DESILIKASI KARBON AKTIF SEKAM PADI SEBAGAI ADSORBEN Hg PADA LIMBAH PENGOLAHAN EMAS DI KABUPATEN BURU PROPINSI MALUKU

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

ISSN 2085-014X

DESILIKASI KARBON AKTIF SEKAM PADI SEBAGAI ADSORBEN Hg PADA LIMBAH PENGOLAHAN EMAS DI KABUPATEN BURU PROPINSI MALUKU Nasir La Hasan1, Muhammad Zakir2, Prastawa Budi2 1

Graduate Student of Chemistry, University of Hasanuddin Department of Chemistry, Faculty of Sciences Hasanuddin University

2

Abstrak. Penelitian tentang desilikasi karbon aktif sekam padi sebagai adsorben Hg pada limbah pengolahan emas di Kabupaten Buru Propinsi Maluku telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan karakteristik karbon aktif sekam padi yang didesilikasi dan tanpa desilikasi; menentukan pengaruh variasi waktu kontak dan konsentrasi terhadap adsorpsi ion logam Hg; menentukan kapasitas adsorpsi karbon aktif sekam padi terhadap ion logam Hg; serta menentukan parameter kinetika (orde reaksi dan nilai k) adsorpsi ion logam Hg oleh karbon aktif sekam padi yang didesilikasi dan tanpa desilikasi. Metode analisis yang digunakan pada penelitian ini adalah X-ray fluorescence (XRF), Spektrofotometer Infra Merah (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), persamaan analisis kinetika reaksi orde satu semu dan orde dua semu dan persamaan analisis Langmuir dan Freundlich. Hasil penelitian menunjukan bahwa karakteristik karbon aktif yang dihasilkan berupa kadar air, kadar abu, zat yang mudah menguap serta daya serap larutan iodin sesuai dengan Standar Industri Indonesia No.0258-79. Dalam proses desilikasi karbon sekam padi, konsentrasi tertinggi diperoleh pada NaOH 10M dengan presentasi penurunan silika sebesar 68,24%. Kajian pengaruh waktu kontak dan konsentrasi menunjukan bahwa adsorpsi terjadi secara fisika. Adsorpsi logam Hg oleh karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi sesuai dengan model isoterm adsorpsi Freundlich dengan kapasitas adsorpsi masing-masing adalah 16,8035 mg/g dan 14,4045 mg/g. Kinetika reaksi logam Hg sesuai dengan orde kedua semu dengan nilai k masing-masing untuk interaksi dengan karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi adalah 0,0685, 0,0237 g.mg-1.menit-1. Kata kunci: desilikasi, karbon aktif, adsorpsi, logam Hg.

Abstract. Research on desilikasi rice husk activated carbon as Hg adsorbent in gold processing waste in Buru Maluku has been done. This study aims to: (1) determine the characteristics of active carbon rice husk processed with desilication and without desilication; (2) determine the effect of the variation of contact time and concentration on Hg metal ion adsorption; (3) determine the adsorption capacity of active carbon rice husk against Hg metal ions; and (4) determine the kinetic parameters (reaction order and k value) of Hg metal ion adsorption by active carbon rice husk processed with desilication and without desilication. The results indicate that the produced active carbon has moisture and ash. It can be regarded as a volatile substance, and the absorption of iodine solution is in accordance with the Standard Industrial Indonesia No. 0258-79. In the process of rice husk carbon desilication, the highest concentration was obtained in NaOH 10M with a silica reduction percentage of 68.24%. The analysis of the influence of contact time and concentration shows that the adsorption happens as a physic reaction. Hg adsorption by the rice husk active carbon and rice husk active carbon with desilication is in accordance with the adsorption isotherm model of Freundlich, with adsorption capacity of 16.8035 mg/g, and 14.4045 mg/g respectively. Reaction kinetics of Hg is in accordance with the pseudo second order. The k values of interaction with rice husk active carbon and rice husk active carbon with desilication are 0.0685, and 0.0237 g.mg-1.menit-1 respectively. Keywords: desilication, active carbon, adsorption, Hg 1

Alamat korespondensi: [email protected] 1

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

ISSN 2085-014X

(Widayanti, 2012). Metode adsorpsi umumnya berdasarkan interaksi ion logam dengan gugus fungsional yang ada pada permukaan adsorben melalui interaksi gaya van der waal, ikatan hidrogen, pertukaran ion atau pembentukan kompleks dan biasanya terjadi pada permukaan padatan yang kaya gugus fungsional (Yusuf, 2013). Bahan baku alami yang murah dan berlimpah seperti limbah pertanian yang dikenal sebagai biosorben telah banyak diteliti untuk menghilangkan polutan dari perairan. Penelitian ini termasuk gambut, kulit kayu pinus, kulit pisang, dedak padi, kedelai dan biji kapas, kulit kacang, cangkang kemiri, sekam padi, serbuk gergaji, serat wol, kulit jeruk, umbi kunyit, tempurung kelapa, cangkang kakao (Milenkovic, 2009). Sebuah kelemahan dari biosorben adalah kapasitasnya relatif rendah. Kapasitas adsorpsi dapat ditingkatkan dengan cara desilikasi sebelum di aktivasi. Proses desilikasi dilakukan dengan cara mengekstraksi silika pada karbon sebelum proses aktivasi, hal ini dilakukan untuk memperluas permukaan karbon aktif, memperbaiki sifat permukaan dari suatu bahan serta mengetahui kualitas karbon aktif yang dihasilkan (Wei X., dkk, 2011) Karbon aktif yang dihasilkan dari proses desilikasi dan tanpa desilikasi digunakan untuk mengadsorpsi ion logam merkuri untuk meminimalisir terjadinya pencemaran lingkungan. Tujuan khususnya yaitu menentukan karakteristik karbon aktif, menentukan pengaruh variasi waktu kontak dan konsentrasi, menentukan kapasitas adsorpsi serta menentukan parameter kinetika adsorpsi ion logam Hg oleh karbon aktif sekam padi yang didesilikasi dan tanpa desilikasi pada limbah pengolahan emas di Kabupaten Buru Propinsi Maluku.

PENDAHULUAN Pencemaran lingkungan oleh logam berat di indonesia dari tahun ke tahun semakin meningkat. Merkuri merupakan salah satu logam berat yang paling berbahaya dan berada di lingkungan dalam berbagai bentuk. Sumber pencemaran merkuri dapat berasal dari proses geologi dan biologi, tapi tidak sebanding dengan pencemaran merkuri yang disebabkan oleh aktifitas manusia seperti proses penambangan (Widowati, 2008). Kabupaten Buru Propinsi Maluku telah menjadi areal tambang emas tradisional terbesar di Maluku sejak akhir tahun 2011. Proses penambangan dilakukan secara amalgamasi menggunakan bahan kimia yaitu merkuri (Hg). Kegiatan tersebut membutuhkan aliran air untuk memisahkan material emas dan amalgam

(campuran merkuri dan emas) yang dialirkan ke kolam penampungan limbah (tailling) (Kitong, 2012) Berbagai metode telah dikembangkan sebagai upaya untuk mengurangi atau menghilangkan logam berat (merkuri) yang melampaui ambang batas, diantaranya mentreatment tanah atau air yang tercemar secara fisik atau kimiawi (Raharjo, 2012), remediasi secara biologis atau fitoremediasi menggunakan tumbuhan yang mampu menyerap ion logam merkuri (Rohmawati, 2008) serta isolasi dan identifikasi bakteri resisten merukuri yang dapat digunakan untuk mendetoksifikasi limbah merkuri (Nofiani 2004. Fatimawali, 2011). Metode adsorpsi merupakan salah satu cara untuk mengurangi pencemaran oleh logam merkuri dari proses penambangan emas secara tradisional dimana limbah ditritmen sebelum dibuang ke perairan. Teknik ini lebih menguntungkan daripada teknik yang lain dilihat dari segi biaya yang tidak begitu besar serta tidak adanya efek samping zat beracun serta mampu menghilangkan bahan-bahan organik 2

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

ISSN 2085-014X

24 jam, kemudian dicuci sampai netral (pH=7), disaring dengan kertas wathman 42 dan dipanaskan pada suhu 400°C selama 1 jam.

BAHAN DAN METODE Bahan penelitian Bahan-bahan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah sekam padi dari Kabupaten Buru Propinsi Maluku, limbah pengolahan emas secara amalgamasi, larutan aktivator ZnCl2, Aquades, aquabides, NaOH, HCl, HNO3, Larutan Standar Hg(NO3)2.H2O.

4.

Karakterisasi Karbon Aktif XRF digunakan untuk mengetahui presentasi kandungan silika pada karbon baik sebelum dan sesudah diekstrasi, FTIR digunakan untuk mengetahui gugus fungsi baik sebelum dan sesudah desilikasi maupun sebelum dan sesudah diinteraksikan dengan logam Hg, AAS digunakan untuk mengetahui jumlah konsentrasi ion logam Hg yang teradsorpsi dan SEM digunakan untuk mengetahui bentuk permukaan dari karbon aktif baik sebelum maupun sesudah diinteraksikan dengan logam Hg.

Alat penelitian Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain; tanur, oven, kerta saring whatmant, termometer, pengaduk magnetik, cawan porselin, labu semprot plastik, lumpung, pompa vakum, desikator, seperangkat alat gelas, kertas pH, ayakan ukuran 100 mesh, neraca analitik, X-ray Fluorescence (XRF), Spektrofotometer UV-Vis, Atomic Absorption Spectrofotometer (AAS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) dan Scanning Electron Microscopy (SEM).

5.

Pengujian Kualitas Karbon Aktif

Pengujian kualitas karbon aktif dilakukan sesuai standar industri indonesia No. 0258-79 dengan menggunakan empat parameter yaitu:

Prosedur Penelitian

Kadar air 1 gram karbon aktif ditimbang dan dimasukkan ke dalam cawan porselin, dipanaskan dalam oven pada suhu 105oC selama 4 jam. Kemudian didinginkan dalam eksikator dan ditimbang (sampai berat tetap). Pengulangan 3 kali dilakukan.

1.

Pembuatan Karbon aktif Sekam padi dicuci dengan air sampai bersih dan dibilas dengan aquades, kemudian dijemur sampai kering dan dikarbonisasi dalam furnace dengan suhu 4000C selama 2 jam. Karbon yang dihasilkan selanjutnya digerus sampai halus dan diayak dengan ayakan 100 mesh.

Kadar abu 1 gram karbon aktif diabukan dalam tanur pada suhu 750oC selama 6 jam. Kemudian didinginkan dalam eksikator dan ditimbang. Pengulangan 3 kali dilakukan.

2.

Proses Desilikasi Karbon yang diperoleh diekstraksi silikanya dengan larutan NaOH 2,5M, 5M dan 10M dengan perbandingan 1:5 selama 1 jam pada suhu 95oC, kemudian disaring, diambil endapannya dan dikeringkan pada suhu 1050C selama 1 jam.

Zat yang mudah menguap 1 gram karbon aktif dimasukkan dalam krus dan ditutup. Kemudian dipanaskan pada suhu 950oC dalam tanur selama ± 10 menit. Setelah suhu dicapai, krus dan isinya dibiarkan dingin dalam tanur (tidak berhubungan dengan udara luar). Setelah dingin dimasukkan dalam

3.

Aktivasi Karbon Karbon dan karbon hasil ekstraksi silika dengan variasi konsentrasi di rendam dalam larutan ZnCl2 10% selama 3

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

ISSN 2085-014X

eksikator dan ditimbang. Pengulangan 3 kali dilakukan.

Mr = massa molekul relatif metilen biru (320,5 g/mol)

Daya serap terhadap larutan I2 1 gram karbon aktif dimasukkan ke dalam erlenmeyer, selanjutnya ditambahkan 25 ml larutan iodin 0,1 N, kemudian dikocok selama 15 menit pada suhu kamar dan selanjutnya disaring. Filtrat sebanyak 10 mL dititrasi dengan larutan natrium tiosulfat (Na2S2O3) 0,1 N sehingga berwarna kuning muda lalu diberikan beberapa tetes amilum 1% dan titrasi dilanjutkan sampai warna biru tepat hilang. Untuk perbandingan digunakan larutan blanko dengan cara yang sama. Pengulangan 3 kali dilakukan.

7.

6.

Penentuan Kondisi Adsorpsi Ion Hg

Optimum

Waktu Kontak Sebanyak masing-masing 1 g karbon aktif diinteraksikan dengan 50 mL larutan Hg(NO3)2.H2O 100 ppm. Setelah itu dilakukan pengadukan selama 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120 menit. Larutan yang diperoleh disaring untuk memisahkan filtrat dan endapan. Fitrat yang diperoleh diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer serapan atom metode VGA. Konsentrasi Sebanyak masing-masing 1 g karbon aktif sekam padi, karbon aktif sekam padi diinteraksikan dengan 50 mL larutan Hg(NO3)2.H2O dengan konsentrasi 25, 50, 75, 100, 125, 150 mg/L. setelah itu dilakukan pengadukan selama waktu optimum. Larutan yang diperoleh disaring untuk memisahkan filtrat dan endapan. Fitrat yang diperoleh diukur absorbansinya menggunakan AAS metode VGA.

Penentuan Luas Permukaan dengan Metode Metilen Biru

Langkah (i) ditentukan panjang gelombang maksimum metilen biru, absorbansi diukur pada panjang gelombang 660-669 nm. (ii) dibuat kurva standar berdasarkan absorbansi dari deret larutan standar yang ditentukan pada panjang gelombang maksimum. (iii) dilakukan pengukuran pada sampel karbon aktif sekam padi dengan variasi konsentrasi NaOH 0M, 2.5M, 5M dan 10M dengan cara; 50 ml larutan metilen biru 300 ppm dimasukan ke dalam erlenmeyer 100 ml, ditambahkan 1 gram karbon aktif, ditutup dengan aluminium foil dan diaduk dengan magnetik stirer selama 30 menit, kemudian disaring dan filtrat yang diperoleh diukur absorbansinya dengan UV-Vis. Pengukuran luas permukaan spesifik karbon sekam padi digunakan rumus: 𝑋𝑚. 𝑁. 𝑎 𝑠= 𝑀𝑟 keterangan: s = luas permukaan adsorben (m2/g) N = bilangan avogadro (6,022.1023 mol-1) Xm = berat adsorben teradsorpsi (mg/g) a = luas penutupan oleh 1 molekul metilen biru (197.10-20 m2)

8.

Uji Perlakukan ke Sampel Limbah Pengolahan Emas

Sebanyak masing-masing 1 g karbon aktif diinteraksikan dengan 50 mL larutan sampel, setelah itu dilakukan pengadukan selama waktu optimum. Larutan yang diperoleh disaring untuk memisahkan filtrat dan endapan. Fitrat yang diperoleh diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer serapan atom metode VGA. 9.

Analisis Data Pengukuran

Data penelitian yang diperoleh dilakukan kajian kinetika dan isotermal adsorpsi serta dihitung nilai energi bebas Gibbs-nya.

4

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

ISSN 2085-014X

HASIL DAN PEMBAHASAN

2. Karakterisasi Karbon Aktif

1. Desilikasi Karbon Desilikasi dimaksudkan untuk mengeluarkan kandungan silika yang terdapat pada karbon. Proses ini dilakukan dengan cara mengekstraksi silika dengan natrium hidroksida dengan memvariasikan konsentrasi NaOH 2,5M, 5M dan 10M. Karbon yang diperoleh setelah ekstraksi dikarakterisasi dengan XRF dan FTIR. Hasil yang diperoleh adalah Tabel 1. Pengukuran silika pada karbon sekam padi

Tabe l2. Data uji kualitas karbon aktif sesuai SII No.0258-79

No

Perlakuan

Ekstraksi NaOH 0M Ekstraksi NaOH 2,5M Ekstraksi NaOH 5M Ekstraksi NaOH 10M

1 2 3 4

Kandungan Silika (m/m %)

% Penurunan kandungan silika

95,69

0

84,90

11,28

34,97

63,45

30,39

68,24

No

Jenis Uji

Syarat

CASP

CASP.E

1 2

Kadar air Kadar abu

<10% <25%

5,33 22,66

4,66 19,67

<15%

13,97

12,51

>20%

20,73

21,65

3 4

Zat yang mudah hilang (9500C) Daya serap Iodin

Hasil uji kualitas karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi berupa kadar air, kadar abu, zat yang mudah menguap pada pemanasan 9500C serta daya serap terhadap larutan iodin menunjukan bahwa karbon aktif yang dihasilkan memenuhi syarat kualitas sesuai SII No.0258-79. Penentuan kadar air dimaksudkan untuk mengetahui sifat higroskopis dari karbon aktif. Terikatnya molekul air pada karbon aktif mengakibatkan penurununan kemampuan adsorpsi (Yusuf, 2013). Rendahnya kadar air ini menunjukan bahwa kandungan air bebas dan air terikat yang terdapat pada bahan telah menguap selama proses karbonisasi. Pengukuran kadar abu pada karbon aktif sekam padi dan tempurung kelapa bertujuan untuk mengetahui persentase kandungan mineral. Makin tinggi kandungan mineral, maka makin tinggi kadar abu (Zakir dkk, 2012). Selain itu, abu dapat mengganggu proses adsorpsi karena kandungan abu yang berlebihan dapat menyebabkan terjadinya penyumbatan pori-pori karbon aktif sehingga menurunkan kemampuan adsorpsi (Masitoh, 2013) Daya serap terhadap larutan iodin ditentukan dengan tujuan mengetahui kemampuan adsorpsi yang dihasilkan terhadap larutan berbau. Semakin tinggi daya serap iodin maka semakin baik kualitas karbon aktif (Suhendarwati, 2014)

Data tersebut menunjukan bahwa semakin tinggi konsentrasi NaOH maka silika yang terekstraksi semakin besar. Hal ini didungkung dengan data FTIR pada Gambar 1 yang memperlihatkan serapan gugus silika pada bilangan gelombang 1100-750 cm-1 yang mengalami penurunan yang signifikan pada intensitas serapan.

d c b a

Gambar 1. Perbandingan Spektrum FTIR dari (a) karbon sekam padi tanpa ekstraksi, (b) ekstraksi NaOH 2,5 M, (c) ekstraksi NaOH 5 M dan (d) ekstraksi NaOH 10 M

5

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

pembentukan kompleks dan biasanya terjadi pada permukaan padatan yang kaya gugus fungsional.

3. Penentuan Luas Permukan dengan Metode Metilen Biru Penentuan daya serap metilen biru dapat digunakan untuk mengetahui luas permukaan (Diantariani, 2010). Banyaknya molekul metilen biru yang dapat diadsorpsi sebanding dengan luas permukaan biosorben (Widihati, 2010). Luas permukaan menunjukan kemampuan karbon aktif dalam mengadsorpsi. Luas permukaan karbon aktif yang semakin besar mampu mengadsorpsi larutan metilen biru semakin banyak, hal ini diakibatkan karena semakin besarnya bidang kontak yang menyerap adsorbat.

Gambar 2. Data FTIR CASP sebelum dan sesudah adsorpsi logam Hg(II)

Tabel 4. Perbandingan spektra infra merah CASP Frekwensi (cm-1) CASP CASP - Hg 3444,87 3442,94 2926,01 2926,01 2306,86 2360,87 1645,28 1618,28 1099,43 1095,57 800,46 798,53

Tabel 3. Luas permukaan spesifik karbon aktif No 1 2

Sampel CASP CASP.E

MB teradsorpsi (mg/g) 0,01496 0,00456

ISSN 2085-014X

Luas permukaan adsorben (m2/g) 55,3953 16,8719

Gugus fungsi -OH -CH -CΞN -C=C -Si-O -Si-C

Hasil tersebut menunjukan bahwa karbon aktif sekam padi memiliki daya serap terhadap larutan metilen biru yang jauh lebih besar. Daya serap metilen biru yang tinggi oleh karbon aktif sekam padi diprediksi oleh adanya peran gugus silanol (Alzaydien, 2009)

Gambar 3. Data FTIR CASP-E sebelum dan sesudah adsorpsi logam Hg(II)

4. Karakterisasi Karbon Aktif

Tabel 5. Perbandingan spektra infra merah CASP-E Frekwensi (cm-1) CASP.E CASP.E-Hg 3442,94 3419,79 2376,30 2362,80 1541,12 1612,49 1394,53 1382,96 1184,29 1263,37 1018,41 1051,20 750,31 754,17

Karakterisasi dengan FTIR Karbon aktif setelah kontak dengan ion Hg2+, daerah serapan pada masingmasing gugus fungsi mengalami pergeseran dengan perbedaan intensitas serapan. Pergeseran pita serapan yang tidak terlalu besar diprediksi bahwa proses interaksi yang terjadi secara fisika yang disebabkan oleh adanya gaya van der waals maupun ikatan hidrogen. Hal ini sesuai dengan apa yang disampaikan oleh Yusuf (2013) bahwa interaksi ion logam dengan gugus fungsional yang ada pada permukaan adsorben dapat terjadi melalui interaksi gaya van der waal, ikatan hidrogen, pertukaran ion atau

Gugus fungsi -OH -CΞN -C=C -C-H -OH -C-O -C-C

Karakterisasi dengan SEM SEM merupakan salah satu metode surface analysis untuk mengetahui bentuk permukaan dari suatu bahan. Bentuk permukaan merupakan salah satu faktor yang berperan didalam kemampuan suatu adsorben untuk mengadsorpsi adsorbat. Hasil karakterisasi menggunakan SEM 6

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

ISSN 2085-014X

memperlihatkan bahwa struktur permukaan karbon aktif sebelum adsorpsi dan setelah adsorpsi logam Hg yang diperoleh berbeda satu sama lain.

Gambar 7. CASP.E setelah interaksi Hg CASP.E memiliki ukuran pori yang lebih besar dari CASP. Besarnya ukuran pori ini karena terekstraknya silika. Hal ini sesuai dengan apa yang disampaikan Wei X., (2011) bahwa proses penghilangan silika dapat memperbaiki sifat permukaan dari suatu bahan serta meningkatkan kualitas karbon aktif yang dihasilkan. Pori-pori yang terdapat pada karbon aktif dapat meningkatkan kemampuan karbon aktif untuk mengadsorpsi adsorbat karena pori tersebut merupakan celah yang memperluas permukaan karbon aktif. Oleh karena itu diprediksi bahwa terjadi penyerapan logam Hg pada permukaan yang berlapis maupun pori dari karbon aktif baik yang didesilikasi maupun yang tidak didesilikasi.

Gambar 4. CASP sebelum interaksi Hg

Gambar 5. CASP setelah interaksi Hg

5. Kondisi Optimum Adsorpsi Waktu kontak Salah satu faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah waktu interaksi adsorben dengan adsorbat. Gambar 8 terlihat dengan meningkatnya waktu maka logam Hg yang teradsorpsi juga semakin meningkat. Adsorpsi optimum karbon aktif sekam padi terjadi pada waktu 100 menit dengan jumlah logam Hg yang teradsorpsi sebesar 2,525 mg/g serta karbon aktif sekam padi yang didesilikasi terjadi pada waktu 80 menit dengan jumlah logam Hg yang diadsorpsi

Gambar 6. CASP.E sebelum interaksi Hg

7

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

sebesar 2,25 mg/g. Karbon aktif sekam padi memiliki kemampuan adsorpsi yang besar bila dibandingkan dengan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi dan karbon aktif tempurung kelapa. Hal ini diprediksi peran silika dalam proses adsorpsi melalui interaksi ion logam Hg dengan gugus siloksan maupun silanol. selain peran silika, luas permukaan serta bentuk permukaan memberikan pengaruh terhadap daya adsorpsi karbon aktif. Hasil analisis permukaan dengan metode metilen biru menunjukan bahwa karbon aktif sekam padi memiliki luas permukaan yang besar, hal ini berkorelasi dengan kemampuannya dalam menyerap ion logam Hg. Data hasil citra SEM menunjukan susunan yang berlapis dengan pori-pori yang terdistribusi secara heterogen memungkinkan kemampuan karbon aktif sekam padi dalam menjerap logam Hg.

ISSN 2085-014X

masing karbon aktif. Jumlah logam Hg yang diadsorpsi sebagai fungsi konsentrasi ditentukan untuk menghitung kapasitas adsorpsi. Menurut teori adsorpsi Langmuir, pada permukaan adsorben terdapat sejumlah tertentu situssitus aktif yang sebanding dengan luas permukaan. Selama situs-situs aktif adsorben belum jenuh oleh adsorbat, maka penambahan konsentrasi adsorbat yang diinteraksikan akan meningkatkan secara linier jumlah adsorbat yang teradsorpsi. Apabila situs-situs aktif adsorben telah jenuh, maka penambahan konsentrasi selanjutnya tidak akan meningkatkan jumlah adsorbat yang teradsorpsi (Oscik, 1982).

Gambar 9. Hubungan konsentrasi dengan logam Hg yang teradsorpsi

6. Interaksi Karbon Aktif Limbah Pengolahan Emas

dengan

Limbah pengolahan emas di Kabupaten Buru Propinsi Maluku dengan konsentrasi 2,485 ppm yang telah dianalisis diinteraksikan dengan karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi. Hasil yang diperoleh pada Gambar 10.

Gambar 8. Hubungan waktu kontak dengan logam Hg yang teradsorpsi

Konsentrasi Daya serap karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi pada berbagai variasi konsentrasi menunjukan peningkatan. Jumlah peningkatan Hg yang teradsorpsi berbanding lurus dengan konsentrasi dimana konsentrasi Hg yang tinggi akan menyebabkan makin banyak Hg yang berinteraksi dengan pori maupun permukaan dari karbon aktif sehingga jumlah Hg yang teradsorpsi semakin banyak. Selain itu, hal ini juga ditentukan oleh kapasitas adsorpsi dari masing-

0.12385 0.1238 0.12375

q

0.1237 0.12365 CASP

CASP.E

Gambar 10. Grafik perbedaan adsorpsi logam Hg oleh CASP dan CASP.E. 8

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

Energi Bebas Gibbs (ΔG) Penentuan jenis adsorpsi logam Hg oleh karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi berdasarkan pada energi bebas Gibbs (ΔG) (Tabel 9) dapat dikategorikan sebagai adsorpsi fisika. Hal ini didukung oleh Lynam (1995) yang menyatakan bahwa energi adsorpsi kimia berada dalam kisaran 42-420 KJ/Mol dan lebih kecil dari 42 KJ/Mol adalah adsorpsi fisika. Nilai negatif dari energi bebas Gibbs menunjukan bahwa adsorpsi berlangsung secara spontan. Tabel 9. Energi bebas Gibbs

Hasil analisis menunjukan bahwa jumlah logam Hg yang teradsorpsi oleh karbon aktif sekam padi 0,1238 mg/g sedikit lebih besar bila dibandingkan dengan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi dengan nilai q 0,1237 mg/g. dengan penurunan konsentrasi Hg pada limbah pengolahan emas sebesar 99,5%. dengan demikian dapat disimpulkan bahwa dengan pemanfaatan sekam padi yang dijadikan sebagai karbon aktif dapat mengurangi pencemaran logam berat Hg pada daerah pengolahan emas tradisional sebelum limbah tersebut di buang ke perairan. 7. Kajian Isotermal Adsorpsi

dan

Kinetika

No 1 2

Isotermal Adsorpsi Tabel 6. Model isotermal Langmuir Sampel CASP-Hg CASP.E-Hg

Model Langmuir b 3,9184 0,083 3,8417 0,0647

Qo (mg/g)

CASP-Hg CASP.E-Hg

Model Freundlich N 16,8035 3,045 14,4045 2,886 k (mg/g)

R2 0,9683 0,9628

Kinetika Adsorpsi Data pada Tabel 8 diperoleh nilai R2 yang terbesar dan mendekati 1 pada reaksi orde dua semu. Hal ini menunjukan bahwa adsorpsi logam Hg oleh karbon aktif sekam padi mengikuti model kinetika orde dua semu. Tabel 8. Kinetika reaksi CASP-Hg CASP.E-Hg

Orde satu semu R2 k1 0,2724 0,0174 0,7702 0,0209

ΔG (KJ/Mol -8,04 -8,71

KESIMPULAN 1. Konsentrasi tertinggi dalam proses desilikasi karbon sekam padi, diperoleh pada konsentrasi NaOH 10M dengan presentasi penurunan silika sebesar 68,24%. 2. Data karakteristik karbon aktif yang dihasilkan berupa kadar air, kadar abu, zat yang mudah menguap serta daya serap larutan iodin sesuai dengan standar Industri Indonesia No.0258-79. 3. Waktu kontak optimum adsorpsi ion logam Hg oleh karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi adalah 100 menit dan 80 menit sedangkan pada variasi konsentrasi, jumlah ion logam Hg yang teradsorpsi terus mengalami peningkatan dengan bertambahnya jumlah konsentrasi. 4. Adsorpsi logam Hg oleh karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi sesuai dengan model isoterm adsorpsi Freundlich dengan kapasitas adsorpsi masingmasing adalah 16,8035 mg/g dan 14,4045 mg/g.

0,9363 0,9284

Berdasarkan harga R2 yang diperoleh pada Tabel 22 menunjukkan kecocokan model isoterm adsorpsi Freundlich Hal ini menunjukkan proses adsorpsi terjadi pada banyak lapisan. Model isotherm ini mengasumsikan bahwa adsorpsi terjadi secara fisika (Sembodo, 2005).

Sampel

Sampel CASP-Hg CASP.E-Hg

R2

Tabel 7. Model isotermal Freundlich Sampel

ISSN 2085-014X

Orde dua semu R2 k2 0,9975 0,0685 0,9841 0,0237

9

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

5. Kinetika reaksi logam Hg sesuai dengan orde kedua semu dengan nilai k masing-masing untuk interaksi dengan karbon aktif sekam padi dan karbon aktif sekam padi yang didesilikasi adalah 0,0685 dan 0,0237 g.mg-1.menit-1. 6. Logam Hg yang teradsorpsi oleh karbon aktif sekam padi pada limbah pengolahan emas di Kabupaten Buru Propinsi Maluku rata-rata 0,12 mg/g adsorben dengan penurunan konsentrasi Hg pada limbah sebesar 99,5%.

ISSN 2085-014X

Lumpur Lapindo Menggunakan Metode Kontinyu. Kimia Student Journal, 1(2): 182-187. Fatimawali, Badaruddin F., Yusuf I. (2011). Isolasi dan Identifikasi Bakteri Resisten Merkuri dari Muara Sungai Sario Yang Dapat Digunakan Untuk Detoksifikasi Limbah Merkuri. Jurnal Ilmiah Sains, 11(2): 282-288. Hsu H.W. & Luh B.S. (1980). Rice Hull. Dalam Rice Produck And Utilization. Editor: Bor Shiun Luh. New York: Avi Publishing Company Inc. Hal. 736-740.

DAFTAR PUSTAKA

Iller R.K. (1991). Silika Chemistry in Natural and Industry. J.Physical Chemistry. 95: 4063-4069.

Alzaydien S.A. (2009). Adsorption of Methylene Blue from Aqueous Solution onto a Low-Cost Natural JordanianTripoli. American Journal of Environmental Sciences, 5 (3): 197-208.

Jin X., Bailey G.W., Yu Y.S. & Lynch A.T. (1996). Kinetics of Single and Multiple Metal Ion Sorption Processes on Humic Subtances. J. Soil Sci., 161: 509-519.

Arafah M., Zakir M., Raya I. (2014). Kinetics and Thermodynamics Study Adsorption Eosin On Rice Husk Based Activated Carbon Under Sonication. Indo.Chim.Acta, 7(1): 9-18.

Kitong T.M., Abidjulu J. & Koleangan J.S.H. (2012). Analisis Merkuri (Hg) dan Arsen (As) di Sedimen Sungai Ranoyapo Kecamatan Amurang Sulawesi Utara. Jurnal MIPA UNSRAT Online, 1 (1): 1619.

Atkins P. W. (1994). Physical Chemistry Fifth Edition. Oxford: Oxford University Press.

Kolasinski K.W. (2008). Surface Science: Foundation of Catalysis and Nanoscience. Edisi ke-2. London: John Wiley & Sons Ltd. Hal. 22-23, 27.

Diantariani N. P. (2010). Peningkatan Potensi Batu Padas Ladgestone Sebagai Adsorben Ion Logam Berat Cr(III) dalam Air Melalui Aktivitas Asam dan Basa. Jurnal Kimia, 4(1): 91-100.

LaGrega M.D., Buckingham P.L. & Evans J.C. (2001). Hazardous Waste Mangement. Edisi ke-2. New York: McGraw Hill. Hal. 117, 196, 202, 478-479.

Fan T., Liu Y., Feng B., Zeng G., Yang C., Zhou M., Zhou H., Tan Z., Wang X. (2008). Biosorption of cadmium(II), zinc(II), and lead(II) by penicillium simplicissium: Isoteherm, kinetics and thermodynamics. Journal of Hazardous Materials, 160: 655661.

Lynam M.M., Kliduff J.E. & Weber Jr. W. J. (1995). Adsorption of pNitrophenol from Dilute Solution. J. Chem. Educ. 72: 80-84. Liou T.H. (2004). Evalution of Chemistry and Morphology During the

Farid A.F., Triandi R.T. & Darjito. (2013). Ekstraksi Silika dalam

10

Indonesia Chimica Acta, , Vol.7. No. 2, Desember 2015

Nasir, dkk.

ISSN 2085-014X

Carbonization and Cambustion of Rice Husk. Elsevier, 42: 785-794.

Teraktivasi. Jurnal Sumber Daya Alam dan lingkungan, 1(1): 19-25.

Masitoh F.Y. & Sianita B.M.M. (2013). Pemanfaatan Arang Aktif Kulit Buah Coklat (Theobroma cacao L.) Sebagai Adsorben Logam Berat Cd (II) dalam Pelarut Air. Unesa Journal of Chemistry, 2(2): 23-27.

Wei X., Xiau L., Jin Z., & Ping S. (2011). Nanoporous Carbon Derived From Rice Husk For Electrochemical Capacitor Aplication. Advanced Materials Research, 242: 2101-2106.

Milenkovic D.D., Dasic P.V. & Veljkovic V.B. (2009). Ultrasoundassisted adsorption of copper(II) ions on hazelnut shell activated carbon, Ultrason. Sonochem., 16: 557-563.

Widayanti, Isa I. & Aman L. (2012). Studi Daya Aktivasi Arang Sekam Padi pada Proses Adsorpsi Logam Cd. Jurnal Sainstek, 6(5): 1-7. Widihati I.A.G., Ratnayani O., & Angelina Y. (2010). Karakterisasi Keasaman dan Luas Permukaan Tempurung Kelapa Hijau (Cocos nucifera) dan Pemanfaatannya Sebagai Biosorben Ion Cd2+. Jurnal Kimia, 4(1): 7-14.

Nofiani R. & Gusrizal. (2004). Bakteri Resisten Merkuri Spektrum Sempit dari Daerah Bekas Penambangan Emas Tanpa Izin (PETI) Mandor, Kalimantan Barat. Jurnal Natur Indonesia, 6(2): 67-74.

Widowati W., Sastiono A. & Jusuf R. (2008). Efek Toksit Logam: Pencegahan dan Penanggulangan Pencemaran. Yogyakarta: C.V Andi Offset.

Oscik J. (1982). Adsorption. John Wiley and Sons Inc, West Sussex. Raharjo D., Mustamir E. & Suryadi E. U. (2012). Uji Efektifitas Beberapa Jenis Arang Aktif dan Tanaman Akumulator Logam pada Lahan Bekas Penambangan Emas. Jurnal Perkebunan & Lahan Tropika, 2(2): 15-22.

Widwiastuti H., Mulyasuryani A. & Sabarudin A. (2013). Extraction of Pb2+ Using Silica From Rice Husk Ash (RHA) - Chitosan As Solid Phase. J. Pure App. Chem. Res. 2(1): 42-47.

Rohmawati L. (2008). Studi Kinetika Adsorpsi Merkuri (II) Pada Biomassa Daun Enceng Gondok (Eichhornia crassipes) (Skripsi). Malang: Universitas Islam Negeri Malang.

Wilson I. D., Michael C., Colin F. P., Edward R. A. (2000). Encyclopedia of Separation Science. Academic Press. 118-119. Yusuf A.M. & Tjahjani S. (2013). Adsorpsi Ion Cr (IV) oleh Arang Aktif Sekam Padi. Unesa Journal of Chemistry, 2(1): 84-88.

Sembodo B.S.T. (2005). Isoterm Kesetimbangan Adsorsi Timbal Abu Sekam Padi. Ekuilibrium. 4(2): 100-105.

Zakir M., Maming, Raya I., Karim A. & Santi. (2012). Pemanfaatan Energi Gelombang Ultrasonik dalam Adsorpsi Ion Logam Berat Cu(II) pada Biosorben Karbon Aktif dari Sekam Padi. Indo.Chim.Acta, 5(2): 1-9.

Shukla S.P. (2011). Investigation In to Tribo Potential of Rice Husk (RH) Char Reinforced Epoxy Composite (Thesis). Rourkela: National Institute of Technology Rourkela. Suhendarwati L., Suharto B., & Dewi L.S. (2014). Pengaruh Konsentrasi Larutan Kalium Hidroksida pada Abu Dasar Ampas Tebu 11