Adsorpsi Zat Warna Sky Blue dan Rhodamine B menggunakan
Pelepah Pisang dan Kulit Manggis
Theresia Weningtyas Intani, Endah Kartika Dewi, Felycia E.Soetaredjo, Suryadi
Ismadji
Jurusan Teknik Kimia Unika Widya Mandala Surabaya Kalijudan 37, Surabaya 60114
e-mail : suryadi@mail.wima.ac.id
INTISARI
Banyak industri di Indonesia yang menggunakan bahan baku berupa zat warna antara lain industri tekstil, pewarna makanan, kosmetik dan industri kertas dalam prosesnya. Zat warna yang digunakan dalam proses pada akhirnya akan menjadi limbah lingkungan yang penanganannya cukup sulit. Zat warna yang digunakan dalam penelitian ini adalah Sky Blue dan Rhodamine B. Limbah dari zat warna ini dapat dihilangkan dengan metode adsorpsi menggunakan biosorben pelepah pisang dan kulit manggis.
Tujuan dari penelitian ini adalah mencari alternatif adsorben untuk adsorpsi, mempelajari isotherm adsorpsi Sky Blue dan Rhodamine B, serta menentukan model kinetika pada dinamika adsorpsi. Persamaan isotherm yang digunakan adalah persamaan Langmuir dan Freundlich, sedang model kinetika yang digunakan adalah orde satu dan orde dua.
Kesimpulan dari penelitian adsorpsi zat warna ini adalah kulit manggis dapat dijadikan sebagai alternative biosorben yang lebih efektif dibandingkan dengan pelepah pisang, persamaan Freundlich lebih cocok digunakan untuk menggambarkan isotherm adsorpsi zat warna dengan biosorben kulit manggis dan pelepah pisang. Persamaan Langmuir hanya dapat menggambarkan adsorpsi zat warna Sky Blue dengan kulit manggis. Untuk adsorpsi Rhodamine B dengan biosorben kulit manggis, model kinetika yang cocok digunakan adalah orde satu, sedangkan untuk adsorpsi Rhodamine B-pelepah pisang dan Sky blue-kulit manggis lebih cocok menggunakan model kinetika orde dua.
1. PENDAHULUAN
Zat warna sering digunakan di dalam proses suatu industri yang ada di Indonesia antara lain industri tekstil, pewarna makanan, kosmetik, dan industri kertas. Dalam proses produksinya terdapat sebagian zat warna yang akan menjadi limbah dimana penanganannya cukup sulit. adanya limbah tersebut didalam air dapat mengurangi cahaya yang masuk sehingga proses fotosintesis dapat terganggu, selain itu bila zat warna dalam air berada pada jumlah yang sangat banyak dapat mempengaruhi system air serta mahkluk hidup air [1]. Untuk menangani limbah tersebut maka dapat digunakan metode adsorpsi.
Pada proses adsorpsi, adsorben yang biasanya sering digunakan adalah karbon aktif, akan tetapi, harganya yang relative mahal menyebabkan perlunya dicari alternative lain yang dapat digunakan sebagai adsorben yang lebih murah dan mudah didapat. Adsorben yang murah sangat diharapkan untuk menekan biaya pengolahan limbah. Adapun alternative adsorben yang berasal dari hasil-hasil pertanian disebut dengan biosorben antara lain kulit jeruk [2], tongkol jagung [3], kulit kelapa [4]. Pada penelitian ini digunakan bisorben pelepah pisang dan kulit manggis.
2. METODE PENELITIAN
gr. Kemudian dilakukan pengocokan pada suhu 30oC selama 24 jam hingga di dapatkan absorbansi dan waktu setimbangnya. Untuk adsorpsi dinamis, juga digunakan larutan dengan konsentrasi dan volume yang sama tetapi menggunakan berat biosorben 0,2 gr dan 0,8 gr. Kemudian dilakukan pengocokan pada suhu 30oC selama 6 jam dengan pengambilan sample setiap 0,5 jam. Hal ini dilakukan karena pada waktu-waktu tersebut proses adsorpsi berjalan lebih efektif. Sample kemudian dianalisa absorbansinya dengan menggunakan Spektrofotometer UV-vis.
3. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
Pada percobaan adsorpsi statis diperoleh grafik hubungan antara qe vs Ce serta parameter-parameter dari isotherm yang digunakan yaitu isotherm Langmuir dan isotherm Freundlich. Persamaan isotherm Langmuir adalah sebagai berikut [5]:
(1)
dimana q adalah massa solute yang teradsorpsi per satuan massa adsorben (mg/g), qm adalah massa solute yang teradsorpsi per satuan massa adsorben untuk adsorpsi monolayer maksimum (mg/g), C adalah konsentrasi solute dalam larutan pada keadaan equilibrium(mg/l), KL adalah konstanta Langmuir yang
berkaitan dengan entalpi adsorpsi. Sedangkan persamaan isotherm Freundlich adalah sebagai berikut [6] :
dimana qe adalah jumlah solute yang diadsorp (mg/g), Ce adalah konsentrasi solute dalam larutan pada kesetimbangan (mg/l), Kf ,n adalah konstanta yang berhubungan dengan kapasitas adsorpsi dan intensitas adsorpsi.
Gambar 1. Hubungan antara qe vs Ce untuk: (i)pelepah pisang-Sky blue; (ii)pelepah pisang-Rhodamine B;
Tabel 1. Parameter Isotherm Langmuir
Konstanta
Biosorben Zat Warna
R2 Qo b
Sky blue 0,6257 1774,9411 6,5861.10-4
Pelepah pisang
Rhodamine-B 0,6582 8,7.108 4,3975.10-10
Sky blue 0,7641 858,09970 1,5351.10-3
Kulit manggis
Rhodamine-B 0,7997 1764,1721 1,0445.10-3
Tabel 2. Parameter Isotherm Freundlich
Konstanta Biosorben Zat Warna
R2 kf n
Sky blue 0,7862 3,2991 0,6666
Pelepah pisang
Rhodamine-B 0,6594 5,117.10-1 9,575.10-1
Sky blue 0,7948 12,7385 0,5413
Kulit manggis
Rhodamine-B 0,8645 11,3170 0,6378
Pada gambar 1 diatas, data-data percobaan diwakili oleh simbol sedangkan garis-garis mewakili persamaan isoterm adsorpsi yang digunakan. Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa yang lebih memenuhi isotherm Langmuir adalah untuk pasangan Sky blue-kulit manggis, hal ini ditentukan dari harga R2 (menyatakan ralat kesalahan dari grafik yang didapat) dan konstanta Qo (menyatakan kapasitas adsorpsi). dimana harga R2 semakin mendekati satu maka isotherm tersebut sesuai untuk menggambarkan biosorben tertentu dengan zat warna tertentu juga. Sedangkan Persamaan Freundlich cocok untuk menggambarkan isoterm adsorpsi zat warna dengan kulit manggis dan pelepah pisang.
Untuk percobaan adsorpsi selanjutnya yaitu adsorpsi dinamis meninjau lebih pada model kinetika pada tiap-tiap jenis zat warna. Model kinetika yang digunakan adalah persamaan orde satu dan orde dua. Persamaan orde satu sebagai berikut [7]:
(3)
t k q q
qe t e
303 . 2 log )
log( − = − 1
dimana qe adalah jumlah adsorbat yang teradsorp pada saat kesetimbangan (mg/g), qt adalah jumlah adsorbat yang teradsorb pada waktu tertentu (mg/g), k1 adalah konstanta kecepatan adsorpsi orde satu, t adalah waktu
(jam).
Sedangkan persamaan orde dua adalah sebagai berikut [8]:
e e
t q
t q k q
t
+ = 2
2
1
(4)
dimana k2 adalah konstanta kecepatan adsorpsi adsorpsi orde dua.
(a)
250 Pelepah Pisang-Rhodamine B 0,2 gr-orde 1
Pelepah Pisang-Sky Blue 0,2 gr-orde 1
Pelepah Pisang-Sky Blue 0,8 gr-orde 1
Gambar 2. Hubungan antara q vs t (orde satu) untuk : (a)pelepah pisang-Rhodamine; (b)pelepah pisang-Sky
(ii)
Gambar 3. Hubungan antara q vs t (orde dua) untuk : (i)pelepah Rhodamine B; (ii)pelepah
pisang-Sky blue; (iii)kulit manggis-Rhodamine B; (iv)kulit manggis-pisang-Sky blue
Tabel 3. Tabel Parameter Kinetika Orde Satu dan Orde Dua
Konstanta Biosorben Massa
biosorben Zat warna R 2
Rhodamine-B 0,8114 0,8627 8,074e-2 6,897e-2 Sky blue 0,5607 0,5624 4,282e-3 4,255e-3 Pelepah
pisang
0,8 gr
Rhodamine-B 0,8585 0,8886 5,433e-2 4,87e-2
Sky blue 0,9278 0,9298 2,68e-2 2,529e-2 0,2 gr
Rhodamine-B 0,9571 0,9481 7,838e-2 6,579e-2 Sky blue 0,9540 0,9569 9,926e-3 9,734e-3 Kulit
manggis
0,8 gr
Rhodamine-B 0,9051 0,8842 4,51e-2 4,067e-2
Dari tabel 3. terlihat bahwa model kinetika yang mewakili untuk adsorpsi Rhodamine-B dengan kulit manggis adalah orde satu (R12 = 0,9571 & 0,9051). Persamaan orde satu ini mengasumsikan adanya suatu
reaksi kesetimbangan antara laju adsorpsi dan laju desorpsi molekul adsorbat pada adsorben. Atau dengan kata lain transfer massa sebagai laju pengontrol (rate limiting step) pada proses adsorpsi.
Sedangkan untuk adsorpsi Sky blue-kulit manggis & Rhodamine B-pelepah pisang lebih cocok menggunakan model orde dua. Persamaan orde dua mengasumsikan bahwa adsorpsi kimia (chemisorption) merupakan laju pengontrol (rate limiting step) pada proses adsorpsi.
Pada tabel 3. dapat dilihat juga bahwa semakin besar massa biosorben maka harga k1 dan k2 semakin
massa biosorben yang semakin kecil maka tempat untuk terisinya biosorben oleh solute juga semakin kecil sehingga lebih cepat untuk tercapainya kesetimbangan.
Gambar 4 dibawah ini hanya akan menunjukkan banyaknya zat warna yang teradsorp untuk waktu tertentu pada proses adsorpsi selama 6 jam dan untuk menunjukkan jenis biosorben yang cocok untuk mengadsorp masing-masing zat warna. Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa zat warna Rhodamine-B lebih dapat diadsorp oleh biosorben khususnya dengan kulit manggis dibandingkan dengan Sky blue. Hal ini disebabkan karena kelarutan Sky blue dalam air lebih besar daripada Rhodamine-B sehingga menyebabkan gaya tarik antara Sky blue dengan air lebih kuat daripada dengan biosorben sebagai akibatnya kemampuan biosorben untuk mengadsorp lebih kecil. Selain itu diameter partikel Sky blue lebih besar (9,3164 A) sehingga molekul-molekulnya lebih sedikit dan lebih sulit untuk masuk ke dalam pori biosorben. Sebaliknya karena kelarutan Rhodamine-B dalam air kecil maka gaya tarik antara Rhodamine-B dengan air lebih lemah sehingga biosorben lebih mudah untuk mengadsorpnya. %removal dari adsorpsi ini terlihat pada tabel 4.
Tabel 4. %removal adsorpsi
Biosorben Zat warna % removal
Sky blue 68,832 Pelepah pisang
Rhodamine B 53,5033
Sky blue 68,8322 Kulit manggis
Rhodamine B 87,1733
( a )
Gambar 4. Hubungan antara q vs t untuk : (a)pelepah pisang (0,2 gr)-Sky Blue-Rhodamine B; (b)pelepah
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, kulit manggis dapat digunakan sebagai alternatif biosorben untuk menghilangkan limbah zat warna. Persamaan Freundlich cocok untuk menggambarkan isoterm adsorpsi zat warna dengan kulit manggis dan pelepah pisang. Persamaan Langmuir hanya dapat menggambarkan untuk adsorpsi zat warna Sky blue dengan kulit manggis.
Untuk adsorpsi Rhodamine B dengan biosorben kulit manggis, model kinetika yang cocok digunakan adalah orde satu. sedangkan adsorpsi Sky blue-kulit manggis & Rhodamine b-pelepah pisang cocok menggunakan model orde dua.
5. DAFTAR PUSTAKA
[1] Banat I.M, Nigam P, Singh D, Marchant R. Microbial Decolourisation of Textile-dye-containing
Effluents : a review. Bioresource Technol. (1996);58:217-27.[2] Namasivayam C, Muniasamy N, Gayatri K, Rani M, Ranganathan K. Removal of Dyes from Aqueous Solutions by Cellulosic Waste Orange Peel. Bioresource Technol. (1996); 57: 37-43.
[3] Robinson T, Chandran B, Nigam P. Effect of Pretreatments of Three Waste Residues, Wheat Straw, Corncobs and Barley Husks on Dye Adsorption. Bioresource Technol. (2002); 85 : 119-124.
[4] Tan, W.T., Ooi, S.T., Lee, C.K., Removal of Chromium(VI) from Solution by Coconut Husk and Palm Pressed Fibres. Environment. Technol. (1993); 14: 270-282.
[5] Faria P C C, Orfao J J M, Pereira M F R. Adsorption of Anionic and Cationic Dyes on Activated Carbons with Different Surface Chemistries. Water Res. (2004); 38: 2043-2052.
[6] Slejko, F. 1985. Adsorption Technology : a step by Step Approach to Process Evaluation and
Application. Marcel Dekker, New York.
[7] V.K. Gupta, I. Ali, Suhas, Dinesh Mohan. Equilibrium Uptake and Sorption Dynamics for The Removal of A Basic Dye (Basic Red) using Low-cost Adsorbents. J. Colloid and Interface Sci. (2003); 265:257-264.
