Pemanfaatan Limbah Cangkang Kerang Bulu Sebagai Adsorben Untuk Menjerap Logam Kadmium (II) dan Timbal (II)

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KERANG

BULU SEBAGAI ADSORBEN UNTUK MENJERAP

LOGAM KADMIUM (II) DAN TIMBAL (II)

SKRIPSI

Oleh

AKHMAD ANUGERAH S

100405043

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KERANG

BULU SEBAGAI ADSORBEN UNTUK MENJERAP

LOGAM KADMIUM (II) DAN TIMBAL (II)

SKRIPSI

Oleh

AKHMAD ANUGERAH S

100405043

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 :

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KERANG BULU SEBAGAI

ADSORBEN UNTUK MENJERAP LOGAM KADMIUM (II) DAN TIMBAL

(II)

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 dikemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 13 Agustus 2015

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul :

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KERANG BULU SEBAGAI

ADSORBEN UNTUK MENJERAP LOGAM KADMIUM (II) DAN TIMBAL

(II)

PRAKATA

Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi

dengan judul “Pemanfaatan Limbah Cangkang Kerang Bulu Sebagai Adsorben Untuk Menjerap Logam Kadmium (II) dan Timbal (II)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

 Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai adsorben yang dibuat dari cangkang kerang bulu yang diaktivasi secara termal dan karakteristiknya sebagai pemanfaatan limbah yang terbuang

 Penelitian ini membantu pengolahan limbah logam kadmium (II) dan Timbal (II) dengan proses adsorpsi sehingga tidak membahayakan kehidupan masyarakat.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada Ibu

Dr. Ir. Iriany, M.Si.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 13 Agustus 2015

Penulis

DEDIKASI

ALLAH SWT & RASUL MUHAMMAD SAW

Keluargaku Tercinta

&

Perawat Hemodialisa

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Akhmad Anugerah S NIM : 100405043

Tempat/tgl lahir : Medan / 08 April 1991 Nama orang tua : Patogar Siregar

Alamat orang tua :

Jl. Klambir V gg. Sami Rujuk No. 54 Medan 20125

Asal Sekolah :

 SD Negeri 064983 Medan tahun 1998-2004  SMP Sutomo 1 Medan tahun 2004-2007  SMA Sutomo 1 Medan tahun 2007-2010 Pengalaman Organisasi :

 HIMATEK periode 2013 – 2014 sebagai Anggota SOSRO (Sosial dan Rohani

ABSTRAK

Adsorben cangkang kerang bulu dapat digunakan dalam mengadsorpsi ion logam berat seperti Cd(II) dan Pb(II). Hal ini terlihat dari hasil analisa penjerapan logam dengan mengukur nilai persentase penjerapan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui faktor – faktor yang berpengaruh dalam pembuatan adsorben, menentukan sifat dan karakteristik dari cangkang kerang bulu dan mengetahui banyaknya senyawa yang dijerap serta nilai Isoterm Langmuir dan Freundlich. Bahan

– bahan yang digunakan antara lain cangkang kerang bulu, aquadest, dan larutan logam Cd(II) dan Pb(II). Variabel dalam penelitian ini adalah suhu aktivasi, jumlah adsorben, konsentrasi larutan logam yang digunakan dan waktu sampai setimbang. Penelitian ini diawali dengan melakukan pengecilan ukuran cangkang kerang bulu menjadi seukuran 140 mesh, kemudian dilakukan aktivasi termal pada suhu 110ᴼC, 500ᴼC dan 800ᴼC di dalam furnace. Selanjutnya dilakukan proses analisa dengan melakukan karakterisasi adsorben dengan menggunakan peralatan BET, mengukur berat jenis, kadar air dan abu, serta mengadsopsi adsorben 500ᴼC dengan larutan logam dan mengukur larutan sisa tersebut dengan peralatan AAS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa luas permukaan adsorben yang diaktivasi pada suhu 110ᴼC, 500ᴼC dan 800ᴼC sebesar 725,43; 807,94; dan 803,822 m2/kg. Berat jenis berbanding terbalik dengan suhu aktivasi, nilai kadar air dan abu tidak melewati nilai SNI yang ditetapkan. Adsorben yang diaktivasi pada suhu 500ᴼC lebih baik mengikuti persamaan Isoterm Freundlich.

ABSTRACT

Adsorbent from the fur shells could be used to adsorb heavy metal ions such as Cd(II) and Pb(II). This is shown from the results of the analysis of metal adsorption by measuring the percentage entrapment values. This research was aimed to identify factors - factors that influenced the making of adsorbent, determine the nature and characteristics of the fur shells and to know how much was the compound had been adsorbed as well as the value of Langmuir and Freundlich Isotherm. Materials - materials used include fur shells, aquadest, and a solution of metal Cd(II) and Pb(II). Variables in this research was the activation temperature, the amount of adsorbent, the concentration of the metal solution was used and the time until equilibrium. This research was began with fur shells reduction to the size of 140 mesh, and then activation thermal at a temperature 110ᴼC, 500ᴼC and 800ᴼC in the furnace. Furthermore, the analysis process by performing adsorbent characterization using BET equipment, measure its density, moisture content and ash, as well as adsorbed adsorbent 500ᴼC with a solution of metal and measured the remaining solution by AAS equipment. The result showed that adsorbent activated at temperatures 110ᴼC, 500ᴼC and 800ᴼC had surface area 725.43; 807.94; and 803.822 m2/kg. Density was inversely proportional to the activation temperature, the value of moisture content and ash was the specified with the value by SNI. Adsorbents activated at temperatures 500ᴼC better followed Freundlich Isotherm equation.

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN SKRIPSI ii

PRAKATA iii

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR SINGKATAN xvii

DAFTAR SIMBOL xviii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 3

1.4 MANFAAT PENELITIAN 3

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1.3 Prinsip Adsorpsi Berdasarkan Ukuran Pori 7

2.1.4 Isoterm Adsorpsi 7

2.2 KALSINASI – KARBONASI 9

ix

2.3.1 Sejarah Kerang 12

2.3.2 Konsumsi Kerang 14

2.4 PERATURAN PEMERINTAH TENTANG LIMBAH CAIR

15

2.5 PENELITIAN YANG TELAH DILAKUKAN MENGGUNAKAN CANGKANG KERANG

17

2.6 ANALISA BIAYA 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 21

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 21

3.2 BAHAN 21

3.3 PERALATAN 21

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 22

3.4.1 Pembuatan Adsorben Cangkang Kerang Bulu 22

3.5 PROSEDUR ANALISA 23

3.5.1 Karakterisasi Adsorben Cangkang Kerang Bulu

23

3.5.2 Penentuan Densitas Cangkang Kerang Bulu 23

3.5.3 Penentuan Kadar Air 24

3.5.4 Penentuan Kadar Abu 24

3.5.5 Penentuan Jumlah Logam Cd(II) dan Pb(II) yang Terjerap

24

3.6 FLOWCHART PERCOBAAN 26

3.6.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Cangkang Kerang Bulu

26

3.6.2 Flowchart Penentuan Densitas Cangkang Kerang Bulu

27

3.6.3 Flowchart Penentuan Kadar Air 28 3.6.4 Flowchart Penentuan Kadar Abu 29 3.6.5 Flowchart Penentuan Jumlah Logam Cd(II)

dan Pb(II) yang Terjerap dalam Adsorben

30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31

x

BULU

4.2 KARAKTERISASI ADSORBEN DENGAN PERALATAN BET

33

4.3 PENENTUAN BERAT JENIS DARI ADSORBEN 36

4.4 PENENTUAN KADAR AIR 37

4.5 PENENTUAN KADAR ABU 39

4.6 PENENTUAN JUMLAH LOGAM Cd2+ DAN Pb2+ YANG TERJERAP OLEH ADSORBEN

41

4.6.1 Penentuan Jumlah Logam Cd2+ Dan Pb2+ Yang Terjerap Oleh Adsorben

41

4.6.2 Penentuan Adsorpsi Isoterm Logam Cd2+ Dan Pb2+ Yang Terjerap Oleh Adsorben

43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 48

5.1 KESIMPULAN 48

5.2 SARAN 49

DAFTAR PUSTAKA 50

LAMPIRAN 1 52

LAMPIRAN 2 57

LAMPIRAN 3 61

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.3 Persentase Titik Pantau Air Sungai di Indonesia Dengan Status Tercemar Berat Berdasarkan Kriteria Mutu Air Kelas II PP 82 Tahun 2001

16

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Cangkang Kerang 26 Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Densitas Adsorben Cangkang

Kerang

dengan Variasi Suhu 110ᴼC, 500ᴼC dan 800ᴼC

31

Gambar 4.2 Data Hasil Adsorpsi Adsorben 500ᴼC Terhadap Cd2+ dengan Menggunakan 1 gr Adsorben pada Suhu Kamar

41

Gambar 4.3 Data Hasil Adsorpsi Adsorben terhadap Pb2+ Dengan Menggunakan 1 gr Adsorben pada Suhu Kamar

42

Gambar 4.4 Data Hasil Adsorpsi Isoterm Freundlich Adsorben 500ᴼC terhadap Cd2+

43

Gambar 4.5 Data Hasil Adsorpsi Adsorben 500ᴼC Terhadap Pb2+ ₄₄

Gambar 4.6 Data Hasil Adsorpsi Isoterm Langmuir Adsorben 500ᴼC terhadap Cd2+

45

Gambar 4.7 Data Hasil Adsorpsi Isoterm Freundlich Adsorben 500ᴼC terhadap Pb2+

46

Gambar L3.1 Cangkang Kerang 61

Gambar L3.2 Ball Mill Cangkang Kerang 61

xii

Gambar L3.4 Hasil Ayakan 140 mesh 61

Gambar L3.5 Furnace pada Pemanasan Suhu 500ᴼC 62

Gambar L3.6 Desikator 62

Gambar L3.7 Adsorben Hasil Pemanasan Suhu 500ᴼC 62 Gambar L3.8 Penentuan Berat Jenis Adsorben suhu 500ᴼC dengan

Piknometer

62

Gambar L3.9 Penimbangan Adsorben dalam Penentuan Kadar Air dan Abu

63

Gambar L3.10 Adsorpsi Ion Logam 63

Gambar L3.11 Penyaringan 63

DAFTAR TABEL

Tabel 2.5 Harga Kebutuhan Listrik 19

Tabel 4.1 Data Hasil Analisa BET 34

Tabel 4.2 Syarat Adsorben Komersil Berdasarkan Luas Permukaan

35

Tabel 4.3 Penggolongan Adsorben Berdasarkan Ukuran Pori 35 Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Berat Jenis dari Adsorben 36 Tabel 4.5 Data Hasil Pengukuran Penentuan Kadar Air 37 Tabel 4.6 Standar Kualitas Arang Aktif menurut SNI (1995) 38 Tabel 4.7 Data Hasil Pengukuran Penentuan Kadar Abu 39 Tabel 4.8 Standar Kualitas Arang Aktif menurut SNI (1995) 40 Tabel 4.9 Data Hasil Persentase Penjerapan Logam Cd2+ dan Pb2+ 42 Tabel 4.10 Nilai Isoterm Langmuir Cd2+ dan Pb2+ 44 Tabel 4.11 Nilai Isoterm Freundlich Cd2+ dan Pb2+ 46

Tabel L1.1 Data Hasil Analisa BET 53

xiv

Logam Cd2+

Tabel L1.11 Data Deret Standar Logam Pb2+ 56 Tabel L1.12 Data Hasil Adsorbansi Adsorben 500ᴼC Terhadap

Logam Pb2+

56

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN 53

L1.1 DATA HASIL PERCOBAAN BET 53

L1.2 DATA HASIL PERCOBAAN BERAT JENIS

53

L1.3 DATA HASIL PERCOBAAN KADAR AIR 54 L1.4 DATA HASIL PERCOBAAN KADAR ABU 54 L1.5 DATA HASIL PENENTUAN JUMLAH

LOGAM Cd2+ DAN Pb2+ YANG TERJERAP ADSORBEN

55

L1.5.1 Data Hasil Percobaan Penentuan Jumlah Logam Cd2+ yang Terjerap Adsorben

55

L1.5.2 Data Hasil Percobaan Penentuan Jumlah Logam Pb2+ yang Terjerap Adsorben

56

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 57

L2.1 PERHITUNGAN BERAT JENIS

ADSORBEN

57

L2.2 PERHITUNGAN KADAR AIR ADSORBEN 58

L2.3 PERHITUNGAN KADAR ABU

ADSORBEN

58

L2.4 PERHITUNGAN JUMLAH LOGAM Cd2+

DAN Pb2+ _{YANG TERJERAP ADSORBEN}

59

xvi

L3.1 FOTO PERLAKUAN AWAL CANGKANG KERANG BULU

61

L3.2 FOTO PROSES PEMANASAN

CANGKANG KERANG BULU

62

L3.3 FOTO KARAKTERISASI ADSORBEN 62

L3.4 FOTO PROSES ADSORPSI TERHADAP ION LOGAM Cd2+ DAN Pb2+

DAFTAR SINGKATAN

pH Power of Hydrogen

COSP Calcined oyster shell powders

NOSP Natural oyster shell powders

Å Angstrom

BET Braunner, Emmet and Teller

SUSENAS Survei Sensus Ekonomi Nasional PP Peraturan Pemerintah

SSA Spektofometer serapan atom

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Cd Kadmium

Pb Timbal

Al(OH)3 Alum

CaCO3 Kalsium karbonat

CaPO4 Kalsium fosfat

CaO Kalsium oksida / kalsit CO2 Karbon dioksida

NaCl Natrium Klorida KNO3 Potasium Nitrat

x Banyaknya zat yang teradsorpsi mg

m Massa adsorben mg

C Konsentrasi akhir k Konstanta adsorben n Konstanta adsorben MgCO3 Magnesium karbonat

MgO Magnesium oksida ZnCO3 Zink karbonat

ZnO Zink oksida

SiO2 Silika dioksida

Al2O3 Alumunium trioksida

xix

SO3 sulfit

M1 Massa piknometer kosong g

M2 Massa piknometer + air g

M3 Massa piknometer + adsorben g

M4 Massa piknometer + air + adsorben g

adsorben Berat jenis adsorben g/ml

air Berat jenis air g/ml

W ads Berat Cd(II) atau Pb(II) yang terjerap oleh

satu gram sampel mg/g

B Berat sampel yang digunakan g

C1 Konsentrasi larutan Cd(II) atau Pb(II) awal ppm

C2 Konsentrasi larutan Cd(II) atau Pb(II) akhir ppm

V Volume larutan Cd(II) atau Pb(II) yang

digunakan ml

R2 _{Koefisien korelasi}

%penjerapan Nilai persentase yang terjerap dari logam

Cd(II) dan Pb(II) %

Co Konsentrasi awal logam Cd(II) dan Pb(II) ppm C Konsentrasi akhir logam Cd(II) dan Pb(II) ppm q Konsentrasi dalam fase padatan kgadsorbate/kgAdsorben

qo Konsentrasi dalam fase padatan kgadsorbate/kgpadatan

K Konstanta Kg/m3