1. PENDAHULUAN
Industri tekstil dan produk tekstil (TPT) merupakan salah satu industri yang sangat berkembang di Indonesia. Perkembangan ini terlihat dari ekspor TPT sebagai komoditas non-migas yang terus meningkat dimana mencapai angka US$ 7,6 miliar pada tahun 2012 (Badan Pusat Statistik, 2013). Meskipun industri tekstil menjadi komoditi ekspor yang diandalkan, tetapi industri TPT ini dapat menimbulkan masalah yang serius bagi lingkungan terutama masalah limbah cairnya yang mengandung logam berat, bahan organik dan anorganik yang tinggi (Junaidi, 2006).
Penanganan air limbah telah banyak dilakukan dengan berbagai macam metode kimia maupun fisika yang meliputi presipitasi, koagulasi, pertukaran ion, liquid extraction atau electrodialysis. Selain itu terdapat juga metode yang dapat digunakan adalah metode adsorpsi. Dengan metode adsorpsi diharapkan dapat menyerap/ mengambil ion-ion logam berat dari air limbah. Teknik ini lebih menguntungkan dari pada teknik yang lain, dilihat dari segi biaya yang tidak begitu besar serta tidak adanya efek samping zat beracun (Blais dkk., 2000 dalam Purwaningsih, 2009).
Salah satu adsorben alternatif yang dapat digunakan adalah penggunaan adsorben dari kulit jeruk. Hasil penelitian Annadurai dkk. (2003) dengan penambahan kulit jeruk dosis 5-25 mg/l mampu menyerap logam berat dengan mengikuti urutan : Pb(II) < Ni(II) < Zn(II) < Cu(II) < Co(II). Penelitian lain oleh Setiawan dkk., (2009) melaporkan bahwa penambahan 150 mg/L limbah kulit jeruk bali (Citrus maxima (Burm.) Merr.) pada air limbah batik dalam waktu kontak 30 menit mampu membersihkan N-NH3, Cr(VI), dan Cu(II) secara tuntas (100%) dengan kisaran efisiensi parameter fisiko-kimiawi antara 1,90-6,51% dalam waktu kontak 120 menit.
Selain kulit jeruk, adsorben lain yang menjanjikan adalah penggunaan karbon dari limbah organik seperti limbah tanaman padi, jagung, pisang dan lain-lain. Di antara beberapa limbah organik tersebut, yang menarik adalah penggunaan arang sekam padi, terkait dengan ketersediaan limbah sekam padi yang cukup banyak di segala tempat maupun waktu serta pemanfaatan limbah tersebut yang masih terbatas (Hadiwidodo, 2008). Sedangkan Danarto, (2008) melaporkan kemampuan penjerapan maksimal karbon aktif dari sekam padi mencapai 95,6% untuk Cr(VI). Kemudian Fahyuddin, 2011 juga melaporkan kapasitas adsorpsi biosorben sekam padi untuk Cd adalah 24,8 mg/g (bobot kering).
2. TUJUAN
Berdasarkan latar belakang di atas maka, tujuan dari penelitian ini adalah
1. Menentukan nisbah bobot campuran kulit jeruk dan arang sekam padi yang optimal dalam penjerapan parameter fisiko-kimiawi dari air limbah industri tekstil ditinjau dari baku mutu air limbah tekstil (Perda Jateng No. 10 Tahun 2004)
2. Menentukan efektivitas nisbah bobot campuran kulit jeruk dan arang sekam padi dalam menurunkan parameter fisiko-kimiawi air limbah tekstil.
3. Menentukan model Isoterm Adsorpsi nisbah bobot campuran kulit jeruk dan arang sekam padi.
3.
BAHAN DAN METODA3. 1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Penelitian dilakukan dari bulan Oktober 2013 – Maret 2014 di Laboratorium Kimia Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
3. 2. Bahan dan Piranti 3.2.1. Bahan
Kulit jeruk dan sekam padi diperoleh dari wilayah Salatiga. Limbah cair yang belum diolah diperoleh dari industri tekstil di wilayah Salatiga.
Bahan kimiawi yang digunakan antara lain K2Cr2O7, Ag2SO4, H2SO4, HgSO4, fero amonium sulfat, EDTA, isopropil alkohol, NaOH, asam oksalat (E-Merck, Germany) larutan buffer pH 10, indicator jingga metal, indikator EBT, dan indikator feroin.
3.2.2. Piranti
Piranti yang digunakan antara lain piranti gelas, drying cabinet, furnace (Vulcan A-550), Spektrofotometer HACH (DR/EL 2000), pH meter (HANNA Instrument 9812), Sentrifuge, JAR TEST dan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) (Perkin Elmer 3110).
3.3. Metoda
3.3.1. Karakterisasi Limbah Cair Tekstil
Limbah cair tekstil yang belum diolah dikarakterisasi terlebih dahulu untuk mengetahui parameter fisiko-kimiawi serta kandungan logam berat sebelum dilakukan perlakuan dengan adsorben.
3.3.2. Preparasi Kulit jeruk (Xiaomin, 2007)
Preparasi kulit jeruk dilakukan dilakukan melalui 3 tahap yaitu :
Mula-mula 500 gram limbah kulit jeruk dicuci sampai bersih lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 50o C selama 24 jam. Kulit jeruk yang telah kering dihaluskan dengan grinder lalu ditimbang. 20 gram kulit jeruk kering dimasukkan ke dalam gelas beaker 250 ml, ditambahkan 75 ml isopropil alkohol 20% dan dishaker selama 24 jam pada suhu ruang. Setelah itu kulit jeruk dibilas dengan 60 ml isopropil alkohol 20% hingga 3 kali, lalu dicuci dengan air sampai filtrat tak berwarna. Selanjutnya kulit jeruk dikeringkan dalam oven pada suhu 50o C selama 24 jam. Hasil tahap pertama diberi kode A.
10 gram kulit jeruk (A) dimasukkan ke dalam beaker glass 250 ml, ditambahkan 200 ml 0,1 mol L-1 NaOH, lalu dipusingkan selama 2 jam pada suhu ruang. Kemudian kulit jeruk disaring dan residu dicuci dengan air hinggal pH netral, selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 50oC selama 24 jam. Hasil tahap kedua diberi B.
10 gram kulit jeruk (B) ditambah dengan 70 ml 0,6 mol L-1 asam oksalat lalu dipusingkan selama 2 jam pada suhu 80oC. Kulit jeruk disaring dan dicuci dengan air suling hingga pH netral, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 50o C selama 24 jam.
3.3.3. Preparasi Arang Sekam Padi (Putra dkk., 2013 yang dimodifikasi)
Sekam padi dicuci dengan air mengalir kemudian dikeringkan menggunakan oven. Selanjutnya sekam padi dibakar sampai menjadi bara kemudian ditutup untuk menghindari kontak dengan udara. Setelah itu diperciki air untuk memadamkan api yang membakar sekam padi. Arang sekam padi yang sudah jadi, dikumpulkan dan diayak untuk mendapatkan ukuran yang sama. Arang sekam padi siap digunakan.
3.3.4 Perlakuan Air Limbah Tekstil dengan Kulit Jeruk dan Arang Sekam Padi (Setiawan, 2011 yang dimodifikasi)
Enam wadah/toples ukuran 2 liter masing-masing diisi dengan air limbah tekstil sebanyak 1 liter. Mula-mula air limbah tekstil harus dinetralkan pH-nya terlebih dahulu menjadi 6-7 dengan penambahan asam asetat 1% (untuk menurunkan pH). Air limbah tekstil kemudian ditambahkan kombinasi adsorben kulit jeruk (gram) sebanyak 2,5; 3,5; dan 4,5 dengan pengadukan sampai 360 menit. Kemudian limbah tekstil ditambahkan arang sekam padi (gram) sebanyak 2,5; 1,5; dan 0,5 dengan pengadukan sampai waktu 720 menit. Limbah didiamkan selama 45 menit sampai mengendap. Jika ada yang belum
mengendap, dipusingkan dengan sentrifuge untuk mempercepat pengendapan. Setelah filtrat mengendap diambil kemudian dilakukan pengujian.
3.3.5 Pengukuran Parameter Fisiko-Kimiawi
Pengukuran pada perubahan-perubahan yang terjadi selama perlakuan dapat diketahui dengan melakukan beberapa analisa tehadap parameter fisika dan kimia (Tabel 1).
Tabel 1. Parameter-Parameter Air Limbah Tekstil dengan Metode/ Piranti Penelitian
Parameter Piranti/Metoda
FISIKAWI
DHL (Daya Hantar Listrik) (µs/cm) pH meter (HANNA Instrument)
Kekeruhan (FTU) HACH DR/EL 2000-Spectrophotometer
Total Suspended Solids (TSS, mg/l) HACH DR/EL 2000-Spectrophotometer
Warna (PtCo) HACH DR/EL 2000-Spectrophotometer
KIMIAWI
Besi total (mg/l) HACH DR/EL 2000-Spectrophotometer
BOD (mg/l) Titrimetrik Winkler(Alaerts dan Santika, 1987)
COD (mg/l) Titrimetrik (Alaerts dan Santika, 1987)
Cd (mg/l) Perkin Elmer AAS 3110
Cr (IV) (mg/l) HACH DR/EL 2000-Spectrophotometer
Cu (mg/l) Perkin Elmer AAS 3110
pH pH meter (HANNA Instrument)
3.3.6. ANALISA DATA
Data dianalisis dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 3 perlakuan dan 9 kali ulangan. Sebagai perlakuan adalah berbagai nisbah bobot kulit jeruk dan arang sekam padi (gram/gram) yaitu 2,5:2,5; 3,5:1,5; dan 4,5:0,5 sedangkan sebagai kelompok adalah waktu analisis. Untuk menguji beda rataan perlakuan dilakukan uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat kebermaknaan 5% (Steel dan Torie. 1980).
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Karakterisasi Fisika-Kimiawi Air Limbah Tekstil
Hasil dari karakterisasi awal air limbah tekstil sebelum diberi perlakuan dengan berbagai dosis kulit jeruk disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Karakterisasi Awal Limbah Cair Tekstil
Parameter Awal *Baku Mutu Keterangan
FISIKAWI
1. Daya Hantar Listrik (µS/cm) 1.650 (-)
2. Total Suspended Solid (mg/L) 110 50 TM
3. Turbiditas (FTU) 216 (-) 4. Warna (PtCo) 1.530 (-) KIMIAWI 1. BOD (mg/L) 145 60 TM 2. COD (mg/L) 832 150 TM 3. Cr(IV) (mg/L) 0,44 0,5 M 4. Fe (mg/L) 5,4 - 5. Cu (mg/L) 1,573 - 6. Cd (mg/L) 0,882 - 7. pH 11 6-9 TM
Keterangan : * Baku Mutu sesuai Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah No. 10 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Limbah Cair Tekstil.
(-) :Tidak ada Baku Mutu, keterangan ini berlaku juga untuk Tabel 3, 4, 5 dan 6. M = Memenuhi TM = Tidak Memenuhi
Dari Tabel 2 terlihat bahwa Cr(IV) sudah memenuhi baku mutu, sedangkan untuk Total Suspended Solid (TSS), Biologycal Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), dan pH belum memenuhi baku mutu yang disyaratkan. Penggunaan berbagai dosis kulit jeruk dan arang sekam padi sebagai adsorben dalam waktu kontak 360 menit sampai dengan 720 menit dilakukan untuk menurunkan parameter fisiko – kimiawi air limbah tekstil agar memenuhi baku mutu yang telah disyaratkan.
4.2. Rataan Parameter Fisiko-Kimiawi Air Limbah Tekstil Antar Berbagai Dosis Kulit Jeruk dalam Waktu Kontak 360 menit
Rataan parameter fisiko-kimiawi air limbah tekstil antar berbagai dosis kulit jeruk 2,5 – 4,5 gram/L dalam waktu kontak 360 menit berkisar antara 0,35 ± 0,015 mg/L sampai 1274,44 ± 47,94 mg/L.(Tabel 3 dan Lampiran 1)
1
Tabel 3. Rataan Kandungan Parameter Fisiko-Kimiawi (𝑿 ± SE) Limbah Cair Tekstil Berbagai Penambahan Bobot Kulit Jeruk dalam Waktu Kontak 360 menit
No. Parameter Konsentrasi Parameter Awal
Dosis Kulit Jeruk (gram/L)
BM 2,5 3,5 4,5 FISIKAWI 1. DHL (µs/cm) 1.625,56 ± 3,27 Purata ± SE W = 9,085 822,23 ± 4,13 (a) 841,11 ± 3,73 (b) 945,95 ± 6,20 (c) (-) 2. TSS (mg/L) 112,22 ± 4,13 Purata ± SE W = 8,56 112,22 ± 4,13 (b) 76,67 ± 3,10 (a) 80,00 ± 4,38 (a) 50 3. Turbiditas (FTU) 225,33 ± 4,79 Purata ± SE
W = 7,62 165,78 ± 3,26 (b) 149,44 ± 1,42 (a) 144,22 ± 5,66 (a) (-)
4. Warna (PtCo) 1.530,00 ± 6,20 Purata ± SE
W = 67,09 1.274,44 ± 47,94 (a) 1.254,44 ± 26,14 (a) 1.220,87 ± 9,65 (a) (-) KIMIAWI 6. BOD (mg/L) 251,67 ± 4,10 Purata ± SE W = 6,24 196,67 ± 3,10 (b) 169,44 ± 4,50 (a) 166,67± 3,10 (a) 60 7. COD (mg/L) 838,32 ± 4,94 Purata ± SE W = 28,60 695,52 ± 2,40 (a) 690,48 ± 11,48 (a) 670,32 ± 20,96 (a) 150 8. Cr(IV) (mg/L) 0,428 ± 0,0068 Purata ± SE W = 0,019 0,36 ± 0,008 (a) 0,37 ± 0,005 (b) 0,34 ± 0,003 (a) 0,5 9. Fe (mg/L) 5,44 ± 0,063 Purata ± SE W = 0,17 1,68 ± 0,09 (a) 1,69± 0,04 (a) 1,93 ± 0,10 (b) (-) 10. Cu (mg/L) 1,574 ± 0,0092 Purata ± SE W = 0,012 0,62 ± 0,009 (a) 0,61 ± 0,0029 (a) 0,62 ± 0,0033 (a) (-) 11. Cd (mg/L) 0,885 ± 0,0049 Purata ± SE W = 0,017 0,35 ± 0,015 (a) 0,34 ± 0,002 (a) 0,38 ± 0,002 (b) (-) 12. pH 10,90 ± 0,06 Purata ± SE W = 0,1 6,93 ± 0,05 (b) 6,74 ± 0,03 (a) 6,93 ± 0,05 (b) 6-9
Keterangan : *W = BNJ 5% ; BM = Baku Mutu Perda Jawa Tengah No. 10 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Limbah Cair Industri Tekstil *Angka yang diikuti dengan huruf yang sama menunjukkan antar perlakuan tidak berbeda bermakna, sedangkan angka yang
diikuti huruf yang berbeda menunjukkan antar perlakuan berbeda bermakna. Keterangan ini juga berlaku juga untuk Tabel 4 dan Tabel 5
Dari Tabel 3 terlihat bahwa parameter TSS, BOD, dan COD telah mengalami penurunan dalam semua dosis penambahan kulit jeruk, namun belum memenuhi baku mutu yang disyaratkan. Cr(IV) sudah memenuhi baku mutu sebelum penambahan kulit jeruk, setelah penambahan kulit jeruk masih mengalami penurunan.Untuk parameter pH dengan penambahan 3,5 gram kulit jeruk sudah memenuhi baku mutu yang disyaratkan. Parameter lain seperti DHL, Turbiditas, Warna dan logam berat (Fe, Cu, dan Cd) yang tidak memiliki persyaratan baku mutu juga telah mengalami penurunan dalam semua penambahan dosis kulit jeruk.
4.3. Efektivitas Pengolahan Air Limbah Tekstil dengan Penambahan Berbagai Dosis Kulit Jeruk dalam Waktu Kontak 360 menit
Efektivitas pengolahan parameter fisiko-kimiawi limbah tekstil dengan menggunakan kulit jeruk berbagai bobot penambahan dalam waktu kontak 360 menit berkisar antara 15,89 – 69,12 %. Telaah lebih lanjut dari Tabel 3 diperoleh nisbah bobot kulit jeruk yang paling efektif dalam menurunkan parameter fisiko kimiawi limbah tekstil dalam waktu kontak 360 menit (Tabel 4).
Tabel 4. Efektivitas (%) Berbagai Dosis Kulit Jeruk dalam Pengolahan Limbah Tekstil dalam Waktu Kontak 360 menit
Parameter Bobot Kulit Jeruk(g) Konsentrasi Awal Konsentrasi Akhir Efektivitas (%) BM FISIKAWI DHL (µs/cm) 2,5 1.625,56 822,23 49,42 (-) TSS (mg/L) 3,5 112,22 76,67 31,68 50 Turbiditas (FTU) 3,5 225,33 149,44 33,68 (-) Warna (PtCo) 2,5 1530 1274,44 16,70 (-) KIMIAWI BOD (mg/L) 3,5 251,67 169,44 32,67 60 COD (mg/L) 2,5 838,32 695,52 17,03 150 Cr(IV) (mg/L) 2,5 0,428 0,36 15,89 0,5 Fe (mg/L) 2,5 5,44 1,68 69,12 (-) Cu (mg/L) 2,5 1,574 0,62 60,61 (-) Cd (mg/L) 2,5 0,885 0,35 60,45 (-) pH 3,5 10,90 6,74 38,17 6-9
Dari Tabel 4 terlihat bahwa untuk penambahan 3,5 gram kulit jeruk efektif menurunkan TSS dan BOD dengan efektivitas 31,68 dan 32,67 %, sedang untuk penambahan 2,5 gram kulit jeruk mampu menurunkan COD dengan efektivitas 17,03%
meskipun konsentrasi akhir belum memenuhi baku mutu yang disyaratkan. Hasil penelitian Sha et al (2009) dengan menggunakan limbah kulit jeruk minuman kemasan dengan dosis 5 gram/L dan waktu pengadukan 2 jam mampu mengadsorpsi 50 mg/L kadmium dari CdSO4. 8H2O sebesar >90%. Cr(IV) yang dalam karakterisasi sudah memenuhi baku mutu juga mengalami penurunan sebesar 15,89 %. Lebih lanjut Pirajan et al. (2012) melaporkan bahwa penambahan 20-100 mgL-1 kulit jeruk maksimum mampu mengadsorpsi 60% Cr(IV) pada limbah tekstil yang memiliki konsentrasi Cr(IV) lebih dari 500 mgL-1. Untuk pH setelah penambahan kulit jeruk memenuhi baku mutu dengan efektivitas penurunan sebesar 38,17 %.
Selanjutnya untuk parameter yang tidak memiliki baku mutu seperti DHL, Turbiditas, Warna, dan Logam Berat (Cd, Fe dan Cu) juga mengalami penurunan pada penambahan kulit jeruk dengan dosis 2,5 g/L dengan efektivitas sebesar 16,70 – 60,61 %. Penelitian Bernard and Jimoh (2013) pada pemberian bobot kulit jeruk sebesar 0,2-1 gram pada 50 ml air limbah industri elektroplating mampu menyerap Pb(II) 100%, Fe(II) 76%, Zn (II) 32,53% dan Cu(II) 61,29%. Lebih lanjut hasil penelitian Setiawan dkk. (2009), melaporkan bahwa penambahan kulit jeruk keprok (Citrus reticulata) dengan dosis 20 mg/L dalam waktu kontak 300 menit mampu menurunkan parameter fisiko kimiawi air limbah tekstil dengan efektivitas penurunan kekeruhan 55,84%, warna 17,82%, DHL 20%, pH 7,2%, konsentrasi Pb(II) 82,57%, Cd(II) 93,02%, dan Zn(II) 93,94%.
4.4. Pengolahan Parameter Fisiko-Kimiawi Air Limbah Tekstil dengan Penambahan Berbagai Dosis Arang Sekam Padi
Pengolahan limbah tekstil menggunakan kulit jeruk telah mampu menurunkan beberapa parameter fisiko – kimiawi sesuai baku mutu, meskipun ada parameter yang belum memenuhi baku mutu yang disyaratkan (TSS, BOD, dan COD). Selanjutnya pengolahan dilanjutkan dengan penambahan arang sekam padi dengan dosis 0,5 - 2,5 gram/ Liter dalam waktu kontak 360 – 720 menit untuk mengoptimalkan proses pengolahan sehingga menghasilkan buangan air limbah sesuai baku mutu yang disyaratkan.
4.5. Rataan Kandungan Parameter Fisiko-Kimiawi Air Limbah Tekstil Antar Berbagai Dosis Arang Sekam Padi
Rataan parameter fisiko-kimiawi air limbah tekstil antar berbagai penambahan dosis arang sekam padi 2,5 ; 1,5 dan 0,5 gram/Liter dalam waktu kontak 360//720 menit berkisar antara 0,04 ± 0,0017 mg/l sampai 1225,56 ± 5,47 PtCo (Tabel 5 dan Lampiran
Tabel 5. Rataan Kandungan Parameter Fisiko-Kimiawi (𝑿 ± SE) Limbah Cair Tekstil Berbagai Penambahan Bobot Arang Sekam Padi dalam Waktu Kontak 360 -720 menit
No. Parameter Dosis Penambahan Arang Sekam Padi (gram/L) BM
2,5 1,5 0,5 FISIKAWI 822,23 ± 4,13 (*) 841,11 ± 3,73(*) 945,95 ± 6,20(*) (-) 1. DHL (µs/cm) Purata ± SE W = 8,60 728,89 ± 4,85 (b) 665,56 ± 3,27 (a) 748,89 ± 5,75 (c) 112,22 ± 4,13 (*) 76,67 ± 3,10 (*) 80,00 ± 4,38(*) 50 2. TSS (mg/L) Purata ± SE W = 6,98 64,44 ± 3,27 (b) 48,89 ± 4,85 (a) 72,22 ± 2,73 (c) 165,78 ± 3,26 (*) 149,44 ± 1,42 (*) 144,22 ± 5,66(*) (-) 3. Turbiditas (FTU) Purata ± SE
W = 1,902 135,67 ± 0,62 (c) 66,11 ± 0,65 (a) 125,22± 1,57 (b) 1.274,44 ± 47,94 (*) 1.254,44± 26,14 (*) 1.220,87 ± 9,65 (*) (-) 4. Warna (PtCo) Purata ± SE
W = 9,583 1225,56 ± 5,47 (b) 932,22 ± 5,17 (a) 927,78 ± 4,13 (a) KIMIAWI 196,67 ± 3,10 (*) 169,44 ± 4,50 (*) 166,67± 3,10 (*) 60 6. BOD (mg/L) Purata ± SE W = 8,92 62,22 ± 3,14 (a) 78,33 ± 5,80 (b) 98,33 ± 3,47 (c) 150 695,52 ± 2,40 (*) 690,48 ± 11,48 (*) 670,32 ± 20,96 (*) 7. COD (mg/L) Purata ± SE W = 7,97 193,61 ± 5,10 (b) 90,57 ± 2,89 (a) 197,65 ± 2,78 (b) 0,5 0,36 ± 0,008 (*) 0,37 ± 0,005 (*) 0,34 ± 0,003 (*) 8. Cr(IV) (mg/L) Purata ± SE W = 0,009 0,32 ± 0,0033 (c) 0,05 ± 0,0041 (a) 0,17 ± 0,0058 (b) (-) 1,68 ± 0,09 (*) 1,69 ± 0,04(*) 1,93 ± 0,10 (*) 9. Fe (mg/L) Purata ± SE W = 0,086 0,78 ± 0,04 (a) 0,70 ± 0,05 (a) 0,94 ± 0,03 (b) (-) 0,62 ± 0,009 (*) 0,61 ± 0,0029 (*) 0,62 ± 0,0033 (*) 10. Cu (mg/L) Purata ± SE W = 0,007 0,326 ± 0,0016 (b) 0,207 ± 0,0022 (a) 0,337 ± 0,0055 (c) (-) 0,35 ± 0,015 (*) 0,34 ± 0,002 (*) 0,38 ± 0,002 (*) 11. Cd (mg/L) Purata ± SE W = 0,005 0,16 ± 0,0022 (c) 0,04 ± 0,0017 (a) 0,07 ± 0,0028 (b) 6,93 ± 0,05 (*) 6,74 ± 0,03 (*) 6,93 ± 0,05 (*) 12. pH Purata ± SE W = 0,07 7,36 ± 0,033 (a) 7,32 ± 0,041 (a) 7,37 ± 0,031 (a) 6-9
Dari Tabel 5 tampak bahwa TSS, dan COD yang pada perlakuan sebelumnya belum memenuhi baku mutu dalam penambahan arang sekam padi ini sudah memenuhi baku mutu, berbeda dengan BOD yang belum memenuhi baku mutu. Untuk parameter lain yang sebelumnya sudah memenuhi baku mutu pada penambahan arang sekam padi juga mengalami penurunan. Kemudian untuk parameter yang tidak memiliki baku mutu seperti DHL, Turbiditas, Warna, Logam berat (Cu, Cd dan Fe) juga mengalami penurunan pada penambahan semua dosis dari arang sekam padi.
4.6. Efektivitas Berbagai Dosis Arang Sekam Padi dalam Pengolahan Air Limbah Tekstil pada Waktu Kontak 360 -720 menit
Efektivitas pengolahan parameter fisiko-kimiawi limbah tekstil dengan menggunakan arang sekam padi berbagai bobot penambahan dalam waktu kontak 360 menit berkisar antara 20,87 – 88,24 %. Telaah lebih lanjut dari Tabel 5 diperoleh nisbah bobot arang sekam padi yang paling efektif dalam menurunkan parameter fisiko kimiawi limbah tekstil dalam waktu kontak 360 menit (Tabel 6).
Tabel 6. Efektivitas (%) Berbagai Dosis Arang Sekam Padi dalam Pengolahan Limbah Tekstil dalam Waktu Kontak 360 menit
Parameter Bobot Sekam Padi Konsentrasi Awal Konsentrasi Akhir Efektivitas (%) BM FISIKAWI DHL (µs/cm) 1,5 841,11 665,56 20,87% (-) TSS (mg/L) 1,5 76,67 48,89 36,23% 50 Turbiditas (FTU) 1,5 149,44 66,11 55,76% (-) Warna (PtCo) 1,5 1.254,44 932,22 25,69% (-) KIMIAWI BOD (mg/L) 2.5 196,67 62,22 68,36% 60 COD (mg/L) 1,5 690,48 90,57 86,88% 150 Cr(IV) (mg/L) 2,5 0,37 0,05 86,49% 0,5 Fe (mg/L) 2,5 1,68 0,78 53,57% (-) Cu (mg/L) 1,5 0,62 0,207 66,61% (-) Cd (mg/L) 2,5 0,34 0,04 88,24% (-) pH 2,5 6,93 7,36 - 6-9
Dari Tabel 6 tampak bahwa penambahan arang sekam padi 1,5-2,5 gram dalam waktu kontak 360 sampai 720 menit semakin efektif menurunkan parameter fisiko-kimiawi. Untuk Cr(IV) yang sudah memenuhi baku mutu juga mengalami penurunan sebesar 86,49 %. Penelitian lain dari Hadiwidodo (2008) melaporkan bahwa 30 gram arang sekam padi mampu menyisihkan Cu dari 1 liter larutan CuSO4.5H2O dengan konsentrasi Cu 8-12 mg/L sebesar 52,81% - 87,80%. Sedangkan untuk parameter non baku mutu DHL, Turbiditas, Warna, dan logam berat (Cu, Cd dan Fe) juga mengalami penurunan dengan efektivitas berkisar antara 20,87 sampai 66,61%. Widayanti dkk.,(2010) melaporkan bahwa 15 gram arang sekam padi tanpa aktivasi mampu menjerap 6,82 % Cd dalam Cd(HNO3)2 3,5 ppm selama 60 menit. Parameter pH tidak mengalami penurunan tetapi mengalami kenaikan sehingga tidak dihitung efektivitasnya. Meskipun mengalami kenaikan tetapi pH masih memenuhi kriteria baku mutu yang disyaratkan, karena dalam batas kisaran.
4.7. Isoterm Adsorpsi Berdasarkan Langmuir dan Freundlich Parameter Logam Berat Air Limbah Tekstil Menggunakan Kulit Jeruk dan Arang Sekam Padi dalam waktu 720 menit
Pembahasan lebih lanjut untuk isoterm adsorpsi berdasarkan Langmuir dan Freundlich
dilakukan untuk parameter Cd, Cu dan Fe. Dalam penelitian Heltina, (2010) disebutkan bahwa asumsi yang dipakai dalam isoterm Langmuir adalah adsorben mempunyai permukaan homogen dan hanya dapat mengadsorpsi satu molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbennya serta tidak ada interaksi antara molekul-molekul yang terserap. Hal ini dapat diturunkan berdasarkan persamaan berikut: (Sumanjit et al., 2007)
𝑪𝒆 𝑿 = 𝑪𝒆 𝑪𝒎+ 𝟏 𝒃𝑪𝒎
Nilai Cm dan b dapat dihitung dari kemiringan garis (1/Cm) dan titik potong garis (1/bCm) pada pengeplotan secara linier Ce/x versus Ce. Menurut Senthilkumar et al., (2010) karakteristik dari isoterm Langmuir dapat digunakan untuk memprediksi afinitas diantara adsorbat dan
Keterangan : Ce (mg/L) = Konsentrasi akhir parameter fisiko-kimiawi saat kesetimbangan X (mg/g) = Massa parameter yang diserap/gram adsorben
Cm = Massa parameter pada saat 1 gram adsorben yang dapat menjerap secara sempurna
berikut :
𝑹𝑳 = 𝟏
𝟏 + 𝑲𝑳𝑪𝟎
dimana KL adalah konstanta Langmuir dan C0 adalah konsentrasi dari logam berat. Nilai dari RL menunjukkan tipe adsorpsi apakah irreversibel (RL = 0), favourable / terjadi adsorpsi yang baik (0 < RL < 1), linear (RL = 1) atau unfavourable / tidak terjadi adsorpsi (RL > 1).
Lebih lanjut menurut Jason (2004) pada semua sisi permukaan adsorben akan terjadi proses adsorpsi di bawah kondisi yang diberikan dan isoterm Freundlich tidak mampu memprediksi adanya sisi-sisi pada permukaan yang mampu mencegah adsorpsi pada saat kesetimbangan tercapai, dan hanya ada beberapa sisi aktif saja yang mampu mengadsorpsi molekul terlarut. Persamaan Freundlich dapat diturunkan dalam persamaan berikut : (Sumanjit et al., 2007)
𝒍𝒐𝒈 𝒙
𝒎= 𝐥𝐨𝐠 𝒌 + 𝟏
𝒏𝐥𝐨𝐠 𝑪𝒆
Dari persamaan Freundlich di atas, maka nilai 1/n dan log k dapat dihitung dari kemiringan garis (1/n) dan titik potong garis (log k) pada pengeplotan secara linier log x/m versus log Ce. Menurut Senthilkumar et al., (2010) nilai n menunjukkan terjadinya adsorpsi yang baik jika n bernilai antara 1 dan 10.
Hasil perhitungan isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich parameter fisiko – kimiawi limbah cair industri tekstil dan beberapa logam berat disajikan dalam Tabel 7 (dan Lampiran
3).
Keterangan : 𝒙
𝒎 = Jumlah adsorbat terjerap per satuan bobot adsorben
Ce = Konsentrasi akhir parameter fisiko-kimiawi pada saat kesetimbangan
n = Konstanta empiris Freundlich k = Kapasitas adsorpsi (mg/g)
No Paramater NA (gram) Langmuir b Cm (mg/g) RL Freundlich n log k k (mg/g) 1. Kadmium (Cd) KJ (2,5) y = 0,135x – 0,030 R² = 0,688 (r = 0,83) -4,50 7,41 -0,335 y = 1,877x – 0,929 R2 = 0,773 (r = 0,88) 0,533 -0,929 0,12 ASP (1,5) y = 0,197x – 0,040 R² = 0,999 (r = 0,99) -4,92 5,08 1,486 y = 3,247x – 1,157 R² = 0,853 (r = 0,92) 0,31 -1,157 0,07 2. Tembaga (Cu) KJ (2,5) y = 3,016x + 1,303 R2 = 0,721 (r = 0,85) 2,31 0,33 0,216 y = 0,103x – 0,022 R2 = 0,410 (r = 0,64) 9,71 -0,022 0,95 ASP (1,5) y = -3,446x – 4,187 R2 = 0,007 (r = 0,08) 1,00 -0,29 0,617 y = 0,197x – 0,040 R2 = 0,99 (r = 0,99) 5,08 -0,040 0,91 3. Besi (Fe) KJ (2,5) y = 2,846x – 2,054 R2 =0,789 (r = 0,89) -1,386 0,35 -0,153 Ry = 0,313x – 0,583 2 = 0,951 (r = 0,98) 3,19 -0,583 0,26 ASP (2,5) y = -1,855x – 1,224 R2 =0,023 (r = 0,15) 1,52 0,54 0,281 y = 0,184x – 0,142 R2 = 0,998 (r = 0,99) 5,43 -0,142 0,72 Keterangan : NA = Nisbah Adsorben ; KJ = Kulit Jeruk ; ASP = Arang Sekam Padi ; Cm = Kapasitas Adsorpsi Maksimum (mg/g) ;b =
Konstanta Langmuir ; RL = afinitas Langmuir ; n = Konstanta Freundlich ; R2 = Koefisien Determinasi ; r = Koefisien
Korelasi ; k = Kapasitas adsorpsi
Tabel 7. Isoterm Adsorpsi Langmuir dan Freundlich Paramater Logam Berat Limbah Cair Tekstil dan Logam Berat Menggunakan Kulit Jeruk dan Arang Sekam Padi
Dalam penelitian ini perubahan isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich dilakukan terhadap parameter logam berat (Cu, Cd, dan Fe). Telaah lebih lanjut dari Tabel 7 adalah Cd pada penambahan kulit jeruk dan arang sekam padi tidak mengikuti Langmuir maupun Freundlich dilihat dari nilai RL dan n. Berbeda dengan hasil penelitian Saikaew et al (2009), dengan menggunakan kulit jeruk Pomelo mampu menjerap 21,83 mg/g kadmium dari larutan Cd(NO3).4H2O mengikuti isoterm Langmuir dengan nilai R2 0,97 dan nilai konstanta Langmuir sebesar 0,149. Kemudian untuk Cu pada penambahan kulit jeruk mengikuti Langmuir (RL = 0,216) dan Freundlich (n = 9,71) dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 0,33 mg/g, begitu pula pada penambahan arang sekam padi mengikuti keduanya (RL = 0,617 / n = 5,08) dengan kapasitas adsorpi sebesar 0,91 mg/g. Lebih lanjut untuk Fe pada penambahan kulit jeruk mengikuti Freundlich (n = 3,195) dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0,26 mg/g, berbeda dengan penambahan arang sekam padi mengikuti Langmuir (RL = 0,281) dan Freundlich (n = 5,43) dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 0,54 mg/g. Telaah lebih lanjut dari Tabel 7 untuk parameter logam berat, maka proses adsorpsi berjalan secara layak yang berarti kulit jeruk dan arang sekam padi dapat mengadsorpsi parameter logam berat air limbah tekstil.
5. KESIMPULAN
1. Penambahan 3,5 gram kulit jeruk menurunkan parameter baku mutu yaitu TSS, dan BOD, sedang penambahan 2,5 gram kulit jeruk mampu menurunkan COD dan logam berat (Cu, Cd, Cr(IV), dan Fe). Lebih lanjut penambahan 1,5 gram arang sekam padi mampu menurunkan parameter baku mutu TSS, dan COD serta logam berat Cu, sedangkan penambahan 2,5 gram arang sekam padi mampu menurunkan parameter baku mutu BOD, Cr(IV) dan serta logam berat (Fe dan Cd)
2. Efektivitas adsorben kulit jeruk untuk menurunkan parameter baku mutu TSS, BOD, COD dan pH air limbah tekstil berkisar antara 17,03 – 38,17 % dan logam berat (Fe, Cu dan Cd) antara 60,45 – 69,12 % dalam waktu 360 menit. Sebaliknya efektivitas adsorben arang sekam padi mampu menurunkan parameter baku mutu TSS, BOD, COD dan pH berkisar antara 36,23 – 86,88 % dan logam berat (Fe, Cu, dan Cd) antara 20,87 – 88,24 % dalam waktu 360-720 menit.
3. Model isoterm adsorpsi Cd pada penambahan kulit jeruk dan arang sekam padi tidak mengikuti Langmuir dan Freundlich dilihat dari nilai RL dan n. Berbeda dengan Cu pada penambahan kulit jeruk mengikuti Langmuir dan Freundlich dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 0,33 mg/g, begitu pula pada penambahan arang sekam padi mengikuti keduanya dengan kapasitas adsorpi sebesar 0,91 mg/g Lebih lanjut untuk Fe pada penambahan kulit jeruk mengikuti Freundlich dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0,26 mg/g, berbeda dengan penambahan arang sekam padi mengikuti Langmuir dan Freundlich dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 0,54 mg/g.
6. SARAN
Untuk penelitian selanjutnya arang sekam padi perlu diaktivasi terlebih dahulu untuk meningkatkan kapasitas maksimum serta penggunaan nisbah bobot yang lain misalnya dengan memperbesar bobot arang sekam padi untuk melihat efektivitas penjerapannya.
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G dan S.S.Santika, 1987. Metoda Penelitian Air. Usaha Nasional : Surabaya Annadurai,G., R.S. Juang, and D.J. Lee, 2003. Adsorption of Heavy Metal from Water
Using Banana and Orange Peels. Water Science & Technology Vol 47 No 1pp 185 © IWA Publishing 2003
Badan Pusat Statistik., 2013 Laporan Bulanan Data Sosial Ekonomi. Edisi 40. Katalog BPS: 9199017
Bernard, E., and A. Jimoh, 2013. Adsorption of Pb, Fe, Cu, and Zn from industrial Electroplating Wastewater by Orange Peel Activated Carbon. International Journal of Engineering and Applied Science. Vol.4 No.2
Danarto, Y.C., 2008. Pengaruh Aktivasi Karbon dari Sekam Padi pada Proses Adsorbsi Logam Cr(VI). Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik. UNS Surakarta
Fahyuddin., 2011. Studi Penggunaan Biosorben Sekam Padi untuk Pemulihan Logam Cd dalam Larutan Air secara Biosropsi, Flotasi, dan Elektolisis. Program Studi Pendidikan Kimia. FKIP Universitas Haluoleo Kendari
Hadiwidodo, M., 2008. Penggunaan Arang Sekam Padi sebagai Adsorben dalam Pengolahan Air Limbah yang Mengandung Logam Cu. Jurusan Teknik Lingkungan. Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro.
Heltina, D., 2010. Kesetimbangan Adsorpsi Kadmium (Cd) dengan Adsorben Abu Sekam Padi. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Riau.
Jason, P. P. 2004. Activated Carbon and Some Application for The Remediation Soil and Ground Water Pollution. http://www.ce.edu/programareas
Junaidi., 2006. Analisis Teknologi Pengolahan Limbah Cair pada Industri Tekstil(Studi Kasus PT. Iskandar Indah Printing Textile Surakarta.Program Studi Teknik Lingkungan FT Universitas Diponegoro
Pirajan, M., J. Carlos., L. Giraldo. Heavy Metal Ions Adsorption from Wastewater Using Activated Carbon from Orange Peel. Department de Quimica, Universidad Nacional de Colombia. E-Journal of Chemistry 2012, 9(2), 926-937.
Purwaningsih D., 2009. Adsorpsi Multi Logam Ag(I), Pb(II), Cr(III), Cu(II) dan Ni(II) pada Hibrida Etilendinamo-Silika dari Abu Sekam Padi. Fakultas MIPA. Universitas Negeri Yogyakarta
Putra, R. P., A. Ign. Kristijanto., dan S. Hartini. 2013. Nisbah Bobot Campuran Kulit Jeruk (Citrus sp) dan Arang Kulit Kacang Tanah Sebagai Adsorben Dalam Pengolahan Air Limbah Kosmetik. Salatiga: Universitas Kristen Satya Wacana. Saikaew, W., P. Kaewsarn., and W. Saikaew. 2009. Pomelo Peel: Agricultural Waste for
Biosorption of Cadmium Ions from Aqueous Solutions. World Academy of Science, Engineering and Technology 56 (2009).
Senthilkumar, P., S. Ramalingam, V. Sathyaselvabala, S. D. Kirupha, S. Sivanesan. 2010. Removal of Cooper(II) Ions from Aqueous Solution by Adsorption Using Cashew Nut Shell. Department of Chemical Engineering , SSN College of Chennai, 603 110 India
Setiawan, A. W., A. Ign Kristijanto, A.W. Widodo dan I. E Wahyudi. 2009. Limbah Kulit Jeruk Sebagai Penyerap Logam Berat pada Air Limbah Tekstil. Laporan PKMP. Program Studi Kimia/S1. Universitas Kristen Satya Wacana.
Setiawan, A.W., 2011. Pengaruh Penambahan Kulit Jeruk Bali (Citrus maxima (Burm.) Merr.) dan Berbagai Konsentrasi Biji Kelor (Moringa oleifera Lamk) dalam Pengolahan Air Limbah Industri Batik. Skripsi. Program studi Kimia. Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga
Sha, Liang., G. Xueyi., F. Ningchuan. and T. Qinghua, 2009. Adsorption of Copper And Cadmium Ions from Aqueous Solution by Chemically Modified Orange Peel. School of Metallurgical Science and Engineering Central South University Changsha.
Steel, G. D. and J.H. Torie, 1980. Prinsip dan Prosedur Statistika Suatu Pendekatan Biometrik. : PT. Gramedia. Jakarta.
Sumanjit, T.P., S. Walia, and R. Kaur . 2007. Removal of Health Hazards Causing Acidic Dyes from Aqueous Solutions by the Process of Adsorption. Online J Health Allied Scs.
Widayanti, I. Isa., L.O. Aman, 2010. Study Daya Aktivasi Arang Sekam Padi pada Proses Adsorpsi Logam Cd. Jurusan Pendidikan KimiaFakultas MIPA. Univeristas Negeri Gorontalo.
Xiaomin. 2007. Preparation and Evaluation of Orange Peel Cellulose Adsorbents for Effective Removal of Cadmium, Zinc, Cobalt, and Nickel. Separation and purifification Technology 55,69-75. Department of Chemistry.Xinjiang Yili Normal College. Yining 83500, PR China.
