2
1. PENDAHULUAN Bahan beracun dan berbahaya banyak digunakan sebagai bahan bakumaupun bahan tambahan/aditif dalam industri kosmetik. Menurut Solle dan Yunavania (2013) tingkat beracun dan berbahaya limbah ditunjukkan oleh sifat fisik dan kimia bahan itu sendiri, baik dari jumlah maupun kualitasnya. Untuk itu perlu dilakukan pengolahan limbah yang terpadu serta mengikuti prinsip-prinsip kimia hijau (green chemistry), sehingga limbah yang masuk ke perairan tidak mencemari lingkungan dan memenuhi baku mutu. Pada umumnya metode pengolahan
limbah yang dilakukan antara lain oksidasi
reduksi, flokulasi-koagulasi dan pertukaran ion (Vinisyanti, 2012). Bahan kimia yang digunakan dalam pengoperasiannya memerlukan biaya yang mahal dan dapat merusak lingkungan.Oleh karena itu, untuk meminimalisasi biaya, maka pengolahan limbah dengan metode adsorpsi menggunakan bahan alami seperti kulit jeruk dan arang tempurung kelapa merupakan alternatif yang memberi harapan. Adsorpsi merupakan proses kontak adsorbat (zat yang terserap) terhadap adsorben (zat penyerap) dengan penghitungan isoterm adsorpsinya menunjukkan kapasitas adsorpsi suatu adsorben. Isoterm yang digunakan yaitu isoterm Langmuir dan Freundlich (Atkins, 1999). Menurut Vinisyanti (2012), limbah kulit jeruk dapat diaplikasikan sebagai adsorben alami karena banyak mengandung pektin, selulosa, hemiselulosa, dan lignin sebagai komponen utama yang memiliki afinitas yang tinggi untuk berikatan dengan logam. Hasil penelitian Annadurai et al.(2003), penambahan limbah kulit jeruk berkisar antara 5-25 mg/l mampu menyerap logam berat dengan mengikuti urutan : Pb(II) < Ni (II) < Zn (II) < Cu (II) < Co (II). Lebih lanjut hasil penelitian Setiawan (2011) menunjukkan bahwa penambahan 150 mg/L kulit jerukbali (Citrus maxima (Burm.) Merr.)pada air limbah batik dalam waktu kontak 30 menitmampu membersihkan N-NH3, Cr (VI), dan Cu (II) secara tuntas (100%). Sedangkanefisiensi penurunan parameter fisiko-kimiawi air limbah batik sebesar 1,90 % - 6,51 % dalam waktu kontak 120 menit. Kelapa memiliki bagian yang berfungsi sebagai pelindung inti buah yang disebut tempurung kelapa. Menurut Tirono dan Sabit (2011) tempurung kelapa tersusun atas selulosa 33,61%, hemiselulosa 19,27%, dan lignin 36,51% sehingga dapat dijadikan adsorben logam berat. Hasil penelitian Gaikwad (2004), massa arang tempurung kelapa 30 gram dapat menyerap sebesar 66% Cd (II). Lebih lanjut Pratiwi (2009) melaporkan bahwa efektifitas dari kombinasi bobot arang tempurung kelapa (5 – 6,5 gram) dan kitosan (3,5 – 5 gram ) dalam menurunkan parameter fisiko – kimiawi air limbah tekstil
3
berkisar antara 44,17% - 97,48% dengan efisiensi berkisar antara 0,18 – 1,58%/menit. Hasil penelitian lain dengan menggunakan arang tempurung kelapa dan pendekatan isoterm adsorpsi telah dilakukan oleh Onyeji dan Aboje (2011) dengan hasilnya yaitu pemberian arang tempurung kelapa 2 gram dapat menghilangkan logam Hg (II), Pb (II) dan Cu (II) dari air limbah berwarna dengan kapasitas adsorpsi masing-masing logam berturut – turut adalah 24,4 mg/g, 17,24 mg/g dan 10 mg/g dengan efisiensi untuk Hg (II), Pb (II) sebesar 80% dan Cu (II) sebesar 29%. Sedangkan pendekatan model isoterm adsorpsi mengikuti isoterm Langmuir. Selanjutnya, Olafadehan et al. (2012) menunjukkan arangtempurung kelapa 15 g /100 mL air limbah bir dapat menurunkan COD dengan efisiensi sebesar 98% dan proses adsorpsi mengikuti isoterm Freundlich dengan koefisien regresi sebesar 0,9868. Melihat manfaat kedua bahan alami tersebut, maka diharapkan kombinasi kulit jeruk dan arang tempurung kelapa dapat menambah efektivitas dalam menurunkan parameter fisiko - kimiawi air limbah kosmetik, sehingga memenuhi baku mutu limbah cair kosmetik sesuai Perda Jateng No. 10 Tahun 2004. 2. TUJUAN Berdasarkan latar belakang di atas maka tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Menentukan nisbah bobot kulit jeruk dan arang tempurung kelapa dalam pengolahan limbah cair kosmetik sesuai Perda Jateng No. 10 Tahun 2004. 2. Menentukan efektivitas nisbah bobot kulit jeruk dan arang tempurung kelapa dalam menurunkan parameter fisiko – kimiawi pada pengolahan limbah cair kosmetik. 3. Menentukan model isoterm adsorpsi dari nisbah bobot kulit jeruk dan arang tempurung kelapa. 3. METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Lingkungan, Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.Waktu pelaksanaan penelitian dimulai pada bulan April sampai Oktober 2013.
3.2. Bahan dan Piranti 3.2.1. Bahan
4
Kulit jeruk diperoleh dari warung makan di Salatiga dan tempurung
kelapa
diperoleh dari pedagang di Pasar Raya 1 Salatiga. Sedangkan limbah cair yang belum diolah diperoleh dari Industri Kosmetik di Salatiga. Bahan kimiawi yang digunakan antara lain K2Cr2O7 (PA, E-Merck, Jerman), Ag2SO4 (PA, E-Merck, Jerman), H2SO4 (PA, E-Merck, Jerman), HgSO4 (PA, E-Merck, Jerman), Ferrous Amonium Sulfat (PA, E-Merck, Jerman), EDTA (PA, E-Merck, Jerman), Isopropil Alkohol (PA, E-Merck, Jerman), NaOH (PA, E-Merck, Jerman), Asam Oksalat (PA, E-Merck, Jerman), pH buffer 10, indikator methyl orange, indikator EBT, dan indikator feroin. 3.2.2.Piranti Piranti yang digunakan antara lain peralatan refluks, Spektrofotometer HACH DR 2700, pH meter HANNA Instrument 9812, Sentrifuge, JAR TEST dan Atomic Absorption Spectrofotometer (AAS) Perkin Elmer 3110. 3.3. Metode Penelitian 3.3.1. Karakterisasi Air Limbah Kosmetik Limbah cairyang belum diolah dikarakterisasi terlebih dahulu untuk mengetahui kandungan logam berat dan parameter fisiko-kimiawi yang nantinyaakan diberi perlakuan dengan campuran kedua adsorben. 3.3.2. Preparasi Kulit Jeruk (Xiaomin, 2007) Preparasi kulit jeruk dilakukan melalui 3 tahap yaitu : Mula-mula 500 gram limbah kulit jeruk dicuci sampai bersih lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 50oC selama 24 jam.Kulit jeruk yang telah kering dihaluskan dengan grinder lalu ditimbang.20 gram kulit jeruk kering dimasukkan ke dalam gelas beaker 250 mL, ditambahkan 75 mL isopropil alkohol 20% lalu dipusingkan selama 24 jam pada suhu ruang.Setelah itu, kulit jeruk dibilas dengan 60 mL isopropil alkohol 20% hingga 3 kali, lalu dicuci dengan air sampai filtrat tak berwarna. Selanjutnya, kulit jeruk dikeringkan dalam oven pada suhu 50oC selama 24 jam dan hasil tahap pertama diberi kode PA. 10 gram kulit jeruk (PA) dimasukkan ke dalam beaker glass 250 mL, ditambahkan 200 mL 0,1 M NaOH, lalu dipusingkan selama 2 jam pada suhu ruang. Kemudian disaring dan residu dicuci dengan air hinggal pH netral, selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 50oC selama 24 jam dan hasil tahap proses kedua diberi kode SNa.
5
10 gram kulit jeruk (SNa) ditambah dengan 70 mL 0,6 M asam oksalat lalu dipusingkan selama 2 jam pada suhu 80o C. Kulit jeruk disaring lalu dicuci dengan air suling hingga netral, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 50o C selama 24 jam. 3.3.3. Preparasi Arang Tempurung Kelapa Tempurung kelapa dicuci dengan air mengalir kemudian dikering anginkan. Selanjutnya tempurung kelapa dibakar sampai menjadi bara kemudian ditutup untuk menghindari kontak dengan udara. Setelah itu bara tempurung kelapa dipadamkan dengan diperciki air. Arang tempurung kelapa yang sudah jadi dikumpulkan,
kemudian
ditumbuk, lalu diayak dan diambil serbuk arang berbentuk serbuk halus. Arang tempurung kelapa siap digunakan. 3.3.4. Perlakuan Air Limbah Kosmetik dengan Kulit Jeruk dan Arang Tempurung Kelapa Tiga toples ukuran 2 L masing-masing diisi dengan limbah cair kosmetik sebanyak 1 L. Mula-mula limbah cairkosmetik harus diubah pH-nya terlebih dahulu menjadi 5-6 dengan penambahan asam asetat 1% dan NaOH.Limbah cair kosmetik ditambah berbagai kombinasi bobot kulit jeruk dengan bobot 2,5 g ; 3 g ; 4,5 g, selanjutnya dilakukanpengadukan dengan JAR TEST selama 60; 120; 180 sampai 240 menit. Kemudian ditambahkan dengan berbagai kombinasi arang tempurung kelapa dengan bobot 2,5 g ; 2 g ; 0,5 g, selanjutnya dilakukan pengadukan hingga waktu 540 menit. Didiamkan selama 30 menit sampai mengendap.Jika ada yang belum mengendap, dipusingkan untuk mempercepat pengendapan.Setelah mengendap, filtratdiambil untuk dilakukan pengujian sesuai lama pengadukan. 3.3.5. Pengukuran Parameter Fisiko-Kimiawi Perubahan-perubahan yang terjadi selama pengolahan dapat dipantau dengan melakukan analisis parameter fisiko-kimiawi limbah cair kosmetik sesuai Tabel 1.
6 Tabel 1.Parameter-Parameter Fisiko-Kimiawi Limbah Cair Kosmetik dengan Metode/Piranti Penelitian Parameter FISIKAWI DHL (Daya hantar Listrik) (µs) Kekeruhan (FTU) Total Dissolved Solid (TDS, mg/L) Total Suspended solid (TSS, mg/L) Warna (PtCo) KIMIAWI Alkalinitas (mg CaCO3/L) COD (mg/l) Kesadahan Total (mg/L) Logam Berat : Arsen (As) Timbal (Pb) pH
Piranti / Metoda pH meter (HANNA Instrument) HACH DR – 2700- Spectrophotometer pH meter (HANNA Instrument) HACH DR – 2700- Spectrophotometer HACH DR – 2700- Spectrophotometer Titrimetrik (Alaerts dan Santika, 1987) Titrimetrik (Alaerts dan Santika, 1987) Titrimetrik (Alaerts dan Santika, 1987) Perkin Elmer AAS 3110 Perkin Elmer AAS 3110 pH meter (HANNA Instrument)
3.3.6. Analisis Data Data penjerapan logam berat dianalisis dengan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 3 perlakuan dan 9 kali ulangan. Sebagai perlakuan adalah nisbah bobot kulit jeruk dan arang tempurung kelapa, yaitu (2,5 g : 2,5 g) , (3 g : 2 g), (4,5 g : 0,5 g) dengan total massa 5 g sedangkan sebagai kelompok adalah waktu analisis. Pengujian purata antar perlakuan digunakan uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat kebermaknaan 5%.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Karakterisasi Fisika-Kimiawi Limbah Cair Kosmetik Hasil karakterisasi awal dari limbah cair kosmetik sebelum diberi perlakuan dengan berbagai bobot kulit jeruk disajikan pada Tabel 2.
7
Tabel 2. Karakterisasi Awal Limbah Cair Kosmetik Parameter Fisikawi TDS (mg/L) TSS (mg/L) DHL (μS/cm) Warna (PtCo) Kekeruhan (FTU) Kimiawi pH COD (mg/L) Alkalinitas (mg/L) Kesadahan Total (mg/L) As (mg/L) Pb (mg/L)
Kadar
Baku Mutu*
930 460 1860 2690 1160
4000 200 (-) (-) (-)
5,4 3571,2 815,56 5,5 2,35 1,92
6–9 250 (-) (-) 0,5 1
Keterangan : * Baku Mutu sesuai Perda Jateng No. 10 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Limbah Cair Industri Kosmetik. (-) Tidak ada baku mutu, keterangan ini berlaku juga untuk Tabel 3 , 4, 5 dan 6.
Dari Tabel 2 terlihat bahwa Total Suspended Solid (TSS), pH, Chemical Oxygen Demand (COD), kadar As, dan Pb belum sesuai baku mutu, sedangkan Total Dissolved Solid (TDS) sudah memenuhi baku mutu. Penggunaan berbagai nisbah bobot bahan alam (kulit jeruk dan arang tempurung kelapa) sebagai adsorben dengan pengadukan dalam waktu kontak 540 menit dilakukan untuk menurunkan parameter fisiko – kimiawi limbah cair kosmetik agar sesuai baku mutu. 4.2.Rataan Parameter Fisiko-Kimiawi Limbah Cair Kosmetik Antar Berbagai Bobot Kulit Jeruk dalam Waktu Kontak 240 menit Rataan parameter fisiko-kimiawi limbah cair kosmetik antar berbagai bobot kulit jeruk dengan kisaran antara 2,5 – 4,5 g dalam waktu kontak 240 menit untuk parameter baku mutu (TDS, TSS, pH, COD, As, Pb) berkisar antara 0,2711 ± 0,03 mg/l sampai 3.084,12 ± 233,60 mg/l dan non baku mutu (warna, kekeruhan, DHL, alkalinitas, kesadahan Total) berkisar antara 5,22 ± 0,38 sampai 2.392,20 ± 162,86 (Tabel 3 dan Lampiran 1, 2, 3)
Tabel 3. Rataan Kandungan Parameter Fisiko – Kimawi Limbah Cair Kosmetik Antar Berbagai Bobot Kulit Jeruk dalam Waktu Kontak 240 menit No.
Parameter
Konsentrasi Parameter Awal
2,5
Bobot Penambahan Kulit Jeruk (gram) 4,5 3
Baku Mutu
FISIKAWI 1.
Warna (PtCo)
2782,22 ± 116,24
Purata ± SE W = 143,8
2.262,20 ± 65,57 (a)
2.387,80 ± 86,52 (a)
2.392,20 ± 162,86 (a)
(-)
2.
Kekeruhan (FTU)
1116,67 ± 37,85
Purata ± SE W = 93,95
TSS (mg/L)
456,11 ± 6,31
4.
TDS (mg/L)
885,56 ± 26,09
5.
DHL (µs/cm)
1784,44 ± 50,57
Purata ± SE W = 33,10 Purata ± SE W = 45,04 Purata ± SE W = 91,8
857,80 ± 81,87 (a) 379,40 ± 30,20 (a) 787,80 ± 32,56 (a) 1.585,60 ± 65,12 (a)
866,70 ± 44,50 (a) 385,60 ± 20,01 (a) 765,60 ± 58,56 (a) 1.541,40 ± 117,11 (a)
(-)
3.
894,40 ± 59,43 (a) 390 ± 23,30 (a) 773,30 ± 25,50 (a) 1.555,60 ± 49,98 (a)
6.
KIMIAWI pH
5,5 ± 0,32
7.
COD (mg/L)
3647,88 ± 85,86
Purata ± SE W = 1,82 Purata ± SE W = 246,26
5,71 ± 0,25 (a) 2.695,52 ± 94,70 (a)
5,60 ± 0,25 (a) 2.697,52 ± 94,20 (a)
8.
Alkalinitas (mg/L)
9.
Kesadahan Total (mg/L)
5,06 ± 0,31
10.
As (mg/L)
2,38 ± 0,03
11.
Pb (mg/L)
1,85 ± 0,025
Purata ± SE W = 27,23 Purata ± SE W = 0,45 Purata ± SE W = 0,0432 Purata ± SE W = 0,061
725,21 ± 23,85 (a) 5,32 ± 0,27 (a) 0,3156 ± 0,03 (b) 1,09 ± 0,04 (a)
5,63 ± 0,18 (a) 3.084,12 ± 233,60 (b) 756,17 ± 12,51 (b) 5,22 ± 0,38 (a) 0,3700 ± 0,03 (c) 1,19 ± 0,03 (b)
797,08 ± 9,81
757,34 ± 16,17 (b) 5,36 ± 0,30 (a) 0,2711 ± 0,03 (a) 1,09 ± 0,04 (a)
200 4000 (-)
6-9 250 (-) (-) 0,5 1
Keterangan :- W = BNJ 5% - Angka yang diikuti dengan huruf yang sama menunjukkan antar perlakuan tidak berbeda secara bermakna, sedangkan angka yang diikuti huruf yang berbeda menujukkan adanya beda nyata. Keterangan ini juga berlaku untuk Tabel 5
8
9
Dari Tabel 3 terlihat bahwa untuk parameter fisiko – kimiawi yang memiliki baku mutu seperti TSS, COD, Pb mengalami penurunan pada bobot kulit jeruk 2,5 g, namun belum memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan. Hasil penelitian Guo et al. (2009), menyatakan penambahan dosis kulit jeruk termodifikasi 50 mg/10mL mampu menurunkan >80% Pb2+ pada 100 mg/LPb(NO3)2. Khusus untuk pH dengan penambahan bobot kulit jeruk 2,5 – 4,5 g mengalami kenaikan dan belum memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan, sedangkan pada penambahan bobot kulit jeruk sebesar 4,5 g sudah mampu menurunkan As dari 2,38 mg/L menjadi 0,27 mg/L dan memenuhi baku mutu. Hasil penelitian Kamsonlain et al. (2012) melaporkan bahwa pemberian 4 g/L dosis kulit jeruk dengan waktu kontak 90 menit dapat menurunkan As (III) dari larutan As2O3sebesar 82,45%. Parameter fisiko – kimiawi lainnya yang non baku mutu seperti warna, kekeruhan, DHL, alkalinitas dan kesadahan total juga mengalami penurunan pada penambahan bobot 2,5 g. 4.3. Efektivitas Pengolahan Limbah Cair Kosmetik dengan Penambahan Berbagai Bobot Kulit Jeruk dalam Waktu Kontak 240 menit Telaah lebih lanjut dari Tabel 3 diperoleh bobot kulit jeruk yang efektif dalam menurunkan parameter fisiko-kimiawi limbah cair kosmetik dalam waktu kontak 240 menit (Tabel 4). Tabel 4. Efektivitas Berbagai Bobot Kulit Jeruk dalam Pengolahan Limbah Cair Kosmetik dalam Waktu Kontak 240 menit Parameter Fisikawi Warna (PtCo) Kekeruhan (FTU) TSS (mg/l) TDS (mg/l) DHL (μS/cm) Kimiawi pH COD (mg/l) Alkalinitas (mg /l) Kesadahan Total (mg/l) As (mg/l) Pb(mg/l)
Bobot Kulit Jeruk (gram)
Konsentrasi Awal (mg/l)
Konsentrasi Akhir (mg/l)
Efektivitas (%)
BM
2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
2.782,22 1.116, 67 456,11 885,56 1.784,44
2.262,20 894,40 390 773,30 1.555,60
18,69 19,90 14,49 12,68 12,82
(-) (-) 200 4000 (-)
2,5 2,5 2,5 2,5 4,5 2,5
5,5 3.647,88 797,08 5,06 2,38 1,85
5,71 2.695,52 725,21 5,32 0,27 1,09
3,82 26,11 9,02 4,64 88,65 41,08
6-9 250 (-) (-) 0,5 1
Dari Tabel 4 terlihat bahwa penambahan bobot kulit jeruk sebesar 2,5 g sudah efektif menurunkan TSS, COD, Pb berkisar 14,49% - 41,08%, namun belum memenuhi baku mutu.
10
Khusus pH mengalami kenaikan dengan efektivitas 3,82% dan belum memenuhi baku mutu. Sedangkan penambahan bobot kulit jeruk 4,5 g efektif menurunkan As 88,65% dalam waktu 240 menit dan memenuhi baku mutu. Hasil penelitian Setiawan dkk. (2009) menunjukkan bahwa penambahan kulit jeruk keprok (Citrus reticulata) dengan dosis 20 mg/L dalam waktu kontak 300 menit mampu menurunkan parameter fisiko-kimiawi air limbah tekstil dengan efektivitas penurunan kekeruhan 55,84%, warna 17,82%, DHL 20%, konsentrasi Pb(II) 82,57%. Untuk parameter non baku mutu seperti warna, kekeruhan, DHL, alkalinitas dan kesadahan total juga mengalami penurunan pada penambahan bobot kulit jeruk 2,5 g dengan efektivitas sebesar 4,64% - 19,90%. 4.4. Pengolahan Parameter Fisiko-Kimiawi Limbah Cair Kosmetik dengan Penambahan Berbagai Bobot Arang Tempurung Kelapa Pengolahan limbah cair kosmetik dengan menggunakan kulit jeruk bagi parameter berbaku mutu hanya mampu menurunkan As hingga memenuhi baku mutu, sebaliknya parameter yang lain seperti pH, TSS, COD, logam Pb masih belum memenuhi baku mutu yang ditetapkan. Demikian juga halnya dengan parameter lain yang tidak berbaku mutu seperti DHL, warna, kekeruhan, alkalinitas dan kesadahan total juga mengalami penurunan. Pengolahan dilanjutkan dengan penambahan bobot arang tempurung kelapa 0,5 g ; 2 g dan 2,5 g untuk memenuhi jumlah bobot 5 gr dalam waktu kontak 300 menit untuk mengoptimalkan proses pengolahan agar memenuhi baku mutu. 4.5. Rataan Kandungan Parameter Fisiko-Kimiawi Limbah Cair Kosmetik Antar Berbagai Bobot Arang Tempurung Kelapa dalam Waktu Kontak 300 menit Rataanparameter fisiko-kimiawi limbah cair kosmetik antar berbagai penambahan arang tempurung kelapa dengan kisaran antara 0,5 – 2,5 g dalam waktu kontak 300 menit untuk parameter baku mutu (TDS, TSS, pH, COD, As, Pb) berkisar antara 0,034 ± 0,01mg/L sampai 396,67 ± 38,24mg/L dan non baku mutu (warna, kekeruhan, DHL, alkalinitas, kesadahan Total) berkisar antara 5,289 ± 0,19 mg/L sampai 1.352,22 ± 114,96 PtCo (Tabel 5 dan Lampiran 4 sampai 6).
Tabel 5.Rataan Parameter Fisiko-KimiawiLimbah Cair KosmetikAntarBerbagai Bobot ArangTempurungKelapadalamWaktuKontak 300 menit
No.
Parameter
WaktuKontak (menit)
Bobot PenambahanArang Tempurung Kelapa (gram) 2,5
2
0,5
2262,20 ± 151,20 1.352,22 ± 114,96 (b) 894,40 ± 59,43 387,80 ± 49,04 (a) 390 ± 23,30 216,11 ± 20,13 (a) 773,30 ± 25,50 380 ± 44,64 (a) 1555,60 ± 49,98 770 ± 89,31 (a)
2387,80 ± 86,52 1.141,11 ± 43,38 (a) 857,80 ± 81,87 327,78 ± 61,95 (a) 379,40 ± 30,20 208,33 ± 21,05 (a) 787,80 ± 32,56 396,67 ± 38,24 (a) 1585,60 ± 65,12 803,30 ± 76,48 (a)
2392,20 ± 162,86 1.176,67 ± 83,76 (a) 866,70 ± 44,50 346,67 ± 47,69 (a) 385,60 ± 20,01 208,89 ± 16,84 (a) 765,60 ± 58,56 377,78 ± 39,34 (a) 1541,40 ± 117,11 765,56 ± 78,68 (a)
Baku Mutu
FISIKAWI 1.
Warna (PtCo)
540
Purata ± SE W = 121,68
2.
Kekeruhan (FTU)
540
Purata ± SE W = 84,10
3.
TSS (mg/L)
540
Purata ± SE W = 27,11
4.
TDS (mg/L)
540
Purata ± SE W = 50,18
5.
DHL (µs/cm)
540
Purata ± SE W = 100,36
(-)
(-)
200
4.000
(-)
KIMIAWI 5,71 ± 0,25 5,63 ± 0,18 6,33 ± 0,32 6,54 ± 0,24 (a) (a) 2695,52 ± 94,70 3084,12 ± 233,6 259,53 ± 32,91 256,62 ± 32,89 Purata ± SE COD (mg/L) 7. 540 (a) (a) W = 49,78 725,21 ± 23,85 756,17 ± 12,51 623,65 ± 35,07 658,63 ± 16,48 Purata ± SE Alkalinitas (mg/L) 8. 480 (a) (a) W = 44,58 5,32 ± 0,27 5,22 ± 0,38 5,289 ± 0,19 5,589 ± 0,29 Purata ± SE Kesadahan Total (mg/L) 9. 360 (a) (a) W = 0,355 0,32 ± 0,03 0,37 ± 0,03 0,034 ± 0,01 0,043 ± 0,01 Purata ± SE 10. As (mg/L) 540 (a) (a) W = 0,015 1,09 ± 0,04 1,19 ± 0,03 0,161 ± 0,02 0,176 ± 0,03 Purata ± SE 11. Pb (mg/L) 540 (a) (a) W = 0,038 Keterangan :Angka yang dicetak warna merah tebal merupakan kondisi awal parameter fisiko - kimiawi limbah cair kosmetik 6.
pH
540
Purata ± SE W = 0,49
11
5,60 ± 0,246 6,39 ± 0,31 (a) 2697,52 ± 94,20 240,61 ± 29,20 (a) 757,34 ± 16,17 640,79 ± 39,96 (a) 5,36 ± 0,30 5,733 ± 0,25 (ab) 0,27 ± 0,03 0,042 ± 0,016 (a) 1,09 ± 0,04 0,150 ± 0,03 (a)
6-9
250
(-)
(-)
0,5
1
12
Dari Tabel 5 terlihat bahwa penambahan bobot arang tempurung kelapa 0,5 g dalam waktu kontak 300 menit mampu menurunkan COD sehingga memenuhi baku mutu, begitu juga TDS dan As mengalami penurunan pada penambahan bobot yang sama. Hasil penelitian Olafadehan et al. (2012) menunjukkan bahwa penambahan 15 mg arang tempurung pada 100 mL air limbah pembuatan bir dapat menurunkan COD sebesar 98%. Bobot arang tempurung kelapa 0,5 g mampu menurunkan Pb sehingga memenuhi baku mutu. Hasil penelitian lain oleh Onyeji &Aboje (2011) membuktikan bahwa pemberian 2 g arang tempurung kelapa pada 25 mL air limbah berwarna dalam waktu kontak 18 jam dapat menyerap Pb (II) sebesar 80%. Untuk pH pada penambahan bobot arang tempurung kelapa 2,5 g mengalami kenaikan dan sudah memenuhi baku mutu. Arang tempurung kelapa dengan penambahan bobot 2 g sudah mampu menurunkan TSS, namun belum sesuai baku mutu yang ditetapkan. Parameter non baku mutu seperti warna, alkalinitas dan kesadahan total juga mengalami penurunan pada penambahan bobot 2,5 g, kekeruhan pada 2 g dan DHL pada bobot 0,5 g. 4.6. Efektivitas Berbagai Bobot Arang tempurung Kelapa dalam Pengolahan Limbah Cair Kosmetik Pada Waktu Kontak 300 menit Telaah lebih lanjut dari Tabel 5 diperoleh bobot arang tempurung kelapa yang efektif dalam menurunkan parameter fisiko-kimiawi limbah cair kosmetik dalam waktu kontak 300 menit (Tabel 6). Tabel 6. Efektivitas Berbagai Bobot Arang Tempurung Kelapa dalam Pengolahan Air Limbah Kosmetik dalam Waktu Kontak 300 menit Parameter Fisikawi Warna (PtCo) Kekeruhan (FTU) TSS (mg/l) TDS (mg/l) DHL (μS/cm) Kimiawi pH COD (mg/l) Alkalinitas(mg /l) Kesadahan Total (mg/l) As (mg/l) Pb(mg/l)
Bobot ATK (gram)
Konsentrasi awal (mg/l)
Konsentrasi akhir (mg/l)
Efektivitas (%)
BM
2,5 2 0,5 0,5 0,5
2.262,20 857,80 385,60 765,60 1.541,40
1.141,10 327,80 208,90 377,80 765,60
49,55 61,78 45,82 50,65 50,33
(-) (-) 200 4000 (-)
0,5 0,5 2,5 2,5 0,5 0,5
5,60 2.697,52 725,21 5,32 0,27 1,09
6,39 240,61 623,64 5,29 0,04 0,15
14,11 91,08 14,01 0,56 85,18 86,24
6-9 250 (-) (-) 0,5 1
Keterangan : ATK = Arang Tempurung Kelapa. Keterangan ini berlaku juga untuk Gambar 2,4,6,9,11,13,15,17,19 dan Tabel 7-11.
13
Dari Tabel 6 terlihat bahwa penambahan bobot arang tempurung kelapa 0,5 gram dalam waktu kontak 300 menit efektif menurunkan COD dengan efektivitas 91,08%, begitu juga halnya dengan TDS dan As mengalami penurunan pada bobot yang sama 0,5 g dengan efektivitas 50,65% dan 85,18%. Hasil penelitian Pratiwi (2009), penambahan arang tempurung kelapa 5 g dalam waktu kontak 540 menit efektif menurunkan COD dari 717,50 mg/L menjadi 142,38 mg/L (80,16%). Sedangkan, dalam penelitian ini, kapasitas penyerapan lebih besar (90,37%) dengan bobot arang tempurung kelapa yang kecil yaitu 0,5 g dalam waktu kontak 300 menit. Pada bobot 0,5 g arang tempurung kelapa efektif menurunkan Pb sebesar 85,32%. Hasil penelitian lain oleh Bernard et al. (2013), penambahan arang tempurung kelapa berkisar antara 0,2 – 1 g pada 50 mL air limbah industri elektroplating dalam waktu kontak 80 menit mampu menyerap Pb2+dengan efisiensi penyerapan sebesar 100%. Untuk pH pada bobot arang tempurung kelapa 0,5 g mengalami kenaikan sebesar 14,11% dan sudah memenuhi baku mutu. Parameter baku mutu lain seperti TSS belum sesuai baku mutu dengan efektivitas 45,82% pada bobot 0,5 g. Parameter non baku mutu seperti warna, alkalinitas dan kesadahan juga mengalami penurunan pada bobot 2,5 g dengan efektivitas berkisar antara 0,56% - 49,55%, kekeruhan pada bobot 2 g sebesar 61,78% dan DHL sebesar 50,33% pada bobot 0,5 g. 4.7. Isoterm Adsorpsi Parameter Fisiko-Kimiawi Limbah Cair Kosmetik Berbagai Bobot Kulit Jeruk dan Arang Tempurung Kelapa dalam Waktu Kontak 540 menit Berdasarkan Langmuir dan Freundlich Pembahasan isoterm adsorpsi berdasarkan Langmuir dan Freundlich dalam proses pengolahan limbah cair kosmetik dilakukan untuk parameter fisiko - kimiawi yang memiliki baku mutu dan dalam hal ini adalah TSS, pH, COD, As, Pb. Sedangkan Total Dissolved Solid (TDS) tanpa penambahan kulit jeruk dan arang tempurung kelapa sudah memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan. Isoterm adsorpsi menyatakan hubungan antara jumlah substansi yang diserap oleh adsorben dengan konsentrasi setimbang dengan suhu konstan.Persamaan Langmuir dan Freundlich banyak digunakan untuk menggambarkan isoterm adsorpsi (Wijaya dkk, 2014). Hal itu dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut :(Sumanjit, 2007)
=
+
( Langmuir)
dan
=
+
(Freundlich)
14 Keterangan :Ce (mg/L) X (mg/g) Cm b x/m Ce n logk
= Konsentrasi akhir parameter fisiko-kimiawi saat kesetimbangan =Massa parameter yang diserap/gram adsorben =Massa parameter pada saat 1 gram adsorben yang dapat menjerapsecara sempurna = Konstanta isoterm untuk kombinasi penjerapan partikel adsorben = Jumlah adsorbat terjerap per satuan bobot adsorben = Konsentrasi akhir parameter fisiko-kimiawi pada saat kesetimbangan = Konstanta empiris Freundlich = Kapasitas adsorpsi (mg/g)
Sedangkan untuk melihat keterkaitan antara adsorben dan adsorbat dapat dilihat berdasarkan nilai koefisien korelasi (r), nilai r >1 = (tidak layak), r =1 (linier), r = 0 - 1 (layak) , r = 0 (irreversible) (Sumanjit, 2007). 4.7.1. Isoterm Adsorpsi Total Suspended Solid (TSS) Model isoterm adsorpsi TSS dalam pengolahan limbah cair kosmetik menggunakan bobot kulit jeruk 2,5 g dan ATK sebesar 0,5 g berdasarkan Langmuir diperoleh nilai koefisien determinasi (R2) = 0,802 untuk penambahan kulit jeruk dan 0,636 untuk ATK (Gambar 1 dan 2). 250.00 150.00
Ce/(x/m)
Ce/(x/m)
200.00 y = 2.733x - 993.85 R² = 0.8024
100.00 50.00 0.00 380
400
420
440
460
Ce Gambar 1. Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk Kulit Jeruk dari Ce/ (x/m) versus Ce
450.00 400.00 350.00 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00
y = 0.6886x + 248.84 R² = 0.6364
0
100
200
300
Ce Gambar 2.Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk ATK dari Ce/ (x/m) versus Ce
Telaah dari Gambar 1 dan 2 terlihat bahwa persamaan Langmuirpenambahan kulit jeruk untuk TSS adalah Ce/(x/m) = 2,773Ce – 993,8 sedang pada penambahan ATK adalah Ce/(x/m) = 0,688Ce + 248,8. Sedangkan untuk isoterm Freundlich dengan menggunakan kulit jeruk diperoleh R2= 0,837 untuk TSS dan dengan penambahanATK R2= 0,604 (Gambar 3 dan 4).
15 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
1.50
2.58
2.6
2.62 log Ce
2.64
log x/m
log x/m
y = -8.7491x + 23.436 R² = 0.8372
2.66
Gambar 3.Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich untuk Kulit jeruk dari log (x/m) versus log Ce
1.00 0.50
y = -2.4604x + 6.8401 R² = 0.6046
0.00 2.3
2.4
log Ce
2.5
2.6
Gambar 4.Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich untuk ATK dari log (x/m) versus log Ce
Telaah dari Gambar 3 dan 4 terlihat bahwa persamaan Freundlich penambahan kulit jeruk untuk TSS adalah log x/m = -8,749Ce + 23,43sedang pada penambahan ATK adalah log x/m = -2,460Ce + 6,840. Dari kedua persamaan Langmuir dan Freundlich diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum Cm (mg/g), konstanta isoterm Langmuir (b), dan konstanta empiris untuk isoterm Freundlich (n dan log k) (Tabel 7). Tabel 7. Isoterm Adsorpsi TSS Menggunakan Kulit Jeruk dan ATK berdasarkan Langmuir dan Freundlich No
Adsorben
1. 2.
Kulit Jeruk ATK
Langmuir Cm (mg/g) b 0,3659 -0,0027 1,4535 0,0028
Freundlich n log k -0,11 23,43 -0,41 6,84
Keterangan : Cm= Kapasitas adsorpsi maksimum (mg/g) b = Konstanta isoterm langmuir ndan log k = Konstanta empiris isoterm freundlich. Keterangan ini berlaku juga untuk Tabel 8 sampai dengan 10
Dari Tabel 7 terlihat bahwa kapasitas adsorpsi maksimum TSS dengan menggunakan kulit jeruk sebesar0,3659 mg/g dengan nilai b = -0,0027 serta nilai n dan log k sebesar 0,11 dan 23,43. Sedangkan untuk penambahan ATK diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 1,4535 mg/g dengan nilai b = -0,0028 serta nilai n dan log k sebesar 0,41 dan 6,84. 4.7.2. Isoterm Adsorpsi pH Model isoterm adsorpsi pH dalam pengolahan limbah cair kosmetik menggunakan bobot kulit jeruk 2,5 g dan ATK sebesar 0,5 g berdasarkan Langmuir diperoleh nilai koefisien determinasi (R2) = 0,612 untuk penambahan kulit jeruk dan 0,834 untuk penambahan ATK (5 dan 6).
Ce/(x/m)
400.00 200.00 0.00 -200.00 5.6 5.65 5.7 5.75 -400.00 y = -4359x + 24696 -600.00 R² = 0.612 -800.00 -1000.00 Ce
5.8
Ce/(x/m)
16
5.85
0.00 6 -50.00 5.5 -100.00 y = 189.2x - 1339 -150.00 R² = 0.8343 -200.00 -250.00 -300.00 Ce
6.5
Gambar 6.Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk ATK dari Ce/ (x/m) versus Ce
Gambar 5.Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk Kulit Jeruk dari Ce/ (x/m) versus Ce
Telaah dari Gambar 5 dan 6 terlihat bahwa persamaan Langmuir penambahan kulit jeruk untuk pH adalah Ce/(x/m) = -4359Ce + 24696 sedang pada penambahan ATK adalah Ce/(x/m) = 189,2Ce – 1339. Sedangkan untuk isoterm Freundlich dengan menggunakan kulit jeruk diperoleh R2= 0,723 untuk pH (Gambar 7).
log x/m
0.50 0.00 -0.50 0.75
0.755
-1.00 -1.50 -2.00
0.76
0.765
y = 103.34x - 78.731 R² = 0.7237 log Ce
Gambar 7.Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich untuk Kulit Jeruk dari log x/m versus log Ce
Telaah dari Gambar 7 terlihat bahwa persamaan Freundlichpenambahan kulit jeruk untuk pH adalah log x/m = 103,3Ce – 78,73. 4.7.3.Isoterm Adsorpsi Chemical Oxygen Demand (COD) Model isoterm adsorpsi COD dalam pengolahan limbah cair kosmetik menggunakan bobot kulit jeruk 2,5 g dan ATK sebesar
0,5 g berdasarkan Langmuir diperoleh nilai
koefisien determinasi (R2) = 0,328 untuk penambahan kulit jeruk dan untuk penambahan ATK 0,926 (Gambar 8 dan 9).
17 100.00 60.00
y = 0.0184x + 8.612 R² = 0.3286
40.00
Ce/(x/m)
Ce/(x/m)
80.00
20.00 0.00 0
2000
4000
35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00
y = 0.0121x - 1.7564 R² = 0.9261
0
Ce
1000
2000
3000
Ce
Gambar 8. Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk Kulit Jeruk dari Ce/( x/m) versus Ce
Gambar 9.Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuiruntuk ATK dari Ce/( x/m) versus Ce
Telaah dari Gambar 8 dan 9 terlihat bahwa persamaan Langmuir penambahan kulit jeruk untuk COD adalah Ce/(x/m) = 0,018Ce + 8,612 sedang pada penambahan ATK adalah Ce/(x/m) = 0,012Ce – 1,756. Sedangkan untuk isoterm Freundlich dengan menggunakan kulit jeruk diperoleh R2= 0,042 untuk COD dan dengan penambahan ATK R2 = 0,025
1.76 1.74 1.72 1.70 1.68 1.66 1.64 1.62 1.60
y = 0.2626x + 0.7606 R² = 0.0423 log x/m
log x/m
(Gambar 10 dan 11).
3.4
3.45
3.5
3.55
2.15 2.10 2.05 2.00 1.95 1.90 1.85
y = 0.039x + 1.868 R² = 0.0258
0
1
log Ce Gambar 10. Persamaan Adsorpsi Isoterm Freundlich untuk Kulit Jeruk dari log x/m versus log Ce
2
3
4
log Ce Gambar 11.Persamaan Adsorpsi Isoterm Freundlich untuk ATK dari log x/m versus log Ce
Telaah dari Gambar 10 dan 11 terlihat bahwa persamaan Freundlich penambahan kulit jeruk untuk COD adalah log (x/m) = 0,262Ce + 0,760 sedang pada penambahan ATK adalah
log(x/m) = 0,039Ce + 1,868. Dari kedua persamaan Langmuir dan Freundlich
diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum Cm (mg/g), konstanta isoterm Langmuir (b), dan konstanta empiris untuk isoterm Freundlich (n dan log k) (Tabel 8).
18
Tabel 8. Isoterm Adsorpsi COD Menggunakan Kulit Jeruk dan ATK Berdasarkan Langmuir dan Freundlich No
Adsorben
1. 2.
Kulit Jeruk ATK
Langmuir Cm (mg/g) b 55,56 0,0021 83,33 -0,0068
Freundlich N log k 3,82 0,76 25,64 1,87
Dari Tabel 8 terlihat bahwa kapasitas adsorpsi maksimum COD dengan menggunakan kulit jeruk sebesar55,56 mg/g dengan nilai b = 0,0021 serta nilai n dan log k sebesar 3,82 dan 0,76. Sedangkan untuk penambahan ATK diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 83,33 mg/g dengan nilai b = -0,0068 serta nilai n dan log k sebesar 25,64 dan 1,87. Hasil penelitian Olafadehan et al. (2012) melaporkan bahwa arang tempurung kelapa dalam air limbah bir dapat menurunkan COD dengan mengikuti isoterm Freundlich dengan kapasitas adsorpsi maksimum yaitu 18,69 mg/g dengan nilai n dan k sebesar 1,93 dan 2,1845 serta R2 sebesar 0,9868. 4.7.4.Isoterm Adsorpsi Arsen (As) Model isoterm adsorpsi As dalam pengolahan limbah cair kosmetik menggunakan bobot kulit jeruk 4,5 g dan arang tempurung kelapa sebesar 0,5 g berdasarkan Langmuir diperoleh nilai koefisien determinasi (R2) = 0,853 untuk penambahan kulit jeruk dan 0,371 untuk ATK (Gambar 12 dan 13).
50.00 y = 19.465x - 5.2997 R² = 0.8534
30.00
Ce/( x/m)
Ce/( x/m)
40.00 20.00 10.00 0.00 -10.00
0
1
Ce
2
3
Gambar 12. Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk Kulit Jeruk dari Ce/( x/m) versus Ce
18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00
y = 34.58x + 8.087 R² = 0.371
0
0.1
0.2
0.3
Ce Gambar 13.Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk ATK dari Ce/( x/m) versus Ce
Telaah dari Gambar 12 dan 13 terlihat bahwa persamaan Langmuir penambahan kulit jeruk untuk Asadalah Ce/(x/m) = 19,46Ce – 5,299 sedang pada penambahan ATK adalah
19
Ce/(x/m) = 34,58Ce + 8,087. Sedangkan untuk isoterm Freundlich dengan menggunakan kulit jeruk diperoleh R2= 0,850
untukAs dan dengan penambahan ATK sebesar 0,725
(Gambar 14 dan 15).
-0.5
y = -0.6572x - 1.0353 R² = 0.8503
0.00 -0.20 0 -0.40 -0.60 -0.80 -1.00 -1.20 -1.40
0.00 0.5
-1.5 log x/m
log x/m
-1
-1 y = 0.6755x - 1.3891 R² = 0.7258
-0.50 0 -1.00 -1.50 -2.00 -2.50
log Ce
log Ce Gambar 14. Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich untuk Kulit Jeruk dari Ce/( x/m) versus log Ce
-0.5
Gambar 15. Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich untuk ATK dari Ce/( x/m) versus log Ce
Telaah dari Gambar 14 dan 15 terlihat bahwa persamaan Freundlich penambahan kulit jeruk untuk As adalah log (x/m) = -0,657Ce + 1,035 sedang pada penambahan ATK adalah
log(x/m) = 0,675Ce - 1,389. Dari kedua persamaan Langmuir dan Freundlich
diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum Cm (mg/g), konstanta isoterm Langmuir (b), dan konstanta empiris untuk isoterm Freundlich (n dan log k) (Tabel 9). Tabel 9. Isoterm Adsorpsi As Menggunakan Kulit Jeruk dan ATK Berdasarkan Langmuir dan Freundlich Langmuir Freundlich No Adsorben Cm (mg/g) b N log k 1. Kulit Jeruk 0,05 -3,77 -1,52 -1,03 2. ATK 0,03 4,12 1,48 -1,39 Dari Tabel 9 terlihat bahwa kapasitas adsorpsi maksimum As dengan menggunakan kulit jeruk sebesar0,05 mg/g dengan nilai b = -3,77 serta nilai n dan log k sebesar -1,52 dan -1,03. Sedangkan untuk penambahan ATK diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 0,03 mg/g dengan nilai b = 4,12 serta nilai n dan log k sebesar 1,48 dan -1,39. Hasil penelitian Kamsonlain et al. (2012) melaporkan bahwa kulit jeruk dapat menurunkan As (III) dari larutan As2O3 dan mengikuti model isoterm Langmuir dengan R2 sebesar 0,992 dan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 1,18 mg/g , nilai b yaitu 3,432.Hasil penelitian lain oleh Okafor et al. (2012) melaporkan bahwa arang tempurung kelapa (Cocos nucifera L.)
20
mampu menurunkan As3+ larutan As2O3 dan mengikuti model isoterm Freundlich dengan R2 sebesar 0,993. 4.7.5. Isoterm Adsorpsi Timbal (Pb) Model isoterm adsorpsi Pb dalam pengolahan limbah cair kosmetik menggunakan bobot kulit jeruk 2,5 g dan arang tempurung kelapa sebesar 0,5 g berdasarkan Langmuir diperoleh nilai koefisien determinasi (R2) = 0,568 untuk penambahan kulit jeruk dan dengan menggunakan ATK R2 = 0,00007 (Gambar 16 dan 17).
20.00
120.00 80.00 60.00
y = 86.137x - 59.256 R² = 0.5683
Ce/( x/m)
Ce/(x/m)
100.00
40.00
15.00 10.00
20.00 0.00 0
0.5
1
1.5
y = -0.1607x + 11.11 R² = 7E-05
5.00 0.00
2
0
Ce
0.2
0.4
0.6
0.8
Ce
Gambar 16.Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk Kulit Jeruk dari Ce/( x/m) versus Ce
Gambar 17.Persamaan Isoterm Adsorpsi Langmuir untuk ATK dari Ce/( x/m) versus Ce
Telaah dari Gambar 16 dan 17 terlihat bahwa persamaan Langmuir penambahan kulit jeruk untuk Pb adalah Ce/(x/m) = 86,13Ce – 59,25 sedang ada ATK adalah Ce/(x/m) = 0,160Ce + 11,11. Sedangkan untuk isoterm Freundlich dengan menggunakan kulit jeruk diperoleh R2= 0,184 untuk Pb dan dengan penambahan ATK R2= 0,773 (Gambar 18 dan 19). 0.00
0.00
-1.00 -1.50 -2.00
0
0.1
0.2
0.3
y = -1.4937x - 1.337 R² = 0.1842
log Ce
Gambar 18.Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich untuk Kulit Jeruk dari Ce/( x/m) versus log Ce
log x/m
log x/m
-0.50
-1
-0.5 y = 1.0392x - 1.0048 R² = 0.7739
-0.50 -1.00 -1.50 -2.00
log Ce Gambar 19.Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich untuk ATK dari Ce/( x/m) versus log Ce
0
21
Telaah dari Gambar 18 dan 19 terlihat bahwa persamaan Freundlich penambahan kulit jeruk untuk Pb adalah log (x/m) = -1,493Ce - 1,337sedang pada penambahan ATK adalah
log(x/m) = 1,039Ce - 1,004. Dari kedua persamaan Langmuir dan Freundlich
diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum Cm (mg/g), konstanta isoterm Langmuir (b), dan konstanta empiris untuk isoterm Freundlich (n dan log k) (Tabel 10). Tabel 10. Isoterm Adsorpsi Pb Menggunakan Kulit Jeruk dan ATK Berdasarkan Langmuir dan Freundlich Langmuir Freundlich No Adsorben Cm (mg/g) b n log k 1. 0,01 -1,69 -0,67 -1,34 Kulit Jeruk 2. 0,96 -1,00 ATK Dari Tabel 10 terlihat bahwa kapasitas adsorpsi maksimum Pb dengan menggunakan kulit jeruk sebesar0,01 mg/g dengan nilai b = -1,69 serta nilai n dan log k sebesar -0,67 dan -1,34. Sedangkan untuk penambahan ATK diperoleh nilai n dan k sebesar 0,96 dan -1,00. Hasil penelitian oleh Feng and Guo (2012) melaporkan bahwa kulit jeruk mampu menurunkan Pb2+ dari larutan Pb(NO3)2 dan mengikuti model isoterm Langmuir dengan R2 sebesar 0,9948 dan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 209,8 mg/g, nilai b yaitu 0,048. Hasil penelitian lain oleh Okafor et al. (2012) melaporkan bahwa arang tempurung kelapa (Cocos nucifera L.)mampu menurunkan Pb2+ dari larutan Pb(NO3)2 dan mengikuti model isoterm Freundlich 0,997 dengan
kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 0,029 mg/g,
sedangkan nilai n dan log k yaitu 1,17 dan 1,51. Dari persamaan isoterm adsorpsi berdasarkan Langmuir dan Freundlich, maka diperoleh model isoterm adsorpsi yang sesuai untuk masing – masing parameter. Pada penambahan kulit jeruk untuk TSS (r = 0,89& 0,91), pH (r = 0,78 & 0,85), As (r = 0,92), Pb (r = 0,75 & 0,43) mengikuti model isoterm Langmuir dan Freundlich, sedangkan COD (r = 0,57) mengikuti model Langmuir. Pada penambahan arang tempurung kelapa untuk pH (r = 0,95), COD (r = 0,96) mengikuti model isoterm Langmuir, sedangkan TSS (r = 0,80 & 0,78) dan As (r = 0,60 & 0,85) mengikuti Langmuir dan Freundlich, sedangkan Pb (r = 0,88) mengikuti Freundlich. Telaah dari nilai koefisien korelasi (r) untuk parameter fisiko – kimiawi, proses adsorpsi berjalan dengan layak (kulit jeruk dan arang tempurung kelapa menjerap parameter fisiko-kimiawi).
22
5.
KESIMPULAN 1. Bobot kulit jeruk mampu menurunkan parameter baku mutu TSS, TDS, COD, Pb pada 2,5 g dan untuk As 4,5 g dalam waktu kontak 240 menit, sedangkan bobot optimal penambahan arang tempurung kelapa 0,5 g mampu menurunkan parameter baku mutu TDS, COD, As dan Pb. Namun parameter TSS belum memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan dalam kisaran bobot arang tempurung kelapa 0,5 – 2,5 g. Khusus untuk pH mengalami kenaikan pada bobot kulit jeruk 2,5 – 4,5 g dan mencapai pH baku mutu pada penambahan arang tempurung kelapa 0,5 g. 2. Efektivitas pengolahan dengan kulit jeruk dalam menurunkan parameter fisiko – kimiawi air limbah kosmetik berkisar antara 3,82% - 88,65%, sedangkan efektivitas arang tempurung kelapa 0,56% - 91,08%. 3. Model isoterm adsorpsi penambahan kulit jeruk dalam untuk TSS, pH, As dan Pb mengikuti model isoterm Langmuir dan Freundlich, COD hanya mengikuti model Langmuir dengan kapasitas adsorpsi maksimum (Cm) 0,01 mg/g – 55,56 mg/g. Pada penambahan dosis arang tempurung kelapa dalam waktu kontak 300 menit untuk TSS dan As mengikuti Langmuir dan Freundlich, pH dan COD mengikuti Langmuir sedangkan Pb mengikuti Freundlich dengan kapasitas adsorpsi maksimum (Cm) 0,03 mg/g – 83,33 mg/g.
6.
SARAN Untuk penelitian selanjutnya arang tempurung kelapa perlu dilakukan aktivasi dengan penambahan asam untuk meningkatkan kapasitas maksimum penjerapan.
23 DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G dan S.S.Santika, 1987.Metoda Penelitian Air. Usaha Nasional : Surabaya. Annadurai, G., R.S. Juang, and D.J. Lee, 2003.Adsorption of Heavy Metal From Water Using Banana and Orange Peels. Water Science & Technology Vol 47 No 1pp 185 © IWA Publishing 2003. Atkins, P.W., 1999. Kimia Fisika jilid II.Kartohadiprodjo (Penerjemah). Rohhadyan T, (Editor). Oxford: Oxford University Press. Bernard, E., A. Jimoh and J.O. Odigure, 2013.Heavy Metals Removal from Industrial Wastewater by Activated Carbon Prepared from Coconut Shell.Research Journal of Chemical Sciences. Vol. 3(8), 3-9, ISSN 2231 – 606X. Feng, N-chuan., Guo Xue-yi, 2012. Characterization of Adsorptive Capacity and Mechanism On Adsorption of Cooper, Lead and Zinc by Modified Orange Peel. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22 (2012) 1224 – 1231. Gaikwad, R.W., 2004. Removal of Cd(II) from Aqueous Solution by Activated Charcoal Derived from Coconut Shell. Electron. J. Environ. Agric. Food Chem. 3(4) 702-709, ISSN : 1579-4377. Guo, Xueyi., Liang Sha,Feng N-chuan and Tian Qinghua, 2009. Preparation and Evaluation of Orange Peel Xanthane for Effective Removal of Heavy Metals from Aqueous Solution.School of Metallurgical Science and Engineering Central South University.Changsa. Kamsonlain, S., C. Balomajumder and S. Chand, 2012.Studies On Surface Characterisation and Isotherm Modelling : Biosorption of Arsenic (III) Onto Low Cost Biosorbent derived from Orange Peel. Journal of Scientific & Industrial Research. Vol. 71, December 2012, pp. 810 – 816. Okafor, P. C., P.U. Okon, E.F. Daniel and E. E. Ebenso, 2012.Adsorption Capacity of Coconut (Cocos nucifera L.) Shell for Lead, Copper, Cadmium and Arsenic from Aqueous Solutions. Int. J. Electrochem. Sci. Vol. 7, 12354 – 12369. Olafadehan, O.A., O.W. Jinadu, L. Salami, and O.T. Poopola, 2012.Treatment of Brewery Wastewater Effluent Using Activated Carbon Prepared from Coconut Shell. International Journal of Applied Science and Technology. Vol. 2 No. 1; January 2012. Onyeji, L. I., and A.A. Aboje, 2011.Removal of Heavy Metals from Dye Effluent Using Activated Carbon Produced from Coconut Shell. International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST). Vol. 3 No.12 December 2011, ISSN : 0975-5462. Pratiwi, P. K., 2009. Kombinasi Arang Tempurung Kelapa dan Kitosan Dari Cangkang Kepiting Bakau (Scylla serrata Forskäl) Sebagai Adsorben Dalam Pengolahan Air Limbah Tekstil.Skripsi. Program Studi Kimia.Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga. Setiawan, A.W., 2011. Pengaruh Penambahan Kulit Jeruk Bali (Citrus maxima (Burm.) Merr.) dan berbagai Konsentrasi Biji Kelor (Moringa oleifera Lamk) dalam Pengolahan Air Limbah Industri Batik.Skripsi. Program Studi Kimia. Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga. Setiawan, A.W., A. Ign Kristijanto, A.W. Widodo dan I. E. Wahyudi. 2009. Limbah Kulit Jeruk Sebagai Penyerap Logam Berat Pada Air Limbah Tekstil. Laporan PKMP. Program Studi Kimia. Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga.
24
Solle, J. Y. &F. Yunavania, 2013.Pencemaran Limbah Kosmetik dan Pengolahannya. Tugas Kuliah Teknik Lingkungan. Institut Sains Dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta. Sumanjit., T.P.S. Walia, and R. Kaur, 2007. Removal of Health Hazards Causing Acidic Dyes from Aquoeus Solutions by The Process of Adsorption. Online J Health Allied Scs. Tirono, M dan A. Sabit, 2011.Efek Suhu Pada Proses Pengarangan Terhadap Nilai Kalor Arang Tempurung kelapa (Coconut Shell Charcoal). Jurnal Neutrino Vol. 3, No. 2 April 2011. Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Maulana Malik Ibrahim. Malang. Vinisyanti, I., 2012. Kajian Adsorpsi Pb(Ii) Dengan Adsorben Limbah Jeruk Tersaponifikasi Ca(OH)2 dan NaoH. Tesis. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Wijaya, Y. J., Rinita, Felycia Edy Soetaredjo, Suryadi Ismadji, 2014. Adsorpsi Zat Organik Nitrobenzene dari Larutan dengan Menggunakan Bubuk Daun Intaran. Teknik Kimia. Universitas Katolik Widya Mandala. Xioamin. 2007. Preparation and Evaluation of Orange Peel Cellulose Adsorbents for Effective Removal of Cadmium, Zinc, Cobalt, and Nickel. Separation and Purification Technology. 55, 69-75. Departement of Chemistry, Xinjiang Yili Normal College, Yining 835000, PR China. .
