PEMANFAATAN LIMBAH KULIT BATANG KARET SEBAGAI BIOSORBEN ION KROMIUM(VI) DAN TIMBEL(II)
MARINA ASTRIAWI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul pemanfaatan limbah kulit batang karet sebagai biosorben ion kromium(VI) dan timbel(II) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2013 Marina Astriawi NIM G44104018
ABSTRAK MARINA ASTRIAWI. Pemanfaatan Limbah Kulit Batang Karet sebagai Biosorben Ion Kromium(VI) dan Timbel(II). Dibimbing oleh ETI ROHAETI dan ADI SANTOSO. Kulit batang karet merupakan limbah yang cukup melimpah di Sumatera Selatan dan potensial untuk dimanfaatkan. Penelitian ini memanfaatkan kulit batang karet sebagai biosorben ion kromium dan ion timbel di perairan. Metode yang digunakan adalah metode tumpak dengan parameter pengamatan meliputi pengaruh ukuran partikel, pH larutan, dan waktu kontak. Penetapan kondisi terbaik penjerapan menggunakan uji Duncan. Hasil penelitian menunjukkan kondisi terbaik biosorpsi Cr(VI) terjadi pada ukuran partikel 100 mesh, pH 2, dan waktu kontak selama 1 jam, sedangkan kondisi terbaik biosorpsi Pb(II) terjadi pada ukuran partikel 100 mesh, pH 7, dan waktu kontak selama 1 jam. Kesetimbangan biosorpsi kromium dan timbel mengikuti pola isoterm Freundlich (linearitas = 98.80% dan 93.92%). Kapasitas adsorpsi maksimum berdasarkan model isoterm Freundlich tersebut ialah 0.55 mg Cr(VI) dan 0.98 mg Pb(II) per gram adsorben. Kata kunci: biosorben, biosorpsi, karet, kromium, timbel
ABSTRACT MARINA ASTRIAWI. Utilization of Rubber Stem Bark Waste as Biosorbent of Chromium(VI) and Lead(II). Under the direction of ETI ROHAETI and ADI SANTOSO. Rubber stem bark is a fair amount waste in South Sumatera which is potential to be utilized. This study utilized the rubber stem bark as chromium and lead ion heavy metal biosorbent in the water. The method used was batch method which observation parameters included the influence of biosorbent particle size, pH, and contact time. The optimum condition was determined by Duncan test. Results showed that the optimum condition of Cr(VI) biosorption occured at 100 mesh particle size, pH 2, and 1 hour contact time, whereas the optimum condition of Pb(II) biosorption occur at 100 mesh particle size, pH 7, and 1 hour contact time. Biosorption equilibrium of chromium and lead followed the Freundlich isotherm model (linearity = 98.80% and 93.92%). Maximum adsorption capacity based on the Freundlich equation was 0.55 mg Cr(VI) and 0.98 mg Pb(II) for one gram of adsorbent. Key words: biosorbent, biosorption, chromium, lead, rubber
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT BATANG KARET SEBAGAI BIOSORBEN ION KROMIUM(VI) DAN TIMBEL(II)
MARINA ASTRIAWI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
Judul Skripsi : Pemanfaatan Limbah Kulit Batang Karet sebagai Biosorben Ion Kromium(VI) dan Timbel(II) : Marina Astriawi Nama : G44104018 NIM
Disetujui oleh
\I/~
Dr Eti Rohaeti, MS Pembimbing I
Tanggal Lulus:
ra,1 AUG 1'lU
Prof Dr
Drs~oso,
Pembimbing II
MSi
Judul Skripsi : Pemanfaatan Limbah Kulit Batang Karet sebagai Biosorben Ion Kromium(VI) dan Timbel(II) Nama : Marina Astriawi NIM : G44104018
Disetujui oleh
Dr Eti Rohaeti, MS Pembimbing I
Prof Dr Drs Adi Santoso, MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS Ketua Departemen Kimia
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa ta’ala atas segala berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ini. Karya tulis ini disusun berdasarkan kegiatan penelitian dengan judul Pemanfaatan Limbah Kulit Batang Karet sebagai Biosorben Ion Kromium(VI) dan Timbel(II) yang dilaksanakan pada bulan Juli 2012 sampai dengan Januari 2013 di Laboratorium Kimia Analitik, Departemen Kimia, FMIPA, IPB, Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr Eti Rohaeti, MS dan Prof Dr Drs Adi Santoso, MSi selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan waktu selama penelitian berlangsung. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada seluruh staf Laboratorium Kimia Analitik Fakultas MIPA, IPB, serta Badrun selaku rekan sepenelitian. Terima kasih takterhingga penulis sampaikan kepada keluarga tercinta Ibu, Ayah, Adik-adikku, Yogas, Geni, Mega, Ocep, Meli, Helga, Yuanita, Lia, Mbak Janti, dan teman-teman Program S1 Penyelenggaraan Khusus, Departemen Kimia angkatan 4 yang telah memberikan doa, semangat, kasih sayang, dan dukungan moral serta materi selama masa studi hingga prosees penyusunan karya ilmiah ini. Semoga karya Ilmiah ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Mei 2013
Marina Astriawi
vii
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN METODE Bahan dan Alat Preparasi Biosorben Kulit Batang Karet Penentuan Kadar Air Kulit Batang Karet Penentuan Konsentrasi Pb dan Cr dalam Sampel Biosorben Penentuan Kondisi Adsorpsi Terbaik Penentuan Isoterm dan Kapasitas Adsorpsi HASIL DAN PEMBAHASAN Biosorben Serbuk Kulit Batang Karet Kondisi Terbaik Biosorpsi Cr(VI) Kondisi Terbaik Biosorpsi Pb(II) Pola Isoterm Adsorpsi Pengaruh Konsentrasi pada Kapasitas dan Efisiensi Adsorpsi Kapasitas Adsorpsi SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA RIWAYAT HIDUP
viii viii vix 1 2 2 3 3 3 3 4 5 5 6 9 11 13 13 14 14 15 15 31
viii
DAFTAR TABEL 1 2 3
Kapasitas adsorpsi biosorben terhadap Cr(VI) 20 mg/L pada variasi kondisi ukuran partikel, pH larutan, dan waktu kontak Kapasitas adsorpsi biosorben terhadap Pb(II) 20 mg/L pada variasi kondisi ukuran partikel, pH larutan, dan waktu kontak Perbandingan kapasitas adsorpsi pada berbagai biosorben mengikuti mekanisme isoterm Freundlich
8 11 14
DAFTAR GAMBAR 1 2
Serbuk kulit batang karet ukuran 100 (i), 80 (ii), dan 60 mesh (iii) Kapasitas adsorpsi Cr(VI) dari berbagai pH, ukuran partikel pada pengocokan selama 1 (a), 3 (b), 6 (c), dan 9 jam (d) 3 Kapasitas adsorpsi Cr(VI) dari berbagai waktu pengocokan dan ukuran partikel pada pH 2 (a), 7 (b), dan 10 (c) 4 Kapasitas adsorpsi Cr(VI) dari berbagai waktu pengocokan dan pH pada ukuran partikel 100 (a), 80 (b), dan 60 mesh (c) 5 Kapasitas adsorpsi Pb(II) dari berbagai pH, ukuran partikel pada pengocokan selama 1 (a), 3 (b), 6 (c), dan 9 jam (d) 6 Kapasitas adsorpsi Pb(II) dari berbagai waktu pengocokan dan ukuran partikel pada pH 2 (a), 7 (b), dan 10 (c) 7 Kapasitas adsorpsi Pb(II) dari berbagai waktu pengocokan dan pH pada ukuran partikel 100 (a), 80 (b), dan (c) 60 mesh 8 Isoterm Langmuir (a) dan Freundlich (b) untuk adsorpsi Cr(VI) oleh serbuk kulit batang karet 9 Isoterm Langmuir (a) dan Freundlich (b) untuk adsorpsi Pb(II) oleh serbuk kulit batang karet 10 Pengaruh konsentrasi pada kapasitas dan efisiensi adsorpsi Cr(VI) (a) dan Pb(II) (b)
5 7 7 8 10 9 10 12 12 13
ix
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Diagram alir penelitian Kurva kalibrasi Cr(VI) Kurva kalibrasi Pb(II) Penentuan kadar air serbuk kulit batang karet Penentuan kadar kromium dan timbel di dalam kulit batang karet Pengaruh waktu kontak, ukuran butir adsorben, dan pH pada biosorpsi Cr(VI) Sidik ragam kondisi terbaik adsorpsi Cr(VI) Rerata nilai kapasitas adsorpsi Cr(VI) pada berbagai perlakuan Pengaruh waktu kontak, ukuran butir adsorben, dan pH pada biosorpsi Pb(II) Sidik ragam kondisi terbaik adsorpsi Pb(II) Rerata nilai kapasitas adsorpsi Pb(II) pada berbagai perlakuan Penentuan isoterm adsorpsi pada biosorpsi Cr(VI) Penentuan isoterm adsorpsi pada biosorpsi Pb(II)
18 19 19 20 20 21 24 24 25 28 28 29 30
1
PENDAHULUAN Karet merupakan tanaman tahunan yang tumbuh subur di daerah tropis dengan curah hujan yang cukup. Indonesia memiliki lahan perkebunan karet paling luas di dunia walaupun dari segi produksi, hanya menempati urutan kedua setelah Thailand (Dishutbun 2012). Tanaman ini merupakan sumber lateks yang kemudian akan diolah menjadi karet sintetik. Pada saat penyadapan lateks, kulit batang karet hanya dibuang tanpa pemanfaatan yang berarti dan akhirnya menjadi limbah pertanian. Departemen Jenderal Pertanian Direktorat Perkebunan mencatat luas perkebunan karet di Sumatera Selatan pada tahun 2012 sebesar 662 686 ha. Jarak tanam antarpohon karet adalah 6×3 m2 sehingga jumlah pohon yang dapat ditanam untuk 1 ha sekitar 555 pohon. Pohon karet yang siap disadap adalah yang mempunyai lilit batang (diameter batang) minimum 45 cm dengan panjang irisan setengah diameter 22.5 cm. Tebal dan kedalaman sayatan setiap penyadapan ialah 2 dan 5 mm. Frekuensi penyadapan untuk 2 tahun pertama adalah 3 hari sekali dan untuk tahun berikutnya 2 hari sekali (SRAS 2005). Artinya, untuk 2 tahun pertama kulit yang terbuang sebanyak 218 467.7 m 3 dan tahun ketiga 148 955.25 m3. Dengan demikian, rerata kulit batang karet yang terbuang di Sumsel per tahun sebanyak ± 122 474.32 m3. Data ini menunjukkan bahwa kulit karet limbah sadap cukup potensial dimanfaatkan. Biosorben mempunyai keunggulan untuk mengatasi logam berbahaya dan beracun di lingkungan karena harganya yang relatif murah, mudah didapat, dan sifatnya yang ramah lingkungan (Shukla et al. 2002). Limbah pertanian yang sudah diteliti sebagai adsorben logam berat antara lain serbuk daun banyan (Ficus benghalensis L.) (Rao et al. 2013), kulit lada Ethiopia (Ajaelu et al. 2011), sabut kelapa (Kehinde et al. 2009), kulit buah Bauhinia racemosa (Chaudhari et al. 2012), dan kulit pisang (Ashraf et al. 2011). Kulit batang efektif sebagai adsorben logam berat sebab di dalam kulit batang selain terdapat pori-pori, terkandung juga senyawa polihidroksi dari polifenol yang mampu mengelat ion logam berat (Gaballah dan Kilbertus 1998). Kulit batang merupakan lapisan luar kambium yang mengelilingi batang, cabang, dan akar. Susunan kimia kulit batang berbeda dari kayu karena adanya polifenol dan suberin (Sjӧstrӧm 1998). Suberin merupakan biopolimer kompleks dengan komponen polifenolik yang terikat pada dinding sel dan komponen polialifatik yang terletak di antara dinding sel dan membran plasma. Suberin bersama dengan lilin berfungsi melindungi permukaan tanaman dari kehilangan air dan serangan mikrob (Thomas et al. 2007). Kulit batang tumbuhan telah dilaporkan dapat digunakan sebagai adsorben (biosorben) logam berat. Sarin dan Pant (2006) telah memanfaatkan kulit batang eukaliptus sebagai adsorben kromium. Biosorben lain berbasis pertanian untuk adsorben logam berat antara lain kulit batang pinus sebagai adsorben kadmium, timbel, dan kromium (Junior et al. 2012), kulit pinus termodifikasi-NaOH sebagai adsorben timbel (Argun dan Dursun 2007), dan kulit batang malapari (Pongamia pinata) untuk mengadsorpsi timbel (Mamatha et al. 2012). Polusi oleh kromium dan timbel di lingkungan perairan telah lama menjadi masalah utama. Aktivitas industri seperti pertambangan, elektroplating,
2
penyamakan, metalurgi, dan manufaktur secara langsung maupun tidak langsung melepaskan kedua logam ini ke lingkungan, terutama ke perairan. Ketiadaan air bersih merupakan ancaman bagi keberlangsungan hidup manusia sebab timbel adalah logam berat yang beracun pada tingkat paparan sangat rendah dan memiliki efek akut dan kronis bagi kesehatan manusia. Paparan Pb(II) dapat menyebabkan kerusakan saraf/disfungsi saraf motorik, jantung, ginjal, kerusakan reproduksi, alergi lambung usus, hematologi, dan dampak perkembangan saraf pada anak-anak (UNEP 2010). Timbel juga menyebabkan asam urat, hipertensi, peningkatan risiko kardiovaskular, dan kanker (CDC 2012). Kromium(VI) telah dilaporkan menimbulkan masalah kesehatan berupa muntah, nyeri perut, diare berdarah, dan gangguan peredaran darah pada awal terpapar (HPA 2007). Efek terhadap pernapasan dapat berupa iritasi hidung dan saluran pernapasan, kanker tenggorokan dan paru-paru. Jika terkena kulit dapat terjadi iritasi akut, sensasi terbakar dan ruam, dan alergi dermatitis, sedangkan jika terpapar pada saluran pencernaan, dapat menyebabkan gangguan perut dan pencernaan, bisul, kerusakan ginjal dan hati, kanker perut dan saluran pencernaan (OHA 2012). Penelitian ini bertujuan menentukan kemampuan kulit batang karet yang diperoleh dari Tanjung Enim (Sumatera Selatan) sebagai biosorben larutan Cr(VI) dan Pb(II). Kondisi optimum adsorpsi ditentukan dengan parameter meliputi pH, ukuran partikel biosorben, dan waktu kontak, kemudian persamaan isoterm adsorpsi yang sesuai serta serta kapasitas adsorpsinya dihitung.
METODE Tahapan penelitian meliputi preparasi adsorben kulit batang karet, optimasi adsorpsi Cr(VI) dan Pb(II), penetapan pola isoterm adsorpsi, dan penentuan kapasitas adsorpsi. Kulit batang karet dikeringkan dan dihancurkan, lalu diayak hingga ukuran partikel 60, 80, dan 100 mesh. Metode adsorpsi yang digunakan adalah metode tumpak, yaitu pengadukan adsorben dalam larutan ion adsorbat. Optimasi adsorpsi melibatkan parameter pH (2, 7, dan 10), ukuran partikel biosorben (60, 80, dan 100 mesh), serta waktu kontak (1, 3, 6, dan 9 jam), kemudian dilakukan penentuan isoterm adsorpsi dan kapasitas adsorpsi (Lampiran 1). Konsentrasi Cr(VI) dan Pb(II) ditentukan dengan membuat kurva standar pada konsentrasi 0.2, 0.5, 1, dan 2 ppm untuk Cr(VI) (Lampiran 2) dan 0.3, 0.65, 1, 2, dan 3 ppm untuk Pb(II) (Lampiran 3). Konsentrasi sampel, meliputi larutan Cr(VI) dan Pb(II) sebelum dan sesudah diadsorpsi serta larutan standar, diukur menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA) pada panjang gelombang 248.3 nm untuk kromium dan 217 nm untuk konsentrasi timbel.
Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini ialah limbah kulit batang karet (diperoleh dari Tanjung Enim, Sumatera Selatan), K2Cr2O7, Pb(NO3)2,
3
NaOH 1 M, HCl 1 M, indikator universal, dan air bebas ion. Semua bahan kimia yang dipakai memiliki kualitas analisis (analytical grade). Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini ialah SSA Shimadzu AA7000, gerinda (mesin penggiling), alat kocok, ayakan ukuran 60, 80, dan 100 mesh, neraca analitik, dan alat-alat kaca.
Preparasi Biosorben Kulit Batang Karet (Mulgund et al. 2011) Kulit batang karet dicuci dengan akuades kemudian dikering-udarakan di bawah sinar matahari selama 7 hari. Setelah itu, kulit batang karet dihaluskan, lalu diayak secara bertingkat dengan ayakan 60, 80, dan 100 mesh. Serbuk biosorben lolos ayakan 60, 80, dan 100 mesh telah siap digunakan dan disimpan dalam kantong plastik kedap udara. Serbuk biosorben terlebih dahulu ditentukan kadar air dan kadar logam beratnya (kromium dan timbel).
Penentuan Kadar Air Kulit Batang Karet (SNI 08-7070-2005) Metode uji merujuk SNI 08-7070-2005 tentang cara uji kadar air pulp dan kayu. Wadah terlebih dahulu dipanaskan dalam oven pada suhu (105 ± 3) oC selama 1 jam, kemudian dipindahkan ke dalam desikator, didiamkan kira-kira 10 menit, dan ditimbang. Pemanasan dan penimbangan diulangi sampai diperoleh bobot tetap. Selanjutnya sampel sebanyak (2 ± 0.1000) g dimasukkan ke dalam wadah tersebut. Wadah berisi sampel lalu dipanaskan selama 3 jam pada suhu (105 ± 3) oC. Setelah itu, sampel didinginkan dalam desikator kira-kira 10 menit dan ditimbang. Pemanasan dan penimbangan diulangi sampai diperoleh bobot tetap.
Penentuan Konsentrasi Pb dan Cr dalam Sampel Biosorben Larutan sampel terlebih dahulu disiapkan melalui proses destruksi basah (dalam SNI 01-3751-2006 tentang uji tepung terigu). Sampel serbuk batang karet sebanyak 5 g dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 mL dan ditambahkan HNO3(p)-HCl(p) 1:3 sebanyak 12 mL. Campuran dipanaskan di atas hot plate selama 30 menit sampai uapnya hilang dan campuran menjadi jernih, kemudian didinginkan dan disaring. Filtrat diencerkan dengan air bebas ion dalam labu takar 50 mL dan dibuat pH 2 sampai 4. Larutan filtrat diukur dengan SSA pada 248.3 nm (kromium) dan 217 nm (timbel). Perlakuan diulangi sebanyak 3 kali.
Penentuan Kondisi Adsorpsi Terbaik Model rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan 3 faktor, yaitu faktor A (ukuran partikel 60, 80, dan 100 mesh), faktor B (pH larutan 2, 7, dan 10), dan faktor C (waktu kontak 1, 3,6, dan 9 jam) dengan masing-masing 3 kali ulangan. Model rancangan percobaan dapat ditulis sebagai berikut:
4
Yijkl = μ + αi + βj + γk + (αβ)ij + (αγ)ik + (βγ)jk + (αβγ)ijk + εijkl dengan Yijkl = Nilai pengamatan pada masing-masing ukuran partikel ke-i, pH larutan ke-j, dan pengaruh waktu kontak ke-k μ = Rataan umum αi = Pengaruh ukuran partikel ke-i βj = Pengaruh pH larutan ke-j γk = Pengaruh waktu kontak ke-k (αβ)ij = Interaksi pengaruh ukuran partikel ke-i dengan pH larutan ke-j (αγ)ik = Interaksi pengaruh ukuran partikel ke-i dengan waktu kontak ke-k (βγ)jk = Interaksi pengaruh pH larutan ke-j dengan waktu kontak ke-k (αβγ)ijk = Interaksi pengaruh ukuran partikel ke-i, pH larutan ke-j, dan waktu kontak ke-k εijkl = Galat percobaan Ke dalam botol plastik 100 mL dimasukkan 25 mL larutan Cr(VI) atau Pb(II) 20 ppm dengan variasi pH yang telah ditentukan, lalu ditambahkan (0.5 ± 0.01) g adsorben. pH diatur dengan penambahan HCl 1 M atau NaOH 1 M. Campuran kemudian diaduk dengan alat pengocok pada variasi waktu yang telah ditentukan. Campuran selanjutnya disaring dan filtratnya diambil untuk ditentukan konsentrasi Pb(II) dan Cr(VI) setelah adsorpsi. Konsentrasi awal adsorbat juga ditentukan menggunakan kurva standar. Kapasitas penjerapan biosorben terhadap Cr(VI) dan Pb(II) dihitung dengan rumus (
)
dengan Q = kapasitas penjerapan bisosorben (µg/g) V = volume larutan (mL) C0 = konsentrasi awal larutan (µg/mL) C = konsentrasi akhir larutan (µg/mL) m = bobot biosorben (g) Data yang diperoleh diolah menggunakan perangkat lunak SPSS 16.0. Pengaruh faktor ukuran partikel, pH larutan, dan waktu kontak pada penjerapan Cr(VI) dan Pb(II) oleh biosorben ditentukan melalui analisis keragaman dengan kriteria apabila nilai-p < α (0.05), berarti pengaruh faktor pada respons yang diuji adalah nyata atau sangat nyata pada tingkat kepercayaan 95%. Perlakuan yang berpengaruh pada respons dalam analisis ragam diuji lebih lanjut dengan menggunakan uji kisaran berganda Duncan (DMRT) (Matjik dan Sumertajaya 2006).
Penentuan Isoterm dan Kapasitas Adsorpsi Larutan Cr(VI) atau Pb(II) 10, 20, 40, 60, 80, 110 ppm sebanyak 25 mL masing-masing diatur pH larutannya menjadi 2, lalu ditambahkan (0.5000 ± 0.0001) g serbuk biosorben lolos ayakan ±100 mesh dan kemudian dikocok
5
dengan alat pengocok sesuai waktu terbaik yang diperoleh. Selanjutnya campuran disaring dan diambil filtratnya untuk penentuan konsentrasi Pb(II) dan Cr(VI) setelah adsorpsi. Data yang diperoleh digunakan untuk penentuan pola isoterm adsorpsi dan kapasitas adsorpsinya. Pola isoterm adsorpsi diperoleh dengan membuat kurva regresi linear menggunakan persamaan Langmuir dan Freundlich. Kurva isoterm Langmuir menghubungkan konsentrasi (ppm) kesetimbangan adsorbat dalam larutan setelah adsorpsi (Ce) sebagai sumbu x dengan nisbah konsentrasi kesetimbangan tersebut dengan jumlah adsorbat yang teradsorpsi per satuan bobot adsorben (Ce/Qe) dengan satuan g/L sebagai sumbu y, sedangkan kurva isoterm Freundlich menghubungkan logaritma Ce sebagai sumbu x dan logaritma Qe sebagai sumbu y.
HASIL DAN PEMBAHASAN Biosorben Serbuk Kulit Batang Karet Penyiapan adsorben dalam bentuk serbuk halus bertujuan meningkatkan kinerjanya. Getah sisa penyadapan yang masih menempel pada kulit batang karet harus dibersihkan terlebih dahulu agar tidak merusak mesin penggiling dan setelah itu dicuci dengan air sebanyak 3 kali. Pencucian dilakukan secara berulang untuk memastikan kulit bebas dari kotoran (seperti tanah dan lumut) dan ion-ion yang mungkin terkandung. Setelah dijemur, kulit karet digiling dan diayak dengan ayakan 60, 80, dan 100 mesh. Variasi tersebut diperlukan karena daya adsorpsi terhadap Cr(VI) dan Pb(II) sangat ditentukan oleh gugus aktif dan pori-pori yang dipengaruhi oleh luas permukaan adsorben. Secara umum, semakin kecil ukuran partikel, luas permukaan biosorben akan semakin besar yang menyebabkan daya adsorpsinya semakin besar. Setelah pencucian, penggilingan, dan pengayakan, kulit batang karet tidak mengalami perubahan fisik seperti warna dan tekstur. Hasil serbuk kulit batang karet dapat dilihat pada Gambar 1.
(i) (ii) (iii) Gambar 1 Serbuk kulit batang karet ukuran 100 (i), 80 (ii), dan 60 mesh (iii) Kadar air ditentukan untuk menjaga mutu serbuk agar tidak berjamur dan berserangga. Di negara-negara beriklim sedang, kadar air penyimpanan biji-bijian yang ideal adalah di bawah 13% untuk penyimpanan lebih dari 9 bulan, sedangkan untuk penyimpanan yang singkat, kadar air dapat mencapai 14% (Maryam 2006). Pada penelitian ini, serbuk lolos ayakan 100 mesh yang digunakan untuk adsorpsi mempunyai kadar air sebesar 13.71% (Lampiran 4). Biosorben dikemas dalam plastik kedap udara agar tidak terkontaminasi dari lingkungan luar baik faktor biotik maupun abiotik. Ruang simpan yang terbuka
6
berhubungan langsung dengan lingkungan sekitar dan dapat mencemari bahan baik berupa pencemar mikro (mikrob) maupun makro (serangga). Penyimpanan di ruang terbuka juga menyebabkan daya simpan bahan menjadi singkat akibat fluktuasi suhu dan kelembapan (Robi’in 2007). Penelitian yang sama menunjukkan bahwa kemasan aluminum foil paling baik untuk menyimpan bahan sampai periode simpan 4 minggu karena dapat mempertahankan kenaikan kadar air lebih rendah (1–2% setiap 2 minggu) daripada kemasan plastik (sekitar 3% setiap 2 minggu). Namun, setelah 6 minggu, kadar air meningkat hingga 13% pada penyimpanan menggunakan aluminum foil, sedangkan kenaikan kadar air bahan pada kemasan plastik cenderung stabil. Penelitian ini membutuhkan waktu penyimpanan yang lama, maka kemasan plastik dipilih untuk menyimpan serbuk kulit batang karet. Analisis kromium dan timbel pada biosorben ukuran 100 mesh bertujuan menentukan kadar kedua logam berat tersebut dalam bahan sehingga kapasitas adsorpsi biosorben dapat diukur dengan tepat. Kadar logam diukur dengan AAS nyala sehingga diperlukan proses pelarutan sampel yang diawali dengan proses destruksi basah. Hasil analisis menunjukkan bahwa tidak terkandung kromium dan timbel pada biosorben (Lampiran 5).
Kondisi Terbaik Biosorpsi Cr(VI) Setiap biosorben mempunyai karakteristik yang berbeda bergantung pada bahan-bahan penyusun yang terkandung di dalamnya dan sifat adsorbat. Parameter yang digunakan pada penentuan kondisi terbaik meliputi pH larutan, waktu kontak, dan ukuran partikel yang menghasilkan biosorpsi logam berat secara optimum dan efisien. Data kapasitas adsorpsi Cr(VI) pada Lampiran 6 menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi terbesar terjadi pada waktu pengocokan selama 3 jam, pH 2, dan ukuran partikel 100 mesh (Gambar 3–5). Menurut Agarwal et al. (2006), pada pH rendah, ion HCrO4− paling dominan dan permukaan biosorben juga terprotonasi. Hal ini menyebabkan ion HCrO4− dengan mudah dipertukarkan dengan ion OH− dari permukaan biosorben. Kenaikan pH menurunkan kapasitas adsorpsi. Ketika pH meningkat, secara keseluruhan muatan permukaan biosorben menjadi negatif dan biosorpsi menurun. Perbedaan kapasitas adsorpsi dengan variasi waktu kontak dan ukuran partikel adsorpsi sulit diamati dari Gambar 3 dan 4. Oleh karena itu, dilakukan pengujian sidik ragam (ANOVA). Hasil sidik ragam (Lampiran 7) menunjukkan bahwa perlakuan waktu kontak, pH larutan, ukuran partikel, dan interaksi perlakuan memberikan pengaruh nyata pada kapasitas adsorpsi Cr(VI) selang kepercayaan 95%. Oleh karena itu, dilakukan uji lanjut Duncan (DMRT). Hasilnya (Lampiran 8) menunjukkan bahwa setiap tingkat perlakuan tunggal berpengaruh nyata pada kapasitas adsorpsi Cr(VI). Artinya, setiap pengubahan tingkat perlakuan menyebabkan nilai kapasitas adsorpsi Cr(VI) berbeda nyata.
7
1.0000
1.0000
0.8000
0.8000
0.6000
0.6000 0.4000
0.4000 100
0.2000
80
0.0000 2
100
0.2000
80
0.0000 2
60
7 pH
60
7 pH
10
10
(b)
(a) 1.0000
1.0000 pH 0.8000
0.8000 0.6000
0.6000
0.4000
0.4000
100
0.2000
80
0.0000 2
80
0.0000 2
60
7 pH
60
0.2000
10
(d)
(c) 0.0000-0.2000
100
7
10
0.2000-0.4000
0.4000-0.6000 (mg/L)
0.6000-0.8000
0.8000-1.0000
Gambar 2 Kapasitas adsorpsi Cr(VI) dari berbagai pH dan ukuran partikel pada pengocokan selama 1 (a), 3 (b), 6 (c), dan 9 jam (d) 1.0000
0.8000
0.8000
0.6000
0.6000
0.4000
0.4000 0.2000
0.2000
100
100 80
0.0000
0.0000 1
1
60
3
6 waktu pengocokan (jam)
3
6 waktu pengocokan (jam)
9
60
9
(b)
(a) 0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000
100 1
3 6 waktu pengocokan (jam)
60 9
(c) 0.0000-0.1000
0.1000-0.2000
0.2000-0.3000
0.3000-0.4000
0.4000-0.5000
(mg/L)
Gambar 3
Kapasitas adsorpsi Cr(VI) dari berbagai waktu pengocokan dan ukuran partikel pada pH 2 (a), 7 (b), dan 10 (c)
8
1.0000
1.0000
0.8000
0.8000
0.6000
0.6000
0.4000
0.4000
0.2000
0.2000
2
1
3 6 waktu pengocokan (jam)
7
0.0000
7
0.0000
2
1
10
3 6 waktu pengocokan (jam)
9
(a)
10
9
(b) 0.8000 0.6000 0.4000 0.2000
2
0.0000 1
3 6 waktu pengocokan (jam)
10 9
(c) 0.0000-0.2000
0.2000-0.4000
0.4000-0.6000
0.6000-0.8000
(mg/L)
Gambar 4 Kapasitas adsorpsi Cr(VI) dari berbagai waktu pengocokan dan pH pada ukuran partikel 100 (a), 80 (b), dan 60 mesh (c) Kapasitas adsorpsi dari interaksi antarperlakuan (Tabel 1) memperlihatkan kapasitas adsorpsi terbesar ialah 0.55 mg/g, terjadi pada waktu kontak 6 jam, pH 2, dan ukuran partikel 100 mesh. Agar lebih efisien dari segi waktu dan tenaga, nilai tersebut dibandingkan dengan nilai kapasitas adsorpsi dari kondisi lainnya. Pada waktu kontak 1 jam, pH 2, dan ukuran partikel 100 mesh, kapasitas adsorpsi yang dihasilkan tidak berbeda nyata (dilihat dari superskrip yang sama). Jadi, kondisi terbaik untuk biosorpsi Cr(VI) adalah waktu kontak selama 1 jam, pH 2, dan ukuran partikel 100 mesh. Tabel 1 Kapasitas adsorpsi biosorben terhadap Cr(VI) 20 mg/L kondisi ukuran partikel, pH larutan, dan waktu kontak Waktu kontak (jam) Ukuran pH partikel (mesh) 1 3 6 jk k 60 2 0.7414 0.7508 0.7520k l l 80 2 0.8214 0.8345 0.8235l mn mn 100 2 0.8745 0.8754 0.8885n 60 7 0.1678c 0.5832hi 0.2206d c j 80 7 0.1647 0.7048 0.2341d 100 7 0.2060d 0.5477h 0.5819hi a ab 60 10 0.0621 0.0802 0.0812ab 80 10 0.0780ab 0.1072b 0.1550c c e 100 10 0.1488 0.3303 0.4882g
pada variasi
9 0.7144jk 0.8419lm 0.8547lmn 0.4531g 0.5925i 0.6018i 0.0665a 0.1116b 0.4123f
Keterangan: Superskrip yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (p < 0.05).
9
Kondisi Terbaik Biosorpsi Pb(II) Data kapasitas adsorpsi Pb(II) pada Lampiran 9 menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi terbesar diperoleh pada waktu pengocokan 6 jam, pH 2, dan ukuran partikel 100 mesh (Gambar 5−7). Namun, kondisi terbaik untuk adsorpsi Pb(II) sulit ditentukan karena nilai kapasitas adsorpsi dari setiap variasi perlakuan tidak berbeda jauh, kecuali pada pH 10. Agar didapatkan hasil yang akurat untuk penentuan kondisi terbaik, dilakukan pengujian sidik ragam (ANOVA), yang hasilnya disajikan pada Lampiran 10.
1.0000
1.0000
0.8000
0.8000
0.6000
0.6000
0.4000
100
0.2000 80
0.0000 2
7 pH
0.4000
100
0.2000 80
0.0000 2
60
10
(a)
pH
7 pH
60
10
(b)
1.0000 pH 0.8000
1.0000
0.6000
0.6000
0.8000
0.4000
1…
0.2000 80
0.0000 2
0.4000 60
0.2000 80
0.0000
7 pH
60
2
10
(c) 0.0000-0.2000
7 pH
100 10
(d) 0.2000-0.4000
0.4000-0.6000
0.6000-0.8000
0.8000-1.0000
Gambar 5 Kapasitas adsorpsi Pb(II) dari berbagai pH dan ukuran partikel pada pengocokan 1 (a), 3 (b), 6 (c), dan 9 jam (d)
10
1.0000
1.0000
0.8000
0.8000
0.6000
0.6000
0.4000
0.4000
0.2000
100
0.2000
0.0000 1
100 80
0.0000 3
1
60
6 waktu pengocokan (jam)
9
3 6 waktu pengocokan (jam)
(a)
60
9
(b) 1.0000
0.5000
100
0.0000
80
1
3
60
6
9
(c) 0.0000-0.5000
0.5000-1.0000 (mg/L)
Gambar 6 Kapasitas adsorpsi Pb(II) dari berbagai waktu pengocokan dan ukuran partikel pada pH 2 (a), 7 (b), dan 10 (c) 1.0000
1.0000
0.8000
0.8000
0.6000
0.6000
0.4000
0.4000
0.2000
0.2000
2 7
0.0000 1
0.0000 1
10
3 6 waktu pengocokan (jam)
2 7 10
3
6 waktu pengocokan (jam)
9
(a)
9
(b) 1.0000 0.8000
0.6000 0.4000 0.2000
2
0.0000 1
3 6 waktu pengocokan (jam)
10 9
(c) 0.0000-0.2000
0.2000-0.4000
0.4000-0.6000
0.6000-0.8000
0.8000-1.0000
(mg/L)
Gambar 7 Kapasitas adsorpsi Pb(II) dari berbagai waktu pengocokan dan pH pada ukuran partikel 100 (a), 80 (b), dan (c) 60 mesh
11
Hasil sidik ragam tersebut menunjukkan bahwa variasi waktu kontak, pH larutan, ukuran partikel, dan interaksi ketiganya memberikan pengaruh nyata pada kapasitas adsorpsi Pb(II) dalam selang kepercayaan 95%. Oleh karena itu, dilakukan uji lanjut Duncan. Hasil uji Duncan (Lampiran 11) menunjukkan bahwa setiap tingkat perlakuan tunggal memberikan pengaruh yang sangat nyata pada kapasitas adsorpsi Pb(II). Artinya, setiap pengubahan tingkat menyebabkan nilai kapasitas adsorpsi Pb(II) berbeda nyata. Kapasitas adsorpsi dari interaksi antarperlakuan (Tabel 2) menunjukkan kapasitas adsorpsi terbesar ialah 0.99 mg/g, terjadi pada waktu kontak 6 jam, pH 2, ukuran partikel 100 mesh. Interaksi antara waktu kontak (1, 3, 6, dan 9 jam), pH larutan (pH 2 dan 7), dan ukuran partikel (80 dan 100 mesh) tidak memberikan pengaruh yang nyata pada kapasitas adsorpsi Pb(II). Jadi, kondisi terbaik yang dipilih untuk biosorpsi Pb(II) adalah waktu kontak selama 1 jam, pH 7, dengan ukuran partikel 100 mesh. Kapasitas adsorpsi biosorben terhadap Pb(II) 20 mg/L pada variasi kondisi waktu kontak, pH larutan, dan ukuran partikel Waktu kontak (jam) Ukuran pH partikel (mesh) 1 3 6 9 fg hi i 60 2 0.7319 0.9198 0.9366 0.9497i 80 2 0.9080hi 0.9301hi 0.9648hi 0.9515i i i i 100 2 0.9530 0.9559 0.9865 0.9789i 60 7 0.5763de 0.9388i 0.9390i 0.9404i gh hi i 80 7 0.8146 0.8784 0.9513 0.8681hi 100 7 0.8989hi 0.9123hi 0.9817i 0.9491i a ab ab 60 10 0.3192 0.4026 0.0812 0.4320bc 80 10 0.5123cd 0.6054de 0.8703hi 0.6110de ef de i 100 10 0.6645 0.6171 0.9607 0.9003hi
Tabel 2
Keterangan: superskrip yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (P < 0.05)
Penelitian menunjukkan pH 2 sebagai pH terbaik walaupun tidak berbeda nyata dengan pH 7. Menurut Kumar dan Gayathri (2009), biosorpsi Pb(II) terjadi pada pH sekitar 5 (pH asam). Pada pH rendah (di bawah 3), terjadi protonasi yang terlalu banyak pada permukaan biosorben sehingga adsorpsi Pb(II) oleh biosorben menurun. Sebaliknya, peningkatan pH hingga 6 menyebabkan ion H+ dilepaskan dari tapak aktif biosorben dan adsorpsi menjadi meningkat. Kenaikan pH yang lebih tinggi lagi menyebabkan ion OH− terlepas dari tapak aktif biosorben sehingga terjadi reaksi antara Pb2+ dan OH− menjadi Pb(OH)2 yang berupa endapan putih. Endapan ini akan menghalangi proses adsorpsi (Argun et al. 2006). Endapan tersebut teramati juga pada penelitian ini pada saat pengaturan pH 10
Pola Isoterm Adsorpsi Tipe isoterm adsorpsi dapat digunakan untuk mempelajari mekanisme biosorpsi Cr(VI) dan Pb(II). Penelitian ini menggunakan tipe isoterm Langmuir dan Freundlich. Isoterm Langmuir menggambarkan pembatasan tapak aktif
12
adsorpsi dengan asumsi bahwa tapak aktif adsorben bersifat homogen dan memiliki energi yang sama dalam mengadsorpsi adsorbat (Atkins 1999). Persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dituliskan sebagai berikut:
Sementara isoterm Freundlich berdasarkan asumsi bahwa adsorben memiliki permukaan yang bersifat heterogen. Tiap tapak aktif memiliki energi yang berbeda-beda sehingga memiliki potensi adsorpsi yang berbeda-beda pula (Atkins 1999).
Isoterm adsorpsi untuk Cr(VI) diperlihatkan pada Gambar 8 dan untuk Pb(II) pada Gambar 9. Linearitas isoterm Langmuir dan Freundlich pada biosorpsi Cr(VI) berturut-turut 76.78% dan 98.80%, sedangkan pada biosorpsi Pb(II) 66.22% dan 93.92%. Linearitas yang lebih tinggi menunjukkan bahwa mekanisme biosorpsi Cr(VI) dan Pb(II) mengikuti tipe isoterm Freundlich. 1.00 y = 0.7009x - 0.2582 R² = 0.988
4.00 Log Qe
Ce/Qe (g/l)
5.00 3.00 2.00
y = 0.1165x + 2.1904 R² = 0.7678
1.00
0.50
0.00
0.00
-0.5
0
10 20 Ce (a) (mg/l)
30
0
0.5
1
1.5
log Ce
-0.50
5.0
0.80
4.0
0.60
3.0 2.0
y = 0.0357x + 0.8951 R² = 0.6622
1.0
Log Qe
Ce/Qe (g/l)
(b) Cr(VI) oleh Gambar 2 Isoterm Langmuir (a) dan Freundlich (b) untuk adsorpsi serbuk kulit batang karet
y = 0.4864x - 0.0076 R² = 0.9392
0.40 0.20 0.00
0.0 0
50 Ce (mg/l) (c)
100
-0.5
-0.20
0
0.5
1
1.5
log Ce
(d) Gambar 3 Isoterm Langmuir (a) dan Freundlich (b) untuk adsorpsi Pb(II) oleh serbuk kulit batang karet Isoterm Freundlich menggambarkan bahwa interaksi adsorbat dengan permukaan adsorben yaitu terjadi secara fisika (fisisorpsi), yaitu melibatkan gaya van der Waals. Interaksi ini bersifat lemah, membentuk beberapa lapisan (multilayer) molekul adsorbat pada permukaan adsorben yang heterogen, tidak spesifik, biasanya terjadi pada suhu rendah dan menurun dengan meningkatnya
13
suhu. Kalor adsorpsinya berkisar 20−40 kJ/mol dan bersifat dapat balik (Saxena 2005). Gugus aktif maupun pori-pori disebabkan oleh adanya selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Selulosa tersusun atas unit-unit glukosa yang distabilkan oleh ikatan hidrogen yang kuat di sepanjang rantai. Gugus fungsi dalam rantai selulosa adalah gugus hidroksil yang merupakan tapak aktif untuk interaksi pengikatan logam pada adsorpsi logam. Rantai selulosa diikat bersama-sama membentuk mikrofibril yang sangat kristalin. Secara alami, selulosa berikatan dengan zat lain, yaitu hemiselulosa dan lignin yang berfungsi sebagai perekat antarsel selulosa dan trakeida (sekumpulan sel dengan dinding sel lateralnya). Susunan inilah yang menyebabkan struktur kulit kayu membentuk potongan-potongan serat yang memanjang, kontinu, berpori, dan saling menumpuk (Siquera et al. 2010).
Pengaruh Konsentrasi pada Kapasitas dan Efisiensi Adsorpsi Kapasitas adsorpsi menggambarkan banyaknya Cr(VI) dan Pb(II) yang terjerap dalam 1 g serbuk kulit batang karet, sedangkan efisiensi adsorpsi menyatakan besarnya persentase penjerapan Cr(VI) dan Pb(II) oleh serbuk kulit batang karet. Pengaruh kenaikan konsentrasi pada kapasitas dan efisiensi adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 10. Kurva tersebut menggambarkan bahwa kenaikan konsentrasi akan meningkatkan nilai kapasitas adsorpsi Cr(VI) dan Pb(II), tetapi menurunkan efisiensi adsorpsi. Hal ini dapat terjadi akibat jumlah tapak aktif adsorben yang terbatas dan adanya persaingan adsorbat sehingga adsorpsi menjadi terbatas ketika konsentrasi ditingkatkan (Umoren et al. 2013).
C (mg/L)
C (mg/L)
(a) Gambar 4 Pengaruh konsentrasi pada kapasitas ( Cr(VI) (a) dan Pb(II) (b)
(b) ) dan efisiensi (
) adsorpsi
Kapasitas Adsorpsi Kapasitas adsorpsi maksimum Cr(VI) dan Pb(II) dapat ditentukan dari persamaan isoterm adsorpsi Freundlich. Berdasarkan perhitungan kapasitas adsorpsi maksimum pada Lampiran 12 dan 13, kapasitas adsorpsi Cr(VI) dan
14
Pb(II) berturut-turut sebesar 0.55 dan 0.98 mg/g. Telah banyak penelitian mengenai biosorpsi Cr(VI) dan Pb(II) dengan menggunakan limbah pertanian khususnya kulit pohon. Jika biosorben serbuk kulit batang karet dibandingkan dengan biosorben yang lain tersebut (Tabel 3), kapasitas adsorpsi Cr(VI) terbesar diperoleh dari kulit batang eukaliptus. Hal ini dikarenakan adanya modifikasi pada kulit batang eukaliptus, yaitu penghilangan warna oleh formaldehida sehingga gugus aktif permukaannya semakin banyak dan kapasitas adsorpsinya menjadi semakin besar. Kapasitas adsorpsi Pb(II) terbesar diperoleh dari kulit pisang. Kulit pisang mengandung lebih banyak gugus fungsi dibandingkan dengan kulit batang karet. Menurut Castro et. al. (2011), kulit pisang mengandung karbohidrat, protein, lipid, dan serat, sedangkan kulit batang karet hanya mengandung selulosa, hemiselulosa, dan polifenol. Tabel 3 Logam
Cr(VI)
Pb(II)
Perbandingan kapasitas adsorpsi pada berbagai biosorben mengikuti mekanisme isoterm Freundlich Adsorben Kulit batang pinus Sabut kelapa modifikasi HCl Kulit buah Bauhinia racemosa Kulit batang eukaliptus Kulit batang karet Kulit batang pinus Kulit pisang Serbuk daun banyan (Ficus benghalensis) Kulit lada etiopia Kulit batang karet
Kapasitas adsorpsi (mg/g) 0.28 0.21 3.26 45 0.55 6.10 27.46
Junior et al. (2012) Kehinde et al. (2009) Chaudhari et al. (2012) Sarin dan Pant (2006) Penelitian sekarang Junior et al. (2012) Ashraf et al. (2012)
4.55
Rao et al. (2013)
0.74 0.98
Ajaelu et al. (2011) Penelitian sekarang
Acuan
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Serbuk kulit batang karet dapat digunakan sebagai biosorben ion Cr(VI) dan Pb(II). Kondisi terbaik adsorpsi Cr(VI) terjadi pada waktu kontak selama 1 jam, pH larutan 2, ukuran partikel 100 mesh, sedangkan biosorpsi maksimum Pb(II) terjadi pada waktu kontak selama 1 jam, pH larutan 7, dan ukuran partikel 100 mesh. Pola isoterm adsorpsi Freundlich diikuti dengan nilai linearitas Cr(VI) dan Pb(II) berturut-turut 98.80% dan 93.92%. Kapasitas adsorpsi maksimum Cr(VI) dan Pb(II) yang diperoleh dari persamaan isoterm Freundlich tersebut yaitu berturut-turut sebesar 0.55 dan 0.98 mg/g.
15
Saran Berdasarkan hasil penelitian ini, tahapan selanjutnya yang perlu dilakukan adalah menerapkan serbuk kulit batang karet sebagai biosorben pada limbah sebenarnya (limbah laboratorium atau pabrik). Modifikasi biosorben secara fisika atau kimia perlu dilakukan agar kapasitas dan efisiensi adsorpsi kedua logam tersebut dapat ditingkatkan. Desorpsi juga perlu dilakukan agar biosorben dapat dimanfaatkan kembali.
DAFTAR PUSTAKA Agarwal GS, Bhuptawat HK, Chaudhari S. 2006. Biosorption of aqueous chromium (VI) by Tamarindus indica seeds. Biores Technol. 97:949-956. Ajaelu CJ, Ikotun AA, Olutona OO, Ibironke OL. 2011. Biosorption of aqueous solutions of lead on Xylopia aethiopica (ethiopian pepper). J Appl Sci Environ Sanitation. 6(3):269-277. Argun ME, Dursun S, Ozdemir C, Karatas M. 2006. Heavy metal adsorption by modified oak sawdust: thermodynamics and kinetics. J Hazardous Mat. 141:77-85. doi:10.1016/j.jhazmat.2006.06.095 Argun ME, Dursun S. 2007. Activation of pine bark surface with NaOH for lead removal. J Int Environ Appl Sci. 2(1&2):5-10. Ashraf MA, Mahmood K, Wajid A. 2011. Study of low cost biosorbent for biosorption of heavy metals. Int Conf Food Eng Biotechnol. 9:60-68. Atkins PW. 1999. Kimia Fisika. Ed Ke-4. Jilid I. Kartohadiprodjo II, penerjemah. Jakarta (ID): Erlangga. Terjemahan dari: Physical Chemistry. [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2006. SNI 01-3751-2006. Tepung gandum. Jakarta (ID): BSN. [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2005. SNI 08-7070-2005. Cara uji kadar air pulp dan kayu dengan metode pemanasan dalam oven. Jakarta (ID): BSN. Castro RSD, Caetano L, Ferreira G, Padilha PM, Saeki MJ, Zara LF, Martines MAU, Castro GR. 2011. Banana peel applied to the solid phase extraction of copper and lead from river water: preconcentration of metal ions with a fruit waste. Ind Eng Chem Res. 50:3446-3451. doi: 10.1021/ie101499e. [CDC] Centers for Disease Control and Prevention. 2012. Lead in Drinking Water and Human Blood Lead Levels in the United States. Atlanta (US): Morbidity and Mortality Weekly Report. Chaudhari UE, Shekar RS, Wanjari AK. 2012. Studies in the adsorption of environmentally relevant Cr(VI) metal by using granulated particle of Bauhinia racemosa fruit shell. Int J Chem Sci Technol. 2(4):61-64. [Dishutbun] Dinas Kehutanan dan Perkebunan. 2012. Karet Sebagai Komoditas Perkebunan Unggulan KKU. Dinas Kehutanan dan Perkebunan [Internet]. [diunduh 2013 Feb 21]. Tersedia pada: http://dishutbun.kayongutara kab.go.id/?p=228
16
Gaballah I, Kilbertus G. 1998. Recovery of heavy metals ions through decontamination of synthetics solutions and industrial effluents using modified barks. J Geochem Explor. 62:241-286. Junior ACG, Strey L, Lindino CA, Nacke H, Schwantes D, Seidel EP. 2012. Applicability of the Pinus bark (Pinus elliottii) for the adsorption of toxic heavy metals from aqueous solutions. Acta Scientiarum Tech. 34(1):79-87. doi: 10.4025/actascitechnol.v34i1.9585 [HPA] Health Protection Agency. 2007. Chromium. Bedfordshire (UK): Cranfield Univ. Kehinde OO, Oluwatoyin TA, Aderonke OO, 2009. Comparative analysis of the efficiencies of two low cost adsorbents in the removal of Cr(VI) and Ni(II) from aqueous solution. African J Environ Sci Technol. 3(11):360-369 Kumar PS, Gayathri R. 2009. Adsorption of Pb2+ ions from aqueous solutions onto bael tree leaf powder: isotherms, kinetics and thermodynamics study. J Eng Sci Tech. 4(4):381-399. Mamatha M, Aravinda HB, Manjappa S, Puttaiah ET. 2012. Kinetics and mechanism for adsorption of lead in aqueous and industrial effluent from Pongamia pinnata tree bark. J Environ Sci Toxicol Food Tech. 2(3):1-9. Maryam R. 2006. Pengendalian terpadu kontaminasi mikotoksin. Wartazoa. 16(1):21-30. Matjik AA, Sumertajaya IM. 2006. Perancangan Percobaan dengan Aplikasi SAS dan Minitab. Bogor (ID): IPB Pr. Mulgund MG, Kulal PM, Mulgund GV. 2011. Sorption kinetics and intraparticulate diffusivity of heavy metals biosorption by Cassia angustifolia from aqueous solution. Int J Chem Sci Appl. 2(3):194-199. [OHA] Oregon Health Authority. 2012. Health Effects Information: Chromium Hexavalent. Portland (US): Oregon Government. Rao LN, Prabhakar G, Shaik F. 2013. Biosorption of lead ions from aqueous solution by Ficus benghalensis L: equilibrium & kinetic studies. Asian J Biochem Pharmaceut Res. 3(1):158-167. Robi’in. 2007. Perbedaan bahan kemasan dan periode simpan dan pengaruhnya terhadap kadar air benih jagung dalam ruang simpan terbuka. Bul Teknik Pertanian. 12(1):7-9. Sarin V, Pant KK.. 2006. Removal of chromium from industrial waste by using eucalyptus bark. Biores Technol. 97(1):15-20 Saxena PB. 1998. IIT Chemistry. Meerut (IN): Krishna Prakashan Media. Shukla A, Zhang YH, Dubey P, Margravw JL, Shukla S. 2002. The role of sawdust in the removal of unwanted materials from water. J Hazardous Mat. 9:137-157. Siqueira G, Bras J, Dufresne A. 2010. Cellulosic bionanocomposites: a review of preparation, properties and applications. Polymers. 2:728-765. Sjӧstrӧm E. 1998. Kimia Kayu, Dasar-dasar dan Penggunaan. Ed ke-2. Sastrohamidjojo H, penerjemah. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada Univ Pr. Terjemahan dari: Wood Chemistry, Fundamentals and Applications. [SRAS] Smallholder Rubber Agroforestry System. 2005. Penyadapan Tanaman Karet. Sembawa (ID): Balit Sembawa. Thomas R, Fang X, Ranathunge K, Anderson TR, Peterson CA, Bernards MA. 2007. Soybean root suberin: anatomical distribution, chemical composition,
17
and relationship to partial resistance to Phytophthora sojae. Plant Physiol. 144:299-311. doi: 10.1104/pp.106.091090 Umoren SA, Etim UJ, Israel AU. 2013. Adsorption of methylene blue from industrial effluent using poly(vinyl alcohol). J Mat Environ Sci. 4(1):75-86. [UNEP] United Nations Environment Programme. 2010. Final Review of Scientific Information on Lead. Washington DC (US): Chemicals Branch, DTIE.
18
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Kulit batang karet Dicuci
Dikeringkan
Dihaluskan Diayak (60, 80, 100 mesh) Serbuk kulit batang karet
Penentuan kadar air Penentuan kadar Cr(VI) dan Pb(II) Biosorben
Kapasitas adsorpsi Kapasitas adsorpsi pada ukuran partikel pada pH 2, 7, dan 10 60, 80, dan 100 mesh
Kondisi optimum biosorpsi
Pola isoterm adsorpsi
Penentuan kapasitas adsorpsi maksimum adsorpsi
Kapasitas adsorpsi pada waktu kontak 1, 3, 6, dan 9 jam
19
Lampiran 2 Kurva kalibrasi Cr(VI) 0.1 y = 0.0432x + 0.0022 R² = 0.9999
Absorbans
0.08 0.06 0.04
0.02 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
Konsentrasi (ppm)
Konsentrasi Absorbans (ppm) 0.2 0.0108 0.5 0.0236 1 0.0458 2 0.0885
Absorbans
Lampiran 3 Kurva kalibrasi Pb(II) 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0
y = 0.029x − 0.0014 R² = 0.9995
0
0.5
1
1.5
2
Konsentrasi (ppm)
Konsentasi Absorbans (ppm) 0.3 0.0066 0.65 0.0175 1 0.0288 2 0.0561 3 0.0855
2.5
3
3.5
20
Lampiran 4 Penentuan kadar air serbuk kulit batang karet Bobot Ulangan m0 (g) m1 (g) 1 2.0004 1.7247 2 2.0005 1.7233 3 2.0002 1.7304 Rerata
Kadar air (%) 13.7822 13.8565 13.4886 13.7091
Keterangan: m0 = bobot sampel sebelum pemanasan (g) m1 = bobot sampel setelah pemanasan (g)
Contoh perhitungan: ( 0 adar air ( ) =
1)
100
0
2 000 1 7 2 0004 = 13 71
=
100
Lampiran 5 Penentuan kadar kromium dan timbel di dalam kulit batang karet Volume Bobot Logam Konsentrasi Kadar Ulangan larutan sampel Absorbans berat (mg/L) (mg/g) (mL) (g) Cr 1 50 5.0020 -0.0009 0.0000 0.00 2 50 5.0002 -0.0015 0.0000 0.00 3 50 5.0032 -0.0006 0.0000 0.00 Rerata 0.00 Pb 1 50 5.0009 -0.0008 0.0000 0.00 2 50 5.0015 -0.0010 0.0000 0.00 3 50 5.0011 -0.0007 0.0000 0.00 Rerata 0.00 Contoh perhitungan (konsentrasi Cr(VI)) : y = 0.0432x + 0.0022 y = 0 0432x + 0 0022 -0 0009 = 0 0432x+0 0022 0 0432x = - 0 0031 x = -13 93 x = 0 ppm
21
Lampiran 6
Pengaruh waktu kontak, pH, dan ukuran butir adsorben pada biosorpsi Cr(VI)
No
Waktu (jam)
Ukuran partikel (mesh)
pH
Ulangan
m ( g)
C0 (ppm)
A
C (ppm)
E (%)
Q (mg/g)
1
6
100
2
1
0.5001
20.0000
0.0258
1.9798
90.10
0.9008
2
6
100
2
2
0.5001
20.0000
0.0305
2.2147
88.93
0.8891
3
6
100
2
3
0.5001
20.0000
0.0337
2.4832
87.58
0.8757
4
6
100
7
1
0.5000
20.0000
0.1046
8.4311
57.84
0.5784
5
6
100
7
2
0.5000
20.0000
0.1032
8.3137
58.43
0.5843
6
6
100
7
3
0.5000
20.0000
0.1035
8.3388
58.31
0.5831
7
6
100
10
1
0.4999
20.0000
0.1277
10.3690
48.15
0.4816
8
6
100
10
2
0.4999
20.0000
0.0531
10.2767
48.62
0.4863
9
6
100
10
3
0.4999
20.0000
0.0521
10.0670
49.66
0.4967
10
6
80
2
1
0.5000
20.0000
0.1563
3.5259
82.37
0.8237
11
6
80
2
2
0.5000
20.0000
0.1560
3.5191
82.40
0.8240
12
6
80
2
3
0.5000
20.0000
0.1570
3.5417
82.29
0.8229
13
6
80
7
1
0.5000
20.0000
0.6917
15.6496
21.75
0.2175
14
6
80
7
2
0.5000
20.0000
0.6954
15.7334
21.33
0.2133
15
6
80
7
3
0.5000
20.0000
0.6441
14.5717
27.14
0.2714
16
6
80
10
1
0.5000
20.0000
0.7837
15.1526
24.24
0.2424
17
6
80
10
2
0.5000
20.0000
0.7849
17.7600
11.20
0.1120
18
6
80
10
3
0.5000
20.0000
0.7862
17.7895
11.05
0.1105
19
6
60
2
1
0.5000
20.0000
0.2424
5.4756
72.62
0.7262
20
6
60
2
2
0.5000
20.0000
0.2073
4.6807
76.60
0.7660
21
6
60
2
3
0.5000
20.0000
0.2091
4.7215
76.39
0.7639
22
6
60
7
1
0.5000
20.0000
0.6763
15.3009
23.50
0.2350
23
6
60
7
2
0.5000
20.0000
0.6904
15.6202
21.90
0.2190
24
6
60
7
3
0.5000
20.0000
0.7002
15.8421
20.79
0.2079
25
6
60
10
1
0.5000
20.0000
0.8123
18.3805
8.10
0.0810
26
6
60
10
2
0.5000
20.0000
0.8115
18.3624
8.19
0.0819
27
6
60
10
3
0.5000
20.0000
0.8125
18.3850
8.07
0.0807
28
1
100
2
1
0.5000
20.0000
0.1059
2.3846
88.08
0.8808
29
1
100
2
2
0.5000
20.0000
0.1134
2.5545
87.23
0.8723
30
1
100
2
3
0.5000
20.0000
0.1150
2.5907
87.05
0.8705
31
1
100
7
1
0.5000
20.0000
0.7045
15.9394
20.30
0.2030
32
1
100
7
2
0.5000
20.0000
0.6955
15.7356
21.32
0.2132
33
1
100
7
3
0.5000
20.0000
0.7055
15.9621
20.19
0.2019
34
1
100
10
1
0.5000
20.0000
0.7192
16.2723
18.64
0.1864
35
1
100
10
2
0.5000
20.0000
0.7306
16.5305
17.35
0.1735
36
1
100
10
3
0.5000
20.0000
0.8075
18.2718
8.64
0.0864
37 38
1 1
80 80
2 2
1 2
0.5000 0.5000
20.0000 20.0000
0.1476 0.1698
3.3289 3.8316
83.36 80.84
0.8336 0.8084
39
1
80
2
3
0.5000
20.0000
0.1575
3.5531
82.23
0.8223
22
lanjutan Lampiran 6 No
Waktu (jam)
Ukuran partikel (mesh)
pH
Ulangan
m ( g)
C0 (ppm)
A
C (ppm)
E (%)
Q (mg/g)
40
1
80
7
1
0.5000
20.0000
0.7538
17.0558
14.72
0.1472
41
1
80
7
2
0.5000
20.0000
0.7495
16.9584
15.21
0.1521
42
1
80
7
3
0.5000
20.0000
0.7118
16.1047
19.48
0.1948
43
1
80
10
1
0.5000
20.0000
0.8344
18.8809
5.60
0.0560
44
1
80
10
2
0.5000
20.0000
0.8413
19.0372
4.81
0.0481
45
1
80
10
3
0.5000
20.0000
0.8111
18.3533
8.23
0.0823
46
1
60
2
1
0.5000
20.0000
0.2366
5.3442
73.28
0.7328
47
1
60
2
2
0.5000
20.0000
0.2326
5.2536
73.73
0.7373
48
1
60
2
3
0.5000
20.0000
0.2178
4.9185
75.41
0.7541
49
1
60
7
1
0.5000
20.0000
0.7285
16.4829
17.59
0.1759
50
1
60
7
2
0.5000
20.0000
0.7496
16.9607
15.20
0.1520
51
1
60
7
3
0.5000
20.0000
0.7289
16.4920
17.54
0.1754
52
1
60
10
1
0.5000
20.0000
0.8091
18.3080
8.46
0.0846
53
1
60
10
2
0.5000
20.0000
0.8342
18.8764
5.62
0.0562
54
1
60
10
3
0.5000
20.0000
0.8016
18.1382
9.31
0.0931
55
3
100
2
1
0.5001
20.0000
0.1228
2.5851
87.07
0.8706
56
3
100
2
2
0.5001
20.0000
0.1151
2.4140
87.93
0.8791
57
3
100
2
3
0.5001
20.0000
0.1174
2.4651
87.67
0.8766
58
3
100
7
1
0.5000
20.0000
0.4157
9.0899
54.55
0.5455
59
3
100
7
2
0.5000
20.0000
0.4090
8.9411
55.29
0.5529
60
3
100
7
3
0.5000
20.0000
0.4163
9.1032
54.48
0.5448
61
3
100
10
1
0.4999
20.0000
0.6162
13.5426
32.29
0.3229
62
3
100
10
2
0.4999
20.0000
0.6065
13.3272
33.36
0.3337
63
3
100
10
3
0.4999
20.0000
0.6060
13.3161
33.42
0.3343
64
3
80
2
1
0.5001
20.0000
0.1454
3.0870
84.57
0.8455
65
3
80
2
2
0.5000
20.0000
0.1533
3.2624
83.69
0.8369
66
3
80
2
3
0.5000
20.0000
0.1674
3.5755
82.12
0.8212
67
3
80
7
1
0.5001
20.0000
0.2678
5.8053
70.97
0.7096
68
3
80
7
2
0.5001
20.0000
0.2764
5.9963
70.02
0.7000
69
3
80
7
3
0.5001
20.0000
0.2721
5.9008
70.50
0.7048
70
3
80
10
1
0.5000
20.0000
0.8112
17.8733
10.63
0.1063
71
3
80
10
2
0.5000
20.0000
0.8102
17.8511
10.74
0.1074
72
3
80
10
3
0.5000
20.0000
0.8098
17.8422
10.79
0.1079
73
3
60
2
1
0.4999
20.0000
0.1677
4.9906
75.05
0.7506
74
3
60
2
2
0.4999
20.0000
0.1711
5.0958
74.52
0.7454
75
3
60
2
3
0.5000
20.0000
0.1639
4.8730
75.63
0.7563
76
3
60
7
1
0.5000
20.0000
0.2608
7.8711
60.64
0.6064
77
3
60
7
2
0.5000
20.0000
0.2797
8.4559
57.72
0.5772
78
3
60
7
3
0.5000
20.0000
0.2869
8.6787
56.61
0.5661
79
3
60
10
1
0.5000
20.0000
0.6010
18.3969
8.02
0.0802
80
3
60
10
2
0.5000
20.0000
0.6012
18.4031
7.98
0.0798
81
3
60
10
3
0.5000
20.0000
0.6007
18.3876
8.06
0.0806
23
lanjutan Lampiran 6 No
Waktu (jam)
Ukuran partikel (mesh)
pH
Ulangan
m ( g)
C0 (ppm)
A
C (ppm)
E (%)
Q (mg/g)
82
9
100
2
1
0.5001
20.0000
0.1352
2.8604
85.70
0.8568
83
9
100
2
2
0.5000
20.0000
0.1346
2.8471
85.76
0.8576
84
9
100
2
3
0.4999
20.0000
0.1419
3.0092
84.95
0.8497
85
9
100
7
1
0.4999
20.0000
0.3391
7.3887
63.06
0.6307
86
9
100
7
2
0.5000
20.0000
0.3726
8.1327
59.34
0.5934
87
9
100
7
3
0.5000
20.0000
0.3834
8.3725
58.14
0.5814
88
9
100
10
1
0.5000
20.0000
0.5363
11.7682
41.16
0.4116
89
9
100
10
2
0.5000
20.0000
0.5340
11.7171
41.41
0.4141
90
9
100
10
3
0.5000
20.0000
0.5367
11.7771
41.11
0.4111
91
9
80
2
1
0.5001
20.0000
0.1540
3.2780
83.61
0.8359
92
9
80
2
2
0.5000
20.0000
0.1578
3.3623
83.19
0.8319
93
9
80
2
3
0.5000
20.0000
0.1345
2.8449
85.78
0.8578
94
9
80
7
1
0.5001
20.0000
0.4049
8.8500
55.75
0.5574
95
9
80
7
2
0.5000
20.0000
0.3720
8.1194
59.40
0.5940
96
9
80
7
3
0.5001
20.0000
0.3429
7.4731
62.63
0.6262
97
9
80
10
1
0.4999
20.0000
0.8068
17.7756
11.12
0.1112
98
9
80
10
2
0.5001
20.0000
0.8065
17.7689
11.16
0.1115
99
9
80
10
3
0.4999
20.0000
0.8061
17.7600
11.20
0.1120
100
9
60
2
1
0.5000
20.0000
0.1963
5.8755
70.62
0.7062
101
9
60
2
2
0.4999
20.0000
0.1675
4.9844
75.08
0.7509
102
9
60
2
3
0.5001
20.0000
0.2093
6.2777
68.61
0.6860
103
9
60
7
1
0.4999
20.0000
0.3709
11.2776
43.61
0.4362
104
9
60
7
2
0.5001
20.0000
0.3312
10.0493
49.75
0.4974
105
9
60
7
3
0.4999
20.0000
0.3777
11.4880
42.56
0.4257
106
9
60
10
1
0.4999
20.0000
0.6085
18.6289
6.86
0.0686
107
9
60
10
2
0.5001
20.0000
0.6092
18.6506
6.75
0.0675
108
9
60
10
3
0.4999
20.0000
0.6119
18.7341
6.33
0.0633
Keterangan: m = bobot biosorben. C0 = konsentrasi sebelum adsorpsi, C = konsentrasi akhir, A = absorbans, E = efisiensi, dan Q = kapasitas adsorpsi
Contoh perhitungan: Penentuan efisiensi Cr(VI)
( ) =
0
100
Penentuan kapasitas adsorpsi Cr(VI)
0
20 000 1 9798 20 000 18 0202 = 100 20 0000 =
= 90 10
=
v(
0
100 =
25 m
= 900 8
) (20 000 1 9798) μg⁄m 0 500 g g 0 9008 mg g g
24
Lampiran 7 Sidik ragam kondisi terbaik adsorpsi Cr(VI) Jumlah Kuadrat Sumber keragaman db F hitung kuadrat tengah Ukuran partikel (A) 2 0.577 0.289 578.018 pH larutan (B) 2 7.451 3.725 7.46 × 10-6 Waktu kontak (C) 3 0.483 0.161 322.344 A*B 4 0.148 0.037 74.372 A*C 6 0.183 0.031 61.185 B*C 6 0.671 0.112 223.992 A*B*C 12 0.164 0.014 27.337 Galat 72 0.036 0.000 Total 108 33.662
P 0.000* 0.000* 0.000* 0.000* 0.000* 0.000* 0.000*
Keterangan: *: berpengaruh nyata pada selang kepercayaan 95%
Lampiran 8 Rerata nilai kapasitas adsorpsi Cr(VI) pada berbagai perlakuan Kapasitas adsorpsi (Q) Perlakuan Tingkat mg/g Waktu (jam) 1 0.3627 ± 0.3290a 6 0.4695 ± 0.2973b 9 0.5165 ± 0.2753c 3 0.5349 ± 0.2874d Ukuran partikel (mesh) 60 0.3908 ± 0.2936a 80 0.4544 ± 0.3297b 100 0.5675 ± 0.2572c pH 10 0.1768 ± 0.1453a 7 0.4215 ± 0.2001b 2 0.8144 ± 0.0591c Keterangan: Superskrip berbeda pada baris yang sama menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (p<0.05)
25
Lampiran 9
Pengaruh waktu kontak, pH, dan ukuran butir adsorben pada biosorpsi Pb(II)
1
Waktu (jam) 6
Ukuran partikel (mesh) 100
2
6
100
3
6
4 5
No
1
m (g) 0.5000
C0 (ppm) 20.0000
0.0081
C (ppm) 0.2616
E (%) 98.69
Q (mg/g) 0.9869
2
0.5000
20.0000
0.0093
0.2950
98.53
0.9853
2
3
0.5000
20.0000
0.0078
0.2533
98.73
0.9873
100
7
1
100
7
2
0.5000
20.0000
0.0103
0.3228
98.39
0.9839
0.5000
20.0000
0.0125
0.3841
98.08
0.9808
100
7
100
10
3
0.5000
20.0000
0.0127
0.3896
98.05
0.9805
1
0.4999
20.0000
0.0280
0.8154
95.92
0.9594
6
100
10
2
0.4999
20.0000
0.0304
0.8822
95.59
0.9561
pH
Ulangan
2 2
100
6 6
6
6
7
6
8
A
9
6
100
10
3
0.4999
20.0000
0.0228
0.6707
96.65
0.9667
10
6
80
2
1
0.5001
20.0000
0.0191
1.0511
94.74
0.9473
11
6
80
2
2
0.4999
20.0000
0.0029
0.2164
98.92
0.9894
12
6
80
2
3
0.5001
20.0000
0.0151
0.8450
95.77
0.9576
13
6
80
7
1
0.5000
20.0000
0.0132
0.7471
96.26
0.9626
14
6
80
7
2
0.5001
20.0000
0.0226
1.2314
93.84
0.9382
15
6
80
7
3
0.5000
20.0000
0.0169
0.9378
95.31
0.9531
16 17 18
6 6 6
80 80 80
10 10 10
1 2 3
0.4999 0.4999 0.4999
20.0000 20.0000 20.0000
0.0409 0.0487 0.0578
2.1744 2.5763 3.0451
89.13 87.12 84.77
0.8915 0.8714 0.8479
19 20 21
6 6 6
60 60 60
2 2 2
1 2 3
0.5001 0.5001 0.5001
20.0000 20.0000 20.0000
0.0293 0.0219 0.0238
1.4696 1.1142 1.2055
92.65 94.43 93.97
0.9263 0.9441 0.9395
22 23 24
6 6 6
60 60 60
7 7 7
1 2 3
0.4999 0.4999 0.4999
20.0000 20.0000 20.0000
0.0247 0.0234 0.0245
1.2487 1.1863 1.2391
93.76 94.07 93.80
0.9378 0.9409 0.9382
25 26 27
6 6 6
60 60 60
10 10 10
1 2 3
0.4999 0.4999 0.5000
20.0000 20.0000 20.0000
0.0406 0.0723 0.2183
2.0123 3.5348 10.5467
89.94 82.33 47.27
0.8996 0.8234 0.4727
28
1
100
2
1
0.5000
20.0000
0.0132
0.7471
96.26
0.9626
29
1
100
2
2
0.5000
20.0000
0.0161
0.8965
95.52
0.9552
30
1
100
2
3
0.5000
20.0000
0.0215
1.1748
94.13
0.9413
31
1
100
7
1
0.5001
20.0000
0.0322
1.7261
91.37
0.9135
32
1
100
7
2
0.5001
20.0000
0.0516
2.7257
86.37
0.8635
33
1
100
7
3
0.5001
20.0000
0.0298
1.6024
91.99
0.9197
34
1
100
10
1
0.4999
20.0000
0.1166
6.0748
69.63
0.6964
35
1
100
10
2
0.4999
20.0000
0.2444
7.0106
64.95
0.6496
36
1
100
10
3
0.4999
20.0000
0.1356
7.0538
64.73
0.6474
37
1
80
2
1
0.4999
20.0000
0.0310
1.6643
91.68
0.9170
38
1
80
2
2
0.4999
20.0000
0.0245
1.3293
93.35
0.9337
39
1
80
2
3
0.4999
20.0000
0.0479
2.5350
87.32
0.8734
40
1
80
7
1
0.5000
20.0000
0.1121
5.8429
70.79
0.7079
41
1
80
7
2
0.5000
20.0000
0.0699
2.4768
87.62
0.8762
42
1
80
7
3
0.5000
20.0000
0.0532
2.8081
85.96
0.8596
26
lanjutan Lampiran 9 No
Waktu (jam)
Ukuran partikel (mesh)
pH
Ulanga n
m (g)
C0 (ppm)
A
C (ppm)
E (%)
Q (mg/g)
43
1
60
10
1
0.5001
20.0000
0.3439
17.7864
11.07
0.1107
44
1
60
10
2
0.5001
20.0000
0.2049
10.6245
46.88
0.4687
45
1
60
10
3
0.5001
20.0000
0.1383
12.4339
37.83
0.3782
46
1
60
2
1
0.5000
20.0000
0.1219
5.9169
70.42
0.7042
47
1
60
2
2
0.4999
20.0000
0.0901
4.3896
78.05
0.7807
48
1
60
2
3
0.5001
20.0000
0.1059
5.1485
74.26
0.7424
49
1
60
7
1
0.4999
20.0000
0.1813
9.4085
52.96
0.5297
50
1
60
7
2
0.5001
20.0000
0.1643
8.5325
57.34
0.5733
51
1
60
7
3
0.5001
20.0000
0.1439
7.4814
62.59
0.6258
52
1
80
10
1
0.5000
20.0000
0.3031
14.6193
26.90
0.4405
53
1
80
10
2
0.5000
20.0000
0.2657
12.8231
35.88
0.6695
54
1
80
10
3
0.5000
20.0000
0.2374
11.4640
42.68
0.4268
55
3
100
2
1
0.5000
20.0000
0.0237
0.8697
95.65
0.9565
56
3
100
2
2
0.4999
20.0000
0.0224
0.8244
95.88
0.9590
57
3
100
2
3
0.4999
20.0000
0.0263
0.9601
95.20
0.9522
58
3
100
7
1
0.5001
20.0000
0.0399
1.4332
92.83
0.9282
59
3
100
7
2
0.5000
20.0000
0.0460
1.6454
91.77
0.9177
60
3
100
7
3
0.5000
20.0000
0.0613
2.1777
89.11
0.8911
61
3
100
10
1
0.4999
20.0000
0.2173
7.6044
61.98
0.6199
62
3
100
10
2
0.4999
20.0000
0.2183
7.6392
61.80
0.6182
63
3
100
10
3
0.4999
20.0000
0.2211
7.7366
61.32
0.6133
64
3
80
2
1
0.4999
20.0000
0.0399
1.4332
92.83
0.9285
65
3
80
2
2
0.5001
20.0000
0.0429
1.5376
92.31
0.9229
66
3
80
2
3
0.4999
20.0000
0.0339
1.2245
93.88
0.9390
67
3
80
7
1
0.4999
20.0000
0.0360
1.2976
93.51
0.9353
68
3
80
7
2
0.4999
20.0000
0.0460
1.6454
91.77
0.9179
69
3
80
7
3
0.4999
20.0000
0.1241
4.3623
78.19
0.7820
70
3
80
10
1
0.5001
20.0000
0.2263
7.9175
60.41
0.6040
71
3
80
10
2
0.5000
20.0000
0.2317
8.1053
59.47
0.5947
72
3
80
10
3
0.5000
20.0000
0.2186
7.6496
61.75
0.6175
73
3
60
2
1
0.5000
20.0000
0.0516
1.8402
90.80
0.9080
74
3
60
2
2
0.5001
20.0000
0.0421
1.5098
92.45
0.9243
75
3
60
2
3
0.5001
20.0000
0.0405
1.4541
92.73
0.9271
76
3
60
7
1
0.5001
20.0000
0.0377
1.3567
93.22
0.9320
77
3
60
7
2
0.4999
20.0000
0.0363
1.3080
93.46
0.9348
78
3
60
7
3
0.4999
20.0000
0.0277
1.0088
94.96
0.9497
79
3
60
10
1
0.5000
20.0000
0.3392
11.8449
40.78
0.4078
80
3
60
10
2
0.5001
20.0000
0.3570
12.4641
37.68
0.3767
81
3
60
10
3
0.5000
20.0000
0.3302
11.5319
42.34
0.4234
82
9
100
2
1
0.5001
20.0000
0.0057
0.2435
98.78
0.9876
83
9
100
2
2
0.5000
20.0000
0.0100
0.3931
98.03
0.9803
84
9
100
2
3
0.5000
20.0000
0.0166
0.6227
96.89
0.9689
27
lanjutan Lampiran 9 No
Waktu (jam)
Ukuran partikel (mesh)
pH
Ulangan
m (g)
C0 (ppm)
A
C (ppm)
E (%)
Q (mg/g)
85
9
100
7
1
0.4999
20.0000
0.0304
1.1027
94.49
0.9451
86
9
100
7
2
0.4999
20.0000
0.0320
1.1584
94.21
0.9423
87
9
100
7
3
0.5000
20.0000
0.0217
0.8001
96.00
0.9600
88
9
100
10
1
0.5000
20.0000
0.0603
2.1429
89.29
0.8929
89
9
100
10
2
0.5000
20.0000
0.0564
2.0072
89.96
0.8996
90
9
100
10
3
0.5001
20.0000
0.0512
1.8263
90.87
0.9085
91
9
80
2
1
0.5001
20.0000
0.0308
1.1167
94.42
0.9440
92
9
80
2
2
0.5000
20.0000
0.0232
0.8523
95.74
0.9574
93
9
80
2
3
0.5000
20.0000
0.0257
0.9392
95.30
0.9530
94
9
80
7
1
0.5001
20.0000
0.0747
2.6438
86.78
0.8676
95
9
80
7
2
0.5001
20.0000
0.0819
2.8943
85.53
0.8551
96
9
80
7
3
0.5001
20.0000
0.0666
2.3620
88.19
0.8817
97
9
80
10
1
0.4999
20.0000
0.2211
7.7366
61.32
0.6133
98
9
80
10
2
0.4999
20.0000
0.2209
7.7296
61.35
0.6136
99
9
80
10
3
0.5000
20.0000
0.2251
7.8758
60.62
0.6062
100
9
60
2
1
0.5001
20.0000
0.0288
1.0471
94.76
0.9475
101
9
60
2
2
0.5001
20.0000
0.0262
0.9566
95.22
0.9520
102
9
60
2
3
0.5001
20.0000
0.0275
1.0019
94.99
0.9497
103
9
60
7
1
0.4999
20.0000
0.0224
0.8244
95.88
0.9590
104
9
60
7
2
0.5001
20.0000
0.0384
1.3810
93.09
0.9308
105
9
60
7
3
0.5000
20.0000
0.0382
1.3741
93.13
0.9313
106
9
60
10
1
0.5001
20.0000
0.3317
11.5840
42.08
0.4207
107
9
60
10
2
0.5001
20.0000
0.3228
11.2744
43.63
0.4362
108
9
60
10
3
0.5001
20.0000
0.3211
11.2153
43.92
0.4391
Keterangan: m = bobot biosorben. C0 = konsentrasi sebelum adsorpsi, C = konsentrasi akhir, A = absorbans, E = efisiensi, dan Q = kapasitas adsorpsi
28
Lampiran 10 Sidik ragam kondisi terbaik adsorpsi Pb(II) Sumber Jumlah Kuadrat db Keragaman Kuadrat Tengah Ukuran partikel (A) 3 0.653 0.218 pH larutan (B) 2 0.467 0.233 Waktu kontak (C) 2 1.834 0.917 A*B 4 0.217 0.054 A*C 6 0.156 0.026 B*C 6 0.276 0.046 A*B*C 12 0.112 0.009 Galat 72 0.261 0.004 Total 108 76.269
F Hitung
P
59.911 64.250 252.553 14.939 7.161 12.680 2.559
0.000* 0.000* 0.000* 0.000* 0.000* 0.000* 0.007*
Keterangan: *: berpengaruh nyata pada selang kepercayaan 95%
Lampiran 11 Rerata nilai kapasitas adsorpsi Pb(II) pada berbagai perlakuan Kapasitas adsorpsi (Q) Perlakuan Tingkat mg/g Waktu (jam) 1 0.7099 ± 0.2157a 3 0.7956 ± 0.1946b 9 0.8423 ± 0.1828c 6 0.9247 ± 0.0999d Ukuran partikel (mesh) 60 0.7357 ± 0.2211a 80 0.8221 ± 0.1979b 100 0.8966 ± 0.1206c pH 10 0.6356 ± 0.2122a 7 0.8874 ± 0.1102b 2 0.9314 ± 0.0634c Keterangan: superskrip berbeda pada baris yang sama menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (p < 0.05)
29
Lampiran 12 Penentuan isoterm adsorpsi pada biosorpsi Cr(VI)
9.9298
Qe (mg/g) 0.4965
Ce/Qe (g/l) 1.5616
Isoterm Freundlich log log Ce Qe -0.11 -0.30
3.2848
22.8926
1.1446
2.8691
0.52
0.06
41.0747
6.7753
37.3595
1.8683
3.6264
0.83
0.27
0.4999
60.2017
9.3006
55.6795
2.7845
3.3401
0.97
0.44
0.4999
75.5184
12.0886
68.6766
3.4345
3.5197
1.08
0.54
No
Volume larutan (mL)
m (g)
C0 (ppm)
C (ppm)
Ce (ppm)
1
0.025
0.5000
11.6545
0.7753
2
0.025
0.5000
26.1767
3
0.025
0.4999
4
0.025
5
0.025
Isoterm Langmuir
6 0.025 0.4999 104.9368 21.1551 95.1741 4.7597 4.4447 1.33 0.68 Keterangan : m adalah bobot biosorben. C0 adalah konsentrasi sebelum adsorpsi. C adalah konsentrasi akhir. Ce adalah konsentrasi kesetimbangan. dan Qe adalah kapasitas adsorpsi.
Persamaan garis isoterm Freundlich yang diperoleh adalah y = 0.7009x – 0.2582 dengan R2 98.80%. Dari persamaan ini, diperoleh nilai kapasitas adsorpsi dengan cara log
=
1 log n
+ log
y = 0.7009x – 0.2582 log
= - 0.2582
= 10 0.2582 = 0.5518 mg/g Jadi, kapasitas adsorpsi maksimum Cr(VI) oleh kulit batang karet sebesar 0.5518 mg/g
30
Lampiran 13 Penentuan isoterm adsorpsi pada biosorpsi Pb(II)
No 1 2 3 4 5 6
m
Volume larutan (mL)
(g)
0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025
0,5001 0,5001 0,5001 0,5001 0,5000 0,5000
C0 (ppm)
C (ppm)
Ce (ppm)
19,6146 29,8845 40,2016 60,2609 85,3953 110,6877
0,7517 2,0207 5,0931 9,4552 12,5310 17,3414
18,8629 27,8638 35,1085 50,8057 72,8643 93,3463
Isoterm Langmuir Qe Ce/Qe (mg/g) (g/l) 0,9430 0,7972 1,3929 1,4507 1,7551 2,9019 2,5398 3,7228 3,6432 3,4396 4,6673 3,7155
Isoterm Freundlich log log Ce Qe -0,12 -0,03 0,31 0,14 0,71 0,24 0,98 0,40 1,10 0,56 1,24 0,67
Keterangan : m adalah bobot biosorben. C0 adalah konsentrasi sebelum adsorpsi. C adalah konsentrasi akhir. Ce adalah konsentrasi kesetimbangan. dan Qe adalah kapasitas adsorpsi.
Persamaan garis isoterm Freundlich yang diperoleh adalah y = 0.4864x – 0.0076 dengan R² = 93.92% Dari persamaan ini. diperoleh nilai kapasitas adsorpsi dengan cara : log
=
1 log n
+ log
y = 0.4864x – 0.0076 log
= – 0.0076 = = 0.9826 mg/g
Jadi, kapasitas adsorpsi maksimum Cr(VI) oleh kulit batang karet sebesar 0.9826 mg/g
31
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 23 Februari 1990 di Tanjung Enim. Sumatera Selatan. Penyusun merupakan anak pertama dari 2 bersaudara. dari pasangan Bapak H. Mariadi dan Ibu Hj. Hermiyanah, BSc. Tahun 2007 penulis lulus dari SMA PTBA Tanjung Enim dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Direktorat Program Diploma, Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama perkuliahan penulis pernah melaksanakan kegiatan magang mandiri di PT Tambang Bukit Asam.pada tanggal 14 Juli−14 Agustus 2008. Tahun 2010 penulis melaksanakan kegiatan praktik kerja lapangan di Laboratorium Klinik Prodia. Bogor dengan Judul laporan “Perbandingan adar Trombosit antara Alat Sysmex XT-1800i dan Mikroskop di aboratorium linik Prodia”. Pada tahun yang sama, penulis melanjutkan kuliah ke Program Alih Jenis, Institut Pertanian Bogor. Penulis pernah bekerja di Direktorat Program Diploma IPB Program Keahlian Analisis Kimia sebagai asisten praktikum Kromatografi 1 pada tahun ajaran 2011/2013. Statistika untuk Kimia Analitik 2011/2012, Kimia Lingkungan 2011/2012, dan Kimia Industri 2011/2012.
