EFEK PENAMBAHAN PARTIKEL MAGNETIK Fe 3 O 4 TERHADAP KEMAMPUAN SERAPAN KARBON AKTIF SERBUK GERGAJI KAYU PADA LOGAM BERAT BESI (Fe) Erman Taer1*, Sugianto1, Rika2 Jurusan Fisika FMIPA Universitas Riau, Pekanbaru *email:
[email protected]
1
Abstrak Telah dilakukan study tentang aplikasi karbon aktif magnetik dari serbuk gergaji kayu karet (SGKK) sebagai penyerap logam berat Fe. SGKK diaktivasi menggunakan larutan KOH sebagai aktivator kimia, kemudian SGKK dicampur dengan FeCl 3 sebagai prekursor nanopartikel magnetik dan dikarbonisasi pada suhu 850 0C dalam lingkungan gas Nitrogen (N 2 ). Karakterisasi SEM, EDX, dan XRD bertujuan untuk melihat morfologi permukaan, komposisi kimia, serta strukstur sampel. Hasil pengujian SEM menunjukkan bahwa composite carbon dan nano-Fe 3 O 4 telihat dengan kebera nano-Fe 3 O 4 merata pada permukaan karbon. Pengujian EDX memastikan bahwa partikel yang terdapat pada permukaan karbon adalah unsur Fe 3 O 4 . Hasil Uji XRD menunjukkan bahwa logam Fe muncul dengan kehadiran puncak pada ș 360. Sementara itu, uji kemampuan serapan karbon aktif dilakukan menggunakan SSA. Hasil uji SSA menunjukkan bahwa persentase serapan maksimum pada sampel air sumur bor, air sumur galian dan air sumur bor setelah dilakukan penyaringan berturut-turut adalah sebesar 97,94 %, 83,58 %, dan 56,18%. Kata Kunci : Kayu Karet, Karbon Aktif, Logam Berat
752
penyerepan
PENDAHULUAN
dengan
menggunakan
Air merupakan kebutuhan utama
bahan penyerab dari karbon aktif [2].
bagi proses kehidupan dibumi. Air yang
Karbon aktif dapat berasal dari bahan
memenuhi kebutuhan adalah air yang
biomassa,
bersih dan higienis, serta memenuhi
gergaji kayu karet (SGKK). Komposisi
syarat kesehatan yaitu air yang jernih,
limbah pengolahan kayu yang paling
tidak berwarna, dan tidak berbau. Air
tersedia dalam industri pengolahan kayu
yang berkualitas meliputi kualitas fisik,
adalah limbah sabetan sekitar 25,9%
kimia, dan bebas dari mikroorganisme.
dari 50,8% limbah penggergajian kayu
Konsekuensi dari penggunaan air yang
sekitar
tidak
gergaji kayu sekitar 10% dan potongan
bersih
dan
higiene
akan
Kontaminasi logam berat dalam merupakan
salah
satu
Pada
contoh
kanker
dengan
iritasi
dan
kulit
jika
air yang mengandung limbah dengan
paru-paru,
bahan penyerap karbon katif dari SGKK yang dicampur dengan nano-magnetik
menyebabkan tertelan
akan
pada pengulangan jumlah kontak antara
dapat
kerusakan hati (liver) dan ginjal, jika kontak
ini
di kota Dumai. Penelitian difokuskan
karena bersifat toksik bagi hewan dan menyebabkan
penelitian
yang berasal dari sumur warga yang ada
membahayakan lingkungan sekitarnya berat
serbuk
limbah logam berat Fe pada sampel air
limbah B3 pada kadar tertentu dapat
Logam
Limbah
serbuk
dilakukan upaya pengurangan kadar
pencemaran air. Logam berat tergolong
manusia.
seluruhnya.
seperti
kayu sekitar 14,3% .
menggangu kesehatan masyarakat. air
misalnya
Fe 3 O 4 .
dapat
menyebabkan sakit perut dan muntah.
METODOLOGI PENELITIAN
Logam berat merupakan unsur - unsur
Sampel SGKK yang digunakan
logam yang memiliki densitas lebih
adalah
besar dari 5 mg/l. Adapun jenis logam
SGKK
yang
sudah
dipra-
karbonisasi pada suhu 280°C. SGKK
berat meliputi Ni, Mn, Pb, Cr, Cd, Zn,
yang telah dipra-karbonisasi dihaluskan
Cu, Fe, dan Hg. [1].
menggunakan ballmilling selama 20 jam dan dilanjutkan dengan proses
Salah satu upaya yang dapat kadar
pengayakan menggunakan ayakan 38
logam berat pada air adalah melakukan
μm. Serbuk SGKK kemudian diaktivasi
dilakukan
untuk
mengurangi
753
kimia
KOH.
persentase karbon aktif terhadap air 5
Perbandingan KOH dengan SGKK
%. Proses perendaman karbon aktif
adalah 4:1 pada perbandingan massa.
dilakukan
Selanjutnya, SGKK yang teraktivasi di
masing-masing sampel dengan lama
cuci dengan air suling hingga pHair
waktu prendaman 2 jam untuk tiap
cucian menjadi netral dan kemudian
perendaman. Uji data dilakukan di
dikeringkan menggunakan oven pada
Laboratorium Uji Teknis Material Dinas
suhu
menggunakan
110
0
C
larutan
selama
3x24
dengan
FeCl 3
4:5
[3].
Tahap
kali
untuk
HASIL DAN PEMBAHSAN
dengan
pernadingan serbuk SGKK dan FeCl 3 adalah
4
Pekerjaan Umum (PU) Pekanbaru.
jam.
Selanjutnya SGKK yang teraktivasi dicampur
sebanyak
Hasil Uji Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)
terakhir
pembuatan campuran karbon aktif dan
Data kandungan unsur yang terdapat
FeCl 3
dalam air Sumur Bor dan Galian di
adalah
karbonisasi
dilakukan
pada
menggunakan
suhu
furnace
proses 850
Kota Dumai ditunjukkan pada Tabel 1
°C
karbonisasi
Tabel 1. Kosentrasi logam berat yang terdapat dalam sampel air sumur bor dan galian di Kota Dumai.
dalam lingkungan gas Nitrogen (N 2 ). Seluruh sampel dicuci kembali dengan air
suling,
dikeringkan
untuk
Jenis Logam Berat
mendapatakan campuran karbon aktif dan nano-magnetik Fe 3 O 4 . Proses
pengambilan
Fe
data
Fe. Kadar logam berat Fe mempunyai
penyaringan. Uji konsentrasi logam
kosentrasi tertinggi sehingga sampel air
berat dilakukan sebelum dan sesudah
sumur bor, air sumur galian dan air
penyerapan oleh bahan komposit karbon Fe 3 O 4 .
2,9654
Kota Dumai mengandung logam berat
dan air sumur bor setelah dilakukan
nano
4,0351
sampel air Sumur Bor dan Galian di
sampel air sumur bor, air sumur galian
dan
7,0331
Data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa
konsentrasi logam berat dilakukan pada
aktif
Kosentrasi (ppm) Sumur Sumur Bor Sumur Galian Saring Bor
sumur bor yang disaring di Kota Dumai
Prosedur
ini layak dijadikan sebagai bahan uji
penyerapan logam berat pada sampel air
evektifitas penyerapan logam berat Fe
sumur dilakukan dengan cara merendam
oleh karbon magnetik Fe3 O4 dari serbuk
sampel kedalam sampel air dengan 754
gergaji kayu karet. Setelah
bahan-bahan
dilakukan
SSA maka diperoleh
pengujian
yang
bersifat
magnet
seperti Fe [4].
hasil bahwa
Tabel 3. Kosentrasi Karbon Aktif ( 5%) dari sampel air sebagai penyerap.
penyerapan logam berat Fe terhadap sampel sebelum dan sesudah dilakukan penambahan
magnetik
Fe 3 O 4
mengalami peningkatan, Tabel 2 Kosentrasi Karbon Aktif ( 5% ) dari sampel air sebagai penyerap. Massa
Waktu
Karbon
Kontak
(gram)
(jam)
A1
0,75
2
12,43%
A2
0,6
2
81,87%
A3
0,45
2
89,07%
A4
0,35
2
97,94%
No Sampel
Hasil
pengujian
Persentase (%)
No Sampel
Massa Karbon (gram)
Waktu Kontak (jam)
Persentase (%)
B1
0,75
2
37,13%
B2
0,6
2
55,28%
B3
0,45
2
72,58%
B4
0,35
2
83,54%
Tabel 4. Kosentrasi Karbon Aktif ( 5%) dari sampel air sebagai penyerap.
penyerapan
logam berat oleh karbon magnetik
No Sampel
Massa Karbon (gram)
Waktu Kontak (jam)
Persentase (%)
C1
0,75
2
7,32%
C2
0,6
2
27,31%
C3
0,45
2
51,66%
C4
0,35
2
56,18%
Fe3 O4 dari serbuk gergaji kayu karet untuk sampel logam berat Fe dengan waktu kontak selama 2 jam dapat dilihat pada Tabel, 2, 3 dan 4. Berdasarkan Tabel 2, 3 dan 4 menunjukkan bahwa persentase penyerapan logam berat Fe oleh karbon aktif magnetik Fe 3 O 4
Gambar 1. Penyerapan maksimum untuk beberapa sampel air.
terjadi penigkatan dan mencapai puncak penyerapan 97,94 % di Air Sumur Bor,
Gambar
1
menunjukka
Air Sumur Galian mencapai 83,58 %
penyerapan maksimum untuk masing-
dan Air Sumur Bor yang disaring
masing sampel air. Penyerapan tertinggi
mencapai 56,18 %. Hal ini disebabkan
pada sampel air sumur bor dengan
karena karbon magnetik yang bersifat
pengulangan ke 4 (A4), kemudian
magnet dapat dengan mudah menarik
diikuti oleh sampel air sumur galian 755
(B4) dan diikuti oleh sampel air sumur
Hasil Pengujian Scanning Electron Microscopy
bor setelah penyaringan (C4). Pola penyerapan ini diangab wajar karena
Keberadaan
logam
berat
sampel air sumur bor adalah sampel air
dibuktikan pada sampel serbuk karbon
dengan kandungan logam berat Fe
setelah
terbesar.
dilakukan analisis Scanning Electron
proses
penyerapan
perlu
Microscopy (SEM). SEM untuk sampel
Hasil Pengujian Difraksi Sinar-X
serbuk
karbon
sesudah
proses
Hasil pengujian difraksi sinar-X
penyerapan logam Fe pada perbesaran
(XRD) untuk sampel serbuk karbon
yang berbeda-beda ditunjukkan pada
Gambar 2. menjelaskan difraktogram
Gambar 3. Gambar 3 menunjukkan
sinar-X untuk sampel serbuk karbon
perbedaan perbesaran partikel dengan
setelah terjadinya penyerapan Fe pada
ukuran 150 dan 300 X. Perbedaan
waktu serapan 2 jam kedalam air Sumur
perbesaran ukuran menyebabkan pori-
sesudah proses penyerapan logam berat
pori pada partikel lebih terlihat jelas
Fe selama 2 jam dapat dilihat pada
pada
Gambar 2. Gambar 2 ini menunjukkan
kecilnya partikel pada perbesaran 150
kehadiran
dan
puncak
tertinggi
GLWXQMXNNDQ SDGD VXGXW ș
yang
360 untuk
perbesaran 300
X
2000 tidak
X..
Besar
menunjukkan
perbedaan yang signifikan.
unsur logam Fe [1]. Hasil pembahasan XRD ini telah membuktikan kehadiran logam
berat
Fe
setelah
proses
perendaman sampel air Sumur Bor dan Sumur Galian di Kota Dumai.
Gambar 2. Difraktogram sinar-x untuk sampel serbuk karbon sesudah penyerapan logam berat Fe.
Gambar 3. Hasil SEM karbon aktif serbuk gergaji kayu karet dengan perbesaran (a)1000 dan (b)2000 X. 756
Gambar 3. Menampilkan data mikrograf sampel dengan
Tabel
5.
merupakan
data
perbesaran
pengujian EDX untuk sampel karbon
1000 dan 2000 X. Pada perbesaran 1000
yang telah direndam dengan limbah air
X terlihat sampel terdiri dari gumpalan-
Sumur Bor yang mengandung logam Fe
gumpalan partikel terlihat lebih banyak
dengan konsentrasi 7.0331 ppm.
dan ukurannya lebih kecil dibandingkan
Tabel 5. Unsur yang terdapat pada bahan penyerab komposit karbon+nano Fe 3 O 4 .
dengan perbesaran 2000X. Perhitungan pada perbesaran 1000X dapat diukur panjang dan lebar untuk masing-masing partikel. Rata-rata ukuran partikel pada perbesaran 1000X memiliki panjang 5,19 μm dan lebar 4,59 μm. Hasil Analisa Sinar-X Pengujian
Energi dengan
Dispersive
Unsur
Berat (%)
Berat (%)
CK OK Si K Ca K Fe K Total
17.56 29.96 0.33 0.18 51.96 100.00
34.15 43.74 0.27 0.11 21.73
KESIMPULAN
analisis
Energi Dispersive Sinar-X (EDX) untuk
Penambahan partikel magnetik Fe 3 O 4
sampel karbon sesudah penyerapan
pada karbon aktif dari sebuk gergaji
logam Fe dan hasilnya ditunjukkan pada
kayu karet meningkatkan kemampuan
Gambar 4. Dari gambar 4 dapat dilihat
serapan karbon aktif terhadap logam
kehadiran puncak-puncak energi yang
berat besi Fe pada air sumur bor, air
berkaitan dengan kehadiran unsur-unsur
sumur galian dan air sumur bor setelah
besi dan oksigen, karbon dan unsure
dilakukan penyaringan di Kota Dumai.
lainnya. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis
mengucapkan
terimakasih pada Universitas Riau atas sokongan dana yang telah diberikan melalui hibah laboratorium dan penulis juga mengucabkan terimakasih pada mahasiswa elsa Amelia dan widia Gambar 4. Data pengukuran EDX untuk bahan penyerap karbon+nano Fe 3 O 4 .
susanti atas bantua yang telah diberikan dalam pengumpulan data eksperimen DAFTAR PUSTAKA
757
[1] Ming Hua,Shujuan Zhang, Bingcai
Pan, Weiming Zhang, Lu Lv, Quanxing Zhang, Journal of Hazardous Materials 211-212 (2012) 317-331. [2] Shahin Hydari, Hakimeh Sharififard, Mahboobeh Nabavinia, Mohammad reza Parvizi, , Chemical Engineering Journal. 193-194 (2012) 276-282. [3] Zihong Cheng, Zhanxian Gao, Wei Ma, Qi Sun, Baodong Wang, Xiaoguang Wang, Chemical Engineering Journal 209 (2012) 451-457. [4] Ting Zhanga, Daqing Huang, Ying Yang, Feiyu Kang, Jialin Gu, Materials Science and Engineering B 178 (2013) 1-9
758
