UJI DAYA SERAP ARANG AKTIF DARI KAYU MANGROVE TERHADAP LOGAM Pb DAN Cu Yuyun Indriani S Bidullah1, Ishak Isa2, La Alio2 Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Negeri Gorontalo 1
Mahasiswa 2Pembimbing
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui daya serap (absorban) arang aktif kayu mangrove terhadap logam timbal (Pb) dan tembaga (Cu). Bahan yang digunakan yakni kayu mangrove terlebih dahulu dikarbonisasi dengan menggunakan tungku pembakaran, kemudian arang yang dihasilkan digerus sampai halus dan di ayak menggunakan ayakan 90 mesh dan dilanjutkan dengan aktivasi menggunakan KOH 2%. Arang arang yang sudah di aktivasi dipanaskan dalam oven pada suhu 110 oC. Proses selanjutnya arang aktif ini digunakan untuk mengadsorpsi logam timbal dan tembaga dengan spektrofotometer serapan atom. Hasil penelitian menunjukan bahwa daya serap arang aktif dari kayu mangrove semakin besar seiring dengan bertambahnya konsentrasi. Kata Kunci: Kayu Mangrove, Arang Aktif, Spektrofotometer Serapan Atom. ABSTRACT This research designed to find out the absorbent ability of active charcoal mangrove wood towards the lead (Pb) and cuprum (Cu). The material used for this experiment was carbonated mangrove wood through the burning stove, the charcoal of the wood were very smoothly graded and filtered through the 90 mesh filter and activated using the 2% of KOH. The activated charcoal was used to absorb the lead and cuprum measured using the atom absorbent spectrofhotometer. This research showed that the absorbent ability of the active charcoal of mangrove wood which was inreased along with the increased of the concentrate. Keywords: Mangrove Wood, Active Charcoal, Atom Absorbent Spectrophotometer.
terdapat hutan mangrove namun belum
PENDAHULUAN Negara termasuk
negara
Republik
Indonesia
kepulauan
dibudidayakan.
yang
Hutan mangrove adalah tipe hutan
mempunyai daerah atau wilayah pantai
yang khas terdapat disepanjang pantai atau
yang panjang dan luas, yang memiliki 34
muara sungai yang dipengaruhi oleh pasang
Provinsi, sebagian dari Provinsi tersebut
surut air laut. Mangrove tumbuh pada
merupakan wilayah pantai, seperti Provinsi
pantai-pantai yang terlindung atau pantai-
Sulawesi Tengah, khususnya di daerah
pantai yang datar, biasanya disepanjang sisi
Banggai Kepulauan yakni di Kecamatan
pulau yang terlindung dari angin atau
Tinangkung Utara yang terletak di Desa
dibelakang terumbu karang dilepas pantai
Tatakalai merupakan wilayah yang banyak
yang terlindung. Mangrove kebanyakan
hanya dijadikan sebagai kayu bakar, dan
telah
kebanyakan juga hanya
terbuka sehingga daya adsorpsinya tinggi
ditebang dan
dibiarkan begitu saja sehingga limbah kayu tersebut hanya merusak pemandangan laut. Limbah pengolahan kayu dapat
diaktifkan
sehingga
pori-porinya
(Djatmiko et al; 1985). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini
digunakan untuk beberapa keperluan dan
dapat menjadi lebih tinggi jika
dapat dibedakan menjadi kulit, potongan,
tersebut dilakukan aktivasi dengan aktivator
serpihan
bahan-bahan
dan
serbuk
gergajian
kayu.
kimia
ataupun
arang
dengan
Penggunaan limbah kulit kayu adalah untuk
pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan
bahan bakar, potongan kayu dan serpihan
demikian arang akan mengalami perubahan
kayu dapat dibuat menjadi arang, briket
sifat-sifat fisika dan kimia, arang yang
arang atau karbon aktif sedang serbuk
mengalami perubahan tersebut dinamakan
gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi
dengan arang aktif. (Sembiring; 2003).
briket arang atau karbon aktif. (Rustini;
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Tungku pembakar
2004). Arang merupakan suatu produk yang dihasilkan dari proses karbonisasi dari bahan yang mengandung karbon terutama biomassa kayu. Produk ini
utamanya
banyak digunakan sebagai sumber energi. Proses pembuatan arang sesungguhnya dapat dihasilkan berbagai arang yang mempunyai kegunaan berbeda misalnya arang biasa hasil dari pembakaran hanya dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk menghasilkan panas. Sedangkan arang dengan melalui proses pengaktifan fungsinya kesehatan,
dapat
digunakan
pertanian,
untuk
kecantikan,
elektronik, dan lain-lain. (Pari .G; 2004). Arang aktif atau karbon aktif adalah suatu bahan padat yang berpori-pori dan merupakan hasil dari pembakaran bahan yang mengandung karbon. Arang aktif atau karbon aktif adalah arang yang
karbon,
Timbangan analitik, Seperangkat alat SSA, Peralatan erlenyemer,
gelas, oven,
gelas
ukur,
gelas
Lumpang dan alu,
Corong, Kertas saring, Cawan petrik, Batang pengaduk, dan ayakan ukuran 90 mesh, Kayu mangrove, Aquadest, HNO3, Pb(NO3)2, KOH 2 %, dan CuCl2. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahap yaitu: Karbonasi Pada tahap ini kayu mangrove keluarkan kulit arinya kemudian di cuci dengan air Setelah bersih dikeringkan diterik matahari hingga kering, diarangkan dalam tungku pembakaran karbon selama ± 19 jam, biarkan sampai dingin. Setelah itu digerus sampai halus, kemudian diayak pada ayakan 90 mesh sampai menghasilkan arang halus.
Pb (NO3)2 dengan konsentrasi 0,3 ppm, 0,6
Aktivasi Arang sekam padi direndam dengan
ppm, 0,9 ppm, 1,2 ppm, 1,5 ppm, dan 1,8
larutan KOH 2% selama 5 jam. Arang
ppm. Begitu juga pada CuCl2 dengan
disaring
bersih
konsentrasi yang sama, diaduk selama 15
menggunakan aquadest kemudian diambil
menit kemudian disaring, hasil residu
residunya dan dikeringkan didalam oven
dimasukan ke dalam furnance pada suhu
pada suhu 105 oC sampai kering.
600 oC sampai menjadi abu yang berwarna
Analisis Bahan Baku
putih, kemudian ditambahkan 10 mL asam
Penentuan Kadar Air Arang Aktif
nitrat pekat HNO3 65%, dipanaskan di atas
dan
dicuci
sampai
Ditimbang ± 1,00 gram arang aktif
penangas sampai buih habis dan HNO3
dihasilkan
dimasukan
hampir kering, hasil destruksi dimasukan ke
dalam oven dan dipanaskan pada suhu 110
dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan
o
aquades sampai tanda batas, larutan sampel
dalam desikator dan ditimbang. Dilakukan
siap di uji dengan menggunakan SSA.
pengukuran sebanyak 3 kali.
Analisis Data
yang
kemudian
C selama 3 jam, kemudian didinginkan
Kadar air =
Berdasarkan data yang diperoleh
AB ×100% A
dihitung berapa daya serap arang aktif kayu
Dimana:
mangrove mengabsorpsi logam berat timbal A: Berat arang aktif awal B: Berat arang aktif akhir
(Pb) dan logam berat tembaga (Cu), lalu ditentukan dengan memasukan data hasil
Penentuan Kadar Abu Arang Aktif Ditimbang ± 5,00 gram arang aktif yang
dihasilkan
kemudian
dimasukan
dalam tanur listrik dan dipanaskan pada suhu 600
pengukuran
dapat
dihitung
berdasarkan persamaan regresi linear yaitu: Y = bX ± a. Nilai b dapat dihitung melalui persamaan:
o
C selama 5 jam, kemudian
didinginkan dalam desikator dan ditimbang.
b=
Dilakukan pengukuran sebanyak 3 kali. Kadar abu=
yang
CD ×100% C
n xy ( x)( y) n x 2 ( x) 2
Nilai a dapat dihitung dengan persamaan: a=
y b x
Dimana: C: Berat arang aktif awal D: Berat arang sudah pengabuan Prosedur Analisis Sampel Ditimbang masing-masing 5 gram arang aktif, dimasukan dalam gelas kimia, Masing-masing ditambahkan 25 mL larutan
n
dimana: Y : Nilai serapan b : Kemiringan (Slope) X : Konsentrasi a : Intersep (garis kurva yang me motong sumbu y)
Untuk
mengetahui
apakah
SII (Standar Industri Indonesia) dan BSN
persamaan tersebut dapat dipakai sebagai
(Badan Standarisasi Nasional) yaitu lebih
perhitungan penerapan konsentrasi larutan,
rendah dari 15%. Kadar air yang tinggi
maka
akan menurunkan mutu karbon aktif karena
selanjutnya
ditentukan
harga
koefisien korelasi (r) dengan persamaan: r=
air yang teradsorpsi pada karbon aktif akan menurunkan kapasitas dan daya adsorpsi
nxy(x)(y) ((n(x)2 (x)2)(n( y)2 (y)2)
terhadap
cairan
maupun
gas.
Tujuan
menentukan kadar air suatu arang aktif HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini diawali dengan pembuatan
arang
mangrove.
aktif
dari
kayu
Sebelum
mengkarbonisasi
kayu
kita mangrove
terlebih dahulu kita menyiapkan bahan
untuk mengetahui sifat higroskopis dari arang aktif itu sendiri. Melalui uji kadar air ini dapat diketahui seberapa banyak air yang dapat teruapkan agar air yang terikat pada karbon aktif tidak menutup pori dari karbon aktif itu sendiri. Hilangnya molekul
baku kayu mangrove, yang sudah
air
dibersihkan
kulit
menyebabkan pori-pori pada karbon aktif
dipotong-potong
semakin besar. Semakin besar pori-pori
panjangnya berkisar 10 cm, dikeringkan
maka luas permukaan karbon aktif semakin
diterik matahari sampai kering selama
bertambah. (Lyliana Yola; 2013).
lebih dari 2 minggu. dilakukan melalui
2. Kadar Abu dari Arang Aktif Kayu
arinya,
dan
dikeluarkan
kemudian
beberapa tahap yakni tahap karbonasi dan aktivasi. Pada tahap karbonasi. Kemudian (pengarangan), bahan
baku
proses dengan
karbonasi membakar
menggunakan
tungku
yang
ada
pada
karbon
aktif
Mangrove Rata-rata kadar abu yang diperoleh dalam penelitian ini adalah 43,99%. Kadar abu yang diperoleh tidak memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI), Standar Industri Indonesia (SII), dan Badan Standarisasi
pembakar sederhana yang terbuat dari
Nasional (BSN), karena kandungannya jauh
drum bekas dengan sistem tertutup.
lebih tinggi dibandingkan standar yang ditetapkan yaitu 10%. Kadar abu yang
Pengujian Kualitas Arang Aktif Kayu Mangrove 1. Kadar Air dari Arang Aktif Kayu Mangrove Kadar air arang aktif yang diperoleh rata-rata 2,25%. Nilai yang diperoleh sesuai dengan SNI (Standar Nasional Indonesia),
tinggi dalam sampel dapat mengurangi kemampuan
arang
aktif
untuk
mengadsorpsi. Besarnya nilai kadar abu disebabkan proses pengarangan yang tidak tertutup rapat sehingga terjadi kontak udara yang mengakibatkan proses pembentukan
arang
menjadi
tidak
sempurna
dan
tanpa nyala pada panjang gelombang 283,3
kemungkinan terbentuknya abu semakin
nm. Instrumen SSA sangat baik digunakan
besar.
dalam Semakin meningkat tekanan yang
diberikan
analisis
karena
proses
dapat
menentukan konsentrasi dari logam pada
maka kadar abu ada yang
konsentrasi yang sangat rendah sampai
mengalami peningkatan ada juga menurun,
dengan kosentrasi ppb (Khopkar, 2008
hal ini karena adanya perbedaan kandungan
dalam Nue Widyawati Sri). Persen kadar
mineral yang terdapat dalam kayu hal ini
logam berat Timbal (Pb) dan tembaga (Cu)
serupa dengan pendapat Sjostrom dalam
pada arang aktif dari kayu mangrove yang
Fatriani (2006), mengemukakan bahwa
dianalisis menggunakan SSA (SSA550),
kandungan mineral seperti CH3COOH,
dapat dilihat pada pada Gambar 1.
SiO2, aldehida, keton, dan ester yang terdapat dalam kayu jika tidak menguap pada
proses
menyebabkan
pengabuan kadar
maka
abu
akan
semakin
abs
meningkat.
0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0
Kadar abu sebagai sisa mineral yang tertinggal pada saat dibakar, karena bahan alam sebagai bahan dasar pembuatan karbon aktif tidak hanya mengandung
Series1 Logam Pb Logam Cu Series2
0
senyawa karbon tetapi juga mengandung
0,5
1 1,5 konsentrasi ppm
2
beberapa mineral, dimana sebagian dari mineral
ini
telah
hilang
pada
saat
Gambar 1. Penyerapan Logam
karbonisasi dan aktivasi, sebagian lagi
Hal
ini
dikarenakan
tinggi
diperkirakan masih tertinggal dalam karbon
rendahnya daya serap ditentukan oleh luas
aktif. Keberadaan abu yang berlebihan
permukaan partikel, artinya semakin besar
dapat
luas permukaan partikel maka daya serap
menyebabkan
penyumbatan
pori-pori
terjadinya sehingga
luas
terhadap suatu logam juga akan semakin
permukaan karbon aktif menjadi berkurang.
besar,
3. Daya Serap Arang Aktif Terhadap
(Sembiring; 2003).
Logam Timbal (Pb) dan Tembaga (Cu)
demikian
Menurut
juga
Pari
sebaliknya
(2006),
tinggi
rendahnya daya serap arang aktif terhadap Larutan yang telah di adsorpsi
logam Cu menunjukkan bahwa banyaknya
kemudian dianalisis dengan menggunakan
diameter pori arang aktif yang berukuran 10
Spektrofotometer Serapan Atom (SSA550)
Ǻ. Rendahnya daya serap arang aktif ini
dapat disebabkan oleh kerusakan atau erosi
Namun
dinding
signifikan
pori
karbon
menggambarkan
dan
sedikitnya
juga
penyerapan karena
tersebut dari
kurang
aktivatornya
struktur
menggunakan basa kuat yang hanya mampu
mikropori yang terbentuk dan kurang
membuka pori arang kecil, dibandingkan
dalam, dan proses karbonisasi yang tidak
dengan aktivator menggunakan asam kuat.
sempurna sehingga menghasilkan senyawa
Kemudian perendaman juga mempengaruhi
bersifat polar yang menutupi permukaan
daya serap (adsorpsi) dari arang aktif
arang. Hasil penelitian yang dilakukan oleh
karena semakin lama perendaman maka
Siti Salamah yaitu pembuatan karbon aktif
semakin
dari kulit buah mahoni dengan perlakuan
(adsorpsi). Untuk menghidari keracunan
perendaman dalam larutan KOH diperoleh
pada masyarakat dari logam-logam berat
kemampuan adsorpsi logam maksimum
seperti timbal (Pb) dan tembaga (Cu) yang
pada konsentrasi yang ditentukan yakni
tercemar di lingkungan sekitar, seperti air
rata-rata 73,551%, dan hasil penelitian yang
bersih, maka kita perlu mengantisifasinya
dilakukan oleh Widayanti tentang studi
dengan cara mengadsorpsi menggunakan
daya aktivasi arang sekam padi pada proses
arang aktif.
adsorpsi logam Cd diperoleh kemampuan
Kesimpulan dan Saran
adsorpsinya yaitu rata-rata 19,03%, jika
Kesimpulan
tinggi
hasil
penyerapanya
dibandingkan dengan hasil penelitian yang
Berdasarkan hasil penelitian dan
diperoleh peneliti arang aktif ini memiliki
pembahasan, data yang diperoleh dari hasil
kemampuan
perhitungan maka dapat dilihat adanya
penyerapannya
rendah.
Rendahnya daya serap ini dikarenakan
kecenderungan
masih adanya senyawa-senyawa nonkarbon
(absorban) arang aktif dari kayu mangrove
seperti abu, air, nitrogen dan sulfur yang
semakin besar seiring dengan bertambahnya
menempel pada permukaan arang aktif dan
konsentrasi.
menutupi pori-pori arang aktif sehingga
Saran
menurunkan daya serapnya.
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut
Berdasarkan
data yang diperoleh
mengenai
bahwa
aktivasi
daya
kayu
serap
mangrove
dari arang aktif kayu mangrove yang di
dengan menggunakan zat pengaktif lain
aktivasi menggunakan KOH 2% mampu
yang sesuai,
menyerap logam berat terutama logam
meningkatkan kemampuan penyerapan
timbal (Pb) dan tembaga (Cu), sehingga
terhadap logam-logam berat lainnya.
arang aktif ini dapat dimanfaatkan dalam penjernian air ketika air tersebut sudah terkontaminasi dengan logam-logam berat,
2. Perlu
sehingga
dilakukan
dapat
penelitian
lebih
lanjutan
dengan memperhatikan parameter lain
seperti
zat
pengaktif
dan
lama
perendaman (aktivasi). DAFTAR PUSTAKA Djatmiko, et al. 1985. Pengolahan Arang dan Kegunaannya. Agroindustri Press, Jurusan Teknologi Industri Pertanian (IPB), Bogor. (diakses, 29 maret 2013). Lyliana Yola; 2013. Pemanfaatan Arang Aktif Sebagai Absorban Logam Berat Dalam Air Lindi Di Tpa Pakusari Jember. Skripsi Universitas Jember. (diakses, 12 Agustus 2013). Nue Widyawati Sri; 2014. Pembuatan Arang Aktif dari Tempurung Kelapa sebagai Adsorben Logam Merkuri (Hg). Skripsi Universitas Negeri Gorontalo. (diakses, 1 maret 2015). Pari, G. 2004. Kajian struktur arang aktif dari serbuk gergaji kayu sebagai adsorben formaldehida kayu lapis. Disertasi. Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Bogor. (diakses, 27 maret 2013).
Rustini. 2004. Pembuatan Briket Arang dari Serbuk Gergajian Kayu Pinus dengan Penambahan Tempurung Kelapa, Skripsi Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB Bogor. (diakses, 27 maret 2013). Sembiring T Meilita, 2003. Arang Aktif (Pengenalan dan Proses Pembuatanya); http://liberary.usu.ac.id/download/ft/in dustri-meilita.pdf. (diakses, 27 maret 2013). Siti Salamah, 2008. Pembuatan karbon aktif dari kulit buah mahoni dengan perlakuan Perendaman dalam larutan KOH. Program Studi Teknik Kimia Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta. (diakses 14 agustus 2013). Widayanti, 2012. Studi daya aktivasi arang sekam padi Pada proses adsorpsi logam Cd. Skripsi jurusan pendidikan kimia Universitas Negeri Gorontalo. (diakses 15 agustus 2013).
LEMBAR PENGESAHAN
ARTIKEL JURNAL UJI DAYA SERAP ARANG AKTIF DARI KAYU MANGROVE TERHADAP LOGAM Pb DAN Cu
OLEH Yuyun Indriani S Bidullah 441409074
Pembimbing I
Pembimbing II
Prof. Dr. Ishak Isa. M.Si NIP: 19610526 198703 1 005
La Alio. S.Pd. M.Si NIP: 19750427 200212 1 003
Mengetahui: Ketua Jurusan Pendidikan Kimia
Dr. Akram La Kilo, M.Si NIP. 19770411 200312 1 001
