ZEOLIT ALAM SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM ALUMUNIUM DALAM AIR KOLAM RENANG UNY DENGAN METODE ADSORPSI KOLOM NATURAL ZEOLITES AS ALUMINIUM ADSORBENTS IN UNY’S SWIMMING POOL WATER WITH ADSORPSION COLUMN METHOD
Siti Kholifah dan Suyanta
Jurusan Pendidikan Kimia, FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta e-mail:
[email protected]
Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas zeolit alam sebagai media penyerap ion logam alumunium dalam air kolam renang yaitu dengan mengetahui pengaruh ukuran partikel zeolit dan waktu kontak terhadap efektivitas zeolit mengadsorpsi ion logam alumunium Efektivitas zeolit dilihat dari nilai efisiensi penjerapan yaitu perbandingan antara konsentrasi ion logam alumunium yang teradsorpsi dengan konsentrasi ion logam alumunium sebelum adsorpsi. Konsentrasi adsorbat (ion logam alumunium) ditentukan menggunakan Inductively Coupled Plasma (ICP). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kemampuan adsorpsi zeolit terhadap ion logam alumunium sangat rendah (tidak efektif). Zeolit A (10 mesh) mampu menurunkan konsentrasialumunium hingga -0,558% sedangkan zeolit B (5 mesh) hingga 6,84%. Ukuran zeolit cenderung tidak memperlihatkan pengaruh yang signifikan. Waktu paling efektif zeolit dapat menerapion logam aluminium adalah menit pertama. Air yang dihasilkan belum memenuhi baku mutu air kolam renang sesuai Peraturan Menteri Kesehatan Nomor : 416/MEN.KES/PER/IX/1990 yaitu konsentrasiAlumunium kurang dari 0-0,2 mg/L.
1
Kata kunci : zeolit alam, efektivitas, ion logam aluminium Abstract This research is aims for determining the effectiveness of zeolite as aluminium ions adsorbents media in swimming pool water and determining the effect of particle size and a certain usage period on the effectiveness of the zeolite to removal aluminium ions.The effectiviness of zeolite based on the adsorption efficiency value which is counted as the ratio of adsorbed aluminium ions concentration and initial alumunium ions concentration. Concentration of adsorbate (aluminium ions) is determining using Inductively Coupled Plasma (ICP). The result showed that the ability to adsorption zeolite metal ions aluminium very low (ineffective). Zeolites A (10 mesh) to reduce concentration aluminium to -0.558 % while zeolites B (5 mesh) to 6.84 % .The size of the zeolite tend to show no significant influence. The most effective time of the zeolite can adsorb aluminum metal ion is first minute.Water produced have not fulfilled of quality standard a pool water based on health minister number: 416 / men.kes / per / ix / 1990 namely concentrationaluminium less than 0-0.2 mg / l . Key word : natural zeolit, effectiveness, aluminium ions olahan yang ditambahkan dengan tawas
PENDAHULUAN Air bersih merupakan syarat
yang berfungsi untuk menjernihkan dan
dari keberadaan kolam renang, oleh
kaporit
yang
berfungsi
untuk
karena itu air kolam renang tersebut
menghilangkan bakteri yang ada dalam
harus memenuhi unsur-unsur yang
air.
disyaratkan berdasarkan kesehatan[1].
Penggunaan bahan tambahan
Salah satu aspek yang harus diawasi
seringkali tidak menggunakan aturan
dari sanitasi kolam renang adalah
pakai, sehingga akan menimbulkan
kualitas air yang harus memenuhi
masalah.
syarat, baik secara fisik, kimia, maupun
penggunaan tawas yang berlebihan
mikrobiologi [2].
akan menyebabkan terdapat kandungan
Air
yang
digunakan
untuk
Salah
satunya
adalah
ion alumunium tinggi dalam air kolam
kolam renang tersebut adalah air hasil
renang tersebut.
2
Tawas adalah bahan kimia yang
Beberapa metode yang dapat
digunakan untuk proses penjernihan air.
gunakan untuk menghilangkan ion
Fungsi
bahan
logam berat antara lain netralisasi,
yang
presipitasi, pertukaran ion, biosorpsi
terlarut dalam air. Tawas mempunyai
dan adsorpsi. Adsorpsi dapat dilakukan
rumus
H2O.
untuk menghilangkan ion logam berat
Alumunium dalam tawas adalah ion
dengan menggunakan berbagai macam
logam berat yang bersifat toksik apabila
adsorben, diantaranya adalah zeolit,
masuk kedalam tubuh manusia. Ion
alofan, kitin-khitosan, biosorben dari
logam alumunium dalam tubuh akan
spesies alga, fly ash, karbon aktif dan
diserap di dalam darah dan akan terikat
selulosa[5].
tawas
penggumpal
sebagai
padatan-padatan
kimia
Al2(SO4)3.14
sekitar 90% padaeritrosit dan sisanya berada
dalam
plasma.
Ion
Untuk konsentrasi ion logam
logam
yang
rendah,
proses
adsorpsi
metode
yang
alumunium terdistribusi ke seluruh
merupakan
jaringan dan berikatan dengan pengikat
direkomendasikan untuk removal ion
logam (metalotionein) karena logam
logam tersebut [6].
tersebut untuk
mempunyai berikatan
kecenderungan dengan
Metode yang dapat digunakan
gugus
untuk pemisahan ion logam untuk
sulfidrilnya [3].
jumlah sampel yang banyak adalah
Keberadaan dalam
air
ion
kolam
alumunium dapat
Dalam metode kolom adsrpsi dengan
menyebabkan iritasi pada mata dan
sistem flow dimana sampel dialirkan ke
kulit. Selain itu apabila tertelan akan
dalam tabung filtrasi yang berisi zeolit
bersifat
dibatasi
dan karbon aktif. Metode ini mampu
Menurut
Peraturan
menurunkan konsentrasi ion logam Fe
Kesehatan
R.I
sebesar 98,8% dan Ca sebesar 50% (
toksik
keberadaannya. Menteri
renang
teknik kolom adsorpsi sistem tabung.
sehingga
No:416/MENKES/PER/IX/1990, kadar
Suyanta, dkk, 2015)[7].
Alumunium dalam air kolam renang
Proses
yang diperbolehkan adalah 0,2mg/L[4].
menggunakan
3
adsorpsi berbagai
dapat macam
adsorben salah satunya adalah zeolit. Zeolit
merupakan
aluminosilikat mengandung
padatan
terhidrat Al
dan
Si
yang dengan
perbandingan yang bervariasi. Hal ini menyebabkan banyaknya jenis zeolit yang
terdapat
di
alam
yang
kemampuannya dalam berbagai fungsi berbeda-beda. Senyawa aluminosilikat
Gambar 1. Skema Rangkaian Alat
yang terdiri dari ikatan SiO4 dan AlO4
Zeolit yang digunakan dalam
tetrahedral yang dihubungkan oleh
penelitian ini adalah zeolit alam dari
atom
membentuk
Gunung Kidul dengan ukuran 10 mesh
kerangka. Pada kerangka zeolit, tiap Al
(zeolit A) dan 5 mesh (zeolit B)
bersifat negatif dan akan dinetralkan
masing-masing sebanyak 75 kg. Zeolit
oleh ikatan dengan kation yang mudah
dicuci
dipertukarkan. Kation yang mudah
bertujuan untuk memisahkan kotoran.
dipertukarkan yang ada pada kerangka
Zeolit direndam dalam aquades selama
zeolit ini berpengaruh dalam proses
18 jam. Zeolit di keringkan di bawah
adsorpsi dan sifat-sifat termal zeolit [8].
sinar matahari bertujuan mengurangi
oksigen
untuk
dengan
air
mengalir
yang
kadar air dalam zeolit. Zeolit
METODE PENELITIAN
yang
telah
kering
yang
dimasukkan ke dalam kolom adsorpsi.
dilakukan adalah metode eksperimen
Sampel air kolam renang dialirkan
laboratoris.
yang
melalui kolom dengan menggunakan
digunakan ditunjukkan oleh gambar di
pompa air. Sampel kemudian akan
bawah.
berinteraksi dengan zeolit yang berada
Metode
penelitian
Rangkaian
alat
di dalam kolom. Air yang keluar tersebut tempat
4
ditampung sampel
dalam
untuk
ember
selanjutnya
dilakukan sirkulasi selama 120 menit
Sampel hasil sirkulasi dianalisis
dengan pengambilan contoh uji pada
kandungan ion Alumunium dengan
menit ke 1 , menit ke 30, menit ke 60,
menggunakan
menit ke 90 dan menit ke 120.
Plasma (ICP).
HASIL DAN DISKUSI
Peraturan Menteri Kesehatan Nomor:
Uji Parameter Air Kolam Renang
416/MEN.KES/PER/IX/1990.
Selain
Coupled
terhadap
Pengujian dilakukan terhadap air
parameter alumunium juga dilakukan
sebelum maupun setelah diadsorpsi.
uji terhadap beberapa parameter umum
Hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel
air
1.
kolam
pengujian
Inductively
renang
sesuai
dengan
Tabel 1. Data Hasil Uji Parameter Sampel Air Kolam Renang No
Parameter Uji
4
FISIKA Bau Benda terapung Kejernihan KIMIA Alumunium Kesadahan (CaCo3) Oksigen terabsorpsi pH
5
Sisa chlor
1 2 3 1 2 3
6 1 2
Tembaga sebagai Cu MIKROBIOLOGI Koliform total Jumlah kuman
Ambang batas yang Diperbolehkan
Hasil Uji Sebelum Setelah Adsorpsi Adsorpsi
-
Bau menyengat -
Tidak berbau -
0 – 0,2 mg/L
3,583mg/L
3,574 mg/L
50 – 500 mg/L
125,25 mg/L
241,41 mg/L
0 – 1,0 mg/L
0,3 mg/L
0,3 mg/L
6,5 – 8,5
2,4 Tidak terdeteksi
5,3 Tidak terdeteksi
0 – 1,5 mg/L
0,4379 mg/L
0,2816 mg/L
0 – 200 CFU
26 / 100 mL 2.700 CFU
< 1,8 / 100 mL 5 CFU
0,2 – 0,5 mg/L
5
Analisis dilakukan dengan tujuan
kimia,
maupun
biologi
hampir
untuk mengetahui kemampuan zeolit
seluruhnya memenuhi ambang batas
dapat
yang diijinkan sesuai dengan Peraturan
meningkatkan
kualitas
air.
Berdasarkan Tabel 1 dapat diketahui
Menteri
Kesehatan
Nomor
:
bahwa secara keseluruhan setelah diberi
416/MEN.KES/PER/IX/1990
perlakuan adsorpsi, kualitas air kolam
Syarat- syarat dan Pengawasan Kualitas
renang baik dari parameter fisika,
Air.
tentang
Uji Parameter Alumunium Keterangan :
Pada penelitian ini digunakan
C1 = konsentrasi ion logam aluminium
zeolit alam yang telah dicuci dengan air mengalir
dan
direndam
sebelum diadsorpsi (mg/L)
dengan
C2 = konsentrasi ion logam aluminium
akuades. Aktivasi secara kimia maupun
setelah diadsorpsi (mg/L)
fisika tidak dilakukan karena jumlah
Pada penelitian ini digunakan
zeolit yang digunakan cukup banyak
dua ukuran zeolit yaitu 10 mesh (zeolit
sehinga akan tidak praktis dan efektif
A) dan ukuran 5 mesh (zeolit B).
jika dilakukan aktivasi.
Kedua zeolit tersebut digunakan untuk
Besarnya penurunan konsentrasi
adsorpsi sampel air kolam renang
ion aluminium dapat diketahui dengan cara
menentukan
selisih
selama 120 menit dan pengambilan
antara
sampel uji di lakukan setiap 30 menit
konsentrasi ion aluminium sebelum dan setelah
melalui
kolom
sekali.
adsorpsi.
Hasil pengujian ditunjukkan oleh
Kemudian dapat ditentukan efisiensi dengan
menggunakan
grafik efisiensi yang menunjukkan
persamaan
efisiensi
berikut .
aluminium.
6
zeolit
dalam
menjerap
20
Efisiensi adsorpsi (%)
15 10 5 Zeolit A 0 0
20
40
60
80
100
120
Zeolit B
140
-5 -10 -15
Waktu adsorpsi (menit)
Gambar 2. Grafik Efisiensi Adsorpsi Aluminium oleh Zeolit A dan Zeolit B pada Variasi Waktu Kontak Untuk zeolit A rata-rata efisiensi
adsorpsi yang negatif, hal ini berarti
adsorpsi adalah -0,558% sedangkan
dalam sampel air kolam renang tersebut
untuk zeolit B adalah 6,84%. Rata-rata
dimungkinkan
efisiensi adsorpsi oleh zeolit B lebih
aluminum dari zeolit yang larut dalam
tinggi dibanding dengan zeolit A. Pada
sampel.
terdapat
ion
logam
zeolit A menunjukkan hasil efisiensi adsorben Pengaruh Ukuran Zeolit terhadap
kapasitas
Efektivitas Adsorpsi
meningkat.
semakin
luas
adsorpsinya
sehingga semakin
Semakin luas permukaan suatu
Hasil penelitian ini menunjukkan
adsorben semakin banyak zat yang
bahwa pada zeolit A rata-rata efisiensi
teradsorpsi. Luas permukaan adsorben
adsorpsinya -0,558% sedangkan untuk
ditentukan oleh ukuran partikel dan
zeolit B adalah 6,84%. Sehingga dapat
jumlah dari adsorben. Semakin kecil
diketahui bahwa zeolit B memiliki
ukuran
partikel,
permukaan
aktif
7
efisiensi adsorpsi yang lebih tinggi
tidak terlarutkan dan menutupi pori-
dibandingkan dengan zeolit A.
pori zeolit. Zeolit A rata-rata efisiensi
Anomali ini dapat disebabkan
menunjukkan hasil yang negatif yang
oleh beberapa faktor antara lain tidak
berarti dalam sampel tersebut terjadi
dilakukan aktivasi ataupun kalsinasi
penambahan ion logam alumunium
terhadap zeolit yang digunakan untuk
yang
proses
alumunium zeolit yang ikut larut dalam
adsorpsi
sehingga
senyawa
pengotor yang terdapat pada zeolit
dimungkinkan
berasal
dari
sampel.
Menentukan Efektivitas Zeolit pada Variasi Waktu Kontak Waktu kontak zeolit dengan
Berdasarkan
hasil
diperoleh,
sampel berpengaruh terhadap proses
penurunan konsentrasi ion pada logam
difusi dan proses penempelan molekul
alumunium pada zeolit A (10 mesh)
adsorbat.
optimum
pada pada menit pertamaadalah 9,82%,
digunakan untuk mengetahui waktu
menit ke-30 adalah -9,07%; menit ke-
yang dibutuhkan dalam proses adsorpsi
60 adalah 6,79%; menit ke-90 adalah -
ion logam alumunium oleh adsorben
3,02% dan menit ke-120 adalah -
hingga titik maksimum.
7,31%. Efisiensi penurunan konsentrasi
Waktu
kontak
Pada penelitian variasi waktu
ion logam alumunium paling efektif
kontak yang digunakan adalah 1 menit,
adalah
pada
menit
pertama
yaitu
30 menit, 60 menit, 90 menit dan 120
sebesar 0,352 ppm atau
9,82%.
menit dengan konsentrasi awal ion
Sedangkan untuk zeolit B
terlihat
logam alumunium 3,583 mg/L, volume
bahwa data penurunan konsentrasi ion
adsorbat 80 L, dan massa adsorban 75
pada logam alumunium pada pada
kg. Waktu kontak optimum yang
menit pertama adalah 18,11%; menit
diperoleh dari penelitian dapat dilihat
ke-30 adalah 2,26%; menit ke-60
pada Gambar 2.
adalah 2,26%, menit ke-90 adalah 11,34% dan menit ke-120 adalah
8
0,009%.
Efisiensi
konsentrasi
ion
penurunan
logam
alumunium
pertama yaitu sebesar 0,649 ppm atau
paling efektif adalah pada menit
18,11%.
KESIMPULAN
2.
Berdasarkan
penelitian
dapat
Zeolit
B
(5
mesh)
memiliki
efisiensi adsorpsi yang lebih tinggi
diambil kesimpulan sebagai berikut :
yaitu 6,84% dibandingkan dengan
1.
zeolit A (10 mesh) yang memiliki
Efektivitas
zeolit
konsentrasi
menurunkan ion
logam
rata-rata
alumuniumrendah yaitu zeolit A
0,558%.
menunjukkan
rata-rata
efisiensi
3.
Efektivitas
efisiensi
adsorpsi
adsorpsi
-
zeolit
A
sebesar -0,558% sedangkan untuk
maupun zeolit B paling efektif
zeolit
adalah pada menit pertama.
B
mampu
menurunkan
konsentrasi ion logam tembaga hingga 6,84%. DAFTAR PUSTAKA [1] Departemen Kesehatan RI. (1999). Profil Kesehatan Indonesia. Jakarta: Ditjen PPM dan PLP. [2] Dian Wahyu Cita dan Retno Ariyani. (2013). Kualitas Air dan Keluhan Kesehatan Pengguna Kolam Renang di Sidoarjo. Jurnal Kesehatan Lingkungan. Vol.7 No. 1. Hlm. 26-31 [3] Cheung, R. C. K.; Chan, M. H. M.; Ho, C. S.; Lam, C. W. K. and Lau, E. L. K. (2001). Heavy Metal Poisoning Clinical Significanceand Laboratory Investigation. Asia Pasific Analyte Notes. B. D
Indispensable to Human Health. Vol 7. No. 1.Hong Kong. [4] Departemen Kesehatan RI. (1990). Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 416/MENKES/PER/IX/1990, Tentang persyaratan kolam renang dan pemandian umum. Jakarta: Ditjen PPM dan PLP. [5] Paduraru, Carmen. dan Tofan, Lavinia. (2008). Investigations on the Possibility of Natural Hemp Fibres Use for Zn(II) Ions Removal from Wastewaters. Enviroment Engineering and Management Journal. Vol.7 No. 6. Hlm.687-693
9
[6]
[7]
Noor Anis Kundari dan Slamet Wiyuniati. (2008). Tinjauan Kesetimbangan Adsorbsi Tembaga dalam Limbah Pencuci PCB dengan Zeolit. Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir. Yogyakarta: BATAN. Suyanta, Hanafi Idham Kholid dan Bambang S. (2015). Pemisahan Ion Logam Ca dan Fe dalam Air Sumur Secara Kolom
[8]
Adsorpsi dengan Zeolit dan Karbon Aktif. Jurnal Sains Dasar. Vol. 4 No.1. Hlm 87-91 F. C. Ozkan dan S. Ulku. (2005). The Effect of HCl Treatment on Water Vapor Adsorption characteristic of Clinoptilolite Rich Natural zeolit. Journal Microporous and Mesoporous Materials. 77. Hlm. 43-53.
Artikel ini telah disetujui untuk
Artikel ini telah direview oleh Penguji
diterbitkan oleh Pembimbing 1 pada
Utama pada t gg l …………………
t gg l ………………
Dr. Suyanta
Dr. Siti Sulastri, MS
NIP. 19660508 199203 1 002
NIP. 19511219 1978032 001
10
