PENYISIHAN MINYAK DAN LEMAK LIMBAH CAIR HOTEL MENGGUNAKAN SERBUK KULIT JAGUNG

Jurnal Teknik Lingkungan UNAND 9 (1) :13-25 (Januari 2012)

ISSN 1829-6084

PENYISIHAN MINYAK DAN LEMAK LIMBAH CAIR HOTEL MENGGUNAKAN SERBUK KULIT JAGUNG REMOVAL OF OIL AND GREASE FROM HOTEL WASTEWATER BY USING CORN HUSK POWDER

Suarni S. Abuzar, Reri Afrianita, Nindy Notrilauvia Laboratorium Air Jurusan Teknik Lingkungan Universitas Andalas Email: [email protected]

ABSTRAK Limbah cair hotel mengandung beberapa parameter pencemar yang perlu diolah salah satunya adalah parameter minyak dan lemak. Adsorpsi dapat dijadikan alternatif pengolahan limbah tersebut. Jenis adsorben yang dapat digunakan diantaranya serbuk kulit jagung.Limbah kulit jagung banyak terdapat di Indonesia dan belum optimal pemanfaatannya. Sehubungan dengan itu perlu dilakukan penelitian kemampuan serbuk kulit jagung sebagai absorben dalam menyisihkan minyak dan lemak limbah cair hotel. Tujuan penelitian ini untuk menganalisis kondisi optimum penyerapan minyak dan lemak pada larutan artifisial, penentuan persamaan isoterm yang sesuai dan efisiensi dan kapasitas penyerapan serbuk kulit jagung pada limbah cair hotel. Kandungan parameter minyak dan lemak dianalisis dengan metode ekstraksi gravimetri. Penelitian adsorpsi dilakukan secara batch dengan variasi diameter, berat adsorben, waktu kontak, konsentrasi adsorbat, kecepatan pengadukan dan pH adsorbat. Hasil percobaan optimasi pada sampel artifisial diperoleh kondisi diameter terbaik pada 0,127-0,181 mm, berat adsorben 1,5 g, waktu kontak 90 menit, konsentrasi adsorbat 125 ppm, kecepatan pengadukan 150 rpm dan pH adsorbat 5. Persamaan isoterm adsorpsi yang sesuai dengan proses adsorpsi ini adalah isotherm Langmuir. Efisiensi penyerapan serbuk kulit jagung pada percobaan dengan sampel asli sebesar 70,44% dengan kapasitas penyerapan sebesar 7 mg/g. Kata Kunci: adsorpsi, limbah cair hotel, minyak dan lemak, serbuk kulit jagung

ABSTRACT Hotel waste water contains some kind of pollutants which are necessary to be treated, for instance oil and grease. Adsorption method is one of the treatment alternatives. Cornhusk is can to be used as one of the adsorbents,in Indonesia there are many cornhusk waste that has not been utilized optimally. Regarding to that, research for observing the capability of cornhusk as adsorbent in removing oil and grease was conducted to hotel waste water. The aim of the research was to see the optimum condition of oil and grease adsorption in artificial solution, to see the efficiency of cornhusk powder adsorpion in removing oil and grease in hotel waste water and to determine the suitable isotherm for oil and grease removal from hotel waste water by using cornhusk powder as adsorbent. Method used was batch system with variation of adsorbent diameter, adsorbent weight, retention time, adsorbate concentration, mixing velocity, and the pH of adsorbate. Result showed the range of best condition for adsorbent diameter was 0.127-0.181 mm, adsorbent weight was 1.5 gram, retention time was 90 minutes, adsorbate concentration was 125 ppm, mixing velocity was 150 rpm, and pH of adsorbate was 5. Langmuir isotherm was found suitable for this adsorption process. The efficiency of cornhusk powder on experiments with real sample was 70,44% and the adsorption capacity was 7mg/g. Keywords: adsorption, cornhusk powder, hotel waste water, oil and grease

13

Jurnal Teknik Lingkungan UNAND 9 (1) : 13-25 (Januari 2012)

PENDAHULUAN Minyak dan lemak merupakan salah satu sumber pencemar dalam limbah cair hotel yang belum tertangani dengan baik. Limbah cair biasanya langsung dibuang ke badan air sehingga akan menyebabkan pencemaran. Masalah pencemaran lingkungan akibat limbah cair hotel sudah lama diwaspadai. Pemerintah Propinsi Sumatera Barat dalam hal ini telah mulai bersikap tegas dengan dikeluarkannya peraturan yang mengatur penetapan baku mutu limbah cair bagi kegiatan hotel. Parameter-parameter pencemar limbah cair hotel yang telah diatur oleh Surat Keputusan Gubernur Sumatera Barat Nomor: 26 Tahun 2001 adalah BOD5, COD, TSS, pH, minyak dan lemak, detergen, dan total coliform. Minyak dan lemak adalah salah satu kelompok golongan lipid, yaitu senyawa organik yang terdapat di alam serta tidak larut dalam air (Herlina, 2002). Kadar maksimum minyak dan lemak yang boleh dibuang ke perairan sebesar 5 mg/l (Surat Keputusan Gubernur Sumatera Barat Nomor: 26 Tahun 2001). Hasil penelitian Auliani (2009), kandungan minyak dan lemak limbah cair pada Hotel Pangeran Beach Padang adalah 142 mg/l. Kesamaan aktivitas antara Hotel Pangeran Beach dengan Sebuah hotel di Kota Padang yang menjadi studi kasus ini, mengindikasikan bahwa pada hotel ini konsentrasi minyak dan lemaknya juga tinggi. Tingginya Kandungan minyak dan lemak dalam air dapat merusak ekosistem perairan. Oleh karena itu, minyak dan lemak dari limbah cair harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke perairan.

14

Suarni Saidi Abuzar, dkk

Salah satu cara untuk mengolah/menyisihkan minyak dan lemak menggunakan proses adsorpsi. Adsorpsi adalah proses fisika dan/atau kimia dimana substansi terakumulasi atau terkumpul pada lapisan permukaan adsorben atau merupakan proses penyerapan senyawasenyawa, ion-ion atau molekul-molekul pada permukaan zat padat. Komponen utama dalam proses adsorpsi adalah adsorben (zat penyerap) dan adsorbat (zat yang diserap) (Reynolds, 1996). Jenis adsorben yang bisa digunakan antara lain karbon aktif, debu terbang (fly ash), rumput/lumut, serbuk kayu, kayu, debu kasar, ampas tebu, kulit jagung, dan sebagainya. Kulit jagung merupakan salah satu adsorben yang termasuk dalam kelompok adsorben yang ekonomis, hal ini karena kulit jagung mudah ditemukan serta sering terbuang percuma atau belum optimal dimanfaatkan. Pemanfaatan sebuk kulit jagung sebagai adsorben telah digunakan dalam penelitian Mardona (2007) penyisihan logam Cr(VI), Sari (2007) penyisihan logam Fe, dan Oktavia (2008) penyisihan logam Mn dengan kapasitas penyisihan masing-masing sebesar 7,384 mg Cr(VI)/g serbuk kulit jagung, 2,341 mg Fe/g serbuk kulit jagung dan 0,053 mg Mn/gserbuk kulit jagung. Effisiensi dan kapasitas penyisihan kulit jagung sebagai adsorben dalam menyisihkan minyak dan lemak belum ada referensi yang menggambarkan hal tersebut, sehubungan dengan itu dilakukan penelitian untuk mengetahui kemampuan kulit jagung sebagai adsorben dalam menyisihkan minyak dan lemak pada limbah cair hotel.

Penyisihan Minyak dan Lemak Limbah Cair Hotel Menggunakan Serbuk Kulit Jagung

Faktor yang mempengaruhi laju dan besarnya adsorpsi adalah luas permukaan adsorben, ukuran partikel, jumlah adsorben, jenis adsorbat, konsentrasi adsorbat, perlakuan pendahuluan terhadap adsorben, pH, kecepatan pengadukan dan waktu kontak (Wijaya, 2008). Mekanisme adsorpsi mempunyai empat tahapan antara lain (Reynolds, 1996): 1. Transfer molekul-molekul adsorbat menuju lapisan film yang mengelilingi adsorben; 2. Difusi adsorbat melalui lapisan film; 3. Difusi adsorbat melalui kapiler atau poripori dalam adsorben dan 4. Adsorpsi adsorbat pada dinding kapiler atau permukaan adsorben. Efisiensi penyisihan (E) merupakan penurunan konsentrasi minyak dan lemak oleh serbuk kulit jagung. Efisiensi penyisihan dinyatakan dengan rumus: E

Cin  Cout

 100% ...................................(1)

Dimana: E = Penyisihan (%) Cin = Konsentrasi COD pada larutan saat awal (mg/L) V = Volume larutan yang digunakan (L) M = Berat adsorben yang digunakan (gram) Penentuan isotherm adsorpsi digunakan untuk menentukan performa penyerapan atau model kesetimbangan yang membantu menganalisis karakteristik adsorpsi berupa kapasitas dan mekanisme proses biosorpsi (Ahalya, et al, 2005). Persamaan isotherm yang digunakan untuk menentukan performa penyerapan adsorben pada proses adsorbsi adalah Freundlich dan Langmuir. Persamaan Isoterm adsorpsi Freundlich dapat ditulis sebagai berikut (Metcalf and Eddy, 2004): ……………………………(3)

Cin

Dimana: E = Penyisihan (%); Cin = Konsentrasi minyak dan lemak pada larutan awal (mg/l); Cout = Konsentrasi minyak dan lemak pada larutan saat kesetimbangan (mg/l). Kapasitas penyerapan merupakan besarnya kemampuan serbuk kulit jagung dalam menyerap kontaminan dalam larutan adsorbat. Kapasitas penyerapan dinyatakan dalam mg Minyak lemak/g serbuk kulit jagung. Kapasitas penyerapan dinyatakan dalam mg minyak dan lemak/g kulit jagung. Kapasitas penyerapan ditentukan dengan menggunakan rumus :

Dimana: x/m = Massa substansi yang diadsorpsi (adsorbat) per massa adsorben (mg/g) Kf = Faktor kapasitas Freundlich Ce = Konsentrasi akhir adsorbat saat kesetimbangan setelah adsorpsi (mg/l) 1/n = Intensitas Parameter Freundlich (x/m) merupakan fungsi dari konsentrasi adsorbat pada saat kesetimbangan (Ce). Konstanta pada Isoterm Freundlich (Kf dan n) dapat ditentukan dengan plot data pada grafik, dimana log (x/m) pada sumbu y terhadap log Ce pada sumbu x, dan diperoleh persamaan berikut: …………………(4)

E V ……………………………...(2) Χ Cin Χ m 100

15


Persamaan Isoterm Langmuir dapat ditulis sebagai berikut (Metcalf and Eddy, 2004): …………………….(5)

Dimana: x/m = Massa substansi yang diadsorpsi (adsorbat) per massa adsorben (mg/g) Ce = Konsentrasi akhir adsorbat saat kesetimbangan setelah adsorpsi (mg/l) a,b = Konstanta empiris Konstanta Isoterm Langmuir dapat ditentukan dengan plot data Ce/(x/m) pada sumbu y terhadap Ce pada sumbu x sehingga diperoleh persamaan berikut: ………………………(6)

Dari hasil perhitungan, dibentuklah kurva linear antara Ce dan Ce/(x/m) untuk persamaan Langmuir dan kurva linear antara Log Ce dan Log (x/m) untuk persamaan Freundlich. Koefisien 2 determinasi (R ) pada grafik linearisasi masing-masing persamaan digunakan untuk menilai persamaan isotherm yang sesuai dengan percobaan ini dengan nilai R2 yang terbaik mendekati 1 (Atastina, 2003). Isotherm Freundlich menunjukkan bahwa adsorben memiliki permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda terhadap senyawa dengan proses adsorpsi yang multilayer. Sedangkan isotherm Langmuir menunjukkan bahwa adsorben memiliki permukaan yang homogen, dengan proses adsorpsi monolayer. Maksud dari penelitian ini adalah menganalisis kemampuan serbuk kulit jagung sebagai adsorben dalam

16


menyisihkan minyak dan lemak dari limbah cair hotel. Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Menganalisis kondisi optimum penyerapan minyak dan lemak dengan menggunakan serbuk kulit jagung pada larutan artifisial meliputi diameter adsorben, berat adsorben, waktu kontak, konsentrasi larutan adsorbat, kecepatan pengadukan, dan pH larutan adsorbat; 2. Menganalisis persamaan isoterm yang sesuai dengan proses penyisihan minyak dan lemak dari limbah cair domestik dengan adsorben serbuk kulit jagung. 3. Menganalisis efisiensi dan kapasitas penyerapan serbuk kulit jagung pada percobaan dengan sampel asli (limbah cair hotel) pada kondisi optimum. METODOLOGI PENELITIAN Limbah cair hotel yang diteliti berasal dari limbah cair kamar mandi, dapur laundry salah satu hotel di Kota Padang. Waktu pengambilan sampel dilakukan pada hari kerja dan hari libur setiap pukul 09.00, 12.00, dan 15.00 WIB yang mewakili setiap periode aktifitas, yaitu pagi, siang dan sore hari. Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium secara batch di Laboratorium Jurusan Teknik Lingkungan Unand. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi sieve shaker (ayakan), jar test, neraca analitik, beaker glass berkapasitas 500 ml, labu ukur, corong pisah, oven, dan kertas saring. Kandungan parameter minyak dan lemak dianalisis dengan metode ekstraksi gravimetri. Hasil analisis kandungan parameter minyak dan lemak dari sampel yang diperiksa, dipilih nilai konsentrasi


yang tertinggi sebagai dasar pembuatan larutan artifisial. Pembuatan adsorben kulit jagung diawali dengan memotong serat kulit jagung untuk memudahkan pengeringan dan penggilingan, kemudian serat serbuk kulit jagung dicuci dengan air untuk menghilangkan pasir, tanah atau kotoran lainnya dan dikering-anginkan pada temperatur 250C. Serat serbuk kulit jagung yang sudah kering, digiling dengan grinder menjadi serbuk dengan diameter sekitar 1 mm dan diayak menggunakan sieve shaker untuk mendapatkan diameter. Diameter yang didapatkan hanya 3 rentang diameter yaitu (0,127-0,181) mm, (0,181-0,254) mm, dan (0,254-0,318) mm, hal ini disebabkan keterbatasan alat. Terakhir, serbuk kulit jagung yang telah diayak dicuci dengan akuades, dan dikering-anginkan pada temperatur 250C. Percobaan optimasi menggunakan larutan artifisial berupa larutan minyak goreng dengan konsentrasi 150 ppm yang mewakili konsentrasi minyak dan lemak pada sampel asli. Variasi parameter yang digunakan pada percobaan optimasi dapat dilihat pada Tabel 1. Selanjutnya urutan percobaan optimasi dapat dilihat pada Tabel 2. Percobaan dilakukan dengan mencampurkan adsorbat (limbah cair hotel) dengan adsorben kulit jagung pada beaker glass dengan pengadukan menggunakan jar test, lalu disaring dengan menggunakan kertas saring. Hasil saringan (filtrat) dilakukan pengukuran konsentrasi minyak dan lemak dengan metode ekstraksi gravimetri.

menggunakan persamaan 1. Kapasitas penyerapan serbuk kulit jagung terhadap konsentrasi minyak dan lemak dihitung menggunakan persamaan 2. Tabel 1. Variasi Parameter pada Percobaan Optimasi No 1 2 3 4 5 6

Parameter Diameter adsorben Berat adsorben Waktu kontak Konsentrasi larutan adsorbat Kecepatan Pengadukan pH larutan adsorbat

Sat. mm g

Variasi (0,127-0,181), (0,181-0,254), (0,254-0,318) (0,5), (1,0), (1,5), (2,0), (3,0)

menit

30, 60, 90,120,150

ppm

50,75,100,125,150

rpm

60, 90, 120, 150, 180

-

4, 5, 6, 7, 8

Persamaan Isoterm adsorpsi Freundlich di dapatkan menggunakan rumus 3 dan 4 sedangkan persamaan Isoterm Langmuir didapatkan menggunakan rumus 5 dan 6. Setelah itu di tentukan koefisien determinasi (R2) dari masing-masing persamaan. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Karakteristik Minyak dan Lemak pada Limbah Cair Hotel “Y” Padang Hasil analisis laboratorium limbah cair hotel Kota Padang untuk parameter minyak dan lemak diperoleh nilai konsentrasi minyak dan lemak limbah cair salah satu hotel Kota Padang seperti yang terlihat pada Gambar 2.

Efisiensi penurunan konsentrasi minyak dan lemak oleh serbuk kulit jagung dihitung 17


Tabel 2. Percobaan Optimasi dengan Variasi Diameter Adsorben, Berat Adsorben Diameter Adsorben (d) (mm)

Berat Adsorben (g) 2 2 2 0,1 1 1,5 2 3

Parameter Konsentrasi Waktu Larutan Kontak Adsorbat (menit (mg/l) 60 150 60 150 60 150 60 150 60 150 60 150 60 150 60 150 30 150 60 150 90 150 120 150 150 150 50 75 Waktu Kontak 100 Optimum 125 150

1

(0,127-0,181) (0,181-0,254) (0,254-0,318)

2

Diameter Optimum

3

Diameter Optimum

Berat Optimum

4

Diameter Optimum

Berat Optimum

5

Diameter Optimum

Berat Optimum

Waktu Kontak Optimum

Konsentrasi Optimum

6

Diameter Optimum

Berat Optimum


Konsentrasi Optimum

Kec. rpm

pH

150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 60 90 120 150 180

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Kecepatan Pengadukan Optimum

5 5 5 5 5 5 5 4 5 6 7 8

Hasil

Diameter Optimum

Berat Optimum


Konsentrasi Optimum

Kec. Pengadukan Optimum

pH Optimum

Tabel 3. Parameter Pencemar Limbah Cair Hotel “Y” Padang Parameter pH COD Minyak dan Lemak TSS *

Nilai Parameter Pencemar 5,1 346 ppm 148,87 ppm 1772 ppm

Surat Keputusan Gubernur Nomor: 26 Tahun 2001

Baku Mutu* 6,0-9,0 50 ppm 5 ppm 50 ppm Sumatera

Barat

Gambar 2. Konsentrasi Awal Minyak dan Lemak untuk Masing-Masing Sampel Pada Hari Kerja dan Hari Libur

17


Konsentrasi ini dijadikan sebagai dasar pembuatan larutan artifisial yang dibulatkan menjadi 150 ppm dan pH 5. Percobaan Artifisial

Optimasi

pada

Sampel

Percobaan optimasi digunakan untuk menentukan diameter adsorben, berat adsorben, waktu kontak, konsentrasi adsorbat, kecepatan pengadukan dan pH optimum. Kondisi optimum ditentukan berdasarkan efisiensi penyisihan dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak paling besar. Penentuan Diameter Adsorben Optimum Variasi diameter adsorben pada pecobaan ini adalah (0,127-0,181) mm, (0,181-0,254) mm dan (0,254-0,318) mm dengan parameter berat adsorben 2 gram, waktu kontak 60 menit, konsentrasi adsorbat 150 ppm, kecepatan pengadukan 150 rpm dan pH adsorbat 5, dalam volume kerja 100 ml dan konsentrasi awal minyak dan lemak 150 ppm. Hasil percobaan variasi diameter adsorben terhadap penurunan konsentrasi, efisiensi dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4. Penurunan konsentrasi minyak dan lemak tertinggi terjadi pada adsorben berdiameter 0,127-0,181 mm dengan efisiensi sebesar 65,33% dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak sebesar 4,90 mg/g..

Gambar 3. Perbandingan Konsentrasi Akhir Minyak dan Lemak untuk Variasi Diameter Adsorben

Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa semakin kecil diameter adsorben maka semakin besar kapasitas penyerapan minyak dan lemak pada proses adsorpsi

Gambar 4. Efisiensi dan Kapasitas Penyerapan Minyak dan Lemak untuk Variasi Diameter Adsorben

Penentuan Berat Adsorben Optimum Setelah didapat diameter optimum maka variasi berikutnya yang perlu ditentukan adalah berat adsorben dengan variasi berat adsorben 0,5 g , 1 g, 1,5 g, 2 g, dan 3 g. Hasil percobaan variasi berat adsorben terhadap penurunan konsentrasi, efisiensi dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak dapat dilihat pada Gambar 5 dan Gambar 6. Penurunan konsentrasi minyak dan lemak optimal terjadi pada adsorben dengan berat 1,5 g dengan efisiensi sebesar 70,67% dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak sebesar 7,07 mg/g.

Gambar 5. Perbandingan Konsentrasi Akhir Minyak dan Lemak untuk Variasi Berat Adsorben

19



terjadi kesetimbangan dinamis antara laju adsorpsi dengan desorpsi dimana tidak akan ada lagi minyak dan lemak yang diserap maupun terlepas atau larut kembali ke dalam adsorbat (Waranusantigul et al, 2003). Gambar 6. Efisiensi dan Kapasitas Penyerapan Minyak dan Lemak untuk Variasi Berat Adsorben

Penentuan Waktu Kontak Optimum Setelah didapat diameter dan berat optimum adsorben maka variasi berikutnya yang perlu ditentukan adalah waktu kontak optimum dengan variasi waktu kontak 30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit dan 150 menit, diperoleh penurunan konsentrasi, efisiensi dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak seperti terlihat pada Gambar 7 dan Gambar 8. Penurunan konsentrasi minyak dan lemak optimum terjadi pada waktu kontak 90 menit dengan efisiensi sebesar 66,67% dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak sebesar 6,67 mg/g. Pada 30 menit pertama, penyerapan yang terjadi oleh adsorben belum terlalu banyak, kapasitas penyerapan akan terus meningkat seiring berjalannya waktu pengadukan. Hingga pada waktu kontak 90 menit, kerja adsorpsi berjalan dengan efektif terlihat dari efisiensi dan daya serap yang tinggi. Bisa dikatakan bahwa penyerapan adsorbat telah mencapai titik jenuh pada waktu 90 menit. Setelah menit ke-90, adsorben masih tetap bisa mereduksi minyak dan lemak, namun kapasitas penyerapannya telah menurun, ini disebabkan karena kondisi jenuh yang telah dicapai sebelumnya dimana hampir seluruh permukaan adsorben telah tertutup oleh partikel adsorbat yang ada. Pada kondisi ini 20

Gambar 7. Perbandingan Konsentrasi Akhir Minyak dan Lemak untuk Variasi Waktu Kontak

Gambar 8. Efisiensi dan Kapasitas Penyerapan Minyak dan Lemak untuk Variasi Waktu Kontak

Penentuan Konsentrasi Adsorbat Optimum Setelah didapat diameter ,berat optimum dan waktu kontak optimum dilanjutkan dengan variasi konsentrasi adsorbat yaitu 50 ppm, 75 pmm, 100 ppm, 125 ppm dan 150 ppm. Dari percobaan diperoleh penurunan konsentrasi, efisiensi dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak seperti terlihat pada Gambar 9 dan Gambar 10. Penurunan konsentrasi minyak dan lemak optimum terjadi pada konsentrasi adsorbat 100 ppm dengan efisiensi sebesar 72% dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak sebesar 4,8 mg/g.


kecil atau dengan kata lain, kapasitas adsorbennya sudah terlampaui.

Gambar 9. Perbandingan Konsentrasi Akhir Minyak dan Lemak untuk Variasi Konsentrasi Adsorbat

Gambar 10. Efisiensi dan Kapasitas Penyerapan Minyak dan Lemak untuk Variasi Konsentrasi Adsorbat

Pada konsentrasi rendah, jumlah adsorbat sedikit sehingga pada volume kerja yang ada pada saat pencampuran partikel adsorbat renggang terhadap partikelpartikel adsorbennya, sehingga menyebabkan adsorbat yang diserap lebih sedikit. Pada konsentrasi adsorbat tinggi, jarak antar partikel menjadi dekat/rapat sehingga adsorbat yang diserappun semakin banyak, yang ditandai dengan kapasitas penyerapan yang tinggi (Sukawati, 2008). Ini terlihat dari konsentrasi 125 ppm dan 150 ppm dengan kapasitas penyerapan 5,53 dan 6,53 mg/g. Namun hal ini tidak berarti meningkatkan efisiensi penyisihan karena terlalu banyaknya partikel adsorbat yang ada dapat mengurangi ruang gerak penyerapan bagi adsorben sendiri. Selain itu, dengan tingginya konsentrasi yang ada, maka tingkat kejenuhan telah dicapai sehingga kemampuan adsorben untuk menyerap minyak dan lemak sudah sangat

Penentuan Kecepatan Pengadukan Optimum Setelah didapat diameter, berat optimum, waktu kontak, konsentrasi adsorbat dilanjutkan dengan variasi kecepatan pengadukan yaitu 60 rpm, 90 rpm, 120 rpm, 150 rpm dan 180 rpm, diperoleh penurunan konsentrasi, efisiensi dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak seperti terlihat pada Gambar 11 dan Gambar 12. Penurunan konsentrasi minyak dan lemak optimum terjadi pada kecepatan pengadukan 150 rpm dengan efisiensi sebesar 74,00% dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak sebesar 4,93 mg/g. Kecepatan 150 rpm telah efektif mewakili kecepatan optimum karena dengan kecepatan tersebut pergerakan partikel yang ada menjadi efektif sehingga adsorben dapat menyerap adsorbat yang lebih banyak. Untuk kondisi kecepatan pengadukan yang lebih tinggi dari 150 rpm efisiensi penyerapan rendah, kemungkinan struktur adsorben cepat rusak, sehingga proses adsorpsi kurang optimal. Adsorbat yang telah menempel dan membentuk flok nantinya akan kembali pecah karena besarnya kecepatan yang ada. (Alimatun dalam Mulyatna, 2003). Penentuan pH Optimum Setelah didapat diameter, berat optimum, waktu kontak, konsentrasi adsorbat, kecepatan pengadukan dilanjutkan variasi pH 4, 5, 6, 7 dan 8 diperoleh penurunan konsentrasi, efisiensi dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak seperti

21



terlihat pada Gambar 13 dan Gambar 14. Penurunan konsentrasi minyak dan lemak optimum terjadi pada pH 5 dengan efisiensi sebesar 80,00% dan kapasitas penyerapan minyak dan lemak sebesar 5,33 mg/g.

Gambar 14. Efisiensi dan Kapasitas Penyerapan Minyak dan Lemak untuk Variasi pH Adsorbat

Gambar 11. Perbandingan Konsentrasi Akhir Minyak dan Lemak untuk Variasi Kecepatan Pengadukan

Gambar 12. Efisiensi dan Kapasitas Penyerapan Minyak dan Lemak untuk Variasi Kecepatan Pengadukan

Perubahan efisiensi pada variasi pH merupakan peran ion-ion H+ dan OH-. Pada pH rendah, anion akan muncul ke permukaan yang disebabkan banyaknya hadir ion H+ pada permukaan adsorben. Hal ini akan mengganggu penyerapan adsorbat.

Gambar 13. Perbandingan Konsentrasi Akhir Minyak dan Lemak untuk Variasi pH Adsorbat

22

Perubahan efisiensi pada variasi pH merupakan peran ion-ion H+ dan OH-. Pada pH rendah, anion akan muncul ke permukaan yang disebabkan banyaknya hadir ion H+ pada permukaan adsorben. Hal ini akan mengganggu penyerapan adsorbat. Penyisihan minyak dan lemak paling optimum terjadi pada pH 5, hal ini disebabkan karena pada pH 5 sejumlah besar ion H+ akan bereaksi dengan muatan adsorben yang negatif di permukaan. Sedangkan pada pH tinggi (basa), kehadiran ion OH- pada suasana basa, menyebabkan meningkatnya gangguan pada proses difusi dari minyak dan lemak (Aluyor and Badmus, 2008). Selain itu, dengan pH yang tinggi, kapasitas penyerapan semakin menurun karena terjadi reaksi senyawa organik (minyak dan lemak) dengan NaOH yang akan menghasilkan gliserol dan garam asam atau dikenal dengan sabun yang akan menutupi permukaan adsorben sehingga proses adsorpsi akan terhambat (Ahmad, 2005). Penentuan Persamaan Isotherm Adsorpsi yang Sesuai Kurva persamaan Langmuir dan Freundlich yang digunakan adalah pada kondisi optimum untuk pH karena mewakili semua


kondisi optimum yang ada. Kurva masingmasing persamaan dapat dilihat pada Gambar 15 dan Gambar 16.

Gambar 15. Grafik Isotherm Langmuir untuk Adsorpsi Menggunakan serbuk kulit jagung terhadap Penyisihan minyak dan lemak

Gambar 15 menunjukkan bahwa persamaan isotherm Langmuir berupa garis linear dengan persamaan garis y = 0,272x - 1,734 dan nilai R2 0,997. Sementara itu untuk persamaan isotherm Freundlich yang terlihat pada Gambar 16, diperoleh nilai R2 sebesar 0,992 dengan persamaan garis y=0,336x +1,166. Gambar 15 menunjukkan bahwa persamaan isotherm Langmuir berupa garis linear dengan persamaan garis y = 0,272x - 1,734 dan nilai R2 0,997. Sementara itu untuk persamaan isotherm Freundlich yang terlihat pada Gambar 16, diperoleh nilai R2 sebesar 0,992 dengan persamaan garis y=0,336x +1,166.

Gambar 16. Grafik Isotherm Freundlich untuk Adsorpsi menggunakan serbuk kulit jagung terhadap Penyisihan minyak dan lemak

Pada gambar 15 dan 16 dapat dilihat bahwa nilai R2 yang baik yaitu yang mendekati 1 adalah isotherm langmuir dengan R2 0,997. Oleh karena itu proses adsorpsi serbuk kulit

jagung terhadap minyak dan lemak lebih cocok mengikuti isoterm Langmuir sebagai model kesetimbangannya engan persamaan garis y = 0,272x – 1,734 dimana : a = 3,676 b = - 0,157 Percobaan pada Sampel Asli Kondisi optimum yang telah didapatkan pada larutan artifisial selanjutnya dikondisikan terhadap sampel asli, diperoleh penurunan konsentrasi minyak dan lemak menjadi 44 ppm dan efisiensi 70,44% dengan kapasitas penyerapan sebesar 7 mg/g. Efisiensi penyisihan minyak dan lemak pada sampel asli lebih rendah dari pada efisiensi penyisihan minyak dan lemak dengan larutan artifisial. Dimana efisiensi penyisihan pada sampel asli yaitu 70,44 %, dan pada larutan artifisial 80%. Perbedaan penurunan konsentrasi dan efisiensi penyisihan ini untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 17.

Gambar 17. Perbandingan Efisiensi Penyisihan Minyak dan Lemak pada Kondisi Optimum dan Sampel Asli

Perbedaan efisiensi penyisihan minyak dan lemak pada sampel asli dan sampel artifisial disebabkan terdapatnya kontaminankontaminan lainnya dalam sampel asli yang mengganggu penyerapan minyak dan lemak

23


oleh serbuk kulit jagung. Kontaminan yang memiliki gaya tarik lebih besar dari minyak dan lemak akan terserap lebih dulu. Selain kontaminan lain yang mengganggu penyerapan minyak dan lemak pada serbuk kulit jagung, berkemungkinan dari senyawa organik yang terdapat dalam sebuk kulit jagung sehingga terjadinya kompetisi penyerapan senyawa organik dengan sampel asli. Kemampuan serbuk kulit jagung sebagai adsorben dari penelitian-penelitian sebelumnya pada penyisihan logam berkisar antara 0,053 - 7,384 mg pencemar/g serbuk kulit jagung. Sedangkan berdasarkan penelitian pada parameter minyak dan lemak sebesar 7 mg minyak dan lemak/g serbuk kulit jagung. SIMPULAN Berdasarkan hasil analisis percobaan mengenai pemanfaatan serbuk kulit jagung sebagai adsorben dalam menyisihkan senyawa minyak dan lemak pada limbah cair Hotel “Y” Padang, dapat disimpukan sebagai berikut: Kondisi optimum penyerapan minyak dan lemak dengan menggunakan serbuk kulit jagung pada larutan artifisial adalah pada diameter (0,127-0,181) mm, berat 1,5 gr, waktu kontak 90 menit, konsentrasi 100 ppm, kecepatan pengadukan 150 rpm, dan pH 5. Persamaan adsorpsi mengikuti model isoterm Langmuir, menandakan bahwa adsorben mempunyai permukaan yang homogen dan hanya dapat mengadsorbsi satu molekul adsorbat untuk setiap molekul adsorbennya.

24


Efisiensi penyerapan serbuk kulit jagung pada percobaan dengan sampel asli sebesar 70,44%. DAFTAR PUSTAKA Ahayla, N. Ramachandra, T.V. and R.D. Kanamadi. 2005. Biosorption of Chromium (VI) from aqueous solution by the husk of Bengal gram (Cicer arientinum). Electronic Journal of biotechnology. Vol 8, No. 3 Ahmad, A.L. Bhatia, S. Ibrahim, N. and Sumathi, S . 2005. Adsorption of residual oil from palm oil mill effluent using rubber powder. Vol. 22, No. 03, pp. 371 - 379, July September, 2005 ISSN 0104-6632 Brazilian Journal of Chemical Engineering Aluyor and Badmus. 2008. COD removal from industrial wastewater using activated carbon prepared from animal horns. Department of Chemical Engineering. Universitas of Benin, Benin City; Nigeria Atastina. 2003. Penghilangan Kesadahan Air yang Mengandung Ion Ca2+ dengan Menggunakan Zeolit Alam Lampung sebagai Penukar Kation. Jurusan Teknik Gas dan Petrokimia Fakultas Teknik. Universitas Indonesia. Jakarta. Auliani, Restu. 2009. Pemanfaatan Ampas Tebu Sebagai Low Cost Adsorbent Dalam Menyisihkan Minyak Dan Lemak Dari Limbah Cair Domestik Studi Kasus: Limbah Cair Hotel Pangeran Beach, Padang. Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Teknik Lingkungan. Universitas andalas. Padang Herlina, Netti, dan M. Hendra S. Ginting. 2002. Minyak dan Lemak.


(http://library.usu.ac.id/pdf, akses 14 Maret 2010). Metcalf & Eddy, Inc, 2003. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse. McGraw-Hill, Inc: USA. Mulyatna, Lili. Dkk 2003. Pemilihan Persamaan Adsorpsi Isoterm Pada Penentuan Kapasitas Adsorpsi Kulit Kacang Tanah Terhadap Zat Warna

Remazol Golden Yellow 6 Infomatek Volume 5 Nomor 3 September 2003 : 131-140 Reynolds, T.D. 1996. Unit Operation and Processes. Monterey. California:Broocks/Cole Enggineering Devision. Surat Keputusan Gubernur Sumatera Barat Nomor 26 Tahun 2006 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Hotel di Propinsi Sumatera Barat.

25

PENYISIHAN MINYAK DAN LEMAK LIMBAH CAIR HOTEL MENGGUNAKAN SERBUK KULIT JAGUNG

Recommend Documents