KAJIAN EFEKTIVITAS PENGOLAHAN AIR MINUM MENGGUNAKAN CAMPURAN LEMPUNG DAN ANDISOL UNTUK MENJERAP LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) DAN BAKTERI PATOGEN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KAJIAN EFEKTIVITAS PENGOLAHAN AIR MINUM MENGGUNAKAN CAMPURAN LEMPUNG DAN ANDISOL UNTUK MENJERAP LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) DAN BAKTERI PATOGEN

TESIS

Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan

Oleh FATHONI FIRMANSYAH NIM A131302003

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2015

i


digilib.uns.ac.id


TESIS

Oleh:

Fathoni Firmansyah A131302003

Komisi Pembimbing

Pembimbing I

Nama

Tanda Tangan

Dr. Pranoto, M.Sc

Tanggal

………………….

…. ....................2015

………………….

…. ................... 2015

NIP. 196811241994031001

Pembimbing II

Inayati, S.T.,M.T,Ph.D NIP. 195406051991031002

Telah dinyatakan memenuhi syarat Pada tanggal ...................... 2015 Kepala Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana

Prof. Dr. Ir.commit MTh. Sri M.Si to Budiastuti, user NIP. 19591205 198503 2 001 ii


digilib.uns.ac.id


TESIS

Oleh:

Fathoni Firmansyah A131302003 Telah dipertahankan di depan penguji dan dinyatakan telah memenuhi syarat pada tanggal

Tim Penguji : Jabatan

Nama

Tanda Tangan

Kepala

Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si NIP. 195912051985032001

Sekretaris

Dr. Sunarto, M.S NIP. 195406051991031002

Anggota Penguji

Dr. Pranoto, M.Sc

……………….. ……………….. ………………...

NIP. 196811241994031001 Anggota Penguji

………………...

Inayati, S.T.,M.T,Ph.D NIP. 195406051991031002 Mengetahui,

Direktur Program Pascasarjana

Kepala Program Studi Ilmu Lingkungan

Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd. Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si commit to user NIP. 196007271987021001 NIP. 195912051985032001

iii


digilib.uns.ac.id

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS

Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa: Tesis yang berjudul: “KAJIAN EFEKTIVITAS PENGOLAHAN AIR MINUM MENGGUNAKAN CAMPURAN LEMPUNG DAN ANDISOL UNTUK MENJERAP LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) DAN BAKTERI PATOGEN” ini adalah karya penelitian saya sendiri dan bebas plagiat, serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka. Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan (Permendiknas No. 17 tahun 2001). Publikasi sebagian atau keseluruhan isi tesis pada jurnal atau forum ilmiah lain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs-UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester (enam bulan sejak pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi dari sebagian atau keseluruhan tesis ini, maka Prodi Ilmu Lingkungan PPs-UNS berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi Ilmu Lingkungan. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku.

Surakarta,

2015

Fathoni Firmansyah commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Fathoni Firmansyah. A131302003. 2015. Kajian Efektivitas Pengolahan Air Minum Menggunakan Campuran Lempung Dan Andisol Untuk Menjerap Logam Berat Kadmium (Cd) Dan Bakteri Patogen. Pembimbing I Dr. Pranoto, M.Sc., Pembimbing II Inayati, S.T.,M.T,Ph.D. Program Studi Ilmu Lingkungan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Air merupakan sumber daya alam yang sangat penting bagi semua mahluk hidup. Keberadaan polutan logam berat salah satunya kadmium (Cd) di dalam badan air merupakan masalah lingkungan yang memberi dampak negatif terhadap kualitas sumber air. Adsorpsi merupakan salah satu cara atau metode yang sering digunakan untuk pengolahan air limbah menjadi air bersih. Lempung dan andisol digunakan sebagai penjerap (adsorben) ion logam kadmium (Cd) dengan metode batch. Teknologi penjernih air menggunakan filter keramik digunakan untuk mengurangi kandungan logam kadmium (Cd) dan bakteri patogen dalam air. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh komposisi lempung dan andisol, suhu aktivasi dan waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi logam kadmium (Cd) dalam larutan model, kondisi optimum adsorpsi dan efektivitas pengolahan air minum sesuai Permenkes menggunakan adsorben campuran lempung dan andisol dalam menjerap logam kadmium (Cd) dan bakteri patogen. Identifikasi dan karakterisasi adsorben dilakukan dengan uji NaF, Spektroskopi infra merah (FTIR), difraksi sinar-x (XRD), luas permukaan spesifik dan keasaman total spesifik. Konsentrasi logam kadmium (Cd) dianalisis dengan spektroskopi serapan atom. Isoterm adsorpsi ditentukan dengan persamaan Freundlich dan Langmuir. Teknologi penjernih air dimodifikasi menggunakan filter keramik yang dibuat dengan komposisi campuran lempung dan andisol. Hasil penelitian menunjukkan sampel lempung dan andisol mengandung mineral-mineral alofan. Kondisi optimum adsorpsi dicapai pada suhu aktivasi 200oC, waktu kontak 60 menit dan komposisi adsorben 60:40% lempung berbanding andisol. Isoterm Freundlich mewakili adsorpsi kadmium (Cd) pada adsorben lempung dan andisol dengan koefisien determinasi (R2) (0,98) dan konstanta (k) (1,59), lebih tinggi dibandingkan Langmuir. Hasil pengukuran menunjukkan teknologi penjernih air menggunakan filter keramik efektif menurunkan kandungan logam kadmium (Cd) yaitu sebesar 99% dan bakteri patogen dalam air yaitu sebesar 100%. Kata kunci : Kadmium, Adsorpsi, Lempung, Andisol, Teknologi Penjernih Air Filter Keramik.

commit to user

v


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Fathoni Firmansyah. A131302003. 2015. A Study on the Effectiveness of Drinking Water Processing Using Clay and Andisol Mixture to Adsorb Cadmium (Cd) Heavy Metal and Pathogenic Bacteria. First Counselor: Dr. Pranoto, M.Sc. Second Counselor Inayati, S.T., M.T. Ph.D. Ecological Study Program, Surakarta Sebelas Maret University. Water is a natural resource very important to all of living organism. The existence of heavy metal pollutants, one of which is Cadmium (Cd) in water body is an environmental problem exerting negative effect on the quality of water source. Adsorption is a way or method frequently used to process liquid waste into clean water. Clay and andisol is used as adsorbent of cadmium (Cd) metallic ion with batch method. Water purifying technology using ceramic filter was used to reduce Cadmium (Cd) metal content and pathogenic bacteria in the water. This research aimed to find out the effect of clay and andisol composition, activation temperature and contact time on cadmium (Cd) metal adsorption in model solution, adsorption optimum condition and effectiveness of drinking water processing according to Permenkes using adsorbent made of clay and andisol mixture in adsorbing Cadmium (Cd) metal and pathogenic bacteria. Identification and characterization of adsorbent was conducted with NaF test, infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), specific surface width and total specific acidity. Cadmium (Cd) metal concentration was analyzed with atomic adsorption spectroscopy. Adsorption isotherm was determined using Freundlich and Langmuir. Water purifying technology was modified using ceramic filter made of clay and andisol mixture composition. The result of research showed that clay and andisol sample contained allophane mineral. The optimum condition of adsorption was achieved at activation temperature of 200oC, contact time of 60 minuets and adsorbent composition of 60:40% (clay : andisol). Freundlich isotherm represented Cadmium (Cd) adsorption in clay and andisol adsorbent with coefficient of determination (R2) (0.98) and constant (k) (1.59) higher than Langmuir. The result of measurement showed that water purifying technology using ceramic filter effectively lowered cadmium (Cd) metal content of 99% and pathogenic bacteria of 100% in water. Keywords: Cadmium, Adsorption, Clay, Andisol, Water Purifying Technology, Ceramic Filter.

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Puji dan syukur senantiasa dipanjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tesis dengan judul “Kajian Efektivitas Pengolahan Air Minum Menggunakan Campuran Lempung dan Andisol Untuk Menjerap Logam Berat Kadmium (Cd) dan Bakteri Patogen”. Tesis ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mencapai derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. Ucapan terima kasih Penulis sampaikan kepada Dr. Pranoto, M.Sc. selaku pembimbing utama dan Inayati, M.T., Ph.D, selaku pembimbing anggota yang telah menyediakan waktu, tenaga dan pikiran di sela-sela kesibukannya untuk membimbing dan mengarahkan Penulis mulai dari penyusunan proposal, penelitian, ujian, dan penyusunan Tesis. Tidak lupa pada kesempatan ini Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada: 1.

Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd., selaku Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret yang memberikan ijin penelitian tesis.

2.

Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si, selaku Kepala Program Studi Ilmu Lingkungan UNS yang sudah memberikan ijin penelitian tesis.

3.

Dr. Sunarto, M.S., selaku Sekretaris Penguji yang telah memberikan koreksi demi kesempurnaan penyusunan tesis ini.

4.

Seluruh dosen dan staf di Program Studi Ilmu Lingkungan yang sudah membantu dalam menyeleseikan tesis ini.

5.

Orang tua, mertua, istri, kakak dan adik-adik yang selalu memberikan doa, nasihat, kasih sayang, dan dukungan baik moril maupun materiil yang tidak ternilai harganya sehingga Penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini. commit to user

vii


6.

digilib.uns.ac.id

Kepala dan staf Laboratorium Pusat, Sub Laboratorium Kimia dan Biologi Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mengijinkan dan membantu Penulis untuk melakukan penelitian di laboratorium.

7.

Teman-teman Ilmu Lingkungan 2013 yang selalu memberikan motivasi. Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh

karena itu dengan kerendahan hati Penulis menerima masukan berupa saran dan kritik membangun dari para pembaca. Besar harapan Penulis, semoga Tesis ini bermanfaat bagi semua dan pihak-pihak terkait.

Surakarta,

Penyusun

commit to user

viii

2015


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ..........................................................................................

i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI TESIS ......................... iv ABSTRAK .........................................................................................................

v

ABSTRACT ....................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xv BAB I

BAB II

PENDAHULUAN ...........................................................................

1

A. Latar Belakang Masalah ...........................................................

1

B. Rumusan Masalah ....................................................................

4

C. Tujuan Penelitian ......................................................................

5

D. Manfaat Penelitian ...................................................................

5

LANDASAN TEORI ......................................................................

6

A. Tinjauan Pustaka ......................................................................

6

1. Air ........................................................................................

6

2. Lempung ..............................................................................

7

3. Andisol ................................................................................

9

4. Logam Berat Kadmium (Cd) ................................................ 10 5. Adsorpsi ............................................................................... 13 6. Bakteri Patogen dan Indikator Air Minum .......................... 16 7. Teknologi Penjernihan Air ................................................... 19 B. Kerangka Berpikir .................................................................... 22 C. Hipotesis ................................................................................... 23 BAB III

METODE PENELITIAN ................................................................ 24 commit to user A. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................. 24

ix


digilib.uns.ac.id

B. Metode Penelitian ..................................................................... 24 C. Alat dan Bahan ......................................................................... 24 D. Prosedur Penelitian.................................................................... 25 E. Teknik Pengumpulan Data dan Analisis Data ......................... 31 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 34 A. Karakteristik Adsorben ............................................................ 34 B. Uji Kinerja Adsorben terhadap Ion Logam Kadmium (Cd) .... 39 C. Penentuan Isoterm Adsorpsi .................................................... 44 D.

BAB V

Teknologi Penjernih Air ........................................................... 47

KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 51 A. Kesimpulan .......................................................................... 51 B. Saran .................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 52 LAMPIRAN ....................................................................................................... 58

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Data hasil analisis gugus fungsi lempung dan andisol .......................... 36 Tabel 2. Hasil Analisis XRD tanah Lempung dan Andisol ............................... 37 Tabel 3. Data penentuan luas permukaan .......................................................... 38 Tabel 4. Data penentuan keasaman .................................................................... 39 Tabel 5. Persamaan Regresi Linear Jerapan Ion Logam Kadmium (Cd) Larutan Model ....................................................................................... 46 Tabel 6. Data hasil pemeriksaan awal air sumur ................................................ 48 Tabel 7. Data hasil pemeriksaan air sumur melalui teknologi penjernih air ..... 49

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Ilustrasi Adsorbsi dengan persamaan Langmuir .............................. 15 Gambar 2. Membran spiral wound atau Lilit-spiral .......................................... 21 Gambar 3. Kerangka Berpikir ............................................................................ 22 Gambar 4. Spektra FT-IR alofan ...................................................................... 35 Gambar 5. Spektra FT-IR Lempung ................................................................. 35 Gambar 6. Difraktogram XRD lempung dan tanah andisol .............................. 37 Gambar 7. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Berbagai Variasi Suhu Aktivasi dan Waktu Kontak terhadap Komposisi Adsorpsi............. 43 Gambar 8. Perbandingan kapasitas adsorpsi adsorben terbaik dengan komposisi lempung:andisol ............................................................. 44 Gambar 9. Perbandingan

Kapasitas

Adsorpsi

Berbagai

Komposisi

Adsorben dan Waktu Kontak terhadap Suhu Aktivasi..................... 45 Gambar 10.Perbandingan

kapasitas

adsorpsi

variasi

komposisi

lempung:tanah andisol dan suhu kalsinasi terhadap variasi waktu kontak. .............................................................................................. 46 Gambar 11. Kurva Isoterm Langmuir Ion Logam Kadmium (Cd) ..................... 48 Gambar 12. Kurva Isoterm Freundlich Ion Logam Kadmium (Cd) ................... 49

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Data pengambilan sampel tanah andisol ........................................ 59 Lampiran 2. Hasil analisis gugus fungsi tanah andisol dengan FT-IR .............. 60 Lampiran 3. Hasil analisis gugus fungsi tanah andisol dengan FT-IR ............. 61 Lampiran 4. Hasil analisis gugus fungsi lempung dan tanah andisol sebelum adsorpsi dengan FTIR ................................................................................. 62

Lanpiran 5. Hasil analisis gugus fungsi lempung dan tanah andisol sesudah adsorpsi dengan FTIR .................................................................... 63

Lampiran 6. Spektra FT-IR Alofan Standar (Devnita, 2005) ............................. 64 Lampiran 7. Kurva standar ion logam Kadmium (Cd) ...................................... 64 Lampiran 8. Data JCPDS (Joint Committee On Difraction Standarts) .............. 65 Lampiran 9. Tabel Jarak d Mineral-mineral Lempung (Radiasi Cu Kα) (Tan, 1982) ............................................................................................. 67 Lampiran 10.Data konsentrasi sisa hasil analisis adsorpsi ion logam Kadmium (Cd) oleh adsorben dengan AAS pada larutan model... 68 Lampiran 11.Data perhitungan kapasitas adsorpsi dan % Kadmium (Cd) teradsorp ........................................................................................ 72 Lampiran 12. Hasil analisis luas permukaan lempung dengan SAA ................. 75 Lampiran 13. Hasil analisis luas permukaan tanah andisol dengan SAA .......... 76 Lampiran 14. Perhitungan penentuan keasaman ................................................ 86 Lampiran 15. Data isoterm adsorpsi ion logam Kadmium (Cd) ........................ 87 Lampiran 16. Hasil Laboratorium air sumur sebelum dan sesudah melalui teknologi penjernih air ......................................................................

88

Lampiran 17. Gambar alat teknologi penjernih air ..............................................

90

Lampiran 18. Biodata .......................................................................................... 91

commit to user

xiii


digilib.uns.ac.id

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah Air merupakan sumber daya alam yang penting bagi semua mahluk hidup. Manusia dalam kehidupan sehari-hari memerlukan air untuk berbagai keperluan mulai dari air minum, mencuci, mandi, dan kegiatan-kegiatan vital lainnya sehingga pengelolaan air menjadi pertimbangan yang utama untuk menentukan apakah sumber air yang telah diolah menjadi sumber air yang dapat digunakan atau tidak (Kusnaedi, 2002). Hal utama yang perlu diperhatikan dalam mengolah air yang akan dikonsumsi adalah menyediakan air yang aman dikonsumsi dari segi kesehatan. Sumber air, baik air permukaan maupun air tanah, akan terus mengalami peningkatan kontaminasi pencemar disebabkan meningkatnya aktivitas pertanian dan industri. Air hasil produksi yang diharapkan konsumen adalah air yang bebas dari warna, kekeruhan, rasa, bau, nitrat, ion logam berbahaya dan berbagai macam senyawa kimia organik seperti pestisida dan senyawa terhalogenasi.

Permasalahan kesehatan

yang berkaitan

dengan

kontaminan tersebut di atas meliputi kanker, gangguan pada bayi yang lahir, kerusakan jaringan saraf pusat, dan penyakit jantung (Sawyer, 1994). Di Indonesia rata-rata keperluan air adalah 60 liter per kapita, meliputi 30 liter untuk keperluan kamar mandi, 15 liter untuk keperluan minum dan sisanya untuk kepeluan lainnya. Untuk negara-negara yang sudah maju ternyata jumlah tersebut sangat tinggi, seperti untuk kota Chicago dan Los Angeles (Amerika Serikat) masing masing 800 dan 640 liter, kota Paris 480 liter, kota Tokyo 530 liter dan kota Uppsala 750 liter per kapita per hari (Widiyanti dkk, 2004). Sejalan dengan kemajuan dan peningkatan taraf kehidupan, maka jumlah penyediaan air selalu meningkat untuk setiap saat. Akibatnya kegiatan untuk pengadaan sumber-sumber air baru, setiap saat terus dilakukan antara lain dengan: 1) Mencari sumber-sumber air baru baik berbentuk air tanah, air sungai, air danau. commit to user

1


2 digilib.uns.ac.id

2) Mengolah dan menawarkan air laut. 3) Mengolah dan menjernihkan kembali sumber air kotor yang telah tercemar seperti air sungai, air danau. Pengadaan air bersih untuk kepentingan rumah tangga seperti untuk air minum, air mandi dan sebagainya harus memenuhi persyaratan yang sudah ditentukan peraturan internasional (WHO dan APHA) ataupun peraturan nasional. Dalam hal ini kualitas air bersih di Indonesia harus memenuhi persyaratan yang tertuang dalam Permenkes No. 492/Menkes/Per/IV/2010. Keberadaan polutan logam berat di dalam badan air merupakan masalah lingkungan saat ini yang secara signifikan memberi dampak negatif terhadap kualitas sumber air karena material ini bersifat toksik dan tidak terbiodegradasi. Peningkatan konsentrasi logam berat di lingkungan menyebabkan logamlogam tersebut terkumpul di dalam rantai kehidupan air - tumbuhan - hewan manusia sehingga menjadi ancaman yang luar biasa bagi metabolisme kehidupan. Karena itu, adanya logam berat di dalam air akan membahayakan kesehatan karena daya racunnya yang tinggi (Naiya et al., 2009). Upaya pengolahan air limbah menjadi air bersih telah dilakukan beberapa cara. Adsorpsi merupakan salah satu cara atau metode yang sering digunakan karena prosesnya relatif sederhana dan bahan-bahannya mudah diperoleh. Lempung (clay), alofan, karbon aktif, zeolit, dan biomassa merupakan beberapa contoh adsorben yang sering digunakan (Sistha, 2013). Selain itu proses pengolahan air baku menjadi air minum, diperlukan pengolahan yang memenuhi standar kualitas yang ada, agar produk yang dihasilkan berkualitas tinggi dan tidak membahayakan kesehatan manusia. Pengolahan air minum yang sudah diterapkan di Indonesia berupa pengolahan konvensional yang terdiri dari koagulasi-flokulasi, sedimentasi dan filtrasi. Pengolahan konvensional ini memiliki keterbatasan seperti membutuhkan luas lahan besar, operasional dan perawatan yang rumit hingga kualitas air yang masih di bawah standar. Hal ini menimbulkan pemikiran untuk mengembangkan lebih jauh bahkan hingga memodifikasinya dengan teknologi baru. Akhir-akhir ini, commit to user di negara- negara maju adalah salah satu teknologi yang banyak digunakan


3 digilib.uns.ac.id

teknologi membran. Teknologi ini merupakan teknologi yang ramah lingkungan karena tidak menimbulkan dampak yang buruk bagi lingkungan teknologi membran ini dapat mengurangi senyawa organik dan anorganik yang berada dalam air tanpa adanya penggunaan bahan kimia dalam pengoperasiannya (Wenten, 1999). Indonesia merupakan salah satu daerah vulkanis paling aktif di dunia, yang mempunyai sekitar 129 gunung api yang tersebar di berbagai pulau (Sudradjat, 1992). Aktivitas gunung api menghasilkan bahan piroklastik yang merupakan sumber bahan induk tanah vulkanis, yang dalam sistem taksonomi tanah diklasifikasikan sebagai andisol (Soil Survey Staff, 1990). Luas tanah andisol di Indonesia mencapai 6,5 juta ha atau sekitar 3,4 % dari luas daratan dan merupakan areal pertanian yang penting, terutama untuk tanaman hortikultura dan perkebunan (Lembaga Penelitian Tanah, 1972). Andisol termasuk tanah yang produktif, akan tetapi sebagian besar belum dimanfaatkan secara optimal. Tanah ini mempunyai sifat yang unik dan khas seperti berat jenis (bulk density) rendah, permeabilitas tinggi, struktur tanah stabil, kandungan Al/Fe aktif tinggi, fiksasi fosfat tinggi, dan muatan. Sifat dan ciri kimia, fisika dan morfologi andisol ini berkaitan erat dengan mineral liat non kristalin seperti alofan dan ferihidrit serta mineral liat parakristalin imogolit yang dijumpai pada tanah ini (Wada, 1989). Alofan merupakan mineral liat tanah yang paling reaktif karena mempunyai daerah permukaan khas yang sangat luas dan mempunyai banyak gugus fungsional aktif (Farmer et al., 1991). Munir (1996) menyatakan bahwa alofan mempunyai porositas, daya serap, dan pertukaran kation yang tinggi, sehingga alofan bisa dimanfaatkan sebagai adsorben, misalnya adsorben logam berat dalam limbah industri. Beberapa penelitian sebelumnya telah dilakukan dengan memanfaatkan alofan sebagai adsorben dalam menyerap tembaga, arsen, sianida, phospat, dan kadmium. Alofan alam dari Gunung Lawu telah dimanfaatkan sebelumnya oleh Heraldy dkk (2004) untuk adsorpsi ion logam seng (Zn) pada limbah elektroplating. Lempung merupakan bagian dari tanah liat yang memiliki pori-pori, situs commit to user aktif pada permukaannya, dan berkomposisi alumunium silikat hidrous

4 digilib.uns.ac.id


(Al2O3.2SiO2.3H2O) (Army, 2009). Lempung secara mudah dapat dikenal dari warnanya yang abu-abu dan sifatnya yang liat. Jenis lempung tergantung pada kandungan mineral dan susunan struktur dasarnya. Menurut Bhattacharyya dan Gupta (2008), lempung yang umumnya mengandung komposisi mineral kaolinit dalam tanah berperan aktif sebagai perangkap alami polutan-polutan seperti logam berat yang mengalir bersama air di permukaan tanah melalui peristiwa adsorpsi atau pertukaran ion. Keunggulan lempung sebagai adsorben ditunjang pula oleh sifat-sifat yang dimilikinya, antara lain luas permukaan spesifik yang tinggi, stabil secara kimia dan mekanik, struktur permukaan yang bervariasi, kapasitas pertukaran ion yang tinggi serta adanya asam-asam Bronsted dan Lewis. Berdasarkan permasalahan di atas dimana kebutuhan air semakin meningkat, keunggulan karakter tanah andisol dan lempung serta pencampuran dan aktivasi dalam penelitian ini, maka diharapkan ada peningkatan kemampuan sebagai adsorben terhadap ion logam berat seperti kadmium (Cd) dan bakteri patogen dalam air sehingga dapat dimanfaatkan sebagai air yang layak minum.

B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, peneliti merumuskan permasalahan sebagai berikut: 1.

Bagaimana pengaruh komposisi tanah lempung dan andisol, suhu aktivasi dan waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model?

2.

Bagaimana kondisi optimum adsorpsi campuran tanah lempung dan andisol sebagai penjerap ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model?

3.

Bagaimana efektivitas pengolahan air minum menggunakan campuran lempung dan andisol untuk menjerap logam berat kadmium (Cd) dan bakteri patogen?

commit to user

5 digilib.uns.ac.id


C. Tujuan Penelitian 1.

Mengetahui pengaruh komposisi tanah lempung dan andisol, suhu aktivasi dan waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model.

2.

Mengetahui kondisi optimum adsorpsi campuran tanah lempung dan andisol sebagai penjerap ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model.

3.

Mengetahui efektivitas pengolahan air minum menggunakan campuran lempung dan andisol untuk menjerap logam berat kadmium (Cd) dan bakteri patogen.

D. Manfaat Penelitian 1.

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan bukti empiris tentang efektivitas pengolahan air minum menggunakan campuran lempung banding andisol.

2.

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukan bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, terutama yang berkaitan dengan sifat kimiafisika dari lempung, andisol, dan campuran lempung dan andisol serta aktivasi campuran lempung dan andisol sehingga dapat meningkatkan kemampuan daya serap campuran lempung dan andisol dalam pengolahan air minum.

3.

Penelitian ini diharapkan mendapatkan adsorben alternatif yang ramah lingkungan dan efektif dalam pengolahan air minum yaitu campuran lempung dan andisol.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB II. LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka 1.

Air Air merupakan unsur yang mempunyai peran utama dalam kehidupan di bumi

ini. Air dikenal sebagai sumber daya yang terbarukan, namun dari segi kualitas maupun kuantitas membutuhkan upaya dan waktu untuk dapat berlangsung baik. Kriteria dan standar kualitas air didasarkan atas beberapa hal antara lain keberadaan logam berat, anorganik, tingkat toksisitas, dan teremisinya pencemar ke lingkungan. Air adalah pelarut yang baik, oleh sebab itu di dalamnya paling tidak terlarut sejumlah kecil zat-zat anorganik dan organik. Dengan kata lain, tidak ada air yang benar-benar murni dan hal ini menyebabkan dalam setiap analisis air ditemukan zat-zat terlarut (Wijayanti, 2008). Air sebagai komponen lingkungan hidup akan mempengaruhi dan dipengaruhi oleh komponen lainnya. Air yang kualitasnya buruk akan mengakibatkan kondisi lingkungan hidup menjadi buruk sehingga akan mempengaruhi kondisi kesehatan (Slamet, 2002; Azwar, 1990). Penyakit yang ditularkan melalui air yang tidak saniter kerap disebut sebagai water borne disease diantaranya adalah diare, penyakit kulit, dan konjungtivitis (Djohari, 1998). Penurunan kualitas air pada sumber air mengancam kualitas kesehatan dari air minum yang disuplai dan telah banyak tindakan peningkatan kualitas air yang sudah dilakukan melalui instalasi pengolahan air minum dengan proses rekayasa teknologi. Tujuan kesemua aktivitas tersebut adalah untuk menjamin kualitas air minum yang dikonsumsi oleh manusia (Jiuhui et al., 2007). Berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa kelas menurut peruntukkannya, yaitu : a.

Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. commit to user

6


b.

7 digilib.uns.ac.id

Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.

c.

Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.

d.

Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.

2.

Lempung Lempung termasuk batuan rombakan (sedimen) yang dapat berupa endapan

residu ataupun endapan sedimen. Mineral penyusun batuan asal pembentuk lempung adalah felsfar, olivin, piroksin, amfibol dan mika. Istilah lempung mempunyai arti dan pengertian yang sangat luas. Bagi orang awam nama lempung dipakai untuk menerangkan jenis tanah yang mempunyai sifat plastis (liat) tanpa membedakan jenisnya, baik menurut istilah perdagangan, maupun istilah geologi. Lempung dan mineral lempung sering ditemukan di permukaan tanah. Lempung merupakan salah satu komponen tanah yang tersusun atas senyawa alumina silikat dengan ukuran partikel lebih kecil dari 2μm (Lestari, 2002). Lempung memiliki kandungan silika (SiO2) dan alumina (Al2O3) masing-masing sebesar 61,43% dan 18,99% (Tamam, 2010). Menurut Urabe (2006), lempung alam merupakan material yang berpori sehingga memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi serta memiliki ion yang bisa dipertukarkan dengan ion dari luar. Lempung memiliki luas permukaan spesifik, stabil secara kimia dan mekanik, dengan sifat dan struktur permukaan yang bervariasi serta memiliki kapasitas pertukaran ion yang tinggi. Sifat-sifat ini yang membuat lempung dapat berperan sebagai adsorben yang unggul. Adanya asam-asam Bronsted dan Lewis pada commit to user permukaan lempung juga menambah kapasitas adsorpsinya pada suhu tinggi tanpa


8 digilib.uns.ac.id

mengubah bentuknya. Ada 3 jenis fire clay, yaitu flin fire clay yang memiliki struktur kuat, plastic fire clay yang memiliki kemampuan kerja yang baik, serta high alumina clay yang sering digunakan sebagai refraktori dan bahan tahan api. Kandungan mineral tanah lempung dibedakan menjadi bentonit (smektit), kaolinit, haloisit, klorit dan ilit. Peningkatan efektivitas penyerapan pada adsorben dapat dilakukan dengan aktivasi. Aktivasi dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan luas permukaan spesifik pori dan situs aktifnya (Widihati, 2008). Lihin, dkk (2012) telah membandingkan aktivitas antara lempung alam yang diaktivasi kimia (NaOH 1M) dengan lempung alam tanpa aktivasi kimia. Hasilnya, daya serap antara lempung alam tanpa aktivasi kimia dengan lempung alam yang diaktivasi kimia ialah tidak berbeda signifikan, yaitu 95,23% dan 95,73% terhadap ion logam timbal (Pb) pada suhu sistem 30oC. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa lempung alam dapat langsung dimanfaatkan tanpa dilakukan aktivasi kimia. Aktivasi secara fisika dapat dilakukan dengan kalsinasi pada suhu tinggi. Suhu aktivasi yang baik untuk lempung berada pada 100 ≤ T ≤ 200oC (Igbokwe et al., 2011). Daya adsorpsi lempung dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah luas permukaan, struktur lapis molekul, kapasitas tukar kation dan keasamaan permukaan. Semakin tinggi nilai karakter-karakter tersebut maka semakin baik daya adsorpsinya (Battacharyya dan Gupta, 2008). Lempung alam memiliki kelemahaan antara lain, struktur lapis yang mudah rusak dan porositasnya dapat hilang bila mengalami pemanasan pada suhu tinggi. Kelemahan tersebut dapat diatasi dengan melakukan aktivasi secara kimia dan fisika sehingga diperoleh lempung dengan karakter yang lebih baik dengan daya serap yang tinggi. Kelemahan lempung alam dapat diatasi dengan melakukan aktivasi secara kimia dan fisika. Aktivasi lempung secara kimia dilakukan dengan menggunakan asam (Butar-butar, 1998), basa, kation surfaktan dan polihidroksikation (Sirait, 2012). Aktivasi secara fisika dapat dilakukan melalui pemanasan, yaitu kalsinasi. Proses kalsinasi bermanfaat untuk menjaga stabilitas termal lempung dan memperbesar pori-pori permukaannya (Sukamta dkk., 2009). Lempung kalsinasi commit to user termal yang lebih tinggi hingga memiliki beberapa kelebihan antara lain stabilitas


9 digilib.uns.ac.id

suhu 600oC, volume pori dan luas permukaan yang lebih besar (Nusyirwan, 2005).

3.

Andisol Andisol di Jawa terdapat di daerah lereng pada ketinggian 700 - 1.500 meter

di atas permukaan laut, dengan kondisi iklim agak dingin dan lebih basah daripada di dataran rendah. Pada tempat yang tinggi, keadaan iklim kurang cocok untuk terjadinya kristalisasi mineral, oleh karena itu andisol banyak dijumpai alofan dan bahan-bahan amorf. Curah hujan tahunan bervariasi dari 2.000 - 7.000 mm, temperatur tahunan bervariasi antara 18oC – 22oC (Munir, 1996). Andisol merupakan tanah yang berwarna hitam kelam, sangat porous, mengandung bahan organik dan liat tipe amorf, terutama alofan serta sedikit silika dan alumina atau hidroksida besi, daya pengikat airnya sangat tinggi, jika ditutup vegetasi selalu jenuh air, sangat gembur tetapi mempunyai derajat ketahanan struktur yang tinggi sehingga mudah diolah (Darmawijaya, 1990). Tanah ini mempunyai sifat andik, yaitu kadar bahan organik kurang dari 25% dan kandungan bahan amorf (alofan, imogolit, ferrihidrit, atau senyawa komplek Alhumus) cukup tinggi. Alofan merupakan mineral liat tanah yang paling reaktif karena mempunyai daerah permukaan khas yang sangat luas dan mempunyai banyak gugus fungsional aktif (Farmer et al., 1991). Adanya alofan memberikan sifat-sifat unik pada andisol. Hal ini karena alofan mempunyai muatan variasi yang besar, struktur acak dan terbuka, serta dapat mengikat fosfat (Wada, 1989; Tan, 1982; Ranst, 1995). Akibat kuatnya fiksasi fosfat oleh mineral ini, maka ketersediaan fosfat yang mudah larut akan berkurang. Andisol hanya 10% dari pupuk P yang diberikan yang dapat digunakan tanaman akibat tingginya fiksasi fosfat tanah ini. Tingginya persentase kehilangan pupuk P merupakan masalah serius yang banyak dijumpai pada andisol. Alofan diklasifikasikan sebagai bahan yang bersifat “short range-ordered” karena memilki struktur yang berulang pada skala molekul dan komposisinya commit to userumumnya terbentuk sangat cepat relatif teratur. Bahan “short range-ordered”

10 digilib.uns.ac.id


melalui proses kristalisasi, dimana “inti” benih kristal terjadi dengan mudah dan banyak benih yang dibentuk. Besarnya jumlah benih disebabkan pembentukan mikrokristal yang memiliki lebar dimensi sekitar 10-1000 Å (Wada, 1989). Alofan yang mempunyai Al/Si molar ratio 2,0 telah diidentifikasi pada andisol di Selandia Baru dan Jepang serta di tanah Podzol di Skotlandia (Parfitt dan Hemni, 1980). Hasil identifikasi tersebut menjadi data dasar dalam menentukan pengelolaan andisol disana. Oleh karena itu estimasi dan identifikasi alofan di Indonesia perlu dilakukan, agar manajemen dan produktifitas andisol bisa optimal. Alofan sendiri termasuk kelompok alumino silikat alam yang bersifat amorf terhadap difraksi sinar X, yang komponen utamanya terdiri dari Si, Al, dan HB2BO. Molekul rasio Si/Al mineral ini 1/1 atau 2/1, serta mempunyai struktur mineral yang acak dan terbuka/berpori. Antara lembar tetrahedral dan oktahedral terdapat banyak daerah kosong sehingga molekul air dapat dengan mudah ke luar masuk, dan anion seperti fosfat dan nitrat dapat terjerap. Alofan mempunyai daerah permukaan spesifik yang luas. Luas permukaan yang besar ini mengakibatkat sistem koloid tanah menjadi sangat reaktif sehingga pertukaran kation, anion, jerapan air, dan fiksasi menjadi lebih tinggi (Tan, 1982). Identifikasi alofan dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain: a.

Pengukuran pH setelah diperlakukan dengan pengekstrak kuat seperti NaF yang akan menghasilkan data kualitatif dan semi kuantitatif.

b.

Pengukuran retensi fosfat yang menghasilkan data kualitatif (Blakemore, 1977).

c.

Pengukuran

dengan

DTA

(Differntial

Thermal

Analysis)

yang

mengungkapkan keberadaan alofan secara kualitatif dan kuantitatif. d.

Penggunaan mikroskop elektron yang menghasilkan data kualitatif.

e.

Pemakaian larutan ammonium oksalat, DCB (Dithionite Citrate Bicarbonate) dan asam pirofosfat, ketiga larutan ini dikenal sebagai larutan selective dissolution menghasilkan data kualitatif dan kuantitatif.

f.

Pemakaian spektroskopi inframerah yang menghasilkan data kualitatif. commit to user


g.


Menurut Taxonomy dalam Munir (1996), menyebutkan bahwa alofan mempunyai ciri-ciri dari tanah andisol antara lain: 1) Mengandung bahan piroklastik (bahan vulkanik) tinggi (lebih dari 80%). 2) Mengandung bahan organik lebih dari 1% dan sedikit Al dapat ditukar. 3) Kapasitas Tukar Kation (KTK) lebih dari 150 meq/100 g pada pH 8,2. 4) Luas permukaan besar dan banyak menahan air. 5) pH dari 1 gram tanah 50 cc NaF 1N lebih dari 9,4 setelah 2 menit.

4.

Logam Berat Kadmium (Cd) Logam berat merupakan unsur alam yang diperoleh dari laut, erosi batuan,

vulkanisme dan sebagainya (Carlk, 1986). Logam berat tidak dapat dihancurkan secara alami dan cenderung terakumulasi dalam rantai makanan (Darmono, 1995). Logam berat menjadi berbahaya karena tidak dapat didegradasi oleh tubuh, memiliki sifat toksisitas (racun) pada makhluk hidup walaupun pada konsentrasi yang rendah dan dapat terakumulasi dalam jangka waktu tertentu (Buhani, 2009). Menurut Khasanah (2009), logam berat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu logam berat esensial dan non esensial. Logam berat esensial adalah logam yang keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup tapi dalam jumlah berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Cu, Zn, Fe, CO, Mn, dan lain sebagainya. Sedangkan logam berat non esensial adalah logam yang keberadaannya dalam tubuh belum diketahui manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun, seperti merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), khrom (Cr), dan lain-lain. Logam kadmium (Cd) memiliki karakteristik berwarna putih keperakan seperti logam aluminium, tahan panas, tahan terhadap korosi.

Kadmium (Cd)

digunakan untuk elektrolisis, bahan pigmen untuk industri cat, enamel dan plastik. Logam kadmium (Cd) biasanya selalu dalam bentuk campuran dengan logam lain terutama dalam pertambangan timah hitam dan seng (Darmono 1995). Unsur kadmium (Cd) dalam Sistem Periodik Unsur (SPU) terletak dalam golongan IIB dengan nomor atom 48, jari-jari ion 0,97 Å dan konfigurasi elektron commit to user [Kr]4d105s2. Kadmium (Cd) hampir selalu ditemukan pada tingkat valensi 2+.



Kadmium (Cd) merupakan logam yang di alam biasanya bersama-sama dengan logam seng (Zn). Kadmium (Cd) merupakan logam berat yang paling banyak ditemukan pada lingkungan, khususnya lingkungan perairan, serta memiliki efek toksik yang tinggi, bahkan pada konsentrasi yang rendah (Almeida et al., 2009). Logam kadmium (Cd) digunakan untuk elektrolisis, bahan pigmen untuk industri cat, enamel dan plastik. Logam kadmium (Cd) masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa cara seperti pernafasan, pencernaan dan penetrasi melalui kulit (Krisnawati dkk, 2013). Kadmium (Cd) diketahui memiliki waktu paruh yang panjang dalam tubuh organisme hidup dan umumnya terakumulasi di dalam hepar dan ginjal (Flora, 2009). Pada manusia, kadmium (Cd) dapat bersifat karsinogenik, merusak kelenjar endokrin, sistem kardiovaskular dan juga terdapat pada sistem saraf yang memicu kerusakan neurologis dan berasosiasi dengan kanker paru-paru, prostat, pankreas dan ginjal (Bobocea et al., 2008 & Flora, 2009). Pal (2006) menjelaskan bahwa pada konsentrasi yang tinggi, kadmium merupakan logam berat yang bersifat karsinogen, mutagenik dan teratogenik pada beberapa jenis hewan. Hal ini menunjukan bahwa logam berat kadmium memberikan efek terhadap proses genomic dan postgenomic pada liver, ginjal, paru-paru, dan otak. Sifat karsinogenik kadmium menyebabkan logam berat tersebut diurutkan sebagai peringkat pertama (Class 1) agen mutagenik bagi organisme hidup (Nordic, 2003 dan Flora et al., 2008). Kadmium (Cd) memiliki sifat reaktif yang sangat tinggi dan dapat menginaktifkan berbagai macam aktivitas enzim yang diperlukan oleh sel. Setelah diadsorpsi, logam berat kadmium (Cd) akan terakumulasi di dalam organ target yang utamanya adalah ginjal kemudian menimbulkan toksisitas. Di dalam ginjal, akumulasi kadmium (Cd) terjadi umumnya di dalam tubulus proximal serta segmen-segmen nefron lainnya yang hanya terjadi pada akhir tahap intoksifikasi (Yokouchi et al., 2007). Selain itu, Ohta et al. (2000) melaporkan bahwa pemberian logam berat kadmium (Cd) terhadap tikus putih jantan (Male Wistar Rats) dapat menyebabkan osteoporosis serta umumnya terdeposit di dalam organ commit to user liver dan ginjal.



Kadmium (Cd) masuk dalam tubuh manusia dan hewan melalui makanan, minuman dan pernapasan. Dalam tubuh, kadmium (Cd) dapat mengganti ion Ca2+ dalam tulang, sehingga tulang menjadi keropos. Kadmium (Cd) mempunyai waktu paruh 30 tahun sehingga dapat terakumulasi pada ginjal dan dapat menyebabkan disfungsi ginjal. Kadmium (Cd) juga dapat menyebabkan tekanan darah tinggi dan menimbulkan penyakit anemia karena kadmium (Cd) dapat menghambat kerja enzim –SH dalam protein (Darmono, 1995). Menurut badan dunia FAO/WHO, konsumsi per minggu yang ditoleransikan bagi manusia adalah 400 – 500 gram per orang atau 7 mg per kilogram berat badan. Kadmium (Cd) dalam tubuh manusia diperoleh melalui makanan, tembakau, air minum dan udara. Keracunan oleh kadmium (Cd) menunjukkan gejala yang mirip dengan gejala penyakit akibat keracunan senyawa merkuri (Hg) atau penyakit Minamata. Berdasarkan baku mutu air minum yang dikeluarkan oleh WHO (1971), kadar kadmium maksimum dalam air minum yang dibolehkan yakni 0,01 mg/l sedangkan menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 492 Tahun 2010, kadar maksimum kadmium dalam air minum yang dibolehkan yakni 0,003 mg/l. Kadmium (Cd) juga dapat menginduksi kerusakan pada fungsi membran dengan merusak komposisi lipid pada membran sel.

5.

Adsorpsi Adsorpsi adalah akumulasi suatu zat pada antar muka (interface) diantara dua

fase. Zat yang dijerap disebut adsorbat/solute dan zat yang menjerap disebut adsorben. Banyak zat dipakai sebagai adsorben untuk menjerap zat pengotor dalam cairan. Adsorben yang umum dipakai secara komersial misalnya, silika gel, alumina, molekul-molekul penyaring dan karbon aktif. Adsorben adalah bahanbahan yang sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding pori atau pada letak-letak tertentu di dalam partikel itu. Pemisahan terjadi karena perbedaan bobot molekul atau karena perbedaan polaritas yang menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan itu menjadi lebih erat daripada commit to usersangat dipengaruhi oleh beberapa molekul-molekul lainnya. Efektivitas adsorpsi



faktor, antara lain konsentrasi awal larutan, luas permukaan adsorben, temperatur, ukuran partikel, pH, dan waktu kontak (Cheremisinof , 2000). Jenis adsorpsi yang umum dikenal adalah adsorpsi kimia (kemisorpsi) dan adsorpsi fisika (fisisorpsi). a.

Adsorpsi kimia (kemisorpsi)

Adsorpsi kimia terjadi karena adanya gaya-gaya kimia dan diikuti oleh reaksi kimia. Pada afsorpsi kimia hanya stu lapisan gaya yang terjadi. Besarnya energi adsorpsi kimia ±100 kJ/mol. Adsorpsi jenis ini menyebabkan terbentuknya ikatan kimia sehingga diikuti dengan reaksi kimia, maka adsorpsi jenis ini akan menghasilkan produksi reaksi berupa senyawa yang baru. Ikatan kimia yang terjadi pada kemisorpsi sangat kuat mengikat molekul gas atau cairan dengan permukaan padatan sehingga sangat sulit untuk dilepaskan kembali (irreversibel). Dengan demikian dapat diartikan bahwa pelepasan kembali molekul yang terikat di adsorben pada kemisorpsi sangat kecil (Alberty and Daniel, 1997). b.

Adsorpsi fisika (fisisorpsi)

Adsorpsi fisika terjadi karena adanya gaya-gaya fisika. Pada jenis adsorpsi fisika ini, terjadi beberapa lapisan gas. Besarnya energi adsorpsi fisika ±10 kj/mol. Molekul-molekul yang diadsorpsi secara fisika tidak terikat kuat pada permukaan, dan biasanya terjadi proses balik cepat (reversibel), sehingga mudah untuk diganti dengan molekul yang lain. Adsorpsi fisika didasarkan pada gaya Van Der Waals, dan dapat terjadi pada permukaan yang polar dan non polar. Adsorpsi juga mungkin terjadi dengan mekanisme pertukaran ion. Permukaan padatan dapat mengadsorpsi ion-ion dari larutan dengan mekanisme pertukaran ion. Oleh karena itu, ion pada gugus senyawa permukaan padatan adsorbennya dapat bertukar tempat dengan ion-ion adsorbat. Mekanisme pertukaran ini merupakan penggabungan dari mekanisme kemisorpsi dan fisisorpsi, karena adsorpsi jenis ini akan mengikat ion-ion yang diadsorpsi dengan ikatan secara kimia, tetapi ikatan ini mudah dilepaskan kembali untuk dapat terjadi pertukaran ion (Atkins, 1990). Isoterm adsorpsi merupakan suatu keadaan kesetimbangan, yaitu tidak ada lagi perubahan konsentrasi adsorbat baik di fase terjerap maupun pada fase gas commit to user



atau cair. Isoterm adsorpsi biasanya digambarkan dalam bentuk kurva berupa plot distribusi kesetimbangan adsorbat antara fase padat dengan fase gas atau cair pada suhu konstan. Isoterm adsorpsi merupakan hal yang mendasar dalam penentuan kapasitas dan afinitas adsorpsi suatu adsorbat pada permukaan adsorben (Kundari dkk., 2008). a. Isoterm Langmuir Model isoterm Langmuir diterapkan dengan asumsi bahwa seluruh permukaan penjerap mempunyai afinitas yang relatif sama atau perbedaannya tidak signifikan terhadap logam. Proses jerapan berlangsung secara kemisorpsi satu lapisan. Pada setiap situs aktif hanya ada satu molekul yang dapat dijerap, sehingga sekali molekul terjerap menempati tempat tidak ada lagi penjerapan yang terjadi pada tempat tersebut.

Gambar 1. Ilustrasi Adsorbsi dengan persamaan Langmuir Isoterm Langmuir menggambarkan bahwa pada permukaan adsorben terdapat sejumlah tertentu situs aktif yang sebanding dengan luas permukaan. Pada setiap situs aktif hanya ada satu molekul yang dapat diadsorpsi, sehingga sekali molekul adsorbat menempati tempat tidak ada lagi penyerapan yang terjadi pada tempat tersebut. Oleh karena itu, model Langmuir valid untuk adsorpsi monolayer pada permukaan dengan jumlah terbatas. Isoterm Langmuir biasanya digunakan untuk menggambarkan proses kemisorpsi. Persamaan adsorpsi isoterm Langmuir dapat dituliskan sebagai berikut (Tan, 1982) :

Xe = k1. Ce m 1 + k2. Ce Keterangan : Ce

commit to user = konsentrasi adsorbat pada keadaan setimbang (mg/L)



Xe

= jumlah teradsorp (mg/L)

k1, k2 = konstanta m

= massa adsorben (gram)

b. Isoterm Freundlich Isoterm Freundlich merupakan isoterm yang umumnya digunakan untuk menggambarkan karakteristik adsorpsi padatan terhadap suatu limbah. Isoterm Freundlich menyatakan bahwa penyerapan senyawa organik oleh permukaan adsorben dalam kondisi tertentu yang meliputi waktu kontak dan konsentrasi terjadi karena adanya penyerapan secara fisika. Persamaan Freundlich dapat ditulis sebagai berikut (Tan, 1982) :

Xe m

=

k. Ce 1/n

Keterangan: Xe


m


Ce

= konsentrasi larutan pada keadaan setimbang (mg/L)

k dan n = konstanta

6.

Bakteri Patogen dan Indikator Air Minum Beberapa mikroorganisme patogen dan parasit biasanya ditemukan di dalam

air limbah domestik dan juga di dalam efluen dari unit pengolahan air limbah. Tinja atau kotoran binatang (fecal matter) mengandung lebih dari 1012 bakteria per gram. Kandungan bakteria di dalam tinja mecapai kira-kira 9% dari berat basah (Dean and Lund, 1981). Bakteria yang ada di dalam air limbah telah diklasifikasikan menjadi beberapa grup yakni : a.

Bakteria

gram

negatif

fakultatif

anaerobik

misalnya

Aeromonas,

Plesiomonas, Vibrio, Enterobacter, Klebsiella dan Shigella. b.

Bakteria gram negatif aerobik misalnya Pseudomonas, Alcalligenes, Lavobacterium dan Acinetobacter.

c.

Bakteria gram positif pembentuk spora misalnya Bacillus spp. commit to user


d.


Bakteria gram positif non spora misalnya Arthrobacter, Corynebacterium, Rhodococcus. Kompilasi dari bakteria yang terpenting yang mungkin bersifat patogen

terhadap manusia dan yang dapat berpindah baik secara langsung atau tak langsung melalui air limbah. Bitton (1994) menyatakan bahwa beberapa mikroorganisme patogen penting yang ada di dalam air limbah antara lain Salmonella, Vibrio Cholerae, E. Coli, Yersina, Campylobacter dan Lepstospira. Dalam bidang mikrobiologi pangan dikenal dengan istilah bakteri indikator sanitasi. Dalam hal ini, pengertian pangan adalah pangan seperti yang tercantum dalam Undang-Undang Nomor 7 Tahun 1996 yang mencakup makanan dan minuman (termasuk air minum). Bakteri indikator sanitasi adalah bakteri yang keberadaannya dalam pangan menunjukkan bahwa air atau makanan tersebut pernah tercemar oleh feses manusia. Bakteri-bakteri indikator sanitasi umumnya adalah bakteri yang lazim terdapat dan hidup pada usus manusia. Jadi, adanya bakteri tersebut pada air atau makanan menunjukkan bahwa dalam satu lebih tahap pengolahan air atau makanan pernah mengalami kontak dengan feses yang berasal dari usus manusia dan oleh karenanya mungkin mengandung bakteri patogen lain yang berbahaya. Koliform merupakan suatu grup bakteri yang digunakan sebagai indikator adanya polusi kotoran dan kondisi yang tidak baik terhadap air, makanan, susu dan produk-produk susu. Koliform sebagai suatu kelompok yang dicirikan sebagai bakteri berbentuk batang, gram negatif, tidak membentuk spora, aerobik dan anerobik fakultatif yang memfermentasi laktosa dengan menghasilkan asam dan gas dalam waktu 48 jam pada suhu 350C. Adanya bakteri Koliform di dalam makanan atau minuman menunjukkan kemungkinan adanya mikroba yang bersifat enteropatogenik dan atau toksigenik yang berbahaya bagi kesehatan. Bakteri Koliform dapat dibedakan menjadi 2 grup yaitu Koliform fekal misalnya Escherichia Coli dan Koliform non fekal misalnya Enterobacter aerogenes. Escherichia Coli merupakan bakteri yang berasal dari kotoran hewan atau manusia, sedangkan Enterobacter Aerogenes biasanya ditemukan di hewan atau commit to Escherichia user tanaman yang telah mati (Fardiaz, 1993). Coli yang ada dalam air



minum menunjukkan bahwa air minum itu pernah terkontaminasi feses manusia dan mungkin dapat mengandung patogen usus. Oleh karena itu, standar air minum mensyaratkan Escherichia Coli harus nol dalam 100 ml (Ni Luh dan Ni Putu, 2004). Beberapa persyaratan kualitas air minum menentukan bahwa air minum aman bagi kesehatan apabila memenuhi persyaratan fisika, mikrobiologis, kimiawi, dan radioaktif. Hal tersebut tertulis dalam Pasal 3 Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. Syarat-syarat dan pengawasan kualitas air minum menyebutkan bahwa dalam rangka pengawasan air minum maka parameter kualitas air minimal yang perlu diuji adalah sebagai berikut: a.

Parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan meliputi parameter mikrobiologi dan kimia an-organik seperti E.coli, total koliform, arsen, fluoride, kromium-val.6, kadmium, sianida dan selenium.

b.

Parameter yang tidak langsung berhubungan dengan kesehatan meliputi parameter fisik seperti bau, warna, jumlah zat padat terlarut, rasa, suhu, kekeruhan, dan parameter kimiawi seperti aluminium, besi, kesadahan, klorida, mangan, pH, seng, sulfat, tembaga, ammonia.

7.

Teknologi Penjernihan Air Penjernihan air dapat dilakukan secara sederhana melalui teknik penjernihan

air menggunakan filter keramik. Beberapa bahan yang digunakan untuk penjernih air yang lain yaitu: a.

Lempung berfungsi sebagai perangkap alami polutan-polutan seperti logam berat yang mengalir bersama air di permukaan tanah melalui peristiwa adsorpsi atau pertukaran ion.

b.

Andisol berfungsi sebagai adsorben logam berat dalam limbah industri

c.

Membran berfungsi untuk memisahkan partikel berukuran lebih kecil. Yofita (2012) pada penelitiannya menyatakan bahwa terdapat penghilangan bakteri patogen pada air yang melalui proses biofiltrasi menggunakan metode commit to user membran.



d.

Metode reverse osmosis (RO) adalah teknik penjernihan air dengan membran reverse osmosis yang mempunyai ukuran pemfilteran sebesar 0.0001 mikron, yang akan berfungsi menurunkan Total Dissolved Solids (TDS) dalam air. Membran ini terbuat dari bahan semi permeable dan mampu menyaring

kandungan logam, virus dan bakteri dalam air (Endarko dkk, 2013). William (2003) mengatakan bahwa membran untuk kebutuhan komersial harus memiliki sifat

permeabilitas

yang

tinggi

terhadap

air

dan

memiliki

derajat

semipermeabilitas yang tinggi dalam arti laju transportasi air melewati membran harus jauh lebih tinggi dibandingkan laju transportasi ion-ion yang terlarut dalam umpan. Membran juga harus memiliki ketahanan (stabil) terhadap variasi pH dan suhu. Kestabilan dari sifat-sifat tersebut dalam periode waktu dan kondisi tertentu dapat didefinisikan sebagai umur membran yang biasanya berkisar antara 3-5 tahun. Membran reverse osmosis (RO) bertindak sebagai ”barrier” yang bersifat semi permeabel yang dengan mudah melewatkan komponen secara selektif (pelarut, biasanya air) dan menghalangi zat terlarut secara parsial maupun keseluruhan. Air akan berpindah dari sisi umpan ke sisi permeat dengan proses difusi dengan tekanan sebagai driving force (Mustofa, 2007). Gradien potensial kimia pada membran menghasilkan driving force -Δμs yaitu gradien potensial kimia zat terlarut, biasanya berupa perbedaan konsentrasi dan -Δμw yaitu gradien potensial kimia pelarut, biasanya berupa perbedaan tekanan yang mendorong larutan untuk melewati membran (William, 2003). Tekanan operasi pada membran RO berkisar antara 3,4-60 bar. Proses yang terjadi pada membran RO merupakan proses hiperfiltrasi yang dapat menahan komponen-komponen seperti bakteri, garam, gula, protein, serta komponen lain yang memiliki berat molekul lebih dari 150-250 daltons (Mustofa, 2007). Tipe membran RO dibagi menjadi dua kategori yaitu, membran asimetrik yang terdiri dari satu jenis polimer dan membran komposit dengan lapisan tipis (thin film composite membrane) yang terdiri dari dua atau lebih jenis lapisan polimer. Membran asimetrik memiliki lapisan permselektif yang sangat tipis (0.1to user 1 μm) pada bagian permukaannyacommit yang berpengaruh pada fluks serta selektifitas



dari membran. Lapisan bawah berupa lapisan penyangga berpori merupakan penyangga mekanis yang tidak terlalu berpengaruh pada proses pemisahan. Membran komposit dengan lapisan tipis (Thin film composite membrane) terdiri dari lapisan polimer yang sangat tipis (≤ 0,1μm) bertindak sebagai ”barrier” yang menghasilkan fluks air tinggi. Biasanya lapisan ini menggunakan jenis polimer yang berbeda dengan lapisan permukaan. Membran RO yang paling sering digunakan dalam industri pemurnian air adalah membran yang berbahan selulosa asetat (CA), selulosa triasetat (CTA), dan poliamida (PA) (Mustofa, 2007). Desain modul membran juga berpengaruh pada keefektifan membran RO sebagai salah satu teknologi pemisahan. Jenis modul membran antara lain plateand-frame, tubular, spiral-wound, dan hollow-fiber. Modul plate-and-frame terdiri dari lembaran membran yang disusun pada rangka yang memiliki jarak tertentu satu dengan yang lainnya. Modul tubular terdiri dari membran berbentuk pipa berdiameter 1,3 cm, disusun pada pipa stainless steel. Modul spiral-wound terdiri dari lembaran membran yang disusun lalu digulung menyerupai gulungan kain. Modul ini lebih efektif dari segi teknis dan ekonomi apabila dibandingkan dengan modul plate-and-frame dan tubular. Modul hollowfiber terdiri dari banyak membran berbentuk pipa kapiler dengan diameter ≤ 200 μm yang ditempatkan pada vessel bertekanan. Modul ini memiliki kelemahan antara lain sangat mudah terkena fouling dan tidak dapat diterapkan pada beberapa proses pemisahan (William, 2003).

commit to user Gambar 2. Membran spiral wound atau Lilit-spiral



William (2003) mengatakan bahwa osmosis merupakan fenomena alam yaitu peristiwa mengalirnya pelarut (biasanya air) mengalir melewati dinding lapisan semi permeabel, dari larutan konsentrasi zat terlarut rendah ke larutan dengan konsentrasi zat terlarut tinggi. Pada sistem pemisahan air, akan dihasilkan air murni dari konsentrasi zat terlarut tinggi ke konsentrasi rendah dengan menggunakan konsep reverse osmosis. Memban reverse osmosis telah banyak diterapkan di berbagai bidang termasuk desalinasi air laut dan air payau, penanganan air limbah, industri makanan dan minuman, separasi biomedical, purifikasi air untuk air minum dan kebutuhan industri. Selain itu membran reverse osmosis juga digunakan untuk memproduksi ”ultra pure water” untuk industri semikonduktor (Dessy, 2009). Agmalini, dkk (2013) menyatakan bahwa membran keramik terbentuk dari kombinasi logam (aluminium, titanium, zirkonium) dengan non logam dalam bentuk oksida, nitrida atau karbida. Contohnya adalah membran alumina atau zirkonia. Adanya oksida logam pada membran keramik menghasilkan muatan listrik sehingga performance permukaan material keramik lebih kuat. Secara fisik, membran keramik dapat berbentuk tube atau disk, bersifat porous. Hartopo (2014) menyatakan bahwa filter air keramik bekerja berdasarkan porositas bahan-bahannya (lempung) yang mampu melewatkan molekul air dan menahan partikulat dan mikroba berbahaya. Li and Lee (2009) meneliti pembuatan membran keramik sebagai penjernih air. Pori membran keramik berperan besar dalam pemurnian air karena sifat-sifatnya, yaitu stabil pada suhu tinggi, kekuatan mekanis tinggi dan mudah regenerasinya. Filter keramik dibuat dengan mencampurkan lempung dengan serbuk gergaji, kulit beras (Henry et al.,2013). Setelah dibentuk dengan cara di pres, lalu bahan filter di bakar pada suhu 700oC – 950oC. Ketika campuran lempung dan material organik dibakar, maka material organik yang terbakar akan meninggalkan lubang pori kecil berukuran kira-kira 1 μm, yang mampu menyaring mikroba-mikroba berbahaya. Penyaring lempung sederhana dapat menghilangkan 97,86% sampai 99,97% bakteri E. Coli yang merupakancommit indikator utama pencemaran air. Selain itu, to user



penyaring lempung juga mampu menghilangkan partikulat dan protozoa (~3-30 μm) yang mempunyai ukuran lebih besar dari bakteri (~0,5-3μm). Agmalini, dkk. (2013) menggunakan membran keramik berbahan tanah liat dan abu terbang batubara untuk meningkatkan kualitas air rawa.

commit to user



B. Kerangka Berpikir

Lempung Bekonang Sukoharjo

Mineral alumino silikat (Si-OH, Al-OH, -OH)

Tanah andisol (Alofan) Gunung Lawu

Adsorben ion logam Kadmium (Cd)

L:A Lempung lekat sewaktu basah

Aktivasi

Pembukaan pori dan peningkatan luas permukaan.

Adsorben ion logam berat Kadmium (Cd)

Isoterm Adsorpsi (Freundlich/Langmuir)

kondisi optimum

FT-IR, XRD, Adsorpsi Amonia

Filter Keramik bahan L:A

Metode reverse osmosis menggunakan filter keramik

Air Layak Minum

Uji Bakteri E Coli, Koliform, Kadmium (Cd) sesuai PERMENKES

Gambar 3. Kerangka Berpikir

commit to user



C. Hipotesis

Berdasarkan tinjauan pustaka dan kerangka pemikiran di atas dapat diajukan hipotesis sebagai berikut : 1.

Komposisi tanah lempung dan andisol, suhu aktivasi dan waktu kontak berpengaruh terhadap kapasitas adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model.

2.

Pada kondisi optimum penjerap campuran tanah lempung dan andisol mampu menjerap ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model dengan maksimal.

3.

Pengolahan air minum menggunakan filter keramik campuran lempung dan andisol efektif untuk mengurangi kandungan ion logam kadmium (Cd) dan bakteri patogen dalam air.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan bulan Juni 2014 – Februari 2015 di Laboratorium Terpadu Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta dan Balai Riset dan Standarisasi Industri Samarinda.

B. Tata Laksana Penelitian 1.

Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu : a. Seperangkat alat Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) merk Shimadzu tipe AA-6650 F (di UNS). b. Seperangkat alat Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) merk Shimadzu type FT-IR-8201 PC (di UNS). c. Seperangkat alat X-Ray Diffraction (XRD) merk Shimadzu type 600 (di UNS). d. Seperangkat alat Surface Area Analyzer (SAA) merk Quantachrome instrumen tipe nova 1200e Surface Area and Pore Size Analyzer (di UNS).

e. Hot plate + stirrer merk Thermolyne type 1000 Stirrer plate. f. Seperangkat alat shaker merk Ogawa Seiki tipe OSK 6445. g. Neraca analitik listrik merk Mettler PB 300 tipe ER-182 . h. Furnace. i. Centrifuge. j. Ayakan ukuran 150 mesh. k. Lumpang dan mortal. l. Tang penjepit (tangkrus). m. Desikator. n. Pengaduk magnetic. o. Indikator universal. p. Seperangkat alat gelas. commit to user q. Autoklaf (Hirayama, Japan).

25



r. Lemari bersih yang dilengkapi dengan laminar air flow (ESCO). s. Incubator (Mmmert-WG, Imperial III Lab-Line). t. Vortex (Fischer Scientific). u. Oven (WTB binder, Lab-Line). v. Timbangan analitik w. Lemari pendingin dan alat-alat gelas.

2.

Bahan : Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu ; a. Lempung dari Bekonang, Sukoharjo, Jawa Tengah. b. Andisol dari Cemoro Kandang, Gunung Lawu, Jawa Tengah. c. Air bawah tanah, PT United Tractors Samarinda d. Aquades. e. HNO3 pekat. f. Larutan induk Cd (Cd standart solution) g. NaF. h. Amonia. i. Kertas saring (Whatman 40).

3.

Cara Kerja

a.

Preparasi adsorben Lempung yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari daerah Bekonang,

Sukoharjo, Jawa Tengah. Lempung yang diperoleh dibersihkan dari pengotor dan dikeringkan dengan cara diangin-anginkan di udara terbuka hingga kering, lalu lempung digerus hingga halus. Lempung kemudian diayak dengan ayakan 150 mesh. Serbuk yang lolos 150 mesh direndam dalam aquades dan disaring, lalu dikeringkan pada temperatur 105oC selama 4 jam (Sulistyarini, 2012). Andisol yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari daerah Cemoro Kandang, Gunung Lawu, Jawa Timur. Tanah andisol yang diperoleh dibersihkan dari pengotor, dicuci dengan air dan dikeringkan dengan cara diangin-anginkan di user hingga halus. Selanjutnya, tanah udara terbuka hingga kering, lalu commit andisol to digerus



andisol diayak dengan ayakan 150 mesh. Serbuk yang lolos 150 mesh direndam dalam aquades dan disaring, lalu dikeringkan pada temperatur 105oC selama 4 jam (Sulistyarini, 2012). b. Identifikasi dan Karakterisasi adsorben Identifikasi adsorben dilakukan dengan uji pH Natrium Flourida (NaF), XRay Diffraction (XRD), Foriur Tranform Infra-Red (FT-IR), sedangkan Surface Area Analyzer (SAA), dan uji keasaman total spesifik dengan metode adsorpsi amonia. 1) Pengukuran pH dengan uji NaF a) Pembuatan larutan NaF 1 M NaF sebanyak 8 gram dilarutkan dengan aquades dalam gelas beker sambil diaduk-aduk. Setelah NaF larut, selanjutnya dimasukkan ke dalam labu ukur 250 ml dan ditambahkan aquades sampai batas. b) Pengukuran sampel (andisol) Andisol sebanyak 1 gram dimasukkan ke dalam gelas beker dan ditambahkan 50 ml NaF 1 M sambil diaduk-aduk. Kemudian sampel yang telah bercampur dengan NaF diukur pHnya dengan pH meter selama 2 menit. 2) Analisis FT-IR Analisis lempung dan andisol dengan FT-IR menggunakan teknik butiran KBr, yaitu pelet dibuat dengan cara mencampurkan 2% (b/b) andisol dalam KBr. Sampel pelet dianalisis dengan spektrofotometer Shimadzu model FTIR 820431 PC pada daerah pengamatan bilangan gelombang 400-4000 cm-1 3) Analisis XRD Analisis lempung dan andisol dengan XRD menggunakan metode serbuk dengan radiasi yang ditimbulkan oleh Cdkα (pada panjang gelombang 1,5406 nm dan 1,54439 nm) dengan filter kadmium (Cd). Bubuk andisol ditempatkan pada permukaan glass slide (tempat sampel) lalu difraktogram direkam pada daerah (2θ) 2,0-60,0o untuk menentukan jenis dan komposisi mineral dalam lempung dan tanah andisol (Sulistyarini, 2012). commit to user



4) Analisis SAA Analisis luas permukaan andisol dan lempung dilakukan dengan Surface Area Analyzer (SAA). 5) Uji keasaman total spesifik Uji keasaman total spesifik dari lempung dan andisol dilakukan dengan metode adsorpsi amonia (Sulistyarini, 2012). Krus porselin tempat sampel diisi dengan 0,5 gram lempung lalu ditimbang dan dimasukkan ke dalam desikator yang tengah-tengahnya diletakkan piringan kecil berisi amonia. Kemudian, desikator ditutup rapat dan dibiarkan selama 24 jam. Setelah itu, tutup desikator dibuka dan dibiarkan selama 2 jam supaya uap amonia yang tidak teradsorpsi menguap ke udara terbuka. Selanjutnya, krus tersebut ditimbang sehingga diperoleh berat basa yang teradsorpsi pada permukaan padatan (Sulistyarini, 2012). c.

Aktivasi Adsorben

Aktivasi adsorben dilakukan secara kimia dan fisika. Aktivasi kimia hanya dilakukan untuk andisol, yaitu sebanyak 50 gram tanah andisol ditambahkan 250 ml NaOH dengan konsentrasi 3 M. Selanjutnya campuran tersebut diaduk pada temperatur 70oC dengan waktu pengadukan selama 5 jam, lalu didinginkan. Setelah campuran tersebut dingin kemudian disaring dan dicuci dengan aquades sampai pH filtratnya netral atau sama dengan pH pelarut. Setelah itu, tanah andisol dikeringkan dalam oven selama 4 jam atau sampai dengan kering pada temperatur 105oC (Sulistyarini, 2012). Selanjutnya dibuat variasi komposisi adsorben antara lempung dan andisol, yaitu 0:100, 20:80, 40:60, 50:50, 60:40, 80:20 dan 100:0 dimana pencampuran antara lempung dan tanah andisol tersebut dilakukan dengan cara pengadukan (stirer) selama 1 jam dan disonikasi selama 1 jam. Setelah itu, disaring dan fasa padat dicuci dengan aquades beberapa kali, kemudian dilanjutkan dengan pengeringan dalam oven pengering selama 4 jam atau sampai kering pada temperatur 105°C. Lempung:tanah andisol yang sudah kering lalu digerus dengan lumpang dan diayak dengan ayakan 150 mesh lagi. commit to user



Lempung:tanah andisol selanjutnya dilakukan aktivasi fisika pada variasi suhu kalsinasi, yaitu 100, 200, dan 400oC selama 3 jam. Adsorben tersebut kemudian digunakan untuk uji kinerja adsorben guna mencari kondisi optimum terhadap penyerapan ion logam Kadmium (Cd) dalam larutan model setelah itu adsorben yang terbaik digunakan bersama teknologi penjernih air reserve osmosis untuk menjerap bakteri patogen dan efektivitasnya ketika diaplikasikan dalam pengolahan air minum perkotaan. d.

Uji Kinerja Adsorben Penentuan kondisi terbaik dari adsorben terhadap ion logam Kadmium (Cd)

dalam larutan model. 1.

Pembuatan larutan blanko (HNO3 0,05 M) Sejumlah larutan HNO3 pekat dimasukkan ke dalam labu ukur 1000 ml kemudian ditambahkan aquades sampai batas sehingga diperoleh larutan HNO3 0,05 M.

2.

Membuat larutan kadmium (Cd) 6 ppm Sebanyak 6 ml larutan Kadmium (Cd) 1000 ppm dimasukkan ke dalam labu ukur 1000 ml kemudian ditambahkan larutan blanko HNO3 0,05 M sampai batas.

3.

Membuat kurva standar kadmium (Cd) Membuat larutan kadmium (Cd) dengan konsentrasi 0 ppm; 0,1 ppm; 0,2 ppm; 0,5 ppm; 1 ppm; 2 ppm; 4 ppm, larutan tersebut diukur absorbansinya dengan AAS lalu dibuat kurva hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi ion logam (Sulistyarini, 2012).

4.

Adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model. Proses adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dilakukan dengan metode perendaman (batch), yaitu dengan cara sebanyak 5 gram adsorben terbaik dimasukkan ke dalam gelas beker 100 ml yang berisi 15 ml larutan Kadmium (Cd) 6 ppm. Kemudian dikocok dengan kecepatan konstan pada temperatur kamar selama 30, 60, dan 120 menit (Sulistyarini, 2012). Selanjutnya disaring dengan kertas Whatman No. 40 dan filtratnya diukur dengan Atomic commit to user Absorption Spectroscopy (AAS) untuk mengetahui konsentrasi ion logam



kadmium (Cd) yang tidak terjerap oleh adsorben. Selanjutnya dibuat tabel hasil daya serap adsorben terhadap ion logam kadmium (Cd) (mg/g) untuk mengetahui waktu kontak adsorpsi mana yang mempunyai daya serap maksimum. Ion logam kadmium (Cd) yang teradsorp dihitung dari konsentrasi kadmium (Cd) mula-mula dikurangi dengan konsentrasi setelah proses adsorpsi. Kemudian dibuat grafik konsentrasi kadmium (Cd) yang terserap dengan variasi waktu. e.

Penentuan Isoterm Adsorpsi Adsorben terbaik yang telah diperoleh kemudian dilakukan adsorpsi dengan

variasi konsentrasi adsorbat untuk mengetahui jenis isoterm adsorpsinya. Sebanyak 0,5 gram adsorben terbaik dimasukkan ke dalam gelas beker 25 ml dan ditambahkan masing-masing 15 ml larutan kadmium (Cd) dengan variasi konsentrasi 2, 4, 6, 8 dan 10 ppm lalu diaduk pada waktu optimum yang diperoleh. Hasil adsorpsi tersebut disaring dengan kertas Whatman No. 40, selanjutnya filtrat yang diperoleh diukur dengan AAS untuk mengetahui ion logam kadmium (Cd) yang tidak terserap. Hasil yang diperoleh lalu dianalisis dengan isoterm Langmuir dan Freundlich. f.

Pembuatan Filter Keramik Proses pembuatan filter keramik dilakukan oleh pengrajin gerabah di daerah

Bayat, Klaten dengan bahan baku dan komposisi menyesuaikan keinginan peneliti. Adapun tahap-tahap pembuatannya adalah : 1) Dilakukan pencampuran secara kering antara tanah lempung, tanah andisol dan serbuk tepung dengan perbandingan berat 6 : 4 : 1. 2) Campuran ketiga bahan tersebut ditambahkan air secukupnya lalu diaduk hingga terbentuk campuran yang liat. 3) Campuran bahan dicetak berbentuk silinder dengan cetakan gipsum dengan ukuran diameter dalam 4 cm, diameter luar 5 cm, ketebalan 0,5 cm dan panjang 20 cm. 4) Bahan dikeluarkan dari cetakan dan dikeringkan pada suhu kamar selama 7 commit to user hari



5.

Dibakar diatas tungku kayu selama 12 jam, yaitu 4 jam dilakukan pengasapan dan 8 jam pembakaran.

g.

Uji Kinerja Filter Keramik Air dilewatkan tiga housing yang berisi filter keramik, karbon aktif granul,

karbon block, lalu menuju housing berisi membran osmosis dan terakhir melewati serbuk karbon aktif. Air yang sudah melewati pori-pori membran RO keluar dan dianalisa mengenai kandungan logam kadmium (Cd), bakteri E Coli dan koliform sesuai Permenkes No. 492 tahun 2010.

C. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data Hasil yang diperoleh dalam penelitian dapat diaplikasikan untuk skala rumah tangga. Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen di laboratorium sehingga diperoleh data kualitatif dan kuantitatif. Metode yang di gunakan meliputi uji NaF, Fourier Transform Infra-Red (FT-IR), X-Ray Diffraction (XRD), Surface Area Analyzer (SAA), uji keasaman total spesifik dengan metode adsorpsi amonia dan dan penentuan kadar ion logam Kadmium (Cd) dengan Atomic Absorbtion Spectroscopy (AAS). Data-data dari awal hingga akhir dalam penelitian ini diperoleh untuk menjawab rumusan masalah yang ada dan setiap data yang diperoleh merupakan acuan untuk melakukan langkah berikutnya. Dari data yang diperoleh tersebut dapat dianalisis sebagai berikut: 1.

Data kualitatif NaF digunakan untuk mengetahui pH dan keberadaan alofan alam pada sampel tanah andisol yang direndam dalam larutan NaF selama 2 menit.

2.

Data kualitatif FT-IR digunakan untuk mengetahui gugus-gugus fungsional pada lempung, andisol, dan lempung: andisol sebelum dan setelah proses adsorpsi dengan melihat spektrum gugus fungsi yang terbentuk pada daerah pengamatan bilangan gelombang 400-4000 cm-1 serta membandingkan dengan spektra FT-IR andisol dan lempung standar.

3.

Data kualitatif XRD digunakan untuk melihat puncak difraksi dari mineralcommitandisol, to userdan lempung: andisol. Data yang mineral yang ada dalam lempung,



diperoleh berupa nilai d (jarak antar bidang atom dalam kristal) dari difraktogram sampel kemudian membandingkan harga d dan I/Io dari spektra difraksi sampel dengan harga d dan I/Io data JCPDS (Join Committee Powder on Diffraction Standard) maupun literatur. 4.

Data kuantitatif SAA digunakan untuk mengukur besarnya kenaikan luas permukaan spesifik dari lempung, andisol, dan lempung andisol sebelum dan setelah proses adsorpsi.

5.

Data keasaman total spesifik diperoleh menggunakan metode adsorpsi amonia untuk melihat perbedaan keasaman lempung, andisol, dan lempung: andisol sebelum dan setelah proses adsorpsi. Keasaman total spesifik dapat diketahui dengan membandingkan berat sampel sebelum dan sesudah terjadi adsorpsi terhadap amonia. Harga keasaman total spesifik dapat dihitung menggunakan persamaan berikut (Sulistyarini, 2012) :

Keasamaan =

(A-B) BMNH3 x m Adsorben

x 1000 mmol gram

Keterangan:

6.

A

= berat krus + sampel setelah adsorpsi (gram)

B

= berat krus + sampel sebelum adsorpsi (gram)

BMNH3

= 17 (gram/mol)

Massa adsorben

= 0,5 (gram)

Data kuantitatif AAS digunakan untuk mengetahui konsentrasi sebelum dan sesudah proses adsorpsi dilakukan serta dapat digunakan untuk menghitung efisiensi adsorpsi, kapasitas adsorpsi, dan isoterm adsorpsi. Penentuan isoterm adsorpsi dilakukan dengan uji regresi linear sederhana menggunakan persamaan Langmuir dan Freundlich sebagai berikut (Tan, 1982) :

a. Persamaan Langmuir Xe = k1. Ce m 1 + k2. Ce Keterangan : Ce

= konsentrasi adsorbat pada keadaan setimbang (mg/L) commit to user



Xe


k1, k2 = konstanta m


b. Persamaan Freundlich Xe m

=

k. Ce 1/n

Keterangan: Xe


m


Ce

= konsentrasi larutan pada keadaan setimbang (mg/L)

k dan n = konstanta

Persamaan diatas dapat juga ditulis sebagai berikut: log Xe = log k + 1 log Ce m n Kurva persamaan garis lurus Langmuir dan Freundlich diperoleh dengan memplot berturut-turut Xe vs Ce dan log Xe vs log Ce dan dari m

m

persamaan isoterm tersebut dapat dicari kapasitas adsorpsi optimum adsorben terhadap adsorbat dimana harga R2 yang diperoleh dan yang paling mendekati 1 akan menunjukkan isoterm adsorpsi dan jenis adsorpsinya. 7.

Pengolahan air bersih menjadi air minum menggunakan filter keramik dan teknologi membran reverse osmosis. Prosedur penelitian yang dilakukan yaitu air sumur. Air baku tersebut dianalisa di laboratorium untuk mengetahui kualitasnya. Parameter yang dianalisa yaitu kadmium (Cd), bakteri E.Coli dan koliform sesuai dengan Permenkes No.492 tahun 2010. Hasil analisa akhir dapat diketahui hasilnya apakah layak disebut sebagai air minum.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. 1.

Karakteristik Adsorben

Analisis Uji NaF Uji NaF dilakukan untuk mengetahui keberadaan alofan dalam sampel tanah

andisol. Dari hasil uji NaF diperoleh nilai pH 10,18 sehingga dapat disimpulkan bahwa pada sampel tanah andisol mengandung alofan yang memadai. Munir (1996) menyatakan bahwa kandungan alofan dalam tanah dapat diketahui dengan mengukur pH dari 1 gram tanah dalam 50 ml larutan NaF 1 M selama 2 menit dan apabila nilai pH lebih besar dari 9,4 menunjukkan bahwa terdapat kandungan alofan yang tinggi dalam tanah. NaF dapat memberikan reaksi yang cepat ketika ditambahkan ke dalam sampel alofan, yaitu F dapat bereaksi dengan Al dan memecah struktur sehingga akan melepaskan OH- (Parfit and Henmi, 1980). 2.

Analisis Fourier Tranform Infra-Red (FT-IR) Analisis FT-IR dilakukan bertujuan untuk mengetahui gugus fungsional

utama di dalam struktur lempung dan andisol. Pengamatan sampel lempung dan andisol dilakukan pada bilangan gelombang antara 400 – 4000 cm-1 dengan menggunakan butiran pellet KBr. Hasil spektra FT-IR ditunjukkan pada Gambar 4 dan 5.

%T

Gambar 4. Spektra FT-IR andisol commit to user

34



%T

Gambar 5. Spektra FT-IR lempung

Data hasil analisis gugus fungsi lempung dan andisol dapat dilihat pada Tabel 1. Dari tabel tersebut dapat diamati perbandingan serapan bilangan gelombang pada sampel dengan hasil analisis dari penelitian yang lain.

commit to user



Tabel 1. Data hasil analisis gugus fungsi lempung dan andisol Bilangan gelombang (cm-1) Gugus Fungsi Pustaka 3700-3000

(1)

Uluran –OH 3455

(2)

Lempung

Andisol

3697,710 3627,29 3226,08

3405,47

Vibrasi tekuk H-O-H Rentangan asimetris O-Si-O dan atau O-Al-O Vibrasi tekuk Si-O dan atau Al-O

1640 (3)

1640,53

1654,03

973, 1108 (2) 1039,6 (1)

1035,82 1010,74

1008,81 1004,96

470,6 (1) 485, 579 (2)

Kaolinit

3600-3800(5) 1030 (4)

795,67 750,34 3627,29; 3697,7; 1010,74; 1035,82

Gibsit

Felspar

1030; 3400-3500 (5) 1025; 974 (7) 647 (4)

790,85 1004,96; 1008,81

1010,74; 1035,82

3405,47; 1004,96; 1008,81

690,55

666,43

3405,47; 1635,71; 3400; 1640; 1654,03; Alofan 1040; 470 443,65; (2) ; 670; 430 (7) 464,86; 1008,81; 1004,96 Keterangan: (1): Wijaya dalam Wogo, dkk. (2013); (2): Devnita, dkk. (2005); Permanasari,dkk. (2010), (4) Hemamalini et al., (2011); (5) Tan (1982); Plasvic et al., (1999); (7) Iyoda et al, (2011); 1035,82; 1640,53; 430,14; 466,79; 690,55

(3)

:

Serapan-serapan tersebut dapat disimpulkan bahwa dalam sampel tanah lempung maupun andisol terdapat kandungan alofan dengan ditandai adanya gugus-gugus Si-O atau Al-O, O-Si-O atau O-Al-O, dan –OH. 3.

Analisis X-Ray Diffraction (XRD) Analisis kualitatif XRD digunakan untuk menentukan jenis mineral yang

terkandung dalam lempung dan andisol. Hasil analisis tersebut ditunjukkan pada Gambar 6. commit to user



Gambar 6. Difraktogram XRD lempung dan andisol

Tabel 2. Hasil Analisis XRD tanah Lempung dan Andisol d (Å) Gugus Fungsi Alofan

Pustaka Sampel Lempung Sampel Andisol 3,3000; 2,2500; 1,8000; 3,3280; 1,8129 3,2868; 1,7412; 1,4000(1) 1,3581 Felspar 4,00-4,20; 6,30-6,45; 4,0260; 4,2201; 3,7400; 4,0414; 3,7136; 3,80-3,90; 3,73-3,75; 3,6120; 3,7006; 6,4687; 3,64-3,67; 3,44-3,48; 3,1987 3,2171; 3,1978; (2) 3,00-3,25 3,2755; 2,9829 3,2266; 3,5931; 3,7574; 3,4384; (3) Gibsit 4,34; 4,83; 3,30 (2) 3,4471; 2,5273; 3,4138 4,8500; 4,3600; 2,4500; 2,3800 (4) Kaolinit 7,10-7,20; 4,45-4,46; 8,3402; 7,1353; 7,0865; 3,7553; 4,35- 4,36; 4,17; 4,12; 3,8919; 4,3423 3,84; 3,56-3,58 (2) 8,9059; 4,6513; 4,1447; 3,8126; 3,5100 (5) Monmorilonit 12,00-15,00; 5,90 (2) 2,5098; 1,4862 5,4808; 2,6191 15,00; 1,49; 2,53; 1,29; 4,05 (6) Keterangan : (1)=JCPDS 38-0449, (2)=Tan (1982),to(3)=JCPDS 70-1862, commit user (4)=JCPDS 01-0264, (5)=JCPDS 72-2300, (6)=JCPDS 02-0014



Hasil analisis berdasarkan Gambar 3 dan Tabel 2 menunjukkan bahwa sampel lempung dan andisol yang akan digunakan dalam penelitian ini mengandung beberapa mineral yang dibuktikan dengan munculnya puncak-puncak difraksi pada d(Å) yang karakteristik. Mineral yang terkandung dalam penjerap tanah lempung dan tanah andisol, yaitu alofan, felspar, gibsit, kaolin dan monmorilonit. 4.

Analisis Luas Permukaan Luas permukaan merupakan faktor penting dalam proses adsorpsi karena

semakin besar luas permukaan maka semakin besar pula kemampuan adsorpsinya. Luas permukaan dinyatakan dalam jumlah total luas permukaan sampel yang berbentuk serbuk dalam setiap massa sampel. Analisis yang digunakan untuk menentukan luas permukaan dilakukan dengan SAA. Tabel 3. Data penentuan luas permukaan Sampel

Luas permukaan (m2/g)

Andisol

245,7900 (1)

Lempung

56,5410

Keterangan : (1) Sistha (2013)

Berdasarkan data pada Tabel 3 tersebut dapat dilihat bahwa luas permukan andisol lebih besar dengan perrbedaan secara signifikan. Luas permukaan inilah yang menyediakan luasan area pada permukaan lempung maupun andisol dalam proses adsorpsi terhadap ion logam kadmium (Cd) yang berlangsung. 5.

Analisis Keasaman Analisis keasaman dilakukan dengan menggunakan metode adsorpsi basa

amonia, yaitu melalui pengukuran jumlah basa amonia yang bereaksi dengan gugus asam padatan, dimana jumlah basa amonia yang diadsorpsi oleh permukaan padatan adalah sebanding dengan jumlah asam pada permukaan padatan yang menyerap basa tersebut.

commit to user



Tabel 4. Data penentuan keasaman Sampel

Keasamaan (mmol/g)

Andisol

2,352

Lempung

3,529

Berdasarkan data pada Tabel 4 tersebut dapat dilihat bahwa keasaman lempung lebih tinggi dibandingkan andisol. Hal tersebut menunjukkan bahwa permukaan lempung menyediakan situs aktif yang lebih banyak daripada permukaan andisol dimana situs aktif ini akan menjadi media dalam proses adsorpsi ion logam kadmium (Cd).

B.

Uji Kinerja Adsorben terhadap Ion Logam Kadmium (Cd)

Aktivasi dilakukan pada tanah lempung dan andisol untuk meningkatkan karakter fisika kimia. Aktivasi dilakukan secara kimia hanya untuk tanah andisol yang mengandung alofan, yaitu dengan perendaman NaOH 3M selama 5 jam, karena aktivasi kimiawi menggunakan larutan basa mampu melarutkan pengotor yang dapat larut dalam basa yang berada dibagian luar kerangka dan yang menutupi pori-pori permukaan. Penambahan NaOH juga berfungsi untuk melarutkan pengotor-pengotor organik maupun anorganik yang mengisi rongga dan pori-pori pada tanah andisol sehingga pori-pori pada permukaannya menjadi terbuka. Dengan berkurangnya pengotor pada rongga-rongga tanah andisol maka permukaan padatannya menjadi bersih dan luas serta keasamannya juga meningkat. Hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Husna (2012) yang mengalami peningkatan luas permukaan sebesar 22,661% dan keasaman sebesar 63,704% pada tanah andisol alam setelah diaktivasi dengan NaOH. Secara fisik, tanah andisol yang telah diaktivasi dengan NaOH mempunyai warna yang lebih terang dibandingkan tanah andisol tanpa aktivasi. Tanah andisol tanpa aktivasi berwarna coklat gelap, sedangkan setelah aktivasi warna coklat gelap memudar menjadi warna coklat terang. commit to user



Lempung yang digunakan dalam penelitian ini tidak dilakukan aktivasi secara kimia. Hal ini didasarkan pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh Lihin, dkk. (2012) dimana lempung yang diaktivasi kimia dan lempung tanpa aktivasi kimia memiliki nilai kapasitas adsorpsi yang tidak berbeda signifikan. Kemampuan lempung ini dapat ditingkatkan dengan cara aktivasi fisik maupun kimia (Talaat et al., 2011). Oleh karena itu, pada penelitian ini lempung tidak dilakukan aktivasi secara kimia. Tanah andisol dilakukan aktivasi secara kimia, selanjutnya dilakukan pembuatan variasi komposisi perbandingan lempung:tanah andisol (0:100, 20:80, 40:60, 50:50, 60:40, 80:20 dan 100:0). Masing-masing campuran tersebut selanjutnya dilakukan aktivasi secara fisika menggunakan variasi suhu kalsinasi, yaitu 100, 200, dan 4000C. Sama halnya dengan aktivasi kimia, aktivasi fisika ini juga berfungsi untuk melarutkan pengotor-pengotor organik maupun anorganik yang mengisi rongga dan pori-pori pada adsorben sehingga pori-pori pada permukaannya menjadi terbuka. Proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya yaitu tingkat keasaman (pH), waktu kontak, ukuran partikel, dan suhu. Pada penelitian ini, faktor yang ingin diketahui pengaruhnya adalah komposisi penyusun adsorben, suhu kalsinasi adsorben, dan waktu kontak adsorpsi terhadap ion logam kadmium (Cd) dimana akan dibuktikan dengan nilai kapasitas adsorpsi atau % adsorpsi yang diperoleh. Adsorben yang telah diaktivasi selanjutnya digunakan dalam proses adsorpsi terhadap larutan kadmium (Cd) 6 ppm dengan variasi waktu kontak 30, 60, dan 120 menit menggunakan metode batch. Hasil kurva standar untuk ion logam kadmium (Cd) dapat dilihat pada Lampiran 6. Adsorben dengan variasi komposisi lempung:tanah andisol, suhu kalsinasi, dan waktu kontak adsorpsi terbaik ditentukan dari nilai kapasitas adsorpsi atau % adsorpsi yang tertinggi. Data hasil adsorpsi yang diperoleh dapat dilihat pada lampiran 7-8. Berdasarkan data hasil adsorpsi tersebut dapat disimpulkan bahwa variasi adsorben terbaik diperoleh pada perbandingan lempung:tanah andisol 60:40 dengan suhu kalsinasi commit to user 200⁰C menggunakan waktu kontak adsorpsi 60 menit.



Variasi komposisi adsorben terbaik diperoleh pada perbandingan lempung dan tanah andisol 60:40. Jika dilihat dari gugus aktif keduanya, lempung dan tanah andisol termasuk dalam kelompok mineral alumino silikat alam yang memiliki gugus aktif berupa Si-OH, Al-OH, dan –OH sehingga keduanya dapat menyediakan muatan elektronegatif pada permukaannya yang memungkinkan terjadinya pertukaran kation maupun proses adsorpsi ion logam kadmium (Cd). Sifat lempung yang lekat sewaktu basah membantu melekatnya tanah andisol pada lempung sehingga semakin banyak kandungan lempung dari pada tanah andisol pada perbandingan lempung dan tanah andisol tersebut menyebabkan daya adsorp optimal. Tingginya perbandingan komposisi lempung pada kondisi ini juga didukung dengan suhu kalsinasi yang hanya 200⁰C dimana lempung memiliki ketahanan terhadap panas dan kapasitas adsorpsi optimum pada suhu 100 ≤ T ≤ 200⁰C (Igbokwe, et al., 2011). Dari segi praktisnya, preparasi lempung lebih mudah dilakukan karena pada penelitian ini lempung yang digunakan tidak perlu diaktivasi secara kimia untuk meningkatkan kemampuan adsorpsinya sedangkan tanah andisol diaktivasi secara kimia. Selain itu, keberadaan lempung juga lebih melimpah dibandingkan tanah andisol dimana tanah andisol merupakan bagian kecil yang terkandung dalam mineral lempung (Sajidu, et al., 2006). Adsorben tanah lempung dan andisol mempunyai afinitas yang tinggi terhadap ion logam karena keduanya mempunyai gugus-gugus aktif Si-OH, AlOH dan –OH sehingga keduanya mampu menyediakan muatan elektronegatif pada permukaannya yang memungkinkan terjadinya pertukaran kation dalam proses adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam larutan (Itou et al., 2009; Schulze, 2005). Kemampuan jerapan mineral silikat berasal dari banyaknya muatan negatif pada struktur mineral silikat. Muatan negatif tersebut akan dinetralkan dengan penjerapan ion terjerap bermuatan positif, misalnya kation logam berat (Visekruna et al., 2011). Berdasarkan data hasil adsorpsi pada lampiran di bawah ini menunjukkan bahwa kedua adsorben tanah lempung dan andisol keduanya mempunyai kemampuan menjerap ion logam dengan kapasitas adsorben yang berbeda.

commit to user



Gambar 7. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Berbagai Variasi Suhu Aktivasi dan Waktu Kontak terhadap Komposisi Adsorpsi Penjerap dengan komposisi 100% tanah andisol (0:100) mempunyai kapasitas jerapan yang lebih besar dibandingkan penjerap tanah lempung 100% (100:0). Jumlah ion logam yang teradsorp semakin berkurang dengan meningkatnya prosentase penjerap lempung dalam komposisi penjerap campuran tanah lempung dan andisol. Hal ini memperlihatkan bahwa keberadaan tanah lempung dalam campuran adsorben kurang mendukung kemampuan penjerap dalam menjerap ion logam kadmium (Cd). Berkurangnya kemampuan adsorpsi dari campuran tanah lempung dan andisol ini dapat dijelaskan berdasarkan data luas permukaan maupun bilangan keasaman dari masing-masing penjerap. Luas permukaan merupakan salah satu faktor yang menentukan dalam proses adsorpsi karena luas permukaan inilah yang menyediakan luasan area pada permukaan adsorben dalam proses adsorpsi terhadap ion logam kadmium (Cd). Sehingga semakin besar luas permukaan adsorben maka kapasitas adsorpsinya semakin besar pula. Tanah lempung mempunyai luas permukaan sebesar 245,7900 m2/gram, sedangkan tanah andisol mempunyai luas permukaan jauh

lebih besar, yaitu 56,5410 m2/gram. Sanchez et al., (1999) telah membuktikan bahwa luas permukaan berpengaruh terhadap kapasitas adsorpsi. Hasil penelitiannya menjelaskan bahwa adsorben sepiolite dengan ukuran partikel kecil commit to user



mempunyai kapasits jerapan yang lebih baik dibanding dengan penjerap dengan ukuran partikel lebih besar. Ukuran partikel yang kecil mampu menyediakan bidang adsorpsi yang lebih besar dibanding partikel dengan ukuran yang lebih besar oleh karena itu interaksinya dengan ion logam lebih maksimal. Penelitian lain juga menjelaskan bahwa keberadaan material lain dalam campuran adsorben dengan alofan dapat meningkatkan kapasitas adsorpsinya atau justru menurunkan kapasitas adsorpsinya. Efektivitas perbandingan komposisi lempung:tanah andisol pada kondisi terbaik tersebut terhadap ion logam kadmium (Cd) dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Perbandingan kapasitas adsorpsi adsorben terbaik dengan komposisi lempung:andisol lainnya pada suhu 200 C dan waktu kontak 60 menit. Berdasarkan diagram pada Gambar 8 dapat ditunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi komposisi lempung dan tanah andisol pada kondisi terbaik (60:40) sebesar 18,2092. Kemudian jika dibandingkan antara komposisi lempung:tanah andisol 0:100 dan 100:0 terdapat perbedaan yang cukup signifikan dengan kapasitas adsorpsi 16,9113 dan 11,0652. Hal ini membuktikan bahwa besarnya prosentase tanah andisol dalam campuran penjerap berpengaruh besar terhadap kapasitas jerapannya terhadap ion logam kadmium (Cd). Pemanasan penjerap pada berbagai suhu aktivasi dilakukan untuk membersihkan pengotor organik dan anorganik sehingga permukaan rongga lebih bersih dan pori akan terbuka. Hal ini menyebabkan luas permukaan spesifik commit to user penjerap menjadi lebih besar sehingga meningkatkan kapasitas jerapan dalam



menyerap molekul adsorbat. Pemanasan pada campuran penjerap tanah lempung dan andisol juga dimaksudkan untuk membebaskan molekul air, baik air yang terikat secara fisik maupun yang terikat secara kimia dalam bentuk terhidrat (Hartopo, 2014). Pembebasan molekul air yang terikat secara lemah (fisik) dapat dilakukan dengan pemanasan pada temperatur diatas titik didih air. Namun pada pembebasan molekul air terhidrat, diperlukan temperatur yang lebih tinggi (400 – 500°C) dan dikenal dengan istilah kalsinasi. Pada penelitian ini aktivasi penjerap dilakukan pada variasi suhu 100, 200 dan 400°C. Melalui aktivasi pada ketiga variasi suhu tersebut akan diketahui pengaruh perbedaan suhu terhadap kemampuan penjerap dalam menyerap ion logam kadmium (Cd).

Gambar 9. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Berbagai Komposisi Adsorben dan Waktu Kontak terhadap Suhu Aktivasi Berdasarkan Gambar 9, adsorben dengan suhu aktivasi 100°C dan 200°C mempunyai kapasitas adsorpsi yang relatif sama dengan sebagian besar variasi komposisi campuran adsorben. Kapasitas adsorpsi semakin turun dengan meningkatnya suhu aktivasi menjadi 400°C. Tingginya kapasitas adsorpsi pada variasi suhu aktivasi 100°C dan 200°C, dan semakin berkurangnya kapasitas adsorpsi pada variasi suhu aktivasi 400°C dapat dijelaskan berdasarkan luas permukaan spesifiknya. Peningkatan suhu aktivasi mampu membebaskan molekul commit to user lempung dan andisol sehingga air yang terperangkap dalam matrik tanah



meninggalkan struktur rongga berpori dan meningkatkan luas permukaan bidang adsorpsinya. Suhu aktivasi yang lebih tinggi dari pada suhu optimum menyebabkan rusaknya struktur adsorben dan menyebabkan penurunan luas permukaannya sehingga media jerapannya terbatas (Alemayehu et al., 2012). Gambar 10 menunjukkan bahwa pada perbandingan antara lempung dan tanah

andisol

0:100

mengalami

penurunan

kapasitas

adsorpsi

dengan

meningkatnya variasi suhu kalsinasi dan waktu kontak adsorpsi atau dengan kata lain nilai kapasitas adsorpsi yang terbaik diperoleh dengan suhu 200⁰C dan waktu 60 menit. Hal ini dapat disebabkan oleh terjadinya proses desorpsi ketika suhu ditingkatkan menjadi 400⁰C serta waktu kontak ditingkatkan menjadi 90 menit.

Gambar 10. Perbandingan kapasitas adsorpsi variasi komposisi lempung:tanah andisol dan suhu kalsinasi terhadap variasi waktu kontak. Perbandingan antara lempung dan tanah andisol 0:100, 20:80, 40:60, 50:50, 60:40, 80:20 dan 100:0 pada suhu 200⁰C memiliki kapasitas adsorpsi yang meningkat dengan bertambahnya waktu kontak. Sedangkan ketika suhu kalsinasi ditingkatkan menjadi 400⁰C dan dengan bertambahnya waktu kontak, perbandingan lempung:andisol tersebut memiliki kapasitas adsorpsi yang semakin menurun. Hal ini dapat menunjukkan bahwa pada suhu 200⁰C, pengotor sudah hilang dan pori-pori pada permukaan lempung maupun tanah andisol sudah dapat terbuka sehingga menyediakan luasan area untuk terjadinya proses adsorpsi, to user sudah melebihi batas ketahanan sedangkan suhu yang lebih tinggicommit kemungkinan



suhu dari lempung tanah andisol sehingga mengakibatkan kurang optimalnya proses adsorpsi. Disamping itu, waktu kontak juga sangat menentukan dalam proses adsorpsi. Perbandingan lempung:tanah andisol 0:100 dan 100:0 atau dengan kata lain komposisi ini hanya terdiri dari tanah andisol dan lempung saja memiliki waktu kontak optimum 60 menit. Selama 60 menit terjadi proses difusi dan penempelan ion logam kadmium (Cd) pada gugus aktif yang dimiliki tanah andisol maupun lempung. Akan tetapi, konsentrasi ion logam kadmium (Cd) akan mengalami penurunan ketika waktu kontaknya telah cukup. Ketika waktu kontak telah cukup atau bahkan berada pada titik jenuh, maka akan terjadi peristiwa desorpsi atau ion logam kadmium (Cd) tidak diterima lagi oleh permukaan adsorben melainkan akan dilepas kembali ke dalam larutan. Oleh karena itu, nilai kapasitas adsorpsinya menurun ketika waktu ditambah menjadi 120 menit. Pada waktu kontak 60 menit, sebagian besar situs aktif pada permukaan tanah lempung dan andisol telah ditempati oleh ion logam kadmium (Cd) dan terjadi gaya tolak antar ion logam kadmium (Cd) terjerap dan ion logam dalam larutan untuk menempati situs-situs aktif sehingga dengan adanya gaya tolak dan persaingan antar ion logam kadmium (Cd) tersebut menyebabkan kapasitas jerapan ion logam kadmium (Cd) menjadi berkurang (Alemayehu et al.,2012; Eba et al., 2010). Penyebab lainnya, dengan bertambahnya waktu kontak maka semakin banyak terbentuk kation terhidrat dengan jari-jari yang lebih besar dari pada jari-jari ion logamnya sehingga menghalangi proses jerapan (Hartopo, 2014 ; Muhdarina, dkk., 2010).

C.

Penentuan Isoterm Adsorpsi

Penentuan jenis adsorpsi dilakukan melalui penentuan isoterm adsorpsi. Penentuan ini dilakukan dengan melakukan adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dengan adsorben terbaik pada perbandingan komposisi lempung dan andisol 60:40 pada suhu 200⁰C dan waktu kontak 60 menit terhadap variasi konsentrasi larutan kadmium (Cd) 2, 4, 6, 8, dan 10 ppm. commit to user



Berdasarkan data pada Lampiran 12 tersebut kemudian dilakukan uji secara regresi linear sederhana dengan menggunakan persamaan Langmuir dan Freundlich. Persamaan isoterm Langmuir ditentukan dengan menggunakan persamaan isoterm Langmuir Ce

Ce Qe

=

Ce 1 + Qmax K Qmax

lalu dibuat kurva

Ce vs Qe dengan hasil kurva isoterm yang diperoleh seperti dibawah ini:

Ce/Qe

y = -0,110x+1,703

Ce

Gambar 11. Kurva Isoterm Langmuir Ion Logam Kadmium (Cd) Selanjutnya, persamaan isoterm Freundlich ditentukan dengan menggunakan 1

persamaan isoterm Freundlich Log Q = Log K + n Log C lalu dibuat kurva Log C vs Log Q dengan hasil kurva isoterm yang diperoleh seperti dibawah ini:

commit to user


Log (Xe/m)


y = 0,761x+0,201

Log Ce

Gambar 10. Kurva Isoterm Freundlich Ion Logam Kadmium (Cd)

Dari hasil perhitungan keduanya, diperoleh kurva linear antara Ce dan Ce untuk persamaan Langmuir dan kurva linear antara log Ce dan Log Qe Qe untuk persamaan Freundlich. Untuk melihat persamaan isoterm yang sesuai untuk penelitian ini, maka dapat dibuktikan melalui koefisien korelasi (R2) yang ditunjukkan pada grafik linear masing-masing persamaan dimana nilai R2 yang mendekati 1 maka dapat dikatakan jenis isoterm adsorpsi mengikuti persamaan isoterm tersebut. Berdasarkan Gambar 9 dan 10 serta Tabel 5 menunjukkan bahwa persamaan isoterm Langmuir memiliki R2 sebesar 0,979 dengan persamaan garisnya y = -0,110x+1,703. Sedangkan untuk persamaan Freundlich diperoleh nilai R2 sebesar 0,998 dengan persamaan garisnya y = 0,761x+0,201. Jika dilihat dari nilai R2 keduanya, nilai R2 dari persamaan Freundlich lebih besar daripada nilai R2 dari persamaan isoterm Langmuir, sehingga dapat disimpulkan jenis isoterm pada penelitian ini mengikuti persamaan Freundlich dengan harga konstanta dapat dilihat pada Tabel 5 di bawah ini. commit to user



Tabel 5. Harga konstanta Freundlich Jenis Isoterm

Konstanta

Harga

Freundlich

k

1,59

n

1,314

Isoterm Freundlich merupakan isoterm yang menggambarkan proses adsorpsi secara fisika. Persamaan isoterm Freundlich menjelaskan bahwa jerapan terjadi pada lebih dari satu permukaan (multilayer) dan penjerap mempunyai bidang permukaan heterogen dengan energi pengikat yang berbeda-beda. Jerapan ion logam kadmium (Cd) oleh penjerap campuran tanah lempung dan andisol terjadi secara fisisorpsi. Jenis jerapan ini cocok untuk mekanisme jerapan yang membutuhkan proses regenerasi karena zat yang terjerap hanya terikat lemah pada permukaan penjerap. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai k sebesar 1,59 dan n sebesar 1,314 dengan isoterm Freundlich. Sebagai perbandingan, adsorpsi ion logam kadmium (Cd) oleh adsorben cangkang telur bebek mengikuti isoterm Freundlich dengan nilai k sebesar 1,4077 mg/g dan nilai n sebesar 0,9969 (Krisnawati dkk, 2013). Malik (2002) menyatakan bahwa koefisien adsorpsi k secara kasar dapat digunakan sebagai indikator kapasitas adsorpsi dan 1 adalah intensitas adsorpsi. n

Secara umum, semakin tinggi nilai k, semakin tinggi juga kapasitas adsorpsi. Sementara itu, nilai eksponen 1 memberikan indikasi yang mendukung adsorpsi, n

nilai n >1 merupakan adsorpsi yang disukai.

D.

Teknologi Penjernih Air

Air di bumi umumnya tidak dalam keadaan murni (H2O), melainkan mengandung berbagai zat baik terlarut maupun tersuspensi termasuk mikroba, oleh karena itu sebelum dikonsumsi, air arus diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan atau menurunkan kadar bahan pencemar sampai tingkat yang aman untuk dikonsumsi. Menurut definisi, air bersih adalah air jernih yang tidak berwarna dan tidak berbau belum tentu aman untuk dikonsumsi. Persyaratan commit to user kualitas air minum (air yang aman dikonsumsi langsung) diatur dalam Peraturan



Menteri Kesehatan No. 492/MENKES/Per/IV/2010 (Menteri Kesehatan RI, 2010). Dalam peraturan tersebut disebutkan bahwa air minum harus memenuhi persyaratan fisik, kimia dan mikrobiologi. Pada penelitian ini bahan pencemar yang dianalisis adalah logam kadmium (Cd) dan parameter airnya adalah bakteri E Coli dan Koliform. Hasil awal uji bakteri dan logam yang terkandung pada air sumur berdasarkan pemeriksaan yang telah dilakukan di Baristand Industri Samarinda dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Data hasil pemeriksaan awal air sumur No

Parameter

Hasil

1

E Coli

10

Kadar maksimum yang diperbolehkan 0

2

Total Koliform

30

0

TMS

3

Kadmium (Cd)

0,1

0,003

TMS

Keterangan TMS

Standar menurut PERMENKES NO. 492/MENKES/Per/IV/2010 Keterangan: MS (Memenuhi Syarat), TMS (Tidak Memenuhi Syarat) Berdasarkan tabel di atas dapat diketahui bahwa air bersih yang diuji mengandung logam kadmium (Cd) dan bakteri Escherichia Coli dan Koliform. Kandungan adanya logam kadmium (Cd), bakteri E.Coli dan Koliform di dalam makanan/minuman menunjukan kemungkinan adanya mikroba yang bersifat enteropatogenik dan toksigenik yang berbahaya bagi kesehatan. Bakteri E.Coli dan Koliform dalam jumlah tertentu dapat menjadi indikator suatu kondisi yang bahaya dan adanya kontaminasi bakteri patogen (Balia dkk, 2011). RO (Reverse Osmosis) dengan menggunakan filter keramik berbahan campuran lempung dan andisol diharapkan dapat menghilangkan 90-99% dari patogen dan kandungan logam yang ditemukan dalam air. Metode Reverse Osmosis (RO) adalah teknik penjernihan air dengan membran reverse osmosis yang mempunyai ukuran pemfilteran sebesar 0.0001 mikron, yang akan berfungsi menurunkan Total Dissolved Solids (TDS) dalam air. Membran ini terbuat dari bahan semi permeable dan mampu menyaring kandungan logam, virus dan bakteri commit to user dalam air (Endarko dkk, 2013). Selain itu ditambahkan dengan filter keramik



berbahan campuran lempung dan andisol pada reserve osmosis. Li and Lee (2009) menjelaskan bahwa sifat-sifat istimewa membran keramik berpori, seperti kestabilan terhadap suhu tinggi, kekuatan mekanis dan mudah dalam hal regenerasi. Bahan-bahan untuk membuat filter keramik dapat bervariasi namun sebagai bahan utamanya adalah tanah liat karena kemampuannya untuk dibentuk dan tahan pada suhu tinggi. Hasil uji bakteri dan logam yang terkandung pada air sumur sesudah melalui teknologi penjernih air sistem reserve osmosis dengan menggunakan filter keramik dapat dilihat pada tabel 7. Tabel 7. Data hasil pemeriksaan air sumur melalui teknologi penjernih air No

Parameter

Hasil

1

E Coli

0

Kadar maksimum yang diperbolehkan 0

2

Total Koliform

0

0

MS

3

Kadmium (Cd)

<0,001

0,003

MS

Keterangan MS

Standar menurut PERMENKES NO. 492/MENKES/Per/IV/2010 Keterangan: MS (Memenuhi Syarat), TMS (Tidak Memenuhi Syarat) Dari hasil yang ditunjukan di atas, terlihat bahwa air bersih hasil pengolahan melalui teknologi penjernih air sistem reserve osmosis dengan menggunakan filter keramik telah memenuhi standard air minum PERMENKES. Setelah mengalami perlakuan kandungan logam kadmium (Cd), bakteri E.Coli dan Koliform mengalami penurunan menjadi 0 sesuai dengan kadar maksimum yang telah ditentukan. Hal ini menunjukkan bahwa teknologi penjernih air sistem reserve osmosis menggunakan filter keramik mempunyai keefektifan dalam menurunkan kadar logam kadmium (Cd) dan bakteri patogen dalam air sumur. Filter keramik mampu menurunkan berbagai bahan pencemar fisik, kimia dan biologi sehingga diperoleh air bersih yang dapat ditoleransi untuk air minum. Hartopo (2014) menyatakan bahwa filter keramik efektif dalam menurunkan kadar ion logam Mn dalam air dengan tingkat keefektifan sebesar 98,9%. Penelitian ini, penyerapan ion logam kadmium (Cd) terhadap lempung dan commit to user tanah andisol dibuktikan pada larutan model melalui metode batch dengan



persentase 97,9%, hal ini dikarenakan air sumur tidak mengandung ion logam kadmium (Cd). Partikel tanah lempung memilki kemampuan untuk mengembang apabila kontak dengan air serta memilki kapasitas pertukaran ion yang tinggi sehingga mampu menahan kation pada partikelnya dalam jumlah besar (Bhatacharya and Gupta, 2006; Zhao et al., 2011; Grasi et. al., 2012). Selain itu, adanya partikel tanah andisol yang mempunyai porositas, luas permukaan dan daya tukar kation yang tinggi (Pranoto et al., 2013; Heraldy, dkk., 2004; Munir, 1996) menyebabkan kemampuan menurunkan ion logam kadmium (Cd) meningkat. Osmosis merupakan proses perpindahan air dari larutan yang konsentrasinya

rendah menuju larutan yang konsentrasinya tinggi dikarenakan adanya tekanan osmosis. Proses perpindahan ini melalui membran semipermeabel, dimana proses perpindahan air akan berhenti setelah konsentrasi kedua larutan sama. RO membutuhkan tekanan hidrostatik lebih besar daripada perbedaan tekanan osmotiknya sehingga air bisa mengalir dari larutan yang konsentrasinya lebih tinggi melalui membran semipermeabel. Sistem RO umumnya terdiri dari 4 proses, yaitu : 1. Pengolahan Awal (pretreatment) Air umpan terlebih dahulu diolah agar sesuai dengan kondisi membran dengan menghilangkan padatan tersuspensi, menyesuaikan pH operasi dan menambahkan inhibitor untuk control scaling yang disebabkan konstituenkonstituen seperti kalsium sulfat. 2. Pemberian Tekanan Air umpan yang sudah diolah dinaikkan tekanannya dengan pompa sampai tekanan operasi yang diinginkan agar sesuai dengan membran dan kadar garam air umpan. 3. Separasi Membran Membran

semipermeabel

menghambat

jalannya

air

umpan

yang

melewatinya. Air hasil keluaran dari membran berupa air bersih yang disebut permeate, dan yang tertahan pada membran disebut concentrate. Namun, karena commit to user



tidak ada membran yang dapat bekerja 100% sempurna, maka ada sebagian kecil garam yang masih dapat melewati membran. 4. Stabilisasi Air hasil keluaran membran (air produk) biasanya disesuaikan pHnya terlebih dahulu sebelum ditransfer ke sistem distribusi.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB V. PENUTUP

A. Kesimpulan Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1.

Variasi komposisi lempung dan andisol, suhu kalsinasi, dan waktu kontak berpengaruh pada adsorpsi terhadap ion logam kadmium (Cd).

2.

Kondisi optimum adsorpsi adsorben lempung dan andisol diperoleh pada perbandingan lempung dan tanah andisol 60:40 dengan suhu kalsinasi 200⁰C dan waktu kontak 60 menit.

3.

Teknologi penjernih air menggunakan filter keramik campuran lempung dan andisol efektif umtuk mengurangi kandungan logam kadmium (Cd) dalam air sebesar 99% dan bakteri patogen dalam air sebesar 100 %.

B. Saran 1.

Perlu dilakukan modifikasi alat teknologi penjernih air menggunakan filter keramik lempung andisol untuk menurunkan kadar parameter yang lainnya sesuai Permenkes no. 492 Tahun 2010.

2.

Menambah altenatif lain selain andisol dan lempung dalam menjerap logam berat dan bakteri patogen.

commit to user 54



DAFTAR PUSTAKA

Agmalini, S., Lingga, N.N., Nasir, S., 2013. Peningkatan Kualitas Air Rawa Menggunakan Membran Keramik Berbahan Tanah Liat Alam dan Abu Terbang Batubara. Jurnal Teknik Kimia. No.2, Vol.19, hlm.59-68 Alberty, R. A. and Daniel, F. 1983. Kimia Fisika. Jilid I. Terjemahan: Physical Chemistry. Erlangga. Jakarta

Alemayehu, D. D., Sing, S. J., and Tessema, D. A., 2012. Assessment of the Adsorption of Fired Clay Soils From Jimma (Ethiopia) for The Removal of Cr (VI) from Aqueous Solution.Universal Journal of Environmental Research and Technology. Volume 2, Issue 5, hlm. 411-420 Almeida, J. A., Barreto, R. E., Novelli, L. B., Castro, F. J., and Moron, S. E., 2009. Oxidative Stress Biomarkers and Aggressive Behavior in Fish Exposed to Aquatic Cadmium Contamination. Neotropical Ichtyology, Vol 7, pp. 103-108. Army, A. 2009. Lempung Aktif sebagai Adsorben Ion Fosfat dalam Air. Jurnal Chemical. Vol: 10. Nomer 2: 14-23. Atkins, P.W. 1990. Kimia Fisika. Jilid II. Terjemahan: Physical Chemistry 4th edition. Erlangga. Jakarta dalam Sistha, P. W. V., 2014. Uji Efektifitas Lempung:Tanah Andisol terhadap Limbah Ion Tembaga (Cu) Menggunakan Metode Batch. Skripsi Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sebelas Maret Surakarta Azwar, A. 1990. Pengantar Ilmu Kesehatan Lingkungan. Jakarta: Mutiara Sumber Widya. Balia, Rostita., Harlia., Ellin., Suryanto dan Denny. 2011. Deteksi Coliform Pada Daging Sapi Giling Spesial yang Dijual di Hipermarket Bandung. Pustaka.unpad.ac.id. (Diakses 19 Januari 2015). Bhattacharayya, K.G. and Gupta, S.S. 2006. Kaolinite, montmorillonite, and their modified derivatives as adsorbents for removal of Cu(ll) from aqueous solution. Separation and Purification Technology 50, 388-397. Bhattacharyya, K.G. and Gupta, SS. 2008. Kaolinite and montmorillonite as adsorbent for Fe(III), Co(II) and Ni(II) in aqueous medium. Applied Clay Science. 41 : 1-9. Bitton, G. 1990. Intoduction to Enviromental Virology. Wiley, New York. commit to user



Blakemore, L.C., Scarle, P.L., and Daly, B.K. 1987. Soil Bureau Laboratory Methods for Chemical Analysis of Soil. New Zealand Soil mBureau. Soil rep. 10 A. DSIRO. New Zealand. Bobocea, A.C., Fertig, E.T., Pislea, M., Seremet, T., Katona, G., Magdalena Mocanu, I.O., Doagă, I.O., Radu, E., Horváth, J., Tanos, E,. Katona, L., and Katona, E., 2008. Cadmium and Soft Laser Radiation Effects on Human T Cells Viability and Death Style Choices. Romanian J. biophys, Vol. 18, pp, 179–193. Buhani. 2007. Alga sebagai Bioindikator dan Bioadsorben Logam Berat (Bagian I:Bioindikator).http://www.chemistry.org/artikelkimia/biokimia/alga_seba gai_bioindikator_dan_biosorben_logam_berat_bagian_I_bioindikator/ .diakses tanggal 22 Agustus 2014. Butar-butar. A. 1998. Kemungkinan Pemanfaatan Lempung Alam Sebagai Alternatif Pengganti Resin Penukar Kation. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA. Universitas Riau, Pekanbaru. Cheremisinof, N. P. 2000. Adsorption Handbook of Chemical Processing Equipment. Butterworth-Heinemann Publisher. Woburn

Clark, R. B. 1986. Marine Polution. Claredon Press. Oxford. Darmawijaya, I. 1990. Klasifikasi Tanah. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. UI-Press : Jakarta. Dessy, A. 2009. Studi Metode Autoflush: Pengendalian Scaling Pada Sistem Membran Reverse Osmosis Skala Rumah Tangga. Tesis Undip : Semarang. Devnita, R., Yuniarti, A., dan Hudhaya, R. 2005. Penggunaan Metode Selective Dissolution dan Spektroskopi Inframerah dalam Menentukan Kadar Alofan Andisol. Laporan Penelitian-Fakultas Pertanian UNPAD. Djohari. 1998. Peran Air Bersih Dalam Penanggulangan Diare Pada Masyarakat. Majalah Kedokteran Indonesia, Vol. XI :213. Eba, F., Gueu, S., Eya’A-Mvongbote, A., Ondo, J. A., Yao, B. K., Nlo, J. Ndong, Biboutou, R. Kouya, 2010. Evaluation of The Adsorption Capacity of The Natural Clay from Bikougou (Gabon) to Remove Mn(II) from Aqueous Solution. International Journal of Engineering Science and Technology. Vol. 2(10),hlm.5001-5016 commit to user



Endarko, Triswantoro P., Nike I. N., Nuning A., Adi W., Agus R., dan Melania S. M. 2013. Rancang Bangun Sistem Dekontaminasi dan Sterilisasi Pada Proses Penjernihan Air Sungai Berbasis Lampu Ultraviolet (UV). Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Vol. 16, No. 3, Juli 2013, hal 75 – 84. ISSN : 1410 – 9662. Farmer, V. C., Russell, J.D., and Smith, B.F.L.. 1983. Extraction of inorganic forms of translocated Al, Fe and Si in a podzol Bs horizon. J. Soil Sci. 34 : 571 – 576. Flora, S.J.S., Mittal, M., and Mehta, A., 2008. Heavy Metal Induced Oxidative Stress & Its Possible Reversal by Chelation Therapy. Indian J. Med. Res Vol. 128. pp. 501-523. Flora, S. J. S., 2009. Metal Poisoning: Treatment and Management. Review Article. Al Ameen. J. Med. Sci, Vol 2, pp. 4-26. Grasi, M., Kaykioglu, G., Belgiorno, V., and Lofrano, G. 2012. Removal of Emerging Contaminants from Water and Wastewater by Adsorption Process. dalam Lofrano, G. (edt.). SpringerBriefs in Green Chemistry for Sustainability. Department of Civil Engineering, University of Salerno. Fisciano. DOI: 10.1007/978-94-007-3916-1_2. ISBN : 978-94-007-39154. Hartopo. 2014. Kajian Efektivitas Campuran Lempung Bekonang dan Andisol Gunung Lawu Sebagai Penjerap Logam Berat Mangan (Mn) Untuk Peningkatkan Kualitas Air. UNS : Surakarta. Henry, M., Maley, S., and Mehta, K. 2013. Designing a Low-Cost Ceramic Water Filter Press. International Journal for Service Learning in Engineering. Vol.8, No.1, pp.62-77. ISSN 1555-9033 Heraldy, E., Pranoto, dan Prowida, D. 2004. Studi Karakterisasi dan Aktivasi Alofan Alam serta Aplikasinya sebagai Adsorben Logam Berat Zn Menggunakan Metode Kolom. Journal Alchemy. 3(1), hlm. 32-42 Hermamalini, R., and Velraj, G. 2011. FT-IR X-Ray Diffraction and Thermal Analysis to Estimate The Firing Temperature of The Archeological Samples Excavated Recently at Banahalli in Karnataka, South India. Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences. 4:135-140 Husna, M. N. 2012. Identifikasi, Aktivasi, dan Karakterisasi Alofan Gunung Papandayan sebagai Adsorben Logam Krom (Cr). Skripsi Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret commit to user



Igbokwe, P.K., Olebunhe, F. L., and Nwakaudu, M. S. 2011. Effect of Activation Parameters on Conversion in Clay-Catalyzed Esterification of Acetic Acid. Interrnational Journal of Basic and Aplied Sciences IJBAS-IJENS. 11(5):1-6 Itou, Y., Shozugawa, K., and Matsuo, M. 2009. XAFS Speciation of Adsorbed Zinc Ion on Allophane in Presence of Humic Acid. Photon Factory Activity Report. 2009#27 Part B (2010). Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo, Tokyo Iyoda, F., Hayashi, S., Arakawa, S., and Okamoto, M. 2011. Nanostructure and Adsorption Behaviour of Natural/Synthetic Allophanes. PPS-27, 27th World Congress of the Polymer Processing Society, May 10-14, Marrakech, Morocco. Jahn. 1979. Traditional Water Purification in Tropical Developing Countries : Existing Methods and Potential Application. GTZ. Eschborn Jihui, Q.U., Chengqing, Y., Min, Y., and Huijuan, L. 2007. Development and Application of Innovative Technologies Drinking Water Quality Assurance in China. Front. Environ. Sci. Engin. China, 1(3): 257-269. Khasanah dan Eliya, N. 2009. Adsorpsi Logam Berat. Oseana. Vol. XXXIV No. 4: 1-7. UPT Loka Konversi Biota Laut-LIPI Bitung. Krisnawati, Jasinda dan Iriany. 2013. Penjerapan Logam Kadmium (Cd2+) dengan Adsorben Cangkang Telur Bebek Yang Telah Diaktivasi. J Teknil Kimia Vol 2, No 3 : Universitas Sumatera Utara. Kundari, A.N. dan Slamet, W. 2008. Tinjauan Kesetimbangan Adsorpsi Tembaga dalam Limbah Pencuci PCB dengan Zeolit. Prosiding Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir. Yogyakarta. ISSN 1978-0176:489-496. Kusnaedi. 2002. Mengolah Gambut dan Air Kotor untuk Air Minum. Penebar Swadaya : Jakarta. Lembaga Penelitian Tanah. 1972. Peta Tanah Bagan Indonesia Skala 1 : 2 500 000. Dok Bagan Indonesia Skala 1 : 2 500 000. Dok. Lembaga Penelitian Tanah : Bogor. Lestari dan Edward. 2004. Dampak Pencemaran Logam Berat terhadap Kualitas Air Laut dan Sumberdaya Perikanan. Makara, Sains. 8(2): 52-58 Lihin S., Nurhayati dan Erman. 2012. net a dsor s at on o eh e ng a esa a ana ang a t as a ada a s nas h commit to user . Fakultas MIPA Universitas Riau.



Li, L., and Lee, R. 2009. Purification of Produced Water by Ceramic Membranes: Material Screening, Process Design and Economics. Separation Science and Technology, 44: 3455–3484, ISSN: 0149-6395 print=1520-5754 online DOI: 10.1080/01496390903253395 Maksum, R., Heria, O., dan Herman, S. 2008. Pemeriksaan Bakteriologis Air Minum Isi Ulang Di Beberapa Depo Air Minum Isi Ulang Di Daerah Lenteng Agung Dan Srengseng Sawah Jakarta Selatan. Vol. V, No. 2, hal 101 – 109. ISSN : 1693-9883. UI : Depok. Muhdarina, Muhammad, A. B., dan Muchtar, A., 2010. Prospektif Lempung Alam Cengar sebagai Adsorben Polutan Anorganik di dalam Air : Kajian Kinetika Adsorpsi Kation Co(II). Reaktor, Vol. 13 No.2, Desember, hlm. 81-88 Munir, 1996. Tanah-Tanah Utama Indonesia. Pustaka Jaya. Jakarta, hlm:71-75 Mustofa, G.M.. 2007. The Study of Pretreatment Options for Composite Fouling of Reverse osmosis Membrane Used in Water Treatment and Production. School of Chemical Science and Engineering. University of South Wales. Naiya, T.K., Chowdhury, P., Bhattacharya, A.K., and Das, S.K. 2009. Sawdust and Neem bark as Low-cost Natural Biosorbent for Adsorptive Removal of Zn(II) and Kadmium (Cd)(II) ions from Aqueous Solutions, Chemical Engineering Journal, 148, pp. 68–79. Ni Made S. M., Anak, A. B. P., dan James, S. 2013. Pemanfaatan Arang Batang Pisang (Musa paradisiacal) Untuk Menurunkan Kesadahan Air. Jurnal Kimia. MIPA : Universitas Udayana. Nordic. 2003. Cadmium Review. Denmark: Prepared by COWI A/S on behalf of the Nordic Council of Ministers. Nusa, I. S. 2009. Uji Kinerja Pengolahan Air Siap Minum dengan Proses Biofiltrasi, Ultrafiltrasi dan Reverse Osmosis (RO) dengan Air Baku Air Sungai. JAI Vol 5. No. 2. Nusyirwan. 2005. Karakter Permukaan dan Rasio Si/Al dari Hasil Pemillaran e ng “ a ng” dengan on egg n. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA. Universitas Indonesia, Jakarta. Ohta, H., Yamauchi, Y., Nakakita, M., Tanaka, H., Asami, S., Seki, Y and Yoshikawa, H. 2000. Relationship between Renal Dysfunction and Bone Metabolism Disorder in Male Rats after Long-Term Oral Quantitative to Healthol, user Cadmium Administration. commit Industrial Vol 38, pp. 339–355.



Pal, M., Horvarth, E., Janda, T., Paldi, E., and Szalai, G. 2006. Physiological Changes and Defense Mechanisme Induced by Cadmium Stress in Maize. Review article. J. Plant. Nutr. Soil Sci, Vol 159, 230-246. Parfitt, R. L. and T. Hemni. 1980. Structure of some Allophane from New Zealand. Clay and Clay Minerals. 28 (4): 285-294. Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. Permanasari, A., Siswaningsih, W., dan Wulandari, I. 2010. Uji Kinerja Adsorben Kitosan-Bentonit terhadap Logam Berat dan Diazinon secara Simultan. Jurnal Sains dan teknologi Kimia. 1(2): 12-134 Plasvic, B., Kobe, S., and Orel, B. 1999. Identification of Crystallization Forms of CaCO3 with FT-IR Spectroscopy. Kovine, Zlitine, Tehnologije. 33:517521 Pranoto. 2013. Pemanfaatan Adsorben Alam Alofan Gunung Vulkanik Jawa Sebagai Penyerap Logam Berat Untuk Penjernih Air Dalam Meningkatkan Kualitas Air Minum Perkotaan. UNS : Disertasi. Pranoto, Sugiyarto K. H., Suranto and Ashadi. 2013. Javanese Volcanic Allophane as Heavy Metal Adsorber to Improve the Quality of Drinking Water in Surakarta. Journal of Environment and Earth Science. Vol. 3, No.5, ISSN 2224-3216 (Paper) ISSN 2225-0948 (Online). Ranst, Van. 1995. Clay Mineralogy. Lecture Notes. ITC for Post Graduate Soil Scientist. University of Ghent. 287 p. Sajidu, S. M. I., Person, I., Masamba, W.R.L, Henry, E.M.T., and Kayambazinthu, D. 2006. Removal of Cd2+, Cr3+, Cu2+, Hg2+, Pb2+ and Zn2+ Cations and AsSO43-Anions from Aqueous Solutions by Mixed Clay from Tonolulu in Characterization of the Clay. Water SA. 32(4):519-527 Sanchez, A. G., Ayuso, E. A., and De Blas, J., 1999. Sorption of Heavy Metal from Industrial Waste Water by Low-Cost Mineral Silicates. Clay Minerals. 34, 469-477 Sawyer, C. N. 1994. Chemistry For Environmental Engineering, Fourth Edition. McGraw-Hill, Inc. Singapore. commit to user



Schulze, D. G., 2005. Clay Minerals. Purdue University, West Lafayette, IN, USA http://www.geoinfo.amu.edu.pl/geoinf/m/GLEB/1b%20Clay%20minerals_ EncSoilEnv_S CHULZE%2005.pdf. Diakses tanggal 16 Januari 2015. Sirait, R. 2012. Pengaruh Suhu Kalsinasi pada Karakter Lempung Alam Desa Talanai yang Diaktivasi dengan NaOH. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA. Universitas Riau, Pekanbaru. Sistha, P. W. V. 2013. Uji Efektivitas Adsorpsi Lempung/Alofan terhadap Logam Tembaga (Cu) Limbah Pertambangan Tembaga menggunakan Metode Batch. Skripsi Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. UNS : Surakarta. Slamet, J. S. 2002. Kesehatan Lingkungan. Yogyakarta: Gajah Mada University Press. Sobsey, M.D., and B. Olson. 1983. Microbial agents of waterborne disease, in : Assesment of Microbilogy and Turbidity Standards of Drinking Water, P.S Berger and Argaman. Eds EPA Repor. Soil Survey Staff, 1999. Soil Taxonomy. A Basic System of Soil Classification for Making and Interpreting Soil Surveys. Second edition. USDA. Suardana, L. N. 2003. Optimalisasi daya adsorpsi zeolit terhadap ion chrom (III). Jurnal Penelitian dan Pengembangan Sains dan Humaniora 2:1 hal 17-33. Sudradjat, A. 1992. Seputar Gunung api dan Gempa bumi. Jakarta. hal : 164. Sukamta, B. A., Sutijan, Bening, A., dan Budiharto, S. 2009. Pemecahan Senyawa Kompleks dalam Kaolin dan Pengambilan Alumina dengan Metode Kalsinasi dan Elutrasi. Jurnal Teknologi Technoscienta 1 (2): 1-5. Sulistyarini, A. 2012. Identifikasi, Aktivasi, dan Karakterisasi Tanah Vulkanik Gunung Arjuna sebagai Adsorben Logam Tembaga (Cu). Prosiding Skripsi Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret. Talaat, H. A., El Delrawy, N. M., Abulnour, A. G. dan Hani, H. A., 2011. Evaluation of Heavy Metals Removing Using Some Egyptian Clays. 2nd International Conference on Environmental Science and Technology. IPCBEE. Vol. 6. IACSIT Press Tan, K. H. 1982. Dasar-Dasar Kimia Tanah. Terjemahan : Principles of Soil Chemistry. University Gajah Mada Press. Yogyakarta. commit toReinhold user Tan, K. H. 1984. Andosols. Van Nostrand Company. New York. 418 p.



Urabe, M. 1986. Interaction of Metal Ion with Clays: I. A case study with Cu (II). Applied Clay Science. 30: 199-208. Visekruna, A., Strkalj, A., and Pajc, L. M. 2011. The Use of Low Cost Adsorbents for Purification Wastewater. The Holistic Approach to Environment. 1(2011)1, 29-37. ISSN 1848-0071 Wada, K. 1989. Allophane and Imogolite. In : J. B. Dixon and S. B. Weed. Minerals in Soil Environments. SSSA. Madison. Pp 1051-1087. Wenten, I. G. 1999. Teknologi Membran Industri. Bandung. Widayanti dan Ristiati. 2004. Analisis Kualitatif Bakteri Kaliform Pada Depo Air Minum Isi Ulang Di Kota Singaraja Bali. Jurnal Pendidikan Biologi MIPA IKIP Negeri Singaraja. Widihati, I. A. G. 2008. Adsorpsi Anion Cr (VI) oleh Batu Pasir Teraktivasi Asam dan Tersalut Fe2O3. Jurnal Kimia. 1(2): 25-30 Wijayanti, F. K. 2008. Profil Pencemaran Logam Berat Di Air Dan Sedimen Sungai Citarum Segmen Dayeuh Kolot Sampai Nanjung. Tugas Akhir S1. Program Studi teknik Lingkungan, FTSL, ITB : Bandung William, M. E. 2003. A Brief Review of Reverse osmosis Membrane Technology. EET Corporation and Williams Engineering Services Company. Wogo, H. E., Nitbani, F. O., dan Tjitda, P. J. P. 2013. Sintesis Lempung Terinterkalasi Anilin dan Pemanfaatannya sebagai Adsorben Fenol. Jurnal Sains dan Terapan Kimia. 7(1):29-41. Yokouchi, M., Hiramatsu, N., Hakayawa, R., Kasal, A., Takano, Y., Yao, J and Kitamura, M. 2007. Atypical, bidirection regulation of cadmium-induced apoptosis via disctinct siganaling of unfolded protein response. Cell Death and Differentiation, Vol 14, pp.1467-1474. Yuan, P., Fan, M., Yang, D., He, H., Lui, D., Yuan, A., Zhu, J., and Chen, T. 2009. Monmorilonit-Supported Magnetite Nanopaticles for The Removal of Hexavalent Chromium Cr(VI) from Aqueous Solutions, J. Hazard Mater. No.166, hlm.821- 829 dalam Alemayehu, D. D., Sing, S. J., and Tessema, D. A., 2012. Assessment of the Adsorption of Fired Clay Soils From Jimma (Ethiopia) for The Removal of Cr (VI) from Aqueous Solution.Universal Journal of Environmental Research and Technology. Volume 2, Issue 5, hlm. 411-420. commit to user



Zhao, G., Wu, X., Tan, X., dan Wang, X. 2011. Sorption of Heavy Metal Ions from Aqueous Solution: A Review. The Open Colloid Science Journal. 4. 19-31

commit to user



LAMPIRAN

commit to user



Lampiran 1. Data pengambilan sampel tanah andisol Warna tanah

= coklat

Kecerahan warna

= cerah

Struktur

= halus

Waktu pengambilan

= 5 April 2014

Lokasi

= daerah Cemoro Kandang, salah satu lereng Gunung Lawu, Jawa Timur

pH NaF

= 10,18

Keterangan: Uji dengan pH NaF dilakukan dengan mengukur pH dari 1 gram tanah dalam 50 ml dalam larutan NaF 1M selama 2 menit, sehingga diperoleh hasil pH 10,18. Hasil ini didukung dengan pernyataan Maeda (1980) yang telah menggunakan uji pH NaF untuk mengetahui keberadaan alofan dengan prosedur yang sama, yaitu 1 gram sampel tanah dilarutkan dalam 50 ml larutan NaF 1 M sehingga diperoleh pH 10,5.

commit to user



Lampiran 2. Hasil analisis gugus fungsi tanah andisol dengan FTIR

commit to user



Lampiran 3. Hasil analisis gugus fungsi lempung dengan FTIR

commit to user



Lampiran 4. Hasil analisis gugus fungsi lempung dan tanah andisol sebelum adsorpsi dengan FTIR

commit to user



Lampiran 5. Hasil analisis gugus fungsi lempung dan tanah andisol sesudah adsorpsi dengan FTIR

commit to user



Lampiran 6. Spektra FT-IR Alofan Standar (Devnita, 2005)

commit to user



Lampiran 7. Kurva standar ion logam Kadmium (Cd)

commit to user



Lampiran 8. Data JCPDS (Joint Committee On Difraction Standarts)

commit to user



commit to user



commit to user



Lampiran 9. Tabel Jarak d Mineral-mineral Lempung (Radiasi Cu Kα) (Tan, 1982)

commit to user



commit to user



Lampiran 10. Data konsentrasi sisa hasil analisis adsorpsi ion logam Kadmium (Cd) oleh adsorben dengan AAS pada larutan model Komposisi

Suhu

Waktu

(L:A)

(ºC)

(Menit)

100

0 : 100

200

400

100

20 : 80

200

400

100

40 : 60 200

Absorbansi

Konsentrasi sisa (ppm)

Ratarata

1

2

1

2

30

0,1133

0,1118

0,3038

0,3032

0,2080

60

0,2550

0,2584

1,2056

1,2075

0,7316

120

0,4550

0,4850

2,0700

2,1900

1,3000

30

0,1293

0,1229

0,2794

0,2876

0,2048

60

0,3710

0,4020

0,5480

0,5778

0,4747

120

0,5790

0,5891

0,8770

0,9430

0,7470

30

0,1410

0,1407

0,4686

0,4679

0,3046

60

0,5165

0,6154

1,0487

1,0450

0,8064

120

0,0221

0,0311

0,8339

0,8305

0,4294

30

0,0143

0,0140

0,2763

0,2250

0,1324

60

0,2173

0,2184

0,5545

0,6590

0,4123

120

0,2500

0,2450

0,7495

0,8400

0,5211

30

0,3079

0,4103

0,5157

0,5202

0,4385

60

0,2511

0,2674

0,3526

0,4062

0,3193

120

0,2106

0,2109

0,5080

0,5098

0,3598

30

0,4562

0,4827

0,8543

0,8763

0,6674

60

0,6154

0,6106

1,0450

1,0288

0,8250

120

1,0168

1,0166

2,0498

2,0491

1,5331

30

0,3192

0,3198

0,6623

0,6648

0,4915

60

0,2184

0,2576

0,2290

0,2094

0,2286

120

0,0121

0,0122

0,0899

0,9420

0,2641

30

0,1909

0,1981

0,7705

0,8002

0,4899

60

0,3806

0,3851

0,8860

0,8951

0,6367

0,4104 0,4102 commit to user

0,8782

0,8575

0,6391

120



400

100

50 : 50

200

400

100

60 : 40

200

400

100

80 : 20 200

400

30

0,3699

0,3803

1,2420

1,2770

0,8173

60

0,8560

0,8493

2,1668

2,1648

1,5092

120

0,6537

0,7536

2,1743

2,1740

1,4389

30

0,0649

0,0625

0,2508

0,2409

0,1548

60

0,2258

0,3536

0,9145

1,4420

0,7340

120

0,3087

0,4009

1,0224

2,0234

0,9389

30

0,0834

0,0822

0,3446

0,3397

0,2125

60

1,0548

1,5510

1,2290

1,2307

1,2664

120

2,0108

2,0113

1,5595

1,2612

1,7107

30

4,7900

4,1910

1,5270

1,4960

3,0010

60

6,8950

6,4850

2,2950

2,1700

4,4613

120

1,8700

1,9400

2,5100

2,7350

2,2638

30

0,4265

0,4301

1,7420

1,7570

1,0889

60

0,4105

0,5818

1,6764

2,3830

1,2629

120

0,4077

0,4116

1,3690

1,3820

0,8926

30

0,3976

0,3947

1,6232

1,6112

1,0067

60

0,0517

0,0512

0,1305

0,1300

0,0909

120

0,3690

0,3631

0,9760

0,9211

0,6573

30

0,3600

0,3650

1,9000

1,8850

1,1275

60

1,4190

1,4185

2,5950

2,5275

1,9900

120

1,0137

1,0122

3,0393

3,0342

2,0249

30

0,9140

0,8990

2,5850

2,0400

1,6095

60

0,6150

0,6270

1,9900

1,3950

1,1568

120

0,6200

0,5650

1,1200

1,9350

1,0600

30

7,8800

7,2600

2,1150

1,9650

4,8050

60

6,5540

6,4370

2,5990

2,5565

4,5366

120

6,1750

6,1700

3,2450

3,2250

4,7038

0,8701

0,8534

1,7740

1,4591

1,2392

30

commit to user



100

100 : 0

200

400

60

1,2535

1,2078

2,3008

2,2994

1,7654

120

1,1400

0,9900

3,8850

3,2400

2,3138

30

1,0050

0,9450

3,3000

3,0550

2,0763

60

1,0341

1,0116

3,4500

3,3700

2,2164

120

1,0950

1,0800

3,3500

3,3000

2,2063

30

1,5950

1,4550

2,7350

2,1550

1,9850

60

1,1290

1,0994

2,5530

2,4702

1,8129

120

0,6100

0,6005

2,8900

2,3015

1,6005

30

8,8650

8,7800

2,7300

2,7050

5,7700

60

1,4800

1,4000

2,6500

2,3800

1,9775

120

1,6700

1,7000

3,2900

3,3900

2,5125

commit to user



Lampiran 11. Data perhitungan kapasitas adsorpsi dan % Kadmium (Cd) teradsorp

(Menit)

Konsentrasi teradsorb (ppm)

Kapasitas Adsorpsi

%Kadmium (Cd) Teradsorp

30

5,8965

17,68953

95,12

60

4,99345

14,98035

80,54

120

4,07

12,21

65,65

30

5,9165

17,7495

95,43

60

5,6371

16,9113

90,92

120

5,29

15,87

85,32

30

5,73175

17,19525

92,45

60

5,15315

15,45945

83,12

120

5,3678

16,1034

86,58

30

5,949345

17,848035

95,96

60

5,59325

16,77975

90,21

120

5,40525

16,21575

87,18

30

5,68205

17,04615

91,65

60

5,8206

17,4618

93,88

120

5,6911

17,0733

91,79

30

5,3347

16,0041

86,04

60

5,1631

15,4893

83,27

120

4,15055

12,45165

66,944

30

5,53645

16,60935

89,31

60

5,9808

17,9424

96,46

120

5,68405

17,05215

91,68

30

5,41465

16,24395

87,33

60

5,30945

15,92835

85,63

Komposisi

Suhu

Waktu

(L:A)

(ºC)

100

0 : 100

200

400

100

20 : 80

200

400

100 40 : 60

200

commit to user



400

100

50 : 50

200

400

100

60 : 40

200

400

100

120

5,33215

15,99645

86,00

30

4,9405

14,8215

79,68

60

4,0342

12,1026

65,06

120

4,02585

12,07755

64,93

30

5,95415

17,86245

96,03

60

5,02175

15,06525

80,99

120

4,6771

14,0313

75,44

30

5,85785

17,57355

94,48

60

4,97015

14,91045

80,16

120

4,7897

14,36895

77,25

30

4,6885

14,0655

75,62

60

3,9675

11,9025

63,9

120

3,5775

10,7325

57,70

30

4,4505

13,3515

71,78

60

4,1703

12,5109

67,26

120

4,8245

14,4735

77,81

30

4,5828

13,7484

73,91

60

6,06975

18,20925

97,89

120

5,25145

15,75435

84,70

30

4,3075

12,9225

69,47

60

3,63875

10,91625

58,68

120

3,16325

9,48975

51,02

30

3,8875

11,6625

62,70

60

4,5075

13,5225

72,70

120

4,6725

14,0175

75,36

30

4,16

12,48

67,09

80 : 20

200

commit to user



400

100

100 : 0

200

400

60

3,62225

10,86675

58,42

120

2,965

8,895

47,82

30

4,58345

13,75035

73,92

60

3,8999

11,6997

62,90

120

2,6375

7,9125

42,54

30

3,0225

9,0675

48,75

60

2,7900

8,37

45

120

2,875

8,625

46,37

30

3,755

11,265

60,56

60

3,6884

11,0652

59,49

120

3,60425

10,81275

58,13

30

3,4825

10,4475

56,16

60

3,685

11,055

59,43

120

2,86

8,58

46,12

Berdasarkan data tersebut, dapat disimpulkan bahwa adsorben terbaik diperoleh dari adsorben dengan perbandingan komposisi lempung:tanah andisol 60 :40 pada suhu kalsinasi 200 C dengan

aktu kontak adsorpsi selama 60 menit (1), diikuti

oleh adsorben lempung:tanah andisol 50:50 pada suhu kalsinasi 200 C dengan waktu kontak adsorpsi selama 60 menit (2), dan lempung:tanah andisol 40:60 pada suhu kalsinasi 100 C dengan waktu kontak adsorpsi selama 60 menit (3). Contoh Perhitungan kapasitas adsorpsi dan % Kadmium (Cd) teradsorp: K = Ct.V S

% Kadmium (Cd) teradsorp = Ct x 100% Ci

Keterangan : k = kapasitas adsorpsi (mg/g) Ct = konsentrasi teradsorp (mg/L) = konsentrasi awal larutan (Ci) – konsentrasi akhir larutan (Ca) V = Volume larutan (L) S = massa adsorben (g)

commit to user



Lampiran 12. Hasil analisis luas permukaan lempung dengan SAA

commit to user



Lampiran 13. Hasil analisis luas permukaan tanah andisol dengan SAA (Sistha, 2013)

commit to user



Lampiran 14. Perhitungan penentuan keasaman Keasaman = A – B x1000 mmol/berat sampel (g) BMNH3

Keterangan : A = berat wadah + sampel setelah terjadi adsorpsi (g) B = berat wadah + sampel mula-mula (g) BMNH3 = 17 g/mol Berat sampel = 0,5 gram

a. Alofan (1) Keasamaan = 11,814 - 11, 794 x 1000/0,5

= 2,3529 mmol/g

17 Alofan (2) Keasamaan = 13,469 - 13,449 x 1000/0,5

= 2,3529 mmol/g

17 b. Lempung (1) Keasamaan = 11,937 - 11,907 x 1000/0,5

= 3,529 mmol/g

17 Lempung (2) Keasamaan = 13,421 - 13,391 x 1000/0,5 17

commit to user

= 3,529 mmol/g



Lampiran 15. Data isoterm adsorpsi ion logam Kadmium (Cd)

Konsentrasi (ppm) Awal (C)

Sisa

Teradsorp

x/m

C x/m

Log C

Log x/m

1,97

1,49

0,47

0,95

1,57

-0,02

0,17

3,96

2,90

1,06

2,12

1,36

0,32

0,46

6,10

4,29

1,81

3,62

1,18

0,55

0,63

8,23

5,62

2,60

5,21

1,07

0,71

0,75

10,43

6,89

3,54

7,09

0,97

0,85

0,83=

commit to user



Lampiran 16. Hasil Laboratorium air baku PT United Tractors Tbk Cabang Samarinda

commit to user



commit to user



Lampiran 17. Gambar Alat Penjernih Air

Filter Keramik

Alat Penjernih Air

commit to user



Lampiran 18. Biodata

Nama

: Fathoni Firmansyah

Tempat, tanggal lahir

: Karanganyar, 13 Maret 1988

Profesi/Jabatan

: Staff EHS PT. United Tractors Tbk

Alamat rumah

: Perum Waru Surya Indah Blok B7 Sukoharjo.

Telp.

: 085728745489

e-mail

: [email protected]

Riwayat pendidikan di Perguruan Tinggi: Institut

Bidang Ilmu

Tahun

Gelar

Universitas Sebelas Maret

Kesehatan Kerja

2010

SST

Surakarta (UNS)

Karya Ilmiah Judul Pengaruh

Intensitas

Penerangan

Terhadap

Penerbit/Forum Ilmiah Skripsi FK –

Kelelahan Mata pada Tenaga Kerja Bagian

D4 Kesehatan

Pengepakan PT. Ikapharmindo Putramas Jakarta

Kerja UNS

Tahun 2010

Timur

Surakarta,

2015

Fathoni Firmasyah commit to user

KAJIAN EFEKTIVITAS PENGOLAHAN AIR MINUM MENGGUNAKAN CAMPURAN LEMPUNG DAN ANDISOL UNTUK MENJERAP LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) DAN BAKTERI PATOGEN

Recommend Documents