Penentuan Efisiensi penyisihan Kromium Heksavalen (Cr6+)

[Reka Lingkungan]
©[Teknik Lingkungan] Itenas | No.2 | Vol. 1
[September, 2013]
Jurnal Online Institut Teknologi Nasional
Penentuan Efisiensi penyisihan Kromium Heksavalen (Cr6+)
dengan Adsorpsi menggunakan Tempurung Kelapa secara
kontinyu
Anita Nurfitriyani1, Eka Wardhani2, Mila Dirgawati3
Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas Bandung
Jalan. P.H.H. Mustafa 23, Bandung 40124
e-mail: [email protected]
ABSTRAK
Keberadaan logam Kromium yang berasal dari air buangan industri di sungai
memberikan dampak terhadap lingkungan dan dapat mengganggu kesehatan
manusia. Logam Kromium pada air buangan industri dijumpai berupa Kromium
trivalent (Cr3+) dan Kromium heksavalen (Cr6+). Cr6+ memiliki sifat yang lebih tosik
dibandingkan Cr3+ sehingga dapat menimbulkan uklus pada jaringan kulit dan
menyebabkan peradangan pada rongga hidung pada jangka panjang. Salah satu
upaya untuk mengendalikan Cr6+ dengan adsorpsi menggunakan tempurung kelapa
sistem kontinyu. Penelitian dilakukan untuk mengetahui penyisihan Cr6+ dalam skala
laboratorium dengan menggunakan larutan artificial K2Cr2O7. Penelitian pendahulun
adalah adsorpsi sistem batch bertujuan untuk mendapatkan waktu serta konsentrasi
optimum. Hasil dari waktu optimum 3 jam dan konsentrasi Cr6+ 5 mg/L dengan
menggunakan 5 g tempurung kelapa, dilanjutkan oleh adsorpsi dengan sistem
kontinyu yang merupakan penelitian inti. Hasil waktu dan konsentrasi optimum pada
penelitian sistem batch dikombinasikan dengan 6 variasi debit (Q = 100 L/menit & 120
L/menit) dan tinggi adsorben (10, 15, & 20 cm). Keenam variasi tersebut dipompakan
melewati kolom yang berukuran tinggi 80 cm, diameter luar 5 cm, diameter dalam 4
cm, dan berbahan borosilikat. Dari hasil penelitian didapat efisiensi penyisihan Cr6+
terbesar 39,35%(100 L/menit;20cm) dan efisiensi penyisihan Cr6+ terkecil 22,95%
(120 L/menit;15 cm).
Kata kunci: Kromium Heksavalen, Adsorpsi, Tempurung Kelapa.
ABSTRACT
The presence of Chromium metal from industrial wastewater in the river and the
impact on the environment can impair human health. Chromium metal in industrial
waste water can be found in the form of Trivalent Chromium (Cr3+) and Hexavalent
Chromium (Cr6+). Cr6+ more toxic Cr3+ and causing uclus on skin tissue and compared
to nasal cavity inflammation. One of the efforts to control Cr6+ impact was by
adsorption process using coconut shell in continuous system. The study was
conducted to determine the removal of Cr6+ in a laboratory scale using artificial
solution of K2Cr2O7. The preliminary research was adsorption in batch system to obtain
optimum time and concentrations obtained 3 hours at a Cr6+ concentration of 5 mg/L
by using 5 g of coconut shell,which used for adsorption in countinuous system the
main research. The results show the optimum time and concentration on batch
systems with 6 variations of debit (100 & 120 L/menit) and height adsorbent (10,15 &
20 cm). The six variations were pumped through columns height 80 cm, outer
diameter 5 cm, in diameter of 4 cm, and made of borosilicate. Results removal
efficiency of Cr6+ the highest of the lowest werea 39.35% (100L/menit;20cm) and
22.95% (120 L/menit;20cm)
Keywords: Hexavalent Chromium, Adsorption, Shell Oil.
[Reka Lingkungan] – 1
Anita Nurfitriyani
Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas
1. PENDAHULUAN
Industri merupakan salah satu sektor penting yang menopang perekonomian masyarakat di
Indonesia. Akan tetapi, limbah hasil industri-industri tersebut memberikan dampak terhadap
lingkungan yang menyebabkan badan air seperti sungai tercemar. Limbah yang mencemari
sungai merupakan limbah dari bahan berbahaya dan beracun yang berasal dari logam berat.
Salah satu dari logam berat itu adalah Kromium, logam ini bersifat toksik dan korosif. Limbah
yang mengandung Kromium ini biasanya berasal dari industri baterai, industri soda kostik,
industri cat & tinta, industri electroplating, dan industri penyamakan kulit.
Logam Kromium pada air buangan dijumpai berupa Kromium trivalent (Cr3+) dan Kromium
heksavalen (Cr6+). Meskipun Cr6+ lebih toksik dan bersifat oksidator sangat kuat, namun Cr3+
merupakan bentuk yang lebih stabil dalam perairan (Taliwongso, 2005). Cr6+ dapat
menimbulkan uclus pada jaringan kulit dan gangguan pada paru-paru (Soemirat, 2002).
Pada jangka panjang akan menyebabkan peradangan pada rongga hidung dan respon yang
paling umum pada kulit adalah alergi kulit (Kusnoputranto, 1996).
Langkah untuk mengurangi kadar Cr6+ yang terdapat pada limbah banyak metode
pengolahan yang dapat digunakan yaitu presipitasi, ion exchange, reduksi secara
elektrokimia, adsorpsi mengunakan karbon aktif, dan biosorpsi menggunakan biomassa
seperi algae. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan pada tahun 2010 membuktikan
bahwa metode adsorpsi secara bacth menggunakan karbon aktif jenis tempurung kelapa
mampu menyisihkan Cr6+ dengan efisiensi 100% pada keadaan optimum 1 gram tempurung
kelapa, waktu 5 jam, dan pH 3 (Carna,2010)
Adsorpsi merupakan proses fisika dan/atau kimia dimana suatu zat terlarut dalam suatu
larutan menempel, terikat atau terserap, terakumulasi pada permukaan (Mihelcic, 1999).
Adsorpsi dilakukan dengan penambahan adsorben, karbon aktif atau sejenisnya. Sistem
pada adsorpsi terdiri dari dua macam yaitu sistem batch dan sistem kontinyu (kolom).
Adsorpsi secara batch akan memberikan gambaran kemampuan dari adsorben dengan cara
mencampurkannya dengan larutan yang tetap jumlahnya dan mengamati perubahan
kualitasnya pada selang waktu tertentu (Ruthven See, 1984). Sedangkan adsorpsi secara
kontinyu secara praktis, proses ini mempunyai pendekatan yang jauh lebih baik untuk
penerapan di lapangan karena sistem operasinya yang selalu mengontakkan adsorben
dengan larutan segar, sehingga adsorben dapat mengadsorpsi dengan optimal sampai
kondisi jenuhnya (Aksu, 2003). Adsorbat adalah substansi yang terjerap atau substansi yang
akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan adsorben merupakan suatu media penyerap
yang pada umumnya adalah senyawa karbon (Webar, 1972).
Berdasarkan pemaparan di atas perlu dilakukan penelitian mengenai penyisihan Cr6+ dengan
adsorpsi secara kontinyu menggunakan tempurung kelapa yang dilakukan pada limbah
artificial. Penelitian ini bermaksud mengidentifikasi efisiensi penyisihan (Cr6+) dengan
adsorpsi karbon aktif menggunakan tempurung kelapa secara kontinyu pada sampel air
artificial serta bertujuan untuk mengetahui keadaan optimum dari faktor-faktor yang
mempengaruhi adsorpsi karbon aktif menggunakan tempurung kelapa secara kontinyu dan
mengetahui besarnya efisiensi penyisihan Cr6+ dengan adsorpsi menggunakan tempurung
kelapa secara kontinyu.
[Reka Lingkungan] – 2
Peneentuan Efisien
nsi Penyisihan
n Kromium He
Heksavalen (Crr6+) Dengan A
Adsorpsi Meng
ggunakan
Teempurung Kellapa Secara Kontinyu
K
2. RUAN
NG LINGKU
UP
Ruang lin
ngkup dari penelitian ini adalah :
1. Penelitian dilakukkan dalam sk
kala laborato
orium;
2. Limba
ah yang dig
gunakan ada
alah limbah artificial ya
aitu limbah Cr
C 6+ dari larutan K2Cr2O7
(Kaliu
um dikromatt);
3. Adsorrben yang diigunakan ad
dalah karbon
n aktif (temp
purung kelap
pa) jenis gran
nular; dan
4. Melakkukan adsorrpsi secara bacth sebag
gai penelitia
an pendahulluan untuk mendapatka
an
konse
entrasi (mg//L) dan wa
aktu optimum (jam). Kemudian
K
diilakukan adsorpsi secara
kontin
inyu berdasaarkan konseentrasi (mg/L) dan wakktu optimum
m (jam) yang
g divariasika
an
denga
an tinggi ad
dsorben (cm
m) dan debit aliran (L/m
menit) seba
agai penelitia
an inti sesu
uai
kemampuan pom
mpa aquarium
m yang digunakan (220V
V 40 Watt) .
3. METODOL
LOGI PENEL
LITIAN
Gam
mbar 1 : Diag
gram Alir Me
etodologi
di Pustaka
3.1 Stud
Studi pu
ustaka dilak
kukan terha
adap berba
agai literatu
ur berupa hal-hal da
an informassi6+
+
informasiiyang berkaitan dengan
n logam Cr , teknologi pengolahan
n limbah de
engan metod
de
adsorpsi secara konti
tinyu, dan kaarbon aktif kkhususnya je
enis tempuru
ung kelapa (g
granular).
ap Persiapa
an
3.2 Taha
3.2.1 Perrsiapan Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada penelittian ini disajikan pada Ta
abel 1, dibaw
wah ini :
[Reka Lin
ngkungan] – 3
Anita Nurfitriyani
Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas
Tabel 1 : Alat dan Bahan Penelitian
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Alat-alat
Pipet ukur
Pipet tetes
Erlenmeyer 250 mL
Beaker glass
Gelas Ukur
Cawan penguap
Botol semprot
Spatula
Kuvet Spetrofotometer
Kolom kontinyu
Selang
Ember (± 20 Liter)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Alat Ukur
Timbangan analitik
Mettler, Swiss AD-204
Oven 2200C
Memmert/UM 500
Shaker
pH-meter
WTW-Inolab
Spektrofotometer
Genesys 20
Flowmeter water (L/menit)
Pompa Aquarium
220 V dan 40 watt
Bahan-bahan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Aquades
Serbuk Kaliumdikromiumat
(K2Cr2O7)
Bubuk Difenilkarbazida
(1,5 – difenilkarbazid)
Asam Orto Pospat pekat
(H3PO4)
Aseton
Tempurung Kelapa-Granular
3.2.2 Pembuatan Larutan Artificial Cr6+ 500 mg/L
Larutan artificial ini (larutan induk Cr6+) merupakan larutan yang mempunyai kadar logam
Cr6+ 500 mg/L yang akan digunakan membuat larutan kerja dengan kadar yang lebih
rendah. Konsentrasi ini dipilih berdasarkan SNI 6989-71-2009 tentang Cara Uji Kromium
Heksavalen (Cr6+) dalam Contoh Uji menggunakan Spektrofotometer. Berikut adalah
pembuatan larutan artificial Cr6+ :
Larutan Induk
=
Larutan Induk
=
Larutan Induk
Larutan Induk
=
=
BM K2Cr2O7
x 1 Liter x 500 mg/L
2 BA Cr
(2x39,098) + (2x51,996) + (7x15,996)
x 1 Liter x 500 mg/L
2 x 51,996
1.414 mg serbuk K2Cr2O7
1,414 g serbuk K2Cr2O7 dalam 1 Liter aquades
Dengan demikian larutan dengan 1,414 g serbuk K2Cr2O7 dalam 1 Liter aquades memiliki
kosentrasi 500 mg/L Cr6+.
3.2.3 Pembuatan Kurva Kalibrasi
Pembuatan kurva kalibrasi dilakukan untuk mengetahui hubungan antara adsorbansi dengan
konsentrasi Cr6+. Kurva kalibrasi menggunakan larutan kerja Cr6+ dalam percobaannya.
Larutan kerja Cr6+ merupakan larutan induk logam Cr6+ yang diencerkan dan digunakan
untuk membuat kurva kalibrasi dan proses percobaan.
Pembuatan kurva kalibrasi ini dilakukan dengan cara membuat larutan yang mengandung
ion Cr6+ dengan konsentrasi 5, 10, 15, dan 20 mg/L. Selanjutnya dilakukan pengukuran
adsorbansi dengan Spektrofotometer VIS dan dibuat kurva kalibrasinya. (Standar Methods
for Environmental of Water and Wastewater, 1995). Perhitungan untuk membuat larutan
tersebut dilakukan dengan menggunakan dasar persamaan (1) :
V1 . M1 = V2 . M2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(1)
Pembuatan 100 mL larutan kerja Cr6+ dengan konsentrasi 5, 10, 15, dan 20 mg/L dan dapat
dilihat pada Tabel 2.
[Reka Lingkungan] – 4
Peneentuan Efisien
nsi Penyisihan
n Kromium He
Heksavalen (Crr6+) Dengan A
Adsorpsi Meng
ggunakan
Teempurung Kellapa Secara Kontinyu
K
Tab
bel 2 : Perba
andingan Pembuatan La
arutan Artifi
ficial Cr6+
Konsen
ntrasi
(mg/L)
12
20
5
10
0
15
5
20
0
5
Laru
utan Induk
(mL)
24
1
2
3
4
200
Aquades
(mL)
76
99
98
97
96
19.800
T
Total
Kebutuh
han Larutan
(mL
L)
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
20LL
3.3 Pene
elitian Pendahuluan
Penelitian
n pendahulu
uan ini me
erupakan pe
enelitian ad
dsorpsi seca
ara batch menggunaka
m
an
tempurun
ng kelapa ya
ang betujua
an untuk me
endapatkan waktu (jam)) dan konse
entrasi (mg/L)
optimum. Tempurun
ng kelapa in
ni dipilih karrena karbon
n aktif yang terbuat da
ari tempurun
ng
kelapa pa
aling efektif dibandingka
an dengan a
arang kayu dan mampu
u menyisihka
an kandunga
an
Cr6+ den
ngan efisien
n secara op
ptimal di d
dalam air (Carna,
(
201
10). Bentuk
k serbuk da
ari
tempurun
ng kelapa memiliki
m
struktur yang le
ebih halus dibandingkan
d
n tempurung
g kelapa jen
nis
granular, sehingga bentuk
b
serbu
uk biasa dig
gunakan pad
da fase gas karena stru
ukturnya yan
ng
halus apa
abila digunakan pada fase cair maka
a akan meny
yebabkan warna adsorb
bat terganggu.
Oleh karena itu pad
da penelitian
n ini diguna
akan karbon
n aktif jenis tempurung
g kelapa jen
nis
granular. Penggunaa
an tempurun
ng kelapa dilakukan pencucian yang kemudian di
d oven 1500C
selama 2 jam. Hal te
ersebut dilakkukan bertuju
uan untuk menghilangk
m
kan kotoran yang
y
terdap
pat
di tempu
urung kelap
pa. Tempurung kelapa
a yang dig
gunakan be
erjenis gran
nular denga
an
spesifikassi menurut Brataco Che
emika (2011
1) ini biasanya digunakkan untuk pemurnian
p
a
air
minum dan
d
air limba
ah hasil pro
oses industri. Tempurun
ng kelapa ini memiliki ukuran
u
6 x 12
1
mesh de
engan nomo
or Iodine 70
00-850 mg//g serta me
emiliki beratt jenis (parrtikel density
ty)
sebesar 0,9514
0
g/mL
L.
Ketterangan :
9 Data
D
berat optimum
m tidak digunakan pada pernelitian ad
dsorpsi secara konttinyu.
9 Data
D
yang digunak
kan pada penelitian adsorpsi secara kontinyu
ko
hanya data waktu dan konsen
ntrasi optimum.
9 Data
D
optimum dida
apat dari efisiensi penyisihan
p
terbesar.
Gambar 2 : Skema Pe
enentuan Ke
eadaan Optim
mum Pada A
Adsorpsi Ba
atch
Terlebih dahulu dilakkukan adsorpsi dengan variasi beratt dengan ko
onsentrasi aw
wal Cr6+ yan
ng
digunakan adalah 12
20 mg/L. Pe
emilihan konsentrasi ini dilakukan berdasarkan pembacaa
an
absorban
nsi maksimum pada Spe
ektrofotometter VIS dan penentuan konsentrasi ini pun telaah
dilakukan
n pada penelitian sebelumnya (Carna, 2010). Va
ariasi berat yang
y
diguna
akan adalah 1,
2, 3, 4, dan 5 g. Langkah
L
sela
anjutnya ad
dalah mema
asukkan laru
utan artificia
al tersebut ke
k
[Reka Lin
ngkungan] – 5
Anita Nurfitriyani
Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas
dalam Erlenmeyer 250 mL untuk selanjutnya ditempatkan pada shaker dengan 100 rpm
untuk dilakukan sentrifugasi. Kemudian, berat optimum yang didapat divariasikan dengan
dengan variasi waktu yaitu 3, 5, dan 7 jam. Berat dan waktu optimum yang didapat
dilanjutkan dengan variasi konsentrasi, yaitu 5, 10, 15, dan 20 mg/L. Pemilihan variasi
konsentrasi ini didasari dari larutan kerja yang digunakan pada pembuatan kurva kalibrasi.
Pemilihan keadaan optimum ditentukan berdasarkan efisiensi penyisihan terbesar, kemudian
waktu (jam) dan konsentrasi (mg/L) optimum digunakan pada penelitian inti.
3.4 Penelitian Inti
Keterangan :
H = Tinggi adsorben yang digunakan (cm);
Q = Debit yang digunakan L/menit
Ukuran kolom yang digunakan tetap dengan Tinggi = 80 cm, Ddalam = 4 cm, dan Dluar = 5 cm.
Gambar 3 : Skema Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Kontinyu
Penelitian inti ini merupakan penelitian adsorpsi secara kontinyu menggunakan tempurung
kelapa yang betujuan untuk mendapatkan keadaan optimum untuk menyisihkan Cr6+. Waktu
(jam) dan konsentrasi (mg/L) dikombinasikan dengan variasi tinggi adsorben (cm) dan debit
(L/menit). Variasi tinggi yang digunakan yaitu 10, 15, dan 20 cm serta variasi debit 100 dan
L/menit. Penentuan variasi tinggi adsorben dan debit ini dipilih berdasarkan atas
kemampuan pompa dalam mengalirkan larutan artificial melewati kolom. Kolom yang
digunakan berukuran tinggi 80 cm, diameter dalam 4 cm, diameter luar 5cm, dan berbahan
borosilikat serta pompa yang berkempuan 220V dan 40 Watt.
Gambar 4 : Skema Reaktor Kontinyu
[Reka Lingkungan] – 6
Penentuan Efisiensi Penyisihan Kromium Heksavalen (Cr6+) Dengan Adsorpsi Menggunakan
Tempurung Kelapa Secara Kontinyu
Prosedur dari adsorpsi secara kontinyu ini adalah dengan melewatkan larutan Cr6+ artificial
melalui kolom yang berisikan adsorben tempurung kelapa tempurung kelapa dengan tinggi
yang sudah ditentukan. Selanjutnya dengan mengalirkan larutan Cr6+ artificial dari bawah ke
atas dengan debit yang ditentukan dan bantuan pompa.Pengambilan sampel dilakukan
setiap 15 menit sampai waktu yang ditentukan dan dianalisa kandungan Cr6+ sesuai SNI
6989-71-2009 tentang Cara Uji Kromium Heksavalen (Cr6+) dalam Contoh Uji menggunakan
Spektrofotometer. Langkah-langkah yang dijelaskan dilakukan sampai waktu yang
ditentukan.
3.5 Pengolahan dan Pembahasan Data Penelitian
Pengolahan data dilakukan dengan menampilkan hasil percobaan dalam bentuk tabel,
diagram, dan grafik. Hasil yang didapat akan diambil rata-rata (percobaan yang dilakukan
secara triplo dirata-ratakan).Efisiensi penyisihan setiap parameter dihitung dengan
persamaan (2) :
% Penyisihan
=
(konsentrasi awal – konsentrasi akhir)
konsentrasi awal
x 100%
. . . . . . . . . . (2)
Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi penyisihan, didapatkan variasi dengan efisiensi
penyisihan yang terbesar sebagai keadaan optimum
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kurva Kalibrasi Kromium Heksavalen (Cr6+)
Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel
sebagai fungsi panjang gelombang. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang
gelombang tertentu tergantung pada senyawaan atau warna terbentuk. Nilai absorbansi dari
cahaya yang dilewatkan akan sebanding dengan konsentrasi larutan di dalam kuvet. Cara
membuat kurva kalibrasi diawali dengan penentuan panjang gelombang optimal agar dapat
membaca warna sinar tampak larutan kerja Cr6+ pada spektrofotometer. Panjang gelombang
optimal diperoleh dengan cara membuat kurva hubungan antara absorbansi pada sumbu x
dengan panjang gelombang (nm) pada sumbu y sesuai dengan rentang panjang gelombang
yang diperuntukkan untuk loham Cr6+. Rentang panjang gelombang untuk logam Cr6+ adalah
warna ungu antara panjang gelombang 500-600 nm (Day RA, 1992).
Absorbansi (A)
3.500
3.000
2.500
2.000
2.825
2.615
2.320
2.753
2.900
2.870
2.806
2.893
2.572
1.500
1.994
1.374
1.000
0.500
0.000
500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600
λ (nm)
Gambar 5 : Kurva Panjang Gelombang Optimal
Berdasarkan hasil pada Gambar 5 telah diperoleh panjang gelombang optimal adalah 550
nm, maka dalam pengukuran Cr6+ dilakukan pada panjang gelombang optimal ini. Kurva
kalibrasi merupakan kurva yang menyatakan hubungan antara kadar larutan kerja dengan
[Reka Lingkungan] – 7
Anita Nurfitriyani
Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas
hasil pembacaan serapan dan hasilnya berupa persamaan garis lurus. Persamaan tersebut
akan digunakan untuk menentukan kadar Cr6+ dalam satuan adsorban ke mg/L.
Nilai R2 (korelasi) merupakan nilai yang menunjukkan tingkat linier suatu kurva, semakin
besar nilainya maka semakin representatif hasil yang didapat. Nilai R2 yang didapat sebesar
0,597, hasil R2 yang didapat memiliki arti korelasi yang kuat karena menurut Sarwono, 2006
jika nilai R2 > 0,5-0,75 maka nilai korelasinya kuat.
Absorbansi (A)
4.000
3.500
2.500
2.905
2.866
3.000
2.889
2.536
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.000
0
y = 0.616x + 0.390
R² = 0.597
5
10
15
20
Konsentrasi (mg/L)
Gambar 6 : Kurva Kalibrasi Cr6+
Dari kurva kalibrasi yang ditunjukkan pada Gambar 6 didapatkan garis persamaan yang
digunakan untuk menentukan hasil pembacaan absorban À ke dalam konsentrasi (mg/L).
Dengan y adalah hasil pembacaan absorban dan x merupakan hasil konsentrasi Cr6+ dalam
mg/L, karena data yang diketahui adalah hasil pembacaan absorbansi maka nilai x yang
akan dicari dalam satuan mg/L. Hasil R2 yang didapat memiliki korelasi yang kuat, maka
untuk menentukan konsentrasi Cr6+ dari absorban ke mg/L yang digunakan adalah
persamaan y = 0,616x + 0,390.
4.2 Penentuan Keadaan Optimum Adsorpsi Secara Batch
4.2.1 Penentuan Berat Adsorben Optimum
Penggunaan tempurung kelapa bentuk granular dipilih sebagai adsorben yang digunakan
pada percobaan ini karena karbon aktif jenis ini memiliki efisiensi penyisihan yang paling
efektif dibandingkan dengan arang kayu dan mampu menyisihkan kandungan Cr6+ dengan
efisien secara optimal di dalam air (Carna, 2010). Oleh karena itu pada penelitian ini
digunakan karbon aktif jenis tempurung kelapa jenis granular. Selain itu juga tempurung
kelapa memiliki luas permukaan yang besar, sehingga dapat mengadsorpsi zat dalam jumlah
yang banyak. Percobaan untuk menentukkan berat optimum adsorben (tempurung kelapa)
dilakukan dengan memilih 1 konsentrasi yaitu 120 mg/L dan waktu lamanya pengocokkan
selama 1 jam dengan variasi berat adsorben dengan berat 1, 2, 3, 4, dan 5 gram. Pemilihan
konsentrasi 120 mg/L ditentukan karena keterbatasan spektrofotometer dalam pembacaan
konsentrasi yang terlalu tinggi dan konsentrasi 120 mg/L ini merupakan batas maksimal dari
pembacaan spektrofotometer. Variasi berat adsorben dalam adsorpsi secara batch ini
dilakukan mengetahui kapasitas adsorpsi tempurung kelapa dalam penyisihan logam berat
Cr6+. Variasi berat adsorben dilakukan untuk mendapatkan berat adsorben optimum dalam
proses adsorpsi secara batch.
Berdasarkan Gambar 7 terlihat bahwa berat tempurung kelapa 5 g yang paling banyak
menyisihkan kandungan Cr6+ adalah 100,33% yakni menyisihkan sampai -0,0391 mg/L dari
konsentrasi awal 120 mg/L dengan kata lain mampu menyisihkan Cr6+ sampai 0 mg/L.
[Reka Lingkungan] – 8
Peneentuan Efisien
nsi Penyisihan
n Kromium He
Heksavalen (Crr6+) Dengan A
Adsorpsi Meng
ggunakan
Teempurung Kellapa Secara Kontinyu
K
Gambar 7 memperlih
hatkan bahw
wa semakin b
banyak jumllah adsorben
n yang diberikan semakkin
baik pula penyerapan
nnya, hal ini disebabkan
n karena pad
da saat adso
orben dan larutan artifici
cial
limbah be
erkontak seluruh adsorben dapat menyerap
m
ka
andungan Cr
C 6+ di dalam
m air. Denga
an
demikian berat optimum adsorrben adalag 5 g tempu
urung kelap
pa dan sela
anjutnya aka
an
dikombinasikan deng
gan variasi waktu
w
untuk menentukan
n waktu optiimum.
(η -% dan Ce
e-mg/l)
120.00
100.28
100.30
100.00
100.30
30
100.3
100.33
80.00
60.00
40.00
20.00
-0.331
0.360
-0
0.00
-20.00
1
2
-0.358
3
-0.354
4
-0.391
1
5
Efisiensi (%)
Ce (mg/l)
(Berat-g)
Gambar 7 : Grafik Pe
enentuan Be
erat Optimu
um
4.2.2 Pen
nentuan Wak
ktu Optimum
m
Pada pen
nentuan wakktu optimum digunakan konsentrasi awal 120 m
mg/L dengan variasi wakt
ktu
kontak 3,, 5, dan 7 jam. Penentuan variasi waktu didassarkan dari batas atas, batas bawah,
dan nilai yang didapa
at dari pene
elitian sebelu
umnya yang menghasilkkan waktu op
ptimum 5 jam
dengan berat
b
karbon aktif 1 gram (Carna, 2010). Va
ariasi waktu kontak dila
akukan untu
uk
mendapa
atkan waktu kontak opttimum dalam
m proses ad
dsorpsi. Varriasi-variasi waktu
w
konta
ak
tersebut dikombinasikan dengan berat adsorrben optimum
m yang dida
apatkan sebe
elumnya.
(η -% dan Ce-mg/l)
C
120.00
0
100.20
100.00
0
100.14
00.04
10
0
80.00
60.00
40.0
00
20.0
00
-0.24
43
-0.170
0.0
00
-20.0
00
3
Efisiensi (%)
Ce (m
mg/L)
5
-0.053
7
(Wakttu - Jam)
Gambar 8 : Grafik Pe
enentuan Wa
aktu Optimu
um
purung kelap
pa dapat me
enyisihkan Cr
C6
Gambar 8 menunjukkan bahwa pada waktu 3 jam temp
pada limbah artificia
al hingga -0
0,243 dengan kata lain 0 mg/L dan efisiensi penyisihanny
p
ya
terbesar yaitu 100,20
0%. Hal terrsebut disebabkan oleh jika jumlah karbon aktiif (tempurun
ng
kelapa) yang
y
digunakkan semakin
n banyak ma
aka semakin sedikit wakttu yang dibu
utuhkan untu
uk
mengadssorpsi. Apab
bila waktu yang
y
diberika
an terlalu la
ama akan m
menyebabka
an tempurun
ng
kelapa menjadi
m
jenuh dan kapassitas penyerrapannya pu
un semakin berkurang maka
m
efisien
nsi
penyisiha
an pun sema
akin rendah. Berdasarka
an penelitian sebelumnyya pun dijelaskan bahw
wa
untuk karrbon aktif didapatkan 3 jam sebagai waktu optim
mum.
[Reka Lin
ngkungan] – 9
Anita Nurfitriyani
Tekn
nik Lingkungan, Fakultas Teknik
T
Sipil da
an Perencanaa
an, Itenas
4.2.3 Pen
nentuan Kon
nsentrasi Kro
omium Heksa
avalen (Cr6+) Optimum
Berdasarkan percoba
aan sebelum
mnya dipero
oleh parame
eter dengan
n kondisi optimum yaitu
berat ad
dsorben dan
n waktu ko
ontak optimum. Kedua parameterr tersebutlah
h yang aka
an
digunakan untuk menyisihkan ka
adungan Cr66+ dalam air dengan berrbagai variassi konsentrassi,
berikut ad
dalah keada
aan optimum
m yang di dapat berat ad
dsorben optimum sebesa
ar 5 gram da
an
waktu op
ptimum ada
alah 3 jam. Kedua parameter terrsebut akan dikombinassikan denga
an
keempat variasi kon
nsentrasi yaitu 5 mg/L,, 10 mg/L, 15 mg/L, dan 20 mg
g/L. Pemiliha
an
keempat variasi ko
dengan larutan kerja
onsentrasi disesuaikan
d
a yang digu
unakan pad
da
pembuata
an kurva ka
alibrasi. Varriasi konsenttrasi dilakuk
kan untuk m
mendapatkan konsentra
asi
optimum dalam prose
es adsorpsi.
(Efisiens
si-%)
97.20
100.00
0
96.4
48
96.49
6.48
96
80.00
0
60.0
00
40.0
00
20.0
00
3.361
4
4.229
0.0
00
5
Effisiensi (%)
Ce
e (mg/L)
1
10
4.218
4.227
15
20
(Konsentrrasi-mg/L)
G
Gambar
9 : Grafik
G
Penentuan Konse
entrasi Optiimum
ada konsenttrasi awal 5 mg/L dap
pat disisihka
an
Berdasarkan Gambar 9 terlihatt bahwa pa
d
5 gra
am adsorben selama wa
aktu kontak 3 jam. Besa
arnya efisien
nsi penyisiha
an
dengan dengan
Cr6+ yang disisihkan sampai
Cr6+ ada
alah 97,20%
% dengan kandungan
k
s
3,36
61 mg/L da
ari
konsentra
asi awal. Be
erdasarkan penelitian
p
se
ebelumnya didapat
d
10 mg/L
m
sebaga
ai konsentra
asi
optimum yang meru
upakan varia
asi konsentrrasi terendah. Semakin
n tinggi kon
nsentrasi Crr6+
yang disisihkan makka semakin rendah pula efisiensi penyisihann
nya (Carna, 2010). Hasil
pengukurran juga me
enunjukkan bahwa
b
kond
disi optimum tempurung kelapa efek
ktif digunaka
an
6
rendah yaitu pada kon
pada pen
nyisihan Cr6+
dengan konsentrasi
k
nsentrasi 5 mg/L, karen
na
6
semakin tinggi konsentrasi Cr6+
yang disisihkan ma
aka semakin rendah pula efisien
nsi
penyisiha
annya. Dapat disimpulkkan bahwa d
dari penentuan kondisi yang
y
optimum didapatka
an
dengan 5 gram temp
purung kelap
pa selama 3 jam pada ko
onsentrasi 5 mg/L dapatt menyisihka
an
6+
Cr deng
gan optimall. Selanjutny
ya waktu ko
ontak dan konsentrasi
k
o
optimum akkan digunaka
an
pada pen
nelitian inti yaitu perco
obaan adsorpsi secara kontinyu d
dan akan diikombinasika
an
dengan variasi
v
debit dan tinggi adsorben
a
hingga menca
apai keadaan
n optimum pada
p
adsorp
psi
secara ko
ontinyu.
4.3 Pene
entuan Kea
adaan Optimum Adso
orpsi Secara
a Kontinyu
u
Pada pen
nelitian seca
ara kontiny
yu ini meng
ggunakan ko
olom dengan ukuran tinggi
t
80 cm
m,
diameter dalam 4 cm
m, dan diame
eter luar 5 cm, pompa aquarium
a
dengan daya 220
2 V 40 Wa
att
yang berrfungsi seba
agai pemom
mpa larutan dari influen
nt, flowmete
ter sebagai alat
a
pengatur
debit, se
elang, serta ember. Pro
oses dari ad
dsorpsi secara kontinyu
u ini dengan
n mengalirka
an
larutan artificial
a
Cr6++ melalui ko
olom denga
an bantuan pompa dan
n debit yang diatur ole
eh
flowmeteer sampai la
arutan terse
ebut melewa
ati adsorben
n (tempurun
ng kelapa). Pengambila
an
sampel dilakukan settiap 15 meniit sampai wa
aktu optimum
m yang dida
apat yaitu 3 jam dianalissis
[Reka Lingkungan] – 10
1
Peneentuan Efisien
nsi Penyisihan
n Kromium He
Heksavalen (Crr6+) Dengan A
Adsorpsi Meng
ggunakan
Teempurung Kellapa Secara Kontinyu
K
kandunga
an Cr6+ sesuai SNI 6989-71-2009 tentang Cara Uji
U Kromium
m Heksavalen
n (Cr6+) dalam
Contoh Uji
U menggunakan Spektrrofotometer.. Pada penelitian inti ini dilakukan 6 variasi deb
bit
(L/menit)) dan tinggi adsorben (ccm), 6 variassi tersebut da
apat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 : Variasi De
ebit dan Ting
ggi Adsorben
n
Variasi
1
2
3
4
5
6
D
Debit
(L/men
nit)
100
100
100
120
120
120
Tinggi Adsorben (cm)
10
15
20
10
15
20
Penentua
an variasi de
ebit dan ting
ggi adsorben
n didasari dari keterbatasan kemam
mpuan pomp
pa
aquarium
m dalam me
engalirkan debit
d
untukk melewati adsorben. Keenam variasi tersebut
kemudian
n dikombina
asikan deng
gan hasil o
optimum dari percobaa
an secara bacth
b
denga
an
konsentra
asi 5 mg/L selama
s
3 jam, kemudian ditempatkkan dalam kolom
k
denga
an panjang 80
8
cm, berd
diameter lua
ar 5 cm, da
an berdiame
eter dalam 4 cm denga
an bantuan pompa yan
ng
memiliki daya 220 vo
olt dan 40 watt.
w
Hasil pe
enyisihan Crr6+dari keena
am variasi te
ersebut dap
pat
dilihat pa
ada Gambar 10 dan Tabe
el 4.
Tabe
el 4 : Data Hasil
H
Penguk
kuran Adsorrpsi Secara K
Kontinyu
Var
V
1
2
3
4
5
6
Q
L/mnt
H
(cm)
pH
rata"
100
10
15
20
10
15
20
2,50
2,36
2,62
2,24
2,49
2,45
120
Rata-rata
a Pengamatan Konsentrasi Akhir (Ce) mg/L
L per 15 menit selama 3 jam
1
3,532
3,450
3,813
3,438
3,086
3,383
2
3,558
3,408
3,765
3,299
3,086
3,351
3
3,549
3,434
3,797
3,317
2,964
3,346
4
3,570
0
3,316
6
3,797
7
3,326
6
3,044
4
3,281
5
3,479
3,305
3,769
3,320
3,039
3,378
6
3,53
37
3,26
60
3,82
20
3,35
54
2,96
61
3,28
87
7
3,459
3,305
3,815
2,985
2,922
3,328
8
3,4
446
3,3
335
3,8
813
3,3
304
2,9
989
3,2
266
9
3,479
3,384
3,834
3,284
2,878
3,244
10
3,511
3
3
3,366
3
3,846
3
3,149
3
3,036
3
3,182
11
3,352
3,447
3,852
3,388
2,916
3,123
12
3,446
3,483
3,852
3,336
3,032
3,247
Keterangan : H = Tinggi Adsorbe
en, Waktu (t) = 3 jam, dan C0 = 5 mg/L
m
η=%
39.3
35
40.00
35.00
33.28
31.07 30.35
30.00
35.06
2
22.95
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
1
2
3
4
5
Grafik E
Efisiensi Penyisiha
an
6
Variasi
Gam
mbar 10 : Grafik Efisien
nsi Penyisiha
an Secara Kontinyu
K
Efisiensi penyisihan terbesar terdapat pada
p
varisi ke-5 yaitu
u 39,35% dan mamp
pu
menyisihk
kan sampai 3,032 mg
g/L dari ko
onsentrasi awal 5 mg
g/L, sedang
gkan efisien
nsi
penyisiha
an terkecil te
erdapat pad
da variasi ke
e-3 yaitu 22,,95% dan m
menyisihkan hingga 3,85
52
mg/L. Berdasarkan
B
penelitian adsorpsi secara kon
ntinyu ini Gambar 4.8 pun dappat
menggam
mbarkan terj
rjadinya adsorpsi secara
a fisik dan kimia. Salah
h satu conto
ohnya adala
ah
pada varriasi ke-3 dengan debit 100 L/me
enit dan tinggi adsorbe
en 20 cm. Adsorpsi fissik
ditunjukkkan pada 15 menit ke-2 menuju 15 menit ke-3,, pada 15 m
menit ke-2 prroses adsorp
psi
mampu menyisihkan
n kandungan
n Cr6+ hingga 3,765 mg/L
m
dari ko
onsentrasi awal
a
5 mg//L,
namun saat 15 men
nit ke-3 prosses adsorpsi hanya mampu menyissihkan Cr6+ hingga 3,79
97
[Reka Lingkungan] – 11
1
Anita Nurfitriyani
Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas
mg/L. Hal tersebut menjelaskan proses adsorpsi fisik, saat terjadinya fluktuasi pada 15 menit
ke-2 menuju 15 menit ke-3 dipengaruhi oleh ikatan van deer waals. Namun ikatan ini lemah
sehingga mudah untuk lepas kembali (desorpsi) dan prosesnya reversible (mampu balik), hal
tersebut juga terlihat dari selisih penyisihan pada 15 menit ke-2 dan ke-3 yaitu 0,032 Cr6+
yang terlepas dari adsorben. Sedangkan proses adsorpsi kimia dapat terlihat pada 15 menit
ke-11 dan ke-12 yang menunjukkan penyisihan konsentrasi Cr6+ konstan hingga 3,852 mg/L.
Hal tersebut disebabkan adanya ikatan kovalen antara adsorben dan adsorbat yang bersifat
irreversible, sehingga ikatan tersebut menhasilhan penyisihan Cr6+ yang konstan.
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa keadaan optimum
dari hasil percobaan adsorpsi secara bacth adalah 5 gram tempurung kelapa selama 3 jam
pada konsentrasi 5 mg/L.
Efisiensi penyisihan Cr6+ dengan adsorpsi menggunakan tempurung kelapa secara kontinyu
terbesar adalah 39,35% pada debit 120 L/menit dan tinggi adsorben 15 cm sedangkan
efisiensi terkecil penyisihan Cr6+ terkecil adalah 22,95% dengan debit debit 100 L/menit dan
tinggi adsorben 20 cm.
UCAPAN TERIMA KASIH
PT. LG Innotek Indonesia yang telah memberikan bantuan berupa beasiswa.
DAFTAR RUJUKAN
Carna, Christyna Putri. 2010. Analisa Penyisihan Logam Berat Krom Heksavalen (Cr6+) dengan
Menggunakan Dua Jenis Karbon Aktif Skala Laboratorium. Program Sarjana (S1). Teknik
Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Itenas : Bandung.
Day RA. Jr dan Al Underwood.1992. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Kelima. Erlangga :
Jakarta.
Mihelcic, J.R.et al. 1999. Fundamental of Enviromental Engineering. John Wiley & Sons,Inc.
Ruthven, D..M., 1984. Principle of Adsorption & Adsorption Process. John Wiley & Sons : New
York,124-141.
Soemirat, Juli. 2002. Kesehatan Lingkungan. Cetakan kelima. Gadjah. Mada University Press :
Yogyakarta.
Taliwongso, Sambodo., Soewondo, Prayatni, Dr.Ing, Ir, M.S. 2005. Kinetika Penyisihan Kromium
Menggunakan Lignin Sebagai Bahan Adsorben (Studi Kasus Limbah Cair Penyamakan
Kulit). Teknik Lingkungan. ITB : Bandung.
Webar, W bend. M, 1972, “Adsorption in heterogenes Aqua in Sistem ”, Jaour AWWA.
[Reka Lingkungan] – 12