – 1,8865 dengan nilai KF = 0,0130 (Tabel 7).
Menurut penelitian Dhas (2008), model isoterm adsorpsi COD pada limbah tekstil menggunakan karbon teraktivasi dan batu kapur mengikuti isoterm Freundlich dengan nilai R2 > 0,96.
Tabel 7. Isoterm Adsorpsi Langmuir dan Freundlich Paramater Kimiawi dari Limbah Cair Batik Menggunakan Nisbah Bobot Ampas Teh Hitam dan Ampas Kopi
No. Parameter NB (AT : AK)
(g / g) Langmuir RL b Cm (mg / g) Freundlich n Log KF KF 1. COD (12,5 : 7,5) y = 0.0167x - 0.2676 - 0,0200 - 0,0624 59,8802 y = 1.0514x - 1.8865 0,9487 - 1,8865 0,0130 R² = 0.7194 (r = 0,8482) R² = 0.8456 (r = 0,9196) 2. Tembaga (Cu) (12,5 : 7,5) y = 0,0229x -0,0153 - 0,1781 - 1,4967 43.6681 y = - 0,9816x -1,0021 -1,0187 - 1,0021 0,0995 R2 = 0,8906 (r = 0,9437) R2 = 0,3005 (r = 0,5482) 3. Seng (Zn) (12,5 : 7,5) y = 0.024x - 0.059 - 0,5291 - 0,4068 41,6667 y = -1.6623x - 0.0216 - 0,6016 - 0,0216 0,9515 R2 = 0.8423 (r = 0,9178) R2 = 0.2464 (r = 0,4964)
Keterangan : NB = Nisbah Bobot ; AT = Ampas Teh Hitam ; AK = Ampas Kopi ; RL = Faktor Pemisahan ; Cm = Kapasitas Adsorpsi Maksimum (mg/g) ; b = Konstanta
Isoterm Adsorpsi Tembaga (Cu)
Model isoterm adsorpsi Cu dalam pengolahan limbah cair batik pada nisbah bobot ampas teh hitam : ampas kopi (12,5 g : 7,5 g) mengikuti persamaan Langmuir dengan persamaan Ce/(x/m) = 0,0229x – 0,0153 dengan nilai R2 = 0,8906 dan r = 0,9437. Dari persamaan Langmuir diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum Cm (mg/g) sebesar 43,6681 mg/g (Tabel 7),
Hasil penelitian Kyzas (2012) menunjukkan bahwa ampas kopi dapat menurunkan Cu (II) dari larutan standar CuSO4.5H2O dan mengikuti model isoterm
Langmuir – Freundlich dengan nilai R2 = 0,993 , b = 0,612 serta kapasitas adsorpsi maksimum Cu (II) sebesar 70 mg/g. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Cay et al., (2004) menunjukkan bahwa ampas teh hitam dapat menurunkan Cu mengikuti model isoterm Freundlich dengan nilai KF = 2,8379 dan nilai R2 = 0,992.
Isoterm Adsorpsi Seng (Zn)
Model isoterm adsorpsi Zn dalam pengolahan limbah cair batik pada nisbah bobot ampas teh hitam : ampas kopi (12,5 g : 7,5 g) mengikuti persamaan Langmuir dengan persamaan Ce/(x/m) = 0,024x - 0,059 dengan nilai R2 = 0,8423 dan r = 0,9178. Dari persamaan Langmuir diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum Cm (mg/g) sebesar 41,6667 mg/g (Tabel 7),
Berdasarkan penelitian Wasewar et al., (2008 ), ampas teh hitam dapat menurunkan Zn mengikuti semua model isoterm (Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, dan Tempkin) dengan kapasitas adsorpsi maksimum Zn (II) sebesar 14,2 mg/g dengan nilai R2 = 0,9917 pada suhu 333, serta nilai KF = 6,3624 dan R2 = 0,9684.
Langmuir dengan nilai R2 = 0,968 dan kapasitas adsorpsi maksimum Zn (II) sebesar 46,05 mg/g.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1) Antar berbagai kombinasi nisbah bobot ampas teh hitam dan ampas kopi, diperoleh hasil optimum untuk COD pada nisbah bobot (7,5 g : 12,5 g), sedangkan untuk parameter Cu dan Zn nisbah bobot (12,5 g : 7,5 g). Efektivitas yang diperoleh untuk parameter kimiawi COD, Cu, dan Zn berturut - turut adalah : 84,90%; 91,98%; dan 62,68%.
2) Model isoterm adsorpsi untuk COD adalah isoterm Freundlich, sedangkan untuk Cu dan Zn adalah isoterm Langmuir. Kapasitas adsorpsi untuk COD adalah 0,0130 , sedangkan kapasitas adsorpsi maksimum Cu dan Zn berturut – turut sebesar 43,67 mg/g (Cu) dan 41,67 mg/g (Zn).
SARAN
Untuk penelitian selanjutnya digunakan arang ampas teh hitam yang diarangkan. Dilakukan decolorisasi pada masing – masing ampas teh hitam maupun ampas kopi sebelum pengaplikasian adsorben.
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G. & S.S Santika. 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya : Usaha nasional. Anbalagan, K., P Senthilkumar and R Karthikeyan. 2015. Adsorption of Toxic Cr (VI)
Ions From Aqueous Solution by Sulphuric Acid Modified Strychnos Potatorum Seeds in Batch and Column Studies. Desalination and Water Treatment. London, 21 May 2015. 1 – 23.
Anonim. 2015. 10 Kandungan Kimiawi yang Terdapat pada Kopi. Diambil dari http://www.hasbihtc.com/10-kandungan-kimiawi-yang-terdapat-pada-kopi.html. [4 Mei 2016].
Cay, S., A Uyanik andA Ozasik. 2004. Single and binary component adsorption on copper (II) and cadmium (II) from aqueous solution using tea industry waste. Sep. Purif. Technol 38 (3), 273-280.
Dhas, J.P.A/L.A. 2008. Removal of COD and colour from textile wastewater using limestone and activated carbon. Penang. Master of Science. Universiti Sains Malaysia. [Thesis]
Handayani, M dan E Sulistiyono. 2009. Uji Persamaan Langmuir dan Freundlich pada Penyerapan Limbah Chrom (VI) oleh Zeolit. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi Nuklir PTNBR – BATAN. Bandung, 3 Juni 2009. 130 – 136.
Hernayanti dan E Proklamasiningsih. 2004. Fitoremediasi Limbah Cair Batik Menggunakan Kayu Apu (Pistia stratiotes L.) sebagai Upaya untuk Memperbaiki Kualitas Air . Phytoremediation of Batik Liquid Waste Using Water Lettuce (Pistia stratiotes L.) for Improving Water Quality. Jurnal Pembangunan Pedesaan 4 (03), 164 - 172.
Imawati, A dan Adhitiyawarman. 2015. Kapasitas Adsorpsi Maksimum Ion Pb (II) oleh Arang Aktif Ampas Kopi Teraktivasi HCl dan H3PO4. JKK 4 (02), 50 - 61.
Kumar, Y.P., C.B Kumar., B Samalatha and G.B Rao. 2009. “Removal of Zinc from Aqueous Solution Using Coffee Industry Waste” in Separation Processes ICSP 2009. Mishra, P.K., Mondal M.K., and Srivastava P., (Eds). India. Institute of Technology Banaras Hindu University. 118 – 126.
Kyzas, G.Z. 2012. Commercial Coffe Wastes as Materials for Adsorption of Heavy Metals from Aqueous Solutions. Materials1826 – 1840.
Nandal, M., R. Hooda and G. Dhania. 2014. Tea Wastes as a Sorbent for Removal of Heavy Metals from Wastewater. International Journal of Current Engineering and Technology 4(01), 243 – 247.
Peraturan Daerah Jawa Tengah. 2012. Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah Nomor 5 Tahun 2012 Tentang Perubahan Atas Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah Nomor 10 Tahun 2004 Tentang Baku Mutu Air Limbah. Jawa Tengah : Gubernur Jawa Tengah.
Putra, A.D.K. 2014.Nisbah Bobot Campuran Kulit Jeruk (Citrus sp.) dan Arang Tongkol Jagung (Zea mays L.) sebagai Adsorben dalam Pengolahan Air Limbah Tekstil. Salatiga. Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana. [Skripsi].
Qiao, W., K Takayanagi., M Shofie., Q Niu., H.Q Yu., & Y.Y Li. 2013. Thermophilic anaerobic digestion of coffee grounds with and without waste activated sludge as co-substrate using a submerged AnMBR : System amendments and membrane performance. Bioresource Technology, 150, 249 – 258.
Retnowati. 2005. Efektivitas Ampas Teh sebagai Adsorben Alternatif Limbah Cair Industri Tekstil. Bogor. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Reza, A., & M.Z Abedin. 2011. Application of Bioadsorbents for The Wastewater Treatment of a Composite Knit Industry. Journal of the Environment 8(1), 19 – 26.
Seniunaite, J., R Vaiskunaite and V Bolutiene. 2014. Coffee Grounds as an Adsorbent for Copper and Lead Removal from Aqueous Solutions. The 9th
International Conference”ENVIRONMENTAL ENGINEERING”. Lithuania, 22 – 23 May 2014. 1 – 6.
Steel, R.G.D. and J.H Torie, 1981.Principle and Procedures of Statistic A Biometrical Approach, 2nd ed. Mc Grow-Hill International.Book Co, Kuga Kusha, Japan. Sudarja dan N Caroko. 2012. Kaji Eksperimental Efektivitas Penyerapan Limbah Cair
Industri Batik Taman Sari Yogyakarta Menggunakan Arang Aktif Mesh 80 dari Limbah Gergaji Kayu Jati. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika 14(01), 50 - 58. Thakur, L. S., & M Parmar. (2013). Adsorption of Heavy Metal (Cu2+, Ni2+ and Zn2+)
from Synthetic Waste Water by Tea Waste Adsorbent. International Journal of Chemical and Physical Sciences 2(06), 6 – 19.
Wasewar, K.L., M Atif.,B Prasad and I.M Mishra. 2008a. Adsorption of Zn using factory tea waste : kinetics, equilibrium and thermodynamics.CLEAN : Soil, Water, Air. 36 (3), 320 - 329.
Wu, C. H., C.Y Kuo and S.S Guan. 2015. Adsorption Kinetics of Lead and Zinc Ions by Coffee Residues. Pol. J. Environ. Stud 24(2), 761 – 767.
Zuorro, A and R Lavecchia. 2010. Adsorption of Pb(II) on Spent Leaves of Green and Black Tea. American Journal of Applied Sciences 7(02), 153 – 159.
