Penentuan Efisiensi penyisihan Kromium Heksavalen (Cr6+) dengan Adsorpsi menggunakan Tempurung Kelapa secara kontinyu

[Reka Lingkungan]

©[Teknik Lingkungan] Itenas | No.2 | Vol. 1 [September, 2013]

Jurnal Online Institut Teknologi Nasional

Penentuan Efisiensi penyisihan Kromium Heksavalen (Cr6+) dengan Adsorpsi menggunakan Tempurung Kelapa secara kontinyu Anita Nurfitriyani1, Eka Wardhani2, Mila Dirgawati3 Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas Bandung Jalan. P.H.H. Mustafa 23, Bandung 40124 e-mail: [email protected] ABSTRAK

Keberadaan logam Kromium yang berasal dari air buangan industri di sungai memberikan dampak terhadap lingkungan dan dapat mengganggu kesehatan manusia. Logam Kromium pada air buangan industri dijumpai berupa Kromium trivalent (Cr3+) dan Kromium heksavalen (Cr6+). Cr6+ memiliki sifat yang lebih tosik dibandingkan Cr3+ sehingga dapat menimbulkan uklus pada jaringan kulit dan menyebabkan peradangan pada rongga hidung pada jangka panjang. Salah satu upaya untuk mengendalikan Cr6+ dengan adsorpsi menggunakan tempurung kelapa sistem kontinyu. Penelitian dilakukan untuk mengetahui penyisihan Cr6+ dalam skala laboratorium dengan menggunakan larutan artificial K2Cr2O7. Penelitian pendahulun adalah adsorpsi sistem batch bertujuan untuk mendapatkan waktu serta konsentrasi optimum. Hasil dari waktu optimum 3 jam dan konsentrasi Cr6+ 5 mg/L dengan menggunakan 5 g tempurung kelapa, dilanjutkan oleh adsorpsi dengan sistem kontinyu yang merupakan penelitian inti. Hasil waktu dan konsentrasi optimum pada penelitian sistem batch dikombinasikan dengan 6 variasi debit (Q = 100 L/menit & 120 L/menit) dan tinggi adsorben (10, 15, & 20 cm). Keenam variasi tersebut dipompakan melewati kolom yang berukuran tinggi 80 cm, diameter luar 5 cm, diameter dalam 4 cm, dan berbahan borosilikat. Dari hasil penelitian didapat efisiensi penyisihan Cr6+ terbesar 39,35%(100 L/menit;20cm) dan efisiensi penyisihan Cr6+ terkecil 22,95% (120 L/menit;15 cm). Kata kunci: Kromium Heksavalen, Adsorpsi, Tempurung Kelapa. ABSTRACT

The presence of Chromium metal from industrial wastewater in the river and the impact on the environment can impair human health. Chromium metal in industrial waste water can be found in the form of Trivalent Chromium (Cr3+) and Hexavalent Chromium (Cr6+). Cr6+ more toxic Cr3+ and causing uclus on skin tissue and compared to nasal cavity inflammation. One of the efforts to control Cr6+ impact was by adsorption process using coconut shell in continuous system. The study was conducted to determine the removal of Cr6+ in a laboratory scale using artificial solution of K2Cr2O7. The preliminary research was adsorption in batch system to obtain optimum time and concentrations obtained 3 hours at a Cr6+ concentration of 5 mg/L by using 5 g of coconut shell,which used for adsorption in countinuous system the main research. The results show the optimum time and concentration on batch systems with 6 variations of debit (100 & 120 L/menit) and height adsorbent (10,15 & 20 cm). The six variations were pumped through columns height 80 cm, outer diameter 5 cm, in diameter of 4 cm, and made of borosilicate. Results removal efficiency of Cr6+ the highest of the lowest werea 39.35% (100L/menit;20cm) and 22.95% (120 L/menit;20cm) Keywords: Hexavalent Chromium, Adsorption, Shell Oil. [Reka Lingkungan] – 1

Anita Nurfitriyani Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas

1. PENDAHULUAN Industri merupakan salah satu sektor penting yang menopang perekonomian masyarakat di Indonesia. Akan tetapi, limbah hasil industri-industri tersebut memberikan dampak terhadap lingkungan yang menyebabkan badan air seperti sungai tercemar. Limbah yang mencemari sungai merupakan limbah dari bahan berbahaya dan beracun yang berasal dari logam berat. Salah satu dari logam berat itu adalah Kromium, logam ini bersifat toksik dan korosif. Limbah yang mengandung Kromium ini biasanya berasal dari industri baterai, industri soda kostik, industri cat & tinta, industri electroplating, dan industri penyamakan kulit. Logam Kromium pada air buangan dijumpai berupa Kromium trivalent (Cr3+) dan Kromium heksavalen (Cr6+). Meskipun Cr6+ lebih toksik dan bersifat oksidator sangat kuat, namun Cr3+ merupakan bentuk yang lebih stabil dalam perairan (Taliwongso, 2005). Cr6+ dapat menimbulkan uclus pada jaringan kulit dan gangguan pada paru-paru (Soemirat, 2002). Pada jangka panjang akan menyebabkan peradangan pada rongga hidung dan respon yang paling umum pada kulit adalah alergi kulit (Kusnoputranto, 1996). Langkah untuk mengurangi kadar Cr6+ yang terdapat pada limbah banyak metode pengolahan yang dapat digunakan yaitu presipitasi, ion exchange, reduksi secara elektrokimia, adsorpsi mengunakan karbon aktif, dan biosorpsi menggunakan biomassa seperi algae. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan pada tahun 2010 membuktikan bahwa metode adsorpsi secara bacth menggunakan karbon aktif jenis tempurung kelapa mampu menyisihkan Cr6+ dengan efisiensi 100% pada keadaan optimum 1 gram tempurung kelapa, waktu 5 jam, dan pH 3 (Carna,2010) Adsorpsi merupakan proses fisika dan/atau kimia dimana suatu zat terlarut dalam suatu larutan menempel, terikat atau terserap, terakumulasi pada permukaan (Mihelcic, 1999). Adsorpsi dilakukan dengan penambahan adsorben, karbon aktif atau sejenisnya. Sistem pada adsorpsi terdiri dari dua macam yaitu sistem batch dan sistem kontinyu (kolom). Adsorpsi secara batch akan memberikan gambaran kemampuan dari adsorben dengan cara mencampurkannya dengan larutan yang tetap jumlahnya dan mengamati perubahan kualitasnya pada selang waktu tertentu (Ruthven See, 1984). Sedangkan adsorpsi secara kontinyu secara praktis, proses ini mempunyai pendekatan yang jauh lebih baik untuk penerapan di lapangan karena sistem operasinya yang selalu mengontakkan adsorben dengan larutan segar, sehingga adsorben dapat mengadsorpsi dengan optimal sampai kondisi jenuhnya (Aksu, 2003). Adsorbat adalah substansi yang terjerap atau substansi yang akan dipisahkan dari pelarutnya, sedangkan adsorben merupakan suatu media penyerap yang pada umumnya adalah senyawa karbon (Webar, 1972). Berdasarkan pemaparan di atas perlu dilakukan penelitian mengenai penyisihan Cr6+ dengan adsorpsi secara kontinyu menggunakan tempurung kelapa yang dilakukan pada limbah artificial. Penelitian ini bermaksud mengidentifikasi efisiensi penyisihan (Cr6+) dengan adsorpsi karbon aktif menggunakan tempurung kelapa secara kontinyu pada sampel air artificial serta bertujuan untuk mengetahui keadaan optimum dari faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi karbon aktif menggunakan tempurung kelapa secara kontinyu dan mengetahui besarnya efisiensi penyisihan Cr6+ dengan adsorpsi menggunakan tempurung kelapa secara kontinyu.

[Reka Lingkungan] – 2

Peneentuan Efisien nsi Penyisihan n Kromium He Heksavalen (Crr6+) Dengan A Adsorpsi Meng ggunakan Teempurung Kellapa Secara Kontinyu K

2. RUAN NG LINGKU UP Ruang lin ngkup dari penelitian ini adalah : 1. Penelitian dilakukkan dalam sk kala laborato orium; 2. Limba ah yang dig gunakan ada alah limbah artificial ya aitu limbah Cr C 6+ dari larutan K2Cr2O7 (Kaliu um dikromatt); 3. Adsorrben yang diigunakan ad dalah karbon n aktif (temp purung kelap pa) jenis gran nular; dan 4. Melakkukan adsorrpsi secara bacth sebag gai penelitia an pendahulluan untuk mendapatka an konse entrasi (mg//L) dan wa aktu optimum (jam). Kemudian K diilakukan adsorpsi secara kontin inyu berdasaarkan konseentrasi (mg/L) dan wakktu optimum m (jam) yang g divariasika an denga an tinggi ad dsorben (cm m) dan debit aliran (L/m menit) seba agai penelitia an inti sesu uai kemampuan pom mpa aquarium m yang digunakan (220V V 40 Watt) .

3. METODOL LOGI PENEL LITIAN

Gam mbar 1 : Diag gram Alir Me etodologi

di Pustaka 3.1 Stud Studi pu ustaka dilak kukan terha adap berba agai literatu ur berupa hal-hal da an informassi6+ + informasiiyang berkaitan dengan n logam Cr , teknologi pengolahan n limbah de engan metod de adsorpsi secara konti tinyu, dan kaarbon aktif kkhususnya je enis tempuru ung kelapa (g granular). ap Persiapa an 3.2 Taha 3.2.1 Perrsiapan Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada penelittian ini disajikan pada Ta abel 1, dibaw wah ini :

[Reka Lin ngkungan] – 3

Anita Nurfitriyani Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Itenas Tabel 1 : Alat dan Bahan Penelitian 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Alat-alat Pipet ukur Pipet tetes Erlenmeyer 250 mL

Beaker glass

Gelas Ukur Cawan penguap Botol semprot Spatula Kuvet Spetrofotometer Kolom kontinyu Selang Ember (± 20 Liter)

1. 2. 3. 4. 5.

6. 7.

Alat Ukur Timbangan analitik Mettler, Swiss AD-204 Oven 2200C Memmert/UM 500

Shaker

pH-meter WTW-Inolab Spektrofotometer Genesys 20

Flowmeter water (L/menit) Pompa Aquarium 220 V dan 40 watt

Bahan-bahan 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Aquades

Serbuk Kaliumdikromiumat (K2Cr2O7) Bubuk Difenilkarbazida (1,5 – difenilkarbazid) Asam Orto Pospat pekat (H3PO4) Aseton Tempurung Kelapa-Granular

3.2.2 Pembuatan Larutan Artificial Cr6+ 500 mg/L Larutan artificial ini (larutan induk Cr6+) merupakan larutan yang mempunyai kadar logam Cr6+ 500 mg/L yang akan digunakan membuat larutan kerja dengan kadar yang lebih rendah. Konsentrasi ini dipilih berdasarkan SNI 6989-71-2009 tentang Cara Uji Kromium Heksavalen (Cr6+) dalam Contoh Uji menggunakan Spektrofotometer. Berikut adalah pembuatan larutan artificial Cr6+ : Larutan Induk

=

Larutan Induk

=

Larutan Induk Larutan Induk

= =

BM K2Cr2O7 x 1 Liter x 500 mg/L 2 BA Cr (2x39,098) + (2x51,996) + (7x15,996) x 1 Liter x 500 mg/L 2 x 51,996 1.414 mg serbuk K2Cr2O7 1,414 g serbuk K2Cr2O7 dalam 1 Liter aquades

Dengan demikian larutan dengan 1,414 g serbuk K2Cr2O7 dalam 1 Liter aquades memiliki kosentrasi 500 mg/L Cr6+. 3.2.3 Pembuatan Kurva Kalibrasi Pembuatan kurva kalibrasi dilakukan untuk mengetahui hubungan antara adsorbansi dengan konsentrasi Cr6+. Kurva kalibrasi menggunakan larutan kerja Cr6+ dalam percobaannya. Larutan kerja Cr6+ merupakan larutan induk logam Cr6+ yang diencerkan dan digunakan untuk membuat kurva kalibrasi dan proses percobaan. Pembuatan kurva kalibrasi ini dilakukan dengan cara membuat larutan yang mengandung ion Cr6+ dengan konsentrasi 5, 10, 15, dan 20 mg/L. Selanjutnya dilakukan pengukuran adsorbansi dengan Spektrofotometer VIS dan dibuat kurva kalibrasinya. (Standar Methods for Environmental of Water and Wastewater, 1995). Perhitungan untuk membuat larutan tersebut dilakukan dengan menggunakan dasar persamaan (1) : V1 . M1 = V2 . M2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(1)

Pembuatan 100 mL larutan kerja Cr6+ dengan konsentrasi 5, 10, 15, dan 20 mg/L dan dapat dilihat pada Tabel 2.


Peneentuan Efisien nsi Penyisihan n Kromium He Heksavalen (Crr6+) Dengan A Adsorpsi Meng ggunakan Teempurung Kellapa Secara Kontinyu K Tab bel 2 : Perba andingan Pembuatan La arutan Artifi ficial Cr6+ Konsen ntrasi (mg/L) 12 20 5 10 0 15 5 20 0 5

Laru utan Induk (mL) 24 1 2 3 4 200

Aquades (mL) 76 99 98 97 96 19.800

T Total Kebutuh han Larutan (mL L) 100 0 100 0 100 0 100 0 100 0 20LL

3.3 Pene elitian Pendahuluan Penelitian n pendahulu uan ini me erupakan pe enelitian ad dsorpsi seca ara batch menggunaka m an tempurun ng kelapa ya ang betujua an untuk me endapatkan waktu (jam)) dan konse entrasi (mg/L) optimum. Tempurun ng kelapa in ni dipilih karrena karbon n aktif yang terbuat da ari tempurun ng kelapa pa aling efektif dibandingka an dengan a arang kayu dan mampu u menyisihka an kandunga an Cr6+ den ngan efisien n secara op ptimal di d dalam air (Carna, ( 201 10). Bentuk k serbuk da ari tempurun ng kelapa memiliki m struktur yang le ebih halus dibandingkan d n tempurung g kelapa jen nis granular, sehingga bentuk b serbu uk biasa dig gunakan pad da fase gas karena stru ukturnya yan ng halus apa abila digunakan pada fase cair maka a akan meny yebabkan warna adsorb bat terganggu. Oleh karena itu pad da penelitian n ini diguna akan karbon n aktif jenis tempurung g kelapa jen nis granular. Penggunaa an tempurun ng kelapa dilakukan pencucian yang kemudian di d oven 1500C selama 2 jam. Hal te ersebut dilakkukan bertuju uan untuk menghilangk m kan kotoran yang y terdap pat di tempu urung kelap pa. Tempurung kelapa a yang dig gunakan be erjenis gran nular denga an spesifikassi menurut Brataco Che emika (2011 1) ini biasanya digunakkan untuk pemurnian p a air minum dan d air limba ah hasil pro oses industri. Tempurun ng kelapa ini memiliki ukuran u 6 x 12 1 mesh de engan nomo or Iodine 70 00-850 mg//g serta me emiliki beratt jenis (parrtikel density ty) sebesar 0,9514 0 g/mL L.

Ketterangan : 9 Data D berat optimum m tidak digunakan pada pernelitian ad dsorpsi secara konttinyu. 9 Data D yang digunak kan pada penelitian adsorpsi secara kontinyu ko hanya data waktu dan konsen ntrasi optimum. 9 Data D optimum dida apat dari efisiensi penyisihan p terbesar.

Gambar 2 : Skema Pe enentuan Ke eadaan Optim mum Pada A Adsorpsi Ba atch

Terlebih dahulu dilakkukan adsorpsi dengan variasi beratt dengan ko onsentrasi aw wal Cr6+ yan ng digunakan adalah 12 20 mg/L. Pe emilihan konsentrasi ini dilakukan berdasarkan pembacaa an absorban nsi maksimum pada Spe ektrofotometter VIS dan penentuan konsentrasi ini pun telaah dilakukan n pada penelitian sebelumnya (Carna, 2010). Va ariasi berat yang y diguna akan adalah 1, 2, 3, 4, dan 5 g. Langkah L sela anjutnya ad dalah mema asukkan laru utan artificia al tersebut ke k [Reka Lin ngkungan] – 5


dalam Erlenmeyer 250 mL untuk selanjutnya ditempatkan pada shaker dengan 100 rpm untuk dilakukan sentrifugasi. Kemudian, berat optimum yang didapat divariasikan dengan dengan variasi waktu yaitu 3, 5, dan 7 jam. Berat dan waktu optimum yang didapat dilanjutkan dengan variasi konsentrasi, yaitu 5, 10, 15, dan 20 mg/L. Pemilihan variasi konsentrasi ini didasari dari larutan kerja yang digunakan pada pembuatan kurva kalibrasi. Pemilihan keadaan optimum ditentukan berdasarkan efisiensi penyisihan terbesar, kemudian waktu (jam) dan konsentrasi (mg/L) optimum digunakan pada penelitian inti. 3.4 Penelitian Inti

Keterangan : H = Tinggi adsorben yang digunakan (cm); Q = Debit yang digunakan L/menit Ukuran kolom yang digunakan tetap dengan Tinggi = 80 cm, Ddalam = 4 cm, dan Dluar = 5 cm.

Gambar 3 : Skema Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Kontinyu

Penelitian inti ini merupakan penelitian adsorpsi secara kontinyu menggunakan tempurung kelapa yang betujuan untuk mendapatkan keadaan optimum untuk menyisihkan Cr6+. Waktu (jam) dan konsentrasi (mg/L) dikombinasikan dengan variasi tinggi adsorben (cm) dan debit (L/menit). Variasi tinggi yang digunakan yaitu 10, 15, dan 20 cm serta variasi debit 100 dan L/menit. Penentuan variasi tinggi adsorben dan debit ini dipilih berdasarkan atas kemampuan pompa dalam mengalirkan larutan artificial melewati kolom. Kolom yang digunakan berukuran tinggi 80 cm, diameter dalam 4 cm, diameter luar 5cm, dan berbahan borosilikat serta pompa yang berkempuan 220V dan 40 Watt.

Gambar 4 : Skema Reaktor Kontinyu [Reka Lingkungan] – 6

Penentuan Efisiensi Penyisihan Kromium Heksavalen (Cr6+) Dengan Adsorpsi Menggunakan Tempurung Kelapa Secara Kontinyu

Prosedur dari adsorpsi secara kontinyu ini adalah dengan melewatkan larutan Cr6+ artificial melalui kolom yang berisikan adsorben tempurung kelapa tempurung kelapa dengan tinggi yang sudah ditentukan. Selanjutnya dengan mengalirkan larutan Cr6+ artificial dari bawah ke atas dengan debit yang ditentukan dan bantuan pompa.Pengambilan sampel dilakukan setiap 15 menit sampai waktu yang ditentukan dan dianalisa kandungan Cr6+ sesuai SNI 6989-71-2009 tentang Cara Uji Kromium Heksavalen (Cr6+) dalam Contoh Uji menggunakan Spektrofotometer. Langkah-langkah yang dijelaskan dilakukan sampai waktu yang ditentukan. 3.5 Pengolahan dan Pembahasan Data Penelitian Pengolahan data dilakukan dengan menampilkan hasil percobaan dalam bentuk tabel, diagram, dan grafik. Hasil yang didapat akan diambil rata-rata (percobaan yang dilakukan secara triplo dirata-ratakan).Efisiensi penyisihan setiap parameter dihitung dengan persamaan (2) : % Penyisihan

=

(konsentrasi awal – konsentrasi akhir) konsentrasi awal

x 100%

. . . . . . . . . . (2)

Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi penyisihan, didapatkan variasi dengan efisiensi penyisihan yang terbesar sebagai keadaan optimum

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kurva Kalibrasi Kromium Heksavalen (Cr6+) Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawaan atau warna terbentuk. Nilai absorbansi dari cahaya yang dilewatkan akan sebanding dengan konsentrasi larutan di dalam kuvet. Cara membuat kurva kalibrasi diawali dengan penentuan panjang gelombang optimal agar dapat membaca warna sinar tampak larutan kerja Cr6+ pada spektrofotometer. Panjang gelombang optimal diperoleh dengan cara membuat kurva hubungan antara absorbansi pada sumbu x dengan panjang gelombang (nm) pada sumbu y sesuai dengan rentang panjang gelombang yang diperuntukkan untuk loham Cr6+. Rentang panjang gelombang untuk logam Cr6+ adalah warna ungu antara panjang gelombang 500-600 nm (Day RA, 1992). Absorbansi (A) 3.500 3.000 2.500 2.000

2.825 2.615 2.320

2.753

2.900 2.870

2.806

2.893

2.572

1.500

1.994 1.374

1.000 0.500 0.000

500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 λ (nm)

Gambar 5 : Kurva Panjang Gelombang Optimal

Berdasarkan hasil pada Gambar 5 telah diperoleh panjang gelombang optimal adalah 550 nm, maka dalam pengukuran Cr6+ dilakukan pada panjang gelombang optimal ini. Kurva kalibrasi merupakan kurva yang menyatakan hubungan antara kadar larutan kerja dengan [Reka Lingkungan] – 7


hasil pembacaan serapan dan hasilnya berupa persamaan garis lurus. Persamaan tersebut akan digunakan untuk menentukan kadar Cr6+ dalam satuan adsorban ke mg/L. Nilai R2 (korelasi) merupakan nilai yang menunjukkan tingkat linier suatu kurva, semakin besar nilainya maka semakin representatif hasil yang didapat. Nilai R2 yang didapat sebesar 0,597, hasil R2 yang didapat memiliki arti korelasi yang kuat karena menurut Sarwono, 2006 jika nilai R2 > 0,5-0,75 maka nilai korelasinya kuat. Absorbansi (A) 4.000 3.500 2.500

2.905

2.866

3.000

2.889

2.536

2.000 1.500 1.000 0.500 0.000

0.000

0 y = 0.616x + 0.390 R² = 0.597

5

10

15

20

Konsentrasi (mg/L)

Gambar 6 : Kurva Kalibrasi Cr6+

Dari kurva kalibrasi yang ditunjukkan pada Gambar 6 didapatkan garis persamaan yang digunakan untuk menentukan hasil pembacaan absorban À ke dalam konsentrasi (mg/L). Dengan y adalah hasil pembacaan absorban dan x merupakan hasil konsentrasi Cr6+ dalam mg/L, karena data yang diketahui adalah hasil pembacaan absorbansi maka nilai x yang akan dicari dalam satuan mg/L. Hasil R2 yang didapat memiliki korelasi yang kuat, maka untuk menentukan konsentrasi Cr6+ dari absorban ke mg/L yang digunakan adalah persamaan y = 0,616x + 0,390. 4.2 Penentuan Keadaan Optimum Adsorpsi Secara Batch 4.2.1 Penentuan Berat Adsorben Optimum Penggunaan tempurung kelapa bentuk granular dipilih sebagai adsorben yang digunakan pada percobaan ini karena karbon aktif jenis ini memiliki efisiensi penyisihan yang paling efektif dibandingkan dengan arang kayu dan mampu menyisihkan kandungan Cr6+ dengan efisien secara optimal di dalam air (Carna, 2010). Oleh karena itu pada penelitian ini digunakan karbon aktif jenis tempurung kelapa jenis granular. Selain itu juga tempurung kelapa memiliki luas permukaan yang besar, sehingga dapat mengadsorpsi zat dalam jumlah yang banyak. Percobaan untuk menentukkan berat optimum adsorben (tempurung kelapa) dilakukan dengan memilih 1 konsentrasi yaitu 120 mg/L dan waktu lamanya pengocokkan selama 1 jam dengan variasi berat adsorben dengan berat 1, 2, 3, 4, dan 5 gram. Pemilihan konsentrasi 120 mg/L ditentukan karena keterbatasan spektrofotometer dalam pembacaan konsentrasi yang terlalu tinggi dan konsentrasi 120 mg/L ini merupakan batas maksimal dari pembacaan spektrofotometer. Variasi berat adsorben dalam adsorpsi secara batch ini dilakukan mengetahui kapasitas adsorpsi tempurung kelapa dalam penyisihan logam berat Cr6+. Variasi berat adsorben dilakukan untuk mendapatkan berat adsorben optimum dalam proses adsorpsi secara batch. Berdasarkan Gambar 7 terlihat bahwa berat tempurung kelapa 5 g yang paling banyak menyisihkan kandungan Cr6+ adalah 100,33% yakni menyisihkan sampai -0,0391 mg/L dari konsentrasi awal 120 mg/L dengan kata lain mampu menyisihkan Cr6+ sampai 0 mg/L. [Reka Lingkungan] – 8


Gambar 7 memperlih hatkan bahw wa semakin b banyak jumllah adsorben n yang diberikan semakkin baik pula penyerapan nnya, hal ini disebabkan n karena pad da saat adso orben dan larutan artifici cial limbah be erkontak seluruh adsorben dapat menyerap m ka andungan Cr C 6+ di dalam m air. Denga an demikian berat optimum adsorrben adalag 5 g tempu urung kelap pa dan sela anjutnya aka an dikombinasikan deng gan variasi waktu w untuk menentukan n waktu optiimum. (η -% dan Ce e-mg/l) 120.00

100.28

100.30

100.00

100.30

30 100.3

100.33

80.00 60.00 40.00 20.00

-0.331

0.360 -0

0.00 -20.00

1

2

-0.358 3

-0.354 4

-0.391 1 5

Efisiensi (%) Ce (mg/l)

(Berat-g)

Gambar 7 : Grafik Pe enentuan Be erat Optimu um

4.2.2 Pen nentuan Wak ktu Optimum m Pada pen nentuan wakktu optimum digunakan konsentrasi awal 120 m mg/L dengan variasi wakt ktu kontak 3,, 5, dan 7 jam. Penentuan variasi waktu didassarkan dari batas atas, batas bawah, dan nilai yang didapa at dari pene elitian sebelu umnya yang menghasilkkan waktu op ptimum 5 jam dengan berat b karbon aktif 1 gram (Carna, 2010). Va ariasi waktu kontak dila akukan untu uk mendapa atkan waktu kontak opttimum dalam m proses ad dsorpsi. Varriasi-variasi waktu w konta ak tersebut dikombinasikan dengan berat adsorrben optimum m yang dida apatkan sebe elumnya. (η -% dan Ce-mg/l) C 120.00 0

100.20

100.00 0

100.14

00.04 10

0 80.00 60.00 40.0 00 20.0 00

-0.24 43

-0.170

0.0 00 -20.0 00

3

Efisiensi (%) Ce (m mg/L)

5

-0.053

7 (Wakttu - Jam)

Gambar 8 : Grafik Pe enentuan Wa aktu Optimu um

purung kelap pa dapat me enyisihkan Cr C6 Gambar 8 menunjukkan bahwa pada waktu 3 jam temp pada limbah artificia al hingga -0 0,243 dengan kata lain 0 mg/L dan efisiensi penyisihanny p ya terbesar yaitu 100,20 0%. Hal terrsebut disebabkan oleh jika jumlah karbon aktiif (tempurun ng kelapa) yang y digunakkan semakin n banyak ma aka semakin sedikit wakttu yang dibu utuhkan untu uk mengadssorpsi. Apab bila waktu yang y diberika an terlalu la ama akan m menyebabka an tempurun ng kelapa menjadi m jenuh dan kapassitas penyerrapannya pu un semakin berkurang maka m efisien nsi penyisiha an pun sema akin rendah. Berdasarka an penelitian sebelumnyya pun dijelaskan bahw wa untuk karrbon aktif didapatkan 3 jam sebagai waktu optim mum. [Reka Lin ngkungan] – 9

Anita Nurfitriyani Tekn nik Lingkungan, Fakultas Teknik T Sipil da an Perencanaa an, Itenas

4.2.3 Pen nentuan Kon nsentrasi Kro omium Heksa avalen (Cr6+) Optimum Berdasarkan percoba aan sebelum mnya dipero oleh parame eter dengan n kondisi optimum yaitu berat ad dsorben dan n waktu ko ontak optimum. Kedua parameterr tersebutlah h yang aka an digunakan untuk menyisihkan ka adungan Cr66+ dalam air dengan berrbagai variassi konsentrassi, berikut ad dalah keada aan optimum m yang di dapat berat ad dsorben optimum sebesa ar 5 gram da an waktu op ptimum ada alah 3 jam. Kedua parameter terrsebut akan dikombinassikan denga an keempat variasi kon nsentrasi yaitu 5 mg/L,, 10 mg/L, 15 mg/L, dan 20 mg g/L. Pemiliha an keempat variasi ko dengan larutan kerja onsentrasi disesuaikan d a yang digu unakan pad da pembuata an kurva ka alibrasi. Varriasi konsenttrasi dilakuk kan untuk m mendapatkan konsentra asi optimum dalam prose es adsorpsi. (Efisiens si-%) 97.20 100.00 0

96.4 48

96.49

6.48 96

80.00 0 60.0 00 40.0 00 20.0 00

3.361

4 4.229

0.0 00 5 Effisiensi (%) Ce e (mg/L)

1 10

4.218

4.227

15 20 (Konsentrrasi-mg/L)

G Gambar 9 : Grafik G Penentuan Konse entrasi Optiimum

ada konsenttrasi awal 5 mg/L dap pat disisihka an Berdasarkan Gambar 9 terlihatt bahwa pa d 5 gra am adsorben selama wa aktu kontak 3 jam. Besa arnya efisien nsi penyisiha an dengan dengan Cr6+ yang disisihkan sampai Cr6+ ada alah 97,20% % dengan kandungan k s 3,36 61 mg/L da ari konsentra asi awal. Be erdasarkan penelitian p se ebelumnya didapat d 10 mg/L m sebaga ai konsentra asi optimum yang meru upakan varia asi konsentrrasi terendah. Semakin n tinggi kon nsentrasi Crr6+ yang disisihkan makka semakin rendah pula efisiensi penyisihann nya (Carna, 2010). Hasil pengukurran juga me enunjukkan bahwa b kond disi optimum tempurung kelapa efek ktif digunaka an 6 rendah yaitu pada kon pada pen nyisihan Cr6+ dengan konsentrasi k nsentrasi 5 mg/L, karen na 6 semakin tinggi konsentrasi Cr6+ yang disisihkan ma aka semakin rendah pula efisien nsi penyisiha annya. Dapat disimpulkkan bahwa d dari penentuan kondisi yang y optimum didapatka an dengan 5 gram temp purung kelap pa selama 3 jam pada ko onsentrasi 5 mg/L dapatt menyisihka an 6+ Cr deng gan optimall. Selanjutny ya waktu ko ontak dan konsentrasi k o optimum akkan digunaka an pada pen nelitian inti yaitu perco obaan adsorpsi secara kontinyu d dan akan diikombinasika an dengan variasi v debit dan tinggi adsorben a hingga menca apai keadaan n optimum pada p adsorp psi secara ko ontinyu. 4.3 Pene entuan Kea adaan Optimum Adso orpsi Secara a Kontinyu u Pada pen nelitian seca ara kontiny yu ini meng ggunakan ko olom dengan ukuran tinggi t 80 cm m, diameter dalam 4 cm m, dan diame eter luar 5 cm, pompa aquarium a dengan daya 220 2 V 40 Wa att yang berrfungsi seba agai pemom mpa larutan dari influen nt, flowmete ter sebagai alat a pengatur debit, se elang, serta ember. Pro oses dari ad dsorpsi secara kontinyu u ini dengan n mengalirka an larutan artificial a Cr6++ melalui ko olom denga an bantuan pompa dan n debit yang diatur ole eh flowmeteer sampai la arutan terse ebut melewa ati adsorben n (tempurun ng kelapa). Pengambila an sampel dilakukan settiap 15 meniit sampai wa aktu optimum m yang dida apat yaitu 3 jam dianalissis [Reka Lingkungan] – 10 1


kandunga an Cr6+ sesuai SNI 6989-71-2009 tentang Cara Uji U Kromium m Heksavalen n (Cr6+) dalam Contoh Uji U menggunakan Spektrrofotometer.. Pada penelitian inti ini dilakukan 6 variasi deb bit (L/menit)) dan tinggi adsorben (ccm), 6 variassi tersebut da apat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 : Variasi De ebit dan Ting ggi Adsorben n Variasi 1 2 3 4 5 6

D Debit (L/men nit) 100 100 100 120 120 120

Tinggi Adsorben (cm) 10 15 20 10 15 20

Penentua an variasi de ebit dan ting ggi adsorben n didasari dari keterbatasan kemam mpuan pomp pa aquarium m dalam me engalirkan debit d untukk melewati adsorben. Keenam variasi tersebut kemudian n dikombina asikan deng gan hasil o optimum dari percobaa an secara bacth b denga an konsentra asi 5 mg/L selama s 3 jam, kemudian ditempatkkan dalam kolom k denga an panjang 80 8 cm, berd diameter lua ar 5 cm, da an berdiame eter dalam 4 cm denga an bantuan pompa yan ng memiliki daya 220 vo olt dan 40 watt. w Hasil pe enyisihan Crr6+dari keena am variasi te ersebut dap pat dilihat pa ada Gambar 10 dan Tabe el 4. Tabe el 4 : Data Hasil H Penguk kuran Adsorrpsi Secara K Kontinyu Var V 1 2 3 4 5 6

Q L/mnt

H (cm)

pH rata"

100

10 15 20 10 15 20

2,50 2,36 2,62 2,24 2,49 2,45

120

Rata-rata a Pengamatan Konsentrasi Akhir (Ce) mg/L L per 15 menit selama 3 jam 1 3,532 3,450 3,813 3,438 3,086 3,383

2 3,558 3,408 3,765 3,299 3,086 3,351

3 3,549 3,434 3,797 3,317 2,964 3,346

4 3,570 0 3,316 6 3,797 7 3,326 6 3,044 4 3,281

5 3,479 3,305 3,769 3,320 3,039 3,378

6 3,53 37 3,26 60 3,82 20 3,35 54 2,96 61 3,28 87

7 3,459 3,305 3,815 2,985 2,922 3,328

8 3,4 446 3,3 335 3,8 813 3,3 304 2,9 989 3,2 266

9 3,479 3,384 3,834 3,284 2,878 3,244

10 3,511 3 3 3,366 3 3,846 3 3,149 3 3,036 3 3,182

11 3,352 3,447 3,852 3,388 2,916 3,123

12 3,446 3,483 3,852 3,336 3,032 3,247

Keterangan : H = Tinggi Adsorbe en, Waktu (t) = 3 jam, dan C0 = 5 mg/L m η=% 39.3 35 40.00 35.00

33.28

31.07 30.35

30.00

35.06

2 22.95

25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 1

2

3

4

5

Grafik E Efisiensi Penyisiha an

6

Variasi

Gam mbar 10 : Grafik Efisien nsi Penyisiha an Secara Kontinyu K

Efisiensi penyisihan terbesar terdapat pada p varisi ke-5 yaitu u 39,35% dan mamp pu menyisihk kan sampai 3,032 mg g/L dari ko onsentrasi awal 5 mg g/L, sedang gkan efisien nsi penyisiha an terkecil te erdapat pad da variasi ke e-3 yaitu 22,,95% dan m menyisihkan hingga 3,85 52 mg/L. Berdasarkan B penelitian adsorpsi secara kon ntinyu ini Gambar 4.8 pun dappat menggam mbarkan terj rjadinya adsorpsi secara a fisik dan kimia. Salah h satu conto ohnya adala ah pada varriasi ke-3 dengan debit 100 L/me enit dan tinggi adsorbe en 20 cm. Adsorpsi fissik ditunjukkkan pada 15 menit ke-2 menuju 15 menit ke-3,, pada 15 m menit ke-2 prroses adsorp psi mampu menyisihkan n kandungan n Cr6+ hingga 3,765 mg/L m dari ko onsentrasi awal a 5 mg//L, namun saat 15 men nit ke-3 prosses adsorpsi hanya mampu menyissihkan Cr6+ hingga 3,79 97 [Reka Lingkungan] – 11 1


mg/L. Hal tersebut menjelaskan proses adsorpsi fisik, saat terjadinya fluktuasi pada 15 menit ke-2 menuju 15 menit ke-3 dipengaruhi oleh ikatan van deer waals. Namun ikatan ini lemah sehingga mudah untuk lepas kembali (desorpsi) dan prosesnya reversible (mampu balik), hal tersebut juga terlihat dari selisih penyisihan pada 15 menit ke-2 dan ke-3 yaitu 0,032 Cr6+ yang terlepas dari adsorben. Sedangkan proses adsorpsi kimia dapat terlihat pada 15 menit ke-11 dan ke-12 yang menunjukkan penyisihan konsentrasi Cr6+ konstan hingga 3,852 mg/L. Hal tersebut disebabkan adanya ikatan kovalen antara adsorben dan adsorbat yang bersifat irreversible, sehingga ikatan tersebut menhasilhan penyisihan Cr6+ yang konstan.

5. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa keadaan optimum dari hasil percobaan adsorpsi secara bacth adalah 5 gram tempurung kelapa selama 3 jam pada konsentrasi 5 mg/L. Efisiensi penyisihan Cr6+ dengan adsorpsi menggunakan tempurung kelapa secara kontinyu terbesar adalah 39,35% pada debit 120 L/menit dan tinggi adsorben 15 cm sedangkan efisiensi terkecil penyisihan Cr6+ terkecil adalah 22,95% dengan debit debit 100 L/menit dan tinggi adsorben 20 cm. UCAPAN TERIMA KASIH PT. LG Innotek Indonesia yang telah memberikan bantuan berupa beasiswa. DAFTAR RUJUKAN

Carna, Christyna Putri. 2010. Analisa Penyisihan Logam Berat Krom Heksavalen (Cr6+) dengan Menggunakan Dua Jenis Karbon Aktif Skala Laboratorium. Program Sarjana (S1). Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Itenas : Bandung. Day RA. Jr dan Al Underwood.1992. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Kelima. Erlangga : Jakarta. Mihelcic, J.R.et al. 1999. Fundamental of Enviromental Engineering. John Wiley & Sons,Inc. Ruthven, D..M., 1984. Principle of Adsorption & Adsorption Process. John Wiley & Sons : New York,124-141. Soemirat, Juli. 2002. Kesehatan Lingkungan. Cetakan kelima. Gadjah. Mada University Press : Yogyakarta. Taliwongso, Sambodo., Soewondo, Prayatni, Dr.Ing, Ir, M.S. 2005. Kinetika Penyisihan Kromium Menggunakan Lignin Sebagai Bahan Adsorben (Studi Kasus Limbah Cair Penyamakan Kulit). Teknik Lingkungan. ITB : Bandung. Webar, W bend. M, 1972, “Adsorption in heterogenes Aqua in Sistem ”, Jaour AWWA.


Penentuan Efisiensi penyisihan Kromium Heksavalen (Cr6+) dengan Adsorpsi menggunakan Tempurung Kelapa secara kontinyu

Recommend Documents