PENURUNANKADAR PHENOL DENGAN …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12797-Presentation.pdf · kesetimbangan adsorpsi dengan persamaan Langmuir dan Freundlich. ... Adsorptive

PENURUNAN KADAR PHENOL DENGANMEMANFAATKAN BAGASSE FLY ASH DAN

CHITIN SEBAGAI ADSORBEN

Anggit Restu Prabowo 2307 100 603

Hendik Wijayanto 2307 100 604

Pembimbing :

Ir. Farid Effendi, M.Eng

Pembimbing :

Ir. Sri Murwanti, MT

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

INDUSTRI

LIMBAH PADAT

LIMBAH CAIR

LIMBAH GAS

Phenol

Phenol limbah cair berbahaya bersifat beracun, sulitdidegradasi mikroorganisme pengurai, iritasi pada kulit danmengganggu pernafasan manusia

Adsorbsi merupakan proses yang efisien dalam removal phenol

Adsorben : 1. Bagasse Fly Ash2. Chitin

PERUMUSAN MASALAH

• Penurunan kadar phenol pada limbah industri dengan menggunakan methode adsorpsi

• Pemanfaatan Bagasse Fly Ash dan Chitin dari kerang sebagai adsorben

BATASAN MASALAH

• Percobaan dilakukan dalam skalalaboratorium

• Bagasse Fly ash yang digunakan dalam penelitian berasal dari industri gula dengan proses aktivasi

• Chitin yang digunakan dalam penelitian berasal dari kerang dengan proses aktivasi

• Proses adsorpsi dilakukan secara batch dengan alat jar test

• Limbah yang digunakan adalah limbah sintetis yang mengandung phenol

TUJUAN PENELITIAN

• Mengetahui penurunan kadar phenol dengan cara adsorpsi

• Menentukan besarnya konstanta kesetimbangan adsorpsi dengan persamaan Langmuir dan Freundlich

MANFAAT PENELITIAN

• Pemanfaatan bagasse fly ash dan chitin sebagai adsorben

• Solusi penanganan limbah cair pada industri yang mengandung phenol

TINJAUAN PUSTAKA

ADSORPSI

• Adsorpsi Pemisahan komponentertentu dari suatu fluida yang berpindah kepermukaan adsorben.

• Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi:

- Luas Permukaan adsorben

- karakteristik adsorben dan adsorbat

- pH

- Pengadukan

- Waktu kontak adsorben dengan adsorbat

JENIS-JENIS ADSORPSI

1. Adsorpsi Kimia : Adsorpsi karena adanyareaksi kimia antara adsorbat denganadsorben

2. Adsorpsi Fisika : Adsorpsi yang tidakdisertai reaksi kimia antara adsorbatdengan adsorben

Model matematik yang digunakan untukpenelitian ini adalah

1. Model Isothermal Langmuir

2. Model Isothermal Freundlich

Model Isothermal Langmuir

Dimana :

C = konsentrasi adsorbat dalam larutan

x/m = konsentrasi adsorbat yang terserapper gram adsorben

k = konstanta adsorpsi

(x/m) = kapasitas adsorpsi maksimum dari(x/m)maks = kapasitas adsorpsi maksimum dariadsorben

( ) ( ) C

mxkm

xm

xC

maksmaks

11 +=

Kurva Isotherm Langmuir

Model Isothermal Freundlich

Dimana :

x/m = konsentrasi adsorbat yang terserap per gram adsorben

n = koefisien adsorpsi freundlich

k = konstanta adsorbsik = konstanta adsorbsi

C = konsentrasi adsorbat dalamlarutan

Kurva Isotherm Freundlich

PHENOL (C6H5OH)

• Phenol merupakan limbah cair yang sangatberbahaya bagi lingkungan

WHO : Air minum 0,001 ppmWHO : Air minum 0,001 ppm

Air limbah 0,3 ppm

Ukuran molekul phenol = 6 Å

Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik phenol

Property Nilai

Berat Molekul

Titik Beku, oC

Titik Didih

(pada 0,101 MPa),oC

Suhu Kritis, oC

Tekanan Kritis, Mpa

Spesifik Heat, J/(g.K)

94,144

40,91

181,84

419

6,11

Spesifik Heat, J/(g.K)

Pada 22,7 oC (solid)

Pada 70 – 74 oC (liquid)

Viskositas, mm2/s

Pada 60oC

Panas Pembentukan, J/g

Panas Penguapan pada titik

didih, J/g

Panas Pembakaran, J/g

1,41

2,22

2,47

122,2

487,9

-32,428

ADSORBEN

1. Bagasse Fly Ash (BFA)

Bagasse Fly Ash merupakan limbah hasil pembakaran dari boiler di Pabrik Gula yang dikumpulkan oleh suatu alat khusus yang bernama Dust Collector

Tabel 2.3 Karakteristik Fisika dari BFA

Karakter Fisika

Luas permukaan (m2/g)

Volume Pori (cm3/g)

Rata-rata diameter pori (Å)

Bulk density (kg/m3)

168,39

0,1067

25,54

270,50

Tabel 2.5 Komposisi BFA

Analisis Kimia Kadar (%)

SiO2

Al 2O3

Fe2O3

CaO

51,05

10,75

3,45

6,04

Sumber : Vimal C.dkk, 2005

CaO

MgO

6,04

1,10

2. Chitin (C8H13NO5)n

Chitin yang digunakan berasal dari kerang

Analisis Kimia Kadar (%)

CaCO3

Ca3(PO4)2

(C8H13NO5)n

Protein

FeO

60,5

10

22.46

6,04

1,00

Tabel 2.6. Komposisi dari cangkang kerang

Sumber : Vimal C.dkk, 2005

Tabel 2.5 spesifikasi Chitin

Spesifikasi Diskripsi

Kadar air

Nitrogen

Derajat deasetilasi

Abu pada 900 oC

Berat Molekul

Konstanta Disosiasi

Asam amino

2-10 %

6-7%

10%

Kurang dari 1.0 %

1-510 (Chitin comersial)

6-7

Glisin, serin dan aspartatSumber : Vimal C.dkk, 2005

PENELITIAN TERDAHULU

No Nama Peneliti Judul Penelitian Hasil

1 Vimal C, dkk

Adsorptive removal of phenol by

bagasse fly ash and activated

carbon:Equilibrium,kinetic and

thermodynamics

mampu menurunkan kadar

phenol sampai konsentrasi 50

mg/l dari konsentrasi awal

2 Somnath

Mukheerjee, dkk

Removal of phenol from water

environment by activated

carbon,bagasse ash and wood

charcoal

effesiensi penurunan kadar

phenol dengan karbon aktif =

98% dan bagasse fly ash =

90%.charcoal 90%.

3 Md.

Ahmaruzzaman

Adsorption of phenolic

compounds on low-cost

adsorbents

bagasse fly ash mampu

menurunkan kadar phenol

dengan kapasitas 0,47 – 0,66

mg/g adsorben

4 Yustinah

Pengaruh Massa Adsorben Chitin

Pada Penurunan Kadar Asam

Lemak Bebas, Bilangan Peroksida

dan Warna Gelap Minyak Goreng

Bekas.

adsorben Chitin mampu

meningkatkan kualitas minyak

goreng bekas ditinjau dari

kadar FFA, bilangan peroksida

dan warna minyak.

METODE PENELITIANVariable yang digunakan: - Kondisi operasi :Kecepatan pengadukan = 100 rpmpH = 6 – 6,5Suhu = 28 – 30 oC

Ukuran adsorben:1. BFA = 80-100 mesh2. Chitin = 80-100 mesh2. Chitin = 80-100 mesh

- Variable :Konsentrasi phenol = (20, 50 dan 80) mg/LMassa adsorben = 5, 10 dan 15 gramBFA : Chitin = 1 : 1, 1 : 2, 2 : 1 massa 10 grWaktu Pengadukan = ( 0,5 ; 1; 1,5; 3; 4

dan 5 ) jam.

SKEMA PERALATAN

1. On/Off

2. Pengatur Kecepatan

3. Screneer

4. Beaker Glass

5. Impeler (Turbin)

Keterangan gambar :

DIAGRAM ALIR DIAGRAM ALIR DIAGRAM ALIR DIAGRAM ALIR PENELITIANPENELITIAN

A. Pretreatment AdsorbenAktivasi Bagasse fly ash

Aktivasi Chitin

B. Proses Adsorbsi

Hasil Percobaan dan Pembahasan

10

15

20

25

30

35

40

% a

dso

rpsi

massa 5 gr

massa 10 gr

Gambar 4.3 Pengaruh massa adsorben Bagasse Fly Ash dan waktu

pengadukan terhadap % adsorbsi

pada konsentrasi awal 20 mg/L

0

5

10

0 1 2 3 4 5 6

waktu (jam)

massa 15 gr

2

4

6

8

10

12

% a

dso

rpsi

massa 5 gr

massa 10 gr

massa 15 gr

Gambar 4.5 Pengaruh massa adsorben Bagasse Fly Ash danwaktu pengadukan

terhadap % adsorbsi pada konsentrasi awal 80 mg/L

0

2

0 1 2 3 4 5 6

waktu (jam)

40

60

80

100

% A

dso

rbsi

massa 5 gr

massa 10 gr

Gambar 4.6 Pengaruh massa adsorben kitin dan waktupengadukan

terhadap % adsorbsi pada konsentrasi awal 20 mg/L

0

20

0 1 2 3 4 5 6

waktu (jam)

massa 10 gr

massa 15 gr

10

20

30

40

% a

dso

rbsi

massa 5 gr

massa 10 gr

massa 15 gr

Gambar 4.7 Pengaruh massa adsorben kitin dan waktupengadukan

terhadap % adsorbsi pada konsentrasi awal 50 mg/L

0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

waktu (jam)

10

15

20

25

% A

dso

rbsi

massa 5 gr

massa 10 gr

massa 15 gr

Gambar 4.8 Pengaruh massa adsorben kitin dan waktupengadukan

terhadap % adsorbsi pada konsentrasi awal 80 mg/L

0

5

0 1 2 3 4 5 6

waktu (jam)

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

ko

nse

ntr

asi

ters

era

p(m

g/g

)konsentrasi 20 mg/L

konsentrasi 50 mg/L

konsentrasi 80 mg/L

Gambar 4.9 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb

pada adsorben Bagasse Fly Ash 5 gram

0.00

0.10

0 1 2 3 4 5 6

ko

nse

ntr

asi

waktu (jam)

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

Ko

nse

ntr

as

ters

era

pi(

mg

/g)

konsentrasi 20 mg/L

konsentrasi 50 mg/L

konsentrasi 80 mg/L

Gambar 4.10 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb pada adsorben Bagasse

Fly Ash 10 gram

0.00

0.10

0 1 2 3 4 5 6

waktu (jam)

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

Ko

nse

ntr

asi

ters

era

p(m

g/g

)konsentrasi 20 mg/L

konsentrasi 50 mg/L

konsentrasi 80 mg/L

Gambar 4.11 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb

pada adsorben Bagasse Fly Ash 15 gram

0.00

0.10

0.20

0 1 2 3 4 5 6

Ko

nse

ntr

asi

waktu (jam)

konsentrasi 80 mg/L

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Ko

nse

ntr

asi

tere

rap

(mg

/g)

konsentrasi 20 mg/L

konsentrasi 50 mg/L

konsentrasi 80 mg/L

Gambar 4.12 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb

pada adsorben kitin 5 gram

0.0

0.2

0 1 2 3 4 5 6

Ko

nse

ntr

asi

waktu (jam)

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Ko

nse

ntr

asi

ters

era

p(m

g/g

)

konsentrasi 20 mg/L

konsentrasi 50 mg/L

konsentrasi 80 mg/L

Gambar 4.13 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktupengadukan terhadap konsentrasi yang teradsorb

pada adsorben kitin 10 gram

0.0

0.2

0 1 2 3 4 5 6

Ko

nse

ntr

asi

waktu (jam)

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Ko

nse

ntr

asi

ters

era

p(m

g/g

)konsentrasi 20 mg/L

konsentrasi 50 mg /L

konsentrasi 80 mg/L

Gambar 4.14 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktupengadukan terhadap konsentrasi yang teradsorb

pada adsorben kitin 15 gram

0.0

0.2

0.4

0 1 2 3 4 5 6

Ko

nse

ntr

asi

waktu (jam)

konsentrasi 80 mg/L

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Ko

nse

ntr

asi

ters

era

p(m

g/g

)konsentrasi 80 mg/L

konsentrasi 50 mg/L

konsentrasi 20 mg/L

Gambar 4.15 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktupengadukan terhadap konsentrasi yang teradsorb pada adsorben

BFA:kitin (1:1) massa 10 gram

0.0

0.1

0.2

0 1 2 3 4 5 6

Ko

nse

ntr

asi

waktu (jam)

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Ko

nse

ntr

asi

ters

era

p(m

g/g

)konsentrasi 80 mg/L

konsentrasi 50 mg/L

konsentrasi 20 mg/L

Gambar 4.16 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktupengadukan terhadap konsentrasi yang teradsorb

pada adsorben BFA:kitin (1:2) massa 10 gram

0.0

0.2

0 1 2 3 4 5 6

Ko

nse

ntr

asi

waktu (jam)

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Ko

nse

ntr

asi

ters

era

p(m

g/g

)konsentrasi 20 mg/L

konsentrasi 50 mg/L

konsentrasi 80 mg/L

Gambar 4.17 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb

pada adsorben BFA:kitin (2:1) massa 10 gram

0.0

0.1

0.2

0 1 2 3 4 5 6

Ko

nse

ntr

asi

waktu (jam)

GRAFIK LANGMUIR

DAN

GRAFIK FREUNDLICH

y = 0.042x - 0.376

R² = 0.922-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

log

(x

/m)

R² = 0.922

-0.35

-0.30

-0.25

log C

Gambar 4.18 Grafik Freundlich untuk adsorben Bagasse Fly Ash 10 gram dengan konsentrasi fenol (20, 50, dan 80) mg/L

Persamaan Freundlich adalah :

y = 1.967x + 2.105

R² = 0.999

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 10 20 30 40 50 60 70 80

C /

(x

/m)

C (mg/L)C (mg/L)

Gambar 4.19 Grafik Langmuir untuk adsorben Kitin10 gram dengan konsentrasi fenol (20, 50, dan 80) mg/L

Persamaan Langmuir adalah

y = 0.047x - 0.005

R² = 0.929

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.10

log

(x

/m)

0.00

0.01

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

log C

Gambar 4.20 Grafik Langmuir untuk adsorben Bagasse Fly Ash 10 gram dengan konsentrasi fenol (20, 50, dan 80) mg/L

Persamaan Freundlich adalah :

y = 0.808x + 1.294

R² = 0.998

15

30

45

60

C /

(x

/m)

0

0 20 40 60 80

C (mg/L)

Gambar 4.21 Grafik Langmuir untuk adsorben kitin 10 gram dengan konsentrasi fenol (20, 50, dan 80) mg/L

Persamaan Langmuir adalah

Kesimpulan1) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly Ash,

dengan mengikuti persamaan freundlich diperoleh k = 0,4207 danpersamaan langmuir diperoleh k = 0,9344. Kemampuan adsorbsi= 0,4731 mg/g.

2) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Kitin, denganmengikuti persamaan freundlich diperoleh k = 0,9886 danpersamaan langmuir diperoleh k = 0,6242. Kemampuan adsorbsi= 1,0341 mg/g.

3) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly Ashdan Kitin (1:1), dengan mengikuti persamaan freundlich diperolehk = 0,7096 dan persamaan langmuir diperoleh k = 0,9026 .Kemampuan adsorbsi = 0,7794 mg/g.

4) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly Ash dan Kitin (1:2), dengan mengikuti persamaan freundlichdiperoleh k = 0,8453 dan persamaan langmuir diperoleh k =

0,4511 . Kemampuan adsorbsi = 0,9488 mg/g.

5) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly 5) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly Ash dan Kitin (2:1), dengan mengikuti persamaan freundlichdiperoleh k = 0,514 dan persamaan langmuir diperoleh k =

0,6093 . Kemampuan adsorbsi = 0,5741 mg/g.

6) Dalam penelitian ini adsorben yang paling baik adalahKitin, untuk proses adsorbsi fenol dapat mengikuti model

Langmuir Isotherm dengan nilai R2 .= 0.999

Grafik Freundlich Larutan

Phenol 80 mg/L, kitin aktivasi dengan massa 10 gram

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

1.825 1.83 1.835 1.84 1.845 1.85 1.855 1.86 1.865 1.87 1.875 1.88

log

(x

/m)

Chart Title

y = -8.334x + 15.33

R² = 0.982

-0.35

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

log

(x

/m)

log (C)

Grafik Langmuir dengan larutan

Phenol 80 mg/L, BFA aktivasi dengan massa 10 gram

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

1.872 1.874 1.876 1.878 1.88 1.882 1.884 1.886 1.888 1.89 1.892

log

(x

/m)

y = -21.73x + 40.42

R² = 0.987-0.7

-0.6

-0.5

log C

Grafik Langmuir dengan larutan

Phenol 80 mg/L, BFA aktivasi dengan massa 10 gram

y = 68.98x - 5010.

R² = 0.955

200

250

300

350

400

C /

(x

/m)

0

50

100

150

75 75 76 76 77 77 78 78

C /

(x

/m)

C (mg/L)

Grafik Langmuir dengan larutan

Phenol 80 mg/L, dengan kitin aktivasi dengan massa 10 gram

y = 11.82x - 746.0

R² = 0.941

60

80

100

120

140

160

C /

(x

/m)

0

20

40

60

66 68 70 72 74 76

C (mg/L)