Pemanfaatan Kulit Jengkol (Pithecellobium jiringa Prain) Sebagai Adsorben Dalam Penyerapan Logam Pb (II) Pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam

(1)

PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium

jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM

PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH

CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM

SKRIPSI

OLEH

RANDI SITORUS

110405054

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium

jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM

PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH

CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM

SKRIPSI

OLEH

RANDI SITORUS

110405054

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

AGUSTUS 2016

(3)

i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA

LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM

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 pernyatan ini saya buat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini

bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi

sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 30 Agustus 2016

Randi Sitorus

(4)

ii

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain)

SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Pb (II) PADA

LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM

Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah

diujikan pada sidang ujian skripsi pada 24 Agustus 2016 dan dinyatakan telah

memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui,

Koordinator Skripsi

Ir. Renita Manurung, MT

NIP. 19681214 199702 2 002

Dosen Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia

NIP. 19530921 198103 2 003

Dosen Penguji I

Dr. Ir. Amir Husin, MT

Dosen Penguji II

Dra. Siswarni MZ, MSi

NIP. 19690215 199512 1 001 NIP. 19570725 198701 2 001

(5)

iii

PRAKATA

Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan

karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi

dengan judul “Pemanfaatan Kulit Jengkol (Pithecellobium jiringa Prain) Sebagai

Adsorben Dalam Penyerapan Logam Pb (II) Pada Limbah Cair Industri Pelapisan

Logam”, 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 membuktikan bahwa adsorben dari kulit jengkol dapat menyerap

ion logam Pb (II) dalam limbah cair industri pelapisan logam. Dengan adanya

penelitian ini dapat memberi informasi bahwa penambahan suhu dalam proses

aktivasi kimia dan pengeringan pada adsorben mampu meningkatkan kemampuan

adsorpsi dari adsorben kulit jengkol.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak

mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, Untuk itu Penulis mengucapkan terima

kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak

memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian.

2. Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Dr. Ir. Amir Husin, MT dan Dra. Siswarni MZ, MSi selaku Dosen Penguji

yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

4. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Keluarga tercinta yang telah memberikan doa, perhatian, dan dorongan baik

secara material maupun secara spiritual kepada penulis.

6. Budi Warman, selaku partner penelitian yang telah banyak membantu Penulis

(6)

iv

7. Sahabat - sahabat Penulis di lingkungan kampus Teknik Kimia Pontius, Dedy,

Fransiscus, Tongam, Triputra, Ekuino, Michael, Yosef, Imam, Iqbal,

Muksalmina, Dasa, Raja, Alfarodo, Maradona, Jgst, Jhony, Firmanto, Adrian,

Kelvin, Amri, Herman, Christianto, Khairulfahmi, Edy, Nora, Klaudia, Henni,

Happy, Yunella, Fitri, Rizka, Muliani, Mutiara, Ayu, Lulu, Ermi, Rina, Azzah,

Fitri, Pri, Golda, Anita, Mutiara, Windi, Endah, Widya, Nadya, serta

sahabat-sahabat yang lain yang tidak dapat ditulis satu persatu.

8. Semua orang yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini,

yang tidak dapat ditulis namanya satu per satu.

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.

Penulis

Randi Sitorus

(7)

v

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk Ayah dan Ibu saya :

Pasar Sitorus, SE dan Listeria br Marpaung

They are both a Great Man and a Best Woman

(8)

vi

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Randi Sitorus

NIM : 110405054

Tempat, tanggal lahir : Medan, 18 Juli 1993

Nama orang tua : P. Sitorus dan L. Marpaung

Alamat orang tua :.Jl. Bajak II H No. 09 Marindal Medan

Asal Sekolah:

• TK Swasta Methodist 7 Medan tahun 1998-1999

• SD Swasta Methodist 7 Medan tahun 1999-2005

• SMP Swasta Methodist 12 Medan 2005-2008

• SMA Swasta Methodist I Medan 2008-2011 Pengalaman Kerja dan Organisasi:

1. Paduan Suara Methodist 1 Youth Choir Medan periode 2008-2011 sebagai Anggota Paduan Suara

2. Panitia Natal Fakultas Teknik USU tahun 2013 sebagai Koordinator Seksi Dana

3. Panitia Natal Departemen Teknik Kimia USU tahun 2014 sebagai Anggota Seksi Acara

4. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2012-2016 sebagai Anggota Himpunan

5. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV Unit Usaha Pabatu PPKS Tebing Tinggi, Sumatera Utara (2015).

Prestasi yang pernah diperoleh :

Meraih Perak Tingkat IX pada kategori G3 (Mixed Youth Choir) pada 1st Vietnam Choir Festival & Competition 2011

Artikel yang akan dipublikasikan pada :

Jurnal Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang berjudul “Penentuan Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol dan Aplikasinya Dalam Penyerapan Logam Pb (II) Pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam”

(9)

vii

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu aktivasi, waktu aktivasi, suhu pengeringan, waktu pengeringan dan rasio bahan baku dengan asam nitrat dalam pembuatan adsorben kulit jengkol serta mengetahui massa adsorben yang optimum dalam menurunkan kadar logam timbal (Pb) dalam limbah cair industri pelapisan logam. Bahan – bahan yang digunakan, antara lain limbah cair industri pelapisan logam, kulit jengkol, asam nitrat, dan aquadest. Mula-mula kulit jengkol dibersihkan dan dihaluskan sampai ukuran 100 mesh, kemudian diaktivasi dengan larutan asam nitrat (HNO3) 4 N dengan variasi rasio

kulit jengkol : asam nitrat 20:0,5; 20:1 dan 20:2 mg/mL sambil dipanaskan pada variasi suhu 70, 80 dan 90 oC selama variasi waktu 60, 90 dan 120 menit. Adsorben kemudian dikeringan di oven pada variasi suhu 100, 110 dan 120 oC selama variasi waktu 60, 90 dan 120 menit. Adsorben dengan hasil analisa bilangan iodin terbesar digunakan dalam proses adsorpsi batch logam Pb (II) yang dilakukan dengan mengaduk adsorben di dalam limbah cair yang diatur pHnya menjadi 5 dengan massa 0,5; 1 dan 1,5 per 50 mL limbah cair di atas hot

plate dengan pengadukan menggunakan magnetic stirrer kecepatan 30 rpm

selama 30 menit. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa rasio kulit jengkol : asam nitrat yang terbaik adalah 20:1 mg/mL pada suhu aktivasi 90oC, waktu aktivasi 120 menit, suhu pengeringan 110 oC dan waktu pengeringan 120 menit dengan bilangan iodin sebesar 634,50 mg/g. Massa adsorben terbaik adalah 0,5 gram dengan kapasitas adsorpsi logam timbal sebesar 0,92 mg/g. Bilangan iodin yang diperoleh dalam penelitian ini masih dibawah 750 mg/g, yaitu standar karbon aktif berdasarkan SNI.

(10)

viii

ABSTRACT

The aim of this research is to study the effect of activation temperature, activation time, drying temperature, drying time and ratio of jengkol peel with nitric acid to iodine number of adsorbent jengkol peel and to study the optimum adsorbent mass to reduce metallic lead (Pb) concentration in electroplating wastewater. Materials used for this research were electroplating wastewater, jengkol peel, nitric acid, and distilled water. Jengkol peel was cleaned and mashed to a size of 100 mesh of sieve tray and then activated with a solution of nitric acid (HNO3) 4 N with jengkol peel : nitric acid ratio 20: 0.5; 20: 1 and 20:

2 mg / mL while heated at temperature 70, 80 and 90 ° C for activation time 60, 90 and 120 minutes. Adsorbent dried in oven at temperature 100, 110 and 120 °C for drying time 60, 90 and 120 minutes. Adsorbent with optimum iodine number then used in batch adsorption of Pb (II) that carried out by stirring activated adsorbent in the wastewater at pH 5 using variations of mass 0.5; 1 and 1.5 g per 50 mL of liquid waste on a hot plate by stirring using a magnetic stirrer at 30 rpm for 30 minutes. The results showed that the optimum ratio of jengkol peel : nitric acid is 20: 1 mg/mL at activation temperature 90°C, activation time 120 minutes, drying temperature 110 ° C and the drying time 120 minutes with iodine number 634.50 mg/g. The optimum mass of adsorbent is 0.5 grams with Pb (II) adsorption capacity of 0.92 mg/g. Iodine number of jengkol peel adsorbent was found to be less than 750 mg/g, an activated carbon iodine number standard by SNI.

Keywords : adsorbent, jengkol peel, electroplating wastewater, lead, iodine number.

(11)

ix

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR SINGKATAN xvi

DAFTAR SIMBOL xvii

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 6

2.1 JENGKOL 6

2.2 KULIT JENGKOL 7

2.3 LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM 7

2.4 LOGAM TIMBAL (Pb) 8

2.5 ADSORPSI 9

2.6 ADSORBEN 12

2.7 BILANGAN IODIN 13

2.9 DESKRIPSI PROSES 14

(12)

x

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 16

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 16

3.2.1 Bahan 16

3.2.2 Peralatan 16

3.3 PROSEDUR PERCOBAAN 17

3.3.1 Pembuatan Adsorben 17

3.3.1 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben 18

3.3.2 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi dengan

Spektrofotometri FTIR

18

3.3.3 Prosedur Adsorpsi Batch 19

3.3.4 Prosedur Analisa Konsentrasi Ion Logam Pb (II) 19

3.4 FLOWCHART PENELITIAN 20

3.4.1 Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol 20

3.4.2 Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben 21

3.4.3 Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada Adsorben 22

3.4.4 Proses Adsorpsi Batch 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 24

4.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT JENGKOL 24

4.1.1 Pengaruh Suhu Aktivasi (oC), Waktu Aktivasi (menit), Suhu

Pengeringan (oC) dan Waktu Pengeringan (menit) terhadap

Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol

24

4.1.2 Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap

Bilangan Iodin Adsorben

32

4.2 ADSORPSI LOGAM Pb (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI

PELAPISAN LOGAM

33

4.2.1 Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi

Logam Pb (II)

34

4.2 KARAKTERISTIK GUGUS FUNGSI PADA ADSORBEN

KULIT JENGKOL DENGAN SPEKTROFOTOMETRI FTIR

36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 40

5.1 KESIMPULAN 40

5.2 SARAN 40

(13)

xi

(14)

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Jengkol (Pithecellobium lobatum Benth) 6

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol 20

Gambar 3.2 Flowchart Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben 21

Gambar 3.3 Flowchart Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada

Adsorben

22

Gambar 3.4 Flowchart Prosedur Adsorpsi Batch 22

Gambar 4.1 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap

Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100oC dan Waktu

Pengeringan 60 menit

25

26

27

28

29

Gambar 4.8 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 30

(15)

xiii

30

Gambar 4.10 Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap

Bilangan Iodin Adsorben

32

Gambar 4.11 Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi

Logam Pb (II)

Gambar L4.1 Hasil Analisa AAS Konsentrasi Awal Limbah Cair 54

Gambar L4.2 Hasil Analisa AAS Konsentrasi Akhir Limbah Cair

dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 0,5 g

54

dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 1 g

55

dengan Massa Adsorben Kulit Jengkol 1,5 g

55

Gambar L4.5 Hasil Analisa Spektrofotometri FTIR Adsorben Sebelum

Aktivasi

(16)

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Kandungan Hara Kulit Jengkol 7

Tabel L1.1 Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap

Variasi Suhu dan Waktu

46

Tabel L1.2 Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap

Variasi Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat

49

Tabel L1.3 Kapasitas Adsorpsi Logam Pb (II) pada Limbah Cair

Pelapisan Logam untuk Setiap Variasi Massa

Adsorben

50

(17)

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN 46

1.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT

JENGKOL

46

1.2 KAPASITAS ADSORPSI LOGAM Pb (II) 50

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 51

2.1 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN

ADSORBEN

51

2.2 PERHITUNGAN KAPASITAS ADSORPSI ION

Pb (II)

51

LAMPIRAN 3 FOTO HASIL PENELITIAN 53

3.1 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM

TIMBAL DALAM LIMBAH CAIR

ELEKTROPLATING

53

LAMPIRAN 4 HASIL ANALISA 54

4.1 HASIL ANALISA KONSENTRASI LOGAM Pb

(II) AWAL DALAM LIMBAH CAIR INDUSTRI

PELAPISAN LOGAM

54

4.2 HASIL ANALISA KONSENTRASI LOGAM Pb

(II) SETELAH PROSES ADSORPSI

54

4.3 HASIL ANALISA GUGUS-GUGUS FUNGSI

MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETRI

FTIR

(18)

xvi

DAFTAR SINGKATAN

Pb Plumbum (Lead)

FTIR Fourier Transform Infrared Spectroscopy

ASTM American Standard Testing and Material

SNI Standar Nasional Indonesia

AAS Atomic Absorption Spectroscopy

TEL Tetra Ethyl Lead

TML Tetra Methyl Lead

(19)

xvii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

g Massa gram