ADSORPSI FENOL DALAM LIMBAH DENGAN ZEOLIT ALAM TERKALSINASI

SEMINAR NASIONAL V SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 5 NOVEMBER 2009 ISSN 1978-0176

ADSORPSI FENOL DALAM LIMBAH DENGAN ZEOLIT ALAM TERKALSINASI DENI SWANTOMO, NOOR ANIS KUNDARI, SATRIAWAN LUHUR PAMBUDI Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional Jl. Babarsari P.O.Box 6101 YKBB Yogyakarta 55281 Telp: (0274)48085,489716 ; Fax: (0274)489715 E-mail: [email protected]

Abstrak ADSORPSI FENOL DALAM LIMBAH DENGAN ZEOLIT ALAM TERKALSINASI. Zeolit alam mempunyai potensi sebagai penjerap fenol dalam pengolahan limbah cair yang disebabkan oleh kapasitas penjerapan dan selektivitasnya tinggi, berumur panjang, dan jumlahnya melimpah di Indonesia. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah zeolit terkalsinasi efektif bila dimanfaatkan sebagai adsorben limbah fenol, pengaruh konsentrasi awal dan pengaruh berat zeolit terhadap adsorpsi fenol dalam limbah, dan juga model kesetimbangan adsorpsi yang sesuai pada penjerapan fenol dalam limbah dengan zeolit alam terkalsinasi. Penelitian dilakukan secara batch. Variabel yang diteliti adalah konsentrasi awal limbah, dan berat zeolit. Analisis dilakukan menggunakan Spektrofotometer UV- Vis dengan menggunakan 4-AminoAntipyrene. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses adsorpsi fenol berlangsung pada reaksi orde dua dC f dengan persamaan kinetika kimia  r   8.10 5 C  2 ppm/s. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa dt reaksi dapat diwakili dengan model persamaan kesetimbangan adsorpsi Langmuir yaitu qe =

0,1030 Ce . 1  0,0305 Ce Kata kunci: zeolit, limbah fenol, kinetika adsorpsi, kesetimbangan adsorpsi

Abstract PHENOL ADSORPTION OF WASTE BY CALCINATED NATURE ZEOLITE. Nature zeolite are capable of removing quantities of heavy metals from wastewaters, that they have potential properties as adsorbent for their lifetime, capacity, and selectivity. Meanwhile, Indonesia has wide and large-scale distribution of zeolite. It give easy access to these minerals for characterization with respect to their function as adsorbent. The objective of the experiment is to know calcinated nature zeolite probably can be used as effective adsorbent for phenol waste removal, at first concentration influence, and also kinetics model adsorption and adsorption equilibrium observed. This experiment was carry out in a batch. The variables studied in this experiments were concentration of waste, and mass of zeolite. Analysis were done with spectrophotometer UV-Vis method using 4-Amino-Antipyrene. The result showed that chemical kinetic of dC f phenol adsorption is second order reaction with the equation :  r   8.10 5 C  2 ppm/s. The result dt showed good agreement with Langmuir adsorption equilibrium , i.e. qe =

0,1030 Ce . 1  0,0305 Ce

Keywords: zeolite, phenol waste, kinetics adsorption, adsorption equilibrium Deni Swantomo, dkk

705

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN


PENDAHULUAN Limbah industri yang mencemari air mengandung beberapa racun dan senyawa kimia yang sangat berbahaya apabila sampai pada lingkungan. Komponen-komponen organik yang berbahaya diantaranya adalah fenol yang terdapat dalam limbah cair sebagai hasil buangan dari industri penyulingan minyak bumi, gas, farmasi, tekstil, dan industri rumah tangga[1]. Limbah fenol berbahaya karena merupakan limbah organik yang termasuk dalam kategori B3 (Bahan Berbahaya Beracun). Bila mencemari perairan dapat membuat rasa dan bau tidak sedap, serta pada nilai konsentrasi tertentu dapat mengakibatkan kematian organisme di perairan tersebut. Di lingkungan industri migas, fenol banyak ditemukan di dalam air buangan kilang. Pengamatan pada kegiatan produksi serta di lingkungan sumur minyak menunjukkan bahwa senyawa ini juga ditemukan di dalam air proses. Berdasarkan keputusan Menteri lingkungan hidup Nomor Kep.42/MENLH/10/1996, disebutkan bahwa kandungan fenol total di dalam limbah cair bagi kegiatan eksplorasi dan produksi dibatasi hingga 2 mg/L untuk pembuangan[2]. Limbah cair yang mengandung fenol tersebut akan mencemari lingkungan jika dibuang tanpa proses pengolahan limbah terlebih dahulu. Penanganan fenol dalam air limbah dapat dilakukan salah satunya melalui metode penghilangan (removal) antara lain adsorpsi[1]. Adsorpsi fenol dapat menggunakan batu bara (activated charcoal), arang aktif (activated carbon), dan kalsium karbonat. Penghilangan fenol dengan activated carbon banyak dilakukan untuk kadar yang rendah. Peristiwa adsorpsi merupakan suatu fenomena permukaan, yaitu terjadinya penambahan konsentrasi komponen tertentu pada permukaan antara dua fase. Adsorpsi dapat dibedakan menjadi adsorpsi fisis (physical adsorption) dan adsorpsi kimia (chemical adsorption). Secara umum adsorpsi fisis mempunyai gaya intermolekular yang relatif lemah, sedangkan pada adsorpsi kimia terjadi pembentukan ikatan kimia antara molekul adsorbat dengan molekul yang terikat pada permukaan adsorben[3]. Zeolit merupakan senyawa alumuniosilikat yang membentuk kerangka tiga dimensi, mempunyai rongga (pori atau celah) dengan Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – BATAN

permukaan bagian dalam kristal yang luas[3]. Struktur kristal zeolit seperti halnya mineral kuarsa dan felspar, maka mineral zeolit mempunyai struktur kristal 3 dimensi tetrahedra -4-

silikat (Si

) yang biasa disebut tectosilicate.

4

Gambar 1. Unit penyusun zeolit

Penelitian ini akan dilakukan adsorpsi limbah fenol menggunakan zeolit terkalsinasi sebagai adsorben. Limbah fenol yang digunakan yang dalam penelitian ini adalah limbah buatan fenol dari larutan fenol. Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui apakah zeolit terkalsinasi efektif bila dimanfaatkan sebagai adsorben limbah fenol, mengetahui pengaruh konsentrasi awal fenol, waktu, dan berat zeolit terhadap efektivitas adsorpsi fenol dalam limbah, menentukan persamaan kinetika adsorpsi dan model adsorpsi isotermis pada proses adsorpsi fenol dalam limbah. Dalam penelitian ini akan menentukan kinetika kimia adsorpsi dan model kesetimbangan sebagai pendekatan untuk menggambarkan perilaku kesetimbangan adsorpsi fenol dalam limbah dengan zeolit. Dari hubungan waktu dengan konsentrasi fenol yang dijerap dapat ditentukan kinetika kimia dengan cara integral dari proses adsorpsi fenol menggunakan zeolit, sesuai dengan persamaan kecepatan jika orde satu adalah[4]:

-rf =

dC f dt

= k Cf n

(1)

dengan Cf : konsentrasi fenol dalam larutan pada waktu t; k : konstanta kecepatan reaksi; n : orde reaksi. Pada persamaan (1) jika diintegrasi maka diperoleh persamaan berikut ini : Cf



C fO

dC f Cf

t

= k  dt

(2)

o

atau

706

Deni Swantomo, dkk


ln

Cf Cf0

= kt

(3)

Nilai q dan b dicari dengan cara regresi linier sehingga persamaan (6) menjadi :

1 qe

Grafik hubungan ln C f / C f 0 terhadap waktu t, seharusnya berupa garis lurus dengan y = ln C f / C f 0 dan x = waktu. Jika reaksi orde dua, maka persamaannya adalah sebagai berikut :

dC f dt dc f

C

2

= k Cf 2

(4)

 k  dt

(5)

garis lurus dengan y = 1/ C f t dan x = waktu reaksi. Hubungan yang menunjukan distribusi adsorben antara fase teradsorpsi pada permukaan adsorben saat kesetimbangan pada temperatur tertentu dapat digunakan untuk menentukan model kesetimbangan adsorpsi isotermis yang mewakili proses adsorpsi fenol. Kesetimbangan adsorpsi isotermis pada adsorpsi fenol dapat mengikuti model isotermis Langmuir atau model Freundlich. Langmuir mengembangkan suatu model kuantitatif untuk menjelaskan fenomena isotermis adsorpsi dengan pendekatan kinetika[5]. Langmuir mengasumsikan bahwa pada permukaan adsorben terdapat situs-situs aktif yang proporsional dengan luas permukaan. Penurunan persamaan isoterm adsorpsi Langmuir sistem cair-padat didasarkan pada kesetimbangan proses adsorpsi dan desorpsi adsorbat dipermukaan padatan. Bentuk persamaan linier adsorpsi Isotermis langmuir sebagai berikut[6]:

qbCe 1  bCe

(6)

dengan qe : Jumlah fenol terjerap tiap satuan berat zeolit, mg/g; Ce : Konsentrasi setimbang fenol dalam fase larutan, mg/L; q dan b : konstanta kesetimbangan. Deni Swantomo, dkk



1 q

qe = Kf Ce1/n

Grafik hubungan 1/ C f t terhadap waktu berupa

qe =

1 1 q .b C e

(7)

Berdasarkan dari persamaan (7) dibuat grafik 1/qe terhadap 1/Ce akan menghasilkan garis lurus dengan slope 1/qb dan intercept 1/q. Nilai q merupakan ukuran kapasitas adsorpsi dan b menunjukkan intensitas adsorpsi. Boudecker pada tahun 1895 mengusulkan suatu persamaan empiris untuk peristiwa isoterm adsorpsi berbentuk:

f

1 1   kt Cf t Cf 0



(8)

dengan Kf dan n adalah suatu tetapan. Persamaan ini dikenal dengan persamaan isotermis adsorpsi Freundlich dan merupakan persamaan empiris. Persamaan (8) merupakan persamaan garis lurus apabila diplotkan pada kurva log-log atau kurva ln-ln maka persamaan Freundlich selanjutnya dapat dituliskan dalam bentuk persamaan (9) atau (10) sebagai berikut:

1 ln (q e )  ln(C e )  ln(K f ) n

(9)

atau

log (qe ) 

1 log (Ce )  log (K f ) (10) n

Dengan membuat grafik log qe terhadap log Ce atau ln qe terhadap ln Ce akan diperoleh garis lurus dengan intersep ln Kf dan slope 1/n. METODE PENELITIAN Bahan Bahan yang digunakan adalah limbah fenol buatan dan zeolit alam yang diperoleh dari toko kimia BRATACO Jl. BHAYANGKARA NO.54, Yogyakarta, akuades, 4-Amoni-antipyrene, natrium bikarbonat, potasium hexacyano ferrat, HCl 1 N dan kertas pH. Alat Peralatan untuk pengaktifan zeolit, meliputi: Cawan crush, Screnning (standar ASTM 11) lolos 0,80 mm dan tertahan 0,120 mm, peralatan gelas (erlenmeyer, corong gelas, gelas ukur, abu ukur, cawan arloji, botol timbang, pipet volum), timbangan, peralatan

707



untuk kalsinasi zeolit: Furnace. Alat percobaan pada proses adsorpsi menggunakan penangas air (water bath). Peralatan yang digunkan untuk analisis meliputi: Seperangkat alat spektrofotometer UV-vis, peralatan gelas (pipet ukur; gelas beaker; erlenmeyer), dan timbangan analitis. Cara Kerja Kalsinasi zeolit alam Zeolit yang diperoleh dari toko kimia BRATACO Jl. BHAYANGKARA NO.54 Yogyakarta digerus dan diayak hingga memperoleh ukuran butir –80+120 mm (standar ASTM 11) kemudian ditimbang sebanyak 30 g, dicuci dengan aquades dan dikeringkan dalan oven pada suhu 110-120 °C selama 30 menit. Setelah itu zeolit dimasukkan ke dalam larutan HCl 1N dengan perbandingan 1 gram zeolit dalam 10 ml larutan dan direndam selama 24 jam, lalu disaring dan di cuci dengan aquades sampai netral, dibakar dalam furnace pada suhu 450 °C selama 2 jam. Zeolit ini telah aktif dan siap digunakan sebagai pengadsorpsi setelah itu zeolit dianalisis stuktur kristalnya menggunakan seperangkat alat XRD. Percobaan Adsorpsi

fenol simulasi dari larutan induk diencerkan sehingga memiliki konsentrasi 100 ppm. Masing masing diambil 50 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 ml dan masing-masing ditambah 1 gr zeolit kemudian erlenmeyer itu didiamkan pada water bath diatur pada suhu kamar 29 0C dan diamati setiap waktu tertentu, larutan tersebut diambil filtratnya dan dianalisis dengan Spektrofotometer Uv – Vis. Dengan cara yang sama dilakukan untuk waktu berikutnya sampai mencapai kesetimbangan. Data yang diperoleh kemudian diolah menggunakan persamaan-persamaan fundamental adsorpsi yaitu kinetika kimia. Penentuan kesetimbangan isotermis adsorpsi Untuk penentuan tetapan-tetapan kesetimbangan dilakukan dengan langkah sebagai berikut : Masing masing larutan fenol diambil 50 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 mL dan masing-masing ditambah 1 gr zeolit lalu erlenmeyer itu didiamkan selama 24 jam, larutan tersebut diambil filtratnya dan dianalisis dengan Spektrofotometer Uv – Vis. Data yang diperoleh kemudian diolah menggunakan persamaanpersamaan fundamental adsorpsi yaitu adsorpsi isotermis Langmuir dan Freundlich. HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan pengaruh konsentrasi awal limbah fenol dan berat adsorben zeolit terhadap efektifitas adsorpsi zeolit Penelitian untuk menentukan pengaruh konsentrasi awal limbah fenol terhadap efektifitas adsorpsi zeolit untuk menurunkan kadar fenol dengan langkah sebagai berikut: Limbah fenol simulasi dari larutan induk diencerkan sehingga memiliki konsentrasi 60 ppm; 80 ppm; dan 100 ppm. Masing masing konsentrasi diambil 50 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 ml, dari masing-masing konsentrasi di masukkan 1 gr; 2 gr; dan 3 gr zeolit pada erlenmeyer yang berbeda pada satu konsentrasi yang sama kemudian erlenmeyer itu didiamkan pada water bath diatur pada suhu kamar 29 0C dan diamati setiap waktu tertentu, larutan tersebut diambil filtratnya dan dianalisis dengan Spektrofotometer Uv – Vis. Penentuan kinetika kimia Penelitian untuk menentukan kinetika kimia dengan langkah sebagai berikut: Limbah Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – BATAN

Zeolit alam terkalsinasi yang digunakan dalam penelitian ini diharapkan dapat menurunkan kandungan konsentrasi fenol dalam limbah. Sifat fisis dari zeolit alam yang digunakan dalam penelitian ini ialah berbentuk batuan kecil dan berwarna hijau muda setelah dilakukan kalsinasi zeolit tersebut berubah warna menjadi kuning kemerah-merahan. Adapun hasil penelitian dibahas pada bagianbagian berikut ini. Proses Kalsinasi Zeolit Alam Sebagai percobaan awal zeolit alam digerus dan diayak hingga memperoleh ukuran butir –80+120 mm (standar ASTM 11) kemudian ditimbang sebanyak 50 gram, dicuci dengan aquades. Setelah itu zeolit dimasukkan ke dalam larutan HCl 1N lalu disaring dan dicuci dengan aquades sampai netral, dipanaskan dalam furnace pada suhu 450°C selama 2 jam. Zeolit ini telah aktif dan siap digunakan sebagai pengadsorpsi. Tujuan pencucian dengan HCl ialah untuk

708

Deni Swantomo, dkk


menghilangkan pengotor-pengotor yang terdapat dalam zeolit tersebut, sedangkan dilakukan kalsinasi zeolit dimaksudkan untuk meningkatkan sifat-sifat khusus zeolit dengan cara menghilangkan unsur-unsur pengotor dan menguapkan air yang terperangkap dalam pori kristal zeolit.

Pengaruh konsentrasi awal limbah fenol dan berat adsorben zeolit terhadap effektifitas adsorpsi zeolit Hasil percobaan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi awal limbah fenol dan berat asorben ditunjukkan pada Tabel 2 dan Gambar 4 sebagai berikut:

Proses Karakteristik Zeolit alam Tabel 2. Pengaruh konsentrasi awal limbah fenol dan berat adsorben zeolit terhadap efektivitas adsorpsi zeolit menurunkan kadar fenol

Gambar 2 menunjukkan jenis dari zeolit alam yang digunakan sebagai adsorben dalam proses adsorpsi pada penelitian ini yaitu jenis mordenit dan juga terdapat jenis alumunium phosphat didalamnya.

C awal ppm 60 80 100

% ef , dengan berat zeolit (gr) 1 50,2 42,34 39,5

2 75,2 72,03 72,625

3 83,54 82,96 82,625

Gambar 2. Hasil analisis XRD dari zeolit alam terkalsinasi 4500C

Gambar 4. Grafik hubungan antara efektivitas adsorpsi dengan berat zeolit Gambar 3. Struktur zeolit jenis mordenit

Sifat yang dimilki oleh zeolit jenis mordenit sama dengan sifat yang dimiliki oleh zeolit pada umumnya bisa dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Sifat yang dimiliki oleh zeolit mordenit[7] Zeolit Struktur kristal Swelling Kestabilan panas Kestabilan radiasi Adsorpsi Penukar kation Penyaring molekul katalis

Deni Swantomo, dkk

Sifat framework 3 dimensi sangat kecil tinggi sedang tinggi sedang tinggi tinggi

Pada Tabel 2 dan Gambar 4 menunjukan bahwa pada konsentrasi fenol rendah, adsorpsi zeolit terhadap fenol lebih efektif dibandingkan konsentrasi fenol yang lebih besar. Hal ini disebabkan semakin besar konsentrasi fenol akan meningkatkan beban proses adsorpsi sehingga dapat menurunkan proses adsorpsi. Berdasarkan Gambar 4 dapat terlihat bahwa terjadi kecenderungan nilai adsorpsi efektif yang lebih tinggi dari masing-masing konsentrasi fenol awal untuk jumlah zeolit (adsorben) yang bertambah. Dapat diketahui bahwa semakin banyak jumlah zeolit (adsorben) adsorpsi zeolit juga semakin efektif ini terlihat pada semua konsentrasi awal larutan. Hal ini disebabkan bertambahnya jumlah adsorben juga akan menambah luas permukaan adsorben sehingga fenol lebih banyak yang terjerap.

709



Penentuan kinetika kimia Pada penelitian ini larutan fenol yang digunakan ialah larutan simulasi limbah fenol dengan konsentrasi 100 ppm. Pada kinetika adsorpsi ini hanya diambil satu konsentrasi awal untuk mengetahui persamaan kecepatan reaksi. Pada proses adsorpsi ini, larutan fenol mengalami penurunan konsentrasi hingga mencapai kesetimbangan. Hasil penelitian kinetika kimia proses adsorpsi dapat dilihat pada Tabel 3.

kurva hubungan C perkiraan dengan data C terhadap t dari percobaan. Jika tidak cocok, dilakukan tebakan yang kemudian diuji. Cara ini digunakan karena reaksi ini sederhana atau reaksi elementer. Berdasarkan hasil percobaan pada Tabel 3 terlebih dahulu digunakan untuk menebak orde reaksi, dicoba reaksi orde satu maka dibuat grafik hubungan waktu dengan ln Cf/Cfo dan dicoba reaksi orde dua dibuat grafik hubungan waktu dengan 1/Cf. Tabel 4. Data hubungan t dengan ln Cf/Cfo

Tabel 3. Hasil penelitian kinetika kimia proses adsorpsi No 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Waktu (menit) 10 30 45 60 75 90

Konsentrasi (ppm) 94,875 75,250 74,375 65,625 61,125 60,250

t (menit)

ln Cf/Cfo

0

0

10

-0,038764

30

-0,270508

45

-0,282204

60

-0,407368

75

-0,478403

90

-0,492822

Pasangan data dari Tabel 4 dibuat grafik hubungan waktu dengan ln Cf/Cfo yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 6. 0

Gambar 5. Hubungan konsentrasi dengan waktu

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Berdasarkan Tabel 3 dan Gambar 5 dapat dilihat penurunan konsentrasi fenol oleh adsorben (zeolit) sampai mencapai kesetimbangan pada waktu 90 menit pada konsentrasi 60,25 ppm. Hal ini karena kemampuan menjerap zeolit terhadap fenol sudah maksimum dengan kata lain kapasitas jerap maksimum zeolit sudah tercapai. Hal ini dapat dibuktikan pada penjerapan dengan waktu 24 jam didapat konsentrasi fenol sebesar 60,5 ppm harga tersebut relatif sama dengan penyerapan selama 90 menit. Untuk menganalisis data kinetik dapat digunakan metode integral, metode ini dapat mengetahui persamaan kecepatan reaksi adsorpsi fenol, diawali dengan cara memilih bentuk persamaan kecepatan tertentu untuk diuji dengan cara integral dan membandingkan Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – BATAN

L n (C f/C f0 )

-0.1 -0.2

y = -0.0058x - 0.0231 R2 = 0.9488

-0.3 -0.4 -0.5 -0.6 waktu (t) menit

Gambar 6. Grafik hubungan t dengan ln Cf/Cfo

Berdasarkan grafik hubungan waktu dengan ln Cf/ Cf0 diperoleh garis yang memiliki nilai R2=0,9488 (Gambar 6). Pada reaksi orde dua, data diolah sebagai pasangan waktu dengan 1/Cf yang dapat dilihat pada Tabel 5.

710

Deni Swantomo, dkk


dengan persamaan (5) ialah: 1 1 1 1 qe q . b Ce q Dari persamaan di atas dibuat grafik hubungan antara 1/qe dengan 1/Ce dapat dilihat pada Tabel 6 dan Gambar 8 adalah sebagai berikut:

Tabel 5. Data hubungan t dengan 1/Cf t (menit)

1/Cf

0

0,010139417

10

0,010540184

30

0,013289037

45

0,013445378

60

0,015238095

75

0,016359918

90

0,01659751





Tabel 6. Data hubungan 1/qe dengan 1/Ce C awal, ppm 50 60 70 80 100 120 150

Pasangan data dari Tabel 5 dibuat grafik hubungan waktu dengan 1/Cf yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 7.

Ce, ppm 24,875 29,875 38,625 46,125 60,50 82,375 113,625

qe, mg/g 1,4055 1,6855 1,8005 1,9705 2,3380 2,3755 2,5005

1/qe

1/Ce

0,71149 0,59329 0,55540 0,50748 0,42772 0,42096 0,39992

0,040201 0,033473 0,025880 0,021680 0,016529 0,012130 0,008800

Untuk mencocokkan dengan model Langmuir dibuat grafik hubungan antara 1/qe dengan 1/Ce yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 8. 0.8

y = 9.7242x + 0.2962 R2 = 0.9647

0.7 0.6

1 /q e

0.5 0.4 0.3 0.2

Gambar 7. Grafik hubungan t dengan 1/ Cf

0.1

Berdasarkan grafik hubungan 1/Cf dengan waktu tersebut diperoleh grafik yang linier dengan harga R2 = 0,9648 dan dapat disimpulkan bahwa reaksi tersebut adalah reaksi orde dua dengan persamaan kecepatan reaksi sebagai berikut:

r

dC f dt

 8 . 10 5 C 2 ppm/s

(11)

Penentuan Model Adsorpsi Isotermis Kesetimbangan

0 0

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Gambar 8. Grafik hubungan 1/qe dengan 1/Ce

Dari persamaan grafik diperoleh grafik linier dengan nilai koefisien korelasi R 2 = 0,9647 mendekati satu. Dengan diketahui persamaan kesetimbangan adsorpsi Langmuir yang mewakili proses yang terjadi adalah sebagai berikut:

qe =

Percobaan dengan variasi konsentrasi awal dihitung untuk dicocokkan dengan model adsorpsi kesetimbangan Langmuir sesuai

0.01

1/Ce

Model adsorpsi isotermis langmuir

Deni Swantomo, dkk

0.005

0,1030 Ce 1  0,0305 Ce

(12)

Model adsorpsi isotermis Freundlich Model adsorpsi kesetimbangan Freundlich sesuai dengan persamaan (8) ialah:

711



1 ln (q e )  ln(C e )  ln(K f ) n Berdasarkan persamaan di atas dibuat grafik hubungan antara ln qe dengan ln Ce dapat dilihat pada Tabel 7 dan Gambar 9.

qe, mg/g

Ce,ppm

ln qe

ln Ce

1,4055 1,6855 1,8005 1,9705 2,3380 2,3755 2,5005

24,875 29,875 38,625 46,125 60,50 82,375 113,625

0,34039 0,52206 0,58806 0,67828 0,84929 0,86520 0,91649

3,21386 3,39702 3,65389 3,83135 4,10264 4,41128 4,73290

KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Fenol dalam limbah cair dapat dijerap dengan zeolit alam terkalsinasi. 2. Semakin besar konsentrasi fenol maka efektifitas adsorpsi fenol semakin kecil sedangkan semakin banyak jumlah zeolit maka effektivitas adsorpsi menjadi lebih tinggi. 3. Proses adsorpsi fenol dengan zeolit mengikuti reaksi orde dua dan mempunyai persamaan kecepatan reaksi

Tabel 7. Data hubungan antara ln qe dengan ln Ce C awal, ppm 50 60 70 80 100 120 150

Freundlich. Reaksi yang terjadi pada adsorpsi fenol dalam limbah dengan zeolit dapat diwakili oleh persamaan kesetimbangan adsorpsi model Langmuir.

r 

Untuk mencocokkan dengan model Freundlich dibuat grafik hubungan antara ln qe dengan ln Ce yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 9.

dC A  8.10 5 C  2 ppm/s. dt

kesetimbangan adsorpsi yang sesuai dengan penelitian ini ialah model kesetimbangan Langmuir dengan persamaan dan konstanta empiris sebagai berikut :

1.2000

qe =

1.0000

ln q e

0.8000

Model

y = 0.3704x - 0.7669 R2 = 0.9151

0,1030 Ce 1  0,0305 Ce

0.6000 0.4000

DAFTAR PUSTAKA

0.2000

1.

BUDI SETYA ., 2008. “Perbedaan adsorpsi fenol arang tempurung kelapa dengan arang Sono”. Laporan hasil penelitian, STIKES Surya Mitra Husada, Kediri.

2.

KEPUTUSAN MENTERI LINGKUNGAN HIDUP NO.42 TAHUN 1996 Tentang Baku Mutu Limbah Cair (BMLC) bagi kegiatan minyak dan gas serta panas bumi.

3.

KUNDARI ANIS NOOR., 2008 ”Tinjauan kesetimbangan adsorpsi tembaga dalam limbah pencuci PCB dengan zeolit ”, laporan hasil penelitian STTN-BATAN., Yogyakarta.

4.

KUNDARI ANIS NOOR., 2007 ” kinetika kimia”, STTN-BATAN., Yogyakarta.

5.

MARUDUTTUA JESTER LINGGA, 2007, “Adsorpsi ion Logam Berat Cu 2+ dengan Bagasses Fly Ash dan Zeolit Alam Secara Batch dari air limbah Simulasi (Evaluasi Kesetimbangan Adsorpsi)”, Laporan Hasil Penelitian, Laboratorium Teknologi Konservasi Energi dan Pencegahan Pencemaran, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas

0.0000 0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000 5.0000 ln Ce

Gambar 9. Grafik hubungan antara ln qe dengan ln Ce

Berdasarkan Gambar 9 dapat dilihat nilai koefisien korelasi R2 persamaan kesetimbangan model Freundlich diperoleh nilai R 2 = 0,9151 sehingga persamaan kesetimbangan adsorpsi Freundlich yang mewakili proses yang terjadi adalah sebagai berikut.

qe = 0,6905 Ce0,3704

(16)

Berdasarkan nilai R 2 kedua model, model Langmuir lebih mendekati 1 dibandingkan model Freundlich. Hal ini membuktikan bahwa data-data yang didapat mengikuti model persamaan Langmuir daripada Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – BATAN

712

Deni Swantomo, dkk


Teknik , Universitas Yogyakarta.

Gadjah

Mada,

6.

DO DUONG D., 1998 ”Adsorption Analysis: Equilibria And Kinetics”. Department of Chemical Engineering, University of Queensland, Australia.

7.

RACHMAWATI DAN SUTARTI, 1994, “Zeolit”, Direktorat Jendral Pertambanagan Umum Pusat Pengembangan Teknologi Mineral, Yogyakarta.

Deni Swantomo, dkk

713



Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – BATAN

714

Deni Swantomo, dkk

ADSORPSI FENOL DALAM LIMBAH DENGAN ZEOLIT ALAM TERKALSINASI

Recommend Documents