PENGOLAHAN LIMBAH KROMIUM DARI INDUSTRI PENYAMAKAN KULIT MENGGUNAKAN METODE BIOSORPSI

PENGOLAHAN LIMBAH KROMIUM DARI INDUSTRI PENYAMAKAN KULIT MENGGUNAKAN METODE BIOSORPSI "Foliatiniv''Hanafl "Staf Pengajar Akademi Kimia Analisis Bogor n. P.Sogiri 283 Bogor 16158 www.aka.ac.id E-mail: [email protected]

ABSTRACT Leather tanning industry is potential to produce chromium in the wastewater, especially in the form of Cr (VI). This ion is known to be dangerous to the environment because of its toxicity; therefore, it is needed to develop such a method for this ion removal that should be environmentally friendly. Biosorption using agricultural waste is an alternative method for this purpose. Some biosorbents having adsorption ability of chromium for wastewater are such as Bengal gram, Tamarind based biosorbents, and palm shell charcoal oil based biosorbents. Some factors could affect effectivity of biosorption process, such as pH, contact time, and biosorbent dose. Low pH could increase the efficiency. The longer contact time and the higher biosorbent dose, the higher efficiency. Biosorption efficiency could achieve higher than 90% for pH in the range of2 - 5, contact time in the range of 50 - 180 minutes, and biosorbent dose in the range of 10 - 40 gIL, depending on the type of bios orbent and the method of its modification. At

.§f.'*'

'"''4k'''

:t<"'" A'<'

,t

Keywords: biosorption, chromiuniremoval, Bengal gram biosorbent, palm shell charcoal oil based biosorbent, Tamarind based biosorbent ABSTRAK Industri penyamak~~ kulit dapat menghasilkan limbah krorq, terutama sebagai Cr (VI). Ion krom ini berbahaya bagi lingkungan karena bersifat toksik, sehingga diperlukan usaha untuk mengolahnya. Metode pengolahan yang dapat diterapkan antara lain harus bersifat ramah lingkungan. Biosorpsi menggunakan limbah pertanian merupakan salah satu alternatif metode yang dapat digunakan. Beberapa biosorben yang telah diuji kemampuannya dalam menga~sorp~liol1 krqItl-,anta~~lain adalah biosorben Bengal gram, biosorben berbasis asam jawa, dim 15ibsorben beroa"sis minyak arang tempurung kelapa sawit. Dalam proses biosorpsi, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi antara lain, pH, waktu kontak, dan dosis biosorben. pH rendah dapat meningkatkan efisiensi, demikianjuga semakin lama waktu kontak serta semakin besar dosis biosorben, semakin besar pula efisiensi. Efisiensi biosorpsi dapat mencapai lebih dari 90% untuk pH antara 2 - 5, waktu kontak antara 50 - 180 menit, dan dosis biosorben antara 10 - 40 g/L, bergantung padajenis biosorben dan metode modifikasinya. Kata kunci : biosorpsi, pembuangan krom, biosorben Bengal gram, biosorben berbasis minyak arang tempurung kelapa sawit, biosorben berbasis asam jawa

Berkala Penelitian Teknologi Kulit, Sepatu dan Produk Kulit

ISSN 1411-7703

PENGANTAR Meluasnya kebutuhan konsumen akan produk-produk dari kulit seperti tas, sepatu, sandal, dan hasil kerajinan lainnya mendorong industri penyamakan kulit berkembang cukup pesat. Dalam proses penyamakan kulit, dibutuhkan lebih dari 100 macam zat kimia yang sering disebut sebagai zat penyamak (tanning agent) yang berfungsi untuk mengubah kulit mentah menjadi kulit yang tersamak. lumlah danjenis zatpenyamak yang digunakan bergantung pada jenis bahan mentah serta karakteristik produk yang diinginkan. Zat penyamak berperan dalam menstabilkan struktur kulit dengan cara membentuk ikatan transversal di antara serat-seratnya. Dengan cara tersebut, kulit diproses menjadi material yang memiliki ketahanan terhadap degradasi fisik dan kimia. Proses penyamakan yang menyeluruh akan menghasilkan produk kulit yang mempunyai karakteristik resistensi, kelunakan, kehalusan, dan wama yang sesuai dengan permintaan pasar (Mercedes, 1999). Garam krom merupakan zat penyamak yang banyak digunakan karena memiliki kinerja yang bagus namun ekonomis dari segi biaya. Permasalahan yang kemudian dijumpai adalah, dalam proses penyamakan tidak semua garam krom yang digunakan terikat pada kulit. Dari garam krom total yang ditambahkan ke dalam tanning bath, hanya sekitar 15 % yang dimanfaatkan

secara efektif, sedangkan

sisanya akan dibuang ke dalam efluen limbah. Limbah yang dihasilkan dari proses pengolahan kulit dapat mencapai 20 - 80 per metrik ton kulit mentah, dan limbah tersebut dapat mengandung krom sebanyak 100 400 mg/l (World Bank, 1998). Senyawaan krom yang paling stabil dan umum adalah sebagai senyawaan trivalen er (Ill) dan senyawaan heksavalen er (VI). er (VI) merupakan senyawa krom yang paling toksik dan berbahaya bagi makhluk hidup antara lain karena bersifat karsinogenik pada manusia (Kortenkamp, 1996). Karena kadar krom yang dihasilkan dari limbah penyamakan

kulit cukup besar dan melebihi baku mutu

lingkungan yang diperbolehkan, maka diperlukan usaha untuk menangani limbah krom tersebut. Banyak penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan metode yang efektif dalam mengolah limbah krom, antara lain yaitu, presipitasi kimiawi, pertukaran ion, osmosis terbalik, dan ekstraksi pelarut (Rengaraj, dkk., 2001; Yurlova, dkk., 2002; Benito dan Ruiz, 2002). Teknik-teknik tersebut cukup mahal serta memiliki beberapa kekurangan

antara

lain yaitu,

tidak

sempumanya

pembuangan

dari krom,

membutuhkan banyak pereaksi dan energi yang cukup besar, dan menghasilkan

2


ISSN 1411-7703

lumpur toksik atau produk limbah lainnya yang memerlukan sistem pembuangan tersendiri. Oleh karena itu diperlukan metode yang efisien serta ramah lingkungan untuk mereduksi kadar senyawaan krom dalam limbah. Tulisan ini menyajikan pemaparan dari beberapa penelitian (Ahalya, dkk. (2005), Nomanbhay dan Palanisamy (2005), dan Srinivasa, dkk. (2007)) mengenai efektivitas penanganan limbah Cr (VI) menggunakan

metode biosorpsi dengan

biosorben yang berasal dari beberapa produk pertanian. Biosorpsi Efisiensi serta persyaratan ramah lingkungan telah mendorong perhatian yang mendalam di kalangan peneliti terhadap alternatif pengolahan limbah logam berat, termasuk Cr (VI), dengan cara adsorpsi menggunakan Proses

ini dinamakan

biosorpsi.

Viabilitas

biomassa

material biologis.

tidak

mempengaruhi

pengambilan (uptake) logam berat, oleh karena itu proses pengambilan metabolit aktiflainnya tidak mempengaruhi biosorpsi. Berbagai biosorben telah diteliti, antara lain yaitu, rumput laut, lumut, ragi, bakteri, cangkang kepiting, produk-produk pertanian seperti wool, beras, jerami, sabut kelapa, kopi (Dakiky dkk., 2002), limbah teh (Amir dkk., 2005), kulit walnut, serat kelapa (Espinola, dkk., 1999), biomassa pohon gabus (Chubar dkk., 2003), biji Ocimum Basilicum (Melo dan d'Souza, 2004), dedak beras tanpa lemak, kulit beras, kulit kedelai, dan kulit biji kapas (Marshall

dan Champagne,

1995, Teixera dan Zezzi, 2004), dedak gandum,

hardwood (Dalbergia sissoo), serbuk gergaji, kulit kacang polong, kapas, biji mustard (Iqbal dkk, 2002, Saeed dkk., 2002), ampas Bengal gram (Cicer arientinum) (Ahalya, dkk., 2005), dan minyak arang tempurung kelapa sawit yang dimodifikasi dengan kitosan (Nomanbhay dan Palanisamy, 2005), buah asam jawa (Tamarindus indica) (Srinivasa, dkk., 2007). Efisiensi Cr (VI) yang teradsorpsi dirumuskan sebagai :

C, dan Cl masing-masing

merupakan konsentrasi

awal dan konsentrasi

kesetimbangan larutan Cr (mg/l). Secara umum efisiensi proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu, pH, waktu kontak, dan dosis adsorben. Tulisan di bawah ini menyajikan rangkuman penelitian tentang pengaruh faktor-faktor tersebut terhadap efektivitas

3

ISSN 1411-7703


beberapa biosorben yaitu, minyak arang tempurung kelapa sawit (Nomanbhay dan Palanisamy, 2005), ampas Bengal gram (Ahalya, dkk., 2005), dan tempurung asam jawa (Srinivasa,

dkk., 2007), dalam mereduksi

kadar Cr (VI) dalam limbah

penyamakan kulit. METODE PENELITIAN Beberapa penelitian yang dirangkum dalam tulisan ini dilakukan dalam beberapa tahapan kegiatan, yaitu preparasi biosorben dan contoh limbah sintetik, biosorpsi krom dari contoh, dan perhitungan

efisiensi biosorpsi. Dalam proses

biosorpsi krom, dibuat variasi pH, dosis adsorben, dan waktu kontak. Pengukuran kadar krom awal dan setelah kesetimbangan

dilakukan untuk setiap perlakuan,

sehingga dapat dihitung efisiensi biosorpsinya serta pengaruh faktor-faktor di atas terhadap efisiensi biosorpsi.

Preparasi Biosorben Secara umum, biosorben dari bahan alam atau limbah pertanian harus diaktivasi terlebih dahulu sebelum digunakan dalam proses biosorpsi. Aktivasi dapat dilakukan dengan pemanasan, penambahan asam, atau penambahan basa. Selain aktivasi dengan cara di atas, seringkali suatu biosorben harus dimodifikasi terlebih dahulu untuk mendapatkan struktur yang diinginkan. Modifikasi dapat dilakukan dengan berbagai metode, antara lain dengan cara mereaksikan biosorben dengan zat aktiflainnya yang memiliki kapasitas adsorpsi yang baik.

1. Biosorben minyak arang tempurung kelapa sawit (oil palm shell charcoal, OPSC) Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Nomanbhay dan Palanisamy (2005), biosorben ini dipreparasi dari minyak tempurung kelapa sawit yang telah dikeringkan, dipotong-potong dan dipirolisis dengan temperatur 600°C selama 2 jam. Terdapat 2 jenis OPSC yang digunakan, yaitu OPSC tanpa perlakuan oksidasi serta OPSC yang diberi perlakuan oksidasi menggunakan asam. OPSC jenis kedua ini disebut sebagai AOPSC. Oksidasi dilakukan pada temperatur 110°C selama 24 jam dengan menggunakan oksidator H2S04 2% (v/v). Modifikasi permukaan dari OPSC dan AOPSC masih perlu dilakukan untuk meningkatkan kinerja adsorpsi logam Cr (VI) sehingga dapat menambah nilai ekonomis,

mereduksi

biaya pembuangan

limbah,

serta memberikan

4

ISSN 1411-7703


alternatif yang potensial terhadap karbon aktif komersial yang masih relatif mahal. Salah satu pemodifikasi

yang memiliki kapasitas sorpsi yang tinggi

adalah kitosan (2-asetamido- 2-deoksi-/3- D-glukosa-(N -asetilglukosamin).

H

h

pH

H2C,

NaOH

0

Ho/\-9H\

Ho~c~6-...:c.,,"'{)H A t\~ H

c=o

Hl

Deacetylation

n

n

kitin 2-asetamido- 2-deoksi/3-D-glukosa-(N -asetilglukan)

kitosan 2-asetamido-2-deoksi-/3-Dglukosa-(N -asetilglukosamina)

Gambar 1. Konversi kitin menjadi kitosan melalui deasetilasi Dalam percobaan ini, dibuat kombinasi antara OPSC dan kitosan yaitu dengan cara melapisi permukaan OPSC dengan kitosan yang telah dibuat dalam bentuk gel. Proses pelapisan dilakukan dengan menambahkan OPSC ke dalam gel kitosan yang sebelumnya telah diencerkan dan dipanaskan pada temperatur 40° - 50° C. Setelah itu campuran tersebut diagitasi secara mekanis dengan rotary shaker pada 150 rpm selama 24 jam. OPSC dan AOPSC yang dilapisi dengan kitosan masing-masing

dinamakan dengan CCB (chitosan coated beads) dan

CCAB (chitosan coated acid treated beads). 2. Biosorben ampas Bengal gram (Cicer arientinum) Menurut penelitian yang dilakukan oleh Ahalya, dkk. (2005), biosorben ini didapatkan dari ampas Bengal gram, yaitu kulit biji dari Cicer arientinum yang diperoleh dari alat penggilingan biji polong-polongan.

Setelah dicuci dan

dididihkan dalam akuades, amp as Bengal gram kemudian dikeringkan pada 105°C selama 24 jam. 3. Biosorben tempurung

buah asamjawa

(Tamarindus

indica)

Bahan baku biosorben ini adalah tempurung buah asam jawa yang diperoleh dari limbah dari pulp asam jawa. Penelitian yang dilakukan oleh Srinivasa, dkk. (2007) menjelaskan bahwa tempurung ini diaktivasi dengan 2 cara, yaitu yang pertama dengan menambahkan HCI dan yang kedua dengan

5

. ISSN 1411-7703


menambahkan asam oksalat. Proses aktivasi dilakukan selama 24 jam pada suhu 70°e. Kedua biosorben tempurung asam jawa yang telah diaktivasi tersebut (yang kemudian biosorben

disebut dengan H- TS dan 0- TS) dibandingkan

tempurung

dengan

asam jawa yang tidak diaktivasi (CFTS) dalam hal

efisiensi biosorpsinya.

HASILPENELITIAN DAN PEMBAHASAN Secara umum terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi biosorpsi, yaitu pH, waktu kontak, dan dosis biosorben. 1. Pengaruh pH terhadap biosorpsi pH merupakan parameter yang penting untuk adsorpsi ion logam dari larutan berair karena pH dapat mempengaruhi kelarutan ion logam, konsentrasi counter ion dalam gugus fungsi adsorben, dan derajat ionisasi adsorbat selama reaksi. Cr (VI) dalam larutan berair dapat membentuk anion yang stabil, yaitu Cr20/-, HCr04-, Cr042-, HCr207-, Cr30102-, Cr40132-. Persentase dari masing-masing spesi tersebut bergantung pada pH dan konsentrasi kromium. Pada pH antara 2-6, Cr20/'

dan HCr04- berada dalam kesetimbangan. Pada pH yang lebih rendah,

yaitu < 2, terbentuk spesi Cr30102- dan Cr40132-.

Spesi yang dominan ini sangat

menentukan dalam proses adsorpsi karena mempengaruhi

kekuatan interaksi

elektrostatik antara adsorb at, yaitu krom, dan adsorben. Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap biosorben Bengal gram (Ahalya dkk., 2005), terlihat bahwa pH optimum untuk adsorpsi Cr (VI) adalah 2 (Gambar 2). Pada pH tersebut, efisiensi adsorpsi Cr (VI) mencapai 99,6 % untuk larutan Cr (VI) 10 ppm. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi interaksi yang kuat antara anion kromat (Cr20/,

HCr04-,

Cr30102-,

Cr40132-)

dengan matriks

Bengal gram yang bermuatan negatif. -....

6

ISSN 1411-7703


100 80

~ L "CO

60

'"

..Q

(;

'"

"CO III

40

U 20 0 0

3

2

4

6

pH

---+-10 ppm

20 ppm

30 ppm

Gambar 2. Efek pH pada biosorpsi Cr (VI) pada berbagai konsentrasi oleh Bengal gram 10 gL-1 pada 120 rpm dengan waktu kontak 200 menit Untuk biosorben berbasis OPSC, yaitu AOPSC, CCB, dan CCAB (Gambar

3), pH optimum

yang diperoleh

lebih besar (Nomanbhay

dan

Palanisamy (2005). CCAB dan CCB menunjukkan pH optimum yang sama yaitu pada pH sekitar 5, namun dengan efisiensi adsorpsi yang berbeda. Efisiensi adsorpsi CCAB meningkat dari 65% to 92% pada rentang pH dari 1 sampai 5. CCAB dapat mengadsorpsi

lebih efektif daripada

CCB karena pengaruh

penambahan asam pada bahan baku OPSC yang dapat meningkatkan jumlah gugus fungsi bermuatan atom oksigen. Gugus fungsi terse but meningkatkan interaksi elektrostatik antara kitosan dengan OPSC yang bermuatan negatif sehingga menghindarkan

terjadinya

aglomerasi.

Kondisi

seperti ini dapat

meningkatkan ketersediaan sisi aktifkitosan untuk mengadsorpsi Cr (VI). 100 90

~

"'(;' -c:

·u '"

~ '" ;;; >

80 70 60 50 40

0

30

'"

20

E D::

10

0 0

2

4

6

8

10

pH of Chromium solution

I---AOPSC

--= __=AS

I

Gambar 3. Efek pH pada biosorpsi Cr (VI) pada berbagai biosorben berbasis OPSC. Konsentrasi Cr (VI) = 20 mg/mL, kecepatan agitasi 200 rpm, waktu kontak 3jam, dosis biosorben 40 gL-1 7

ISSN 1411-7703


100

80

~ "0

-e••

60

0

'"

"0 RI

40

U 20

0

3

2

0

4

6

pH ppm __

-+-10

20 ppm --,lr--30 ppm

Gambar 2. Efek pH pada biosorpsi Cr (VI) pada berbagai konsentrasi oleh Bengal gram 10 gL·1pada 120 rpm dengan waktu kontak 200 menit Untuk biosorben berbasis OPSC, yaitu AOPSC, CCB, dan CCAB (Gambar

3), pH optimum

yang diperoleh

lebih besar (Nomanbhay

dan

Palanisamy (2005). CCAB dan CCB menunjukkan pH optimum yang sama yaitu pada pH sekitar 5, namun dengan efisiensi adsorpsi yang berbeda. Efisiensi adsorpsi CCAB meningkat dari 65% to 92% pada rentang pH dari 1 sampai 5. CCAB dapat mengadsorpsi

lebih efektif daripada

CCB karena pengaruh

penambahan asam pada bahan baku OPSC yang dapat meningkatkan jumlah gugus fungsi bennuatan

atom oksigen. Gugus fungsi tersebut meningkatkan

interaksi elektrostatik antara kitosan dengan OPSC yang bennuatan sehingga menghindarkan

terjadinya

aglomerasi.

Kondisi

negatif

seperti ini dapat

meningkatkan ketersediaan sisi aktifkitosan untuk mengadsorpsi Cr (VI). 100 90

~

80

><.> c:: Q)

70

It= Q)

50

ta >

40

.(3

0

E Q)

ox:

60

30 20 10 0 0

2

4

8

6

10

pH of Ch,.omlum solution

I--AOPSC __

cx::s

=AB I

Gambar 3. Efek pH pada biosorpsi Cr (VI) pada berbagai biosorben berbasis OPSC. Konsentrasi Cr (VI) = 20 mg/mL, kecepatan agitasi 200 rpm, waktu kontak 3jam, dosis biosorben 40 gL"1 7

ISSN 1411-7703


pH dapat mempengaruhi efektivitas biosorpsi karena berkaitan dengan derajat protonasi biosorben. Dambies dkk. (2001) telah melakukan penelitian yang menunjukkan bahwa pada pH yang tinggi pKa kitosan menurun. Dari data tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa persen protonasi kitosan semakin menurun dengan naiknya pH (Tabel I). Persen protonasi yang semakin besar mengakibatkan semakin banyaknya gugus NH/. Gugus inilah yang berinteraksi dengan anion kromat, oleh karena itu gugus tersebut berperan besar dalam proses biosorpsi Cr (VI). Tabel 1. Persen protonasi kitosan pada berbagai pH pH 7,3 6,3 5,3 4,3

Persen protonasi (%) 9 50 91 99

Gambar 3 juga memperlihatkan

bahwa AOPSC memiliki efisiensi

adsorpsi yang paling rendah dibanding kedua biosorben berbasis OPSC lainnya. 90 80 "" m E

;:.

·u '"0.. '"u <:

70 60 50 40

0

••e-

30

0 III

"0

'"

20 10 0 0

2

4

6

8

10

pH

I·····•..

CFTS

-11-

HCI treated TS

-.Ir-

Oxalic acid treated Tsl

Gambar4. Efek pH pada biosorpsi Cr (VI) pada berbagai biosorben berbasis asam jawa. Konsentrasi Cr (VI) = 100 mg/l, kecepatan agitasi 200 rpm, waktu kontak 3jam, dosis biosorben 40 gL·1 Untuk biosorben berbasis asam jawa (Gambar 4), efisiensi biosorpsi Cr(VI) yang paling optimum didapatkan pada pH 3 (Srinivasa dkk., 2007).

8


ISSN 1411-7703

Penelitian yang dilakukan oleh Agarwal dkk. (2006) juga menunjukkan hasil yang sama, untuk biosorben tempurung asam jawa. Tempurung asam jawa bersifat kaya akan protein dan asam amino (Marathe dkk., 2002). Dari komposisi senyawa dalam biosorben tersebut, dapat disimpulkan bahwa biosorben asam jawa memiliki gugus fungsi amina yang dapat bermuatan positif (NH3+) apabila mengalami

protonasi.

Dengan

demikian

dapat dipahami

bahwa

efisiensi

biosorben ini akan optimum pada pH rendah. Pada pH tinggi akan terjadi deprotonasi sehingga efisiensi biosorpsi akan menurun. Selain itu kemungkinan akan terjadi kompetisi

antara oksoanion

dari Cr dengan ion OH" dalam

berinteraksi dengan biosorben. 2. Pengaruh waktu kontak terhadap biosorpsi Waktu kontak antara biosorben dengan adsorbat, dalam hal ini yaitu larutan Cr(VI), sangat mempengaruhi efisiensi biosorpsi terhadap Cr(VI). Hal ini berlaku untuk berbagai biosorben, termasuk biosorben Bengal gram, biosorben berbasis OPSC, dan biosorben berbasis asamjawa. Secara umum, pada menit-menit awal, laju biosorpsi meningkat secara signifikan. Hal ini disebabkan oleh kapasitas permukaan biosorben yang masih cukup besar untuk melakukan pengikatan

dengan logam. Setelah kapasitas

biosorben menjadijenuh, yaitu pada saat terjadi kesetimbangan, laju pengikatan logam dikontrol oleh laju dim ana logam ditransportasikan dari sisi eksterior ke dalam sisi interior dari partikel biosorben.

~ a..t: 0

~

0

III

"C III

U

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

o . 0

50

100

150

200

250

300

350

Time (min)

--+-10 ppm

20 ppm - +-50 ppm ~100

ppm

Gambar 5. Efek waktu kontak pada persentase biosorpsi Cr (VI). Dosis Bengal gram = 10 gL·1, kecepatanagitasi 120 rpm, pH2,0

9


Untuk biosorben

ISSN 1411-7703

Bengal gram, waktu kontak yang menghasilkan

efisiensi biosorpsi optimum adalah selama 180 menit untuk larutan Cr (VI) 10, 20, 50, dan 100 ppm (Gambar 5). Waktu optimum ini tidak bergantung pada konsentrasi larutan Cr(VI). Pengaruh konsentrasi Cr(VI) hanya terlihat dari segi efisiensi biosorpsi,

dimana semakin tinggi konsentrasi,

semakin menurun

efisiensi. Efisiensi akan menurun dari 99,65% dalam larutan 10 mg/L menjadi 75% dalam larutan 100 mg/L. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh adanya jumlah

ion yang berkompetisi

untuk mengikat

sisi aktif biosorben,

serta

berkurangnya sisi aktifbiosorben tersebut (Ahalya dkk., 2005). Hasil yang sama juga diperoleh untuk biosorben berbasis OPSC, yaitu CCAB dan CCB (Gambar

6). Efisiensi

pembuangan

krom oleh CCAB

meningkat dari 60% sampai 90% jika waktu kontak naik dari 30 menit menjadi 180 menit. Biosorben AOPSC memberikan hasil yang berbeda, yaitu waktu kontak optimum yang lebih lama (300 menit). Hasil ini mengindikasikan bahwa modifikasi dengan kitosan dapat memberikan gugus fungsi yang lebih banyak sehingga dapat meningkatkan kapasitas pengikatan Cr(VI), dan pada akhimya mempersingkatproses

biosorpsi (Nomanbhay dan Palanisamy (2005).

l

100 ·90

.•...

ee

{r c: Q:

I

i

~

S'(I

11,) @

;'>1) 40

3Q

.11I

Ir

20 1ft

(,

1

I

L_

I,..

lift

T!me(mln)

[-"~CCA6-::;""CCB :;::AOPSC

!

Gambar 6. Efek waktu kontak pada biosorpsi Cr (VI). Konsentrasi Cr (VI) = 20 mg/mL, pH 4, kecepatan agitasi 200 rpm, dosis biosorben 40 gL-1

Waktu optimum yang lebih singkat diperoleh dengan menggunakan biosorben

berbasis asam jawa (Srinivasa

dkk., 2007). Efisiensi biosorpsi

meningkat sampai mencapai optimum pada 120 menit untuk CFTS, 60 menit

10


ISSN 1411-7703

untuk H-TS, dan kurang dari 50 menit untuk O-TS (Gambar 7,8,9). Efisiensi yang lebih besar juga ditunjukkan oleh biosorben yang telah diaktivasi oleh asam, dengan urutan efisiensi sebagai berikut : CFTS
bahwa

aktivasi

asam berperan

dalam

sisi aktifuntuk mengikat logam. Hal ini dapat dilihat dari

spektra FTIR yang menunjukkan bahwa spektra gugus C=O ester aromatik dari CFTS telah menghilang setelah diaktivasi dengan asam (menjadi H- TS dan 0TS). Puncak baru yang muncul menunjukkan

adanya molekul heterosiklik

ortodisubstitusi aromatik, namun puncak ini tidak menunjukkan spektra logam yang teradsorpsi. Hal ini mengindikasikan

adanya kemungkinan

pemutusan

cincin setelah biosorpsi krom. Dengan demikian berarti kapasitas pengikatan dari H- TS dan 0-TS menjadi lebih besar daripada CFTS. Pada akhimya meningkatnya

kapasitas

pengikatan

ini

menyebabkan

tercapainya

kesetimbangan dalam waktu yang lebih singkat. 80

..

70

~

60

E

ii'u f'!

"

50

0f'! <J

40

I::

0

~

~ 0

30

'" " eX 20 10

20

40

60

80

100

120

140

160

Time (min)

I •.

50 pprn

•

100 ppm

"

150 ppm

.•

200 ppm

I

Gambar 7. Efek waktu kontak terliadap biosorpsi Cr (VI) pada biosorben CFTS. Konsentrasi Cr (VI) = 50, 100 150, 200 mg/l, kecepatan agitasi 200 rpm, dosis biosorben 40 gL·1

11


ISSN 1411-7703

100 ,--------------------------------, 90 .!!!80 Cl

e..

70

~ .~ 60

a. ~

50

c: .S! 40 a.

5

30

III

« "

20 10

20

40

60

80

Time (nin)

I•

50 ppm

•

100 ppm

;. 150 ppm

;. 200 ppm

I

Gambar 8. Efek waktu kontak terhadap biosorpsi Cr (VI) pada biosorben H- TS. Konsentrasi Cr (VI) = 50, 100 150, 200 mg/l, kecepatan agitasi 200 rpm, dosis biosorben 40 gL·1 140

u.o

120

Cl E 100

~

n RI

~

..

••

•

•

80

<J

c: 0

60

~•.. 0 III

40

" « 20

20 1 __

40

50 ppm ---

60

80

100

Time (nin) 100 ppm __ 150 ppm __

120

200 ppm

140

160

I

Gambar 9. Efek waktu kontak terhadap biosorpsi Cr (VI) pada biosorben H- TS. Konsentrasi Cr (VI) = 50, 100 150, 200 mg/l, kecepatan agitasi 200 rpm, dosis biosorben 40 gL1

-..

3. Pengaruh dosis biosorben terhadap biosorpsi Pengaruh dosis biosorben Bengal gram terhadap efisiensi biosorpsi dapat dilihat pada Gambar 10. Dari gambar tersebut terlihat bahwa efisiensi 99% tercapai pada penambahan dosis Bengal gram sebanyak 10, 20, dan 40 g/L, masing-masing

untuk larutan dengan konsentrasi 10, 20, dan 50 mg/l Cr(VI)

12


(Ahalya

dkk.,

menyebabkan

2005).

Meskipun

semakin

ISSN 1411-7703

tinggi

dosis biosorben

dapat

semakin tinggi pula efisiensi biosorpsi, namun laju kenaikan

biosorpsi tidak sebanding dengan kenaikan dosis biosorben. Hal ini disebabkan oleh adanya interferensi antara sisi-sisi aktif pada konsentrasi tinggi. Biosorpsi krom yang lebih tinggi pada dosis biosorben yang lebih rendah disebabkan oleh rasio logam per biosorben yang lebih tinggi. Rasio tersebut menurun dengan naiknya kuantitas biosorben (Puranik dan Paknikar, 1999). Dari Gambar 11 terlihat bahwa untuk biosorben asam jawa efisiensi biosorpsi krom meningkat dengan meningkatnya jumlah biosorben, dan dapat mencapai 93%, 96%, dan 98%, masing-masing untuk CTFS, H- TS, dan 0-TS (Srinivasa dkk., 2007) Sebagaimana untuk biosorben Bengal gram, naiknya efisiensi pada dosis biosorben yang makin tinggi disebabkan oleh makin besamya luas permukaan, sehingga makin banyak pula sisi aktif yang tersedia. Setelah dosis biosorben mencapai 0,25 g, maka akan terjadi kesetimbangan sehingga efisiensi biosorpsi krom tidak meningkat secara signifikan. 100 90 80 ~ e; 70 -0 60 Cl> .0 •..0 50 If) 40 -0 '0" 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

bgh (gll)

~10

ppm

20 ppm

50ppm

Gambar 10. Efek dosis Bengal gram pada biosorpsi Cr (VI) pada pH 2,0, waktu kontak 200 menit, kecepatan agitasi 120 rpm

13

,


ISSN 1411-7703

100 99 98

iij >

97

E

96

0

~ ~

95

0

94 93 92 0.05

0

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

Amount of adosrbent, 9

1-.

eFTS

__to_

H-TS --

0- TS

1

Gambar 11. Efek dosis biosorben berbasis asam jawa terhadap biosorpsi Cr (VI). Konsentrasi Cr (VI) = 100 mg/l, kecepatan agitasi 200 rpm, waktukontak 120 rpm 100 90

~ !;...

80

>.

70

(J

~

60

lE

50

'0 W

7il 40 > o 30

~

110:

20 10

10

15

20

Dose of Adsorbent

I....•....CCAB

...•... CCB __

30

25

35

(g/l) AOPSC

I

Gambar 12. Efek dosis biosorben pada biosorpsi Cr (VI). Konsentrasi Cr (VI) 20 mg/mL, kecepatan agitasi 200 rpm, waktu kontak 3jam, pH 4

=

Seperti po la yang diperoleh pada biosorben yang lain, kenaikan efisiensi biosorpsi untuk biosorben berbasis OPSC juga terjadi pada dosis biosorben yang semakin tinggi (Gambar

12). Pada konsentrasi

Cr(VI) 20 mg/l, efisiensi

maksimum biosorpsi krom adalah sekitar 86% untuk CCAB pada dosis 13,5 g/l, 64% untuk CCB pada dosis 18 g/L, dan 52% untukAOPSC Data ini menunjukkan memberikan

pada dosis 24 g/L.

bahwa di antara biosorben berbasis OPSC, CCAB

efisiensi biosorpsi Cr(VI) yang paling tinggi (Nomanbhay dan

Palanisamy, 2005).

14

3

Berkala Penelitian Teknologi Kulit, Sepatu clan Produk Kulit

ISSN 1411-7703

KESIMPULAN Efisiensi biosorpsi Cr(VI) dipengaruhi

oleh interaksi antara ion logam

sebagai adsorbat dengan sisi aktif pada permukaan biosorben. Pada pH rendah, ion logam berada sebagai anion kromat sehingga efisiensi biosorpsi semakin besar karena adanya interaksi antara anion kromat dan sisi aktifbiosorben yang bermuatan positif. Semakin lama waktu kontak, efisiensi biosorpsi semakin besar sampai waktu tertentu,

dan di atas rentang

waktu terse but efisiensi

meningkatnya jumlah ion yang berkompetisi

akan konstan

k~rena

dan menurunnya jumlah sisi aktif

biosorben. Semakin besar dosis biosorben, efisiensi biosorpsi semakin besar dan pada dosis tertentu akan terjadi kesetimbangan

sehingga efisiensi biosorpsi tidak

meningkat secara signifikan. Efisiensi biosorpsi dapat mencapai lebih dari 90% r

untuk pH antara 2 - 5, waktu kontak antara 50 - 180 menit, dan dosis biosorben antara 10 - 40 g/L, bergantung pada jenis biosorben dan metode modifikasinya. DAFTAR PUSTAKA Agarwal, G. S., Bhuptawat, H.K., Chaudhari, S. 2006. Biosorption of aqueous Cr(VI) by Tamarindus indica seeds. Bioresource Technology, vol.97, no. 7,949-956. Ahalya, N., Kanamadi, R.D., Ramachandra, T'V, 2005. Biosorption of chromium (VI) from aqueous solutions by the husk of Bengal gram (Cicer arientinum). Environmental Biotechnology, vol.8, no.3. Amir, Hossein Mahvi., Dariush, Naghipour., Forugh, Vaezi., Shahrokh, Nazmara. 2005. Teawaste as an adsorbent for heavy metal removal from industrial wastewaters. American Journal of Applied Sciences, vol.2, no.I, 372-375 Bai, Sudha R., Abraham, Emilia. 2003. Studies on chromium (VI) adsorptiondesorption using immobilized fungal biomass. Bioresources Technology, vol. 87, no. 1, 17-26. Benito, Y, Ruiz, M.L. 2002. Reverse osmosis applied to metal finishing wastewater. Desalination, vol.142, no.3, 229-234 Chubar, N., Carvalho, J.R., dan Neiva Correia, M.l 2003. Cork biomass as biosorbent for Cu (ll), Zn (Il) and Ni (Il), Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, vol.230, no.1-3, 57-65 Dakiky, M., Khamis, M., Manassra, A., dan Mereb,M. 2002. Selective adsorption of chromium (VI) in industrial wastewater using low-cost abundantly available adsorbents. Advances in Environmental Research, vol.6, noA, 533-540

15


ISSN 1411-7703

Dambies, L., Guimon, C., Yiacoumi, S., Guibal, E. 2001. Characterization of metal ion interactions with chitosan by X-ray photoelectron spectroscopy. Colloids and Surfaces, vol.177, 203-214 Espinola, A., Adamian, R., dan Gomes, L.M.B.. 1999. An innovative technology: natural coconut fibre as adsorptive medium in industrial wastewater cleanup. Proceedings of the TMS Fall Extraction and Processing Conference, vol.3, 2057-2066 Iqbal, M., Saeed, A., Akhtar, N. 2002. Petiolar felt-sheath of palm: a new biosorbent for the removal of heavy metals from contaminated water. Bioresources Technology, vol.81,no.2, 153-155 Juang, R.S dan Shiau, R.C. 2000. Metal removal from aqueous solutions using chitosan enhanced membrane filtration. Journal of Membrane Science, vol. 165, no.2, 159-167 Kortenkamp, A., Casadevall, M., Faux, S.P., Jenner,A., Shayer, R.O.J., Woodbridge, N., Obrien, P. 1996. A role for molecular oxygen in the formation of DNA damage during the reduction of the carcinogen chromium (VI) by glutathione. Archive of Biochemistry and Biophysics, vo1.329, no.2, 199-208 Marathe, R.M., Annapure, U.S., Singhal, R.S., Kulkarni, P.R.. 2002. Gelling behaviour of polyose from Tamarindus indica seed kernel polysaccharide, Food Hydrocolloids, vol.16, no.5, 423-426 Marshall, W.E., Wartelle, L.H., Boler, D.E., Toles, C.A.. 2000. Metal ion adsorption by soybean hulls modified with citric : a comparative study, Environmental Technology, vol.21, no.6, 601-607 Melo, M., D'Souza, S.F. 2004. Removal of chromium by mucilaginous seeds of Ocimum Basilicum, Bioresource Technology, vo1.92, no.2, 151-155 Mercedes R.O, MiguelA. M. S, Vicente S. 0, Joaquin F. P, JuanA. N. 1999. Tannery wastewater recycling in leather industries, Project life 00 env/e/000498, Instituto Tecnol6gico del Calzado y Conexas (INESCOP) Niyogi, S., Abraham, E.T., Ramakrishna, S.Y. 1998. Removal of chromium (VI) ions from industrial effluents by immobilized biomass of Rhizopus arrhizus, Journal of Scientific and Industrial Research, vol.57, no. 10-11,809-816 Nomanbhay, S.M., Pa1anisamy, K. 2005. Removal of heavy metal from industrial wastewater using chitosan coated oil palm shell charcoal, Electronic Journal of Biotechnology, vol.8, no.1 Puranik, P.R., Paknikar, K.M. 1999. Biosorption of lead, cadmium, and zink by citrobacter strain MCMB-181 : characterization studies. Biotechnology Progress, voLl5, no.2, 228-237

16


ISSN 1411-7703

Rengaraj, S., Yeon, K.H., Moon, S.H. 2001. Removal of chromium from water and wastewater by ion exchange resins. Journal of Hazardous Materials, vol.87, no.1-3,273-287 Saeed. A., Iqbal, M., Akhtar, M.W. 2002. Application ofbiowaste materials for the sorption of heavy metals in contaminated aqueous medium. Pakistan Journal of Scientific and Industrial Research, vol.45, no.3, 206-211 Srinivasa, R. P., Ajithapriya, 1., Kachireddy, VN.S.R .. 2007. Biosorption of hexavalent chromium using Tamarind (Tamarindus indica) fruit shell a comparative study. Environmental Biotechnology, vol.1 0, no.3 Teixeria, T, Ricardo, C., Zezzi Arruda, Aurelio, M. 2004. Biosorption of heavy metals using ricemilling by-product. Characterization and application for removal of metals from aqueous solutions. Chemosphere, vol.54, no. 7, 905915 World Bank Group, Tanning and Leather Finishing. 1998. Pollution Prevention and Abatement Handbook, http://www.ifc.orglifcext/enviro.nsf/Content/ EnvironmentalGuidelines. Enviromnent Department, Washington, D.C. Yurlova, L., Kryvoruchko, A., Komilovich, B.. 2002. Removal ofNi(II) ions from wastewater by micellar-enhanced ultrafiltration, Desalination, vol.144, 255260

17

PENGOLAHAN LIMBAH KROMIUM DARI INDUSTRI PENYAMAKAN KULIT MENGGUNAKAN METODE BIOSORPSI

Recommend Documents