potensi kulit kacang tanah sebagai biosorben zat
advertisement
POTENSI KULIT KACANG TANAH SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA REAKTIF CIBACRON RED APRILIA SUSANTI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009 ABSTRAK APRILIA SUSANTI. Potensi Kulit Kacang Tanah Sebagai Adsorben Zat Warna Reaktif Cibacron Red. Dibimbing oleh BETTY MARITA SOEBRATA dan MOHAMMAD KHOTIB. Limbah industri merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan. Pengolahan limbah secara fisika dan kimia yang sudah ada sangatlah mahal dan dihasilkannya lumpur dalam jumlah yang besar. Penghilangan zat warna juga tidak dapat berlangsung secara optimum, zat warna tetap tinggal dalam kadar cukup tinggi di dalam air hasil olahannya. Oleh karena itu, metode adsorpsi dapat menjadi metode alternatif untuk mengatasi pencemaran zat warna yang ekonomis dan sederhana. Beberapa produk samping pertanian berpotensi sebagai adsorben, salah satunya adalah kulit kacang tanah. Pada penelitian ini, kulit kacang tanah yang digunakan sebagai adsorben cibacron red yang telah dimodifikasi dengan asam sulfat 97%. Parameter yang diujikan adalah waktu adsorpsi, bobot adsorben, dan konsentrasi awal zat warna. Kondisi optimum yang diperoleh untuk adsorben tanpa modifikasi pada parameter adalah 45 menit, 1.0 g, dan 100 ppm. Kondisi optimum untuk adsorben modifikasi asam ialah 60 menit, 1.5 g, dan 150 ppm. Arang aktif yang digunakan sebagai pembanding kapasitas adsorpsi memiliki kondisi optimum sebagai berikut 60 menit, 3.0 g, dan 150 ppm. Pada pengujian larutan tunggal, kapasitas adsorpsi cibacron red oleh adsorben tanpa modifikasi, dengan modifikasi, dan arang aktif, berturut-turut sebesar 476.34, 8837.00, dan 3827.50 µg/g adsorben. Efisiensi penjerapan pada larutan tunggal berturut-turut sebesar 4.69, 87.14, dan 72.56%. Persen penurunan warna oleh ketiga jenis adsorben pada limbah industri tekstil, berturut-turut sebesar 2.03, 97.08, dan 51.65%. Hal ini menunjukkan bahwa adsorben modifikasi asam lebih efektif menjerap warna. Tipe isoterm yang dianut oleh ketiga jenis adsorben adalah isoterm Freundlich dengan linearitas >90%. ABSTRACT APRILIA SUSANTI. Potency of Peanut hulls as an Adsorbent Reactive Dyes Cibacron Red. Supervised by BETTY MARITA SOEBRATA and MOHAMMAD KHOTIB. Industrial waste water is an important problem in the environment impact control. Physical and chemical waste processing are very expensive and produce sludge in the huge amount. The dyes removal also could not be going optimum, the dyes still in high content on the product processing water. Therefore, adsorption method could be an economical and simple alternative to solve caused by pollution. Some agriculture waste biomass can be used as adsorbent, such as peanut hull. In this research, peanut hull as an adsorbent reactive dyes cibacron red was modified using 97% sulfuric acid. Adsorption was carried out with variations of contact time, adsorbent weight, and initial concentration of the dyes. Optimum condition of the unmodified parameter of adsorbent was 45 minutes, 1.0 g, and 100 ppm, respectively. On the other hand, for acid modified adsorbent the treatment were 60 minutes, 1.5 g, and 150 ppm. The results of cibacron red adsorption were compared to commercial activated carbon. The optimum condition for activated carbon was at 60 minutes, 3.0 g, and 150 ppm. Cibacron red adsorption capacity by unmodified adsorbent, acid modified adsorbent, and activated carbon in single solution were 476.34, 8837.00, and 3827.50 µg/g adsorbent, respectively. Removal efficiency in single solution were 4.69, 87.14, and 72.56%. Percent decrease of dyes using three kinds off adsorbent on textile industry waste were 2.03, 97.08, and 51.65%. It shows that acid modified adsorbent is more effective remove dyes. Isotherm type for those kinds of adsorbent followed Freundlich isotherm, with high linearity more than 90%. POTENSI KULIT KACANG TANAH SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA REAKTIF CIBACRON RED APRILIA SUSANTI Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009 Judul Nama NIM : Potensi Kulit Kacang Tanah sebagai Adsorben Zat Warna Reaktif Cibacron Red : Aprilia Susanti : G44204055 Menyetujui: Pembimbing I, Pembimbing II, Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si. NIP 131 694 523 Mohammad Khotib, S.Si. NIP 132 324 223 Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Dr. drh. Hasim, DEA NIP 131 578 806 Tanggal Lulus: PRAKATA Bismillahirrahmanirrahim… Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Karya ilmiah ini berjudul Potensi Kulit Kacang Tanah sebagai Adsorben Zat Warna Reaktif Cibacron Red, yang dilaksanakan pada bulan Mei sampai dengan Oktober 2008 bertempat di Laboratorium Kimia Fisik dan Lingkungan, IPB. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si. dan Bapak Mohammad Khotib, S.Si selaku pembimbing yang telah memberikan masukan dan pengarahan kepada penulis. Ungkapan terima kasih dihaturkan kepada Bapak, Mamah, Kak Irwan, Kak Shinta, Deky, dan Ria atas doa dan dukungannya. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada staf Departemen Kimia IPB, Ibu Ai, Bapak Nano, Bapak Mail, Bapak Eman, dan Bapak Didi atas bantuannya. Saya haturkan banyak terima kasih kepada Egih, Maipa, Ai, Kak Sari, Mba Lia, dan Kak Fahrizal atas kerja samanya selama ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ikhsan atas kebersamaan dan semangat selama menjalankan penelitian. Akhir kata, penulis menyampaikan semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi pembaca. Amin. Bogor, Januari 2009 Aprilia Susanti RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 12 April 1986 sebagai anak kedua dari empat bersaudara, putri dari pasangan Muhammad Husein dan Ratna Komala. Tahun 2004 penulis lulus dari SMU Negeri 44 Jakarta dan memperoleh kesempatan melanjutkan studi di Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB melalui jalur Undangan Saringan Masuk IPB (USMI). Penulis melakukan praktik lapangan pada tahun 2007 di Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Subang. Judul yang dipilih adalah Karakterisasi Mutu Beras di Tingkat Penggilingan dan Pedagang di Provinsi Jawa Tengah. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia Dasar 2006/2007 dan 2008/2009, Kimia Lingkungan 2006/2007, dan Kimia Fisik 2007/2008. Selain itu, penulis juga aktif mengikuti seminar-seminar yang berbasis iptek selama mengikuti perkuliahan di IPB. DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ..................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ vii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. vii PENDAHULUAN .................................................................................................... 1 TINJAUAN PUSTAKA Kacang Tanah ................................................................................................... Adsorpsi............................................................................................................ Isoterm Adsorpsi............................................................................................... Isoterm Adsorpsi Freundlich............................................................................ Isoterm Adsorpsi Langmuir............................................................................. Arang Aktif....................................................................................................... Modifikasi Adsorben ....................................................................................... Zat Warna Reaktif ............................................................................................ Cibacron Red ....................................................................................... ............ 1 2 2 2 3 3 3 4 4 BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ................................................................................................ Metode Penelitian ............................................................................................ 4 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Panjang Gelombang Maksimum dan Pembuatan Kurva Standar ..................... Kondisi Optimum Waktu Adsorpsi, Bobot Adsorben, dan Konsentrasi .......... Kondisi Optimum Adsorben Tanpa Modifikasi ............................................... Kondisi Optimum Adsorben Modifikasi Asam ................................................ Kondisi Optimum Arang Aktif ......................................................................... Adsorpsi Larutan Tunggal ................................................................................ Isoterm Adsorpsi .............................................................................................. Adsorpsi Limbah Industri ................................................................................ 5 6 6 6 7 8 8 9 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan .......................................................................................................... Saran ................................................................................................................ 10 10 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 10 LAMPIRAN ............................................................................................................... 12 DAFTAR TABEL Halaman 1 Komposisi kimia kulit kacang tanah...................................................................... 2 2 Kondisi optimum ATM.......................................................................................... 6 3 Kondisi optimum AMA.......................................................................................... 7 4 Kondisi optimum arang aktif.................................................................................. 7 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Struktur cibacron red............................................................................................. 4 2 Kurva standar cibacron red ................................................................................... 5 3 Perbandingan kapasitas adsorpsi cibacron red oleh adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif......................................................................... 4 8 Perbandingan efisiensi penjerapan cibacron red oleh adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif......................................................................... 8 5 Isoterm Langmuir adsorpsi cibacron red oleh adsorben tanpa modifikasi............ 8 6 Isoterm Freundlich adsorpsi cibacron red oleh adsorben tanpa modifikasi .......... 9 7 Isoterm Langmuir adsorpsi cibacron red oleh adsorben modifikasi asam ............ 9 8 Isoterm Freundlich adsorpsi cibacron red oleh adsorben modifikasi asam .......... 9 9 Isoterm Langmuir adsorpsi cibacron red oleh arang aktif ...................................... 9 10 Isoterm Freundlich adsorpsi cibacron red oleh arang aktif................................... 9 11 Konsentrasi warna limbah tekstil setelah dijerap masing-masing adsorben ......... 10 12 Persen penurunan warna limbah tekstil setelah dijerap masing-masing adsorben. 10 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Bagan alir penelitian ............................................................................................. 13 2 Penentuan panjang gelombang maksimum zat warna cibacron red ..................... 14 3 Kurva standar cibacron red pada panjang gelombang maksimum 517 nm........... 14 4 Penentuan kondisi optimum adsorben tanpa modifikasi....................................... 15 5 Analisis statistik kondisi optimum adsorben tanpa modifikasi………….............. 16 6 Penentuan kondisi optimum adsorben modifikasi asam ....................................... 17 7 Analisis statistik kondisi optimum adsorben modifikasi asam ………………..... 18 8 Penentuan kondisi optimum arang aktif................................................................ 19 9 Analisis statistik kondisi optimum arang aktif ..................................................... 20 10 Isoterm Langmuir dan Freundlich untuk adsorpsi cibacron red oleh adsorben tanpa modifikasi............................................................................................................. 21 11 Isoterm Langmuir dan Freundlich untuk adsorpsi cibacron red oleh adsorben modifikasi asam..................................................................................................... 12 Isoterm Langmuir dan Freundlich untuk adsorpsi cibacron red oleh arang aktif... 22 23 13 Penentuan konsentrasi warna dan persen penurunan warna untuk adsorpsi limbah industri tekstil......................................................................................................... 24 PENDAHULUAN Limbah merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan. Zat warna adalah salah satu jenis polutan yang mengandung bahan beracun sehingga limbah yang dihasilkannya berbahaya bagi kesehatan manusia, baik yang terlibat langsung dengan kegiatan industri maupun yang berada di lingkungan sekitar perusahaan. Permenkes No. 173/Men.Kes/Per./VIII/1977 menunjukkan bahwa hanya 8 parameter yang digunakan untuk evaluasi kualitas badan air, yaitu BOD, pH, klorida, amonia, detergen, fenol, besi, serta lemak dan minyak. Di antara kedelapan parameter tersebut, warna tidak diikutsertakan, padahal warna merupakan salah satu parameter yang penting sebagai indikator pencemaran. Zat warna reaktif cibacron red sering dipakai untuk mewarnai serat kapas atau serat selulosa karena kualitas pencelupannya yang baik dan penggunaannya mudah. Zat warna ini termasuk dalam kelas azo (Manurung et al. 2004). Zat warna azo merupakan zat warna yang mempunyai sifat karsinogenik, membahayakan hewan air, tidak mudah terurai secara biologi, dan mencemari lingkungan melalui buangan limbah cairnya. Pengolahan limbah secara fisika dan kimia yang sudah ada sangatlah mahal dan dapat memberi masalah lingkungan yang baru, yaitu dihasilkannya lumpur dalam jumlah yang besar. Terlebih lagi, penghilangan zat warna tidak dapat berlangsung secara optimum, zat warna tetap tinggal dalam kadar cukup tinggi di dalam air hasil olahannya. Oleh karena itu, metode adsorpsi dapat menjadi metode alternatif untuk mengatasi pencemaran zat warna yang ekonomis dan sederhana. Adsorben adalah zat penjerap yang dapat digunakan untuk memurnikan udara dan gas, memurnikan pelarut, menghilangkan bau dalam pemurnian minyak nabati dan gula, menghilangkan warna produk-produk alam dan larutan, serta sebagai penjerap zat warna dalam pengolahan limbah. Menurut Gufta (1998) adsorben dapat menjerap berbagai polutan baik senyawa organik (zat warna) maupun anorganik (logam berat), dengan mekanisme adsorpsi, filtrasi, penukar ion, dan endapan. Arus utama dalam penelitian adsorben ialah pemanfaatan produk samping pertanian sebagai adsorben zat warna. Marshall dan Mitchell (1996) juga telah melaporkan beberapa produk samping pertanian yang berpotensi sebagai adsorben, yaitu tongkol jagung, gabah padi, gabah kedelai, biji kapas, jerami, ampas tebu, serta kacang tanah. Hasil penelitian Alamsyah (2007) menggunakan kulit buah kakao sebagai adsorben untuk zat warna biru metilena dari limbah tekstil dengan kapasitas adsorpsi 1605.99 µg/g adsorben. Fahrizal (2008) menunjukkan bahwa modifikasi selulosa pada tongkol jagung mampu menjerap biru metilena dari limbah tekstil dengan kapasitas adsorpsi 518.07 µg/g adsorben. Raghuvanshi et al. (2004) memperlihatkan bahwa ampas tebu dapat mengadsorpsi zat warna biru metilena dengan efisiensi penjerapan mencapai 90%. Hasil-hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa limbah pertanian yang mengandung selulosa dapat diolah lebih lanjut sebagai adsorben dan diharapkan mampu meningkatkan nilai tambahnya. Kacang tanah merupakan salah satu sumber protein nabati yang cukup penting dalam pola menu makanan di masyarakat Indonesia. Produksi tanaman kacang tanah di Indonesia pada tahun 2005 sebesar 785.526 ton, tahun 2006 meningkat menjadi 837.495 ton, dan tahun 2007 diharapkan mencapai 1 juta ton (BPS 2007). Kulit kacang tanah mempunyai potensi menjadi adsorben karena mengandung selulosa yang cukup tinggi sehingga dapat dijadikan adsorben untuk menjerap zat warna. Penelitian ini bertujuan mengukur pengaruh waktu optimum adsorpsi, bobot optimum adsorben, dan konsentrasi awal zat warna terhadap efisiensi dan kapasitas adsorpsi serta menentukan isoterm adsorpsi dari adsorben yang berasal dari kulit kacang tanah. TINJAUAN PUSTAKA Kacang Tanah Tanaman kacang tanah (Arachis hypogaea L.), yang ditanam di Indonesia sebetulnya bukanlah tanaman asli, melainkan tanaman yang berasal dari benua Amerika, tepatnya dari daerah Brazilia (Amerika Selatan). Kacang tanah adalah tanaman palawija yang berumur pendek. Di Indonesia kacang tanah ditanam di daerah dataran rendah dengan ketinggian maksimal 1000 meter di atas permukaan air laut. Daerah yang paling cocok untuk tanaman kacang sebenarnya adalah daerah dataran dengan ketinggian 0-500 meter di atas permukaan laut. Kacang tanah terdiri atas kulit (hull) 2129%, daging biji (kernel) 69-72.40%, dan
