EFEKTIVITAS AMPAS TEH SEBAGAI ADSORBEN ALTERNATIF LIMBAH CAIR INDUSTRI TEKSTIL
RETNOWATI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2005
ABSTRAK RETNOWATI. Efektivitas Ampas Teh sebagai Adsorben Alternatif Limbah Cair Industri Tekstil. Dibimbing oleh KOMAR SUTRIAH dan HENNY PURWANINGSIH SUYUTI. Penanganan limbah cair berwarna dari industri tekstil yang menggunakan karbon aktif, membutuhkan biaya besar. Untuk mengatasi ha l ini perlu dihasilkan adsorben alternatif berbaha n dasar murah, misalnya ampas teh yang digunakan dalam penelitian ini. Serbuk ampas teh dicuci dengan air deionisasi (biosorben TA), kemudian pencucian dilanjutkan dengan HNO3 0.6 M (AA), NaOH 0.6 M (AB), atau etanol (AE). Adsor psi terbesar amaran dan biru metilina masing-masing diperoleh dari biosorben AE dan TA, yaitu 90.51% dan 94.93%. Waktu yang dibutuhkan 0.1 g biosorben AE untuk mengadsorpsi larutan amaran adalah 6 jam. Biosorben TA sebanyak 0.2 g mengadsorpsi larutan biru metilena dengan waktu kontak 2 jam. Perubahan kuat ion dan pH mempengaruhi daya adsorpsi ampas teh. Biosorben AA 0.10 M meningkat adsorpsinya terhadap amaran pada penambahan KNO3 1.00 M. Penambahan KNO3 0.10 M pada larutan biru metilena meningkatkan kemampuan adsorpsi seluruh biosorben. Pengkondisian pH 4 meningkatkan adsorpsi biosorben AB terhadap larutan biru metilena dan pH 6 meningkatkan adsorpsi biosorben AA terhadap larutan yang sama. Berdasarkan pola isoterm adsorpsi, biosorben ampas teh lebih selektif terhadap larutan bir u metilena dibandingkan amaran.
ABSTRACT RETNOWATI. The Effectivness of Teawaste as Alternative Adsorbent for Textile Industries Wastewater. Supervised by KOMAR SUTRIAH and HENNY PURWANIN GSIH SUYUTI. Colored wastewater from textile industries treated by activated carbons requires relatively high costs. To overcome this disadvantages relatively cheap materials are used as alternative adsorbent, such as teawaste that has been used in this study. The teawaste powder was washed by deionized water (TA biosorbent), then washed by HNO3 0.6 M (AA), NaOH 0.6 M (AB), or ethanol (AE). The highest adsorption for amaranth and methylene blue was obtained from AE and TA biosorbent, i.e. 90.51% and 94.93%. The required time for 0.1 g AE biosorbent to adsorp amaranth solution was 6 hours. The amount of 0.2 g TA biosorbent was the best in adsorbing methylene blue solution at 2 hours contact time. The change of ionic strength and pH influenced adsorption capac ity of teawaste. The adsorption capacity of AA biosorbent to amaranth was increasing by adding KNO3 1.00 M. Addition of 0.10 KNO3 to methylene blue solution increased the capacity of all biosorbent . Adjusting to pH 4 increased AB biosorbent capacity of methylene blue solution and pH 6 increased AA biosorbent adsorption capacity to the same solution. According to the pattern of isotherm adsorption from teawaste, biosorbent was selective to methylene blue rather than to amaranth.
EFEKTIVITAS AMPAS TEH SEBAGAI ADSORBEN ALTERNATIF LIMBAH CAIR INDUSTRI TEKSTIL
RETNOWATI
Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2005
Judul skripsi : Efe ktivitas Ampas Teh sebagai Adsorben Alternatif Limbah Cair Industri Tekstil Nama : Retnowati NIM : G01498070
Disetujui
Drs. Komar Sutriah, M.Si. Ketua
Henny Purwaningsih suyuti, S.Si, M.Si Anggota
Diketahui Dekan fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M.S. NIP. 131 473 999
Tanggal lulus :
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilakukan dari bulan November 2004 sampai Juni 2005 dengan judul Efektifitas Ampas Teh sebagai Adsorben Alternatif Limbah Cair Industri Tekstil. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisik Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Drs. Komar Sutriah, M.Si dan Ibu Henny Purwaningsih, S.Si, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada semua pihak di Laboratorium Kimia Fisik Departemen Kimia FMIPA IPB yang telah banyak memberikan bantuannya. Terima kasih untuk Lina, Dian, Nisa, Isye, Mila Citra, Erna, Lia, Ika, dan mas Heri atas dukungan dan bantuannya. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada bapak, ibu, dan kakak atas segala do’a, dukungan, dan semua sarana yang tak ternilai. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Oktober 2005 Retnowati
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Agustus 1980 dari ayah Rakidi dan ibu Juminem. Penulis merupakan putri bungsu dari sebelas bersaudara. Tahun 1998 penulis lulus dari SMA Negeri 62 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk ke IPB melalui jalur Ujian Masuk Perguruan Tinggi Negeri. Penulis memilih Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan penulis pernah mengikuti praktek lapangan di dinas Pengendalian Mutu Petrokimia (DPMP) Pertamina pada tahun 2000.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................ x PENDAHULUAN ............................................................................................... 1 TINJAUAN PUSTAKA Teh ............................................................................................................... Adsorpsi....................................................................................................... Karbon Aktif ................................................................................................ Kuat Ion........................................................................................................ pH................................................................................................................. Zat Warna .....................................................................................................
1 2 3 3 3 3
METODE PENELITIAN Bahan dan Alat............................................................................................. 4 Metode ...................................................................................................... 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan Bobot Optimum Adsorben dan Waktu Optimum Adsorpsi........ Pengaruh Kuat Ion terhadap Adsorpsi.......................................................... Pengaruh pH terhadap Adsorpsi................................................................... Penentuan Isoterm Adsorpsi.........................................................................
5 7 8 8
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................. 9 Simpulan ..................................................................................................... 9 Saran............................................................................................................ 9 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 9 LAMPIRAN......................................................................................................... 11
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Struktur senyawa amara n................................................................................ 3
2
Struktur senyawa biru metilena ..................................................................... 4
3
Adsorpsi larutan amaran 1.1249x10-5 M oleh biosorben TA ........................ 6
4
Adsorpsi larutan amaran 1.1249x10-5 M oleh biosorben AA ........................ 6
5
Adsorpsi larutan amaran 1.1249x10-5 M oleh biosorben AB ........................ 6
6
Adsorpsi larutan amaran 1.1249x10-5 M oleh biosorben AE ........................ 6
7
Adsorpsi larutan amaran 1.1249x10-5 M oleh arang aktif ............................. 7
8
Adsorpsi larutan biru metilen 1.1255x10-5 M oleh berbagai biosorben ....... 7
9
Adsorpsi larutan amaran 1.1249x10-5 M dengan penambaha n kuat ion........ 7
10 Adsorpsi larutan biru metilen 1.1255x10-5 M dengan penambahan kuat ion 8 11 Adsorpsi larutan amaran 1.1249x 10 -5 M dengan perubahan pH .................. 8 12 Adsorpsi larutan biru metilen 1.1255x 10-5 M dengan perubahan pH........... 8 13 Isoterm adsorpsi larutan amaran oleh biosorben AA..................................... 8
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Bagan alir penelitian...................................................................................... 12
2
Kadar air ampas teh........................................................................................ 13
3
Kurva standar ................................................................................................. 13
4
Isoterm adsorpsi larutan amaran oleh biosorben TA..................................... 19
5
Isoterm adsorpsi larutan amaran oleh berbagai biosorben............................. 20
6
Isoterm adsorpsi larutan amaran oleh arang aktif .......................................... 20
7
Isoterm adsorpsi larutan biru metilen oleh biosorben TA ............................ 20
8
Isoterm adsorpsi larutan biru metilen oleh biosorben AA ............................ 20
9
Isoterm adsorpsi larutan biru metilen ole h biosorben AB ............................ 20
10 Isoterm adsorpsi larutan biru metilen oleh biosorben AE ............................. 20 11 Isoterm adsorpsi larutan biru metilen oleh arang aktif .................................. 21
1
PENDAHULUAN Limbah cair merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan industri tekstil. Masuknya zat warna dari limbah ke perairan mengakibatkan karakter fisika dan kimia dari sumber daya air berubah. Agar dapat memenuhi baku mutu, limbah cair harus diolah secara terpadu, baik yang dihasilkan selama proses produksi maupun setelah proses produksi. Pengelolaan limbah cair di dalam proses produksi dimaksudkan untuk meminimalkan volume, konsentrasi, dan toksisitas limbah. Pengelolaan limbah cai r setelah proses produksi dimaksudkan untuk menghilangkan atau menurunkan kadar bahan pencemar yang terkandung di dalamnya, sampai limbah cair memenuhi syarat untuk dapat dibuang (memenuhi baku mutu yang ditetapkan). Pengelolaan limbah cair yang paling banyak dilakukan oleh pabrik tekstil adalah koagulasi (penggumpalan) yang diikuti adsorpsi bahan pencemar dengan melewatkan air limbah melalui zeolit dan arang aktif (Forlink 2000). Adsorpsi merupakan peristiwa penjerapan suatu zat pada permukaan zat lain yang terjadi karena adanya ketidakseimbangan gaya tarik pada permukaan zat tersebut (Siaka 2002). Zat yang menjerap disebut adsorben, sedangkan zat yang tejerap disebut adsorbat. Adsorben dapat berupa zat padat maupun zat cair. Adsorben padat diantaranya adalah silika gel, alumina, platina halus, selulosa, dan arang atau arang aktif. Adsorbat dapat berupa gas dan zat cair. Penelitian ini menggunakan larutan zat warna sebagai adsorbat. Adsorben dapat digunakan di bidang industri pangan maupun non pangan. Beberapa kegunaan adsorben diantaranya adalah untuk memurnikan udara dan gas, memurnikan pelarut, penghilangan bau dalam pemurnian minyak nabati dan gula, penghilangan warna produk -produk alam dan larutan (Lynch 1990), serta untuk penjerap zat warna dalam pengolahan limbah industri tekstil. Berkembangnya industri tersebut diikuti dengan makin tingginya kebutuhan terhadap adsorben. Demikian pula kebutuhan terhadap arang aktif sebagai salah satu jenis adsorben juga akan terus meningkat dan belum bisa terpenuhi secara maksimum. Untuk mengatasi hal tersebut perlu diupayakan
keragaman sumber bahan baku adsorben sehingga dapat mengimbangi kebutuhan industri-industri terhadap adsorben. Teh merupakan sumber devisa bagi beberapa negara berkembang. Khususnya di Srilanka, India dan Cina, Industri teh merupakan penyumbang sangat penting dalam pendapatan nasional masing-masing negara tersebut. Indonesia sebagai salah satu negara berkembang menerima devisa dari ekspor teh sebesar 7.4% dari penerimaan total devisa dari ekspor. Pemanfaatan teh masih sangat terbatas dan dalam ruang lingkup yang kecil. Bidang peternakan menggunakan teh sebagai tambahan dalam pembuatan kompos (Soilfoodweb 2001) dan tambahan dalam pakan ternak (Fiberti 2002). Sebagai bahan baku adsorben alternatif, ampas teh telah digunakan untuk menjerap ion logam dengan keefektifan sampai 100% (Mahvi 2005). Penelitian ini bertujuan mengkaji kemampuan ampas teh sebagai penjerap zat warna dengan menggunakan larutan amaran dan biru metilena sebagai model dan melihat pengaruh kuat ion serta pH terhadap daya adsorpsinya. Dua manfaat yang akan diperoleh dari kegiatan ini adalah perolehan sumber adsorben alternatif baru dan penanganan limbah industri zat warna. Teh sebagai bahan alami aman bagi lingkungan, ampasnya mudah didapat sebagai limbah industri minuman teh. TINJAUAN PUSTAKA Teh Tanaman teh berasal dari spesies Camellia sinensis dan famili Tehaceae (Ullah 1991). Jenis teh pada dasarnya hanya terdiri atas tiga kelompok utama, yaitu teh hitam, teh oolong, dan teh hijau (Changjaya 2002). Daun teh segar mengandung senyawaan seperti polisakarida, lemak, vitamin, mineral, purin, kafein, dan polifenol (katekin dan flavonoid). Proses pembuatan teh menjadi teh hitam, teh oolong, dan teh hijau menyebabkan perubahan komposisi senyawa dalam daun teh. Teh hijau memiliki kadar katekin tertinggi dibanding dua jenis teh lainnya. Proses fermentasi dalam pembuatan teh hitam merusak asam askorbat dan membuat kadar katekinnya terendah (Tourle 2003). Ampas teh mengandung protein kasar 27.42% (persen dalam berat kering), lemak 3.26%, kobalt 1.14%, fosfor 0.25%, dan serat kasar 20.39% (Fiberti 2002). Tingginya kadar
