BAB 4
DATA HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian
Tabel 4.1 Kualitas Arang Aktif dari Gambut Fibrik Sebelum Aktivasi
Parameter SNI Hasil Penelitian
Kadar Air (%) Maks. 15 4,18
Kadar Abu (%) Maks. 10 39,22
Volatile Matter (%) Maks. 25 29,00
Fixed Carbon (%) Min. 65 27,60
Daya Serap Iod (mg/g) Min. 750 149,3
Tabel 4.2 Kualitas Arang Aktif dari Gambut Fibrik Setelah Aktivasi
Parameter SNI Hasil Penelitian
Kadar Air (%) Maks. 15 1.83
Kadar Abu (%) Maks. 10 38,67
Volatile Matter (%) Maks. 25 17,14
Fixed Carbon (%) Min. 65 42,96
Daya Serap Iod (mg/g) Min. 750 389,6
Tabel 4.3 Data Hasil Adsorpsi Sampel Air Sumur
No
Massa Arang Aktif
(gram)
Waktu Adsorpsi (Menit)
Konsentrasi Awal (mg/L)
Konsentrasi Akhir (mg/L) 1
5
10
4,6259
0,983
2 20 0,767
3 30 0,624
4 40 0,289
5 50 0,224
Tabel 4.4 Data Hasil Perhitungan Isoterm
Parameter Langmuir Freundlich
R2 0,9973 0,9625
Kapasitas Adsorpsi (mg/g) 0,0701 0,0742
Konstanta Freundlich (g/L) - 81,967
Konstanta Langmuir (L/mg) 17,46 -
4.2 Pembahasan
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas adsorben dengan variasi waktu kontak dalam menurunkan kadar besi (Fe) pada air sumur menggunakan adsorben arang aktif dari hasil pirolisis gambut. Serta menentukan adsorpsi isoterm yang tepat dalam pengaplikasikan penjerapan besi (Fe) pada sampel air sumur. Gambut yang digunakan adalah gambut fibrik yang masih tahap awal pelapukan.
Proses pembuatan arang aktif dari gambut fibrik meliputi tahap preparasi, pengarangan dan aktivasi. Sebelum diarangkan menggunakan proses pirolisis, terlebih dahulu gambut dibersihkan dan dikeringkan di bawah sinar matahari. Setelah itu, gambut melalui proses pirolisis dan diambil hasil padatannya untuk diaktivasi. Arang hasil pirolisis diaktivasi secara fisika dengan suhu 500°C selama 2 jam dan kemudian di aktivasi secara kimia dengan NaCl konsentrasi 15% selama 2,5 jam. Aktivasi dilakukan terhadap arang bertujuan untuk memperbesar pori dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul - molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Untuk arang yang diaktivasi maka akan diperoleh arang aktif dan dilakukan analisa terhadap beberapa parameter proksimate dan daya serap iod. Hasil uji proksimate
yaitu analisa kadar air 1,83%, kadar abu 38,67%, volatile matter 17,14%, dan fixed carbon 42,96%. Adapun hasil dari pengujian daya jerap iod sebesar 389,6 mg/g dan tidak memenuhi standar SNI dengan daya jerap iod minimal 750 mg/g.
Data hasil uji proximate yang didapatkan tidak sesuai standar. Hasil uji memiliki kadar abu dan fixed carbon yang tinggi. Kadar abu tidak sesuai standar SNI karena sifat fisik dan jenis dari bahan baku itu sendiri serta saat proses pirolisis gambut tidak terarangkan dengan sempurna sehingga kandungan mineral dari gambut tidak terpisah saat pirolisis.
Sedangkan untuk fixed carbon dikarenakan oleh tingginya kadar abu. Daya serap Iod yang tidak sesuai standar disebabkan oleh besarnya kadar abu pada arang gambut sehingga permukaan pori-pori dan kemampuan daya serapnya menjadi kurang sempurna.
4.2.1 Pengaruh waktu kontak adsorben terhadap penurunan kadar Fe
Pada penentuan efektivitas adsorpsi arang aktif dari tanah gambut menggunakan variasi waktu kontak arang aktif dan sampel air menggunakan waktu 10, 20, 30, 40, dan 50 menit. Untuk proses pengaplikasian penjerapan besi (Fe) dilakukan dengan menggunakan air sumur dengan kadar Fe 4,6259 mg/L sebanyak 100 ml tanpa pengadukan. Hasil tersebut ditampilkan pada gambar 4.1 yang menunjukkan perbandingan antara variasi waktu kontak arang aktif terhadap persentase adsorpsi.
Gambar 4.1 Hubungan Persentase Adsorpsi dengan waktu kontak
Berdasarkan data yang disajikan dalam gambar 4.1 Semakin lama waktu kontak arang aktif dengan larutan sampel semakin banyak ion besi (Fe) yang di jerap. Hasil terbaik yang didapatkan yaitu pada waktu kontak 50 menit dengan persentase adsorpsi 95,16%. Meskipun kualitas arang yang digunakan memiliki kadar abu tinggi sebesar 57.23% jauh dari standar SNI tetapi, mampu memperoleh persentase adsorpsi sebesar 95.16% disebabkan arang aktif yang dibuat dari bahan alam tidak hanya mengandung senyawa karbon saja, namun juga mineral – mineral. Kadar abu tersebut menunjukkan kandungan mineral yang terkandung dalam arang aktif (Jankowska dkk., 1991) Sehingga kandungan mineral seperti logam pada arang aktif yang digunakan akan saling tarik menarik dengan logam Fe yang terkandung pada air sumur.
Pada waktu kontak 10 sampai 40 menit terjadi kenaikan persentase adsorpsi secara signifikan dan pada waktu kontak 40 sampai 50 menit hanya sedikit kenaikan persentase adsorpsi. Hal ini terjadi karena arang aktif hampir mencapai batas maksimum kapasitas penjerapan. Hasil terbaik waktu kontak yaitu 50 menit dengan persentase adsorpsi 95,16%
75 80 85 90 95 100
0 10 20 30 40 50 60
Persentase Adsorpsi (%)
Waktu Kontak (menit)
dengan hasil akhir kadar besi (Fe) sebesar 0,224 mg/L. Hasil tersebut masih belum memenuhi standar pada Peraturan Kementrian Lingkungan No. 2 Tahun 2023 sebesar 0,2 mg/L.
4.2.2 Penentuan adsorpsi isoterm
Pengujian model kesetimbangan dilakukan untuk menentukan model kesetimbangan isoterm yang sesuai pada penelitian ini. Penentuan model kesetimbangan tergantung pada harga koefisien determinan (R2) dengan harga yang tinggi. Dalam penentuan isoterm adsorpsi didasarkan pada 2 persamaan yaitu isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich.
Kesetimbangan isoterm adalah alat hitung matematika untuk memahami dan mengkarakterisasi fenomena adsorpsi. Isoterm Langmuir mengasumsikan bahwa satu adsorbat berikatan dengan satu bagian pada adsorben dan seluruh bagian permukaan adsorben mempunyai daya tarik yang sama. Isoterm Freundlich mengasumsikan bahwa satu adsorbat berikatan dengan satu bagian pada adsorben namun setiap bagian permukaan memiliki daya tarik yang berbeda pada adsorbat yang berbeda.
Adsorpsi isoterm yang pertama adalah adsorpsi isoterm Langmuir. Pada isoterm ini membutuhkan data Ce dan Ce/(x/m). Dengan data perolehan sebelumnya maka dapat dihitung dan diperoleh persamaan regresi linear Langmuir. Pada gambar 4.2 menghasilkan grafik yang naik dan linier dengan koefisien determinan yang diperoleh sebesar 0,9973 (mendekati angka 1). Dengan adanya persamaan regresi linier dari adsorpsi Langmuir maka dapat diketahui kapasitas adsorpsinya yaitu sebesar 0,0701 mg/g,
Gambar 4.2 Regresi Linier Langmuir
Kemudian pada gambar 4.3 didapatkan persamaan regresi linear untuk adsorpsi Freundlich dengan memplot nilai Log Ce terhadap Log (x/m). Tanda negatif yang diperoleh dalam persamaan menunjukkan gradien kemiringan kurva ke kiri dan grafik yang diperoleh berposisi terbalik, hal ini disebabkan oleh nilai efektivitas yang dihasilkan sangat rendah.
Faktor yang mempengaruhi rendahnya nilai efektivitas antara lain konsentrasi awal larutan.
Terlihat grafik yang semakin menurun setiap variasi dan mempunyai harga koefesien determinasi R2 ≥ 0,9625 (mendekati angka 1) Dengan adanya persamaan regresi linier dari adsorpsi Freundlich maka dapat diketahui kapasitas adsorpsinya yaitu sebesar 0,0742 mg/g,
y = 14.26x - 0.817 R² = 0.9973
2 4 6 8 10 12 14
0.2 0.4 0.6 0.8 1
Ce/(x/m))
Ce
Gambar 4.3 Regresi Linier Freundlich
Berdasarkan gambar 4.2 dan gambar 4.3, pendekatan isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich pada adsorben arang aktif memiliki nilai R2 sebesar 0,9973 dan 0,9625.
Berdasarkan hasil tersebut, dapat diketahui bahwa nilai R2 memiliki nilai yang mendekati 1 dengan model isoterm Langmuir.
y = -0.122x - 1.1295 R² = 0.9625
-1.16 -1.14 -1.12 -1.1 -1.08 -1.06 -1.04
-0.7 -0.5 -0.3 -0.1 0.1
Log(x/m)
Log Ce
Bab 5
Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
1. Waktu Kontak penjerapan kadar besi (Fe) menggunakan arang aktif dari gambut fibrik yang optimum pada waktu ke-50 menit dengan persentase adsorpsi 95,16%.
2. Adsorpsi isoterm yang sesuai untuk melakukan adsorpsi adalah adsorpsi isoterm Langmuir dengan nilai koefisien determinan sebesar 0.9973.
3. Aplikasi penjerapan Fe pada sampel air sumur mengunakan arang gambut teraktivasi NaCl 15% dapat menurunkan kadar besi (Fe) namun belum sesuai dengan Peraturan Kementrian Lingkungan No. 2 Tahun 2023 sebesar 0,2 mg/L.
5.2 Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengurangi kadar abu pada arang aktif.
