ADSORBEN BERBASIS LIMBAH PADAT TAPIOKA
TEDY KURNIAWAN
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
ABSTRAK TEDY KURNIAWAN. Adsorben Berbasis Limbah Padat Tapioka. Dibimbing oleh HENNY PURWANINGSIH dan KOMAR SUTRIAH. Penggunaan adsorben ekonomis telah dipelajari sebagai alternatif pengganti arang aktif untuk menjerap limbah zat warna. Penelitian ini memanfaatkan limbah padat tapioka, kaolin, bentonit, campuran limbah padat tapioka-kaolin dan limbah padat tapioka-bentonit sebagai adsorben zat warna biru cibacron. Adsorben terlebih dahulu diaktivasi dengan asam dan basa. Arang aktif komersial digunakan sebagai pembanding. Adsorpsi dilakukan dengan ragam waktu adsorpsi dan bobot adsorben. Dari semua ragam yang dilakukan, diperoleh adsorben yang terbaik yaitu limbah padat tapioka teraktivasi asam. Kondisi optimum adsorpsi adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam adalah pada waktu 75 menit dan bobot adsorben 1 g dengan penurunan konsentrasi dari 50 mg/L menjadi 11.12 mg/L, sedangkan untuk adsorben arang aktif diperoleh kondisi optimum pada waktu 30 menit dan bobot adsorben 0.5 g dengan penurunan konsentrasi dari 50 mg/L menjadi 19.44 mg/L. Dalam pengujian larutan tunggal biru cibacron, kapasitas adsorpsi untuk limbah padat tapioka teraktivasi asam dan arang aktif berturutturut sebesar 1.94 mg/g dan 3.05 mg/g dengan efisiensi berturut-turut sebesar 77.75% dan 61.11%. Adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam menunjukkan model isoterm Freundlich.
ABSTRACT TEDY KURNIAWAN. Tapioka Solid Waste Based Adsorbent. Supervised by HENNY PURWANINGSIH and KOMAR SUTRIAH. The use of agroindustrial waste and clay mineral have been studied as alternative adsorbents for dyes, such as cibacron blue. In this research, tapioca solid waste, kaolin, bentonite, and the mixture of tapioca solid waste and kaolinite or bentonite were used as adsorbents for cibacron blue. Acid and base treatments were carried out to activate the adsorbents. Adsorption was varied with adsorption times and adsorbent weight. The result showed that acid activated tapioca solid waste had the highest adsorption capacity. The optimum adsorption time and adsorbent tapioca solid waste weight was 75 minutes and 1 g. The cibacron blue concentration decrease from 50 mg/L to 11.12 mg/L. On the other hand, the optimum condition for commercially activated carbon were 30 minutes and 0.5 g with concentration decreasing from 50 mg/L to 19.44 mg/L. The adsorption capacity for acid activated tapioca solid waste and activated carbon were 1.94 mg/g and 3.05 mg/g adsorbent respectively. With adsorption efficiency were 77.75% and 61.11%. Acid activated tapioca solid waste were followed Freundlich isotherm.
ADSORBEN BERBASIS LIMBAH PADAT TAPIOKA
TEDY KURNIAWAN
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 2011
Judul Nama NIM
: Adsorben Berbasis Limbah Padat Tapioka : Tedy Kurniawan : G44062479
Menyetujui
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Henny Purwaningsih, S.Si, M.Si. NIP 19741201 200501 2 001
Drs. Komar Sutriah, M.S. NIP 19630705 199103 1 004
Mengetahui Ketua Departemen,
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, M.S. NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal lulus:
v
PRAKATA Segala puji senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas rahmat, hidayah, dan ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Shalawat serta salam selalu penulis curahkan kepada Nabi Muhammad saw, keluarga, sahabat, serta pengikutnya hingga akhir zaman. Karya ilmiah ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan April sampai November 2010 di Laboratorium Kimia Fisik, Departemen Kimia FMIPA IPB. Karya ilmiah yang berjudul Adsorben Berbasis Limbah Padat Tapioka ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains pada Departemen Kimia FMIPA IPB. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Henny Purwaningsih, S.Si, M.Si. selaku pembimbing pertama, dan Bapak Drs. Komar Sutriah, M.S. selaku pembimbing kedua yang telah memberikan arahan, saran, dan dorongan selama pelaksanaan penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Ungkapan terima kasih penulis berikan kepada keluarga tercinta, Bapak, Ibu, Nenek dan adik-adikku (Adetya Mustofa dan M. Tri Amhari) yang selalu memberikan semangat, doa, dan kasih sayang. Terima kasih juga kepada Bapak Nano, Ibu Ai, Bapak Ismail, Bapak Sobur atas fasilitas dan bantuan yang diberikan selama penelitian. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Risal, Chandra, Nafiul, Anna, Wida, dan teman-teman kimia 43 yang turut membantu, memberikan semangat dan dukungannya dalam penyusunan karya ilmiah. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan.
Bogor, April 2011
Tedy Kurniawan
vi
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 12 Juni 1988 sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Munzijen Syafei dan Ikah Atikah. Tahun 2006, penulis lulus dari SMU Negeri 1 Karawang dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) IPB. Selama mengikuti masa perkuliahan penulis aktif dalam beberapa organisasi kemahasiswaan IPB, seperti DPM FMIPA, Century, Merpati Putih, dan Forces. Selain itu, penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia Dasar TPB IPB tahun ajaran 2008/2009, asisten praktikum Kimia Lingkungan tahun ajaran 2009/2010 dan asisten praktikum Kimia Fisik tahun ajaran 2009/2010. Tahun 2009, penulis mengikuti kegiatan Praktik Lapang di BPOM, PPOMN Jakarta Pusat, dengan judul Karakterisasi Bahan Baku Pembanding Obat Imidazole sp.
vii
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .......................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................
ix
PENDAHULUAN ..........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Limbah Padat Tapioka ........................................................................ Kaolin ................................................................................................ Bentonit ............................................................................................. Adsorpsi.............................................................................................. Isoterm Adsorpsi ................................................................................ Zat Warna ...........................................................................................
1 2 3 3 3 4
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat.................................................................................... Lingkup Kerja .....................................................................................
4 5
HASIL DAN PEMBAHASAN Aktivasi Limbah Padat Tapioka, Kaolin, dan Bentonit ........................ 6 Adsorpsi Biru Cibacron ...................................................................... 7 Penentuan Nisbah Optimum Adsorben ............................................... 7 Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi ................................................. 8 Penentuan Bobot Optimum Adsoben .................................................. 8 Optimalisasi Adsorpsi Biru Cibacron pada AA ................................... 9 Perbandingan Adsorbsi Biru Cibacron pada Adsorben LPTA dan AA 9 Isoterm Adsorpsi ................................................................................ 10 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan............................................................................................. 12 Saran................................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 12 LAMPIRAN ................................................................................................... 15
viii
DAFTAR TABEL Halaman 1 2 3 4 5
Komposisi kimia limbah padat tapioka ....................................................... 2 Modifikasi contoh adsorben ....................................................................... 5 Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi adsorben LPTA dan AA ............. 10 Nilai konstanta n dan k dari persamaan Freundlich ..................................... 11 Nilai konstanta α dan β dari persamaan Langmuir ...................................... 11
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Limbah padat tapioka ................................................................................. 2 Serbuk kaolin ............................................................................................ 3 Struktur kaolin .......................................................................................... 4 Struktur bentonit ........................................................................................ 5 Struktur biru cibacron................................................................................. 6 Skema interaksi proton dengan struktur kaolin .......................................... 7 Skema interaksi proton dengan struktur bentonit ....................................... 8 Penentuan nisbah optimum adsorpsi biru cibacron...................................... 9 Perbandingan perlakuan adsorben limbah padat tapioka ............................ 10 Waktu optimum adsorpsi biru cibacron oleh LPTA .................................... 11 Bobot optimum adsorpsi biru cibacron oleh LPTA ..................................... 12 Waktu optimum adsorpsi biru cibacron oleh AA ........................................ 13 Bobot optimum adsorpsi biru cibacron oleh AA ......................................... 14 Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi LPTA dan AA ........................... 15 Isoterm Freundlich adsorpsi biru cibacron oleh LPTA ................................ 16 Isoterm Langmuir adsorpsi biru cibacron oleh LPTA ................................. 17 Isoterm Freundlich adsorpsi biru cibacron oleh AA .................................... 18 Isoterm Langmuir adsorpsi biru cibacron oleh AA......................................
2 2 2 3 4 6 7 7 7 8 8 9 9 10 10 10 11 11
ix
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Diagram alir penelitian ............................................................................... 16 2 Data konsentrasi dan absorbans larutan biru cibacron pada pembuatan kurva standar..............................................................................................
17
3 Data optimasi perlakuan adsorben terhadap biru cibacron 50 mg/L ............ 18 4 Data optimasi waktu adsorpsi biru cibacron 50 mg/L.................................. 20 5 Data optimasi bobot adsorben adsorpsi biru cibacron 50 mg/L .................. 21 6 Data optimasi waktu adsorpsi biru cibacron 50 mg/L oleh arang aktif ........ 22 7 Data optimasi bobot arang aktif terhadap biru cibacron 50 mg/L ................ 23 8 Data isoterm Freundlich dan Langmuir untuk adorpsi biru cibacron ........... 24 9 Data isoterm Freundlich dan Langmuir untuk adorpsi biru cibacron oleh arang aktif ................................................................................................. 25 10 Interaksi gugus polisakarida dengan gugus zat warna reaktif biru cibacron . 26
1
PENDAHULUAN Kegiatan industri telah menjadi bagian yang tak terpisahkan dari kehidupan. Selain berdampak positif bagi manusia, kegiatan ini juga memberikan dampak negatif berupa kerusakan lingkungan akibat pengelolaan limbah yang tidak baik (Suwarsa 1998, Zubieta et al. 2007, Hartati et al. 2008). Limbah merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan industri. Salah satu jenis polutan yang terdapat dalam hampir semua limbah yang berasal dari industri, terutama industri tekstil dan makanan adalah zat warna. Sebagian besar zat warna tekstil merupakan zat warna sintetik. Zat warna sintetik adalah salah satu jenis polutan yang termasuk limbah B3 sehingga limbah yang dihasilkannya berbahaya bagi kesehatan manusia. Tidak seperti zat warna alami, zat warna sintetik sulit dihilangkan menggunakan metode fisikokimia dan biologi konvensional (Bulut et al. 2007, Pekkuz et al. 2007). Dalam proses pewarnaan tekstil sekitar 10-15% zat warna reaktif terbawa dalam aliran sungai (Dizge 2007). Hal ini menimbulkan masalah lingkungan perairan seperti mengganggu ekosistem perairan, memperlambat aktivitas fotosintesis, dan menghambat pertumbuhan biota perairan dengan menghalangi masuknya sinar matahari ke dalam air. Proses adsorpsi merupakan metode yang paling efisien untuk pengelolaan limbah zat warna (Chou et al. 2000). Metode lainnya dalam pengelolaan limbah zat warna terdiri atas oksidasi-ozonisasi, flokulasi-koagulasi, dan penggunaan membran (Pekkuz et al. 2007). Metode-motode tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan, di antaranya pembentukan lumpur yang berlebihan dan penggunaanya yang kurang efisien. Adsorben yang paling efisien dalam pengelolaan limbah zat warna adalah karbon aktif. Karbon aktif merupakan adsorben yang cukup mahal sehingga saat ini pembuatan adsorben difokuskan kepada pembuatan adsorben yang relatif murah yang bersumber dari produk samping pertanian seperti jerami dan kulit padi (Suwarsa 1998, Chou et al. 2000, Verma dan Mishra 2010), ampas teh (Retnowati 2005), tongkol jagung (Fahrizal 2008, Suryani 2009), serbuk gergaji (Pekkuz et al. 2007), dan ampas tebu (Raghuvanshi et al. 2004, Azhar et al. 2005, Karnitz et al. 2006, Gurgel et al. 2008, Diapati 2009). Penelitian ini menggunakan limbah padat tapioka sebagai bahan baku untuk pembuatan
adsorben. Limbah padat tapioka mempunyai potensi menjadi adsorben karena mengandung bahan polisakarida yang cukup tinggi sehingga dapat dijadikan adsorben untuk menjerap zat warna. Ketersediaan limbah padat tapioka terus meningkat sejalan dengan meningkatnya produksi tapioka. Limbah padat tapioka diketahui sebagai bahan sumber energi yang memiliki kadar protein kasar rendah, tetapi kaya akan karbohidrat. Oleh karena itu, limbah padat tapioka dapat digunakan sebagai pakan ternak. Beberapa penelitian tentang pemanfaatan limbah padat tapioka telah dilakukan (Tjiptadi 1985, Rinaldy 1987, Ali 2008, dan Widiarto et al. 2008). Victoria (2010) mengadsorpsi zat warna biru metilena dengan campuran adsorben limbah padat tapioka-kaolin memperoleh kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi yang baik dibandingkan dengan arang aktif. Hal ini menunjukkan bahwa campuran limbah padat tapioka-kaolin berpotensi sebagai adsorben. Selain limbah hasil pertanian, kaolin dan bentonit dilaporkan dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan adsorben. Kaolin dan bentonit merupakan contoh adsorben yang termasuk jenis aluminasilikat. Ghosh dan Bhattacharyya (2002) dan Nandi et al. (2008) menunjukkan penggunaan kaolin dapat digunakan sebagai adsorben zat warna, sedangkan Lian et al. (2008) serta Benguella dan Yacouta-Nour (2008) menunjukkan bahwa bentonit dapat digunakan sebagai adsorben zat warna. Penelitian ini bertujuan memanfaatkan campuran limbah padat tapioka-kaolin dan limbah padat tapioka-bentonit sebagai adsorben zat warna reaktif biru cibacron dengan aktivasi asam maupun basa. Kondisi optimum adsorpsi yang meliputi waktu adsorpsi dan nisbah bobot adsorben terhadap zat warna biru cibacron, serta isoterm adsorpsi dari adsorben tersebut ditentukan.
TINJAUAN PUSTAKA Limbah Padat Tapioka Proses pengolahan ubi kayu (Manihot utilissima) menjadi tepung tapioka akan menghasilkan limbah padat dan hasil buangan berupa cairan yang disebut sludge. Limbah padat tapioka merupakan limbah padat industri tapioka yang jumlahnya 30% (b/b) dari bahan baku (Gambar 1). Potensi limbah padat tapioka didukung oleh kadar selulosa
2
yang dapat mencapai 65,9% (Widiarto et al. 2008). Berdasarkan kandungan ini, limbah padat tapioka mempunyai potensi yang besar untuk dimanfaatkan sebagai sumber selulosa maupun untuk menghasilkan produk turunannya.
satu lapisan aluminat).
hidroksioksida-Al
(lapisan
Gambar 2 Serbuk kaolin.
Gambar 1 Limbah padat tapioka. Komponen penting yang terdapat dalam limbah padat tapioka adalah pati dan serat kasar. Komposisi kimia limbah padat tapioka sangat bervariasi tergantung pada mutu bahan baku, efisiensi proses ekstraksi pati dan penanganan limbah padat tapioka itu sendiri (Tjiptadi 1985). Komposisi kimia limbah padat tapioka berbeda untuk setiap daerah asal dan jenis ubi kayu, serta teknologi yang digunakan dan penanganan limbah padatnya. Komposisi kimia limbah padat tapioka dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1
Komposisi kimia limbah padat tapioka
Komposisi
Kadar (%)
Air
12.7
Abu
9.1
Serat Kasar
8.1
Protein
2.5
Lemak
Satuan-satuan ini berikatan kuat sesamanya dengan ikatan hidrogen dan Van der Waals. Hal ini mengakibatkan kation atau anion dan molekul air tidak dapat masuk ke lapisan silikat maupun aluminat sehingga efektivitas penjerapannya terbatas hanya di permukaan saja. Sifat penukar kation atau anion hanya berasal dari bagian ujung mineral yang mengalami pemutusan (Muhdarina dan Linggawati 2003). Dalam kelompok mineral kaolin, kaolinit ditemukan dalam jumlah yang paling banyak. Komposisi kimia dari kaolinit, yaitu SiO2 46.54%, Al2O3 39.50%, dan H2O 13.96% (Sarapaa dan Al-Ani 2008). Molekul air dalam struktur kristal kaolinit dapat ditemukan pada ruang antarlapisannya. Struktur kaolin disajikan pada Gambar 3.
1.0
Karbohidrat Sumber : Rinaldy (1987)
65.9
Kaolin Kaolin dengan formula Al2O3.2SiO2.2H2O, merupakan masa batuan yang tersusun dari material lempung dengan kandungan besi yang rendah, dan umumnya berwarna putih atau agak keputihan (Gambar 2). Kelompok mineral kaolin meliputi kaolinit, nakrit, dikit, dan haloisit. Kaolinit, nakrit, dan dikit mempunyai komposisi kimia yang ideal, yaitu Al2Si205(OH)4. Kaolinit, nakrit, dan dikit dibedakan oleh susunan lapisan 1:1. Pengertian lapisan 1:1 adalah untuk setiap satuan mineral terdiri atas satu lapisan oksida-Si (lapisan silikat) dan
Gambar 3 Struktur kaolin. Bagian permukaan dari kristal kaolinit mempunyai muatan negatif yang tetap dan tidak bergantung pH (permanent charge). Muatan negatif tersebut berasal dari subtitusi atom dalam struktur kristal yang tidak mempengaruhi struktur kristal tersebut, misalnya dengan adanya atom Al yang bermuatan +3 yang menggantikan atom Si yang bermuatan +4 menyebabkan kerangka kaolinit kekurangan muatan positif atau kelebihan muatan negatif (Faruqi et al. 1967).
3
Bentonit Bentonit adalah istilah yang digunakan di dalam dunia perdagangan untuk sejenis tanah lempung yang secara alami mempunyai kemampuan mengembang sampai 15 kali volume keringnya jika menyerap air. Mineral bentonit memiliki diameter kurang dari 2 µm yang terdiri dari berbagai macam mineral filosilikat yang mengandung silika, alumunium oksida, dan hidroksida yang dapat mengikat air. Bentonit memiliki struktur tiga lapisan yang terdiri dari dua lapisan silika tetrahedron dan satu lapisan sentral octahedral (Syuhada et al. 2008).
Gambar 4 Struktur bentonit. Bentonit dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok, yaitu natrium bentonit dan kalsium bentonit. Bentonit mengandung 85% montmorilonit yang mempunyai rumus kimia Al2O3.4SiO2xH2O, yaitu senyawa silikat dalam alumina yang mengandung air terikat secara kimia. Molekul air dalam struktur kristal bentonit dapat ditemukan pada ruang antarlapisannya. Kandungan lain dalam bentonit merupakan pengotor dari beberapa jenis mineral seperti kwarsa, ilit, kalsit, mika,dan klorit. Struktur bentonit ditunjukkan pada Gambar 4. Adsorpsi Adsorpsi merupakan peristiwa terakumulasinya partikel pada suatu permukaan (Atkins 1999). Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik menarik antar molekul adsorbat dengan tempat-tempat aktif di permukaan adsorben. Adsorbat adalah substansi yang terjerap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan adsorben adalah merupakan suatu media penjerap. Menurut Reynolds yang diacu dalam Wijaya (2008), proses adsorpsi dapat
digambarkan sebagai proses saat molekul meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat adsorben. Mekanisme penjerapan tersebut dapat dibedakan menjadi dua yaitu, adsorpsi secara fisika (fisisorpsi) dan adsorpsi secara kimia (kimisorpsi). Pada proses fisisorpsi, gaya yang mengikat adsorbat oleh adsorben adalah gayagaya Van der Waals, sedangkan pada proses adsorpsi kimia terjadi interaksi adsorbat dengan adsorben melalui pembentukan ikatan kimia (Sukarta 2008). Kimisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi secara fisika (fisisorpsi), yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben melalui gaya Van der Waals atau melalui ikatan hidrogen, kemudian diikuti oleh adsorpsi kimia yang terjadi setelah adsorpsi fisika. Pada adsorpsi kimia, partikel yang melekat pada permukaan akan membentuk ikatan kimia (Atkins 1999). Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi, yaitu sifat fisika dan kimia adsorben seperti luas permukaan, pori-pori, dan komposisi kimia. Selanjutnya juga dipengaruhi oleh sifat fisika dan kimia adsorbat seperti ukuran molekul, polaritas molekul, dan komposisi kimia, konsentrasi adsorbat dalam fase cair, sifat fase cair, serta lamanya proses adsorpsi tersebut berlangsung. Semakin kecil ukuran partikel, maka semakin besar luas permukaan padatan persatuan volume tertentu sehingga akan semakin banyak zat yang diadsorpsi (Atkins 1999). Adsorben yang baik memiliki kapasitas adsorpsi dan persentase efisiensi penjerapan yang tinggi. Isoterm Adsorpsi Isoterm adsorpsi merupakan fungsi konsentrasi zat terlarut yang terjerap pada padatan terhadap konsentrasi larutan. Tipe isoterm adsorpsi dapat digunakan untuk mempelajari mekanisme adsorpsi. Adsorpsi fase cair-padat pada umumnya mengikuti tipe isoterm Freundlich dan Langmuir (Atkins 1999). Isoterm Adsorpsi Langmuir Isoterm Langmuir merupakan proses adsorpsi yang berlangsung secara kimisorpsi satu lapisan. Kimisorpsi adalah adsorpsi yang terjadi melalui ikatan kimia yang sangat kuat antara tapak aktif permukaan dengan molekul adsorbat dan dipengaruhi oleh densitas elektron. Adsorpsi satu lapisan terjadi karena
4
ikatan kimia biasanya bersifat spesifik, sehingga permukaan adsorben dapat mengikat adsorbat dengan ikatan kimia. Persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dapat diturunkan secara teoritis dengan menganggap terjadinya kesetimbangan antara molekul-molekul zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorben dengan molekul-molekul zat yang tidak teradsorpsi sebagai berikut :
x
m
c 1 c
Kostanta α dan β dapat ditemukan dari kurva c hubungan terhadap c dengan x/m persamaan :
c
x/ m
1
1
c
Keterangan: x/m = massa adsorbat yang teradsorpsi per gram adsorben c = konsentrasi kesetimbangan adsorbat dalam larutan setelah adsorpsi (ppm) α,β = konstanta empiris Isoterm Adsorpsi Freundlich
Keterangan: x/m = massa adsorbat yang teradsorpsi per gram adsorben c = konsentrasi kesetimbangan adsorbat dalam larutan setelah adsorpsi (ppm) k,n = konstanta empiris Zat Warna Zat warna tekstil merupakan senyawa organik yang keberadaannya dapat menggangu ekosistem perairan. Limbah cair yang berwarna ini akan diproses terlebih dahulu sampai konsentrasinya cukup aman jika berada di perairan. Biru cibacron merupakan salah satu jenis zat warna reaktif yang digunakan dalam industri tekstil. Zat warna ini memiliki sifat tidak berbau, berwujud padat pada suhu kamar, yaitu berupa serbuk berwarna biru kehitaman yang berwarna biru ketika dilarutkan dalam air, memiliki pH 6-7, dan kelarutan dalam air 1000 g/L. Biru cibacron dengan rumus molekul C30H24ClN7O10S3 termasuk zat warna bifungsional yang mengandung dua gugus reaktif, yaitu monoklorotriazin dan vinil sulfona. Struktur biru cibacron ditunjukkan pada Gambar 5. O
SO3H
NH2 SO2OH
Isoterm Freundlich merupakan proses adsorpsi yang terjadi secara fisisorpsi banyak lapisan. Fisisorpsi adalah adsorpsi yang hanya melibatkan gaya intermolekul dan ikatannya lemah. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich didasarkan atas terbentuknya lapisan monolayer dari molekul-molekul adsorbat pada permukaan adsorben. Pada adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben bersifat heterogen. Menurut Atkins (1999), pada proses adsorpsi zat terlarut pada permukaan padatan diterapkan isoterm Freundlich yang diturunkan secara empiris dengan bentuk persamaan : x 1/ n kc m Apabila dilogaritmakan, persamaan isoterm Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut : log
x m
log k
1 n
log c
NH N O
HN
N H SO3H
N N Cl
Gambar 5 Struktur biru cibacron.
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Analisis hasil penelitian ini menggunakan, spektrofotometer Spectronic 20D+ Thermo Electron Corporation. Bahanbahan yang digunakan adalah limbah padat tapioka (eksternal) dari perusahaan tapioka di daerah Cimahpar, Bogor, kaolin komersial, bentonit dari PT Sud Chemie, zat warna biru cibacron komersial, dan serbuk arang aktif komersial.
5
Lingkup Kerja Penelitian terdiri atas beberapa tahap. Tahap pertama adalah preparasi limbah padat tapioka, kaolin dan bentonit. Tahap kedua adalah aktivasi limbah padat tapioka, kaolin dan bentonit. Tahap ketiga adalah pembuatan campuran limbah padat tapioka-kaolin dan limbah padat tapioka-bentonit. Tahap keempat adalah optimasi waktu kontak dan bobot adsorben pada adsorpsi biru cibacron. Tahap kelima adalah penentuan jenis isoterm adsorpsi biru cibacron oleh adsorben terbaik. Diagram alir penelitian dapat dilihat pada lampiran 1 Metode Preparasi Sampel Semua sampel (limbah padat tapioka, kaolin, dan bentonit) dicuci dengan air suling lalu dikeringkan pada suhu 105 °C selama 3 jam dalam oven, kemudian dihancurkan dan diayak sehingga berukuran 200 mesh (Arikan et al. 2009). Aktivasi Limbah Padat Tapioka Limbah padat tapioka yang telah dicuci diaktivasi dengan asam dan basa. Aktivasi dengan asam dilakukan dengan memasukkan limbah padat tapioka ke dalam labu Erlenmeyer dan ditambahkan sebanyak 50 mL H3PO4 30%. Campuran tersebut dipanaskan sambil diaduk selama 6 jam, kemudian disaring dengan vakum. Limbah padat tapioka yang telah diaktivasi tersebut dicuci beberapa kali dengan air suling untuk mengeluarkan asam, setelah itu dikeringkan pada suhu 40 ºC selama 24 jam. Aktivasi limbah padat tapioka dengan basa dilakukan dengan cara memasukkan limbah padat tapioka ke dalam labu Erlenmeyer dan ditambahkan NaOH 0.1 N. Campuran tersebut dipanaskan sambil diaduk selama 6 jam, kemudian disaring dengan vakum. Limbah padat tapioka yang telah diaktivasi tersebut dicuci beberapa kali dengan air suling untuk mengeluarkan basa, setelah itu dikeringkan pada suhu 40 ºC selama 24 jam. Aktivasi Kaolin dan Bentonit Kaolin ditimbang sebanyak 10 g ke dalam labu bulat dan ditambahkan sebanyak 250 ml larutan H2SO4 30%. Campuran tersebut dipanaskan sambil diaduk dengan pengaduk magnet dan dipanaskan pada suhu 90-100 °C selama 6 jam, kemudian didinginkan dan
disaring dengan vakum. Kaolin lalu dicuci beberapa kali dengan air suling untuk mengeluarkan asam, dan keberadaan ion SO42dideteksi menggunakan larutan BaCl2. Kaolin yang telah dicuci tersebut dikeringkan pada suhu 105 °C selama 3 jam. Contoh kaolin kemudian disimpan dalam desikator untuk pemakaian selanjutnya. Aktivasi bentonit merujuk pada metode aktivasi kaolin yang dilaporkan Koyuncu et al. (2007). Pembuatan Adsorben Limbah Padat Tapioka-Kaolin dan Limbah Padat Tapioka-Bentonit (Victoria 2009) Limbah padat tapioka yang telah diaktivasi dicampur hingga merata dengan kaolin dan bentonit yang juga telah diaktivasi (Tabel 2). Komposisi campuran adsorben yaitu 25:75, 50:50, 75:25, dan 100:0. Setelah itu, adsorben diberi nama sebagai berikut, limbah padat tapioka aktivasi asam dan kaolin aktivasi asam (LPTA,KA), limbah padat tapioka aktivasi asam dan bentonit aktivasi asam (LPTA,BA), limbah padat tapioka basa dan kaolin aktivasi asam (LPTB,KA), limbah padat tapioka basa dan bentonit aktivasi asam (LPTB,BA). Tabel 2 Modifikasi contoh adsorben Nisbah Adsorben
Jenis LPTA:KA
100:0
75:25
50:50
25:75
0:100
A1
A2
A3
A4
A5
B2
B3
B4
B5
C2
C3
C4
D2
D3
D4
LPTA:BA LPTB:KA LPTB:BA
C1
Adsorpsi Zat Warna Pembuatan Larutan Zat Warna Larutan stok zat warna 1000 mg/L dibuat dengan melarutkan 1000 mg serbuk biru cibacron dalam air suling dan diencerkan hingga 1 liter. Setelah itu dibuat kurva standar dari larutan hasil pengenceran larutan stok ini dengan konsentrasi 5, 10, 20, 30, 40, dan 50 mg/L (Lampiran 2). Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Panjang gelombang maksimum diukur dengan spektrofotometer spectronic 20 D+ pada rentang panjang gelombang 600-700 nm dengan larutan biru cibacron 5 mg/L.
6
Penentuan Nisbah Optimum Adsorben Adsorben dengan nisbah tertentu ditimbang sebanyak 1.0 g dan dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer yang berisi 50 mL larutan biru cibacron 50 mg/L. Campuran dipanaskan sambil diaduk selama 30 menit. Setelah itu disaring dan diambil filtratnya, kemudian diukur dengan spektrofotometer spectronic 20D+ pada panjang gelombang maksimum. Penentuan Waktu Optimum Adsorpsi Sebanyak 1 g adsorben dimasukkan ke dalam 50 mL larutan biru cibacron 50 mg/L, kemudian larutan dipanaskan sambil diaduk dengan alat gojok. Adsorpsi dilakukan dengan variasi waktu adsorpsi 15, 30, 45, 60, dan 75 menit. Campuran disaring dan absorbansi filtrat diukur pada panjang gelombang maksimum. Waktu optimum ditentukan dengan menghitung efisiensi dan kapasitas adsorpsi maksimum. Penentuan Bobot Optimum Adsorben Variasi bobot adsorben yang digunakan adalah 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, dan 2.5 g. Masingmasing dimasukkan ke dalam 50 mL larutan biru cibacron 50 mg/L, kemudian dipanaskan sambil diaduk selama waktu optimum. Campuran disaring dan absorbansi filtrat diukur pada panjang gelombang maksimum. Setelah itu, dihitung efisiensi dan kapasitas adsorpsi maksimum. Penentuan Isoterm Adsorpsi (Modifikasi Victoria 2009) Labu Erlenmeyer yang berisi 1.0 g adsorben dengan nisbah optimum ditambah dengan 50 mL zat warna pada berbagai konsentrasi, yaitu 20, 40, 60, 80, dan 100 mg/L, lalu dipanaskan sambil diaduk selama 75 menit. Setelah itu, disaring dan diambil filtratnya untuk diukur dengan spektrofotometer spectronic 20D+ pada panjang gelombang 617 nm. Persamaan regresi linier menggunakan persamaan Langmuir dan Freundlich dibuat untuk menentukan jenis isoterm yang sesuai. Penentuan Waktu Optimum dan Bobot Optimum Adsorben Arang Aktif Metode penentuan waktu optimum adsorpsi dan bobot optimum adsorben arang aktif dilakukan dengan merujuk pada metode penentuan waktu optimum adsorpsi dan bobot optimum adsorben.
Penentuan Isoterm Adsorpsi Arang Aktif Metode penentuan isoterm adsorpsi arang aktif dilakukan dengan merujuk pada metode penentuan isoterm adsorpsi adsorben.
HASIL DAN PEMBAHASAN Aktivasi limbah padat tapioka, kaolin, dan bentonit Penelitian ini menggabungkan limbah padat tapioka, kaolin, dan bentonit yang kemudian digunakan sebagai adsorben untuk zat warna biru cibacron. Limbah padat tapioka, kaolin, dan bentonit yang digunakan terlebih dahulu dicuci dengan aquades agar permukaan adsorben bersih dari bahan-bahan pengotor. Masing-masing diaktivasi sebelum dicampur menjadi homogen. Aktivasi limbah padat tapioka dengan H3PO4 30% dan NaOH 0,1 N bertujuan menghilangkan senyawasenyawa selain polisakarida yang larut dalam asam dan basa, agar tidak ikut berperan dalam mekanisme adsorpsi zat warna. Dengan demikian kemampuan untuk menjerap adsorbat zat warna akan lebih maksimal. Aktivasi kaolin menggunakan H2SO4 30% bertujuan melarutkan komponen-komponen seperti Fe2O3, Al2O3, CaO, dan MgO yang mengisi ruang antarlapisan kaolin, sehingga menambah luas permukaan adsorben. Ion-ion Ca2+ dan Mg2+ yang berada pada permukaan kristal adsorben secara berangsur-angsur diganti oleh ion H+ dari H2SO4. Gambar aktivasi H2SO4 terlihat pada Gambar 6 dan Gambar 7. Diharapkan pergantian ini dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi.
Gambar 6
Skema interaksi proton dengan struktur kaolin (Dudkin et al. 2005).
7
7 Ca2+
terbesar dihasilkan oleh adsorben A1 yang terbuat dari limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA) saja. Pada nisbah optimum tersebut diperoleh kapasitas adsorpsi sebesar 1.66 mg/g dan efisiensi adsorpsi sebesar 66.63%. Data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 3.
14+
[Al13O4(OH)24(H2O)12]14+
14 H+ + 6,5 Al2O3 + 8,5 H2O
Gambar 7
Skema interaksi proton dengan struktur bentonit.
Begitu juga halnya dalam aktivasi bentonit. Asam sulfat (H2SO4 30%) digunakan untuk aktivasi bentonit, karena asam sulfat memiliki bilangan ekivalen H+ lebih tinggi dibanding asam klorida maupun asam nitrat. Dengan demikian, dapat menggantikan kation logam seperti Na+, Ca2+, dan Mg2+ dalam struktur bentonit. Adsorpsi biru cibacron Penjerapan zat warna oleh limbah padat tapioka berlangsung melalui interaksi antara gugus HO-polisakarida dalam limbah padat tapioka dan gugus-gugus tertentu pada zat warna tekstil. Interaksi antara limbah padat tapioka yang banyak mengandung polisakarida (HO-polisakarida) dengan zat warna reaktif biru cibacron adalah interaksi secara fisik. Interaksi ini terjadi karena adanya suatu ikatan hydrogen atau Van der Waals dari gugus HO-polisakarida dengan gugus N pada zat warna biru cibacron.
Gambar 8 Penentuan nisbah optimum adsorpsi biru cibacron. Adsorben lainnya, yaitu limbah padat tapioka aktivasi basa (C1) memperoleh nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi yang jauh lebih rendah dibandingkan limbah padat tapioka aktivasi asam. Adsorben limbah padat tapioka (LPT) yang tidak melalui perlakuan memperoleh nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi yang lebih baik dibandingkan limbah padat tapioka aktivasi basa (LPTB), tetapi lebih rendah dibandingkan dengan limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA). Perbandingan perlakuan adsorben limbah padat tapioka terhadap kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 9.
Penentuan nisbah optimum adsorben Adsorben yang digunakan pada tahap penentuan nisbah adalah campuran limbah padat tapioka-kaolin dan campuran limbah padat tapioka-bentonit. Adsorben campuran dari limbah padat tapioka, kaolin, dan bentonit dibuat dengan nisbah 25:75, 50:50, 75:25, dan 100:0. Pengaruh perlakuan adsorben dan nisbahnya terhadap kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 8. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi
Gambar 9 Perbandingan perlakuan adsorben limbah padat tapioka A1 (LPTA), C1 (LPTB), G (LPT).
8
Hasil perbandingan perlakuan adsorben limbah padat tapioka diperoleh nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi LPT awal sebesar 1.00 mg/g dan 40.10%, tetapi setelah mengalami aktivasi asam nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi meningkat menjadi 66.21% dan 66.17%. Hal ini menunjukkan bahwa proses aktivasi asam membantu menghilangkan senyawa-senyawa selain polisakarida yang larut dalam asam. Penurunan nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi terlihat pada limbah padat tapioka aktivasi basa (LPTB), yaitu sebesar 43.39% dan 43.30% yang ditunjukan pada Gambar 9. Hal ini diakibatkan perlakuan basa kurang baik dalam menghilangkan senyawasenyawa selain polisakarida sehingga kurang mengadsorpsi zat warna reaktif biru cibacron. Selanjutnya, adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA) ditentukan kondisi optimum adsorpsinya terhadap zat warna biru cibacron dengan mengukur dua parameter, yaitu waktu adsorpsi dan bobot adsorpsi. Setelah itu, jenis isoterm adsorpsinya ditentukan.
Hal ini menunjukkan bahwa adsorben telah jenuh oleh zat warna biru cibacron. Jika proses dilanjutkan, maka kemungkinan tidak ada lagi zat warna yang diadsorpsi oleh adsorben, sampai akhirnya terjadi pelepasan kembali atau desorpsi. Penentuan bobot optimum adsorben Penentuan bobot optimum adsorben dilakukan dengan meragamkan konsentrasi biru cibacron. Waktu adsorpsi yang digunakan merupakan waktu adsorpsi maksimum. Pengukuran dilakukan pada panjang gelombang maksimum adsorpsi yaitu 617 nm. Bobot adsorben berpengaruh terhadap kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi zat warna biru cibacron dengan konsentrasi 50 mg/L (Gambar 11).
Penentuan waktu optimum adsorpsi Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi meningkat dengan bertambah lamanya waktu adsorpsi (Gambar 10). Konsentrasi zat warna biru cibaron yang diadsorpsi sebesar 50 mg/L, dan mengalami penurunan menjadi 11.12 mg/L. Penurunan konsentrasi zat warna biru cibaron sebesar 77.75% ini terjadi pada waktu adsorpsi 75 menit dengan kapasitas adsorpsi 1.94 mg/g. Setelah 75 menit, kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi cenderung tetap. Data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 4.
Gambar 10
Waktu optimum adsorpsi biru cibacron oleh limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA).
Gambar 11
Bobot optimum adsorpsi biru cibacron oleh limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah adsorben akan menurunkan kapasitas adsorpsi dan meningkatkan efisiensi adsorpsi. Hal ini terlihat dari kapasitas adsorpsi yang semakin menurun setelah mencapai adsorpsivitas maksimum pada bobot adsorben 1 g. Data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 5. Kapasitas adsorpsi menunjukkan banyaknya adsorbat yang diadsorpsi per satuan bobot adsorben. Karena itu, nilainya dipengaruhi oleh besarnya bobot adsorben. Peningkatan bobot adsorben ini memperbanyak sisi aktif dari adsorben untuk mengadsorpsi adsorbat. Jika konsentrasi adsorbat dan waktu adsorpsi tetap, maka terjadi penurunan kapasitas adsorpsi. Sebaliknya, efisiensi adsorpsi terus meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah adsorben. Efisiensi adsorpsi menunjukkan banyaknya konsentrasi zat warna yang diadsorpsi oleh adsorben. Hal ini memperkuat penelitian Diapati (2009), dan Victoria (2010) yang menyatakan bahwa
9
peningkatan bobot adsorben akan menurunkan kapasitas adsorpsi dan meningkatkan efisiensi adsorpsi. Data hasil penelitian menunjukkan efisiensi adsorpsi biru cibacron meningkat dari 16.50% sampai 91.90% dengan variasi bobot dari 0.5 g sampai 2.5 g. Sebaliknya, kapasitas adsorpsi dengan bobot adsorben 1.0 g sebesar 1.66 mg/g turun menjadi 0.91 mg/g dengan bobot adsorben 2.5 g. Pada saat bobot 1.0 g hampir seluruh permukaan adsorben telah terikat dengan adsorbat, sedangkan pada bobot 2.5 g masih banyak sisi aktif yang belum berikatan dengan adsorbat.
Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Raghuvanshi et al. (2004) yang menyatakan bahwa efisiensi penjerapan berbanding lurus dengan waktu sampai pada titik tertentu, kemudian mengalami penurunan setelah melewati titik tersebut. Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi pada waktu 45, 60, dan 75 menit mengalami penurunan kembali karena telah melewati waktu optimumnya, hal dimungkinkan ada sejumlah zat warna yang terlepas kembali (desorpsi) akibat proses pemanasan sambil diaduk. Data selengkapnya tertera pada Lampiran 6. Bobot adsorben
Optimasi adsorpsi biru cibacron pada arang aktif Waktu adsorpsi Penentuan waktu adsorpsi arang aktif terhadap larutan biru cibacron dilakukan dengan meragamkan konsentrasi biru cibacron 50 mg/L dan bobot adsorben 1 g. Pengukuran dilakukan pada panjang gelombang maksimum, yaitu 617 nm. Lamanya adsorpsi ditentukan berdasarkan kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi selama rentang waktu tertentu. Pengaruh waktu adsorpsi terhadap kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif dapat dilihat pada Gambar 12. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi zat warna biru cibacron menurun dari 50 mg/L menjadi 19.44 mg/L dalam waktu 30 menit. Waktu optimum adsorpsi adalah 30 menit, karena pada saat itu terjadi kapasitas adsorpsi 3.05 mg/g. Sebanyak 1 g adsorben mampu mengadsorpsi 3.05 mg zat warna biru cibacron dengan efisiensi 61.11%. Setelah melewati waktu 30 menit terjadi penurunan kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi.
Gambar 12
Waktu optimum adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif.
Bobot adsorben berpengaruh terhadap kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi zat warna biru cibacron dengan konsentrasi 50 mg/L, dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13
Bobot optimum adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif.
Penentuan bobot adsorben menggunakan arang aktif komersil dilakukan dengan meragamkan konsentrasi zat warna biru cibacron 50 mg/L. Waktu adsorpsi yang digunakan adalah waktu adsorpsi maksimum arang aktif. Pada kondisi waktu dan konsentrasi yang sama, kenaikan bobot adsorben menurunkan kapasitas adsorpsi, tetapi meningkatkan efisiensi adsorpsi. Hal ini terlihat dari efisiensi adsorpsi biru cibacron yang meningkat dari 42.96 % sampai 94.25 % dengan variasi bobot dari 0.5 g sampai 2.5 g. Sebaliknya, kenaikan jumlah adsorben menurunkan kapasitas adsorpsi dari 2.14 mg/g menjadi 0.94 mg/g. Hal ini disebabkan karena saat bobot 0.5 gram hampir seluruh permukaan adsorben telah berinteraksi dengan adsorbat, sedangkan pada bobot 2.5 gram masih banyak sisi aktif yang belum berinteraksi dengan adsorbat. Data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 7.
10
Perbandingan adsorpsi biru cibacron oleh adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam dan arang aktif Perbandingan antara adsorben limbah padat tapioka asam (LPTA) dan adsorben arang aktif dilakukan pada konsentrasi zat warna biru cibacron sebesar 50 mg/L. Tabel 3 menunjukkan hasil kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi yang tertinggi pada limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA) sebesar 1.94 mg/g dan 77.75%. Adsorben arang aktif diperoleh kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi sebesar 3.05 mg/g dan 61.11%. Tabel 3
Adsorben
Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi biru cibacron antara adsorben LPTA dan AA Waktu
Bobot
EP
Q
(menit)
(gram)
(%)
(mg/g)
LPTA
75
1.0012
77.7500
1.9435
AA
30
0.5005
61.1167
3.0528
Gambar 14 menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi arang aktif memperoleh kapasitas adsorpsi 36.34% lebih besar dalam adsorpsi zat warna biru cibacron 50 mg/L. Persen efisiensi adsorpsi arang aktif 21.39% lebih rendah dari limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA). Hasil ini memperlihatkan potensi limbah padat tapioka yang diaktivasi oleh asam sebagai adsorben alternatif dalam mengadsorpsi zat warna reaktif. Hal ini menambah informasi penelitian sebelumnya yang menggunakan campuran 25% limbah padat tapioka aktivasi asam-75% kaolin aktivasi dalam mengadsorpsi zat warna biru metilena yang dilakukan oleh Victoria (2010).
Isoterm Adsorpsi Tipe isoterm adsorpsi dapat digunakan untuk mengetahui mekanisme penjerapan zat warna biru cibacron dengan adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam. Isoterm adsorpsi Langmuir dilakukan dengan cara membuat kurva hubungan c/(x/m) terhadap c, sedangkan isoterm adsorpsi Freundlich dilakukan dengan membuat kurva hubungan log (x/m) terhadap log c. Isoterm adsorpsi zat warna biru cibacron dapat dilihat pada Gambar 15 dan Gambar 16. Berdasarkan gambar yang berasal dari pengolahan data pada Lampiran 8, adsorpsi biru cibacron oleh adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam memberikan linieritas yang cukup tinggi untuk kedua tipe isoterm, yaitu sebesar 99.90% untuk isoterm Freundlich (Gambar 15) dan 98.50% untuk isoterm Langmuir (Gambar 16). Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi biru cibacron oleh adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam mengikuti tipe isoterm Freundlich, karena nilai linieritas untuk tipe isoterm ini lebih besar.
Gambar 15 Isoterm Freundlich adsorpsi zat warna biru cibacron oleh LPTA.
Gambar 16 Gambar 14 Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi limbah padat tapioka aktivasi asam dan arang aktif.
Isoterm Langmuir adsorpsi zat warna biru cibacron oleh LPTA.
Isoterm Freundlich hanya melibatkan gaya Van der Waals sehingga ikatan antara
11
adsorbat dengan adsorben bersifat lemah. Hal ini memungkinkan adsorbat bebas bergerak hingga akhirnya berlangsung proses adsorpsi banyak lapisan. Sama halnya dengan adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam, isoterm adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif juga mengikuti tipe isoterm Freundlich. Gambar 17 dan Gambar 18 yang berasal dari pengolahan data pada Lampiran 9 menunjukkan bahwa isoterm adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif memiliki linieritas yang cukup tinggi untuk kedua tipe isoterm, yaitu 79.9% untuk isoterm Langmuir dan 94.7% untuk isoterm Freundlich. Walaupun keduanya memiliki linieritas yang cukup tinggi, proses adsorpsi lebih dominan mengikuti tipe isoterm Freundlich. Hal ini menunjukkan bahwa pada adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif diperkirakan membentuk banyak lapisan sebagaimana adsorben limbah padat tapioka aktivasi asam.
Tabel 4
Adsorben LPTA AA
Gambar 18 Isoterm Langmuir adsorpsi zat warna biru cibacron oleh AA. Nilai konstanta n, k, α, dan β dapat dihitung dari persamaan regresi Freundlich dan Langmuir untuk zat warna biru cibacron dapat dilihat pada Tabel 4 dan 5. Nilai n dan k pada isoterm Freundlich tergantung dengan suhu, adsorben, dan unsur-unsur yang dijerap. Nilai n menggambarkan intensitas dari adsorpsi.
n 2.8090 1.3568
k 9.8855 11.041
R 0.999 0.947
Nilai n dari adsorben LPTA lebih besar daripada adsorben AA, artinya adsorpsi lebih baik saat menggunakan adsorben dari LPTA. Sedangkan nilai k menunjukkan kapasitas adsorpsi dari adsorben, terlihat berdasarkan tabel 4 nilai k AA lebih besar daripada LPTA. Artinya, kapasitas adsorben AA untuk menjerap biru cibacron lebih baik daripada adsorben LPTA. Tabel 5
Adsorben LPTA AA
Gambar 17 Isoterm Freundlich adsorpsi zat warna biru cibacron oleh AA.
Nilai konstanta n dan k dari persamaan Freundlich untuk limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA) dan arang aktif (AA)
Nilai konstanta α dan β dari persamaan Langmuir untuk limbah padat tapioka aktivasi asam (LPTA) dan arang aktif (AA) α 4.3860 142.85
β 11.4000 0.00817
R 0.985 0.799
Nilai α menggambarkan jumlah yang dijerap atau kapasitas adsorpsi untuk membentuk lapisan sempurna pada permukaan adsorben. Nilai β merupakan konstanta yang bertambah dengan kenaikan ukuran molekuler yang menunjukkan kekuatan ikatan molekul adsorbat pada permukaan adsorben. Berdasarkan data penelitian sebelumnya yaitu Victoria (2010) yang menggunakan campuran limbah padat tapioka dan kaolin sebagai bahan dasar pembuatan adsorben memberikan hasil yang baik untuk penjerapan zat warna biru metilena. Namun dalam penelitian ini memberikan hasil yang kurang baik untuk campuran limbah padat tapiokakaolin dan limbah padat tapioka-bentonit. Pada penelitian ini hanya adsorben dari limbah padat tapioka saja yang memberikan hasil yang baik dalam penjerapan zat warna biru cibacron. Adsorben berbasis polisakarida ini setelah diaktifkan oleh asam dapat berinteraksi lebih baik dengan sisi reaktif zat warna biru cibacron, dibandingkan dengan penambahan kaolin maupun bentonit. Pola interaksi setelah penambahan kaolin menurunkan kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi. Sisi aktif dari kaolin maupun
12
bentonit tidak lebih banyak dibandingkan dengan sisi aktif limbah padat tapioka. Hal ini menunjukkan bahwa campuran limbah padat tapioka-kaolin dan limbah padat tapiokabentonit kurang baik digunakan sebagai mengadsorpsi zat warna reaktif seperti biru cibacron.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Limbah padat tapioka dapat digunakan sebagai adsorben zat warna reaktif biru cibacron. Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi larutan tunggal zat warna reaktif biru cibacron diperoleh kondisi optimum adsorpi zat warna biru cibacron pada waktu 75menit dengan bobot 1 g. Isoterm adsorpsi limbah padat tapioka aktivasi asam, dan arang aktif, yaitu tipe isoterm Freundlich.
Saran
treated sugarcane bagasse. Am J Appl Sci 11:1499-1503. Benguella B dan A. Yacouta-Nour. 2008. Adsorption of bezanyl red and nylomine green from aqueous solutions by natural and acidactivated bentonite. Desalination 235:276–292. Bulut E, Ozacar M, Sengil IA. 2007. Equilibrium and kinetic data and process design for adsorption of Congo Red onto bentonite. J Hazard Mat 154:613-622. Chou KS, Tsai JC, Lo CT. 2000. The adsorption of congo red and vacuum pump oil by rice hull ash. Biores Technol 78:217-219. Diapati M. 2009. Ampas tebu sebagai adsorben zat warna reaktif cibarcon red. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengtahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Perlu dilakukan penetapan entalpi adsorpsi untuk menyempurnakan mekanisme adsorpsi zat warna, dengan parameter ragam waktu kontak dan bobot adsorben optimum.
Dizge N, Aydiner C, Demirbas E, Kobya M, Kara S. 2007. Adsorption of reactive dyes from aqueous solutions by fly ash: kinetic and equilibrium studies. J Hazard Mat 150:737–746.
DAFTAR PUSTAKA
Fahrizal. 2008. Pemanfaatan tongkol jagung sebagai biosorben zat warna biru metilena [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengtahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Ali U. 2008. Pengaruh penggunaan onggok dan isi rumen sapi komplit dalam pakan komplit terhadap penampilan kambing peranakan etawah. [skripsi]. Malang: Jurusan Nutrisi dan Makanan Ternak, Fakultas Peternakan, Universitas Islam Malang. Arikan M, Sobolev K, Ertun T, Yeginobali A, Turker P. 2009. Properties of blended cements with thermally activated kaolin. Construction and Building Materials 23:62–70. Atkins PW. 1999. Kimia Fisik Jilid 1. Kartohadiprojo I, penerjemah; Rohhadyan T, Hadiyana K, editor. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Physical chemistry. Azhar SS, Liew AG, Suhardy D, Hafiz KF, Hatim MD. 2005. Dye removal from aqueous solution by using adsorption on
Faruqi FA, Okuda S, Williamson WO.1967. Chemisorption of methylene blue by kaolinite. Clay Minerals 7(19). Ghosh D, Bhattacharyya KG. 2002. Adsorption of methylene blue on kaolinite. App Clay Sci 20:295-300. Gurgel LVA, Rossimiriam Pereira de Freitas dan Laurent Frédéric Gil. 2008. Adsorption of Cu(II), Cd(II), and Pb(II) from aqueous single metal solutions by sugarcane bagasse and mercerized sugarcane bagasse chemically modified with succinic anhydride. Carbohydr Polym 74: 922-929. Hartati E, Sutisna M, Windi NS. 2008. Perbaikan kualitas air limbah industry farmasi menggunakan koagulan biji kelor
13
(Moringa oleifera) dan PAC (poly alumunium chloride). [makalah ilmiah]. Bandung: Jurusan Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Nasional. Karnitz O, Vinicius L, Cesar J, Botaro VR, Sacramento TM, Pereira R, Frederic R. 2006. Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse. Bioresource Technology 98:1291–1297. Koyuncu H, Kul AR, Yildiz N, Calimli A, Ceylan H. 2007. Equilibrium and kinetic studies for the sorption of 3methoxybenzaldehyde on activated kaolinites. Hazardous Materials 14:128139. Muhdarina, Linggawati A. 2003. Pilarisasi kaolinit alam untuk meningkatkan kapasitas tukar kation. Jurnal Natur Indonesia 6: 20-23 Nandi BK, Goswani A, Purkait MK. 2008. Adsorption characteristics of brilliant green dye on kaolin. J Hazard Mat 161:387-395. Pekkuz H, Uzun I, dan Guzel F. 2007. Kinetics and thermodynamics of the adsorption of some dyestuffs from aqueous solution by poplar sawdust. Bioresource Technology 99:2009–2017. Raghuvanshi SP, Singh R, Kaushik CP. 2004.Kinetics study of methylene blue dye bioadsorption on bagasse. Appl Ecol Environ Res 2: 35-43. Retnowati. 2005. Efektivitas ampas teh sebagai adsorben alternatif limbah cair industri tekstil. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan IPA, Institut Pertanian Bogor. Rinaldy W. 1987. Pemanfaatan onggok singkong (Manihot esculenta Crantz) sebagai bahan pembuatan etanol. [tesis]. Bogor : Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Sarapaa O, Al-Ani T. 2008. Clay and Clay Mineralogy. Finland: GTK Espoo. Sukarta N I. 2008. Adsorpsi ion Cr3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia (Albizia falcata) : studi pengembangan bahan
alternatif penjerap limbah logam berat [tesis]. Bogor : Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Suryani AM. 2009. Pemanfaatan tongkol jagung untuk pembuatan arang aktif sebagai adsorben pemurnian minyak goreng bekas. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan IPA, Institut Pertanian Bogor. Suwarsa S. 1998. Penyerapan zat warna tekstil BR Red HE 7B oleh jerami padi. JMS 3:32-40. Syuhada, Wijaya R, Jayatin, Rohman S. 2008. Modifikasi bentonit (clay) menjadi organoclay dengan penambahan surfaktan. Nanosains dan Nanoteknologi 2: 1-4. Tjiptadi W. 1985. Telaah kualitas dan kuantitas limbah industri tapioka serta cara pengendalian di daerah bogor dan sekitarnya [disertasi]. Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Verma VK dan AK Mishra. 2010. Kinetic and isotherm modeling of adsorption of dyes onto rice husk carbon. Global NEST Journal 10:1-7. Victoria. 2009. Adsorpsi asam lemak bebas dan zat warna menggunakan campuran kaolin-limbah padat tapioka. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan IPA, Institut Pertanian Bogor. Widiarto S, Suka IG, Simanjuntak W. 2008. Pembuatan polimer peka lingkungan dengan polimerisasi grafing campuran nisopropilakrilamida dan asam metakrilat (binary monomer) pada selulosa yang diekstraksi dari onggok. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II; Lampung, 17-18 November 2008. Lampung: Jurusan Kimia FMIPA Universitas Lampung. hlm. 328-341. Wijaya H. 2008. Penggunaan tanah laterit sebagai media adsorpsi untuk menurunkan kadar chemical oxygen demand (COD) pada pengolahan limbah cair di rumah sakit Baktiningsih Klepu. [skripsi].Yogyakarta: Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,Universitas Islam Indonesia.
14
Zubieta et al. 2007. The adsorption of dyes used in the textile industry on mesoporous materials. Colloid Polym Sci 286:377–384.
15
LAMPIRAN
16
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Limbah padat tapioka
Dicuci dengan aquades Rendam dengan aquades (90 menit dengan pergantian air 30 menit sekali) Dikeringkan 40 0C-24 jam
Aktivasi asam (asam fosfat 30%, 6 jam)
Kaolin teraktivasi
Aktivasi basa (NaOH 0.1 N, 6 jam)
Bentonit teraktivasi
Kaolin teraktivasi
Nisbah 100:0; 75:25; 50:50; 25:75; dan 100:0 Penentuan λ maks Penentuan nisbah optimum Penentuan bobot dan waktu optimum adsorpsi Penentuan isoterm adsorpsi
Bentonit teraktivasi
17
Lampiran 2 Konsentrasi dan absorbans larutan biru cibacon pada pembuatan kurva standar (Panjang gelombang maksimum 617 nm) [biru cibacron] (ppm) 5 10 20 30 40 50
Absorbans 0.0515 0.0746 0.1414 0.2175 0.2839 0.3545
18
Lampiran 3 Data optimasi perlakuan adsorben terhadap biru cibacron 50 mg/L Adsorben LPTA,KA
Rasio A
1 2 3 4 5
LPTA,BA
B
2 3 4 5
LPTB,KA
C
1 2 3 4
LPTB,BA
D
2 3 4
K B LPT
Bobot (gram) 1,0002 1,0002 1.0008 1.0007 1.0009 1.0007 1.0009 1.0015 1.0004 1.0008 1.0013 1.0015 1.0012 1.0005 1.0013 1.0014 1.0005 1.0002 1.0030 1.0010 1.0005 1.0003 1.0007 1.0004 1.0003 1.0005 1.0101 1.0046 1.0008 1.0015 1.0032 1.0011 1.0002 1.0001 1.0009 1.0015 1.0002 1.0007
Keterangan : EP Q LPTA,KA LPTA,BA LPTB,KA LPTB,BA K B LPT 1
A 0,1090 0,1112 0.1804 0.1830 0.1726 0.1713 0.1624 0.1636 0.1249 0.1284 0.1687 0.1726 0.1979 0.1965 0.2441 0.2441 0.3151 0.3205 0.2410 0.2426 0.2020 0.2062 0.2020 0.2006 0.1938 0.1951 0.2247 0.2262 0.2773 0.2790 0.2790 0.2823 0.2006 0.2020 0.1804 0.1791 0.1897 0.1897
[biru cibacron] (ppm) 16.5000 16.8667 28.4000 28.8333 27.1000 26.8833 25.4000 25.6000 19.1500 19.7333 26.4500 27.1000 31.3167 31.0833 39.0167 39.0167 50.8500 51.7500 38.5000 38.7667 32.0000 32.7000 32.0000 31.7667 30.6333 30.8500 35.7833 36.0333 44.5500 44.8333 44.8333 45.3833 31.7667 32.0000 28.4000 28.1833 29.9500 29.9500
[biru cibacron] rerata 16.6833 28.6167 26.9917 25.5000 19.4417 26.7550 31.2000 39.0167 51.3000 38.6333 32.3500 31.8833 30.7417 35.9083 44.6917 45.1083 31.8833 28.2917 29.9500
EP (%) 67.0000 66.2667 43.2000 42.3333 45.8000 46.2333 49.2000 48.8000 61.7000 60.5333 47.1000 45.8000 37.3667 37.8333 21.9667 21.9667 0.0000 0.0000 23.0000 22.4667 36.0000 34.6000 36.0000 36.4667 38.7333 38.3000 28.4333 27.9333 10.9000 10.3333 10.3333 9.2333 36.4667 36.0000 43.2000 43.6333 40.1000 40.1000
: Efisiensi adsorpsi : Kapasitas adsorpsi : Campuran limbah padat tapioka asam dan kaolin aktivasi : Campuran limbah padat tapioka asam dan bentonit aktivasi : Campuran limbah padat tapioka basa dan kaolin aktivasi : Campuran limbah padat tapioka basa dan bentonit aktivasi : Kaolin : Bentonit : Limbah padat tapioka : Adsorben dengan nisbah 100:0
EP rata-rata (%) 66.6333 42.7667 46.0167 49.0000 61.1167 46.4500 37.6000 21.9667 0.0000 22.7333 35.3000 36.2333 38.5167 28.1833 10.6167 9.7833 36.2333 43.4167 40.1000
Q (mg/g) 1.6747 1.6563 1.0791 1.0576 1.1440 1.1550 1.2289 1.2182 1.5419 1.5121 1.1760 1.1433 0.9330 0.9454 0.5485 0.5484 0.0000 0.0000 0.5733 0.5611 0.8996 0.8647 0.8994 0.9113 0.9680 0.9570 0.7037 0.6951 0.2723 0.2579 0.2575 0.2306 0.9115 0.8999 1.0790 1.0892 1.0023 1.0018
Q rata-rata (mg/g) 1.6655 1.0684 1.1495 1.2235 1.5270 1.1596 0.9392 0.5484 0.0000 0.5672 0.8821 0.9053 0.9625 0.6994 0.2651 0.2440 0.9057 1.0841 1.0020
19
Lanjutan lampiran 3 Data optimasi perlakuan adsorben terhadap biru cibacron 50 mg/L 2 3 4 5
: Adsorben dengan nisbah 75:25 : Adsorben dengan nisbah 50:50 : Adsorben dengan nisbah 25:75 : Adsorben dengan nisbah 0:100
20
Lampiran 4 Data optimasi waktu adsorpsi biru cibacron 50 mg/L Adsorben Ab
Waktu (menit) 15 30 45 60 75 150
Bobot (gram) 1.0001 1.0004 1.0004 1.0008 1.0004 1.0006 1.0002 1.0004 1.0002 1.0001 1.0006 1.0002
A 0.1844 0.1830 0.1366 0.1378 0.1045 0.1056 0.0958 0.0947 0.0778 0.0757 0.0778 0.0757
[biru cibacron] (ppm) 29.0667 28.8333 21.1000 21.3000 15.7500 15.9333 14.3000 14.1167 11.3000 10.9500 11.3000 10.9500
[biru cibacron] rerata 28.9500 21.2000 15.8417 14.2083 11.1250 11.1250
EP (%) 41.8667 42.3333 57.8000 57.4000 68.5000 68.1333 71.4000 71.7667 77.4000 78.1000 77.4000 78.1000
EP rata-rata (%) 42.1000 57.6000 68.3167 71.5833 77.7500 77.7500
Q (mg/g) 1.0466 1.0579 1.4444 1.4339 1.7118 1.7023 1.7846 1.7934 1.9346 1.9523 1.9338 1.9521
Q rata-rata (mg/g) 1.0522 1.4391 1.7071 1.7890 1.9435 1.9430
21
Lampiran 5 Data optimasi bobot adsorben terhadap biru cibacron 50 mg/L Adsorben LPTA
Aa Ab Ac Ad Ae
Bobot (gram) 0.5005 0.5004 1,0002 1,0002 1.5003 1.5004 2.0008 2.0002 2.5004 2.5006
A 0.2612 0.2598 0,1090 0,1112 0.0883 0.0851 0.0535 0.0535 0.0334 0.0352
[biru cibacron] (ppm) 41.8667 41.6333 16.5000 16.8667 13.0500 12.5167 7.2500 7.2500 3.9000 4.2000
[biru cibacron] rerata 41.7500 16.6833 12.7833 7.2500 4.0500
Contoh perhitungan : EP
(Co Ca )
100 %
Co
(50 41.8667 )
50 16.2667 %
100 %
EP rata-rata = 16.2667 + 16.7333 = 16.5000 % 2 Q
V ( Co - Ca ) 1 1000lml = m 50 ml ( 50 - 41. 8667 ) = 0 . 5005 = 0 . 8125
1l 1000 ml
mg / g
Q rata-rata = 0.8125 + 0.8360 = 0.8243 mg/g 2 Keterangan : EP = efisiensi adsorpsi biru cibacron (%) Q = kapasitas adsorpsi biru cibacron (mg/g)
EP (%) 16.2667 16.7333 67.0000 66.2667 73.9000 74.9667 85.5000 85.5000 92.2000 91.6000
EP rata-rata (%) 16.5000 66.6333 74.4333 85.5000 91.9000
Q (mg/g) 0.8125 0.8360 1.6747 1.6563 1.2314 1.2491 1.0683 1.0686 0.9219 0.9158
Q rata-rata (mg/g) 0.8243 1.6655 1.2403 1.0685 0.9188
22
Lampiran 6 Data optimasi waktu adsorpsi biru cibacron 50 mg/L oleh arang aktif Adsorben AAa
Waktu (menit) 15 30 45 60 75
Bobot (gram) 0.5006 0.5004 0.5006 0.5004 0.5003 0.5006 0.5003 0.5008 0.5005 0.5008
A 0.1512 0.1524 0.1284 0.1249 0.1911 0.1924 0.2189 0.2218 0.2941 0.2975
[biru cibacron] (ppm) 23.5333 23.7333 19.7333 19.1500 30.1833 30.4000 34.8167 35.3000 47.3500 47.9167
[biru cibacron] rerata 23.6333 19.4417 30.2917 35.0583 47.6333
EP (%) 52.9333 52.5333 60.5333 61.7000 39.6333 39.2000 30.3667 29.4000 5.3000 4.1667
EP rata-rata (%) 52.7333 61.1167 39.4167 29.8833 4.7333
Q (mg/g) 2.6435 2.6246 3.0230 3.0825 1.9805 1.9577 1.5174 1.4677 0.2647 0.2080
Q rata-rata (mg/g) 2.6340 3.0528 1.9691 1.4925 0.2364
23
Lampiran 7 Data optimasi bobot arang aktif terhadap biru cibacron 50 mg/L Adsorben
Bobot (gram) 0.5004 0.5006 1.0002 1.0009 1.5007 1.5010 2.0001 2.0002 2.5008 2.5009
AAa AAb AAc AAd AAe
A
[biru cibacron] (ppm) 27.7500 29.2833 18.3833 18.3833 11.1167 10.9500 3.2667 3.4167 2.9667 2.7833
0.1765 0.1857 0.1203 0.1203 0.0767 0.0757 0.0296 0.0305 0.0278 0.0267
[biru cibacron] rerata 28.5167 18.3833 11.0333 3.3417 2.8750
Contoh perhitungan : EP
(Co Ca )
100 %
Co
(50 27.7500 )
50 44.5000 %
100 %
EP rata-rata = 44.5000 + 41.4333 = 42.9667 % 2
Q
=
=
V (Co m 50
Ca )
1l 1000 ml
ml ( 50 - 44 . 5000 )
= 2 . 2232
0 . 5004
1l 1000 ml
mg / g
Q rata-rata = 2.2232 + 2.0692 = 2.1462 mg/g 2 Keterangan : EP = efisiensi adsorpsi biru cibacron (%) Q = kapasitas adsorpsi biru cibacron (mg/g)
EP (%) 44.5000 41.4333 63.2333 63.2333 77.7667 78.1000 93.4667 93.1667 94.0667 94.4333
EP rata-rata (%) 42.9667 63.2333 77.9333 93.3167 94.2500
Q (mg/g) 2.2232 2.0692 1.5805 1.5794 1.2955 1.3008 1.1683 1.1645 0.9404 0.9440
Q rata-rata (mg/g) 2.1462 1.5800 1.2982 1.1664 0.9422
24
Lampiran 8 Data isoterm Freundlich dan Langmuir untuk adsorpsi biru cibacron [biru cibacron] awal (mg/l) 20 40 60 80 100
Bobot adsorben (mg) 1.0007 1.0003 1.0002 1.0006 1.0009
A 0.0334 0.0969 0.1739 0.2660 0.3565
Langmuir x (mg/l) 16.1000 25.5167 32.6833 37.3333 42.2500
x/m (mg/g) 16.0887 25.50901 32.6768 37.31095 42.21201
C/x/m (g/l) 0.2424 0.5678 0.8360 1.1435 1.3681
Freundlich log log x/m C 1.2065 0.5911 1.4067 1.1609 1.5142 1.4364 1.5718 1.6301 1.6254 1.7616
Persamaan garis isoterm Langmuir yang diperoleh y = 0.020 + 0.228x dengan r2 = 0.985 maka dari persamaan
C x/m
[biru cibacron]akhir (mg/l) 3.9000 14.4833 27.3167 42.6667 57.7500
1
1
C , diperoleh nilai α = 4.3860 dan β =11.4000
Persamaan garis isoterm Freundlich yang diperoleh y = 0.995 + 0.356x dengan r2 = 0.999 x 1 maka dari persamaan log = log k + log C, diperoleh nilai n = 2.8090 dan k = 9.8855 m n
25
Lampiran 9 Data isoterm Freundlich dan Langmuir untuk adsorpsi biru cibacron oleh arang aktif [Biru cibacron] awal (mg/l) 40 60 80 100
Bobot adsorben (mg) 0.5003 0.5005 0.5003 0.5006
A 0.1765 0.2612 0.3487 0.4609
Langmuir x (mg/l) 12.2500 18.1333 23.5500 24.8500
x/m (mg/g) 24.4853 36.2304 47.0718 49.6404
C/x/m (g/l) 1.1333 1.1556 1.1992 1.5139
Freundlich log log x/m C 1.3889 1.4433 1.5591 1.6219 1.6728 1.7517 1.6958 1.8759
Persamaan garis isoterm Langmuir yang diperoleh y = 0.007 + 0.856x dengan r2 = 0.799 maka dari persamaan
C x/m
[biru cibacron]akhir (mg/l) 27.7500 41.8667 56.4500 75.1500
1
1
C , diperoleh nilai α = 142.857 dan β = 0.0082
Persamaan garis isoterm Freundlich yang diperoleh y = 0.737x + 0.345 dengan r2 = 0.947 x 1 maka dari persamaan log = log k + log C, diperoleh nilai n = 1.3568 dan k = 11.041 m n
26
Lampiran 10 Interaksi gugus polisakarida dengan gugus zat warna reaktif biru cibacron
O
SO3H
NH2 SO2OH
O
NH2
NH + HO-polisakarida
O HN
N N N H N SO3H Cl
SO3H SO2OH N
O HN
NH
N N H N SO3H Cl
H- O-polisakarida
