PENGEMBANGAN METODE ALIR MENGGUNAKAN SILIKA GEL DARI SEKAM PADI UNTUK MENGATASI LOGAM
BERAT Cd(II) DAN Zn(II)
Oleh :
Ema Clary Decy Ria Tambunan NIM 408231024S
Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala berkat dan kuasa-Nya yang senantiasa menyertai, memelihara dan mencukupkan serta menolong penulis selama memulai perkuliahan sampai melakukan penelitian dan penyusunan skripsi, sehingga semuanya berjalan dengan baik. Judul penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2012 adalah Pengembangan Metode Alir Menggunakan Silika Gel Dari Sekam Padi Untuk Mengatasi Logam Berat Cd(II) dan Zn(II).
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan judul proposal penelitian sampai penyusunan skripsi, antara lain kepada Ibu Lisnawaty Simatupang, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah memberikan arahan serta bimbingan dan Bapak Agus Kembaren, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing akademik yang telah membimbing penulis dalam perkuliahan, serta Bapak Prof. Dr. Albinus Silalahi, M.S, Bapak Dr. Zainuddin Muthar, M.Si dan Bapak Dr. Marham Sitorus, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan demi selesainya skripsi ini.
Teristimewa kepada orangtua yang saya kasihi Ayahanda E.Tambunan & Ibunda tercinta M.Hutabarat, yang telah memberikan dukungan, doa dan kasih sayang serta dukungan materi kepada penulis. Terimakasih juga kepada Adik-adikku yang tercinta (Edgar Tambunan, Elisabeth Tambunan, Esrani Tambunan dan Erhanusa Tambunan), Juga sahabat-sahabatku (Debora, Ririn, Ribka, Tetty, Maris, Marthin, Lian, Febryanti)dan seluruh teman seperjuangan Kimia NK 08 yang mendukung penulis selama perkuliahan dan penelitian. Terimakasih juga buat B’Donal Sirait yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis selama dalam perkuliahan hingga selesai serta Kak Monita Sidauruk, Kak Reni Pangaribuan dan ito ku Westly teman seperjuangan selama melakukan penelitian.
Medan, Agustus 2012 Penulis
PENGEMBANGAN METODE ALIR MENGGUNAKAN SILIKA GEL DARI SEKAM PADI UNTUK MENGATASI LOGAM
BERAT Zn(II) dan Cd(II)
Ema Clary Decy Ria Tambunan (408231024)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan Silika Gel dari Sekam Padi dari Parsoburan, Sumatera Utara. Adsorben yang dihasilkan digunakan untuk mengetahui daya serap adsorpsi terbesar silika gel dari sekam padi dalam mengatasi logam berat Cd(II) dan Zn(II) dengan menggunakan metode alir dan filtrat dianalisis dengan Spektroskopi Serapan Atom (SSA). Pembuatan silika gel dari abu sekam padi dilakukan dengan proses pembersihan abu sekam padi, penambahan larutan NaOH 4M, penambahan akuades 200 mL dan didiamkan selama 16 jam untuk memperoleh larutan natrium silikat. Selanjutnya ditambahkan larutan HCl 3M sampai pH 7. Pada penambahan asam ini, terbentuk gel putih. Gel putih ini dikeringkan pada suhu 70 0C dan digerus dan diayak dengan ayakan 200 mesh sehingga diperoleh hasil akhir silika gel.
Pada proses adsorpsi dimulai dengan kondisioning kolom dimana pada kolom dimasukkan glass wool, kapas dan adsorben silika gel. Selanjutnya sampel yang berisi campuran larutan Zn(II) 500 ppm dan Cd(II) 500 ppm masing-masing sebanyak 10 mL dialirkan ke kolom, di vakum dan selanjutnya ekstrak ditampung untuk dianalisis dengan Spektroskopi Serapan Atom (SSA).
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar vii
Daftar Tabel viii
Daftar Lampiran ix
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Batasan Masalah 3
1.3. Rumusan Masalah 3
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Sekam Padi 5
2.1.1. Komposisi Sekam Padi dan Abu Sekam Padi 6 2.1.2. Pemanfaatan Sekam Padi di Bidang Industri 7
2.2. Silika Gel 8
2.3. Logam Berat 9
2.3.1. Nikel (Ni) 10
2.3.2. Magnesium (Mg) 10
2.4. Adsorpsi 11
2.5. Model Isoterm Langmuir 14
2.6. Kromatografi Kolom 15
2.6.1. Packing dan Operasi Kolom 16
2.7. Ekstraksi Fase Padat 16
2.8. Spektroskopi Serapan Atom (SSA) 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 20
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian 20
3.2. Alat dan Bahan 20
3.2.1. Alat 20
3.2.2. Bahan 20
3.3. Prosedur Penelitian 20
3.3.1. Pembuatan Silika Gel Dari Abu Sekam Padi 20 3.3.2. Adsorpsi dengan Metode Ektraksi Fase Padat (EFP) untuk
Efektivitas dan Selektivitas Adsorben Silika Gel 21
3.4. Diagram Alir Penelitian 22
iii
3.4.2. Diagram Alir Adsorpsi dengan Metode Ekstraksi Fase Padat
(EFP) Untuk Efektivitas Dan Selektivitas Adsorben Silika Gel 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 24
4.1. Pembuatan Silika Gel dari Abu Sekam Padi 24 4.2. Penentuan Daya Serap Silika Gel Terhadap Logam Divalent
Mg2+ dan Ni2+ 25
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 29
5.1. Kesimpulan 29
5.2. Saran 29
DAFTAR TABEL
[image:8.595.74.529.110.645.2]Halaman Tabel 2.1. Komposisi Kimia Sekam Padi 6
Tabel 2.2. Komposisi Abu Sekam Padi 7
iv
DAFTAR GAMBAR
[image:9.595.85.526.114.584.2]Halaman
Gambar 2.1. Struktur Silika Gel 9
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Pembuatan Larutan 32
Lampiran 2. Perhitungan Daya Serap Silika Gel 34
Lampiran 3. Data Hasil Analisis SSA 37
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Limbah sering diartikan sebagai bahan buangan/bahan sisa dari proses pengolahan hasil pertanian. Proses penghancuran limbah secara alami berlangsung lambat, sehingga limbah tidak saja mengganggu lingkungan sekitarnya tetapi juga mengganggu kesehatan manusia. Pada setiap penggilingan padi dapat di lihat tumpukan bahkan gunungan sekam yang semakin lama semakin tinggi. Pembakaran sekam padi dapat menghasilkan 20% abu dengan kadar silika (SiO2) sekitar 87-97%. Saat ini pemanfaatan sekam padi tersebut masih sangat sedikit, sehingga sekam tetap menjadi bahan limbah yang mengganggu lingkungan dan menimbukan penyakit (http://id.wikipedia.org/wiki/sekam padi).
Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar ataupun sebagai adsorpsi pada logam-logam berat. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30% dari bobot gabah. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah. Sekam dengan persentase yang tinggi tersebut dapat menimbulkan problem lingkungan (Haryadi, 2006).
sebagai bahan campuran untuk membuat keramik seni. (Harsono, 2002)
Masalah pencemaran semakin menarik perhatian masyarakat, dalam kurun waktu beberapa tahun terakhir ini. Perkembangan industri yang demikian cepat merupakan salah satu penyebab turunnya kualitas lingkungan. Penanganan masalah pencemaran menjadi sangat penting dilakukan dalam kaitannya dengan pembangunan berwawasan lingkungan terutama harus diimbangi dengan teknologi pengendalian pencemaran yang tepat guna (Fatha, 2007). Pada air limbah industri dan pertambangan merupakan sumber utama polusi karena kadungan logam beratnya. Logam-logam berat ini dapat membahayakan bagi kesehatan manusia jika konsentrasinya melebihi batas ambang yang diijinkan dan juga sangat beracun bagi organisme air bahkan pada konsentrasi yang rendah. Walaupun konsentrasinya belum melebihi batas ambang, keberadaan logam berat telah diketahui bersifat akumulatif dalam sistem biologis yaitu memiliki efek racun bahkan karsinogenik pada makhluk hidup yang sangat membahayakan (Habibi, 2009). Salah satu metode untuk menurunkan konsentrasi logam berat dalam lingkungan perairan adalah metode adsorpsi.
Dalam tubuh hewan dan manusia, Cd terakumulasi dalam ginjal, hati, pankreas, dan tiroid, akibat yang ditimbulkan dapat bersifat kronis hinnga akut, tergantung pada konsentrasi Cd yang masuk kedalam tubuh. Cd merupakan salah satu unsur transisi dalam sistem periodik yang memiliki konfigurasi elektron[Kr]5s24d10. Ion kadmium mampu menggantikan Zn2+dalam logam enzim karena Cd dan Zn berada dalam satu golongan pada setiap periodik sehingga sifat kedua logam tersebut hampir mirip.
Zink (Zn) adalah logam yang putih kebiruan,berkilau dan bersifat diamagnetik. logam ini cukup mudah ditempa dan liat pada 110 - 1500C. Zink melebur pada 4100C dan mendidih pada 9060C (Vogel,1984). Kebanyakan seng mutu komersial tidak berkilau. Seng sedikit kurang padat daripada besi dan berstruktur kristal heksagonal. Seng merupakan zat mineral esensial yang sangat penting bagi tubuh. Terdapat sekitar dua milyar orang di negara-negara berkembang yang kekurangan asupan seng. Defisiensi dari Zink juga dapat menyebabkan banyak penyakit. Pada anak-anak, defisiensi ini menyebabkan gangguan pertumbuhan, memengaruhi pematangan seksual, mudah terkena infeksi, diare, dan setiap tahunnya menyebabkan kematian sekitar 800.000 anak-anak di seluruh dunia. Konsumsi seng yang berlebihan dapat menyebabkan ataksia, lemah lesu, dan defisiensi tembaga. (http://wikipedia.org/wiki/Seng/html).
Beberapa metode kimia maupun biologis telah dicoba untuk memisahkan logam berat yang terdapat di dalam limbah cair, salah satunya adalah dengan adsorpsi. Adsorben yang biasa digunakan dalam proses adsorpsi ini antara lain adalah alumina, karbon aktif, silika gel, dan zeolit.
(2012) telah berhasil melakukan adsorbsi simultan ion logam divalen Mg(II) dan Ni(II) dengan metode ekstraksi fase padat (EFP) dimana daya serap silika gel dari sekam padi sebagai adsorben logam Mg2+ pada fraksi I adalah 11,333 µmol/g dan fraksi II adalah 34,667 µmol/g sedangkan untuk logam Ni2+ pada fraksi I adalah 5,571 µmol/g dan pada fraksi II adalah 11,786 µmol/g. Silika gel sekam padi lebih efektif dalam menyerap logam Mg2+ dibandingkan logam Ni2+.
Berdasarkan uraian di atas maka direncanakan akan melakukan penelitian dengan judul“Pengembangan Metode Alir Menggunakan Silika Gel dari Sekam Padi Untuk Mengatasi Logam Berat Cd(II) dan Zn (II)”.
1.2. Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan judul di atas, yang menjadi batasan masalah hanya pada adsorpsi untuk mengatasi logam berat Zn(II) dan Cd(II) dengan menggunakan metode alir.
1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah tersebut di atas, rumusan masalah yang akan diteliti adalah sebagai berikut:
1. Berapa daya serap silika gel dari sekam padi sebagai adsorben untuk mengatasi logam berat Zn(II) dan Cd(II) dengan metode alir?
2. Berapa kapasitas adsorpsi dari silika gel terhadap logam Zn(II) dan Cd(II) dengan metode alir?
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menunjukkan :
1. Daya serap yang terbesar silika gel dari sekam padi sebagai adsorben untuk mengatasi logam berat Zn(II) dan Cd(II) dengan metode alir.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk:
1. Memberikan informasi tentang adsorben yang mempunyai nilai ekonomis lebih tinggi yang mana dapat digunakan untuk menyerap logam-logam berat.
2. Memberikan informasi tentang metode adsorpsi yang dapat digunakan dalam analisis logam-logam berat seperti: Zn(II) dan Cd(II).
Dari hasil penelitian yang dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Daya serap silika gel dari sekam padi sebagai adsorben logam Zn2+ pada fraksi I adalah 31,7 mg/L (9,6986 µmol/g) dan fraksi II adalah 35,6 mg/L (10,892 µmol/g) sedangkan untuk logam Cd2+ pada fraksi I adalah 4,500 mg/L (0,80071 µmol/g) dan pada fraksi II adalah -59,7 mg/L (-10,623 µmol/g).
2. Dari hasil penelitian terlihat bahwa silika gel dari sekam padi lebih efektif dalam menyerap logam Zn2+ dibandingkan logam Cd2+.
5.2. SARAN
1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk logam-logam berat lainnya yang berpoternsi besar sebagai polutan seperti raksa, arsenik, krom dan yang lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, PW., (1990), Kimia Fisika edisi ke IV, Erlangga, Jakarta
Cooke, M, Jackson, A., Nickless, G. And Robert, (1997), Distribution Spesiation of Cadmium in the Terestrial, Helix Asperse, Bull, Environ, Contom,
Toxicol.
Darmono, (1995), Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup, Cetakan pertama, UI Press, Jakarta.
Eksiklopedia Nasional Indonesia, (1991), Zink, PT.Cipta Adi Pustaka, Jakarta. Fatha, A., (2007), Pemanfaatan Zeolit Aktif Untuk Menurunkan BOD dan COD Limbah Tahu, Skripsi, Universitas Negeri Semarang, Malang.
Habibi, M., (2009), Studi Adsorpsi Ion Nikel(II) Dalam Larutan Menggunakan Komposit Serbuk Cangkang Kupang-Khitosan Terikat Silang, Skripsi
FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Haryadi, (2006), Teknologi Pengolahan Beras, Gajah Mada Universitas Press, (UI Press), Jakarta.
Haswel, S.J., (1991) Atomic Apsoption Spectrometry, Theory, Design, and Applications, Elsevier, New York.
http://id .wikipedia.org/wiki/Kadmium/htm, Diakses tanggal 30 April 2012.
http://id .wikipedia.org/wiki/sekam padi, Diakses tanggal 03 April 2012.
http://id .wikipedia.org/wiki/Seng/htm,Diakses tanggal 30 Maret 2012.
http://id .wikipedia.org/wiki/Gel_Silika,Diakses tanggal 03 Maret 2012.
http://www.newworldencyclopedia.org.entry/Adsorption.htm, Diakses tanggal 16
September 2011.
Juli Soemirat,Slamet (1996), Kesehatan Lingkungan, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta (UI Press), Jakarta.
Lansida blogspot.com., Ekstraksi Fase Padat, (http://lansida.blogspot.com/2010/08/ekstraksi-fase-padat.html). Diakses tanggal 17 Februari 2012.
Scott, R.P.W., 1993, Silica Gel and Bonded Phases: Their Production, Properties and Use in LC, John Wiley & Sons, Toronto.
Sembodo, S.T.B., (2006), Model Kinetika Langmuir untuk Adsorpsi Timbal pada Abu Sekam Padi, FT, UNS, Ekuilibrium Vol.5, No.1., 28-33.
(http://si.uns.ac.id/profil/uploadpublikasi/ekuilibrium/2006vol%205%200 /Model%0Kinetika%20Langmuir%20untuk%20Adsorpsi%20Timbal%
20pad %20Abu%20Sekam%20Padi.pdf),diakses tanggal 18 September
2011.
Setiaka, J., Ulfin, I., dan Widiastuti, N., (2010/2011), Adsorpsi Ion Logam Cu(II) Dalam Larutan Pada Abu Dasar Batubara Menggunakan Metode Kolom,
Prosiding Skripsi Semester Genap 2010/2011, FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Sihombing, Sabar, (2011), Perbandingan Keefektivitas Arang Aktif dan Silika Gel dari Sekam Padi sebagai Adsorben Logam Cu(II). Skripsi UNIMED,
MEDAN.
Simatupang, Lisnawaty, (2007), Interaksi Simultan Antara Mg(II), Zn(II), Ni(II), Cd(II),dan 3-Aminopropiltrimetoksisilan yang Dimobilisasikan pada
Silika Melalui Proses Sol-Gel, Tesis UGM, Yogyakarta.
Sidauruk, Monita, (2012), Adsorpsi Simultan Ion Logam Divalen Mg(II) dan Ni(II)Dengan Metode Ekstraksi Fase Padat. Skripsi UNIMED, MEDAN.
Sudarwin, (2008), Analisis Spasial Pencemaran Logam Berat (Pb dan Cd) pada Sedimen Aliran Sungai dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Sampah
Jatibarang Semarang, Tesis Universitas Diponegoro, Semarang.
Suharta, (2004), Spektroskopi Serapan Atom Teori dan Aplikasinya, FMIPA UNIMED, Medan.
Vogel, (1985), Buku Teks Analitik Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, PT.Kalman Media Pusaka, Jakarta.
anak pertama dari lima orang bersaudara. Pada tahun 1995, penulis masuk SD Free Methodist Medan Helvetia dan lulus pada tahun 2001. Pada tahun 2001, penulis melanjutkan sekolah SMP Negeri 18 Medan dan lulus pada tahun 2004. Pada tahun 2004, penulis melanjutkan sekolah di SMA Negeri 4 Binjai, dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun 2007 hingga 20008, penulis mengikuti Bimbingan Belajar dan juga mengikuti kegiatan-kegiatan dalam bidang Tata Rias dan Kecantikan.
