STUD! ADSORPSI LOGAM BERAT SENG
(Zo) DENGAN
MENGGUNAKAN AKAR RAMBUT Solimum nigrum L GALUR A. TERIMOBILISASI
,
Oleh GUN GUN GUNAWAN F03497037
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2003
GUN GUN GUNAWAN. F03497037. Study on Zinc (Zn) Adsorption by Using lmobilized Hairy Roots of Solanum nigrum L strain AJ. Supervised by Nastiti Siswi
SUMMARY
Since the tragedy of mercury contamination in Minamata, Japan, serious attention to contamination of heavy metal increased with the development of various research to settle heavy metal contamination.
In Indonesia contamination of Zinc
(Zn) have exceeded to water quality specified PP No. 20 year 1990. Phytoremediation represent technology of waste detocsification by using crop or part of plant, are the effective method to reduce heavy metal contamination. This research aim to know the adsorption ability of hairy roots ground powder of Solanum nigrum L � on adsorbing zinc at some concentration level that was 50, 100. 150,200, 250 and 300 mgll. On the equilibrium analysis, the number of zinc which adsorbed by ground powder of Solanum nigrum L fu. were higher than activated carbon. The adsorption of Solanum nigrum L A; can be represented by Langmuir and Freundlich isotherms. These two equation are the most common equations on describing adsorption phenomena. The adsorption capacity shows the capacity of adsorbent.
It is calculated
through dividing adsorbat weight (mg) by the weight of the adsorbent (gr). Ground powder of Solanum nigrum L A4 was then immobilized by sodium alginate for a practical use. Zinc concentration which adsorbed by immobilized Solanum nigrum L A4 were higher than ground powder form. Eventhough the concentration of zinc which adsorbed by imobilized beads were higher, the adsorption capacity of Solanum nigrum L � on ground powder form were higher than in immobilized codition. It caused
by the
sodium alginate used for immobilization which also adsorbed zinc and
fonned the weight of adsorbent higher.
This implies that polymer used for
imobilization create a binding coated on the Solanum nigrum L � ground powder surface. The conclusions from this study is that the immobilized ground powder of
Solanum nigrum L has an ability to adsorb zinc. The consentration of zinc adsorbed by imobilized fonn were higher than ground powder form. The adsorption capacity of Solanum nigrum L A4 on ground powder form were higher than immobilized fonn. It caused by the sodium alginate used for Immobilization process that also adsorbed zmc.
GUN GUN GUNAWAN.
F03497037.
Studi Adsorpsi Logam Berat Seng (Zn)
Dengan Menggunakan Akar Rambut Solanum nigrum L
Galur A4.
Oi bawah
bimbingan Nastiti Siswi Indrasti dan Muhammad Ahkam Subroto. 2003.
RINGKASAN
Sejak terjadinya tragedi pencemaran merkuri di Minamata, Jepang. perhatian terhadap pencemaran logam berat meningkat seiring dengan pyngembangan berbagai penelitian untuk menangani limbah logam berat. Di Indonesia pencemaran logam herat Zn telah melebihi ambang batas persyaratan kualitas air yang ditetapkan pada PP No. 20 tabun 1990. Fitoremediasi merupakan teknologi detoksifikasi limbah dengan menggunakan taoaman atau bagiannya yang merupakan metode efektif uotuk mengatasi pencemaran limbah logam berat Penelitian ini bertujuan uotuk mengetahui kemampuan dari serbuk akar rambut Solanum nigrum L gatur Pv. dalam mengadsorpsi logam berat seng (Zo), pada beberapa tingkat konsentrasi yaitu 50, 100, 150,200,250 dan 300 mg/l. Pada analisis ekuilibrium (yang membandingkan banyaknya logam yang diadsorpsi oleh serbuk akar rambut Solanum nigrum L gaJur At dengan arang aktif) memperlihatkan adsorpsi yang dilakukan oleh serbuk akar pada setiap konsentrasi yang dicobakan lebih tinggi dibandingkan dengan arang aktif Kemampuan adsorpsi (qXmg/g) menunjukkan kemampuan suatu bahan adsorben terhadap suatu reaJ...-tan.
Kemampuan adsorpsi dapat dihitung dengan
menggunakan dua persamaan yaitu persamaan Langmuir dan persamaan Freundlich. Irnobilisasi serbuk akar Solanum nigrum L galur � dilakukan untuk memudahkan dalam pelaksanaan proses remediasi. Dalam keadaan terimobil konsentrasi Zn yang diadsorpsi lebih besar dibandingkan dengan keadaan tidak terirnobil. Hal ini terjadi karena adanya natrium aiginat yang digunakan untuk mengimobilisasi serbuk akar juga melakukan proses adsorpsi. Namun kemampuan adsorpsi lebih rendah dibandingkan dalam keadaan serbuk, karena natrium alginat mengakibatkan tertutupnya permukaan akar. Kesimpulan yang dapat diambil adalah bahwa akar rambut Solanum nigrum L galur At dalam keadaan terimobilisasi memiliki kemampuan dalam mengadsorpsi logam berat seng. Konsentrasi logam berat seng yang diadsorpsi oleh serbuk ak:ar rambut Solanum nigrum L galur At terimobilisasi lebih tinggi dibandingkan dengan serbuk akar yang tidak terimobilisasi, namun kemampuan adsorpsinya jauh lebih rendah dibandingkan dengan kemampuan adsorpsi akar yang tidak terimobil. Hal ini disebabkan karena tertutupnya permukaan akar oleh natrium alginat pada proses pembuatan akar imobil.
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
STUD! ADSORPSI LOGAM BERAT SENG
(Zn) DENGAN
MENGGUNAKAN AKAR RAMBUT Solanum nigrum L GALUR A, TERIMOBILISASI
SKRIPSI
Sebagai s alah satu syarat untuk memperoieh geiar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Jurusan TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institot Pertanian Bogor
Oleh GUN GUN GUNAWAN F03497037
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANJAN BOGOR 2003
FAKULTAS TEKNOU)GI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
STUDI ADSORPSI LOGAM BERAT SENG (Zo) DENGAN MENGGUNAKAN AKAR RAMBUT Solflnum nigntm L GALUR A, TERIMOBIUSASI
SKRIPSI
Sebagai salah sam syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN PadaJurusan TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
OIcb
GUN GUN GUNAWAN F03497037
DilahiIkan di Ciamis Pada tanggall l Novembe< 1978
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah swt. yang dengan rahmat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi yang berjudul "Studi Adsorpsi Logam Berat Seng (Zn) Dengan Menggunakan Akar Rambut Solanum nigrum L galur A4 Terimobilisasi" ini merupakan laporan penehtian penuhs di Laboratorium Biak Sel dan Jaringan, Pusat Penelitian dan Pengernbangan Bioteknologi LIPI, Cibinong dari bulan April 2003 hingga bulan Juni 2003. Penulis mengucapkan terima kasih dan honnat kepada semua pihak yang telah banyak membantu baik secara langsung dan tidak langsung telah membantu penulis menyelesaikan penelitian dan skripsi ini. terutama kepada : 1.
Dr. If. Nastiti Siswi Indrasti sebagai Pembimbing Akademik dan Pembimbing I
atas bimbingan dan arahannya. 2.
Dr.
Ir.
M.
Ahkam Subroto, M. App. Sc. sebagai pembimbing II atas
birnbingan, masukan dan saran serta nasihatnya. 3.
Dr. Ir. Sapta Raharja, DEA sebagai dosen penguji atas masukan dan nasihatnya.
4.
Dr.
Inez H
S
Loedin dan Dr.
Tri Muji Ennayanti yang telah mengijinkan
penutis untuk melakukan penelitian di Laboratorium Biak Set dan Jaringan. 5.
Bapak, Ibu, Kakak adik dan keluarga alas segala dukungan dan kasih sayangnya.
6.
Ternan-ternan koridor 19 1aboratoriwn biak sel danjaringan, : Yuni, Carla, Yuli, Yeni, Fatimah, Ucha, Angky, Neneng. Okta, Mirzan, Erwin dan mbak Diah
7.
Ternan kost Pondok Pisang. Anis, Janu, Kiyomi dan Iskandar atas dorongan semangat dan bantuannya Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini
terlepas dari itu semua penuJis berharap semoga skripsi ini bermanfaat untuk pengembangan ilmu pengetahuan dan masyarakat. Bogor, Agustus 2003
Gun Gun Gunawan
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR ............... .................................................................... . DAFT AR TABEL ...................................... ....................................................
iii
DAFT AR GAMBAR .................... .......... .......................................................
IV
.
PEN DAHULUAN ....................................................................... ..............
I
A LATAR BELAKANG ............. .....................................................
I
B. TUJUAN PENELITIAN .................................................. .............
4
C. HIPOTESIS .............................. ............................ ........................
4
II. TIN)AUAN PUSTAKA ............................................................. ...............
5
A KONSEP DASAR FITOREMEDIASI ...............................
5
I.
.
.
B. KUL TUR JARINGAN AKAR RAMBUT DAN BIOSORBEN TERJMOBILISASI ........................................................................
8
C. LOGAM BERAT ...........................................................................
10
D. KONSEP ADSORPSI....................................................................
13
E. PERSAMAAN FREUNDLICH DAN LANGMUiR.............
15
III. BAHAN DAN METODE ................... .....................................................
18
A ALAT DAN BAHAN ......................... ...... ............................. ....
18
I.
Alat.....................................................................................
18
2. Bahan.................................................................................
18
B. METODE PENELITIAN ......................................... .....................
18
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................................
22
A ANALISIS E KUlLIBRIUM .........................................................
22
B. STUDI ADSORPSI AKAR IMOBIL ............................................
32
KESIMPULAN DAN SARAN.................................................... ...........
42
A KESIMPULAN ..............................................................................
42
B. SARAN ..........................................................................................
43
.
V.
.
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
11
44
DAFfAR TABEL
Halaman Tabel I. Daftar elemen pencemar utanla logam herat dan sumbemya di alam...............................................................................................
II
Tabel 2. Konsentrasi Zn yang terdapat pada adoorben setelab disimpan pada sohu kamat selama 24 jam................... .............................. ..
24
Tabel 3. Rata-rata konsentrasi Zn yang diadsorPSi oleh kedua jenis adsorben ............................................................................................
26
Tabel 4. Berat Zn yang diadsorPSi oleh keduajenis adsorben....................
26
Tabel 5. Kemampuan adsorPSi serbuk akat rambut Solanum mgrum L galur A, dan arang aktifterhadap logam berat seng .....................
27
Tabel 6. Parameter persamaan Langmuir dan Freundlich uotuk serbuk akar rambut Solanum nig11lm L galur � terhadap logam Zn .......
32
Tabel 7 . Konsentrasi logam Zn yang tersisa dalam larutan berdasarkan waktu pengambilan sampel ...................................................... ....
33
Tabel 8. Konsentrasi Zn yang diadsorpsi oleh akar imobil berdasarkan waktu pengambilan sampel ........................... ................................
34
Tabel 9. Konsentrasi Zn yang diadsorpsi oleh serbuk akar rambut imobil berdasarkan waktu pengambilan sampei yang telah disesuaikan.. Tabel 10. Berat logam Zn
yang
diadoorPSi oleh
35
serbuk akat rambut
Solanum nigrum L galur Au. terimobilisasi berdasarkan waletu pengambilan sampel .......... ........ ... ... .... ................. .......................
36
Tabell!. Kemampuan adoorPSi akatterimobil (q).....................................
37
Tabel 12. Persamaan Langmuir dan Freundlich
serbuk akat Solanum
nigrum L galor A, terimobilisasi ................................................. Tabel13. Perbandingan
39
persamaan Langmuir dan Freundlich antara
serbuk akat rambut Solanum nigrum L
galor A,
tidak
terimobilisasi dan terimobilisasi .............................' ..........'.........
iii
40
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar
I. Tipe ekuilibrium adsorpsi............... ................... ...................
.
Gamhar 2. Diagram alie analisis ekuilibrium.. ..................................
15 19
Gambar 3. Diagram ali! preparasi biosorben terimobilisasi .....................
20
Gambar 4. Diagram a1ir studi adsorpsi akar imobil ..................................
21
Gambar 5. GrafIk hubungan antara perubahan konsentrasi Zn dengan konsentrasi Zn yang diadsorpsi oleh adsorben.. "...... ........... .... Gambar
27
6. Kemampuan adsorpsi serbuk akar rambut Solanum nigrnm L galur
Gambar 7.
At terhadap tarutao Zn (pada kondisi ekuilibrium
dengan suhu kam...-dan pH antara 5,7-5,8)......................
28
Garis regresi tinier penyederhanaan persamaan Langmuir "..
29
Gambar 8. Garis persamaan Langmuir serbuk akar rambut Solanum nigrnm L galur
At terhadap logam berat Zn ...........................
30
Gambar 9. Garis linear penyederhanaan persamaan Freundlich serbuk akar rambut Solanum nigrum L galur Gambar 10. Garis
persamaan
mampuan
galur
Freundlich
At ............................
yang menggambarkan ke-
31
adsorpsi serbuk akar rambut Solanum nigrom L
At. pada sistem yang tidak. ideal... '............................... '
31
Gambar I 1. Pengaruh waktu pada adsorpsi serbuk akar imobil terhadap logam berat Zn untuk beberapa tingkat konsentrasi larutan Zn
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . ................... . . . . . ...... . . . . . . . . . .
Gambar 12. Garis hubungan antara kemampuan adsorpsi
35
serbuk akar
terimobilisasi dengan perubahan konsentrasi Zn ............ .......
38
Gambar 13. Garis persamaan Freundlich dan Langmuir yang menghu bungkan
tingkat
konsentrnsi
Zn
dengan
kemarupuan
adsorpsi serbuk ak...- rambu! So/anum nignnn L galur A. terimobilisasi......................... ..................................................
IV
39
I.
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG Sejak teIjadinya tragedi pencemaran merkuri di Minamata, Jepang tahun
1953,
isu
pencemaran
iogam berat
meningkat
sejaian
dengan
pengembangan berhagai penelitian yang rnulai diarahkan pada berbagai aplikasi teknologi Wltuk menangani polusi lingkungan yang disebabkan oleh logam herat. Kecemasan yang berlebihan terhadap badirnya iogam berat di lingkungan dikarenakan tingkat keracunanny a yang sangat tinggi dalarn seluruh aspek kehidupan makhluk hidup.
Pencemaran terjadi pada saat
senyawa-senyawa yang dihasilkan dati kegiatan manusia ditambahkan ke dalam lingkungan. menyebabkan perubahan yang buruk terhadap kekhasan fisik, kimia, biologis dan estetis (Connel & Miller. 1995). Proses alam seperti perubahan siklus alamiah yang mengakibatkan teIjadinya peleburan batuan-batuan dan letusan gunung berapi merupakan kontributor
besar
teJjadinya
pencemaran
logam
berat
ke
lingkungan
(Suhendrayatna, 2001). Selain proses alami, kontributor pencemaran logam berat keda1am Iingkungan juga dihasilkan oleh aktivitas pertanian seperti penggunaan insektisida dan pestisida, pabrik pembuatan akilbaterai (Dannono, 1995),
dan industri-industri lain yang melibatkan proses elektroplating,
pencelupan, industri kertas dan indllstri pertambangan (Chen
el
aI., 1996).
Industri lain yang tidak melakukan pengolaban terhadap limbab yang dihasilkan dan
industri yang tidak sempuma dalam proses pengolahan
limbah, juga memberikan kontribusi yang tidak sedikit terhadap terjadinya pencemaran logam herat Tidak seperti polutan organik yang pada beberapa kasos pencemaran dapat didegradasi, logam herat yang dibuang ke lingkungan cenderung tidak terdegradasi, tersirkulasi dan biasanya terala.nnulasi melalui rantai makanan yang merupakan ancaman bagi hewan dan manusia (Chen et al., 1996). Majare & Bulow (2001) memperlruat peruyataan Chen el al. (1996) babwa iogam berat tidak bisa didegradasi secant kimiawi dan biologis dan tidak
