BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pembuatan Sampel Buatan Pada prosedur awal membuat sampel buatan yang digunakan sebagai uji coba untuk penentuan daya serap dari arang aktif. Sampel buatan adalah larutan Hg(NO3)2 107 ppb. Dalam penelitian ini dibagi menjadi 3 tahapan. Tahapan pertama pembuatan karbon aktif, tahap kedua adsorpsi logam Hg oleh arang aktif, dan tahap ketiga hasil analisis daya serap karbon aktif terhadap larutan I2 4.2 Pembuatan Arang Aktif Penelitian ini diawali dengan pembuatan arang aktif dari tempurung kelapa. Pembuatan arang aktif tempurung kelapa dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu tahap karbonasi dan aktivasi. Tahap pertama adalah karbonasi (pengarangan). Pada tahap ini dilakukan dengan cara membakar bahan baku (tempurung kelapa) dengan tungku pengarangan sederhana yang terbuat dari drum bekas dengan ruangannya tanpa oksigen dan bahan kimia lainya, tujuan pembakaran dilakukan tanpa oksigen agar arang yang dihasilkan arang yang mempunyai daya serap dan struktur yang rapi. Energi panas yang terjadi pada saat pirolisis akan menguraikan molekul kompleks karbon menjadi karbon. Tahap kedua adalah arang hasil karbonasi dilanjutkan pada tahap aktivasi kimia, tetapi sebelumnya arang dihaluskan dan diayak dengan berbagai macam variasi ukuran yaitu 38, 45, 90 mesh. Perbedaan variasi ukuran dilakukan untuk meyeragamkan ukuran pori dari arang aktif dan melihat daya serap dari arang
23
aktif yang paling baik. Kemudian diaktivasi menggunakan bahan kimia, karena arang hasil karbonasi biasanya masih mengandung zat yang menutupi pori-pori permukaan arang. Zat yang menutupi pori dihilangkan dengan menggunakan aktivator H2SO4 3M. Selain itu juga aktivator telah mengikat senyawa-senyawa tar sisa karbonasi keluar dari mikropori arang, sehingga permukaanya semakin porous (Kurniati, 2008). Arang yang telah dihaluskan direndam dengan H2SO4 3 M dengan waktu perendaman 24 jam (satu malam). Pada saat peredaman H2SO4 akan melarutkan senyawa tar dan mineral organik. Hilangnnya zat tersebut dari permukaan arang aktif berakibat meningkatnya luas permukaan arang aktif, (Subadra, dkk, 2005 dalam Budiono, 2013). Setelah satu malam arang hasil aktivasi ditiriskan dan dipanaskan dalam oven selema 4 jam dengan suhu 105 C . Setelah melalui proses aktivasi arang atau karbon semakin banyak mikropori, Pada proses pemanasan setelah aktivasi bertujuan agar bahan pengaktif masuk pada sela-sela lapisan dan selanjutnya membuka permukaan yang tertutup (Kienle, 1986 dalam Rumidatul, 2006). Dalam penelitian ini menggunakan aktivator H2SO4 karena kemampuan adsorpsi selain dipengaruhi oleh luas permukaan juga dipengaruhi oleh adanya gugus aktif dari arang aktif. H2SO4 (Asam Sulfat) memberikan pengaruh terhadap gugus aktif pada arang aktif, sehingga menyebabkan arang aktif bersifat hidrofilik sehingga molekul-molekul polar (senyawa organik) akan berinteraksi lebih kuat daripada molekul-molekul nonpolar (Newcombe dan Drikas, 1997, dalam Budiono, 2013).
24
Pemanfaatan semua bagian-bagian kelapa dipercaya mempunyai banyak manfaat karena banyaknnya unsur-unsur yang terkandung didalamnya, disamping sebagai bahan bangungan, makanan, tempurung kelapa dapat dimanfaatkan sebagai adsorben. Seperti yang dilakukan pada penelitian ini, tempurung kelapa dijadikan sebagai arang aktif yang bermanfaat sebagai adsorben untuk mengadsorbsi logam-logam berat, salah satunya adalah logam Hg (Merkuri) (Kuriati,2008). Dimana logam Hg sangatlah berbahaya bila terkontaminasi ke lingkungan. 4.3 Hasil Analisis Daya Serap Arang Aktif Terhadap IOD (I2) Parameter yang dapat menujukan kualitas arang aktif adalah daya adsorpsi terhadap larutan Iodium. Semakin besar bilangan iodnya maka semakin besar kemampuan dalam mengadsopsi adsorbat atau zat terlarut. Oleh karena itu, daya serap terhadap iodium merupakan indikator penting dalam menilai arang aktif. Daya serap terhadap iodium menunjukkan kemampuan arang aktif menyerap zat dengan ukuran molekul yang lebih kecil dari 10 Ȧ atau memberikan indikasi jumlah pori yang berdiameter 10 –15Ȧ. Semakin tinggi daya serap iodium maka semakin baik kualitas arang aktif (Rumidatul, 2006). Pada penelitian ini metode yang digunakan dalam analisis daya adsopsi arang aktif terhadap iodium tidak menggunakan metode titrasi iodometri yang biasa digunakan oleh penelitian sebelumnya, akan tetapi pada penelitian ini menggunakan sedertan larutan iod yang diketahui kosentrasinya. Daya adsorpsi tersebut dapat ditunjukkan dengan besarnya angka iod yaitu angka yang
25
menujukkan seberapa besar adsorben dapat mengadsopsi iod. Semakin besar nilai angka iod maka semakin besar pula daya adsorpsi dari adsorben. Penambahan larutan iodium 0,1 N berfungsi sebagai adsorbatnya yang akan diserap oleh arang
aktif sebagai adsorben.
Terserapnya larutan iod
ditunjukkan dengan berkurangnnya kosentrasi larutan iodium. Pengukuran kosentrasi iod sisa dapat dilakukan dengan menyusuaikan warna filtrat dari larutan iod dengan sederetan larutan iod yang telah dibuat dengan diketahui kosentrasinya. Tujuan uji daya serap iodium adalah guna mengetahui kemampuan arang aktif untuk menyerap larutan berwarna. Hasil analisis daya serap iodium yang dihasilkan dari ukuran partikel arang aktif yang berbeda dapat dilihat pada Tabel 4.1 Tabel 4.1 Hasil analisis daya adsorpsi arang aktif pada iod Ukuran Partikel
Waktu Perendaman
Daya Serap Terhadap Larutan I2
38 Mesh
10 Menit
85%
45 Mesh
10 menit
95%
90 Mesh
10 menit
98%
Dari Tabel 4.1 terlihat bahwa semakin kecil ukuran partikel dari arang aktif maka dengan kata lain semakin bertambah luas permukaanya. Semakin luas permukaan dari arang aktif maka semakin tinggi daya adsorpsinya. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan semakin meningkatnya daya adsorpsi terhadap ion dengan bertambahnya ukuran partikel. Pada Tabel 4.1 hasil arang aktif yang maksimal terdapat pada ukuran partikel 90 Mesh dengan waktu perendaman 10 menit dan adsorbsi 98%. Hasil 26
minimun terdapat pada ukuran partikel 38 mesh dengan daya adsorbpsi 85%. Dari hasil tersebut jika dilihat dari ketiga jenis ukuran partikel memenuhi persyaratan arang aktif menurut SII No.0258-79 daya serap terhadap larutan Iod adalah 20 % (Sembiring dan Sinaga, 2003), akan tetapi dari ketiga ukuran tersebut yang sangat baik daya adsorbsinya adalah ukuran partikel 90 mesh. Peran ukuran partikel sangat berpengaruh terhadap kemampuan dayaserap arang aktif yang
Daya adsorpsi terhadap larutan iodium (%)
dihasilkan, sebagaimana terlihat pada Gambar 4.1
.
100%
98% 95%
95% 90% 85% 85% 80% 75% 38 mesh
45 mesh
90 mesh
Ukuran Partikel Arang Aktif Gambar 4.1 Grafik hubungan ukuran partikel dengan daya serap adsopsi arang aktif terhadap larutan iodium
4.4 Adsorpsi Logam Hg Oleh Arang Aktif Arang aktif yang telah diketahui kualitas penyerapannya diaplikasikan untuk mengadsorpsi logam merkuri (Hg) pada Limbah yang mengandung merkuri. Aplikasinya dengan cara mencampurkan arang aktif dengan air limbah dan mengaduk sampai homogen kemudian disaring dan dianalisis (Rumidatul,
27
2006). Untuk melihat perbedaan daya serap dari arang aktif, dalam penelitian ini menggunakan beberapa ukuran partikel dari arang aktif dan waktu kontak dari arang aktif. Filtrat dari limbah merkuri yang telah diadsorpsi dianalisis dengan menggunakan metode SSA (Spektrokopi Serapan Atom) AA450FS tanpa nyala pada panjang gelombang 283,3 nm. Metode SSA sangat baik digunakan dalam analisis karena proses analisis sangat rendah serta dapat menentukan konsentrasi dari logam yang sangat rendah sampai dengan kosentrasi ppb (Khopkar, 2008). Hasil analisa kadar merkuri (ppm) yang diadsorpsi oleh arang aktif dengan ukuran partikel yang berbeda, dan waktu perendaman berbeda yang terbaca pada SSA (Spektroskopi Serapan Atom) AA240FS dengan panjang gelombang 283,3 nm dapat dilihat pada Tabel 4.2 Tabel 4.2 Hasil Analisis Kadar Merkuri (Hg) yang diadsorpsi oleh Arang Aktif dalam ppm. Partikel Waktu
Daya Serap Arang Aktif (ppm) 38 Mesh
45 Mesh
90 Mesh
10 Menit
3912
5651
7136
20 Menit
5483
6973
7337
30 Menit
5651
7093
8462
Dari Tabel 4.2 terlihat bahwa semakin kecil ukuran partikel maka daya serap arang aktif pula semakin besar. Demikian halnya dengan waktu peredaman, semakin lama waktu kontak dengan arang aktif, maka semakin besar pula daya serap dari arang aktif tersebut. Hal ini terjadi karena arang aktif yang memiliki ukuran partikel sangat kecil atau ukuran mesh yang besar, maka luas
28
permukaannya sangat besar. Luas permukaan yang semakin besar dapat menjebak banyak senyawa-senyawa. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Singgih dan Ratnawati (2010), dimana arang aktif yang memiliki luas permukaan sangat besar mampu mengadsorpsi logam merkuri sangat besar. Hasil presentase dari daya adsorpsi arang aktif pada penelitian ini, dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Hasil Analisis Kadar Merkuri (Hg) yang diadsorpsi Oleh Arang Aktif dalam persen (%) Partikel Waktu
Daya Serap Arang Aktif (%) 38 Mesh
45 Mesh
90 Mesh
10 Menit
39,12
56,51
71,36
20 Menit
54,83
69,73
73,37
30 Menit
56,51
70,93
84,62
Pada Tabel 4.2 dapat dilihat kodisi optimum dari daya serap arang aktif terdapat pada ukuran partikel 90 mesh dan waktu perendaman 30 menit, dimana presentase daya serapnya adalah 84,62 % . Sedangkan, hasil terendah dari tabel tersebut terlihat pada ukuran partikel arang aktif 38 mesh dan waktu perendaman 10 menit, dimana presentase daya serapnya adalah 39,12 %. Dari hasil presentase tersebut dapat dilihat perbedaan yang sangat besar. Selain luas permukaan, aktivator juga mempengaruhi daya serap dari arang aktif, dimana aktivator H2SO4 merupakan aktivator yang paling baik dari aktivator lainnya. Hal ini disebabkan H2SO4 memiliki gugus pengaktif yang paling baik menggantikan gugus yang ada pada arang aktif. Perbedaan dari adsorpsi logam Hg oleh arang aktif dengan berbagai ukuran dapat dilihat pada Gambar 4.2.
29
Daya Adsorpsi LogamHg (ppm)
9000
8462
8000 7000 6000
7136
7337 6973
7093
5651
5483
5651
5000 4000
3912
3000 2000
38 Mesh
1000
45 Mesh
0
90 Mesh 0
1
2
3
4
Waktu (Menit) x 10 Gambar 4.2 Grafik Hubungan daya adsorpsi antara Partikel dan waktu perendaman arang aktif Pada Gambar 4.2 dapat dilihat ukuran partikel 38 dan 45 mesh waktu optimum kemungkinan terletak pada 30 menit, sedangkan ukuran partikel 90 mesh waktu optimum kemungkinan diatas 30 me nit. Logam merkuri merupakan logam yang sangat berbahaya jika tercemar ke lingkungan baik berupa cairan atau padatan. Pencemaran logam berat Merkuri ini dapat menjadi masalah besar bagi lingkungan karena logam merkuri bersifat racun yang kumulatif, sejumlah kecil merkuri terserap dalam tubuh dalam jangka waktu lama akan menimbulkan bahaya. Bahaya penyakit yang timbulkan oleh senya wa merkuri diantaranya adalah kerusakan rambut dan gigi, hilang daya ingat dan terganggunya sistem syaraf (Bambang Tjahjono Setiabudi, 2005 dalam Mirdat, 2013). Untuk menghidari keracunan dari logam berat Merkuri (Hg) yang tercemar di lingkungan, maka logam merkuri perlu diminimalisir dengan cara mengadsorpsi menggunakan arang aktif.
30
