45
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Uji Akademi Kimia Analisis Penelitian dilakukan bulan Desember 2011 sampai dengan Februari 2012. 3.2. Bahan dan Alat 3.2.1. Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: kitosan yang dilarutkan dalam CH3COOH 1% dengan konsentrasi 0,25% b/v, 0,5% b/v, 1% b/v dan 1,5% b/v, limbah simulasi yang mengandung logam berat Hg, Cd dan Pb dengan konsentrasi Pb 27,61 ppm, Hg 48,26 ppm dan Cd 44,06 ppm, kijing taiwan (Anodonta woodiana) dan eceng gondok (Eichhornia crassipes (Mart) Solms ). 3.2.2. Bahan Kimia Semua bahan kimia yang digunakan mempunyai derajat kemurnian proanalis, meliputi: aquadest, aquademin. Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini
adalah CH3COOH, logam Hg , Cd dan Pb dan larutan standar Hg, Cd dan Pb. 3.2.3. Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: bak limbah simulasi dengan kapasitas 15 liter yang dilengkapi dengan pengatur kecepatan alir, bak untuk larutan kitosan yang dilengkapi dengan pengatur kecepatan alir, 6 aquarium untuk absorpsi limbah dengan biofilter, spektrofotometer serapan atom, lampu HCl untuk Hg, Cd dan Pb, neraca, pipet,dan alat-alat gelas lainnya. Rancangan gambar alat simulasi limbah yang di variasi debit dan konsentrasi kitosan dapat di lihat pada Gambar 9.
46
Gambar 9 Alat percobaan untuk simulasi limbah dan penampungnya. 3.3. Cara Kerja 3.3.1. Analisis Mutu Kitosan Kitosan yang dihasilkan di analisis mutunya dengan menetapkan kadar air, kadar abu, kadar nitrogen dan derajat deasetilasinya. Kitosan yang di analisis adalah kitosan hasil deasetilasi yang telah dikeringkan.
3.3.1.1. Penetapan Kadar Air Menggunakan metode AOAC dengan cara pemanasan (Sudarmadji, dkk 1994). Sebanyak 1 gram sampel ditimbang dengan teliti ke cawan yang telah diketahui bobotnya. Selanjutnya dimasukkan ke oven pada suhu 105oC selama 3 jam, dinginkan dalam eksikator dan di timbang. Pengeringan diulangi sampai diperoleh bobot tetap. Kadar air = (bobot sampel – bobot kering) x 100 % bobot sampel 3.3.1.2. Penetapan Kadar Abu Sebanyak 0,3 gram sampel ditimbang dengan teliti, dimasukkan ke cawan yang telah diketahui bobot tetapnya. Setelah itu dimasukkan ke tanur. Suhu tanur dinaikkan secara bertahap sampai mencapai suhu 400oC selama 1 jam, kemudian dinaikkan menjadi 650°C sampai di pilih abu berwarna putih. Didinginkan dalam eksikator dan di timbang sampai bobot tetap.
47
Kadar abu = bobot abu
x 100%
bobot sampel
3.3.1.3. Penetapan Kadar Nitrogen Sebanyak 0,2 gram sampel ditimbang dengan teliti lalu dimasukkan ke labu kjedahl 100 mL, kemudian ditambahkan 10 mL asam sulfat pekat dan campuran, lalu dipanaskan perlahan-lahan kemudian dididihkan di ruang asam sampai berwarna hijau jernih. Larutan didinginkan dan ditambahkan 10 mL air suling dan larutan dipindahkan ke labu takar 50 mL dan di tera. Sebanyak 10 mL larutan tersebut di pipet ke alat destilasi dan ditambahkan 3 tetes indikator fenolftalein serta beberapa mL NaOH 40 % sampai berwarna merah muda, lalu disulingkan. Amonia yang tersulingkan ditampung dalam 25 mL asam borat 4 % yang telah ditambahkan 3 tetes indikator merah metil. Penyulingan berlangsung selama kurang lebih 15 menit. Selesai destilasi, ujung kondensor dibilas dengan air suling, kemudian dititar dengan larutan HCl 0,1 N.
N total = ((mL x N) HCl x 14 x fp) x 100 % bobot sampel ( mg ) 3.3.1.4. Penetapan Derajat Deasetilasi Spektrum infra merah kitin dapat dibuat dengan menggunakan spektrofotometer infra merah IR-408. Frekuensi yang digunakan berkisar antara 4000 cm-1 sampai dengan 400 cm-1 (Constatines, 1980). Derajat deasetilasi kitosan dilakukan dengan cara ± 0,01 mg kitin di gerus dalam mortal sampai halus, tambahkan ± 5 mg serbuk KBr, campurkan sampai homogen. Setelah itu tempatkan pada kap sampel dan di analisis dengan spektro fotometer IR, diperoleh kromatogram dari OH, NH, dan CH3 masing-masing 3.450 cm-1, 1.650 cm-1, dan 1.100 cm-1. Perhitungan derajat deasetilasinya menggunakan metode: ”base line”, puncak tertinggi di ukur dan di catat dari garis dasar yang diperoleh, nilai absorbansi di hitung dengan rumus:
48
A = log (Po/P) % deasetilasi = [ 1 – (A1655/A3450) x (1/1,33) ] x 100 % Keterangan : P = jarak antara garis dasar dengan puncak Po = jarak antara garis dasar dengan garis singgung Untuk kitin % deasetilasi < 70 % Untuk kitosan % deasetilasi > 70 %. 3.3.2. Pembuatan Simulasi Air Limbah Adsorpsi logam Pb, Hg dan Cd dilakukan terhadap simulasi air limbah yang di buat dengan menimbang Pb(NO3)2 sebanyak 0,8 gram; Hg(NO3)2 sebanyak 0,855 dan Cd(NO3)2 sebanyak 1,375 gram. Logam hasil penimbangan tersebut dilarutkan dalam air sejumlah 10 Liter. Hasil analisis dengan menggunakan alat AAS dipilihkan data konsentrasi logam dalam laruan konsentrasi Pb 27,61 ppm, Hg 48,26 ppm dan Cd 44,06 ppm. Larutan ini merupakan limbah simulasi. 3.3.3. Adsorpsi dengan Kitosan a. Limbah simulasi ditempatkan dalam bak penampung limbah berbahan dasar kaca dengan kapasitas 20 liter. Limbah simulasi di buat sebanyak 15 liter yang mengandung logam Hg, Cd dan Pb dengan konsentrasi limbah Pb 27,61 ppm, Hg 48,26 ppm dan Cd 44,06 ppm dialirkan dengan debit 3 liter/jam, 6 liter/jam dan 9 liter/jam ke bak yang berisi kitosan masingmasing dengan konsentrasi 0,25% b/v, 0,5%b/v, 1% b/v dan 1,5% b/v. Limbah hasil adsorpsi tersebut di tampung dalam bak penampung, kemudian di ukur konsentrasi logam Hg, Cd dan Pb menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrofotometer). b. Data hasil konsentrasi logam Hg, Cd dan Pb dalam limbah hasil adsorpsi tersebut, kemudian di cari konsentrasi kitosan dan kecepatan alir optimal. 3.3.4. Absorpsi dengan Biofilter Limbah yang sudah di adsorpsi oleh kitosan dan diketahui konsentrasinya dimasukkan ke 9 aquarium, yaitu:
49
a.
Aquarium 1 berisi Limbah yang ditanami kijing taiwan dengan perlakuan variasi kecepatan alir dan variasi waktu penyerapan 0 hari; 14 hari dan 28 hari.
b.
Aquarium 2 berisi Limbah yang ditanami eceng gondok dengan perlakuan kecepatan alir dan variasi waktu penyerapan 0 hari; 14 hari dan 28 hari .
c.
Aquarium 3 berisi Limbah yang ditanami eceng gondok + kijing taiwan dengan perlakuan kecepatan alir dan variasi waktu penyerapan 0 hari; 14 hari dan 28 hari.
3.4. Rancangan Percobaan 3.4.1. Adsorpsi dengan Kitosan Kombinasi perlakuan dengan kitosan yang dilakukan adalah kombinasi faktor debit limbah dengan 3 taraf faktorial (3; 6 dan 9 liter/jam) terhadap konsentrasi kitosan 0,25% b/v, 0,5%b/v, 1% b/v dan 1,5% b/v dan konsentrasi logam Pb 27,61 ppm, Hg 48,26 ppm dan Cd 44,06 ppm dalam sampel limbah. Dalam rangka memenuhi kombinasi perlakuan diatas, maka diperlukan 12 petak percobaan. Selanjutnya perlakuan diulang 2 kali untuk mading-masing konsentrasi logam. 3.4.2. Absorpsi dengan Eceng Gondok Kombinasi perlakuan yang dilakukan adalah kombinasi faktor waktu kontak limbah dengan eceng gondok dengan 3 taraf faktorial (0; 14 dan 28 hari) terhadap konsentrasi logam Hg, Cd dan Pb (mg/L) dalam sampel limbah, sehingga diperoleh 3 petak percobaan dengan dua kali ulangan dengan 1 konsentrasi logam. 3.4.3. Absorpsi dengan Kijing Taiwan Kombinasi perlakuan yang dilakukan adalah kombinasi faktor waktu kontak limbah dengan eceng gondok dengan 3 taraf faktorial (0; 14 dan 28 hari) terhadap konsentrasi logam Hg, Cd dan Pb (mg/L) dalam sampel limbah,
50
sehingga diperoleh 3 petak percobaan dengan dua kali ulangan dengan 1 konsentrasi logam. 3.4.4. Absorpsi dengan Eceng Gondok + Kijing Taiwan Kombinasi perlakuan yang di lakukan adalah kombinasi faktor waktu kontak limbah dengan eceng gondok dengan 3 taraf faktorial (0; 14 dan 28 hari) terhadap konsentrasi logam Hg, Cd dan Pb (mg/L) dalam sampel limbah sehingga diperoleh 3 petak percobaan dengan dua kali ulangan untuk dengan 1 konsentrasi logam. 3.5. Jenis dan Sumber Data Data diperoleh dari hasil pengukuran sampel di laboratorium yag dilakukan pengujian : 1. Adsorpsi limbah dengan kitosan 2. Absorpsi limbah dengan eceng gondok 3. Absorpsi limbah dengan kijing taiwan 4. Absorpsi limbah dengan eceng gondok + kijing taiwan
3.6. Pengambilan Contoh Metoda pengambilan contoh dari bak limbah dan aquarium yang digunakan adalah grab sample yaitu pengambilan contoh sesaat. Pengambilan contoh dilakukan sebanyak 3 kali yaitu pada bak limbah hasil adsorpsi pada masing-masing kecepatan alir dan pengambilan sample pada masing-masing akuarium yaitu pada hari ke -0 ; 14; dan 28 hari. 3.7. Jenis/ Teknik Pengambilan Data Penelitian Data mutu kitosan ditulis pada Tabel 2, yang meliputi kadar air, kadar abu, kadar nitrogen dan derajat deasetilasi. Masing-masing data diperlukan untuk mengetahui mutu kitosan yang digunakan sebagai adsorben limbah. Tabel 3 berisi data pengujian efektifitas kitosan dengan konsentrasi tertentu dengan 3 variasi kecepatan alir limbah. Tabel 4 berisi data pengujian efektifitas adsorpsi eceng
51
gondok, kijing taiwan, eceng gondok + kijing taiwan terhadap limbah logam berat dengan 3 variasi waktu. 3.8. Analisa Kadar Logam secara AAS Sampel limbah logam hasil adsorpsi dan absorpsi diencerkan kemudian diaspirasikan ke dalam spektro serapan atom. Pengukuran dilakukan pada panjang gelombang maksimum. 3.9. Pengolahan Data Adsorpsi Daya adsorpsi kitosan terhadap logam Hg, Cd dan Pb di pilih dengan cara menghitung % adsorpsi yang di hitung menggunakan rumus : % adsorpsi = (A – B) x 100 % A Keterangan : A = Kadar ion logam awal (mg/L) B = Kadar ion logam setelah absorpsi (mg/L) Kondisi optimum absorpsi di lihat dari hasil % absorpsi yang memiliki nilai paling tinggi.
3.10. Analisis Statistik Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan analisis deskriptif untuk melihat kandungan logam berat sebelum limbah di adsorpsi dan setelah dilakukan adsorps. Pada perlakuan yang memperlihatkan pengaruh nyata pada parameter yang di amati, dilakukan uji lanjut dengan menggunakan adsorben biofilter untuk di lihat secara deskriptif perbedaan absorpsi ketiga biofilter itu terhadap logam berat dalam limbah, sehingga dapat diketahui jenis adsorben, waktu dan kecepatan alir optimal pada pengolahan limbah.
