STUDI ISOTERM DAN KINETIKA ADSORPSI KROM HEKSAVALEN

STUDI ISOTERM DAN KINETIKA ADSORPSI KROM HEKSAVALEN (Cr6+) TERHADAP ADSORBEN GAMBUT DENGAN SISTEM BATCH Adsortion Isotherm and Kinetics Studies Krom Heksavalen (Cr6+) to the Peat Adsorbent with Batch Systems Widya Mulida*, Mahmud1, Badaruddin Mu’min 2 1

Prodi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, ULM, JL. Unlam III Banjarbaru, 70714, Kalimantan Selatan 2 Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat E-mail: [email protected]

ABSTRAK Limbah cair yang mengandung krom heksavalen (Cr6+) dapat membahayakan lingkungan dan kesehatan. Efek samping dari Cr6+ pada kulit yaitu dermatitis, dan reaksi alergi kulit. Selain itu menyebabkan timbulnya gejala pernapasan termasuk batuk dan sesak napas. Maka perhatian yang serius telah dilakukan untuk menemukan metode yang efektif dan efisien untuk menghilangkannya dari air limbah industri. Gambut adalah salah satu material yang dapat digunakan untuk mengurangi Cr6+ dari larutan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui mekanisme yang terjadi pada proses adsorpsi logam Cr6+ terhadap adsorben gambut dengan menggunakan model isoterm dan kinetika adsorpsi yang sesuai. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium menggunakan larutan artifisial Cr6+ dan kemudian mencampurkan asorben gambut. Sehingga didapatkan hasil untuk adsorpsi Logam Cr6+ terhadap adsorben gambut lebih sesuai dengan model Redlich-Peterson, dengan nilai R2 adalah 0,987. Selain itu model Isoterm yang mendekati yaitu model isoterm Langmuir, Freundlich dan Temkin dengan nilai R2 adalah 0,9528; 0,9584 dan 0,9236 dan kinetika yang cocok adalah model Pseudo Orde Dua dengan nilai R2 yaitu 0,9915 dan mekanisme yang terjadi yaitu secara kimia. Kata Kunci: Gambut, Cr6+, Isoterm, Kinetika, Mekanisme

ABSTRACT Wastewater containing hexavalent chromium may be harmful to the environment and health. Cr6+ side effects on the skin is dermatitis, and allergic skin reactions. Besides causing respiratory symptoms including cough and shortness of breath. Then serious attention has been made to find an effective and efficient method to get rid of industrial waste water. Peat is one of the materials that can be used to reduce Cr6 from solution. This study was conducted to determine the mechanisms involved in the process of metal adsorption on adsorbent Cr6+peat using models and kinetics of adsorption isotherms corresponding. Research conducted in laboratory scale using an artificial solution and then mixing the adsorbent Cr6+ peat. So that the result obtained for the metal Cr6+ adsorption on the adsorbent peat Cr6+ more in line with the Redlich-Peterson model, with the value of R2 is 0,987. Besides nearly isothermal models namely Langmuir isotherm, Freundlich and Temkin with value R2 is 0,9528; 0,9584 dan 0,9236 and kinetics suitable is the Pseudo Second Order Model with the value of R2 is 0,9915 and the mechanisms involved are chemically. Keywords: Peat, Cr6+, Isotherm, Kinetics, Mechanisms

I. PENDAHULUAN Logam berat Krom (Cr) mempunyai daya racun yang tinggi dan dapat mengakibatkan terjadinya keracunan akut serta keracunan kronis. Logam ini banyak digunakan dalam industri elektroplating, penyamakan kulit, cat, tekstil, dan industri kimia. Limbah cair yang mengandung krom heksavalen (Cr6+) dapat membahayakan lingkungan dan kesehatan. Efek samping dari Cr6+ pada kulit yaitu dermatitis, dan reaksi alergi kulit. Selain itu menyebabkan timbulnya gejala pernapasan termasuk batuk dan sesak napas. Logam tersebut dapat terakumulasi dalam rantai makanan, maka perhatian yang serius telah dilakukan untuk menemukan metode yang efektif dan efisien untuk menghilangkannya dari air limbah industri (Darmono, 1995; Hasrianti, 2012). Salah satu alternatif untuk mengurangi logam berat Cr6+ adalah dengan cara adsorpsi dengan memanfaatkan media yang ada dan yang terdapat di alam seperti tanah gambut. Gambut adalah salah satu material yang dapat digunakan untuk mengurangi ion logam berat dari larutan (Brown dkk., 2000). Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Munawar (2010) gambut memiliki daya serap tinggi terhadap bahan-bahan terlarut seperti logam dan senyawa organik polar. Gambut adalah material yang kompleks dengan komponen utama yang terdiri dari lignin dan selulosa. Senyawasenyawa tersebut, khususnya lignin memiliki berbagai gugus fungsi seperti alkohol, aldehida, keton, asam karboksilat, fenolik, hidroksil dan eter yang dapat berperan dalam pembentukan ikatan kimia. Karakteristik ini menjadi dasar utama dari berbagai studi tentang penggunaan gambut untuk pemurnian air limbah yang mengandung logam-logam berat (Brown dkk., 2000; Akinbiyi, 2000). Studi tentang penyisihan Cr pada air limbah dengan metode adsorpsi telah dilakukan oleh cukup banyak peneliti, diantaranya: adsorpsi Cr total pada limbah cair sasirangan dari kedalaman gambut yang berbeda (Safriansyah, 2014); adorpsi Cr pada limbah cair sasirangan menggunakan gambut sebagai adsorben dengan proses batch (Indriyani, 2014). Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, belum ada yang mempelajari mekanisme adsorpsi Cr6+ menggunakan gambut sebagai adsorben. Sehingga, untuk menentukan mekanisme adsorpsi yang terjadi maka dipelajari model isoterm dan kinetika adsorpsi. Penelitian ini bertujuan mempelajari peristiwa penyerapan Cr6+ pada gambut menggunakan beberapa model isoterm, yaitu model Langmuir, model Freundlich, model Redlich-Peterson dan model Temkin. Selain itu, juga digunakan model kinetika adsorpsi yaitu model pseudo orde satu, pseudo orde dua dan freundlich modifikasi. II. METODE PENELITIAN Bahan dan Peralatan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan untuk penelitian ini yaitu: Gambut lapisan atas yang diambil pada kedalaman 10-30 cm di daerah Gambut km. 18, Kabupaten banjar, Kalimantan Selatan, Aquades, HCl (Merck), NaOH (Emsure), K2Cr2O7 (Merck). Alat-alat yang akan digunakan pada penelitian ini yaitu: Oven (Memmert 1010.01.221.0301), Pengaduk magnetik, pH meter (LT Lutron), Membran filter ukuran pori 0,45 μm (Advantec), Vakum Pump (GAST DOA-P504-BN), Desikator, Shaker (Wiseshake SHO-2D), Neraca Analitik (OHAUS PA214 ), Alat penumbuk, Ayakan tanah ukuran 80 Mesh dan 100 Mesh (Standard ASTM), Inductively Coupled Plasma (ICP) (HORIBA Scientic). Preparasi Adsorben Pengambilan sampel gambut dengan cara membuat plot berukuran 50 × 50 cm. Gambut lapisan atas dibersihkan dari rumput, ranting dan akar tanaman sedalam 10 cm. Untuk gambut yang akan digunakan sebagai adsorben diambil pada kedalaman 10 sampai 30 cm. Gambut yang akan dijadikan adsorben sebelumnya dipreparasi terlebih dahulu dengan dicuci dengan aquades dan kemudian

dijemur dibawah sinar matahari (Aisyahwalsiah, 2013). Gambut yang telah dijemur lalu dioven dengan suhu 1050C selama 24 jam (Nisa, 2014). Gambut yang telah dioven lalu digerus menggunakan mortar porselin. Setelah digerus gambut disaring dengan saringan nomor mesh 80 dan 100 (Standard ASTM) (Indriyani, 2014). Larutan Artifisial Untuk membuat larutan artifisial Cr6+, mula-mula disiapkan larutan induk K2Cr2O7. Panaskan kristal K2Cr2O7 pada suhu 105 ºC selama 1 jam dan kemudian dinginkan dalam desikator. Sebanyak 2,83 gram K2Cr2O7 dilarutkan dalam labu ukur 1000 mL dengan air bebas mineral dan tepatkan hingga tanda tera kemudian didapatkan larutan induk 1000 ppm. Keseluruhan larutan artifisial Cr6+ dibuat dengan cara mengencerkan larutan induk tersebut (SNI 6989.53, 2010). Percobaan Batch Proses percobaan Batch dilakukan dengan menggunakan larutan artifisial Cr6+ sebanyak 200 mL yang dimasukkan kedalam Erlenmeyer 250 mL lalu diukur pH awalnya dan kemudian diatur pH-nya sesuai dengan rentang pH yaitu dari pH 3 sampai 8. Kemudian dimasukkan adsorben gambut dengan dosis 5 gr/L, kemudian dikocok dengan shaker pada kecepatan rotasi 180 rpm selama 240 menit (Altin etc., 1997). Setelah proses tersebut selesai kemudian sampel disaring dengan kertas saring dengan ukuran pori 0,45 μm (Chairuddin, 2014). Setelah disaring hasil olahan diukur pH akhir dan diuji konsentrasi logam Cr6+ nya untuk mengetahui pH terbaik yang dapat menurunkan konsentrasi Cr6+ paling tinggi sehingga didapat pH adsorpsi terbaik yang nantinya akan digunakan pada proses penentuan waktu kontak ekuilibrium dengan variasi waktu yang digunakan adalah 5 sampai 1200 menit dan dimana hasil ini akan digunakan pada proses penentuan dosis terbaik dengan memvariasikan dosis adsorben yaitu 4 sampai 9 gr/L. Jumlah Cr6+ yang diserap oleh adsorben gambut (1) dan derajat adsorpsi (%) (2) dapat dihitung dari persamaan (Bhattacharraya and Gupta, 2008): Co − Ce (1) qe = Co

Co − Ce (2) % adsorpsi = × 100 Co Dimana, qe adalah Jumlah adsorbat terserap per massa padatan pada kesetimbangan (mg/g), Co adalah Konsentrasi awal larutan (mg/L), Ce adalah Konsentrasi larutan pada kesetimbangan (mg/L). Percobaan Isoterm Adsorpsi Menurut Montgomery (1985) isoterm adsoprsi menjelaskan konsentrasi kesetimbangan adsorbat pada permukaan adsorben sebagai fungsi konsentrasi adsorbat di dalam larutan. Kesetimbangan adsorpsi adalah suatu keadaan dimana tidak terjadi lagi perubahan konsentrasi adsorbat baik dalam fasa cair (Ce) maupun di adsorben (qe) atau kecepatan adsorpsi dengan desorpsinya telah sama. Percobaan isoterm adsorpsi dilakukan dengan cara memasukkan 200 mL larutan artifisial Cr6+ dengan pH terbaik yang dimasukkan kedalam Erlenmeyer 250 mL dengan variasi konsentrasi larutan artifisial Cr6+ yaitu 5 sampai 25 mg/L lalu dimasukkan adsorben gambut dengan dosis terbaik, kemudian dikocok dengan shaker pada kecepatan rotasi 180 rpm selama waktu ekuilibrium yang didapat. Kemudian larutan hasil olahan disaring menggunakan kertas saring ukuran pori 0,45 μm (Munawar, 2007). Selanjutnya larutan artifisial hasil olahan diukur pH akhir dan diuji konsentrasi logamnya. Model isoterm adsorpsi yang sering digunakan untuk menjelaskan kesetimbangan konsentrasi adsorbat pada peristiwa adsoprsi adalah model Langmuir, model Freundlich, Model Redlich-Peterson, dan Model Temkin.

Model Isoterm Langmuir Isoterm Langmuir mengasumsikan bahwa adsorpsi lapisan tunggal (monolayer) pada permukaan yang mengandung sejumlah tertentu pusat adsorpsi dengan energi-energi adsorpsi yang seragam tanpa perpindahan adsorbat pada bidang permukaan (Nix, 2001; Hasrianti, 2012). Eksperesi matematis adsorpsi Langmuir adalah sebagai berikut : K L q maks Ce (3) qe = 1 + K L Ce Dimana, qo adalah jumlah massa adsorbat maksimum yang terserap per unit massa adsorben pada saat site adsorpsi jenuh dengan adsorbat, b adalah konstanta empirik yang berikatan dengan energi interaksi permukaan (1/mg). Bentuk linear dari persamaan (3) adalah : Ce 1 1 (4) = + Ce qe KL qmaks qmaks Dengan membuat plot Ce/qe terhadap Ce akan diperoleh kurva linier dengan kemiringan (slope) = 1/qmaks dengan tinggi (intersep) = 1/K L qmaks, sehingga qmaks dan K L dapat dihitung. Model Isoterm Freundlich Isotermal Freundlich ini digunakan pada energi permukaan yang heterogen dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Konsentrasi adsorbat antara 2 fasa dinyatakan sebagai (Tchobanoglous dkk., 2003; Weber, 1972; Munawar; 2007) : 1/n (5) q e = K f Ce Dimana, Kf adalah faktor kapasitas Freundlich (L/g), dan 1/n adalah konstanta. Bentuk linear dari isoterm Freundlich ditunjukkan oleh persamaan : 1 𝐥og q e = log K f + log Ce (6) n Dengan cara demikian, akan diperoleh kurva linier dengan slope = 1/n dan intersep = log Kf, sehingga parameter n dan Kf dapat dihitung. Model Isoterm Redlich-Peterson Model Redlich-Peterson adalah model yang menggabungkan elemen-elemen dari kedua persamaan Langmuir dan Freundlich, dan mekanisme adsorpsinya adalah penggabungan dari kedua isoterm Langmuir dan Freundlich dan tidak mengikuti adsorpsi monolayer yang ideal (Curkovic dkk; 2011). K R Ce (7) qe = β

1 + αR Ce

Dimana β adalah eksponen yang terletak di antara 0 dan 1. Ketika β = 0 konversi ke persamaan hukum Henry dan jika β = 1 konversi ke persamaan Langmuir, linierisasinya yaitu : ln

Ce = β ln Ce − ln K R qe

(8)

Model Isoterm Temkin Persamaan Temkin berasumsi bahwa panas adsorpsi dari semua molekul dalam lapisan semakin banyak yang tertutupi dengan distribusi energi ikatan yang seragam (Mall dkk., 2005; Sholeh dkk., 2012). RT (9) q = ln (K C ) e

b

T e

RT

Dimana, b adalah Konstanta persamaan Temkin dan KT adalah Konstanta ikatan pada kondisi kesetimbangan terkait dengan energi ikatan maksimum (L/mg). Persamaan Temkin dapat dilinierisasi menjadi : RT RT (10) q = ln K + ln C e

b

T

b

e

Percobaan Kinetika Adsorpsi Kinetika adsorpsi menyatakan tingkat kecepatan penyerapan yang terjadi pada adsorben terhadap adsorbat. Pengujian laju adsorpsi dapat dilakukan dengan menduga orde reaksi yang mungkin. Percobaan kinetika adsorpsi dilakukan dengan cara memasukkan 200 mL larutan artifisial Cr6+ dengan pH terbaik yang dimasukkan kedalam Erlenmeyer 250 mL dengan variasi konsentrasi larutan artifisial Cr6+ yang sudah ditentukan lalu dimasukkan adsorben gambut dengan dosis terbaik, kemudian dikocok dengan rotary shaker pada kecepatan rotasi 180 rpm selama waktu kontak 5 sampai 1200 menit. Kemudian larutan hasil olahan disaring menggunakan kertas saring ukuran pori 0,45 μm (Munawar, 2007). Selanjutnya larutan artifisial hasil olahan diukur pH akhir dan diuji konsentrasi logamnya. Beberapa model kinetika empirik dan mekanistik yang sering dipakai untuk observasi kinetika proses adsorpsi dijelaskan berikut ini. Model Pseudo Orde Satu Persamaan lagergren adalah model kinetika mekanistik pertama untuk sistem liquid-solid yang berbasis kepada kapasitas solid. Bentuk umum persamaan Pseudo Orde Satu adalah (Ho dan McKay, 1999; Munawar, 2007) : dq t = ∫ k1 (q e − q t ) × t (11) dt integrasi persamaan (11) untuk kondisi batas t = 0 hingga t = t dan qt = 0 hingga qt = qt memberikan hasil : qe k1 qe 𝑙og ( )= t; atau: ln ( ) = k1 t (12) qe − qt 2,303 qe − qt Bentuk linier persamaan (12) adalah : k1 log(q e − q t ) − logq e − t; atau: ln(q e − q t ) = lnq e − k1 t (13) 2,303 Dengan membuat plot log (qe-qt) terhadap t atau plot ln (qe-qt) terhadap t, akan diperoleh kurva linier dengan slope = k1 /2,303 atau k, dan intersep = ln qe, sehingga parameter kinetika k1 dan qe dapat dihitung. Model Pseudo Orde Dua Model Pseudo Orde Dua adalah salah satu model mekanistik yang measumsikan bahwa kapasitas sorpsi adalah sebanding dengan jumlah site aktif yang terdapat pada adsorben, dengan persamaan : dq t = k 2 (q e − q t )2 (14) dt Integrasi persamaan (14) untuk kondisi batas t = 0 hingga t = t dan qt = qt memberikan hasil : 1 1 = + k 2 t (15) (q e − q t ) q e Persamaan (15) adalah salah satu bentuk linier model Ho dan McKay, yang dapat ditulis dalam bentuk lain : t 1 1 = + t (16) q t k 2 q2e q e

Dengan membuat plot t/qt terhadap t, akan diperoleh kurva linier dengan slope = 1/q e dan intersep = 1/k 2 qe2, sehingga parameter qe dan k 2 dapat dihitung. Model Freundlich Modifikasi Model Freundlich Modifikasi (1979) adalah model kinetika empirik yang berbasis kepada persamaan Freundlich. Bentuk umum model kinetika tersebut adalah (Notodarmojo, 2005; Munawar, 2007) : q t = kCtn t m (17) Dimana, qt adalah jumlah adsorbat terserap per unit massa adsorben pada waktu t (mg/g), k adalah konstanta kinetika adsorpsi, Ct adalah konsentrasi adsorbat dalam larutan pada waktu t (mg/L), t adalah waktu (menit), dan m, n adalah konstanta empirik. Penentuan parameter-patameter model kinetika Freundlich modifikasi dapat dilakukan dengan beberapa cara. Salah satunya adalah dengan metode linierisasi persamaan (17) menjadi : ln q t = ln k + n ln Ct + m ln t (18) Proses Karakterisasi Gambut yang sudah dijadikan adsorben akan dilakukan karakterisasi terlebih dahulu untuk mengetahui nilai pH, C-organik, kapasitas tukar kation, bulk density, particle density dan uji gugus fungsional adsorben (FTIR). Sedangkan pengukuran luas permukaan spesifik adsorben gambut ditentukan dengan metode Sears (Sears, 1956; Shawabkeh dan Tutunji, 2003; Gupta dan Bhattacharyya, 2006) diawali dengan sampel adsorben gambut sebanyak 0,5 gram diasamkan dengan 0,1 M HCl sampai mencapai harga pH 3-3,5. Kemudian ditambahkan 10,0 gram NaCl dan ditambahkan pula air suling sehingga mencapai volume 50 mL. Larutan ini kemudian dititrasi dengan 0,1 M NaOH, sampai mencapai pH 4,0; kemudian diaktifkan lagi penambahan 0,1 M NaOH sampai mencapai harga pH 9,0. Volume yang diperlukan untuk menaikan pH 4,0 sampai 9,0 dicatat dan selanjutnya luas permukaan spesifik dapat di hitung dengan persamaan : S = (m2/g) = 32 V – 25 (19) 2 Dengan, S adalah Luas permukaan (m /g) dan Volume titrasi (mL). III. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Adsorben Gambut Tabel 1. Uji Karakteristik Gambut No Karakteristik Gambut Jumlah Terkandung* 1 pH (H2O) 4,40 2 C-Organik (%) 32,77 3 Kapasitas Tukar Kation (me/100g) 57,00 4 Luas Permukaan (m2/g) 115,8 5 pHpzc 6 Bahan Organik (%) Keterangan: *Hasil Penelitian **Hasil Penelitian Balasubramanian dkk., 2009

Sifat Fisik Gambut** 50,7 -8,54 6,58 92,5

3.0

3.0

2.5

2.5

2.0

2.0

qe (mg/g)

qe (mg/g)

Isoterm Adsorpsi Tabel 2. Parameter Isoterm untuk Adsorpsi Cr6+ terhadap Gambut Model Isoterm Parameter Isoterm 1. Langmuir qmaks (mg/g) 2,72 KL (L/mg) 0,480 R2 0,9528 2. Freundlich kF (L/g) 0,99 n 2,792 R2 0,9584 3. Redlich Peterson k (L/g) 523,219 β 0,6420 αR (L/mol) 6,260 R2 0,987 4. Temkin kT (L/g.menit) 2,718 B 2,447 R2 0,9236 Tabel 4.2 menunjukkan bahwa model isoterm Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson dan Temkin sama-sama menunjukkan korelasi yang sangat baik dengan data-data percobaan, ditandai dengan tingginya nilai koefisien determinasi. Untuk model Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson dan Temkin dengan nilai R2 adalah 0,9584; 0,9528; 0,987 dan 0,9236. Jika mengacu pada tingginya koefisien determinasi pada keempat model tersebut, maka dapat dikatakan bahwa kesetimbangan adsorpsi Cr6+ oleh gambut dapat direpresentasikan dengan baik oleh model isoterm Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson dan Temkin, dimana model Redlich Peterson menunjukkan kesesuaian yang lebih baik. Model Redlich-Peterson adalah model yang menggabungkan elemen-elemen dari kedua persamaan Langmuir dan Freundlich, dan mekanisme adsorpsinya adalah penggabungan dari kedua isoterm Langmuir dan Freundlich dan tidak mengikuti adsorpsi monolayer yang ideal. Selain itu model Redlich-Peterson sesuai jika diaplikasikan dengan rentang konsentrasi yang tinggi (Curkovic dkk; 2011). Hal ini sedikit berbeda dengan penelitian McKay & Porter (1997) dan Brown (1993) yang mengemukakan model isoterm Langmuir merupakan model yang cocok untuk sistem logam-gambut. Hasil simulasi model isoterm adsorpsi dapat dilihat pada gambar 1-2.

1.5 1.0

Data adsorpsi Model Langmuir

0.5

1.5 1.0 0.5

0.0

Data adsorpsi Model Freundlich

0.0 0

2

4

6

8

Ce (mg/L)

10

12

14

0

2

4

6

8

10

12

Ce (mg/L)

Gambar 1. Simulasi Model Langmuir dan Simulasi Model Freundlich

14

3.0

2.5

2.5

2.0

2.0

qe (mg/g)

qe (mg/g)

3.0

1.5 1.0

1.5 1.0

Data adsorpsi 0.5

0.5

Data adsorpsi Model Temkin

Redlich Peterson 0.0

0.0 0

2

4

6

8

10

12

14

0

2

4

6

8

10

12

14

Ce (mg/L)

Ce (mg/L)

Gambar 2. Simulasi Model Redlich-Peterson dan Simulasi Model Temkin Kinetika Adsorpsi Salah satu tujuan utama percobaan kinetika adsorpsi adalah mendapatkan model kinetika yang sesuai pada logam Cr6+ terhadap gambut, serta mendapatkan nilai-nilai parameter kinetika adsorpsi sehingga dapat digunakan untuk menentukan mekanisme adsorpsi dan laju adsorpsi yang terjadi pada adsorben terhadap adsorbat yang dipengaruhi oleh waktu. Waktu kontak yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan adsorpsi dijadikan sebagai ukuran laju adsorpsi. Pengaruh waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi dapat dilihat pada gambar 3. 1.0

7.0

0.9 6.0 0.8

qe (mg/g)

0.6

4.0

0.5

pHakhir

5.0

0.7

3.0

0.4

0.3

2.0

0.2 qe (mg/g)

0.1

1.0

pH akhir

0.0 0

100

200

300

400

500 600 700 Waktu (menit)

800

900

1000

1100

1200

0.0 1300

Gambar 3. Grafik Pengaruh Waktu Kontak terhadap Kapasitas Adsorpsi dan Hubungannya terhadap pH Akhir dengan pH 3 dan Dosis 5 gr/L Gambar 3. menunjukkan bahwa penyerapan logam Cr6+ oleh adsorben gambut pada larutan, mencapai kondisi ekuilibrium pada 840 menit dan semakin lama waktu kontak maka besar presentase penyerapan yang terjadipun semakin besar yang berarti bahwa konsentrasi Cr6+ yang terserap pun akan semakin banyak yang diadsorpsi, hingga mencapai waktu kesetimbangan penyerapan. Sesuai dengan pendapat Puspitasari Yetty RR (2012) bahwa makin lama waktu kontak maka makin meningkat pula daya adsorpsinya. Selain itu, menurut penelitian Rosariawari F (2008) menyatakan bahwa waktu kontak merupakan faktor yang menentukan dalam proses adsorpsi, dimana proses adsorpsi semakin meningkat dengan penambahan waktu kontak. Waktu kontak yang diperlukan untuk mencapai nilai optimal tidaklah sama untuk setiap proses adsorpsi. pH akhir larutan Cr6+ juga berhubungan dengan kapasitas adsorpsi Cr6+ terhadap gambut, dimana pada waktu kontak awal pH akhirnya juga cenderung tidak konstan sedangkan pada waktu kontak pada 840 menit sudah mulai stabil. Dalam studi ini, data-data percobaan kinetika adsorpsi secara batch akan di evaluasi dengan tiga model mekanistik yang telah diaplikasikan secara luas dalam bidang adsorpsi sistem liquid-solid, yaitu model pseudo orde satu, model pseudo orde dua, dan model Freundlich modifikasi. Ketiga model ini telah terbukti sangat aplikatif untuk mendiskripsikan kinetika adsorpsi untuk berbagai

sistem liquid-solid. Untuk mengetahui model kinetika yang sesuai untuk sistem logam Cr6+ pada gambut dengan membandingkan nilai koefisen determinasi (R2), dimana nilai koefisien determinasi yang mendekati satu adalah model yang cocok untuk logam Cr6+ pada gambut (Astatina; Abuzar dkk., 2012). Berikut ini beberapa model kinetika adsorpsi logam Cr6+ pada gambut dapat dilihat pada Gambar 4-5. 0.0 0

200

600

800

1000

1200

1600

1400

orde 2 1400

y = -0.0017x - 0.1583 R² = 0.9708

y = 1.0581x + 103.1180 R² = 0.9915

1200

t/qt (menit.g/mg)

-0.5

Ln (qe-qt)

400

-1.0

-1.5

1000

800 600

400 200

-2.0

0

orde 1

0

500

-2.5

1000

1500

Waktu, t (menit)

Waktu, t (menit)

Gambar 4. Plot Linier Model pseudo orde satu dan Plot Linier Model pseudo orde dua 0.0 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

-0.5

Ln qt

-1.0

y = 0.5281x - 3.3108 R² = 0.9271

-1.5 -2.0 Freundlich Modfifikasi

-2.5 -3.0

ln t

Gambar 5. Plot Linier Model Freundlich Modifikasi Penentuan reaksi model pseudo orde satu, model pseudo orde dua dan Freundlich modifikasi dilakukan dengan regresi linier. Nilai parameter kinetika adsorpsi Cr6+ terhadap gambut dapat dilihat pada tabel 5. Tabel 3. Parameter Kinetika untuk Adsorpsi Cr6+ terhadap Gambut Model Kinetika Nilai 1. Pseudo-orde satu k1 (1/menit) 0,0039 2 R 0,9708 2. Pseudo-orde dua k2 (1/menit) 0,0109 R2 0,9915 3. Freundlich Modifikasi k (L/g.menit) 0,007297 R2 0,9271 Dari tabel 3 koefisien determinasi pada model pseudo orde satu yaitu sebesar 0,9708 dan model Freundlich modifikasi yaitu sebesar 0,9271 menunjukkan nilai yang cukup rendah dibandingkan dengan koefisien determinasi model pseudo orde dua yaitu sebesar 0,9915. Sehingga dapat dikatakan bahwa kinetika adsorpsi logam Cr6+ pada gambut merupakan model kinetika pseudo orde dua. model kinetika yang sesuai untuk adsorpsi Cr6+ terhadap gambut adalah model pseudo orde dua yang menandakan bahwa reaksi yang terjadi antara adsorben dengan adsorbat identik dengan reaksi kimia (Zafira, 2010). Mengacu pada Mahmud (2012), hampir sebagian besar model kinetika adsorpsi cocok dengan model kinetika pseudo-orde dua karena data adsorpsi untuk keseluruhan kisaran waktu kontak

sebagian besar adalah adsorpsi dengan tingkat penyisihan kecil dan berlangsung lama. Pada proses adsorpsi yang menghasilkan penyisihan adsorbat yang kecil dan berlangsung lambat kemungkinan laju adsorpsinya dikontrol oleh mekanisme adsorpsi secara kimia. Hal ini sesuai dengan penelitian terdahulu oleh Gosset dkk; Munawar (2010) yang menunjukkan bahwa kinetika adsorpsi untuk sistem logam dengan gambut merupakan model pseudo orde dua. Berikut dapat dilihat kecocokan model pseudo-orde dua pada gambar 6. 1.6 Data adsorpsi Cr(VI) Pseudo first order Freundlich modifikasi Pseudo second order

1.4 1.2

qt (mg/g)

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0

100

200

300

400

500 600 700 Waktu, t (menit)

800

900

1000

1100

1200

1300

Gambar 6. Perbandingan Model Kinetika Adsorpsi Logam Cr6+ pada Gambut Karakteristik Gugus Fungsi Adsorben Gambut Hasil uji FTIR pada adsorben gambut sebelum (sampel A) dan setelah adsorpsi (sampel B) dapat dilihat pada Gambar 7. Sampel A Sampel B

Gambar 7. Hasil Pengujian FTIR Adsorben Gambut Dari hasil pengujian FTIR sebelum dan sesudah adsorpsi menunjukkan puncak serapan yang karakteristik. Serapan yang melebar dan kuat pada angka 2500-2700 merupakan vibrasi ulur gugus – OH dan menunjukkan adanya ikatan hidrogen. Muncul puncak pada angka gelombang 1050-1300 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi ulur gugus C-O Alkohol/ eter/ asam karboksilat/ ester dari COOH. Muncul puncak pada angka gelombang 1180-1360 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus CN Amina/ amida dan muncul puncak pada angka gelombang 2850-2970 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus C-H Alkana yang biasanya muncul pada angka gelombang 2850-2970 dan 13401470cm-1. Spektra FTIR gambut sebelum dan setelah dilakukan proses adsorpsi terlihat beberapa perbedaan. Setelah proses adsorpsi, ada puncak yang mengalami pergeseran dan muncul puncakpuncak baru. Pergeseran bilangan gelombang 2621 cm-1 ke 2588 cm-1 dan semakin berkurangnya

intensitas pada puncak tersebut mengindikasikan bahwa gugus –OH yang semakin berkurang dikarenakan gugus –OH berinteraksi dengan Cr6+. Turunnya serapan pada bilangan gelombang sekitar 1219 cm-1 menunjukkan berkurangnya serapan –C=O pada –COOH akibat berinteraksi dengan Cr6+. Muncul nya serapan pada bilangan gelombang 1031 cm-1 dan 821 cm-1 pada gambut setelah proses adsorpsi, menunjukkan adanya logam yang terikat pada gambut. Menurut Stumm dan MorganHidayat (2014), adsorpsi biasanya terjadi pada permukaan adsorben yang kaya akan gugus fungsional seperti: -OH, -NH, -SH dan –COOH, dari hasil uji FTIR yang dilakukan pada sampel adsorben gambut diketahui bahwa sampel yang diuji memiliki gugus fungsi –OH sehingga dapat disimpulkan adsorben gambut yang digunakan dapat mengadsorpsi logam Cr6+. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini yaitu model isoterm yang tepat untuk menggambarkan proses adsorpsi logam Cr6+ terhadap gambut secara berurutan adalah model RedlichPeterson, Freundlich, Langmuir dan Temkin sedangkan untuk model kinetika yang tepat untuk menggambarkan proses adsorpsi logam Cr6+ terhadap gambut adalah Model Pseudo Orde Dua dengan Mekanisme adsorpsi logam Cr6+ terhadap gambut yang didominasi oleh mekanisme secara kimia. DAFTAR PUSTAKA Abuzar, S.S, Reri, A, Nindy, N. (2012). Penyisihan Minyak dan Lemak Limbah Cair Hotel Menggunakan Serbuk Kulit Jagung. Laboratorium Air Jurusan Teknik Lingkungan: Universitas Andalas. Jurnal Teknik Lingkungan UNAND 9 (1) :13-25 (Januari 2012) ISSN 1829-6084. Agus, F. dan I.G. Made Subiska. (2008). Lahan Gambut: Potensi Untuk Pertanian dan Aspek Lingkungan. Balai Penelitian Tanah Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Bogor. Aisyahwalsiah, A.. (2013). Optimasi Pengolahan Air Gambut Menggunakan Proses Gambungan Koagulasi dengan Tanah Lempung Gambut (TLG) dan Adosorpsi Karbon Aktif, Laporan Penelitian Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Akinbiyi, A. (2000). Removal of Lead from Aqueous Solutions by Adsorption Using Peat Moss. Thesis, University of Regina, Canada, 26-63. Allen, S.J, G. Mckay, J.F. Porter. (2004). Adsorption Isotherm Models for Basic Dye Adsorption by Peat in Single and Binary Component Systems. Departement of Chemical Engineering, Hongkong University. Journal of Colloid and Interface Single. Altin O., H.O. Ozbelge, and T. Dogu. (1998). Use of General Purpose Adsorption Isotherms for Heavy Metal–Clay Mineral Interactions. Department of Chemical Engineering, Middle East Technical University, Turkey, 130-140 Amalia, A.F. (2014). Proses Koagulasi-Adsorpsi Dengan Koagulan TLG dan Adsorben Gambut Dalam Menyisihkan BOA Pada Air Gambut. Tugas Akhir Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Anita, F.S, Adelia, I.H, Inayati. (2015). Model Matematis Penjerapan Kadmium Dalam Air Pada Adsorben Kulit Nangka. Program Studi S1 Teknik kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret: Surakarta. Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Purwokerto, 28 November 2018, ISBN 978-602-14355-0-2. Bhattacharyya, KG and Gupta, S.S. (2008). Immobilization of Pb(II), Cd(II) and Ni(II) Ions on Kaolinite and Montmorillonite Surfaces from Aqueous. Journal of Enviromental management 87: 45-58. Brown, P.A, Gill, S.A, Allen, S.J. (2000). Metal Removal from Wastewater Using Peat. Water Research, 34(16), 3907-3916.

Chairuddin, M.A. (2014). Penurunan Bahan Organik Alami Air Gambut Dengan Proses Adsorpsi Dua Tahap, Laporan Penelitian Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Curkovic .L, Alenka, R.M, Marijana, M, Josip, Z. (2011). Application of Different Isotherm Models On Lead Ions Sorption Onto Electric Furnance Slag. University of Zagreb, Croatia. ISSN 1848-0071. Doke, M.K dan Khan, M.E. (2012). Equilibrium, Kinetic and Diffusion Mechanism of Cr(VI) Adsorption Onto Activated Carbon Derived From Wood Apple Shell. Post Graduate and Research Center, Departement of Chemistry, Abeda Inamdar Senior Collage, Pune 411001, India. Hasrianti. (2012). Adsorpsi Ion Cd2+ dan Cr6+ Pada Limbah Cair Menggunakan Kulit Singkong. Program Pasca Sarjana, Universitas Hasanuddin, Makassar. Hidayat, Y.F. (2014). Karakterisasi Adsorben Gambut di Beberapa Lokasi di Daerah Kalimantan dan Aplikasinya Dalam Mereduksi Bahan Organik Pada Air Gambut. Tugas Akhir Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Ho, Y.S, McKay, G. (1999). The sorption of Lead(II) Ions on Peat. Water Research, 33(2), 578-584. Ho, Y.S, McKay, G. (1999). Pseudo Second Order Model for Sorption Process. Process Biochemistry, 34, 451-465. Indriyani, D.Y. (2014). Penurunan Konsentrasi Krom Pada Limbah Cair Sasirangan Menggunakan Gambut Sebagai Adsorben Dengan Proses Batch. Tugas Akhir Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru Mahmud, Suprihanto, N, Tri, P, Prayatni, S. (2012). Adsorpsi Bahan Organik Alami (BOA) Air Gambut Pada Tanah Lempung Gambut Alami Dan Teraktivasi : Studi Kesetimbangan Isoterm Dan Kinetika Adsorpsi. Info Teknik, Volume 13 No. 1, Juli 2012. McCabe, W.L, Smith, J.C, Harriot, P. (1999). Operasi Teknik Kimia, Jilid 2, Cetakan ke-4, Jasjfi, E, Penerjemah, Erlangga : Jakarta. Montgomery, J.M. (1985). Water Treatment Principles and Design. John Wiley & Sons Inc., New York, 174-194. Muna SM Al Nailil. (2011). Kinetika Adsorpsi Karbon Aktif dari Batang Pisang Sebagai Adsorben Untuk Penyerapan Ion Logam Cr (IV) Pada Air Limbah Industri. Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam: Universitas Negeri Semarang. Munawar. (2010). Kesetimbangan Sorpsi Ion Seng (II) Pada Partikel Gambut. Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Lhokseumawe, Medan. Munawar. (2012). Kinetika Sorpsi Ion Zink (II) Pada Partikel Gambut. Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Lhokseumawe, Medan. Nisa, K. (2014). Penurunan Konsentrasi Cd Total Pada Limbah Cair Industri Sasirangan Menggunakan Gambut Sebagai Adsorben Dengan Proses Batch dan Aplikasinya Terhadap Limbah Cair Sasirangan. Tugas Akhir Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Notodarmojo, S. (2005). Pencemaran Tanah dan Air Tanah. Penerbit ITB, bandung, 230-272. Polak, B. (1949). The Rawa lakbok (South Priangan, Java). Investigation into the Composition of anEutrophic Topogenous bog. Cont. Gen. Agr. Res. Sta. No. 8, Bogorm Indonesia. Polak, B. (1979). Character and occurence of peat deposits in the Malaysian tropics. In G.J. Barstra, and W.A. Casparie (Eds). Modern Quarternary Research in Southeast Asia. Balkema, Rotterdam. Puspitasari Yetty RR. (2012). Pengaruh Massa Adsorben, Waktu Adsorpsi, dan Konsentrasi Pewarna Terhadap Daya Adsorpsi Bentonit Pada Pewarna Direct Red Teknis. Skripsi Program Studi Kimia Fakultas MIPA Universitas Negeri Yogyakarta.

Riwayati, I., Indah, H, Helmy, P, Suwardiyono. (2014). Adsorpsi Logam Berat Timbal dan Kadmium Pada Limbah Batik Menggunakan Biosorbent Pulpa Kopi Terxanthasi. Jurusan Teknik Kimia dan Jurusan Teknik Mesin, Universitas Wahid Hasyim: Semarang. Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014 Yogyakarta, 15 November 2014. ISSN: 1979-911. Rosariawari, F. (2008). Penurunan Konsentrasi Limbah Deterjen Menggunakan Furnace Bottom Ash (FBA). Jurusan Teknik Lingkungan UPN Veteran, Jatim. Jurnal Rekayasa Perencanaan Vol. 4, No. 3. Rossi, B.K., Paryanti, Yuli, R, Abubakar, T. (2014). Penurunan Konsentrasi Logam Pb2+ dan Cd2+ Pada Limbah Cair Industri Sasirangan Dengan Metode Fitoremediasi. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat: Banjarbaru. JURNAL TEKNOLOGI AGRO-INDUSTRI Vol. 1 No.1 ; November 2014. ISSN 2407-4624. Safriansyah, B. (2014). Pembuatan Adsorben Gambut Dari Kedalaman Yang Berbeda dan Aplikasinya Untuk Menurunkan Cr Total Dalam Limbah Cair Sasirangan. Tugas Akhir Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Sari, I.P. dan Nurul Widiastuti. (2009). Adsorpsi Methylen Blue dengan Abu dasar PT. Ipmomi Probolinggo Jawa Timur dan Zeolit Berkarbon. Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember: Surabaya. Prosiding Skripsi Semester Gasal 2009/2010. Sari, R.K.C. (2013). Pemanfaatan Adsorben Gambut Untuk Menurunkan Kandungan Logam Cr Pada Limbah Sasirangan. Tugas Akhir Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Sunardjo dan Emy Rahmawati. (2007). Penentuan Kadar Zr Hasil Penyerapan Silika Gel dengan Variasi Kolom. Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan BATAN, Yogyakarta. ISSN 0216-3128. Tan, K.H. (1998). Dasar-Dasar Kimia Tanah. Cetakan ke-5, Geonadi, D.H., Radjagukguk, B., Penerjemah, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta, 183-184. Utami, U.B.L dan Radna Nurmasari. (2007). Pengolahan Limbah Cair Sasirangan Secara Filtrasi Melalui Pemanfaatan Arang Kayu Ulin Sebagai Adsorben. Program Studi Kimia FMIPA, Universitas Lambung Mangkurat: Banjarbaru. J. Sains MIPA, Desember 2007, Vol. 13, No. 3, Hal: 190 – 196. ISSN 1978-1873. Weber, Jr., W.J. (1972). Phsycochemical Processes for Water Quality Control. John Willey & Sons Inc. New York, 1999-255. Weber, Jr., W.J, DiGiano, F.A. (1972). Process Dynamics in Environmental Engineering. John Willey & Sons Inc. New York, 1999-255. Zafira. (2010). Studi Kemampuan Lumpur Alum untuk Menurunkan Konsentrasi Fluorida dalam Air Limbah Industri Pupuk. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.