ADSORPSI ION LOGAM Cu OLEH BIOSURFAKTAN HASIL BIOTRANSFORMASI DENGAN MEDIA LIMBAH CAIR INDUSTRI TAPIOKA (BioSPaPueira) TERIMOBILISASI PADA ALOFAN
Disusun Oleh : RONA MARGARETHA TEFNAI M0302009
SKRIPSI Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2008 i
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini dibimbing oleh :
Pembimbing I
Pembimbing II
Venty Suryanti, M.Phil NIP. 132 162 026
Dian M. Widjonarko, M.Si NIP. 132 258 053
Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada: Hari
: Jumat
Tanggal : 4 Juli 2008
Anggota Tim Penguji : 1. Dr. rer. nat. Fajar R. Wibowo, M.Si NIP. 132 258 067
1.....................................................
2. Soerya Dewi Marliyana, M.Si NIP. 132 162 561
2.....................................................
Disahkan oleh Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dekan,
Ketua Jurusan Kimia,
Prof. Drs. Sutarno, M.Sc, Ph.D NIP. 131 649 948
Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D NIP. 131 570 162
ii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “ADSORPSI
ION
BIOTRANSFORMASI
LOGAM
Cu
DENGAN
OLEH
MEDIA
BIOSURFAKTAN LIMBAH
CAIR
HASIL
INDUSTRI
TAPIOKA (BioSPaPueira) TERIMOBILISASI PADA ALOFAN” ini adalah benar-benar hasil penelitian sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Juli 2008
Rona Margaretha Tefnai
iii
ABSTRAK Rona Margaretha Tefnai, 2008. ADSORPSI ION LOGAM Cu OLEH BIOSURFAKTAN HASIL BIOTRANSFORMASI DENGAN MEDIA LIMBAH CAIR INDUSTRI TAPIOKA (BioSPaPueira) TERIMOBILISASI PADA ALOFAN. Skripsi. Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret. Telah dilakukan adsorpsi ion logam Cu menggunakan BioSPaPueira terimobilisasi pada alofan. Proses adsorpsi dilakukan dengan menggunakan metode batch. Analisis konsentrasi ion logam Cu dilakukan dengan AAS. Kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi sebagai adsorben ion logam Cu ditentukan dengan membandingkan konsentrasi ion logam Cu sebelum dan sesudah adsorpsi. Untuk mengetahui kondisi optimum adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi dilakukan variasi pH awal larutan yaitu pH 2, 4 dan 6 serta variasi waktu kontak yaitu 0, 3, 5, 10, 20, 30 dan 45 menit. Kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dibandingkan alofan dilakukan pada kondisi optimum dan ditentukan dengan membandingkan kapasitas adsorpsi terhadap ion logam Cu pada larutan model dan limbah pencucian perak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa BioSPaPueira terimobilisasi dapat digunakan untuk mengadsorp ion logam Cu dengan kondisi optimum pada pH 6 dan waktu kontak 20 menit serta kapasitas adsorpsi sebesar 0,1829±0,0136 mg/g. Di dalam larutan Cu model, kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu lebih kecil dibandingkan alofan dengan kapasitas adsorpsi BioSPaPueira terimobilisasi dan alofan sebesar 0.1363±0.0011 mg/g dan 0.1513±0.0035 mg/g. Sedangkan dalam limbah pencucian perak kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu lebih besar dibandingkan alofan dengan kapasitas adsorpsi BioSPaPueira terimobilisasi dan alofan sebesar 0.1205±0.0056 mg/g dan 0.1059±0.0082 mg/g.
Kata kunci: Adsorpsi, Cu, BioSPaPueira, imobilisasi, alofan.
iv
ABSTRACT Rona Margaretha Tefnai, 2008. ADSORPTION OF Cu METAL ION BY IMMOBILIZED BIOSURFACTANT PRODUCED OF BIOTRANSFORMATION USING TAPIOCA INDUSTRIAL WASTEWATER AS MEDIA (BioSPaPueira) INTO ALLOPHANE. Thesis. Department of Chemistry. Mathematic and Science Faculty. Sebelas Maret University. Adsorption of Cu metal ion using immobilized BioSPaPueira into allophane had been conducted. Adsorption process was conducted by batch method. The concentration of Cu metal ion was determined by AAS. The capability of immobilized BioSPaPueira as an adsorbent Cu metal ion was determined by comparing the concentration of Cu metal ion before and after adsorption. To examine the optimum condition of Cu metal ion adsorption by immobilized BioSPaPueira, the variation of initial pH and variation of the contact time were applied. The variations of initial pH were 2, 4 and 6 and variations of the contact time were 0, 3, 5, 10, 20, 30 and 45 minutes. The capability to adsorp the Cu metal ion of immobilized BioSPaPueira compared to that of allophane was conducted at the optimum condition and was determined by comparing the adsorption capacity in model solution as well as the silver industry waste water. The result of the research showed that immobilized BioSPaPueira could be used to adsorp Cu metal ion. Adsorption of Cu metal ion by immobilized BioSPaPueira was optimum at pH 6 and the contact time of 20 minutes with the adsorption capacity was 0,1829±0,0136 mg/g. In the model solution, the capability of immobilized BioSPaPueira to adsorp Cu metal ion was smaller than that of allophane with adsorption capacity of immobilized BioSPaPueira and allophane which were 0.1363±0.0011 mg/g and 0.1513±0.0035 mg/g, respectively. Meanwhile in the silver industry waste water, the capability of immobilized BioSPaPueira was bigger than that of allophane with adsorption capacity of immobilized BioSPaPueira and allophone which were 0.1205±0.0056 mg/g and 0.1059±0.0082 mg/g, respectively.
Key words: Adsorption, Cu, BioSPaPueira, immobilized, allophane.
v
MOTTO
Sebab segala sesuatu adalah dari Dia, dan oleh Dia, dan kepada Dia: Bagi Dialah kemuliaan sampai selamalamanya! (Roma 11: 36 )
Untuk segala sesuatu ada masanya, untuk apa pun di bawah langit ada waktunya. Ia membuat segala sesuatu indah pada waktunya, bahkan Ia memberikan kekekalan dalam hati mereka. Tetapi manusia tidak dapat menyelami pekerjaan yang dilakukan Allah dari awal sampai akhir. (Pengkhotbah 3 : 1,11)
Manusia tanpa suatu tujuan adalah ibarat sebuah kapal tanpa kemudi, anak terlantar, hal sia-sia, bukan siapasiapa. (Thomas Carlyle)
vi
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan kepada: Jesus Christ “ You are my all in all” Papa dan mama tercinta “Terima kasih atas kasih sepanjang masa” Eyang putri tercinta Adik Ronny tersayang vii
Widi-ku “ I’m so glad and thankful that God put you in His plans for me” Rekan seperjuangan, Nug dan Widya KATA PENGANTAR
Segala puji syukur dan kemuliaan penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa oleh karena anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi berjudul “ADSORPSI ION LOGAM Cu OLEH BIOSURFAKTAN HASIL BIOTRANSFORMASI DENGAN MEDIA LIMBAH CAIR INDUSTRI TAPIOKA (BioSPaPueira) TERIMOBILISASI PADA ALOFAN”. Penulisan skripsi ini tidak akan terselesaikan tanpa bantuan berbagi pihak, oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih atas bantuan, doa, semangat, bimbingan, dan arahan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc, Ph.D selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. 2. Bapak Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. 3. Bapak Ahmad Ainurofiq, M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan. 4. Ibu Venty Suryanti, M.Phil selaku Pembimbing I atas waktu, tenaga, pikiran arahan dan kesabaran dalam membimbing penyusunan skripsi ini. 5. Bapak Dian M. Widjonarko, M.Si selaku Pembimbing II atas waktu, tenaga, pikiran, arahan dan kesabaran dalam membimbing penyusunan skripsi ini. 6. Para laboran di Laboratorium Kimia FMIPA, Sub Lab Biologi dan Sub Lab Kimia Laboratorium Pusat MIPA UNS, atas kerjasama dan bantuannya. 7. Semua teman-teman kimia ’02 dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
viii
Kiranya Tuhan yang Maha Esa akan membalas semua bantuan yang telah diberikan kepada penulis. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran untuk kesempurnaan skripsi ini sangat penulis harapkan. Penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi pembaca.
Surakarta, Juli 2008
Rona Margaretha Tefnai
ix
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ..............................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................
ii
HALAMAN PERNYATAAN .................................................................
iii
ABSTRAK .............................................................................................
iv
ABSTRACT ............................................................................................
v
MOTTO...................................................................................................
vi
PERSEMBAHAN....................................................................................
vii
KATA PENGANTAR ............................................................................
viii
DAFTAR ISI ..........................................................................................
x
DAFTAR TABEL ...................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR...............................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN............................................................................
xv
BAB I
PENDAHULUAN...................................................................
1
A. Latar Belakang Masalah ....................................................
1
B. Perumusan Masalah ...........................................................
3
1. Identifikasi Masalah....................................................
3
2. Batasan Masalah .........................................................
3
3. Rumusan Masalah.......................................................
4
C. Tujuan Penelitian ..............................................................
4
D. Manfaat Penelitian ............................................................
4
LANDASAN TEORI ..............................................................
5
A. Tinjauan Pustaka ..............................................................
5
1. Pencemaran Logam Berat ............................................
5
2. Adsorpsi ......................................................................
6
3. Imobilisasi ...................................................................
7
4. BioSPaPueira Terimobilisasi pada Alofan ...................
9
5. Spektroskopi Serapan atom..........................................
17
BAB II
x
B. Kerangka Pemikiran .........................................................
18
C. Hipotesis ...........................................................................
20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...............................................
21
A. Metode Penelitian .............................................................
21
B. Waktu dan Tempat penelitian ............................................
21
C. Alat dan Bahan ..................................................................
22
D. Prosedur Penelitian ............................................................
23
1. Produksi BioSPaPueira...............................................
23
2. Preparasi Alofan .........................................................
24
3. Imobilisasi BioSPaPueira pada Alofan pada Kondisi Optimum........................................................
26
4. Pembuatan Larutan Induk Cu 1000 ppm......................
27
5. Penentuan pH dan Waktu Kontak Optimum................
27
6. Membandingkan Kemampuan Adsorpsi Ion Logam Cu Antara Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi ......................................
27
E. Teknik Pengumpulan Data.................................................
28
F. Teknik Analisis Data .........................................................
28
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................
30
A. Preparasi Adsorben............................................................
30
1. Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR ...........................
30
2. Luas Permukaan Spesifik ............................................
32
3. Bilangan Keasaman.....................................................
33
B. Optimasi Kondisi Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi.............................................
34
C. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi Terhadap Ion Logam Cu Antara Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi ......................................
37
1. Adsorpsi BioSPaPueira Terimobilisasi Terhadap Ion Logam Cu dalam Larutan Model Ion Logam Cu ................................................................... xi
37
2. Adsorpsi BioSPaPueira Terimobilisasi Terhadap Ion Logam Cu dalam Limbah Pencucian Perak ...........
41
KESIMPULAN DAN SARAN................................................
46
A. Kesimpulan ......................................................................
46
B. Saran ................................................................................
46
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................
47
LAMPIRAN ...........................................................................................
51
BAB V
xii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Serapan BioSPaPueira pada spektrofotometer FTIR................
12
Tabel 2. Data Hasil Analisis Gugus Fungsi BioSPaPueira Terimobilisasi..........................................................................
32
Tabel 3. Data Luas Permukaan Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi...................................................
33
Tabel 4. Data Bilangan Keasaman Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi...................................................
33
Tabel 5. Kapasitas Adsorpsi Berbagai Adsorben Hasil Imobilisasi ........
45
xiii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Imobilisasi enzim metode carrier-binding (A), cross-linking (B) dan entrapment (C)......................................
8
Gambar 2. Struktur rhamnolipid................................................................
10
Gambar 3. Model biosurfaktan rhamnolipid ..............................................
10
Gambar 4. Reaksi pengikatan logam pada rhamnolipid .............................
11
Gambar 5.
Spektra FTIR biosurfaktan hasil biotransformasi dalam media limbah cair tapioka ........................................................
11
Gambar 6. Struktur alofan .........................................................................
13
Gambar 7. Spektra alofan pada spektrofotometer FTIR .............................
13
Gambar 8. Contoh jenis pori suatu mineral................................................
14
Gambar 9. Spektra FTIR BioSPaPueira terimobilisasi ..............................
17
Gambar 10. Spektra FTIR BioSPaPueira terimobilisasi hasil penelitian Widyaningsih (a) dan hasil penelitian ini (b) ............................
31
Gambar 11. Optimasi kondisi adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi ....................................................
35
Gambar 12. Diagram perbandingan kapasitas adsorpsi antara alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap ion logam Cu dalam larutan model...........................................
38
Gambar 13. Diagram perbandingan kapasitas adsorpsi antara alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap ion logam Cu dalam limbah pencucian perak ...........................
xiv
42
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1.
Diagram Alir Cara Kerja ...................................................
51
Lampiran 2.
Spektra FTIR BioSPaPueira .............................................
57
Lampiran 3.
Data XRD Alofan Alam ....................................................
58
Lampiran 4.
Spektra FTIR Alofan Alam ...............................................
62
Lampiran 5.
Spektra FTIR Alofan Aktif................................................
63
Lampiran 6.
Spektra FTIR Adsorben BioSPaPueira Terimobilisasi .....
64
Lampiran 7.
Perhitungan Pembuatan Larutan Induk Ion Logam Cu 1000 ppm...................................................
Lampiran 8.
Perhitungan Luas Permukaan Spesifik dengan Metode Metilen Biru .............................................
Lampiran 9.
65
66
Perhitungan Persentase Penurunan Luas Permukaan BioSPaPueira Terimobilisasi ............................................
76
Lampiran 10. Perhitungan Bilangan Keasaman dengan Metode Adsorpsi Amoniak ...................................
77
Lampiran 11. Perhitungan Persentase Kenaikan Bilangan Keasaman BioSPaPueira Terimobilisasi ............................................
79
Lampiran 12. Perhitungan Untuk Menentukan pH Pengendapan Larutan ..................................................
80
Lampiran 13. Optimasi Kondisi Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi ............................................
81
Lampiran 14. Uji Statistik Metode Duncan Untuk Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi ..................
86
Lampiran 15. Perbandingan Kemampuan Antara Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi dalam Mengadsorp Ion Logam Cu dalam Larutan Model................................. Lampiran 16. Perbandingan Kemampuan Antara Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi dalam Mengadsorp xv
91
Ion Logam Cu dalam Limbah Pencucian Perak .................
92
Lampiran 17. Perhitungan Komposisi Mineral Sampel Tanah .................
93
xvi
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah Pembangunan di Indonesia mengalami perkembangan di berbagai sektor. Salah satu sektor yang mengalami perkembangan adalah sektor industri. Kegiatan produksi di sektor industri yang bersifat terus-menerus menghasilkan limbah buangan yang dapat mencemari lingkungan. Banyak sektor industri menghasilkan limbah buangan yang mengandung logam Cu. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa di dalam beberapa macam limbah industri, kandungan Cu jauh melampaui nilai ambang batas yang ditetapkan dibandingkan logam berat lain. Sebagai contoh, limbah industri kerajinan perak di Kota Gede-Yogyakarta mengandung logam Cu sebesar ±12 ppm, Pb sebesar ±1 ppm dan Cd sebesar ±0,3 ppm (Erawati, 2007). Menurut Suhendrayatna (1999), konsentrasi yang aman bagi air minum manusia tidak lebih dari 1 ppm. Kandungan Cu yang melebihi ambang batas yang ditetapkan tersebut dapat membahayakan kesehatan masyarakat di sekitar kawasan industri. Keracunan tembaga (Cu) pada manusia dapat menimbulkan kerusakan otak, demyelinasi, penurunan fungsi ginjal, dan pengendapan tembaga (Cu) dalam kornea mata (Darmono, 1995). Oleh karena itu diperlukan suatu penanganan untuk mengatasi pencemaran logam Cu. Berbagai metode telah dikembangkan untuk mengatasi pencemaran logam berat, di antaranya adalah pengendapan secara kimia, koagulasi, kompleksasi, ekstraksi pelarut, pemisahan dengan membran, pertukaran ion dan adsorpsi. Metode adsorpsi merupakan metode yang sering digunakan untuk mengurangi konsentrasi logam-logam berat karena prosesnya yang relatif sederhana, biaya yang dibutuhkan relatif tidak tinggi karena kebanyakan memanfaatkan materimateri yang relatif murah dan mudah mendapatkannya. Untuk mengolah limbah dengan cara adsorpsi maka diperlukan suatu adsorben yang efektif, yaitu mempunyai kapasitas adsorpsi yang cukup besar. Berbagai adsorben telah ditemukan dan terbukti dapat digunakan untuk mengatasi masalah limbah logam. Zeolit, asam humat, natrium silikat dan alofan 1
2
merupakan beberapa contoh adsorben yang terbukti dapat mengadsorp ion logam berat. Adsorben yang digunakan untuk mengadsorp logam-logam berat dapat dimodifikasi. Modifikasi tersebut bertujuan untuk meningkatkan efektivitas adsorben. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan efektivitas adsorben yaitu imobilisasi. Berbagai penelitian telah membuktikan bahwa metode imobilisasi dapat digunakan untuk membuat adsorben dan adsorben yang dihasilkan mempunyai kapasitas adsorpsi yang lebih baik. Imobilisasi dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi logam oleh suatu adsorben karena imobilisasi dapat meningkatkan sisi aktif pengikat logam. Kurniawan dkk (2004) melakukan imobilisasi asam humat pada kitin dan menggunakannya untuk adsorpsi Ni (II). Hasilnya, kapasitas adsorpsi adsorben hasil imobilisasi lebih besar dibandingkan dengan kitin tanpa imobilisasi. Penelitian serupa juga dilakukan oleh Santoso (2005) yang melaporkan bahwa biomassa Aspergillus oryzae yang diimobilisasi pada matrik natrium silikat mempunyai kapasitas penyerapan lebih tinggi dibandingkan dengan biomassa Aspergillus oryzae maupun matrik natrium silikat tanpa biomassa Aspergillus oryzae. Suatu adsorben baru telah berhasil disintesis dengan cara mengimobilisasi biosurfaktan hasil biotransformasi oleh P. aeruginosa dengan media limbah cair tapioka (BioSPaPueira) pada alofan (Widyaningsih, 2008). Alofan merupakan mineral lempung yang banyak terdapat di alam dan murah karena mudah mendapatkannya sehingga perlu dimanfaatkan sebagai kekayaan alam. Dari hasil penelitian Widyaningsih (2008), kondisi optimum imobilisasi dicapai pada perbandingan berat BioSPaPueira dan alofan sebesar 1:10 dengan waktu kontak 24 jam. Widyaningsih (2008) mengkarakterisasi adsorben hasil imobilisasi (BioSPaPueira terimobilisasi) yang meliputi analisis gugus fungsi dengan FTIR (Fourier Transform Infra Red), luas permukaan dan bilangan keasaman tetapi kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam berat belum diketahui. Hal yang menarik berkaitan sifat dari adsorben BioSPaPueira terimobilisasi adalah adsorben BioSPaPueira terimobilisasi menunjukkan terjadinya penurunan
3
luas permukaan sebesar 20,42% tetapi mengalami kenaikan bilangan keasaman sebesar 121,50% terhadap alofan. Berdasarkan spektra FTIR yang dihasilkan, BioSPaPueira terimobilisasi mempunyai gugus-gugus fungsi seperti –OH dan C=O yang berpotensi mengikat ion logam. Berdasarkan sifat-sifat adsorben BioSPaPueira terimobilisasi tersebut, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi sebagai adsorben ion logam Cu dan kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dibandingkan alofan.
B. Perumusan Masalah
1. Identifikasi Masalah Suatu
adsorben
baru
yang
dibuat
dengan
cara
mengimobilisasi
BioSPaPueira pada alofan telah berhasil dilakukan namun belum diaplikasikan untuk mengadsorp ion logam Cu sehingga belum diketahui kemampuannya. Adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, di antaranya adalah pH larutan, waktu kontak, konsentrasi larutan dan temperatur. Proses adsorpsi dapat dilakukan dengan metode batch atau metode continuous. Ion logam Cu yang akan diadsorp oleh BioSPaPueira terimobilisasi terkandung dalam bermacam-macam limbah industri.
2. Batasan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah dan identifikasi masalah tersebut, maka batasan masalah penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Adsorben yang digunakan adalah biosurfaktan hasil biotransformasi oleh P. aeruginosa dengan media limbah cair tapioka (BioSPaPueira) yang diimobilisasikan pada alofan sesuai dengan metode yang digunakan Widyaningsih (2008). b. Optimasi kondisi adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi dilakukan dengan memvariasi pH awal larutan Cu pada pH 2, 4, dan 6 dan variasi waktu kontak, yaitu 0, 3, 5, 10, 20, 30, dan 45 menit.
4
c. Metode adsorpsi menggunakan metode batch. d. Limbah yang digunakan adalah limbah pencucian perak, Pengrajin Perak “Anggra Silver”, Kota Gede, Yogyakarta.
3. Rumusan Masalah Berdasarkan identifikasi masalah dan batasan masalah di atas, masalahmasalah yang timbul dapat dirumuskan sebagai berikut: a. Apakah BioSPaPueira terimobilisasi dapat digunakan untuk mengadsorp ion logam Cu dan bagaimanakah kondisi optimum dari adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi? b. Bagaimanakah kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dibandingkan alofan dalam mengadorp ion logam Cu pada larutan model ion logam Cu dan limbah pencucian perak?
C. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dan menentukan kondisi optimum dari adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi. 2. Membandingkan kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap alofan dalam mengadsorp ion logam Cu pada larutan model ion logam Cu dan limbah pencucian perak.
D. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Memberikan masukan bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, terutama yang berkaitan dengan pemanfaatan biosurfaktan dan alofan untuk menanggulangi pencemaran logam berat. 2. Dapat digunakan sebagai salah satu cara untuk menanggulangi pencemaran logam berat Cu.
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Pencemaran Logam Berat Pencemaran logam berat terhadap alam lingkungan merupakan suatu proses yang erat hubungannya dengan penggunaan logam tersebut oleh manusia. Suatu proses produksi dalam industri yang memerlukan suhu tinggi, seperti pertambangan batu bara, pemurnian minyak, pembangkit tenaga listrik dengan energi minyak, dan pengecoran logam, banyak mengeluarkan limbah pencemaran. Pencemaran logam berat dapat terjadi pada udara, tanah/daratan dan air/lautan. Pencemaran daratan dan air biasanya terjadi karena pembuangan limbah dari industri penggunaan logam yang bersangkutan secara tidak terkontrol atau penggunaan bahan yang mengandung logam itu sendiri (Darmono, 1995). Pencemaran logam berat merupakan masalah yang serius karena logam berat bersifat toksik (racun). Menurut Darmono (1995), toksisitas logam pada manusia menyebabkan beberapa akibat negatif, tetapi yang terutama adalah timbulnya kerusakan jaringan, terutama jaringan detoksikasi dan ekskresi (hati dan ginjal). Beberapa logam mempunyai sifat karsinogenik (pembentuk kanker) maupun teratogenik (salah bentuk organ). Beberapa logam toksik dapat menyerang saraf sehingga dapat menyebabkan kelainan tingkah laku. Tembaga (Cu) merupakan salah satu jenis logam yang keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup namun dalam jumlah berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Efek yang ditimbulkan oleh logam tembaga diantaranya, kerusakan pada ginjal dan organ-organ dalam lainnya. Tembaga merupakan salah satu logam transisi berwarna merah terang dengan nomor atom (NA)=29 dan berat atom relatif 63,546 gram/mol. Tembaga (Cu) memiliki konfigurasi elektron [Ar] 3d10 4s1 dan jari-jari 1,28 Å. Cu mempunyai bilangan oksidasi +1 dan +2, Cu dapat membentuk kompleks (Liptrot, 1974). Logam Cu dan beberapa bentuk persenyawaannya, seperti CuO, CuCO3, Cu(OH)2 5
6
dan Cu(CN)2, tidak dapat larut dalam air dingin atau panas, tetapi senyawasenyawa tersebut dapat dilarutkan dalam asam. Pencemaran logam berat merupakan ancaman yang cukup besar bagi kehidupan makhluk hidup, oleh karena itu berbagai metode alternatif banyak digunakan dan dikembangkan untuk mengatasi pencemaran logam berat. Salah satu metode untuk menanggulangi pencemaran logam berat yang akhir-akhir ini sedang dikembangkan yaitu pengambilan logam berat dengan menggunakan biosurfaktan. Di antara berbagai macam biosurfaktan yang telah berhasil dibuat, biosurfaktan rhamnolipida merupakan jenis biosurfaktan yang sering digunakan dalam proses pengambilan logam berat. Biosurfaktan rhamnolipida terbukti dapat digunakan dalam proses pengambilan logam berat Cd, Pb dan Zn dari dalam tanah (Herman, 1995). Erawati (2007) melakukan penelitian tentang pengambilan ion logam berat dengan biosurfaktan hasil biotransformasi minyak kedelai oleh Pseudomonas aeruginosa. Hasilnya, pada kondisi optimum, kapasitas penyerapan ion logam Pb, Cd dan Cu berturut-turut sebesar 0,31±0,0037 mg/g, 0,17±0,0023 mg/g dan 0,11±0,0032 mg/g. Pengambilan ion logam berat dengan biosurfaktan hasil biotransformasi minyak jagung oleh Pseudomonas aeruginosa juga telah dilakukan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi optimum, kapasitas penyerapan ion logam Cu, Cd dan Pb berturut-turut sebesar 0,1683 mg/g, 0,2922 mg/g dan 0,3229 mg/g (Wiratna, 2007).
2. Adsorpsi Adsorpsi merupakan suatu fenomena fisik pengumpulan molekul-molekul dari suatu zat pada permukaan atau antar muka dari suatu padatan (atau cairan) yang melakukan kontak. Molekul, atom atau ion yang diserap disebut adsorbat, sedang zat yang menyerap disebut adsorben (Cheremisinoff, 1987). Adsorpsi permukaan merupakan mekanisme utama pada berbagai adsorben dengan luas permukaan besar. Proses adsorpsi tergantung pada beberapa faktor, diantaranya:
7
a. Karakteristik fisika dan kimia dari adsorben, antara lain: luas permukaan, ukuran pori dan komposisi kimia. b. Karakteristik fisika dan kimia dari adsorbat. c. Karakteristik fasa cair, antara lain: pH larutan dan temperatur larutan. d. Waktu adsorpsi. (Baksi, Biswas dan Mahajan dalam Zulaikha, 2005) Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi diantaranya adalah (Peni, 2001): a. Bahan Penyerap Bahan penyerap yang digunakan untuk penyerapan mempunyai kemampuan menyerap yang berbeda-beda, tergantung pada asal dan metode aktivasi yang digunakan. b. Derajat Keasaman (pH) pH berpengaruh besar terhadap adsorpsi karena pH menentukan tingkat ionisasi suatu larutan, maka dapat mempengaruhi adsorpsi senyawa-senyawa organik asam maupun basa lemah. c. Ukuran Butiran Semakin kecil ukuran butir maka semakin besar permukaannya, sehingga semakin banyak menyerap kontaminan. d. Waktu Kontak Waktu kontak merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses adsorpsi. Waktu kontaknya memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik.
3. Imobilisasi Imobilisasi merupakan suatu cara untuk mengikat reagen dalam sebuah matriks polimer dengan syarat aktivitas reagen tetap ada (Egins dan Brian dalam Solecha dan Bambang, 2002). Gupta (2000) mengemukakan bahwa imobilisasi atau modifikasi kimia biomassa dapat memperluas sisi spesifik pengikat logam dari bimomassa.
8
Pada enzim, imobilisasi antara lain bertujuan untuk meningkatkan kestabilan khususnya pada reaksi multienzim. Ada tiga metode imobilisasi pada enzim yaitu: carrier-binding, cross-linking, dan entrapping. Pada metode carrier-binding, terjadi ikatan antara enzim dengan matrik tempatnya terimobilisasi yang tidak larut dalam air. Metode ini dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu: adsorpsi fisika, ikatan ionik dan ikatan kovalen. Pada metode ini, banyaknya enzim terimobilisasi dan aktivitas enzim setelah imobilisasi bergantung pada sifat dari padatan pendukungnya seperti ukuran partikel, luas permukaan, rasio molar antara gugus hidrofilik dan hidrofobik, serta komposisi kimia. Pada metode crosslinking, terjadi pengikatan silang intermolekul oleh reagen dua atau multi fungsional. Ikatan yang terjadi merupakan ikatan kovalen. Metode entrapping didasarkan lokalisasi enzim di dalam kisi matriks polimer atau membran (Haacker, 1997). Gambaran terimobilisasinya enzim pada setiap metode imobilisasi, dapat dilihat pada Gambar 1.
A
B
C
Gambar 1. Imobilisasi enzim metode carrier-binding (A), cross-linking (B) dan entrapping (C) (Haacker, 1997) Sejauh ini belum ada teknik atau metode khusus dalam melakukan imobilisasi yang bertujuan untuk meningkatkan efektivitas atau kapasitas penyerapan biosurfaktan. Dengan melihat kemungkinan ikatan yang terjadi antara zat yang diimobilisasi (biosurfaktan) dengan matrik pengimobil (alofan) maka gambaran terimobilisasinya zat yang diimobilisasi pada matrik pengimobil juga dapat diklasifikasikan seperti metode yang digunakan pada imobilisasi enzim.
9
Penelitian-penelitian tentang penyerapan logam dengan cara imobilisasi antara lain pengaruh imobilisasi biomassa Aspergillus oryzae pada matrik natrium silikat terhadap biosorpsi ion Ni2+ (Santoso, 2005). Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa biomassa Aspergillus oryzae yang diimobilisasi pada matrik natrium silikat mempunyai kapasitas penyerapan lebih tinggi dibandingkan dengan biomassa Aspergillus oryzae maupun matrik natrium silikat tanpa biomassa Aspergillus oryzae. Kapasitas penyerapan maksimum biomassa yang diimobilisasi sebesar 21,186 mg/g. Rahmayanti (2006) melakukan optimasi pH dan waktu kontak biosorpsi zat warna Remazol Yellow oleh biomassa Rhyzopus oryzae aktif dan terimobilisasi. Dari hasil penelitiannya, pada kondisi optimum, proses biosorpsi dengan menggunakan biomassa terimobilisasi mempunyai daya serap sebesar 3,775 mg/g. Dari penelitian-penelitian yang dilakukan tersebut terbukti bahwa imobilisasi suatu bahan yang berpotensi sebagai adsorben pada suatu matrik dapat meningkatkan efektivitas atau kapasitas penyerapan.
4. BioSPaPueira Terimobilisasi pada Alofan
a. Biosurfaktan Hasil Biotransformasi dengan Media Limbah Cair Tapioka Biosurfaktan adalah surfaktan yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu ketika ditumbuhkan dalam media dan kondisi tertentu. Biosurfaktan dapat disintesis dari bahan dasar yang melimpah yaitu karbohidrat, lemak dan protein (Kosaric, 2001). Beberapa jenis biosurfaktan telah disintesis dan telah diketahui sifatnya seperti konsentrasi kritis misel dan tegangan permukaan. Windrawati (2008) telah berhasil memproduksi suatu biosurfaktan secara biotransformasi oleh P. aeruginosa dengan memanfaatkan limbah cair tapioka sebagai media. Proses pembuatan biosurfaktan dilakukan dengan cara menginokulasikan biakan murni bakteri P. aeruginosa dari media agar miring ke dalam media pertumbuhan yaitu nutrient broth dan NaCl dengan limbah cair industri tapioka sebagai sumber karbon tambahan. Lama fermentasi pembuatan biosurfaktan yaitu 4 hari. Pemurnian dilakukan dengan ekstraksi menggunakan kloroform dan metanol dengan perbandingan 2:1 (v/v).
10
Biosurfaktan yang dihasilkan (BioSPaPueira) berupa padatan berwarna cokelat, mempunyai Konsentrasi Kritis Misel (KKM) sebesar 568,114 mg/L dengan tegangan muka sebesar 0,0449 N/m. BioSPaPueira merupakan biosurfaktan anionik, memiliki sistem emulsi water in oil (w/o), mengandung rhamnosa dan mempunyai gugus hidroksi, ester, rantai karbon dan karboksilat seperti pada rhamnolipid. Rhamnolipid yang merupakan suatu senyawa yang terdiri dari satu atau dua molekul rhamnosa yang disambung dengan satu atau dua asam βhidroksidekanoat mempunyai struktur seperti tampak pada Gambar 2 dan mempunyai ukuran panjang sekitar 5,3 nm seperti terlihat pada Gambar 3. Rhamnolipid merupakan jenis biosurfaktan yang sering digunakan dalam pengambilan logam berat. Reaksi pengikatan ion logam Ca2+ pada rhamnolipid dapat dilihat pada Gambar 4.
O
OH CH3
O H O C C C O R2 H2 (CH2)6 CH3
OH
Keterangan: RL1: R1= L-α-RhamnopiranosilRL2: R1= H RL3: R1= L-α-RhamnopiranosilRL4: R1= H
R2= Asam β-hidroksidekanoat R2= Asam β-hidroksidekanoat R 2= H R 2= H
O R1
Gambar 2. Struktur rhamnolipid (Ghazali dan Ahmad, 1997)
Gambar 3. Model biosurfaktan rhamnolipid (University Communications, 2007)
11
Gambar 4. Reaksi pengikatan logam pada rhamnolipid (Maier, 1998) Spektra FTIR BioSPaPueira dapat dilihat pada Gambar 5. Hasil analisis terhadap gugus fungsi pada BioSPaPueira disajikan pada Tabel 1.
C=O
C-O karboksilat
C-O ester C-H metilen OH
C-H metil C-H
Gambar 5. Spektra FTIR biosurfaktan hasil biotransformasi dalam media limbah cair tapioka (Windrawati, 2008)
12
Tabel 1. Serapan BioSPaPueira pada spektrofotometer FTIR Pustaka Identifikasi
Serapan FTIR (cm-1)
ν (cm-1)
3402,2
3550 – 3200
Uluran OH
2927,7 2854,5
2926 & 2853
Uluran C–H hidrokarbon
1654,8
1870 – 1540
Gugus C=O
1458,1
1450
1377,1
1350
1253,6
1320 – 1210
1056,9
1300 – 1000
Tekukan C–H metil Tekukan C–H metilen Uluran C–O karboksilat Gugus C–O Ester
Keterangan BioSPaPueira mengandung gugus hidroksi BioSPaPueira mempunyai rantai karbon BioSPaPueira mengandung gugus karbonil BioSPaPueira mempunyai gugus metil BioSPaPueira mempunyai gugus metilen BioSPaPueira merupakan senyawa karboksilat BioSPaPueira mempunyai gugus ester
Sumber : Windrawati (2008)
BioSPaPueira mempunyai gugus-gugus aktif yang berpotensi mengikat ion logam, di antaranya adalah gugus hidroksi (-OH) pada serapan 3402,2 cm-1 dan gugus karbonil (C=O) dari ester pada serapan 1654,8 cm-1 yang didukung dengan adanya serapan C-O ester pada bilangan gelombang 1056,9 cm-1. Gugus aktif lain pada BioSPaPueira yang juga berpotensi mengikat ion logam adalah C-O karboksilat pada serapan 1253,6 cm-1 yang didukung dengan adanya serapan karbonil (C=O) pada 1654,8 cm-1. b. Alofan Alofan merupakan senyawa mineral yang terdapat pada tanah jenis andisol, umumnya terletak pada daerah yang mempunyai ketinggian 0 (pantai) hingga 3500 meter (puncak gunung). Tanah andisol mengandung bahan amorf (alofan) tinggi dan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut (Munir, 1996): a. Amorf terhadap sinar X b. Bersatu dengan bahan organik, dan sedikit Al dapat ditukar c. KTK lebih dari 150 me/100 g liat pada pH 8.2
13
d. Luas permukaan besar dan banyak menahan air e. Bila kadar bahan amorf tinggi, mempunyai ciri-ciri antara lain, pH dari 1 g tanah dalam 50 cc 1 N NaF lebih dari 9.4 setelah 2 menit. Alofan merupakan mineral amorf yang tersusun atas unit-unit sel seperti tampak pada Gambar 6. Kurva inframerah alofan dicirikan dengan adanya gugus ikatan Si-O/Al-O, O-Si-O/O-Al-O dan -OH. Spektra FTIR alofan tampak pada Gambar 7.
Gambar 6. Struktur alofan (Santoso, 1985)
OH streching
O-Si-O/O-Al-O
Si-O/Al-O
Gambar 7. Spektra alofan pada spektrofotometer FTIR (Barr and Klinowski, 1995)
14
Sebagai material padatan, alofan memiliki berbagai bentuk pori. Pori didefinisikan sebagai bagian berlubang dari antara partikel padatan di mana tubuhnya tersusun. Menurut E. W. Washburn dalam Kisworo (2004), ada enam tipe pori yang mungkin terdapat pada alofan, yaitu (a) pori tertutup, (b) pori yang saling berhubungan, (c) pori yang berlorong tertutup, (d) pori berputar, (e) pori berkantong, (f) mikropori, yang sangat kecil dan tidak bisa berisi air atau cairan lain pada saat perendaman. Alofan mempunyai diameter pori rerata 50 Å (Gustafsson et al, 1998). a: pori tertutup b: pori saling berhubungan c: pori berlorong tertutup d: pori berputar e: pori berkantong f: mikropori
Gambar 8. Contoh jenis pori suatu mineral (Grimshaw, 1980)
Alofan merupakan mineral yang derajat kristalinitasnya relatif tidak tinggi namun memiliki derajat porositas relatif tinggi serta ion penyeimbang yang dapat dipertukarkan (Wada, 1980). Alofan bersifat amfoter, muatannya bergantung pada pH (variable charge) sehingga nilai kapasitas pertukarannya bergantung pH. Kapasitas pertukaran kation meningkat dengan meningkatnya pH tanah (Munir, 1996). Dengan sifat fisika dan kimia tersebut alofan dapat digunakan sebagai adsorben. Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa alofan dapat menurunkan konsentrasi adsorbat. Prowida (2003) melakukan penelitian tentang karakterisasi alofan alam yang diaktivasi dengan HCl sebagai adsorben limbah logam berat seng (Zn). Hasilnya, alofan aktif dapat menurunkan kadar logam berat Seng (Zn) pada limbah industri elektroplating dengan persentase penyerapan sebesar 93,51% dengan metode batch dan 95,42% dengan metode kolom. Wahidi (2003) memanfaatkan alofan alam yang diaktivasi dengan H2SO4 sebagai adsorben pada limbah industri alkohol. Hasil penelitian Wahidi menunjukkan bahwa pada kondisi optimum,
15
penyerapan limbah industri alkohol oleh alofan aktif dapat meningkatkan nilai dari persentase masing-masing parameter BOD, TSS dan pH sebesar 23,07%; 66,65% dan 19,86%. Kisworo (2004) melakukan kajian pengaruh pemanasan terhadap alofan serta kemampuannya mensorpsi logam berat Cd dalam limbah cair pabrik cat. Dari hasil penelitiannya, kemampuan sorpsi alofan hasil aktivasi pada kondisi yang terbaik menghasilkan penurunan ion logam Cd 86,52% terhadap limbah cair industri pabrik cat.
c. Adsorben BioSPaPueira Terimobilisasi pada Alofan dan Karakterisasinya Adsorben merupakan zat yang menyerap molekul, atom atau ion (Cheremisinoff, 1987). Adsorben yang digunakan biasanya merupakan padatan yang dapat menyerap dengan mudah sejumlah gas atau cairan. Adsorben bisa berupa material alam atau sintesis yang mempunyai luas permukaan internal yang cukup tinggi. Suatu adsorben baru telah berhasil disintesis oleh Widyaningsih (2008). Adsorben tersebut disintesis dengan cara mengimobilisasi BioSPaPueira pada alofan. Widyaningsih juga melakukan optimasi kondisi imobilisasi dan mengkarakterisasi adsorben tersebut, yang meliputi analisis gugus fungsi dengan FTIR, luas permukaan dan bilangan keasaman.
Berdasarkan
hasil penelitian
Widyaningsih
(2008),
pada
perbandingan berat BioSPaPueira : alofan = 1 : 10 dan waktu kontak 24 jam diperoleh kondisi imobilisasi optimum.
1). Luas permukaan spesifik Luas permukaan spesifik merupakan salah satu sifat fisika yang penting dalam proses adsorpsi karena banyaknya zat yang dapat teradsorp oleh padatan tergantung dari luas permukaan padatan tersebut. Adsorpsi adalah gejala pada permukaan sehingga makin luas permukaan makin banyak pula zat yang teradsorp. Faktor pendorong (driving force) terjadinya adsorpsi adalah luas permukaan spesifik (Johannes, 1974). Pada kondisi optimum, adsorben BioSPaPueira terimobilisasi mempunyai luas permukaan sebesar 82,412±0,39 m2/gr. Jika dibandingkan
16
dengan
luas
permukaan
alofan
maka
adsorben
BioSPaPueira
terimobilisasi mengalami penurunan luas permukaan sebesar 20,42%. Hal ini kemungkinan disebabkan karena terjadinya penyumbatan pori-pori alofan oleh partikel-partikel BioSPaPueira (Widyaningsih, 2008).
2). Bilangan keasaman Definisi asam basa dapat digunakan untuk menerangkan pengertian tentang gejala asam basa yang ditunjukkan sebagai sifat permukaan padatan. Hal ini diperlukan untuk menerangkan gugus aktif pada padatan tersebut, baik berupa gugus asam maupun gugus basa. Pengertian keasaman permukaan padatan meliputi aspek kekuatan asam dan jumlah gugus asamnya serta pusat asam dari berbagai macam padatan. Jumlah asam pada permukaan biasanya dinyatakan sebagai banyaknya molekul atau jumlah basa yang dapat teradsorp dalam satuan berat sampel atau satuan luas permukaan padatan. Jumlah basa yang teradsorp secara kimia pada permukaan padatan menunjukkan banyaknya gugus asam aktif pada permukaan padatan (Trisunaryati, 1986). Hasil penelitian Widyaningsih menunjukkan bahwa pada kondisi optimum bilangan keasaman BioSPaPueira terimobilisasi sebesar 9,118±0,42 mmol/g. Adsorben BioSPaPueira terimobilisasi mengalami kenaikan
bilangan
keasaman
sebesar
121,50%
terhadap
alofan.
Peningkatan keasaman adsorben hasil imobilisasi menunjukkan semakin banyaknya gugus asam aktif pada permukaan. Ini membuktikan bahwa terjadi peningkatan jumlah situs aktif
yang disebabkan karena
terjerembabnya BioSPaPueira pada alofan karena adanya pengaruh dari situs-situ aktif yang terdapat pada BioSPaPueira (Widyaningsih, 2008).
3). Analisis gusus fungsi dengan FTIR Spektra FTIR BioSPaPueira terimobilisasi pada kondisi optimum dapat dilihat pada Gambar 9.
17
C=O
-OH Si-O/Al-O
Gambar 9. Spektra FTIR BioSPaPueira terimobilisasi (Widyaningsih, 2008) Berdasarkan pada
Gambar 9,
BioSPaPueira
terimobilisasi
mempunyai gugus-gugus aktif yang berpotensi mengikat ion logam yaitu gugus hidroksi (-OH) pada serapan 3449,06 cm-1 dan gugus karbonil (C=O) pada serapan 1638,40 cm-1.
5. Spektroskopi Serapan Atom Spektroskopi serapan atom atau atomic absorption spectroscopy (AAS) sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah. Prinsip metode AAS adalah absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang tertentu tersebut mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom. Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Pada teknik AAS, diperlukan sumber radiasi yang mengemisikan sinar pada panjang gelombang yang tepat sama pada proses absorpsinya. Sumber radiasi tersebut dikenal sebagai hollow chatode. Logam-logam yang mudah diuapkan seperti Cu, Pb, Zn, Cd,
18
umumnya ditentukan pada suhu rendah sedangkan untuk unsur-unsur yang tak mudah diatomisasi diperlukan suhu tinggi (Khopkar, 1990). Kondisi AAS untuk analisis unsur Cu adalah: - Panjang gelombang
: 324,7 nm
- Tipe nyala
: AA
- Sensitivitas
: 0,04 (μg/ml)
- Range kerja
: 2-8 (μg/ml)
- Batas deteksi
: 0,002 (μg/ml) (Khopkar, 1990)
Dalam pemakaian analitis, teknik AAS mempunyai beberapa kelebihan. Pertama, kecepatan analisis sehingga ketelitian sampai tingkat runut, tidak memerlukan
pemisahan
pendahuluan.
Kedua,
kemungkinannya
untuk
menentukan konsentrasi semua unsur pada konsentrasi runut. Ketiga, sebelum pengukuran tidak selalu perlu memisahkan unsur yang ditentukan karena kemungkinan penentuan satu unsur dengan kehadiran unsur lain dapat dilakukan asalkan katoda berongga yang diperlukan tersedia. Unsur-unsur dalam air juga dapat dianalisis dengan AAS. Kelemahan dari teknis AAS adalah terdapat bermacam interferensi. Suatu reaksi kimia dapat terjadi dalam nyala dan menghasilkan interferensi dalam nyala tersebut (Khopkar, 1990).
B. Kerangka Pemikiran Adsorpsi terjadi bila suatu adsorben mempunyai pori-pori dan gugus-gugus aktif yang memungkinkan terjadinya ikatan dengan molekul, atom atau ion yang diadsorp. BioSPaPueira terimobilisasi pada alofan mengandung gugus-gugus aktif yang berpotensi mengikat ion logam seperti, hidroksi (-OH) dan karbonil (C=O). Jika larutan logam yang mengandung ion logam Cu dikontakkan pada BioSPaPueira terimobilisasi maka akan terjadi ikatan antara gugus aktif pada BioSPaPueira terimobilisasi dengan ion logam Cu. Selain gugus-gugus aktif, BioSPaPueira terimobilisasi diperkirakan mempunyai pori yang berasal dari pori
19
alofan yang belum terisi oleh BioSPaPueira sehingga ion logam Cu dapat terjebak ke dalam pori tersebut. Adsorben BioSPaPueira terimobilisasi mengalami penurunan luas permukaan dibandingkan alofan. Adsorpsi adalah gejala pada permukaan di mana makin luas permukaan makin banyak pula zat yang teradsorp. Jika dilihat dari terjadinya penurunan luas permukaan pada BioSPaPueira terimobilisasi maka dapat diperkirakan bahwa kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu lebih kecil bandingkan dengan alofan, namun di sisi lain, BioSPaPueira terimobilisasi mengalami kenaikan bilangan keasaman dibandingkan alofan. Kenaikan bilangan keasaman pada BioSPaPueira terimobilisasi menunjukkan bahwa semakin banyak situs-situs asam aktif pada BioSPaPueira terimobilisasi sehingga dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi terhadap ion logam Cu. Imobilisasi dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi logam oleh suatu adsorben karena imobilisasi dapat meningkatkan sisi aktif pengikat logam. Oleh karena itu dapat diperkirakan bahwa kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dalam larutan Cu model dan limbah pencucian perak lebih besar dibandingkan alofan. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi, diantaranya adalah pH larutan dan waktu kontak. Pada penelitian ini dilakukan variasi pH awal larutan Cu dan waktu kontak untuk mengoptimalkan kapasitas adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi. Variasi pH larutan yang digunakan yaitu pada pH asam (di bawah 7) karena pada pH tersebut logam Cu belum mengendap. Waktu kontak yang digunakan singkat yaitu, antara 0 sampai dengan 45 menit karena diperkirakan adsorpsi hanya terjadi pada permukaan sehingga waktu yang dibutuhkan relatif singkat. Dari berbagai variasi pH larutan dan waktu kontak tersebut akan diperoleh kondisi optimum adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi.
20
C. Hipotesis Berdasarkan landasan teori dan kerangka pemikiran maka pada penelitian ini dapat diajukan hipotesis sebagai berikut: 1. BioSPaPueira terimobilisasi dapat digunakan untuk mengadsorp ion logam Cu. 2. Kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu lebih besar dibandingkan alofan.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimental laboratorium, yang meliputi beberapa tahap, yaitu: 1. Sintesis dan karakterisasi BioSPaPueira terimobilisasi pada alofan yang mengacu pada penelitian Widyaningsih (2008). 2. Adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi dengan melakukan variasi pH awal arutan dan waktu kontak sehingga diketahui kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dan diperoleh kondisi optimum adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi. 3. Membandingkan kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap alofan dalam mengadsorp ion logam Cu dalam larutan model dan limbah pencucian perak. Hal ini dilakukan dengan cara mengontakkan ion logam Cu dengan alofan atau BioSPaPueira terimobilisasi pada pH dan waktu kontak optimum. Konsentrasi ion logam Cu sisa dianalisis dengan AAS sehingga diketahui kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dibandingkan alofan.
B. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan April 2006 sampai Maret 2008. Sintesis BioSPaPueira terimobilisasi dilakukan di UPT Laboratorium Pusat MIPA UNS Sub Laboratorium Basik Sain Biologi. Karakterisasi BioSPaPueira terimobilisasi yang meliputi luas permukaan dan bilangan keasaman dilakukan di Laboratorium Kimia Dasar MIPA UNS sedangkan analisis FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta. Uji kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dan optimasi kondisi adsorpsi dilakukan di UPT Laboratorium Pusat MIPA UNS Sub Laboratorium Basik Sain Biologi. Analisis AAS dilakukan di UPT Laboratorium Pusat MIPA UNS Sub Laboratorium Basik Sain Kimia. 21
22
C. Alat dan Bahan 1. Alat Alat yang dipergunakan adalah: a. Autoclave, Ogawa Seiki Co, LTD OSK 6500 b. Centrifuge, Kokusan H-107 c. Vortex Mixer, Gemmy Industrial, Corp. d. Neraca analitis, Mettler Toledo AT400 e. Peralatan gelas pyrex, Merck f. Spektrofotometer FTIR Thermo Nicolet Avatar 360 g. Spektrofotometer UV-Vis, Single Beam Optima SP-300 h. X-Ray Diffractometer (XRD), Shimadzu 6000 i.
AAS Shimadzu AA 6650, dengan limit deteksi 0,2-8 mg/L untuk logam Cu
j.
pH meter, Corning
k. Shaker, Model VRN-200 l.
Rotary Evaporator, Bibby RE 100
m. Desikator
2. Bahan Bahan-bahan yang diperlukan adalah: a. Limbah cair tapioka, PT Bumi Karya, Kecamatan Selogiri, Wonogiri b. Tanah alofan, Tawangmangu, Karanganyar c. Nutrient Agar, Merck d. Nutrient Broth, Merck e. NaCl, Merck f. NaOH, Merck g. HCl, Merck h. CHCl3, Merck i.
Methanol, Merck
j.
HNO3, Merck
k. H2SO4, Merck l.
Metilen Biru, Merck
23
m. NH3, Merck n. Larutan Cu (II), Merck o. CH3COONa, Merck p. Limbah cair pencucian perak, Pengrajin perak “Anggra Silver”, Kotagede, Yogyakarta (diambil pada tanggal 17 Desember 2007)
D. Prosedur Penelitian
Diagram alir cara kerja pada penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 1.
1. Produksi BioSPaPueira a. Pemeliharaan Biakan P. aeruginosa disimpan dalam lemari pendingin (40C) sebagai biakan stok (stock culture) pada media nutrien agar. b. Penyiapan Inokulum (pre-culture) P. aeruginosa ditumbuhkan dalam media dengan komposisi 8,0 g/liter nutrient broth dan 5,0 g/liter NaCl yang dishaker dengan kecepatan 150 rpm selama 24 jam pada suhu kamar (280C-300C). Setelah tumbuh, biakan siap untuk dipindahkan ke media fermentasi. c. Kultur Fermentasi Inokulum P. aeruginosa sebanyak 0,2 mL dipindah ke tabung reaksi dengan volume 5 ml media fermentasi dan dishaker selama 24 jam, kemudian diambil 0,4 mL dipindah ke 10 ml media fermentasi dan dishaker selama 24 jam, kemudian dipindahkan ke 125 ml media fermentasi. Fermentasi dilakukan pada suhu kamar dengan kecepatan shaker 150 rpm selama 4 hari. d. Recovery BioSPaPueira Pada tahap pertama mikroorganisme dipisahkan dari larutan media dengan cara disentrifugasi pada kecepatan 2500 rpm selama 15 menit, kemudian pH supernatan diasamkan menjadi 2,0 dengan penambahan HCl 6 N, setelah itu didiamkan selama semalam di dalam kulkas 4°C. Setelah itu supernatan diekstraksi dengan corong pisah menggunakan campuran pelarut
24
kloroform : metanol dengan perbandingan 2 : 1 (v/v) kemudian digojok dan didiamkan hingga mencapai kesetimbangan. Fase kloroform yang berada di bagian bawah dievaporasi dan residu yang terbentuk dikeringkan. e. Karakterisasi BioSPaPueira 1). Analisis dengan FTIR Identifikasi gugus fungsional komponen BioSPaPueira dilakukan dengan FTIR menggunakan teknik butiran KBr, yaitu pelet dibuat dengan mencampurkan 2% (b/b) sampel dalam KBr. Sampel pelet dianalisis dengan Spektrofotometer FTIR. Daerah pengamatan yang dianalisis dengan spektrofotometer adalah serapan pada bilangan gelombang 4004000 cm-1 (spektra FTIR BioSPaPueira dapat dilihat pada Lampiran 2). 2). Penentuan Luas Permukaan dengan Metode Metilen Biru Ke dalam 20 ml larutan metilen biru 100 ppm, dimasukkan 0,05 g BioSPaPueira kemudian dishaker selama waktu setimbang. Campuran disaring dan filtratnya diukur absorbansinya dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum. 3). Penentuan Bilangan Keasaman dengan Metode Adsorpsi Amoniak Ke dalam kaca arloji kosong yang telah diketahui beratnya ditambahkan 0,1 g BioSPaPueira dan dimasukkan ke dalam desikator. Kemudian gas amoniak dialirkan ke dalam desikator melalui selang. Desikator ditutup rapat-rapat dan dibiarkan semalaman. Tutup desikator dibuka dan dibiarkan 2 jam agar amoniak yang tidak terabsorp menguap.
2. Preparasi Alofan a. Preparasi Awal Tanah Alofan Alam Tanah alofan dibersihkan dari pengotornya dengan cara merendamnya dalam akuades, kemudian ditumbuk menggunakan lumpang porselin sampai menjadi serbuk. Serbuk kemudian diayak dengan ayakan ukuran lolos 150 mesh.
25
b. Aktivasi Alofan Alam dengan H2SO4 Tanah alofan alam sebanyak 200 g dimasukkan dalam gelas beker dan ditambahkan 1L H2SO4 3 N dan dishaker selama 3 jam. Sampel selanjutnya dicuci dengan akuades sampai pH netral dan dikeringkan. c. Karakterisasi Alofan 1). Analisis dengan Difraksi Sinar X Analisis sampel tanah dengan Difraksi Sinar X menggunakan metode serbuk dengan radiasi yang ditimbulkan oleh Cukα (λ=1,5406 nm) dengan filter Ni. Bubuk sampel ditempatkan pada permukaan glass slide (tempat sampel). Kemudian dibuat difraktogramnya pada sudut 2θ = 10,00-100,00 deg (data XRD alofan alam dapat dilihat pada Lampiran 3). 2). Analisis dengan FTIR Identifikasi gugus fungsional komponen alofan dilakukan dengan FTIR menggunakan teknik butiran KBr, yaitu pelet dibuat dengan mencampurkan 2% (b/b) sampel dalam KBr. Sampel pelet dianalisis dengan alat spektrofotometer FTIR. Daerah pengamatan dianalisis dengan spektrofotometer adalah serapan pada bilangan gelombang 400-4000 cm-1 (spektra FTIR alofan alam dapat dilihat pada Lampiran 4 sedangkan spektra FTIR alofan aktif dapat dilihat pada Lampiran 5). 3). Penentuan Luas Permukaan dengan Metode Metilen Biru Ke dalam 20 ml larutan metilen biru 100 ppm, dimasukkan 0,05 g alofan kemudian dishaker selama waktu setimbang. Campuran disaring dan filtratnya diukur absorbansinya dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum. 4). Penentuan Bilangan Keasaman dengan Metode Adsorpsi Amoniak Ke dalam kaca arloji kosong yang telah diketahui beratnya ditambahkan 0,1 g alofan dan dimasukkan ke dalam desikator. Kemudian gas amoniak dialirkan ke dalam desikator melalui selang. Desikator ditutup rapat-rapat dan dibiarkan semalaman. Tutup desikator dibuka dan dibiarkan 2 jam agar amoniak yang tidak terabsorp menguap.
26
3. Imobilisasi BioSPaPueira pada Alofan pada Kondisi Optimum a. Imobilisasi Sebanyak 0,4 g BioSPaPueira ditambahkan 5 ml akuades, kemudian di-vortex selama 1 menit. Ke dalam larutan tersebut kemudian ditambahkan alofan aktif sebanyak 4 g secara perlahan-lahan dan ditambah dengan 25 ml akuades kemudian dishaker selama 24 jam. Setelah pengadukan, padatan dipisahkan dari campuran dengan cara disaring dengan kertas whatman No. 42 dan suspensi hasil saringan dibilas dengan akuades lalu dikeringkan di dalam oven 40-450C hingga kering, lalu dibiarkan pada suhu kamar. b. Karakterisasi BioSPaPueiraTerimobilisasi 1). Analisis dengan FTIR Identifikasi
gugus
fungsional
komponen
BioSPaPueira
terimobilisasi dilakukan dengan FTIR menggunakan teknik butiran KBr, yaitu pelet dibuat dengan mencampurkan 2% (b/b) sampel dalam KBr. Sampel pelet dianalisis dengan alat spektrofotometer FTIR. Daerah pengamatan dianalisis dengan spektrofotometer adalah serapan pada bilangan gelombang 400-4000 cm-1 (spektra FTIR disajikan pada Lampiran 6). 2). Penentuan Luas Permukaan dengan Metode Metilen Biru Ke dalam 20 ml larutan metilen biru 100 ppm, dimasukkan 0,05 g BioSPaPueira terimobilisasi dan kemudian dishaker selama waktu setimbang.
Kemudian
campuran
disaring
dan
filtratnya
diukur
absorbansinya dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum. 3). Penentuan Bilangan Keasaman dengan Metode Adsorpsi Amoniak Ke dalam kaca arloji kosong yang telah diketahui beratnya ditambahkan 0,1 g BioSPaPueira terimobilisasi dan dimasukkan ke dalam desikator. Kemudian gas amoniak dialirkan ke dalam desikator melalui selang. Desikator ditutup rapat-rapat dan dibiarkan semalaman. Tutup desikator dibuka dan dibiarkan 2 jam agar amoniak yang tidak terabsorp menguap.
27
4. Pembuatan Larutan Induk Cu 1000 ppm Sebanyak 3,72 gram Cu(NO3)2.3H2O dimasukkan ke dalam labu ukur 1000 ml dan dilarutkan dengan HNO3 0,1 M hingga batas (perhitungan pembuatan larutan induk Cu 1000 ppm disajikan pada Lampiran 7).
5. Penentuan pH dan Waktu Kontak Optimum a. Pembuatan Kurva Standar Larutan Cu Membuat larutan Cu dengan konsentrasi 0; 0,5: 1,0; 1,5; 2,0; dan 2,5 ppm. Larutan-larutan tersebut diukur absorbansinya dengan AAS lalu dibuat kurva hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi ion logam. b. Penentuan pH dan Waktu Kontak Optimum Ion Logam Cu Sepuluh ml larutan Cu dengan konsentrasi 2 ppm pada pH 2, 4 atau 6 ditempatkan dalam beker 50 ml. Ke dalam larutan tersebut ditambahkan 0,05 g BioSPaPueira terimobilisasi dan dishaker selama 0, 3, 5, 10, 20, 30 dan 45 menit. Konsentrasi ion logam Cu yang tidak teradsorp oleh adsorben diukur dengan AAS.
6. Membandingkan Kemampuan Adsorpsi Ion Logam Cu Antara Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi a. Dalam Larutan Model Ion Logam Cu Ke dalam 10 ml larutan Cu 2 ppm yang diatur pada pH optimum masing-masing ditambahkan 0,05 g BioSPaPueira, 0,05 g alofan atau 0,05 g BioSPaPueira terimobilisasi. Larutan dishaker dengan kecepatan 150 rpm selama waktu kontak optimum. Setelah dishaker, larutan disaring dengan kertas Whatman no. 42. Filtrat yang dihasilkan dianalisis dengan AAS. b. Dalam Limbah Pencucian Perak Limbah pencucian perak disaring menggunakan kertas Whatman no. 42. Filtrat yang dihasilkan dianalisis menggunakan AAS sehingga diketahui konsentrasi logam awal. Logam Cu dalam limbah diencerkan menjadi 2 ppm. Ke dalam 10 ml larutan limbah Cu 2 ppm yang diatur pada pH optimum masing-masing ditambahkan 0,05 g BioSPaPueira, 0,05 g alofan atau 0,05 g
28
BioSPaPueira terimobilisasi. Larutan dishaker dengan kecepatan 150 rpm selama waktu kontak optimum. Setelah dishaker, larutan disaring dengan kertas Whatman no. 42. Filtrat yang dihasilkan dianalisis dengan AAS.
E. Teknik Pengumpulan Data Data yang diperoleh dari eksperimen merupakan data kualitatif dan kuantitatif. Sebelum digunakan untuk mengadsorp ion logam Cu, BioSPaPueira terimobilisasi
dikarakterisasi
terlebih
dahulu.
Karakterisasi
adsorben
BioSPaPueira terimobilisasi dilakukan dengan FTIR, luas permukaan spesifik dan
bilangan
keasaman.
Untuk
mengetahui
kemampuan
BioSPaPueira
terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dan kondisi optimum adsorpsi, larutan ion logam Cu dikontakkan dengan BioSPaPueira terimobilisasi dengan memvariasi pH larutan dan waktu kontak. Konsentrasi ion logam Cu sisa dianalisis dengan AAS. Sedangkan kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dibandingkan alofan dan BioSPaPueira dapat ditentukan dengan mengontakkan BioSPaPueira, alofan atau BioSPaPueira terimobilisasi dengan ion logam Cu pada kondisi optimum lalu mengukur konsentrasi Cu sisa dengan AAS.
F. Teknik Analisis Data Untuk membuktikan apakah BioSPaPueira terimobilisasi dapat digunakan untuk mengadsorp ion logam Cu dilakukan dengan cara membandingkan konsentrasi ion logam sebelum dan sesudah terjadi adsorpsi pada variasi pH larutan dan waktu kontak. Waktu kontak dan pH optimum adsorpsi ion logam Cu oleh adsorben ditentukan dengan variasi pH dan waktu kontak secara bersamasama. Penentuan pH dan waktu kontak optimum diperoleh dari grafik waktu kontak versus kapasitas adsorpsi BioSPaPueira terimobilisasi terhadap logam Cu pada berbagai pH. Kondisi optimum juga didukung dari analisis statistik uji Duncan.
29
Kapasitas adsorpsi pada berbagai variasi pH dan waktu kontak dapat ditentukan dengan persamaan: m=
V (Ci − Cf ) S
Keterangan: m = Kapasitas adsorpsi (mg/g) V = Volume larutan (L) Ci = Konsentrasi awal larutan (mg/L) Cf = Konsentrasi akhir larutan (mg/L) S
= Berat BioSPaPueira terimobilisasi (g)
Uji kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dibandingkan alofan dan BioSPaPueira dilakukan pada kondisi optimum. Kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dibandingkan alofan dan BioSPaPueira ditentukan dengan membandingkan kapasitas adsorpsinya. Kapasitas adsorpsi ditentukan dengan menggunakan persamaan yang sama untuk menghitung kapasitas adsorpsi BioSPaPueira terimobilisasi pada berbagai variasi pH dan waktu kontak.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini menunjukkan bahwa kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dan kondisi optimum adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi serta kemampuan BioSPaPueira dalam mengadsorp ion logam Cu dibandingkan alofan dapat diketahui. Untuk mencapai tujuan tersebut maka perlu dipastikan bahwa BioSPaPueira terimobilisasi yang disintesis adalah benar. Dalam penelitian ini yang menjadi pembanding adalah BioSPaPueira terimobilisasi yang disintesis oleh Widyaningsih (2008).
A. Preparasi Adsorben Produksi biosurfaktan hasil biotransformasi dengan media limbah cair tapioka oleh P. aeruginosa (BioSPaPueira) dilakukan pada kondisi optimum sesuai dengan produksi BioSPaPueira yang telah dilakukan oleh Windrawati (2008). Imobilisasi BioSPaPueira pada alofan dilakukan pada kondisi optimum sesuai dengan imobilisasi yang dilakukan oleh Widyaningsih (2008). Dari perbandingan BioSPaPueira : alofan sebesar 0,4 gr : 4 gr dihasilkan BioSPaPueira terimobilisasi sebanyak ± 4 gram. BioSPaPueira terimobilisasi dikarakterisasi, meliputi analisis gugus fungsi dengan FTIR, luas permukaan dan bilangan keasaman.
1. Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR Analisis gugus fungsi terhadap adsorben BioSPaPueira terimobilisasi dilakukan untuk mengetahui gugus-gugus fungsi yang ada dan untuk membandingkannya dengan gugus-gugus fungsi yang ada pada adsorben hasil sintesis Widyaningsih (2008). Gambar 10 menunjukkan gugus-gugus fungsi yang terdapat pada adsorben BioSPaPueira terimobilisasi hasil penelitian Widyaningsih (a) dan hasil penelitian ini (b). Hasil analisis terhadap gugus fungsi disajikan pada Tabel 2. Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa secara umum gugus-gugus fungsi yang
30
31
terdapat pada BioSPaPueira terimobilisasi mempunyai kesamaan dengan penelitian sebelumnya (Widyaningsih, 2008).
(a)
O-Si-O/O-Al-O simetris C=O
O-Si-O/O-Al-O asimetris
-OH Si-O/Al-O CO ester
`
(b)
O-Si-O/O-Al-O simetris
C=O O-Si-O/O-Al-O asimetris
Si-O/Al-O -OH CO ester
Gambar 10. Spektra FTIR BioSPaPueira terimobilisasi hasil penelitian Widyaningsih (a) dan hasil penelitian ini (b)
32
Tabel 2. Data Hasil Analisis Gugus Fungsi BioSPaPueira Terimobilisasi Serapan FTIR (cm-1) Identifikasi BioSPaPueira BioSPaPueira Pustaka (*)
terimobilisasi (**)
terimobilisasi (***)
3550 – 3200
3449.06
3450.11
Uluran O-H
1870-1540
1638.40
1640.30
Gugus C=O
1300-1000
1037.80
Gugus C-O ester
900-1250 #
1037.49 916.50
916.40
680-850#
789.99
789.75
420-500 #
540.30 471.23
540.91 471.25
Rentangan asimetris O-Si-O/ O-Al-O Rentangan simetris O-Al-O/ O-Si-O Gugus Si-O / Al-O
* Silverstein, Bassler, Morril (1986) ** Widyaningsih (2008) *** penelitian ini # Hamdan (1992)
Gugus-gugus fungsi yang teridentifikasi sebagai gugus aktif yang dapat mengikat ion logam yaitu hidroksi (–OH) yang ditunjukkan pada bilangan gelombang 3450,11 cm-1 dan karbonil (C=O) yang ditunjukkan pada bilangan gelombang 1640.30 cm-1.
2. Luas Permukaan Spesifik Pengukuran luas permukaan BioSPaPueira terimobilisasi menggunakan metode metilen biru. Dari hasil pengukuran diperoleh bahwa BioSPaPueira terimobilisasi mempunyai
luas
permukaan
sebesar
85,858±1,076
m2/gr
(Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 8). Jika dibandingkan dengan alofan maka BioSPaPueira terimobilisasi mengalami penurunan luas permukaan sebesar 17,09 % (Lampiran 9). Luas permukaan tersebut hampir sama dengan luas permukaan BioSPaPueira terimobilisasi hasil sintesis Widyaningsih yaitu sebesar 82,417±0,39 m2/g. Dalam penelitian ini juga dilakukan pengukuran luas permukaan alofan dan BioSPaPueira. Data luas permukaan alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi dapat dilihat pada Tabel 3.
33
Tabel 3. Data Luas Permukaan Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi Adsorben Luas Permukaan (m2/gr) Alofan
103,560
BioSPaPueira
54,845
BioSPaPueira Terimobilisasi
85,858
3. Bilangan Keasaman Bilangan keasaman adsorben BioSPaPueira terimobilisasi diukur dengan metode adsorpsi amonia. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa BioSPaPueira terimobilisasi mempunyai bilangan keasaman sebesar 9,118±0,416 mmol/gr (Perhitungan selengkapnya terlampir pada Lampiran 10). BioSPaPueira terimobilisasi mengalami kenaikan bilangan keasaman sebesar 121,42 % dibandingkan alofan (Lampiran 11). Hasil ini sama dengan bilangan keasaman adsorben BioSPaPueira terimobilisasi hasil sintesis Widyaningsih (2008). Dalam penelitian ini juga dilakukan pengukuran bilangan keasaman alofan dan BioSPaPueira. Data bilangan keasaman alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Data Bilangan Keasaman Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi Adsorben
Bilangan Keasaman (mmol/gr)
Alofan
4,118
BioSPaPueira
88,235
BioSPaPueira Terimobilisasi
9,118
Hasil karakterisasi terhadap BioSPaPueira terimobilisasi yang meliputi analisis gugus fungsi, luas permukaan dan bilangan keasaman menunjukkan bahwa adsorben yang dihasilkan mempunyai sifat-sifat yang hampir sama dengan hasil penelitian Widyaningsih (2008). Dengan demikian untuk selanjutnya adsorben tersebut dapat digunakan untuk adsorpsi terhadap ion logam Cu.
34
Pengukuran luas permukaan alofan dan BioSPaPueira terimobilisasi dengan metode metilen biru merupakan metode yang cukup tepat sedangkan pengukuran luas permukaan BioSPaPueira dengan metode metilen biru merupakan metode yang kurang tepat. Hal ini disebabkan sebagian BioSPaPueira larut dalam larutan metilen biru sehingga angka yang menunjukkan luas permukaan BioSPaPueira seperti tertera pada tabel 3 kurang tepat. Oleh karena itu, perlu menggunakan metode lain untuk mengukur luas permukaan BioSPaPueira sehingga diperoleh hasil pengukuran yang lebih akurat. Namun, dalam penelitian ini tidak dilakukan pengukuran luas permukaan BioSPaPueira dengan metode lain. Metode yang lebih tepat digunakan untuk mengukur luas permukaan zat yang dapat larut seperti BioSPaPueira diantaranya adalah metode BET (Brunauer et al., 1938).
B. Optimasi Kondisi Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi Proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah derajat keasaman (pH), ukuran butiran, temperatur larutan dan waktu kontak. Pada penelitian ini, faktor yang ingin diketahui pengaruhnya adalah pH awal larutan dan waktu kontak. Banyak penelitian telah membuktikan bahwa pH larutan dan waktu kontak berpengaruh terhadap proses adsorpsi atau dengan kata lain, banyaknya zat yang teradsorp oleh suatu adsorben sangat dipengaruhi oleh pH larutan dan waktu kontak. Untuk menghasilkan suatu adsorpsi yang maksimum atau adsorbat dapat teradsorp secara optimum oleh adsorben maka pengaturan pH dan waktu kontak perlu dilakukan. Pada penelitian ini dilakukan variasi pH larutan dan waktu kontak secara bersamaan sehingga dihasilkan suatu kondisi yang optimum bagi adsorben BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu. Variasi pH yang digunakan pada penelitian ini yaitu, pH 2, 4 dan 6. Pemilihan pH pada pH asam ini mengacu pada teori yang dikemukakan oleh Alloway dan Ayres (1997) yang menyatakan bahwa secara umum hampir semua logam (kecuali Mo) larut pada pH rendah. Di samping itu, pengendapan ion logam Cu menjadi Cu(OH)2 dapat terjadi jika pH larutan di atas 7. Berdasarkan
35
perhitungan pada Lampiran 12 ion logam Cu mengendap pada pH 6,59. Pengendapan tersebut dapat mempengaruhi proses adsorpsi yang berlangsung. Waktu kontak yang digunakan pada penelitian ini yaitu 0, 3, 5, 10, 20, 30 dan 45 menit. Data hasil adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi dapat dilihat pada Lampiran 13 sedangkan kapasitas adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi pada variasi pH dan waktu kontak tampak pada Gambar 11. Berdasarkan pada Gambar 11 dapat disimpulkan bahwa adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi optimum pada pH 6. Uji statistik dengan metode Duncan (Lampiran 14) juga digunakan untuk mendukung hasil tersebut. Sebagaimana dinyatakan oleh Suh, Yuh, dan Kim (1998) bahwa pada kondisi sangat asam akan terjadi kompetisi antara ion hidrogen dengan kation logam yang sama-sama bermuatan positif untuk berikatan dengan ligan, maka dapat diperkirakan kurang optimumnya adsorpsi ion logam Cu pada pH 2 dan 4 dibandingkan dengan adsorpsi ion logam Cu pada pH 6 juga disebabkan terjadinya persaingan ion hidrogen dengan ion logam Cu dalam berikatan dengan BioSPaPueira terimobilisasi. Pada pH 6 ion hidrogen dalam larutan relatif sedikit dibandingkan pada pH 2 dan 4 sehingga kompetisi antara ion hidrogen dan ion logam Cu cenderung kecil dan ion logam Cu yang berikatan dengan BioSPaPueira terimobilisasi menjadi lebih banyak dibandingkan pada pH 2 dan 4.
Kapasitas adsorpsi (mg/g)
0,25 0,20 pH 2
0,15
pH 4 pH 6
0,10 0,05 0,00 0
10
20
30
40
50
Waktu kontak (menit)
Gambar 11. Optimasi kondisi adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi
36
Waktu kontak merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses adsorpsi. Waktu kontaknya memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Secara kinetika proses adsorpsi memerlukan waktu kinetik yang spesifik untuk sistem adsorpsi yang dikerjakan. Oleh karena itu, proses adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi mempunyai waktu kontak yang spesifik. Waktu kontak optimum untuk adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi tidak dapat ditentukan. Hasil ini juga didukung dengan uji statistik dengan metode Duncan (Lampiran 14) dimana dengan uji ini waktu kontak optimum tidak dapat ditentukan. Dari Gambar 11 terlihat bahwa masing-masing pH mempunyai waktu kontak optimum yang berbeda-beda. Namun, dari ketiga variasi pH tersebut terlihat bahwa masing-masing mempunyai pola yang hampir sama, yaitu setelah mencapai waktu kontak optimum, kapasitas adsorpsi terhadap ion logam Cu hanya mengalami sedikit kenaikan. Waktu kontak optimum pada masing-masing pH juga tidak dapat ditentukan dengan metode Duncan (Lampiran 14) oleh karena itu, pada penelitian ini ditetapkan waktu kontak optimum (pada pH optimum), yaitu 20 menit. Dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa setelah 20 menit, kapasitas adsorpsi ion logam Cu hanya mengalami sedikit kenaikan. Hal ini diperkirakan karena situs-situs aktif atau pori-pori dalam BioSPaPueira terimobilisasi yang berperan mengadsorp ion logam Cu hampir semua telah berikatan dengan ion logam Cu. Perpanjangan waktu kontak sampai 45 menit tidak memberikan pengaruh kapasitas adsorpsi yang signifikan karena hanya sedikit situs-situs aktif atau pori-pori pada BioSPaPueira terimobilisasi yang masih tersisa atau belum berikatan dengan ion logam Cu. Perpanjangan waktu di atas 20 menit dikuatirkan akan menurunkan kapasitas adsorpsi oleh karena ion logam Cu yang telah terikat dapat terlepas kembali ke dalam larutan. Proses adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi ini berlangsung cepat kemungkinan karena adsorpsi yang terjadi hanya pada permukaan. Konsentrasi ion logam Cu pada berbagai variasi pH dan waktu kontak yang telah ditentukan mengalami penurunan setelah proses adsorpsi. Dengan berkurangnya konsentrasi ion logam Cu setelah proses adsorpsi maka terbukti
37
bahwa BioSPaPueira terimobilisasi dapat digunakan sebagai adsorben untuk mengadsorp ion logam Cu. Kondisi optimum adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi dicapai pada pH 6 dan waktu kontak 20 menit.
C. Perbandingan Kemampuan Adsorpsi Terhadap Ion Logam Cu Antara Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi Imobilisasi zat pada suatu matrik bertujuan untuk meningkatkan daya serapnya terhadap suatu adsorbat. Uji kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dibandingkan alofan dilakukan pada kondisi optimum yaitu pada pH 6 dan waktu kontak
20
menit.
Selain
membandingkan
kemampuan
BioSPaPueira
terimobilisasi terhadap alofan dalam mengadsorp ion logam Cu, pada penelitian ini juga dilakukan perbandingan kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap BioSPaPueira. Dalam proses adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira, sebagian BioSPaPueira larut. Oleh karena itu, nilai kapasitas adsorpsi BioSPaPueira yang terukur dalam penelitian ini kurang akurat.
1. Adsorpsi BioSPaPueira Terimobilisasi Terhadap Ion Logam Cu dalam Larutan Model Ion Logam Cu Hasil uji kemampuan adsorben BioSPaPueira terimobilisasi dibandingkan dengan alofan dan BioSPaPueira dalam mengadsorp ion logam Cu pada larutan model disajikan pada Gambar 12. Berdasarkan pada Gambar 12, jika dilihat dari harga kapasitas adsorpsi maka perbedaan kapasitas adsorpsi antara alofan dan BioSPaPueira terimobilisasi tidak terlalu signifikan. Dengan demikian kontribusi BioSPaPueira dalam menurunkan konsentrasi ion logam Cu sangat kecil, hal ini disebabkan karena pada adsorben BioSPaPueira terimobilisasi komposisi BioSPaPueira sangat kecil dibandingkan alofan.
38
Kapasitas adsorpsi (mg/g)
0,16
0,1513 0,1363
0,14 0,12
Alofan
0,10 BioSPaPueira 0,08 BioSPaPueira Terimobilisasi
0,06 0,04
0,0283
0,02 0,00 Jenis Adsorben
Gambar 12. Diagram perbandingan kapasitas adsorpsi antara alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap ion logam Cu dalam larutan model Berdasarkan pada Gambar 12 terlihat bahwa alofan mempunyai kapasitas adsorpsi yang relatif lebih besar dibandingkan dengan BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi (Perhitungan selengkapnya tertera pada Lampiran 15). Berdasarkan pada Tabel 4 terlihat bahwa bilangan keasaman BioSPaPueira terimobilisasi lebih besar
daripada
alofan tetapi lebih kecil daripada
BioSPaPueira. Bilangan keasaman alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi berturut-turut adalah 4,118; 88,235 dan 9,118 mmol/gr. Definisi keasaman diperlukan untuk menerangkan gugus aktif pada padatan tersebut (Trisunaryati, 1986). Dari data bilangan keasaman pada Tabel 4, dengan meningkatnya
keasaman
BioSPaPueira
terimobilisasi
maka
imobilisasi
BioSPaPueira pada alofan telah menambah situs-situs aktif pada BioSPaPueira terimobilisasi. Dengan bertambahnya keasaman/situs aktif pada BioSPaPueira terimobilisasi diharapkan semakin banyak ion logam Cu yang teradsorp dengan cara berikatan dengan situs-situs aktif tersebut. Namun yang terjadi pada penelitian ini tidak demikian. Luas permukaan merupakan salah satu faktor yang berperan dalam adsorpsi. Jika dilihat dari luas permukaan berdasarkan Tabel 3, dapat dilihat bahwa alofan
39
mempunyai luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi. Luas permukaan alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi berturut-turut adalah 103,560; 54,845 dan 85,858 m2/gr. Kapasitas adsorpsi alofan lebih besar daripada BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi karena luas permukaan alofan lebih besar daripada BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi. Hal ini sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Johannes (1974) yang mengemukakan bahwa adsorpsi adalah gejala pada permukaan sehingga makin luas permukaan makin banyak pula zat yang teradsorsp. Hal ini juga diperkuat dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Rahmayanti (2006). Dalam penelitiannya, Rahmayanti mengukur luas permukaan adsorben yang digunakan yaitu, biomassa Rhyzopus oryzae aktif dan biomassa terimobilisasi. Luas permukaan biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi sebesar 0,3853 m2/g dan 199,3599 m2/g sedangkan kapasitas adsorpsi biomassa aktif dan biomassa terimmobilisasi pada kondisi optimum sebesar 2,623 mg/g dan 3,775 mg/g. Dari hasil penelitian tersebut, kapasitas adsorpsi adsorben meningkat dengan meningkatnya luas permukaan adsorben. Alofan merupakan mineral yang berpori dan mempunyai kapasitas tukar kation yang cukup besar. Sejumlah penelitian membuktikan bahwa aktivasi secara kimia terhadap alofan dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi alofan terhadap adsorben. Hal ini disebabkan pengotor-pengotor yang menyumbat pori-pori alofan larut sehingga pori-pori menjadi bersih dan luas permukaan alofan semakin besar. Dengan demikian pori-pori alofan berperan dalam proses adsorpsi. Pada proses adsorpsi ion logam Cu oleh alofan, dimungkinkan pori-pori alofan berperan dalam mengadsorp ion logam Cu. Selain itu adsorpsi ion logam Cu oleh alofan juga dimungkinkan terjadi karena adanya pertukaran kation dimana ion logam Cu menggantikan kation penyeimbang pada alofan. Widyaningsih (2008) melakukan variasi jumlah alofan sebagai matriks pengimobilisasi dengan variasi perbandingan berat BioSPaPueira dan alofan sebesar 1:5, 1:7, dan 1:10 serta variasi waktu kontak 24 dan 48 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa luas permukaan spesifik adsorben hasil imobilisasi bila dibandingkan dengan alofan aktif terjadi penurunan luas permukaan. Hal ini
40
kemungkinan disebabkan karena terjadinya penyumbatan pori-pori alofan oleh partikel-partikel BioSPaPueira. Penurunan luas permukaan spesifik terkecil terlihat pada perbandingan dengan komposisi alofan terbesar yaitu pada perbandingan BioSPaPueira : alofan = 1:10. Hal ini disebabkan karena untuk komposisi alofan yang lebih besar, semakin sedikit pori-pori alofan yang terisi oleh BioSPaPueira sehingga masih terdapat sejumlah pori yang dimungkinkan belum terisi BioSPaPueira. Oleh karena itu, pada proses adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi diduga ion logam Cu masuk ke dalam pori alofan yang belum terisi secara maksimal oleh BioSPaPueira dan juga terikat dengan BioSPaPueira yang masuk ke dalam pori atau menempel pada permukaan alofan. Terikatnya ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi juga dimungkinkan terjadi melalui pertukaran kation dengan kation penyeimbang pada alofan yang tidak tertutup oleh BioSPaPueira. Adsorpsi, selain bergantung pada luas permukaan, juga bergantung pada sifat zat pengadsorp. Bilangan keasaman juga merupakan salah satu sifat alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi sebagai zat pengadsorp yang berperan dalam proses adsorspi terhadap ion logam Cu. Dari ketiga adsorben yang telah disebutkan di atas, bilangan keasaman BioSPaPueira adalah yang terbesar. Dengan melihat situs aktif pada BioSPaPueira maka sebenarnya BioSPaPueira juga berpotensi mempunyai daya adsorpsi yang cukup besar. Namun dari hasil penelitian diperoleh bahwa kapasitas adsorpsinya terhadap ion logam Cu lebih kecil dibandingkan alofan dan BioSPaPueira terimobilisasi. Hal ini mungkin karena luas permukaannya kecil. BioSPaPueira merupakan BioSPaPueira jenis rhamnolipid. Berdasarkan pada Gambar 4 maka ion logam Cu yang teradsorp oleh BioSPaPueira kemungkinan terikat secara kimia dengan terbentuknya ikatan antara ion logam Cu dengan gugus-gugus aktif pada BioSPaPueira seperti hidroksi, karbonil dari gugus ester dan juga terikat pada gugus karboksilat. Berdasarkan berbagai uraian tersebut dapat disimpulkan bahwa faktor yang lebih berperan dalam proses adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi adalah luas permukaan. Hal ini sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Johannes (1974) yang menyatakan bahwa faktor pendorong
41
(driving force) terjadinya adsorpsi adalah luas permukaan spesifik. Kurang efektifnya BioSPaPueira terimobilisasi dibandingkan alofan dapat disebabkan partikel-partikel BioSPaPueira mengisi pori-pori alofan sehingga menurunkan luas permukaannya seperti yang dikemukakan oleh Widyaningsih (2008). Beberapa penelitian membuktikan bahwa imobilisasi suatu zat pada matrik pengimobil dapat meningkatkan daya adsorpsi terhadap adsorbat. Sebagai contoh, penelitian yang dilakukan oleh Santoso (2005) berhasil meningkatkan daya adsorpsi Aspergillus oryzae yang diimobilisasi pada matrik natrium silikat. Dari hasil penelitiannya daya adsorpsi ion logam Ni oleh Aspergillus oryzae yang diimobilisasi pada matrik natrium silikat lebih besar dibandingkan dengan Aspergillus oryzae dan natrium silikat sebagai matrik pengimobil. Penelitian serupa juga dilakukan oleh Majdiyah (2007) yang melaporkan bahwa kapasitas adsorpsi terhadap logam Ni oleh Rhizopus oryzae yang diimobilisasi pada zeolit lebih besar daripada biomassa Rhizopus oryzae dan zeolit tanpa biomassa. Dengan demikian, di dalam larutan Cu model, imobilisasi BioSPaPueira pada alofan yang telah dilakukan oleh Widyaningsih tidak menghasilkan adsorben baru yang lebih efektif dalam mengadsorpsi ion logam Cu seperti yang diharapkan. Hasil yang serupa juga ditunjukkan oleh penelitian Sehol dkk (2004) tentang imobilisasi asam humat pada kitin. Dalam penelitian tersebut,
pada perbandingan asam
humat : kitin = 1:10 diperoleh bahwa kapasitas adsorpsi kitin sebagai matrik pengimobil lebih besar daripada asam humat maupun adsorben hasil imobilisasi.
2. Adsorpsi BioSPaPueira Terimobilisasi Terhadap Ion Logam Cu dalam Limbah Pencucian Perak Kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu dibandingkan alofan dan BioSPaPueira diuji dalam larutan Cu model dan juga diuji dalam limbah yang mengandung ion logam Cu. Pada penelitian ini limbah yang digunakan adalah limbah pencucian perak yang berasal dari Kota Gede, Yogyakarta. Seperti halnya uji kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap ion logam Cu dalam larutan model, uji kemampuan dalam limbah juga dilakukan pada pH 6 dan waktu kontak 20 menit.
42
Hasil uji kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dibandingkan dengan alofan dan BioSPaPueira dalam mengadsorp ion logam Cu pada limbah pencucian perak disajikan pada Gambar 13. Lampiran 16 menyajikan perhitungan kapasitas adsorpsi selengkapnya. Dalam limbah pencucian perak, jika dilihat dari harga kapasitas adsorpsi maka perbedaan kapasitas adsorpsi antara alofan dan BioSPaPueira terimobilisasi juga tidak terlalu signifikan seperti hasil uji kemampuan adsorben BioSPaPueira terimobilisasi dibandingkan alofan dalam mengadsorp ion logam Cu pada larutan model.
Kapasitas adsorpsi (mg/g)
0,16 0,14 0,1205 0,12
0,1059
Alofan
0,10 BioSPaPueira
0,08
BioSPaPueira Terimobilisasi
0,06 0,04
0,0370
0,02 0,00 Jenis Adsorben
Gambar 13. Diagram perbandingan kapasitas adsorpsi antara alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap ion logam Cu dalam limbah pencucian perak
Berdasarkan Gambar 13, BioSPaPueira terimobilisasi terlihat mempunyai kapasitas adsorpsi yang lebih besar dibandingkan alofan dan BioSPaPueira. Kapasitas adsorpsi BioSPaPueira terimobilisasi, alofan, dan BioSPaPueira berturut-turut
adalah
0,1205±0,0056
mg/g,
0,1059±0,0082
mg/g
dan
0,0370±0,0025 mg/g. Hal ini berbeda dengan hasil uji kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi terhadap ion logam Cu dalam larutan model. Perbedaan hasil ini dapat disebabkan karena sistem larutan yang berbeda antara larutan Cu model dan
43
larutan Cu limbah. Dalam larutan model ion logam Cu hanya terdapat ion logam Cu yang diadsorp sedangkan dalam limbah pencucian perak, selain ion logam Cu, ion logam lain juga diperkirakan ada dalam limbah tersebut. Menurut Alloway dan Ayres (1997), adsorpsi spesifik yang merupakan suatu bentuk adsorpsi yang lebih kuat, melibatkan beberapa kation logam berat. Logam yang paling mudah membentuk kompleks hidroksi akan diadsorspi paling banyak. Urutan kenaikan kekuatan adsorpsi spesifik dari logam-logam berat terseleksi yaitu: Cd > Ni > Co > Zn >> Cu > Pb > Hg. Tingkat atau kapasitas ion logam mana yang akan diadsorpsi tergantung pada sifat logam yang terkait (valensi, jari-jari, derajat hidrasi dan koordinasi dengan oksigen), pH, karakter/sifat dasar dari adsorben, konsentrasi dan sifat logam lain yang ada dan keberadaan ligan terlarut di sekitar zat cair. Menurut Suhendrayatna (1999), imobilisasi mikroorganisme khususnya mikroorganisme mati, proses adsorpsinya sensitif terhadap pH dan spesifikasi logam. Ongnes dan Temar (1998) dalam Majdiyah (2007) mengemukakan bahwa adsorpsi zeolit selektif terhadap adsorben. Dari berbagai uraian tersebut dapat ditarik suatu pemikiran bahwa terjadinya perbedaan pola pada uji kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi antara ion logam Cu dalam larutan model dan limbah pencucian perak dapat disebabkan beberapa hal, di antaranya adalah sifat dasar/karakter adsorben dan konsentrasi dan sifat logam lain yang hadir dalam limbah. Sifat dasar adsorben yang berbeda-beda menyebabkan masing-masing adsorben mempunyai selektifitas yang berbeda-beda atau selektif terhadap adsorbat. Sebagai contoh, selektifitas mineral lempung dan adsorben oksida hidrous dalam tanah dan sedimen untuk logam divalen pada umumnya mengikuti urutan Pb > Cu > Zn > Ni > Cd. Urutan selektifitas peat (tanah gemuk yang dipakai sebagai bahan pembakar) yaitu Pb > Cu > Cd = Zn > Ca. Sebagai contoh lain, dalam penelitiannya tentang pengambilan ion logam Pb, Cd dan Cu oleh crude biospasoy, Erawati (2007) melaporkan bahwa pada kondisi optimum, kapasitas penyerapan ion logam Pb sebesar 0,31±0,0037 mg/g, kapasitas penyerapan ion logam Cd sebesar 0,17±0,0023 mg/g dan ion logam Cu mempunyai kapasitas penyerapan 0,11±0,0032 mg/g. Jika diurutkan maka
44
kapasitas penyerapan ion logam Pb, Cd dan Cu oleh crude biospasoy mengikuti urutan Pb > Cd > Cu. Demikian pula dengan BioSPaPueira terimobilisasi, alofan dan BioSPaPueira masing-masing mempunyai karakter yang berbeda sehingga selektifitasnya dalam mengadsorp ion logam juga berbeda. Di dalam limbah pencucian perak, BioSPaPueira terimobilisasi lebih selektif atau lebih kuat mengadsorp ion logam Cu dibandingkan alofan dan BioSPaPueira. Kurang efektifnya alofan dibandingkan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu diperkirakan karena ada ion logam lain yang mempunyai kekuatan untuk diadsorpsi lebih besar dibandingkan ion logam Cu. Kapasitas adsorpsi tergantung pada jenis zat yang diimobilisasi dan matrik pengimobil. Pada penelitian ini, alofan yang digunakan sebagai matrik pengimobil mempunyai kapasitas penyerapan yang lebih kecil dibandingkan kapasitas penyerapan oleh alofan pada penelitian-penelitian lain yang menggunakan alofan sebagai adsorben. Hal ini dapat disebabkan komposisi alofan dalam sampel lebih kecil dibandingkan komposisi alofan yang digunakan dalam penelitian-penelitian lain tentang alofan. Alofan yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai komposisi sebesar 34,81% (Lampiran 17) sedangkan dalam penelitian-penelitian lain, alofan yang digunakan mempunyai komposisi ± 50%. Oleh karena itu, dalam menggunakan alofan sebagai matrik pengimobil sebaiknya menggunakan sampel dengan komposisi alofan yang cukup besar sehingga kapasitas adsorpsinya juga besar. Kapasitas adsorpsi BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu relatif kecil dibandingkan dengan beberapa hasil penelitian lain tentang imobilisasi. Beberapa penelitian tentang imobilisasi dan hasilnya dirangkum pada Tabel 5.
45
Tabel 5. Kapasitas Adsorpsi Berbagai Adsorben Hasil Imobilisasi No.
1.
Adsorben
BioSPaPueira terimobilisasi pada Alofan
2.
Adsorbat
Kapasitas Adsorpsi
Cu
0,1829 mg/g
Ni
21,186 mg/g
Aspergillus oryzae yang diimobilisasi pada matrik natrium silikat
3.
Rhizopus oryzae yang diimobilisasi pada matrik natrium silikat
4.
Rhizopus oryzae terimobilisasi pada zeolit
5.
Remazol yellow
Ni
3,775 mg/g
18,623 mg/g
Penelitian ini Santoso (2005)
Rahmayanti (2006) Majdiyah (2007) a. Kurniawan
a. Asam humat yang diimobilisasi pada kitin dari
Pustaka
Ni
37,386 mg/g
dkk (2004)
cangkang kepiting air tawar b. Asam humat yang diimobilisasi pada kitin dari
b. Kurniawan Ni
38,602 mg/g
Cr (III)
8,938.102 mg/g
dkk (2004)
cangkang kepiting air laut 6.
Asam humat yang diimobilisasi pada kitin
Sehol dkk (2004)
42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan 1. BioSPaPueira terimobilisasi dapat digunakan untuk mengadsorp ion logam Cu dan mencapai kondisi optimum pada pH 6 dan waktu kontak 20 menit dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0,1829±0,0136 mg/g. 2. Pada proses adsorpsi ion logam Cu, di dalam larutan model ion logam Cu kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu lebih kecil dibandingkan alofan dengan kapasitas adsorpsi BioSPaPueira terimobilisasi dan alofan sebesar 0.1363±0.0011mg/g dan 0,1513±0,0035 mg/g. Di dalam limbah pencucian perak kemampuan BioSPaPueira terimobilisasi dalam mengadsorp ion logam Cu lebih besar daripada alofan dengan
kapasitas
BioSPaPueira
terimobilisasi
dan
alofan
sebesar
0,1205±0,0056 mg/g dan 0,1059±0,0082 mg/g.
B. Saran 1. Dalam menentukan kondisi optimum adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi, selain waktu kontak dan pH awal larutan juga perlu dilakukan variasi faktor-faktor lain seperti temperatur larutan dan jumlah adsorben yang digunakan. 2. Perlu dilakukan uji isoterm adsorpsi untuk mengetahui jenis adsorpsi ion logam Cu oleh BioSPaPueira terimobilisasi.
46
DAFTAR PUSTAKA
Alloway, B. J and Ayres, D. C. 1997. Chemical Principles of Environmental Pollution. Blackie Academic & Professional, an Imprint of Chapman & Hall. London. Barr and Klinowski. 1995. ESCA and Solid-State NMR Studies of Allophane. The Mineralogical Society. Cambridge. Brunauer, S., Emmett, P.H and Teller, E. 1938. Adsorption of Gases in Multimolecular Layers. J. Am. Chem. Soc. 60(2), pp 309-319. Cheremisinoff, P. N. 1987. Carbon Adsorption Application. Ann Arbor Science Publ. Inc. Michigan. Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. UI-Press. Jakarta. Erawati, S. 2007. Pengambilan Ion Logam Berat dengan Biosurfaktan Hasil Biotransformasi Minyak Kedelai Oleh Pseudomonas aeruginosa. Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta. Ghazali, R., Ahmad, S. 1997. Biosurfactant: A Review. Palm Oil Research Institute Of Malaysia. Kuala Lumpur. Grimshaw, Rex. W. 1980. The Chemistry and Physics of Clay and Other Ceramic Materials. A Halsted Press Book. New York. Gupta, R., Ahuja P., Khan S., Saxena R. K and Mohapatra, H. 2000. Microbial Biosorbents: Meeting Challenges of Heavy Metals Pollution in Aqueous Solutions. Currents Science. Vol. 78. No. 8. Gustafsson, J. P., Karltun, E., Bhattacharya, P. 1998. Allophane and Imogolite in Swedish soils. Research TRITA-AMI 3046, Division of Land and Water Resources, Departement of Civil and Environment Engineering. Royal Institute of Tecnology (KTH). Stockholm. Sweden. Haacker, J. 1997. Immobilized Enzymes. Rensselaer Polytechnic Institute. New York. http://www.rpi.edu/dept/chem-eng/Biotech-Environ/IMMOB/metods.html Hamdan. 1992. Introduction To Zeolites Synthesis, Characterization, and Modifications. Universitas Teknologi. Malaysia.
47
48
Herman, D. C., Artiola, J. F. and Miller, R. N. 1995. Removal of Cadmium, Lead and Zinc from Soil by Rhamnolipid Biosurfactant. Environmental Science & Technology. Vol. 29. No. 9. Johannes, H. 1974. Pengantar Kimia Koloid dan Permukaan. UGM-Press. Yogyakarta. Khopkar, S. M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta. Kosaric, N. 2001. Biosurfactans and Their Application for Soil Bioremidiation, Foodtechnol, Biotechnol. 39 (4). Kurniawan, A. dkk. 2004. Adsorpsi Nikel (II) dengan Asam Humat Terimobilisasi pada Kitin. Seminar Nasional Kimia XIV. Yogyakarta. Kusworo, Y. 2004. Kajian Pengaruh Pemanasan Terhadap Alofan Serta Kemampuannya Mensorpsi Logam Berat Cd dalam Limbah Cair Pabrik Cat. Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta. Liptrot, G. F. 1974. Modern Inorganic Chemistry. Second Edition. The English Language Book Society and Mills Boon Limited. Maier, M.E., Stanghellini, M.E., Rasmussen, S.L.,. Kim, D-H and Zhang, Y. 1998. Microbially Produced Rhamnolipid (Biosurfactants) for the Control of Plant Pathogenic Zoosporic Fungi. U.S. Patent No. 5,767,090. http://superfund.pharmacy.arizona.edu/news/breif119.html Majdiyah. S. R. 2007. Pengaruh Imobilisasi Rhyzopus oryzae Teraktivasi pada Zeolit Untuk Biosorpsi Ion Nikel (II). Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta. Munir, M. 1996. Tanah-tanah Utama Indonesia. PT Dunia Pustaka Jaya. Jakarta. Peni, S. 2001. Perbandingan Tingkat Penyerapan Arang Aktif , Breksi Batu Apung dan Kulit Terhadap Zat Warna Limbah Cair Industri Batik. Program Pasca Sarjana UNS. Surakarta. Prowida, D. 2003. Karakterisasi Alofan Alam yang Diaktivasi dengan HCl Sebagai Adsorben Limbah Logam Berat Seng (Zn). Skripsi. FMIPA UNS. Surakarta. Rahmayanti, P. V. 2006. Optimasi pH dan Waktu Kontak Biosorpsi Zat Warna Remazol Yellow Oleh Biomassa Rhyzopus oryzae Aktif dan Terimmobilisasi. Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta
49
Santoso, B. 1985. Sifat dan Ciri Andosol. Fakultas Pertanian. Jurusan Ilmu Tanah. Universitas Brawijaya. Malang. Santoso, S.S.D. 2005. Biosorpsi Ion Nikel (II) dengan Aspergillus Oryzae: Pengaruh Aktivasi dan Immobilisasi pada Matrik Natrium Silikat. Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta Sehol, dkk., 2004, Imobilisasi Asam Humat pada Kitin dan Aplikasinya Sebagai Adsorben Cr (III). Seminar Nasional Kimia XIV. Yogyakarta. Silverstein, R.M., et. al. 1986. Penyidikan Spektrofotometrik Senyawa Organik. Edisi Keempat. Terjemahan: Hartomo, A.J., dkk. Erlangga. Jakarta. Solecha, D.I., Bambang, K. 2002. Penentuan Ion Cu (II) dalam Sampel Air Secara Spektrofotometri Berbasis Reagen Kering TAR/PVC. Jurnal Ilmu Dasar Vol. 3 No. 2: 86-91. Suhendrayatna. 1999. Bioremoval Logam Berat dengan Menggunakan Mikroorganisme: Suatu Kajian Kepustakaan. ISTECS-Chapter. Japan. Suh, J. H., Kim, D. S., and Yun, J. W. 1998. Effect of pH on Pb2+ Accumulation in Saccharomycers cerevisiae and Aerobasidium pullulans. Biotechnology Letter. Vol. 20. No. 2. Trisunaryati, W. 1986. Penentuan Keasaman Padatan dan Pengaruh Temperatur Kalsinasi. Skripsi. FMIPA. UGM. Yogyakarta. University Communications. 2007. Interdisciplinary UA, NAU Team Receives $ 3.3 Million to Study Biosurfactants. The University of Arizona. Tucson http://uanews.org/node/16256 Wada. 1998. Mineralogical Characteristics of Andisol. Dalam Theng, B. K. Soil With Variabel Charge. Society of Soil Science. New Zealand. Wahidi, B. R. 2003. Pemanfaatan Alofan Alam yang Diaktivasi dengan H2SO4 Sebagai Adsorben pada Limbah Industri Alkohol. Skripsi. FMIPA UNS. Surakarta. Windrawati. 2008. Pembuatan Biosurfaktan Secara Biotransformasi Menggunakan Limbah Cair Industri Tapioka Sebagai Media Oleh Pseudomonas aeruginosa. Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta. Widyaningsih, V. 2008. Sintesis dan Karakterisasi Adsorben Hasil Immobilisasi Biosurfaktan pada Alofan. Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta.
50
Wiratna, I. 2007. Pengambilan Ion Logam Berat dengan Biosurfaktan Hasil Biotransformasi Minyak Jagung oleh Pseudomonas aeruginosa. Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta. Zulaikha, I.A. 2005. Karakterisasi Zn/Al Hydrotalcite Like Hasil Sintesis dalam Ragam Rasio Mol Zn/Al. Skripsi. FMIPA. UNS. Surakarta.
Lampiran 1. Diagram Alir Cara Kerja
1. Produksi BioSPaPueira a. Preparasi limbah cair tapioka (manipueira) sebagai media fermentasi NaCl (5 gr/l)
nutrient broth (8gr/l)
manipueira diatur
pH ±7 diautoklaf
Media fermentasi
b. Pemeliharaan biakan Pseudomonas aeruginosa
ditanam
Nutrient Agar Disimpan dalam lemari Pendingin 4o C
Stok biakan P. aeruginosa c. Penyiapan inokulum 10 ml media inolukasi terdiri dari akuades + 8 g/L nutrient broth + 5 g/L NaCl
diinokulasikan
P. aeruginosa
Dishaker 150 rpm selama 24 jam pada suhu kamar
Inokulum P. aeruginosa
51
52
d. Kultur fermentasi Inokulum P. aeruginosa diambil 0,2 mL Media fermentasi 5 mL
diambil 0,4 mL
Media fermentasi 10 mL
dishaker
dishaker 150 rpm pada suhu kamar
Media fermentasi 125 mL
Kecepatan 150 rpm selama 24 jam pada suhu kamar e. Recovery BioSPaPueira Media fermentasi disentrifugasi pada 2500 rpm selama 15 menit
Pelet mikroorganisme
ditambahkan HCl 6N Supernatan tanpa bertetes-tetes mikroorganisme diasamkan hingga pH 2,0 didiamkan semalam pada 4°C Supernatan
kloroform : metanol (2 : 1, v/v)
diekstraksi didiamkan semalam Fase air
Fase pelarut dievaporasi Residu dikeringkan BioSPaPueira dianalisis FTIR, luas permukaan dan bilangan keasaman
53
2. Preparasi Alofan Aktif a.
Preparasi Alofan Tanah Alofan
direndam
Akuades
-
disaring - dikeringkan
Lumpang Porselin digerus
Serbuk
Ayakan 150 mesh
Sampel Alofan dianalisis
Uji NaF, XRD, FTIR b. Aktivasi Alofan 1 L H2SO4 3 N
200 g sampel alofan - diaduk (t= 3 jam) - disaring
Filtrat
Suspensi
dicuci
pH netral - disaring - dikeringkan
Oven 100oC
Alofan aktif dianalisis
FTIR, luas permukaan, bilangan keasaman
Akuades
54
3. Imobilisasi BioSPaPueira pada Alofan 0,4 g BioSPaPueira
5 ml akuades
divorteks (t = 1 menit)
4 g Alofan
Campuran BioSPaPueira
25 mL akuades
Shaker (t = 24 jam) disaring
Filtrat
Suspensi dikeringkan
Oven 40-45oC
Adsorben dianalisis
FTIR, luas Permukaan & bilangan keasaman.
4. Pembuatan Larutan Induk Cu 1000 ppm 3,72 gr Cu(NO3)2.3H2O
Labu ukur 1000 ml
Larutan Cu 1000 ppm
Dilarutkan hingga batas HNO3 0,1 M
55
5. Penentuan pH dan Waktu Kontak Optimum a. Pembuatan kurva standar larutan Cu 10 ml larutan Cu dengan konsentrasi 0; 0,5; 1; 1,5; 2; dan 2,5 ppm dianalisis
SSA
Absorbansi, konsentrasi
b. Penentuan pH dan waktu kontak optimum ion logam Cu Larutan Cu 2 ppm sebanyak 10 ml Diatur pada pH 2, 4 dan 6
0,05 gr BioSPaPueira terimobilisasi
Campuran BioSPaPueira terimobilisasi Dishaker 150 rpm selama 0, 3, 5, 10, 20, 30, 45 menit
Campuran BioSPaPueira terimobilisasi disaring
filtrat dianalisis
SSA
Absorbansi, konsentrasi
56
6. Perbandingan Kemampuan Antara BioSPaPueira, Alofan, dan BioSPaPueira Terimobilisasi dalam Mengadsorp Ion Logam Cu a. Dalam larutan model ion logam Cu Masing-masing 0,05 gr ditambahkan alofan, BioSPaPueira, BioSPaPueira terimobilisasi
Larutan Cu 2 ppm sebanyak 10 ml Diatur pada pH optimum dishaker selama t kontak optimum disaring
filtrat dianalisis
SSA
Konsentrasi Cu akhir b. Dalam limbah pencucian perak Masing-masing 0,05 gr ditambahkan alofan, BioSPaPueira, BioSPaPueira terimobilisasi
10 ml limbah pencucian perak 2 ppm Diatur pada pH optimum dishaker selama t kontak optimum disaring
filtrat dianalisis
SSA
Konsentrasi Cu akhir
57
Lampiran 2. Spektra FTIR BioSPaPueira
58
Lampiran 3. Data XRD Alofan Alam
59
60
61
62
Lampiran 4. Spektra FTIR Alofan Alam
63
Lampiran 5. Spektra FTIR Alofan Aktif
64
Lampiran 6. Spektra FTIR Adsorben BioSPaPueira Terimobilisasi
65
Lampiran 7. Perhitungan Pembuatan Larutan Induk Ion Logam Cu 1000 ppm
Konsentrasi logam Cu = Mr Cu(NO)3.3H2O x 1000 ppm Ar Cu = 243,37 g/mol x 1000 ppm 65,37 g/mol = 3722,96 ppm = 3722,96 mg/L = 3,7230 g/L Untuk membuat larutan logam Cu 1000 ppm dibutuhkan Cu(NO)3.3H2O sebanyak 3,7230 g.
66
Lampiran 8. Perhitungan Luas Permukaan Spesifik dengan Metode Metilen Biru
A. BioSPaPueira
1. Pembuatan larutan metilen biru 100 ppm Metilen biru sebanyak 100 mg dilarutkan dalam akuades hingga 1 L . 2. Pembuatan larutan standar metilen biru Larutan standar metilen biru dengan konsentrasi yang lebih kecil dibuat dengan pengenceran larutan metilen biru 100 ppm sehingga mendapatkan larutan metilen biru dengan konsentrasi 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; dan 3,5 ppm. 3. Penentuan λ maksimum (600-700 nm): Salah satu larutan standar metilen biru (0,5 ppm) diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang antara 600-700 nm, dengan interval 10 nm, kemudian dapat ditentukan λ maksimumnya. λ
A
600
0.025
610
0.028
620
0.030
630
0.031
640
0.036
650
0.044
660
0.049
670
0.045
680
0.029
690
0.015
700
0.009
Dari tabel diatas, dapat ditentukan λ maksimumnya 660 nm.
67
4. Pengukuran waktu setimbang Sebanyak 0,05 gr BioSPaPueira direaksikan dengan 20 ml larutan metilen biru 100 ppm kemudian dishaker dengan variasi waktu 0, 10, 15, 30 dan
40
menit,
kemudian
disaring
dan
filtratnya
diukur
dengan
spektrofotometer UV-Vis. 0,5 ml filtrat diencerkan menjadi 10 ml lalu diukur absorbansinya. Data hasil pengukuran waktu setimbang t (menit)
Absorbansi
0
0,586
10
0,570
15
0,490
30
0,563
40
0,593
Dari hasil pengukuran diperoleh waktu setimbang 15 menit. 5. Pembuatan kurva standar metilen biru Masing-masing larutan standar metilen biru dengan konsentrasi 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; dan 3,5 ppm diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis pada λ maksimum. Dari data yang diperoleh, dibuat kurva hubungan antara konsentrasi dan absorbansinya. Tabel kurva standar C metilen biru (ppm)
Absorbansi
0
0
0,5
0,028
1
0,118
1,5
0,209
2
0,243
2,5
0,442
3
0,497
3,5
0,574
68
Kurva standar absorbansi vs konsentrasi metilen biru (ppm)
Absorbansi
Kurva Standar Metilen Biru 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 0
1
2
3
4
Konsentrasi
Diperoleh: r = 0,9863 y = 0,1754 x -0,0432 Ckestabilan =
A + 0,0432 0,1754
6. Penentuan luas permukaan spesifik Sebanyak 0,05 gr BioSPaPueira direaksikan dengan 20 ml larutan metilen biru 100 ppm kemudian dishaker selama waktu setimbang, kemudian disaring dan filtratnya diukur dengan spektrofotometer UV-Vis. 0,5 ml filtrat diencerkan menjadi 10 ml lalu diukur absorbansinya. Luas permukaan dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini:
S=
Xm.N . A M
Dengan ketentuan S adalah luas permukaan (m2), Xm adalah metilen biru yang terserap oleh 0,05 gr sampel, N adalah Bilangan Avogadro (6,02.1023), A adalah luas permukaan 1 mol metilen biru (197.10-20 m2/mol) dan M adalah massa molekul metilen biru sebesar 320,5. Sehingga dapat dihitung sebagai berikut: Xm = (Cawal – Ckestabilan ) mg/lt x V lt Dengan Cawal = 100 ppm Ckestabilan =
A + 0,0432 0,1754
V = 20 ml = 0,020 lt A = absorbansi pada waktu kestabilan
69
Data hasil pengukuran untuk BioSPaPueira Sampel
Absorbansi
BioSPaPueira 1
0,507
BioSPaPueira 2
0,511
Perhitungan: •
Perulangan I Untuk sampel BioSPaPueira dengan absorbansi 0,507 Ckestabilan = 0,507 + 0,0432 0,1754
= 3,1350 mg/lt (Ckestabilan dalam 10 ml) Ckestabilan dalam 0,5 ml = 62,700 mg/lt Xm
= (Cawal - Ckestabilan)mg/lt x V lt = (100 –62,700) mg/lt x 0,020 lt = 0,7460 mg
S=
Xm.N . A M
-3 23 -20 2 S = 0,7460.10 g.6,02.10 .197.10 m /molekul
320,5 g/mol
S = 2,7604 m2/0,05 g •
= 2,7604 m2
= 55,208 m2/g
Perulangan II Untuk sampel BioSPaPueira dengan absorbansi 0,511 A + 0,0432 Ckestabilan = 0,511 + 0,0432 0,1754 0,1754
= 3,1596 mg/lt (Ckestabilan dalam 10 ml) Ckestabilan dalam 0,5 ml = 63,192 mg/lt Xm
= (Cawal - Ckestabilan)mg/lt x V lt = (100 – 63,192) mg/lt x 0,020 lt = 0,7362 mg
70
S=
Xm.N . A M
-3 23 -20 2 S = 0,7362.10 g.6,02.10 .197.10 m /molekul
320,5 g/mol
= 3,4531 m2
S = 3,4531 m2/0,05 g = 54,482 m2/g Jadi, luas permukaan spesifik BioSPaPueira = 54,845±0,510 m2/g
B. Alofan
1. Pengukuran waktu setimbang Data hasil pengukuran waktu setimbang T (menit) Absorbansi 0 1,117 10 1,012 15 0,998 30 0,979 35 0,618 40 0,763 45 0,860 60 0,912 Dari hasil pengukuran diperoleh hasil waktu setimbang 35 menit.
2. Pembuatan kurva standar metilen biru Data kurva standar C metilen blue (ppm) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Absorbansi 0 0,082 0,230 0,304 0,365 0,427 0,663 0,780 0,851
71
Kurva standar absorbansi vs konsentrasi metilen biru (ppm) Kurva Standar Metilen Biru 1
Absorbansi
0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2
0
1
2
3
4
5
Konsentrasi Metilen Biru (ppm)
Diperoleh: r = 0,989 y = ax+b = 0,2162x-0,0211
C kestabilan =
A + 0,0211 0,2162
3. Penentuan luas permukaan spesifik Sebanyak 0,05 gr alofan direaksikan dengan 20 ml larutan metilen biru 100 ppm lalu dishaker selama 35 menit kemudian disaring. Sebanyak 1 ml filtrat diencerkan menjadi 10 ml dan diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis. Data hasil pengukuran untuk alofan Sampel
Absorbansi
Alofan 1
0,618
Alofan 2
0,638
72
Perhitungan: •
Perulangan I Untuk sampel alofan dengan absorbansi 0,618 Ckestabilan = 0,618 + 0,0211 0,2162
= 2,956 mg/lt (Ckestabilan dalam 10 ml) Ckestabilan dalam 1 ml = 29,56 mg/lt Xm
= (Cawal - Ckestabilan)mg/lt x V lt = (100 –29,56) mg/lt x 0,020 lt = 1,4088 mg
Xm.N . A M -3 23 -20 2 S = 1,4088 .10 g.6,02.10 .197.10 m /molekul = 5,2129 m2 S=
S = 5,2129 m2/0,05 g •
320,5 g/mol = 104,258 m2/g
Perulangan II Untuk sampel alofan dengan absorbansi 0,638 Ckestabilan =
0,638 + 0,0211 0,2162
= 3,0486 mg/lt (Ckestabilan dalam 10 ml) Ckestabilan dalam 1 ml = 30,486 mg/lt Xm
= (Cawal - Ckestabilan)mg/lt x V lt = (100 – 30,486) mg/lt x 0,020 lt = 1,390 mg
S=
Xm.N . A M
-3 23 -20 2 S = 1,390.10 g.6,02.10 .197.10 m /molekul
320,5 g/mol
= 5,1434 m2
S = 5,1434 m2/0,05 g = 102,868 m2/g Jadi, luas permukaan spesifik alofan = 103,560±0,980 m2/g
73
C. BioSPaPueira Terimobilisasi
1. Pembuatan kurva standar metilen biru Tabel kurva standar C metilen blue (ppm)
Absorbansi
0
0
0,5
0,126
1
0,216
1,5
0,290
2
0,384
2,5
0,491
3
0,517
Kurva standar absorbansi vs konsentrasi metilen biru (ppm) 0,6
Absorbansi
0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Konsentrasi Metilen Biru (ppm)
Dari hasil pengukuran, diperoleh: r = 0,9929 y = 0,0268 + 0,1749x
C kestabilan =
A − 0,0268 0,1749
2. Penentuan luas permukaan BioSPaPueira terimobilisasi Sebanyak 0,05 gr BioSPaPueira terimobilisasi direaksikan dengan 20 ml larutan metilen biru 100 ppm lalu dishaker selama 35 menit kemudian
74
disaring. Sebanyak 0,5 ml filtrat diencerkan menjadi 10 ml dan diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis. Data hasil pengukuran Sampel
Absorbansi
BioSPaPueira terimobilisasi 1
0,385
BioSPaPueira terimobilisasi 2
0,403
Perhitungan: •
Perulangan I Untuk sampel BioSPaPueira terimobilisasi dengan absorbansi 0,385 C kestabilan =
A − 0,0268 0,385 − 0,0268 = = 2,0480 0,1749 0,1749
Ckestabilan dalam 10 ml = 2,0480 ppm Ckestabilan dalam 0,5 ml = 40,96 ppm Xm
= (Cawal - Ckestabilan)mg/lt x V lt = (100 – 40,96) mg/lt x 0,020 lt = 1,1808 mgr
S=
Xm.N . A M
S=
1,1808x10 −3 grx6,02 x10 23 x197 x10 −20 m 2 / molekul = 4,369 m2 320,5 gr / mol
S = 4,369 m2/0,05 gr = 87,38 m2/gr •
Perulangan II Untuk sampel BioSPaPueira terimobilisasi dengan absorbansi 0,403
C kestabilan =
A − 0,0268 0,403 − 0,0268 = = 2,1509 0,1749 0,1749
Ckestabilan dalam 10 ml = 2,1509 ppm Ckestabilan dalam 0,5 ml = 43,018 ppm Xm
= (Cawal - Ckestabilan)mg/lt x V lt = (100 – 43,018) mg/lt x 0,020 lt = 1,1396 mgr
75
S=
Xm.N . A M
S=
1,1396 x10 −3 grx6,02 x10 23 x197 x10 −20 m 2 / molekul = 4,2168 m2 320,5 gr / mol
S = 4,2168 m2/0,05 gr = 84,336 m2/gr Jadi, luas permukaan spesifik BioSPaPueira terimobilisasi = 85,858±1,076 m2/gr.
76
Lampiran 9. Perhitungan Persentase Penurunan Luas Permukaan BioSPaPueira Terimobilisasi
% Penurunan Luas Permukaan (LP) = =
L. P Alofan – L. P Adsorben x 100% L. P Alofan 103,56 – 85,858 x 100% 103,56
= 17,09 %
77
Lampiran 10. Perhitungan Bilangan Keasaman dengan Metode Adsorpsi Amoniak
Bilangan keasaman dapat ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut: Keasaman =
A− B x1000 mmol/berat sampel (gr) BM NH 3
Dengan: A = berat krus + sampel setelah terjadi adsorpsi (gr) B = berat krus + sampel mula-mula (gr) BMNH3 = 17 g/mol Berat sampel = 0,1 gr
Data hasil percobaan: Sampel
A
B
BioSPaPueira 1
11,242
11,092
BioSPaPueira 2
11,339
11,189
Alofan 1
11,200
11,193
Alofan 2
11,291
11,284
BioSPaPueira terimobilisasi 1
21,155
21,140
BioSPaPueira terimobilisasi 2
11,815
11,799
Perhitungan:
1. BioSPaPueira • Perulangan I Keasaman =
11,242 – 11,092 17
x 1000 / 0,100
= 88,235mmol/g
• Perulangan II – 11,189 11,339–11,189 Keasaman = 11,339 1717
x 1000 / 0,100 x 1000 / 0,100 = 88,235 mmol/g
Jadi, bilangan keasaman BioSPaPueira = 88,235±0 mmol/g
78
2. Alofan • Perulangan I Keasaman =
11,200 – 11,193 17
x 1000 / 0,100
= 4,118 mmol/g
• Perulangan II – 11,284 11,339–11,189 Keasaman = 11,291 1717
x 1000 / 0,100 x 1000 / 0,100 = 4,118 mmol/g
Jadi, bilangan keasaman alofan = 4,118±0 mmol/g
3. BioSPaPueira terimobilisasi • Perulangan I Keasaman =
21,155 – 21,140 17
x 1000 / 0,100
= 8,824 mmol/g
• Perulangan II – 11,799 11,339–11,189 Keasaman = 11,815 1717
x 1000 / 0,100 x 1000 / 0,100 =9,412 mmol/g
Jadi, bilangan keasaman BioSPaPueira terimobilisasi = 9,118±0,416 mmol/g
79
Lampiran 11. Perhitungan Persentase Kenaikan Bilangan Keasaman BioSPaPueira Terimobilisasi % Kenaikan Bilangan Keasaman (BK)
= = =
BK Adsorben – BK Alofan x 100% BK Alofan 9,118 – 4,118 x 100% 4,118 121,42 %
80
Lampiran 12. Perhitungan Untuk Menentukan pH Pengendapan Larutan Ø Diketahui Ar Cu2+ = 63,546 [Cu 2+] = 2 ppm = 3,15.10-5 M Ksp Cu(OH)2 = 4,8.10-20 Ø Ksp = [Cu2+][OH-]2 Ksp [Cu2+]
[OH-]2 =
-20 = 4,8.10 -5 3,15.10
[OH-] = 3,9.10-8 Kw Ø [H+] = [OH-] =
10-14 3,9.10 -8
= 2,56.10-7 pH = -log [H+] = -log 2,56.10-7 = 6,59
81
Lampiran 13. Optimasi Kondisi Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi Tabel 1. Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 2
a. Data AAS Konsentrasi Awal Logam Cu Konsentrasi (ppm)
Sampel
Kontrol Logam Cu
Perulangan I 1,9496 1,9688 1,9530
Perulangan II 1,9496 1,9518 1,9473
Rata-rata 1,9534
b. Data AAS Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 2 Konsentrasi Cu Akhir (ppm) Waktu Kontak (menit) Perulangan I Rata-rata Perulangan II Rata-rata 1.8683 1.8434 0 1.8683 1.8502 1.8724 1.8453 1.8807 1.8423 1.8762 1.8525 3 1.8818 1.8818 1.8355 1.8374 1.8875 1.8242 1.8084 1.7960 5 1.8095 1.7888 1.8084 1.7745 1.8118 1.7960 1.7689 1.7903 10 1.7745 1.7655 1.7693 1.7768 1.7644 1.7745 1.7599 1.7836 20 1.7520 1.7603 1.7903 1.7862 1.7689 1.7847 1.7768 1.7644 30 1.7870 1.7877 1.7407 1.7493 1.7994 1.7429 1.7711 1.7553 1.7610 1.7486 45 1.7587 1.7486 1.7440 1.7418
82
c. Data Kapasitas Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 2 Waktu Kontak (menit)
Perulangan
C Awal (ppm)
C Akhir (ppm)
Kapasitas Adsorpsi (mg/g)
0
1 2
1.9534 1.9534
1.8724 1.8453
0.0162 0.0216
0.0189
± 0.0038
3
1 2
1.9534 1.9534
1.8818 1.8374
0.0143 0.0232
0.0188
± 0.0063
5
1 2
1.9534 1.9534
1.8095 1.7888
0.0288 0.0329
0.0309
± 0.0029
10
1 2
1.9534 1.9534
1.7693 1.7768
0.0368 0.0353
0.0361
± 0.0011
20
1 2
1.9534 1.9534
1.7603 1.7862
0.0386 0.0334
0.0360
± 0.0037
30
1 2
1.9534 1.9534
1.7877 1.7493
0.0331 0.0408
0.0370
± 0.0054
45
1 2
1.9534 1.9534
1.7587 1.7486
0.0389 0.0410
0.0400
± 0.0014
Kapasitas Adsorpsi Rata-rata + SD
Tabel 2. Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 4 a. Data AAS Konsentrasi Awal Logam Cu Konsentrasi (ppm)
Sampel
Kontrol logam Cu
Perulangan I 1,8084 1,8276 1,8479
Perulangan II 1,8841 1,8660 1,8671
Rata-rata 1,8502
83
b. Data AAS Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 4 Waktu Kontak (menit)
Perulangan I 1.3353 1.3601 1.3646 1.2302 1.2325 1.2494 1.3240 1.3014 1.3172 1.2573 1.2585 1.2709 1.2844 1.2799 1.2878 1.1286 1.1252 1.1038 1.1794 1.2020
0
3
5
10
20
30
45
Konsentrasi Cu Akhir (ppm) Rata-rata Perulangan II 1.2890 1.3533 1.2890 1.2856 1.3319 1.2374 1.3183 1.3149 1.2167 1.3142 1.2314 1.2167 1.3217 1.2622 1.3364 1.3386 1.2257 1.2840 1.2189 1.2223 1.1704 1.1192 1.1885 1.1964 1.0654 1.1907 1.0462 1.0507
Rata-rata 1.2879
1.3217
1.2216
1.3322
1.2223
1.1851
1.0541
c. Data Kapasitas Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 4 Waktu Kontak (menit)
Perulangan
0
1 2
3
1 2
5
1 2
10
1 2
20
1 2
30
1 2
45
1 2
C Awal (ppm)
C Akhir (ppm)
Kapasitas Adsorpsi (mg/g)
1.8502 1.8502 1.8502
1.3533 1.2879
0.0994 0.1125
0.1059
± 0.0092
1.2374 1.3217
0.1226 0.1057
0.1141
± 0.0119
1.3142 1.2216
0.1072 0.1257
0.1165
± 0.0131
1.2622 1.3322
0.1176 0.1036
0.1106
± 0.0099
1.2840 1.2223
0.1132 0.1256
0.1194
± 0.0087
1.1192 1.1851
0.1462 0.1330
0.1396
± 0.0093
1.1907 1.0541
0.1319 0.1592
0.1456
± 0.0193
1.8502 1.8502 1.8502 1.8502 1.8502 1.8502 1.8502 1.8502 1.8502 1.8502 1.8502
Kapasitas Adsorpsi Rata-rata + SD
84
Tabel 3. Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 6
a. Data AAS Konsentrasi Awal Logam Cu Sampel Perulangan I 1,7169 Kontrol logam Cu 1,7192 1,7079
Konsentrasi (ppm) Perulangan II 1,7294 1,7237 1,7305
Rata-rata 1,7213
b. Data AAS Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 6 Konsentrasi Cu Akhir (ppm) Waktu Kontak (menit) Perulangan I Rata-rata Perulangan II Rata-rata 1.1060 1.1038 0 1.1094 1.1124 1.0981 1.1117 1.1241 1.1218 0.7955 0.9355 3 0.7981 0.9445 0.8011 0.9513 0.7977 0.9468 1.0586 0.9457 5 1.0665 1.0639 0.9355 0.9408 1.0665 0.9411 0.8757 0.9095 10 0.8715 0.9073 0.8734 0.9028 0.8655 0.9095 0.7627 0.8576 20 0.7586 0.8546 0.7616 0.8463 0.7514 0.8598 0.7503 0.7955 30 0.7424 0.7469 0.7921 0.7936 0.7480 0.7932 0.8666 0.5967 45 0.8677 0.8662 0.5866 0.5907 0.8644 0.5888
85
c. Data Kapasitas Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi pada pH 6 Waktu Kontak (menit)
Perulangan
0
1 2
3
1 2
5
1 2
10
1 2
20
1 2
30
1 2
45
1 2
C Awal (ppm)
C Akhir (ppm)
Kapasitas Adsorpsi (mg/g)
1.7213 1.7213 1.7213
1.1094 1.1124
0.1224 0.1218
0.1221
± 0.0004
0.7981 0.9445
0.1846 0.1554
0.1700
± 0.0207
1.0639 0.9408
0.1315 0.1561
0.1438
± 0.0174
0.8715 0.9073
0.1700 0.1628
0.1664
± 0.0051
0.7586 0.8546
0.1925 0.1733
0.1829
± 0.0136
0.7469 0.7936
0.1949 0.1855
0.1902
± 0.0066
0.8662 0.5907
0.1710 0.2261
0.1986
± 0.0390
1.7213 1.7213 1.7213 1.7213 1.7213 1.7213 1.7213 1.7213 1.7213 1.7213 1.7213
Contoh perhitungan: Berat BioSPaPueira terimobilisasi = 0,05 g V(Cawal-Cakhir) Kapasitas Adsorpsi = Berat BioSPaPueira terimobilisasi = 10 ml(1,7213-1,1094) 0,05 g = 0,01 L(1,7213-1,1094) 0,05 g = 0,1221 mg/g
Kapasitas Adsorpsi Rata-rata + SD
86
Lampiran 14. Uji Statistik Metode Duncan Untuk Adsorpsi Ion Logam Cu Oleh BioSPaPueira Terimobilisasi.
87
88
Uji Statistik Untuk Penentuan Waktu Kontak Optimum pada Masing-masing pH pH 2 Univariate Analysis of Variance Warnings The following factors or covariates are not used in the model: PH Post hoc tests are not performed for TKONTAK because error term has zero degrees of freedom.
89
Between-Subjects Factors Value Label TKONTAK 1.00 0 menit 2.00 3 menit 3.00 5 menit 4.00 10 menit 5.00 20 menit 6.00 30 menit 7.00 45 menit PH 1.00 pH 2
N 1 1 1 1 1 1 1 7
Tests of Between-Subjects Effects Dependent Variable: SERAPAN Source Type III Sum df Mean Square of Squares Corrected Model 4.632E-04 6 7.721E-05 Intercept 6.764E-03 1 6.764E-03 TKONTAK 4.632E-04 6 7.721E-05 Error .000 0 . Total 7.228E-03 7 Corrected Total 4.632E-04 6 a R Squared = 1.000 (Adjusted R Squared = .) pH 4 Univariate Analysis of Variance Warnings The following factors or covariates are not used in the model: PH Post hoc tests are not performed for TKONTAK because error term has zero degrees of freedom. Between-Subjects Factors Value Label N PH 2.00 pH 4 7 TKONTAK 1.00 0 menit 1 2.00 3 menit 1 3.00 5 menit 1 4.00 10 menit 1 5.00 20 menit 1 6.00 30 menit 1 7.00 45 menit 1
F
Sig. . . .
. . .
90
Tests of Between-Subjects Effects Dependent Variable: SERAPAN Source Type III Sum df Mean Square of Squares Corrected Model 1.355E-03 6 2.258E-04 Intercept .104 1 .104 TKONTAK 1.355E-03 6 2.258E-04 Error .000 0 . Total .105 7 Corrected Total 1.355E-03 6 a R Squared = 1.000 (Adjusted R Squared = .)
F
Sig. . . .
. . .
pH 6 Univariate Analysis of Variance Warnings The following factors or covariates are not used in the model: PH Post hoc tests are not performed for TKONTAK because error term has zero degrees of freedom. Between-Subjects Factors Value Label N PH 3.00 pH 6 7 TKONTAK 1.00 0 menit 1 2.00 3 menit 1 3.00 5 menit 1 4.00 10 menit 1 5.00 20 menit 1 6.00 30 menit 1 7.00 45 menit 1 Tests of Between-Subjects Effects Dependent Variable: SERAPAN Source Type III Sum df Mean Square of Squares Corrected Model 4.350E-03 6 7.249E-04 Intercept .197 1 .197 TKONTAK 4.350E-03 6 7.249E-04 Error .000 0 . Total .201 7 Corrected Total 4.350E-03 6 a R Squared = 1.000 (Adjusted R Squared = .)
F
Sig. . . .
. . .
91
Lampiran 15. Perbandingan Kemampuan Antara Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi dalam Mengadsorp Ion Logam Cu dalam Larutan Model a. Data AAS Konsentrasi Awal Logam Cu Sampel
Konsentrasi Cu Akhir (ppm)
Kontrol logam Cu
Perulangan I
Perulangan II
1.5545
1.5221
1.5704
1.5606
1.5826
1.5631
Rata-rata 1.5589
b. Data AAS Adsorpsi Ion Logam Cu oleh Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi Konsentrasi Cu Akhir (ppm)
Sampel Perulangan I
Rata-rata
0.8001 Alofan
0.7919
1.3521 1.4706
1.4644 0.8743
1.3641
1.3686 1.3717
0.8743
BioSPaPueira terimobilisasi
0.8149
0.8115 0.8176
1.4860 1.4613
Rata-rata
0.8156 0.7902
0.7785 BioSPaPueira
Perulangan II
0.8856 0.8736
0.8722
0.8815
0.8763 0.8825
c. Data Kapasitas Adsorpsi Ion Logam Cu oleh Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi Sampel Alofan BioSPaPueira BioSPaPueira terimobilisasi
Perulangan
C Awal (ppm)
C Akhir (ppm)
Kapasitas Adsorpsi (mg/g)
1
1.5589
0.7902
0.1537
2
1.5589
0.8149
0.1488
1
1.5589
1.4706
0.0177
2
1.5589
1.3641
0.0390
1
1.5589
0.8736
0.1371
2
1.5589
0.8815
0.1355
Kapasitas Adsorpsi Rata-rata + SD 0.1513
± 0.0035
0.0283
± 0.0151
0.1363
± 0.0011
92
Lampiran 16. Perbandingan Kemampuan Antara Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi dalam Mengadsorp Ion Logam Cu dalam Limbah Pencucian Perak a. Data AAS Konsentrasi Awal Logam Cu Konsentrasi Cu akhir (ppm)
Sampel
Perulangan I
Perulangan II
1.7531
1.7373
1.7507
1.7226
1.7397
1.7239
Kontrol logam Cu
Rata-rata 1.7379
b. Data AAS Adsorpsi Ion Logam Cu oleh Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi Konsentrasi Cu Akhir (ppm)
Sampel Perulangan I
Rata-rata
1.1915 Alofan
1.1668
1.5735
1.5615
1.5570
1.1595 1.1431
1.2375
1.5540 1.5440
1.5293 BioSPaPueira terimobilisasi
1.2296 1.2430
1.5540 1.5488
Rata-rata
1.2399 1.1795
1.1801 BioSPaPueira
Perulangan II
1.1142 1.1554
1.1637
1.1184
1.1156
1.1142
c. Data Kapasitas Adsorpsi Ion Logam Cu oleh Alofan, BioSPaPueira dan BioSPaPueira Terimobilisasi Sampel
Perulangan
C Awal (ppm)
C Akhir (ppm)
Kapasitas Adsorpsi (mg/g)
Alofan
1
1.7379
1.1795
0.1117
2
1.7379
1.2375
0.1001
1
1.7379
1.5440
0.0388
2
1.7379
1.5615
0.0353
1
1.7379
1.1554
0.1165
2
1.7379
1.1156
0.1245
BioSPaPueira BioS-Alofan
Kapasitas Adsorpsi Rata-rata + SD 0.1059
± 0.0082
0.0370
± 0.0025
0.1205
± 0.0056
93
Lampiran 17. Perhitungan Komposisi Mineral Sampel Tanah
% Alofan
=
Intensitas alofan Intensitas total
x 100% = 4321 + 365 +302 x 100% 14070 = 34,81%
% K-V-M =
Intensitas k-v-m Intensitas total
x 100% = 4 + 7 + 4 + 5 + 6 + 3 x 100% 14070 =
9,07%
