KAJIAN KEMAMPUAN ADSORPSI LOGAM BERAT
KADMIUM (Cd
2+) DENGAN MENGGUNAKAN
ADSORBEN DARI BATANG JAGUNG (
Zea Mays
)
SKRIPSI
Oleh
FIRMANTO PANJAITAN
110405009
KAJIAN KEMAMPUAN ADSORPSI LOGAM BERAT
KADMIUM (Cd
2+) DENGAN MENGGUNAKAN
ADSORBEN DARI BATANG JAGUNG (
Zea mays
)
SKRIPSI
Oleh
FIRMANTO PANJAITAN
110405009
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 :
KAJIAN KEMAMPUAN ADSORPSI LOGAM BERAT KADMIUM
(Cd2+) DENGAN MENGGUNAKAN ADSORBEN DARI BATANG
JAGUNG (Zea Mays)
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 di kemudian hari terbukti bahwa ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 1 Juni 2016
Firmanto Panjaitan
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat dan
rahmat yang telah dilimpahkan kepada kita semua, sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini yang berjudul ”Kajian Kemampuan Adsorpsi Logam Berat
Kadmium (Cd2+) Dengan Menggunakan Adsorben Dari Batang Jagung (Zea Mays)”
sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.
Hasil penelitian bermanfaat untuk mengatasi permasalahan tentang pencemaran
logam berat yang sering terdapat pada badan air. Solusi yang ditawarkan juga dinilai
ekonomis, karena batang jagung dapat dengan mudah didapatkan dan belum
dimanfaatkan. Selain itu untuk dapat digunakan sebagai adsorben, batang jagung
tidak perlu mendapatkan perlakuan khusus, seperti aktivasi, sehingga dapat
mengurangi biaya operasional dan produksi.
Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dosen pembimbing penelitian ini, Bapak Bode Haryanto, S.T, MT, Ph.D.
2. Dosen penguji penelitian, Bapak Prof. Dr. Ir., M. Turmuzi, MS dan Ibu Ir., Seri
Maulina, M.Si, Ph.D.
3. Koordinator Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, Ibu Ir., Renita Maurung, M.T.
4. Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Bapak Dr. Eng. Ir., Irvan, M.Si.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna
untuk itu adanya kritik serta saran yang membangun sangat diperlukan untuk
penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini ada
manfaatnya bagi penulis dan para pembaca.
Medan, Juni 2016
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:
1. Kedua orangtua saya yaitu Ayahku M. Panjaitan dan Ibuku P. Siahaan yang
selalu sabar dan tabah mendidik dan membimbing penulis hingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini. Budi baik Ayah dan Ibu akan selalu penulis
kenang sampai akhir hayat penulis. Forever Love You My Parents.
2. Keempat saudara saya, yaitu Darwin Panjaitan, Ronald Panjaitan, Maria
Magdalena Panjaitan dan Sandra Dea Melisa Panjaitan, yang telah memberikan
motivasi dan doa dalam menyelesaikan studi. Doa penulis selalu beserta kalian
semua.
3. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, yang juga telah banyak memberikan banyak ilmu selama
penulis kuliah.
4. Para pegawai administrasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara.
5. Partner penelitian, Herman Mugiono Haloho; yang telah bekerja sama di dalam
penyelesaian penelitian dan skripsi ini.
6. Dan juga buat Rutica Valentina Sembiring Depari, yang selalu mendampingi
penulis dalam suka dan duka. Terima kasih doa, buat dukungan, motivasi dan
juga buat semangat yang selalu diberikan kepada penulis.
7. Sahabat-sahabat penulis, yaitu teman-teman mahasiswa Teknik Kimia terutama
angkatan 2011 dan adek-adek mahasiswa Teknik Kimia USU lainnya yang tidak
dapat saya ucapkan satu persatu, terima kasih atas dukungan moril yang
diberikan sehingga penulisan skripsi ini dapat selesai dengan baik.
8. Teman-teman kos Kesain Rumah Pulo dan Keluarga pemilik kos, terima kasih
atas dukungan moril dan bantuannya dalam menyelesaikan skripsi ini dengan
baik.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Firmanto Panjaitan NIM : 110405009
Tempat/Tanggal Lahir: Pekanbaru, 14 Februari 1993 Nama Orangtua: M. Panjaitan dan P. Siahaan
Alamat Orangtua : Jl. Harapan Jaya, gang. Nauli No. 77, Kulim, Pekanbaru
1. Beasiswa BBM (Bantuan Belajar Mahasiswa) tahun 2012
Pengalaman Organisasi/Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode 2011-2016,
sebagai anggota
2. Panitia dalam “Diskusi Kurikulum Pendidikan Tinggi Teknik Kimia USU” pada 26 maret 2015
3. Kerja Praktek di Pertamina Pangkalan Susu pada 1 September – 31 Oktober 2015
4. Koordinator Keamanan Natal Teknik Kimia USU tahun 2014
Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah:
1. Jurnal Teknologi Pertanian Andalas, Vol 20, No. 1 (2016). “Kajian
Kemampuan Adsorpsi Logam Berat Kadmium (Cd2+) dengan Menggunakan
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan adsorpsi batang jagung dengan variasi bentuk dalam menyerap ion logam kadmium (Cd2+) 50 ppm pada larutan dengan pH 4,5. Batang jagung yang digunakan dibentuk berupa lingkaran, ½ lingkaran, ¼ lingkaran, 50 mesh, dan 70 mesh. Variasi kecepatan yang digunakan adalah 150, 220, dan 250 rpm. Penelitian ini terbagi menjadi 2 tahap, yaitu perlakuan awal dengan melakukan pencucian dan pengeringan hingga kondisi yang seragam. Tahap kedua adalah pengukuran potensi kapasitas adsorpsi dengan system batch adsorption dan pemodelan kinetika adsorpsi. Pengaruh ukuran batang jagung secara signifikan mempengaruhi kemampuan adsorpsi batang jagung dengan kenaikan dari 60,89%, 67,45%, 79,95%, 80,75% hingga 85,00% untuk bentuk lingkaran, ½ lingkaran, ¼ lingkaran, 50 mesh dan 70 mesh secara berurut selama 2 jam. Pengaruh variasi pengadukan juga mampu meningkatkan kapasistas adsorpsi namun tidak terlalu besar. Model kinetika adsorpsi mengindikasikan adsorpsi terjadi secara kimia. Model kinetika difusi adsorpsi mengindikasikan bahwa ion logam terjerap sampai ke dalam pori-pori adsorben. Kemampuan adsorpsi ini menunjukkan bahwa batang jagung memiliki potensi sebagai adsorben dalam menyerap ion logam dalam larutan.
ABSTRACT
The idea of this research is to investigate adsorption capacity of corn stalk with different shapes to adsorp cadmium ion (Cd2+) 50 ppm dissolving in the solution on pH 4,5. The corn stalk variation shapes are square, half square, quarter square, 50 mesh and 70 mesh. Different shapes use to adsorp is 150, 220, and 250 rpm. This research consist of two main steps such as, pre-treatment and batch adsorption to determine adsorption capacity and modeling of adsorption kinetic. The influence of the size of the corn stalks significantly affect the adsorption capacity of corn stalks with a rise of 60.89%, 67.45%, 79.95%, 80.75% and 85.00% for a round shape, ½ round, ¼ round, 50 mesh and 70 mesh respectivly for 2 hours adsorption operation. The effect of variation of stirring also able to increase the adsorption capacity but not too big. Adsorption kinetics model indicates adsorption occurs chemically. Models indicate that the adsorption kinetics of diffusion of metal ions adsorbed to the pores of the adsorbent. This shows that the adsorption capacity of corn stalks has potential as an adsorbent to absorb metal ions in solution.
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS v
ABSTRAK vi
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 KONTAMINASI LOGAM KADMIUM (Cd) 7
2.2 LOGAM KADMIUM (Cd) 7
2.3 JAGUNG 8
2.4 ADSORPSI 9
2.4.1 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi 10
2.4.2 Pengukuran Adsorpsi 11
2.4.3 Kinetika Adsorpsi 12
2.4.3.1 Model Pseudo Orde Satu 12
2.4.3.3 Intra-Partikel Model Difusi 13
2.4.4 Isotermal Adsorpsi 13
2.4.4.1 Isotermal Langmuir 13
2.4.3.2 Isotermal Freundlich 14
2.4.5 Proses Difusi 14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 16
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 16
3.2 BAHAN DAN PERALATAN PENELITIAN 16
3.3 PROSEDUR PERCOBAAN 16
3.3.1 Prosedur Pembuatan Larutan 16
3.3.2 Prosedur Preparasi Batang Jagung (Pembuatan
Bio-adsorben) 17
3.3.3 Prosedur Batch Adsorpsi 17
3.3.4 Prosedur Kinetika Adsorpsi 19
3.4 FLOWCHART PROSEDUR PENELITIAN 19
3.4.1 Persiapan Adsorben (Batang Jagung) 19
3.4.2 Pengeringan Adsorben Batang Jagung 20
3.4.3 Pembuatan Larutan HCl 0,1M 20
3.4.4 Pembuatan Larutan NaOH 0,1M 21
3.4.5 Pembuatan Larutan Pelarut dengan pH 4,5 21
3.4.6 Pembuatan Larutan Cd2+ 50 ppm 22
3.4.7 Flowchart Prosedur Batch Adsorption 22
3.4.8 Flowchart Prosedur Kinetika Adsorpsi 24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 26
4.1 PERLAKUAN AWAL PADA ADSORBEN BATANG
JAGUNG 26
4.2 PENENTUAN KAPASITAS ADSORPSI DENGAN VARIASI
BENTUK ADSORBEN 27
4.3 PENENTUAN KAPASITAS ADSORPSI DENGAN VARIASI
KECEPATAN PENGADUKAN 30
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 40
5.1 KESIMPULAN 40
5.2 SARAN 40
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Adsorben Batang Jagung 19
Gambar 3.2 Flowchart Pengeringan Adsorben Batang Jagung 20
Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M 20
Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M 21
Gambar 3.5 FlowchartPembuatan Larutan Pelarut dengan pH 4,5 21
Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Larutan Standart Cd2+ (50 ppm) 22
Gambar 3.7 Flowchart Mengukur Pengaruh Ukuran Adsorben Terhadap
Kemampuan Adsorpsi 23
Gambar 3.8 Flowchart Mengukur Pengaruh Kecepatan Pengadukan
Terhadap Kemampuan Adsorpsi 24
Gambar 3.9 Flowchart Mengukur Kinetika Adsorpsi pada Bentuk
Adsorben ¼ Lingkaran Terhadap Kemampuan Adsorpsi 25
Gambar 4.1 Nilai Kapasitas Adsorpsi dengan Berbagai Bentuk Adsorben
Batang Jagung pada Kecepatan Pengadukan 220 rpm dan
Konsentrasi Cd2+ 50 ppm 28
Gambar 4.2 Persentase Adsorpsi (%) dengan Berbagai Bentuk Adsorben
pada Kecepatan Pengadukan 220 rpm dan Konsentrasi Cd2+
50 ppm 28
Gambar 4.3 Gaya Tarik-Menarik Atom 30
Gambar 4.4 Nilai Kapasitas Adsorpsi dengan Variasi Kecepatan
Pengadukan pada Konsentrasi Cd2+ 50 ppm dan Bentuk
Adsorben ¼ Lingkaran 31
Gambar 4.5 Persentase Adsorpsi (%) dengan Variasi Kecepatan
Pengadukan pada Konsentrasi Cd2+ 50 ppm dan Bentuk
Adsorben ¼ Lingkaran 31
Gambar 4.6 Proses Molekul-Molekul Adsorban Masuk Ke Dalam
Gambar 4.7 Kapasitas Adsorpsi Logam Cd2+ dengan Konsentrasi Ion
Logam Cd2+ 50 ppm pada Bentuk Adsorben ¼ Lingkaran dan
Kecepatan Pengadukan 220 ppm 34
Gambar 4.8 Pemodelan Pseudo Orde Satu pada Konsentrasi Logam Cd2+
50 ppm dan Kecepatan Pengadukan 220 rpm 36
Gambar 4.9 Pemodelan Pseudo Orde Dua pada Konsentrasi Logam Cd2+
50 ppm dan Kecepatan Pengadukan 220 rpm 36
Gambar 4.10 Pemodelan Kinetika Difusi Ekstrenal pada Konsentrasi
Logam Cd2+ 50 ppm dan Kecepatan Pengadukan 220 rpm 38
Gambar 4.11 Pemodelan Kinetika Difusi Internal pada Konsentrasi Logam
Cd2+ 50 ppm dan Kecepatan Pengadukan 220 rpm 38
Gambar C.1 Kebun Jagung yang akan Digunakan Sebagai Adsorben 54
Gambar C.2 Batang Jagung yang Siap Dijadikan Adsorben 54
Gambar C.3 Pemotongan dan Pembersihan Batang Jagung 55
Gambar C.4 Peralatan dan Sampel Batang Jagung Penelitian 55
Gambar C.5 Material Logam Berat (Cd(CH3COO)2.2H2O) yang
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Luas Panen dan Produksi Jagung Indonesia Tahun 2009-2013 2
Tabel 1.2 Data Beberapa Hasil Penelitian Terbaru Tentang Bioadsorpsi
dan Pemanfaatkan Batang Jagung Sebagai Biosorban Dalam
Menyerapan Ion Logam 2
Tabel 2.1 Konsentrasi Kadmium (Nilai Rata-Rata) Di Berbagai Jenis
Makanan 8
Tabel 4.1 Pemodelan Pseudo Orde Satu dan Pseudo Orde Dua Kinetika
Adsorpsi Cd2+ pada Adsorben Batang Jagung 36
Tabel A.1 Data Kalibrasi Larutan Standar 47
Tabel A.2 Data Hasil Pencucian dari Adsorben Batang Jagung. 47
Tabel A.3 Hubungan Kapasitas Adsorpsi Batang Jagung Terhadap Variasi
Bentuk Adsorben pada Kecepatan Pengadukan 220 rpm
Berdasarkan Konsentrasi Tetap Cd2+ 50 ppm 50
Tabel A.4 Hubungan Kapasitas Adsorpsi Batang Jagung Terhadap Variasi
Kecepatan Pengadukan dengan Bentuk ¼ Lingkaran pada
Kecepatan Pengadukan 220 rpm Berdasarkan Konsentrasi Tetap
Cd2+ 50 ppm 50
Tabel A.5 Data Hasil Penentuan Waktu Optimum dengan Bentuk Adsorben
¼ Lingkaran pada Kecepatan Pengadukan 220 rpm Berdasarkan
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU 47
A.1 Data Kalibrasi Larutan Standar Hasil Analisis AAS 47
A.2 Hasil Pencucian Adsorben Batang Jagung 47
A.3 Hasil Pengeringan Adsorben Batang Jagung 48
A.3.1 Perhitungan Pengeringan Adsorben Batang Jagung 48
A.4 Data Hasil Kapasitas Adsorpsi dengan Variasi Bentuk 50
A.5 Data Hasil Kapasitas Adsorpsi dengan Variasi Kecepatan
Pengadukan 50
A.6 Data Hasil Penentuan Waktu Optimum 51
LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN 52
B.1 Pembuatan Larutan (Stock Solution) 52
B.2 Perhitungan Kapasitas Adsorpsi 53
LAMPIRAN C DOKUMENTASI PERCOBAAN 54
C1 Sampel dan Bahan Baku 54
C2 Eksperimen 56
C3 Foto Hasil Adsorpsi Batang Jagung Menggunakan Atomic
DAFTAR SINGKATAN
AAS Atomic Adsorption Spectroscopic
pH Power of Hydrogen
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
Cd(CH3COO)2.2H2O Kadmium Asetat Dihidrat mg
C Karbon
O Oksigen
% Persen
HCl Asam klorida ml
NaOH Natrium Hidroksida gr
H2O Air ml
H+ Ion hidrogen
Q Berat Cd yang terjerap oleh satu gram
sampel mg/g
w Berat sampel yang digunakan gr
C0 Konsentrasi larutan Cd awal ppm
Ct Konsentrasi larutan Cd pada waktu t ppm
t waktu menit/ jam
V Volume larutan Cd yang digunakan ml
y Absorbansi
