SKRIPSI
SINTESIS ADSORBEN BERBASIS LIMBAH
PROPAGUL MANGROVE (RHIZOPORA sp)
DAN APLIKASINYA UNTUK MENJERAP Pb
2+DALAM AIR
Diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Kimia
Oleh
Nurul Retno Sugiyono NIM. 5213412009
Rizki Agus Hermawan NIM. 5213412039
Hariono Mukti NIM. 5213412051
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
Limbah Propagul Mangrove (Rhizopora Sp) dan Aplikasinya Untuk Menjerap Pb2+ Dalam Air. Skripsi, Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Dr. Widi Astuti, S.T., M.T. Kata Kunci : karbon aktif, limbah propagul mangrove, aktivasi H3PO4, Pb2+
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pemenuhan kebutuhan air bersih saat ini sudah menjadi masalah yang cukup serius. Banyak industri yang tidak mengolah limbah cairnya terlebih dahulu sebelum membuangnya ke perairan. Hal ini karena masih sulit dan mahalnya biaya pengolahan limbah tersebut. Akibatnya, tingkat pencemaran air semakin meningkat. Sebagai contoh, perairan di teluk Jakarta telah teridentifikasi mengandung logam berat yang cukup tinggi, yaitu tembaga sebesar 0,55 ppm dan kadmium sebesar 0,1 ppm. Hal ini jauh diatas baku mutu air, yaitu 0,03 ppm untuk tembaga dan 0,05 ppm untuk kadmium. Tingginya kandungan logam berat ini menyebabkan terganggunya ekosistem laut dan munculnya sebagai penyakit karena sebagian besar logam berat bersifat racun (Lestari dan Edward. 2004).
Berbagai macam teknologi telah dikembangkan untuk menyisihkan logam berat dari air limbah. Teknik konvensional yang biasanya digunakan adalah proses fisika-kimiawi, seperti presipitasi, oksidasi, reduksi, osmosis, pertukaran ion dan adsorpsi. Osmosis merupakan proses yang membutuhkan biaya yang besar meskipun sangat efektif. Presipitasi kimia tidak cocok digunakan apabila polutan yang terdapat dalam limbah cair jumlahnya banyak dan biasanya menghasilkan banyak lumpur dalam proses ini. Proses adsorpsi merupakan salah satu metode yang paling sering digunakan untuk penyisihan logam berat dalam air limbah. Metode adsorpsi memiliki beberapa kelebihan diantaranya adalah prosesnya relatif sederhana, efektifitas dan efisiensinya relatif tinggi serta tidak memberikan efek samping berupa zat beracun (Volesky dkk., 2005). Proses adsorpsi cocok untuk air limbah dengan konsentrasi logam rendah dan industri dengan keterbatasan biaya (Salem dan Sene, 2011; Yuan dan Liu, 2013).
dijumpai dipantai teluk yang terlindung dari ombak besar atau muara sungai dimana sedimentasi lumpur terbentuk. Di sisi lain, hutan mangrove merupakan ekosistem hutan dengan faktor fisik yang ekstrim, seperti habitat tergenang air dengan salinitas tinggi di pantai dan sungai dengan kondisi tanah berlumpur. Ekosistem ini mempunyai fungsi fisik menjaga kestabilan pantai, penyerap polutan, dan habitat burung (Gunawan dan Anwar, 2005), fungsi biologi sebagai tempat pembenihan ikan, udang dan biota laut pemakan plankton, serta fungsi ekonomi sebagai area rekreasi dan sumber kayu (Anwar dkk., 1984). Menurut Supriharyono (2000), terdapat 38 jenis mangrove yang tumbuh di Indonesia, di antaranya yaitu marga Rhizopora, Bruguiera, Avicenna, Sonneratia, Xylocarpus,
Barringtonia, Luminitzera, dan Cenriops. Secara ekologis pemanfaatan hutan
mangrove di daerah pantai yang tidak dikelola dengan baik akan menurunkan
fungsi dari hutan mangrove itu sendiri yang berdampak negatif pada potensi biota dan fungsi ekosistem hutan lainnya sebagai habitat.
3
1.2 Identifikasi Masalah
Sintesis karbon aktif pada umumnya diikuti oleh proses aktivasi. Penggunaan berbagai macam aktivator dalam pembuatan karbon aktif telah dilakukan. Gultom (2014) menggunakan karbon aktif dari cangkang kelapa sawit yang telah diaktivasi dengan H3PO4 untuk menjerap logam Pb2+. Imawati (2015) membandingkan penggunaan aktivator asam fosfat dengan HCl pada ampas kopi untuk menjerap Pb2+. Pengunaan jenis aktivator lain dalam sintesis karbon aktif juga dilakukan oleh Riwayati (2014) yaitu menggunakan NaOH. Berdasarkan penelitian tersebut dapat diketahui bahwa asam fosfat merupakan aktivator yang dapat memperbesar pori tanpa mengikis karbon aktif.
Dalam perancangan proses adsorpsi diperlukan tetapan-tetapan yang dapat diperoleh melalui model kesetimbangan dan kinetika adsorpsi. Gultom (2014) membandingkan model kinetika adsorpsi pseudo first order dan pseudo second
order, sementara Bellaid dkk. (2013), membandingkan model difusi internal dan
eksternal. Keempat model tersebut perlu dipelajari lebih lanjut untuk adsorpsi yang menggunakan karbon aktif dari limbah propagul mangrove karena adanya kemungkinan perbedaan jumlah dan jenis gugus fungsi. Bellaid dkk. (2013) juga membandingkan model kesetimbangan adsorpsi Langmuir dan Freundlich.
1.3 Pembatasan Masalah
a. Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan karbon aktif adalah limbah propagul mangrove bagian ujung (pentol).
b. Aktivator yang digunakan adalah asam fosfat.
c. Model kesetimbangan yang digunakan adalah Langmuir dan Freundlich. d. Model kinetika yang dipelajari pseudo first order, pseudo second order,
dan elovich.
1.4 Rumusan Masalah
1. Bagaimana pengaruh suhu pembakaran limbah propagul mangrove terhadap karakter karbon aktif dan kapasitas adsorbsinya untuk logam Pb 2+
?
3. Bagaimana kondisi optimum proses adsorpsi Pb2+ untuk karbon aktif yang dihasilkan dari propagul mangrove ?
4. Bagaimana model kesetimbangan adsorpsi Pb2+ untuk karbon aktif yang disintesis dari propagul mangrove ?
5. Bagaimana model kinetika adsorpsi Pb2+ untuk karbon aktif yang disintesis dari propagul mangrove ?
1.5 Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pengaruh suhu pembakaran limbah propagul mangrove terhadap kapasitas adsorbsi logam Pb2+.
2. Mengetahui pengaruh konsentrasi asam fosfat terhadap daya penyerapan logam Pb2+.
3. Mengetahui kondisi optimum proses adsorpsi Pb2+ untuk karbon aktif yang dihasilkan dari propagul mangrove.
4. Mengetahui model kesetimbangan adsorpsi Pb2+ untuk karbon aktif yang disintesis dari propagul mangrove.
5. Mengetahui model kinetika adsorpsi Pb2+ untuk karbon aktif yang disintesis dari propagul mangrove.
1.6 Manfaat Penelitian
1. Lingkungan
a. Mengurangi limbah biji mangrove yang dapat mencemari lingkungan. b. Memberikan alternatif pengolahan limbah cair yang mengandung
logam berat Pb2+.
c. Meningkatkan nilai tambah limbah propagul mangrove.
2. Iptek
1
DAFTAR PUSTAKA
Anwar,J., J.Damanik.Nbisyam dan A.J.Whitten. 1984. Ekologi Ekosistem Sumatra. Yogyakarta; UGM Press. Hlm. 317-424.
Arninda, dkk. 2014. Adsorbsi ion Pb 2+ dengan Menggunakan Kulit Pisang Kepok (Musa Paradisiaca Linn). Indonesia Chimica Acta; Vol.7. No. 2, Desember 2014.
Atkins, P. W., 1999, Kimia Fisika, (diterjemahkan oleh : Kartahadiprojo Irma I), edisi ke-2, Erlangga, Jakarta.
Bhattacharyya, K.G and Gupta, S.S. 2008. Influence of acid activation on adsorption of Ni2+ and Cu 2+ kaolinite and montmorillonite: Kinetic and thermodynamic study. Journal of enviromental management 136: 1-13. Bellaid, K. D., dkk. Adsorption Kinetics of some textile dyes onto granular
activated carbon. Journal of inviromental Chemical Engineering 1 (2013) 496-503.
Benefield, larry D, 1982, "Proces Chemistry For Water And Watewater Treatment", Prentice Hall Inc., New Jersey.
Cheremisinoff , Paul N., Ellerbusch, F.1987. Carbon Adsorption Handbook. Ann
Arbor Science Publishers.
Dabrowski, A., Podkoscielny, P., Hubicki, Z., Barczak, M. 2005. Adsorption of
Phenolic Compounds by Activated Carbon a Critical Review. Chemosphere
58,1049-1070.
Diao, Y., W.P. Walawender, L.T. Fan. 2002. Bioresource Technol. 81 45.
Do, D.D. 1998. Adsorpstion Analysis: Equilibria and Kinetics. Imperial College Press. London, England.
Gultom Erika M. 2014. Aplikasi Karbon Aktif dari Cangkang Kelapa Sawit dengan Aktivator H3PO4 untuk Penyerapan Logam Berat Cd dan Pb. Medan : Departemen Teknik Kimia FT-USU.
Gunawan, H. dan C. Anwar. 2005. Kajian Pemanfaatan Mangrove dengan Pendekatan Silvofishery Laporan tahhunan. Puslitbang Hutan dan Konservasi Alam, Bogor.
Haimour N.M. and Emeish S., 2006. Utilization of date stones for production of activated carbon using phosphoric acid, waste management, 26, 651-660. Hasrianti. 2012. Adsorpsi Ion Cd2+ Dan Cr6+ Pada Limbah Cair Menggunakan
Kulit Singkong. Makasar. Universitas Hasanudin Makasar.
Ho, Y.S., Mc Kay, . 1999. Batch Lead 2+ removal from Aaqueous Solution by Peat : Equilibrium and Kinetics . Trans IcchemE. 77 (B).
Imawati, A. dan Adhitiyawarman. 2015. Kapasitas Adsorpsi Maksimum Ion Pb 2+ oleh Arang Aktif ampas kopi Teraktivasi Hac dan H3PO4. JKK, Volume 4 (2), pp 50-61.
Jang-soon, K., Seong.-Taek, Y., Jong-Hwa, L., Soon-Oh, K., and Ho-Young, J., 2010, Removal of Divalent Heavy Metals (Cd, Cu, Pb, Zn) and Arsenic (III) from aqueous Solution Using Scoria: Kinetics and Equilibria of Sorption, Journal of Hazardous Material 174, pp. 307-313.
Khasanah. 2009. Adsorbsi Logam Berat. Oseana.
Khopkar,S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta. Penelitian Universitas Indonesia. Hal. 216-217.
2
Lestari dan Edward 2004. Dampak pencemaran logam berat terhadap kualitas air
laut dan sumber daya perikanan ( Studi Kasus Kematian Massal Ikan-Ikan di Teluk Jakarta). Makara, Sains. 8 : 52-58.
M.S. Shamsuddina, N.R.N. Yusoffa, M.A. Sulaimana, 2016. Synthesis and
Characterization of Activated Carbon Produced from Kenaf Core Fiber Using H3PO4 Activation. Procedia Chemistry 19, 558-565.
Mahdian dan Saadi, 2008, Pengaruh Konsentrasi dan pH Larutan terhadap
Adsorpsi Timbal2+ dan Cadmium 2+ pada adsorben Biomassa Apu-apu dengan metode Statis. Kalimantan scientiae. Nomer.71 Th. XXVI Vol. l
Marit Jagtoyen, Bryan McEnaney, John Stencel, Michael Thwaites, dan Frank Derbyshire, 2006. Activated Carbons from Bitominous Coals by reactions
with H3PO4: Influence of Cleaning. University of Kentucky Center of
Applied Energy Resources 3572 Iron Works Pike. Lexinton. KY 40511-8433.
Ningrum, LP., Lusiana, RA., Nuryanto,R., 2008, Dekolorisasi Remazol Brilliant
Blue dengan Menggunakan Karbon Aktif, Seminar Tugas Akhir S1,
Fakultas MIPA, Universitas Diponegoro, Semarang Oscik, J., 1982. Adsorption, Jhon wiley & sons, Inc, New York.
Owamah, H.I. 2013. Biosorptive removal of Pb2+ and Cu2+ from wastewater using activated carbon from cassava peels. J Mater Cycles Waste Management.
Rahmawati,A. dan Santoso, S.J. 2012. Studi Adsorpsi Logam Pb2+pada asam Humat dalam medium air. Alchemy. 2(1); 46-57.
Riwayati, I. 2014. Adsorpsi logam berat timbal dan kadmium pada limbah batik
menggunakan biosorbent pulpa kopi terxanthasi. Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi (SNAST). Yogyakarta, pp 211-216.
S. Yorgun, D. Yildiz, 2005.Preparation and characterization of activated carbons from Paulownia wood by chemical activation with H3PO4. Journal of the
Taiwan Institute of Chemichal Engineeris 53, 122-131
Sahu, M.K., Mandal, S., Dash, S.S., Badhai, P., and Patel, R.K., 2013, Removal of Pb (II) from Aqueous Solution by Acid Activated Red Mud, Journal of Environmental Chemical Engineering 1, pp. 13151324.
Salem, A. dan Sene, R.A., (2011), Removal of Lead from Solution by Combination of Natural ZeoliteKaolin-Bentonite as a New Low Cost Adsorbent,
Chemical Engineering Journal 174, 619-628.
Sembiring, Sinaga, 2003, Arang Aktif (Pengenalan dan Proses Pembuatannya); Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara; Sumatera Utara.
Sharma, Y. C., Uma dan Upadhyay, S. N., 2009. Removal of a cationic dye from
waste water by adsorbtion on activated carbon developed from coconut cair, energy and fuel, 23, 2983-2988.
Subowo, Kurniansyah AM, Sukristiyonubowo. 1999. Pengaruh Logam Berat Pb dalam Tanah terhadap Kandungan Pb, Pertumbuhan dan asil Tanam Caisem
(Brassica rapa). Prosiding Seminar Sumber Daya Tanah, Iklim dan Pupuk.
Puslittanak. Bogor.
3
Pressure on Carbon Adsorben, Ph.D Dissertation, Oklahoma State
University.
Sukardjo. 1989. Kimia Fisika. Jakarta; PT Bina Aksara. Sunarya,Y. 2007. Kimia Umum. Grafisindo. Bandung.
Supriharyono: 2000. Pelestraian dan Pengelolaan Sumber daya Alam di Wilayah
Pesisir Tropis. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.Treybal,
R.E.1980.Mass Transfer Operation, Singapore, Mc.Graw Hill, 3rd edition.
Sunarya, Y. 2007. Kimia Umum. Grafisindo. Bandung.
Tumin, N.D.; Chuah, A.l;Zawani, Z. Dan Rasid,S.A, 2008, Adsorption on Cooper from Aqueous Solution by Elais Guineensis Kernel Activated Carbon,
Journal of Engineering Science and Technology, 2:180-189.
Tutik M dan Faizah H. 2001. Aktifasi Arang Tempurung Kelapa Secara Kimia dengan Larutan Kimia ZnCl2, KCl dan HNO3. Jurusan Teknik Kimia UPN. Yogyakarta.
Volesky, B., and Naja, G., 2005, Biosorption Application Strategies, In: Proceedings of the 16th Internat, Biotechnol, Symp. (S.T. L.Harisson; DE. Rawlings and J Petersen) (eds.) IBS Compress Co., Capetown South Africa: 531542.
Widihati,. I.A. Gede. 2009. Adsorpsi Ion Pb 2+ Oleh Lempung Terinterkalasi
Surfaktan. Jurnal Kimia 3 (1). 27-32.
Yuan,L.dan Liu,Y.,2013,Removal of Pb2+and Zn2+ from aqueous solution by ceramisite preparred by synthering bentonit, iron powder and activated carbon. Chemichal Engineering journal 215-216,PP.432-439.
W. Zou, H. Bai., S. Gao, Ke Li. 2013. Characterization of modified sawdust, kinetic
