REMEDIASI PASIR TERKONTAMINASI DENGAN METODE PENCUCIAN KOLOM DENGAN PENINGKATAN SURFAKTAN BERBAHAN BAKU SODIUM DODECYL SULPHATE (SDS)
SKRIPSI
Oleh
SAMUEL SITORUS 110405086
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA SEPTEMBER 2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Pencucian Kolom dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS)
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila di kemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan,
Agustus 2016
Samuel Sitorus NIM. 110405086
i Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat yang telah dilimpahkan kepada kita semua, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul ”Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Pencucian Kolom dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS)” sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Hasil penelitian ini bermanfaat untuk mengetahui kemampuan SDS berinteraksi dan me-remove ion logam berat yang dapat diaplikasikan untuk mengatasi permasalahan pencemaran logam berat yang sering terdapat pada sedimentasi bebatuan dan badan air. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Dosen pembimbing penelitian ini, Bapak Bode Haryanto, S.T, MT, Ph.D.
2.
Dosen penguji penelitian, Bapak Prof. Dr. Ir., M. Turmuzi, MS dan Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT.
3.
Koordinator Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Ibu Ir., Renita Maurung, M.T.
4.
Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Eng. Ir., Irvan, M.Si. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna
untuk itu adanya kritik serta saran yang membangun sangat diperlukan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini ada manfaatnya bagi penulis dan para pembaca. Medan,
Agustus 2016
Penulis
iii Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat kasih karuniaNya dan berkat penyertaan Tuhan yang selalu senantiasa menjaga dan membimbing penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Sungguh Tuhan Maha Kasih, Maha Baik, dan Maha Murah Hati. Terima kasih Tuhan buat kasihMu yang selalu menyertai aku dalam setiap pekerjaan dan sepanjang kehidupanku. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana Strata Satu (SI) pada jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah: “Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Pencucian Kolom dengan peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS)”. Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara moril maupun material. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Kedua orangtua saya yaitu
Ayahku Rudy M. O Sitorus dan Ibuku Reni
Hutagaol yang selalu sabar dan tabah mendidik dan membimbing penulis hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Budi baik Ayah dan Ibu akan selalu penulis kenang sampai akhir hayat penulis. Forever Love You My Parents. 2.
Ketiga saudara saya, yaitu Eunike Sitorus, Jonathan Sitorus, dan Tora Sebastian Sitorus , yang telah memberikan motivasi dan doa dalam menyelesaikan studi. Doa penulis selalu beserta kalian semua.
3.
Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang juga telah banyak memberikan banyak ilmu selama penulis kuliah.
4.
Para pegawai administrasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Partner penelitian, Aulia Chairunnisa; yang telah bekerja sama di dalam penyelesaian penelitian dan skripsi ini.
iv Universitas Sumatera Utara
6.
Sahabat-sahabat penulis, yaitu teman-teman mahasiswa Teknik Kimia terutama angkatan 2011 dan adek-adek mahasiswa Teknik Kimia USU lainnya yang tidak dapat saya ucapkan satu persatu, terima kasih atas dukungan moril yang diberikan sehingga penulisan skripsi ini dapat selesai dengan baik. Semoga Tuhan selalu memberkati kita semua. Menyadari akan keterbatasan
ilmu yang dimiliki penulis dan juga keterbatasan waktu, saya merasa bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi menyempurnakan tugas akhir ini.
Medan,
Agustus 2016
Penulis
v Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan desorpsi dan interaksi antara pasir putih yang terkontaminasi ion logam (Cd2+) 50 ppm dengan variasi konsentrasi SDS dan Variasi Laju Alir SDS pada larutan SDS dengan pH 7. Konsentrasi SDS yang digunakan adalah 0; 0,5; 1; 2; dan 5 cmc. Variasi kecepatan aliran SDS yang digunakan adalah 2, 4, 6, 8, dan 10 ml/menit. Penelitian ini terbagi menjadi 2 tahap, yaitu perlakuan awal dengan melakukan kontaminasi pasir yang diawali dengan pencucian dan pengeringan hingga kondisi yang seragam. Kemudian dilanjutkan dengan pengukuran potensi kapasitas adsorpsi dengan system batch adsorption. Tahap Kedua dilakukan tahap remediasi atau pencucian dengan SDS untuk meninjau kemampuan desorpsi dan interaksi antara SDS dan Pasir putih yang terkontaminasi (Cd2+). Pengaruh konsentrasi SDS dalam me-remove atau mencuci ion logam (Cd2+) terlihat fluktuatif, disebabkan oleh adanya Channeling effect yang tidak dapat dikontrol. Hasil removal terbesar terdapat pada saat konsenterasi SDS 2 cmc dengan laju alir SDS 4 ml/menit, sebesar 11,27%. Pengaruh variasi Laju alir signifikan hanya pada saat 0 cmc atau belum ada penambahan SDS, menunjukkan proses remediasi dipengaruhi oleh konsenterasi SDS jika adanya Channeling Effect yang tidak dapat dikontrol. Pengambilan sampel setiap 4 pore volume atau kinetika desorpsi menunjukkan hasil yang konstan setelah 12 pore volume sampai 16 pore volume, ini menunjukkan adanya channeling effect yang dominan pada 12 pore volume sampai 24 pore volume. Kata kunci : adsorpsi, pasir putih, ion kadmium (Cd2+), remediasi, Channeling effect
vii Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT This study aims to determine the ability of desorption and the interaction between the white sand contaminated with metal ions (Cd2+) 50 ppm with various concentrations of SDS and the SDS Flow Rate Variations on SDS solution at pH 7. The concentration of SDS used is 0; 0.5; 1; 2; and 5 cmc. Variations in flow velocity SDS used is 2, 4, 6, 8, and 10 ml / min. This study is divided into two steps: pretreatment by sand contamination that begins with washing and drying until the conditions are uniform. Then proceed with the measurement of the adsorption capacity potential by batch adsorption system. Second Stage performed remediation phase or washing with SDS to review the desorption capabilities and interaction between SDS and white sand is contaminated (Cd2+). Effect of SDS concentration in removing metal ions or washing the metal ion (Cd2+) looks volatile, caused by the channeling effect that can not be controlled. The removal results contained in the current The concentration SDS 2 SDS cmc with a flow rate of 4 ml / min, 11.27%. Effect of flow rate variation was significant only at the time of 0 cmc or no addition of SDS, suggesting remediation process is influenced by the SDS The concentration if their Channeling Effect that can not be controlled. Sampling every four pore volume or desorption kinetics shows constant returns after 12 pore volumes of up to 16 pore volumes, this indicates that the dominant channeling effect on 12 pore volumes of up to 24 pore volumes. Keyword : adsorption, white sands, cadmium ion (Cd2+), remediation, channeling effect
viii Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya sehingga laporan hasil penelitian ini dapat diselesaikan. Penelitian ini berjudul “Remediasi Pasir Terkontaminasi Dengan Metode Pencucian Kolom Dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)”. Selama pelaksanaan dan penulisan penelitian ini, penulis dibantu oleh banyak pihak, sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Bapak Bode Haryanto, S.T M.T Ph.D, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan dalam penyelesaian penelitian ini.
2.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T, selaku koordinator penelitian.
3.
Teman-teman satu angkatan yang telah membantu selesainya penelitian ini. Penulis menyadari bahwa laporan hasil ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu sangat diharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk membantu penyempurnaan penelitian ini.
Medan,
September 2016
Penulis
ix Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
KATA PENGANTAR
ix
DAFTAR ISI
x
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xv
DAFTAR SINGKATAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
4
1.3 Tujuan Penelitian
4
1.4 Manfaat Penelitian
5
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
5
TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1 Pencemaran Logam Berat
7
2.1.1 Logam Berat Pencemar Kadmium (Cd)
9
2.2 Adsorpsi
10
2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi
11
2.4 Mekanisme Adsorpsi
13
2.5 Kinetika Adsorpsi
14
2.6 Pasir
14
2.7 Surfaktan
16
2.7.1 SDS
16
x
Universitas Sumatera Utara
2.8 Remediasi Logam Berat pada Pasir Terkontaminasi
17
2.9 Rangkaian Percobaan Remidiasi Pasir Terkontaminasi
19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
20
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
20
3.2 Bahan Penelitian
20
3.3 Peralatan Penelitian
20
3.4 Prosedur Penelitian
20
3.4.1 Prosedur Preparasi Pasir Putih (Adsorben)
20
3.4.1.a Pencucian Adsorben Pasir
20
3.4.1.b Pengeringan Adsorben Pasir
21
3.4.1.c Prosedur Pembuatan Larutan
22
3.4.1.d Pembuatan Larutan Pengontrol pH: NaOH
23
3.4.1.e Pembuatan Larutan Pelarut dengan pH 4,5
23
3.4.1.f Pembuatan Larutan Cd (II) 50 ppm
24
3.4.1.g Prosedur Batch Adsorpsi
25
3.4.1.h Prosedur Pengukuran Pore Volume
28
3.4.2 Mengukur Removal Efiensi terhadap Variasi Konsentrasi SDS 28 3.4.3Mengukur Removal Efiensi terhadap Variasi Laju Alir SDS
30
3.4.4 Prosedur Kinetika Desorpsi
32
3.5 Rangkaian Peralatan Remediasi Pasir dengan Metode Kolom
34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
35
4.1 Pretreatment Awal pada Adsorben Pasir Putih
35
4.2 Penentuan Kapasitas Adsorpsi
36
4.3 Penentuan Pore Volume, Loading Time dan Channeling Effect 40 4.3.1 Penentuan Loading Time
41
4.3.2 Penentuan Channeling Effect
42
4.4 Penentuan Removal Efisiensi Cd (II) dengan Variasi
BAB V
Konsentrasi Surfaktan (SDS)
42
4.5 Penentuan Kinetika Desorpsi
47
KESIMPULAN DAN SARAN
48
5.1 Kesimpulan
48
5.2 Saran
48
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
49
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
Interaksi Sodium Dodecyl Sulphate dengan Ion Logam
18
Gambar 2.2
Rangkaian Percobaan Remediasi Pasir Terkontaminasi
19
Gambar 3.1
Flowchart Persiapan Adsorben Pasir Hitam
21
Gambar 3.2
Flowchart Pengeringan Adsorben Pasir Hitam
22
Gambar 3.3
Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M
23
Gambar 3.4
Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M
23
Gambar 3.5
Flowchart Pembuatan Larutan Pelarut dengan pH 4,5
24
2+
Gambar 3.6
Flowchart Pembuatan Larutan Standar Cd (50 ppm)
Gambar 3.7
Flowchart Mengukur Pengaruh Ukuran Adsorben Terhadap
25
Kemampuan Adsorpsi
27
Gambar 3.8
Flowchart Mengukur Pore Volume
28
Gambar 3.9
Flowchart Mengukur Removal Efisiensi terhadap Variasi Konsentrasi SDS
30
Gambar 3.10 Flowchart Mengukur Removal Efisiensi terhadap Variasi Laju Alir SDS
32
Gambar 3.11 Flowchart Menghitung Efisiensi terhadap Kinetika Sampel Setiap 4 Pore Volume Konsentrasi SDS
33
Gambar 3.12 Rangkaian Peralatan Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Kolom
34
Gambar 4.1
Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih
35
Gambar 4.2
Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih
36
Gambar 4.3 (a) Konfirmasi Analisa FTIR pasir sebelum Terkontaminasi
38
Gambar 4.3 (b) Konfirmasi Analisa FTIR pasir setelah Terkontaminasi
39
Gambar 4.4
Ilustrasi Perhitungan Pore Volume
40
Gambar 4.5
Pengaruh Konsentrasi SDS dan Laju Alir SDS 4 ml/menit terhadap Loading Time
Gambar 4.6
41
Nilai Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS Pada Laju Alir 4 ml/Menit
Gambar 4.7 Gambar 4.8
42
Nilai Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS 2+
Interaksi Surfaktan (SDS) dengan Ion Logam Cd
xiii
43 46
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.9
Data Kinetika Removal Efisiensi pada Setiap 4 pore volume
47
Gambar C.1 Pencucian Pasir Putih yang Akan Digunakan Sebagai Adsorben
60
Gambar C.2 Kontaminasi Adsorben Pasir Putih dengan ion logam Cd(II)
61
Gambar C.3 Kaliberasi Laju Alir SDS
62
Gambar C.4 Proses Remediasi Pasir Putih - Adanya Channeling Effect
63
Gambar C.5 Proses Remediasi Pasir Putih - Tanpa Channeling Effect
64
Gambar C.6 Eksperimen
65
Gambar C.7 Botol Sampel Untuk Uji Di Alat AAS
66
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Yang Memanfaatkan Pasir Sebagai Adsorben
3
Tabel 2.1 Ambang Batas Logam Berat yang Ditoleransi/ Asupan Aman
10
Tabel 4.1 Konfirmasi Data Analisa BET Pasir Indonesia
37
Tabel A.1 Data Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih
53
Tabel A.2 Data Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih
53
Tabel A.3 Data Hasil Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS dan Laju Alir SDS
53
Tabel A.4 Data Kinetika Desorpsi
55
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN L. A. 1
Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih
53
L. A. 2
Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih
53
L. A. 3
Data Hasil Removal Efisiensi Dengan Variasi Konsentrasi Surfaktan
53
L. A. 4
Data Kinetika Desorpsi
55
L. B. 1
Pembuatan Larutan ( Stock Solution)
56
L. B. 2
Perhitungan Kapasitas Adsorpsi
57
L. B. 3
Perhitungan Pore Volume Pada Kolom Remediasi
57
L. B. 3. A Perhitungan Konsentrasi SDS
58
L. B. 3. B Perhitungan Persen Removal Efisiensi
58
Lampiran C Dokumentasi Percobaan
60
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN AAS
Atomic Adsorption Spectroscopic
pH
Power of Hydrogen
ppm
Part Per Million
xvii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
Cd(CH3COO)2.2H2O Kadmium Asetat Dihidrat
mg
C
Karbon
O
Oksigen
%
Persen
HCl
Asam klorida
ml
NaOH
Natrium Hidroksida
gr
H2 O
Air
ml
H+
Ion hidrogen
Q
mg/g
w
Berat Cd yang terjerap oleh satu gram sampel Berat sampel yang digunakan
C0
Konsentrasi larutan Cd awal
ppm
Ct
Konsentrasi larutan Cd pada waktu t
ppm
t
waktu
V
Volume larutan Cd yang digunakan
y
Absorbansi
x
Konsentrasi larutan
gr
menit/ jam
xviii
ml
ppm
Universitas Sumatera Utara
