PENGGUNAAN SELULOSA DAUN NANAS SEBAGAI ADSORBEN LOGAM BERAT CD(II) Disusun oleh: Aries Wiwit Handayani M.0304029 SKRIPSI Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juni, 2010
33
Embed
PENGGUNAAN SELULOSA DAUN NANAS SEBAGAI ADSORBEN …... · macam adsorben, diantaranya zeolit, ... karoten yang merupakan komponen kompleks dari jenis tanin, ... Karakteristik Fisik
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PENGGUNAAN SELULOSA DAUN NANAS
SEBAGAI ADSORBEN LOGAM BERAT CD(II)
Disusun oleh:
Aries Wiwit Handayani
M.0304029
SKRIPSI
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian
Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juni, 2010
2
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Seiring dengan meningkatnya industri diberbagai bidang menyebabkan
meningkatnya kuantitas limbah yang dibuang ke lingkungan. Salah satu limbah
tersebut adalah limbah yang mengandung bahan beracun dan berbahaya
(Sariwahyuni, 2006). Pembuangan limbah tanpa pengolahan terlebih dahulu dapat
menyebabkan pencemaran lingkungan, misalnya pengurangan nilai estetika
lingkungan yang berhubungan dengan perubahan warna, bau, dan rasa air. Selain
itu, pencemaran lingkungan berbahaya bagi tumbuhan, binatang, dan manusia
(Torresdey, 1998; Mahvi, 2005).
Limbah yang mengandung logam berat termasuk ke dalam golongan
limbah B3. Pembuangan limbah yang mengandung logam berat ke perairan
ataupun ke lingkungan secara langsung dapat merusak ekosistem yang ada.
Keberadaan logam berat di lingkungan dalam jumlah yang melebihi ambang batas
perlu diperhatikan karena sifat racun yang dimilikinya (Paduraru, 2008;
Kaavessina, 2005).
Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan berat jenis lebih besar dari
5 mg/cm3. Logam berat yang berbahaya di perairan diantaranya adalah antimon
Dari analisis Duncan pada lampiran 14 dapat diketahui bahwa tiap
perlakuan pH memiliki pengaruh yang berbeda nyata terhadap daya serap selulosa
daun nanas terhadap logam Cd(II). Telah banyak dilakukan penelitian tentang
pengaruh pH terhadap adsorpsi logam berat dalam larutan. Dalam Igwe (2005),
dijelaskan bahwa proses adsorpsi berbagai oin logam optimum pada range pH
yang berbeda-beda. Perbedaan ini dipengaruhi oleh tipe adsorben, ion logam, dan
atau konsentrasi ion logam.
3. Pengaruh Waktu Kontak
Waktu kontak merupakan waktu yang diberikan selulosa daun nanas untuk
mengadsorb logam kadmium. Penentuan waktu kontak optimum dilakukan
dengan memvariasi waktu kontak untuk tiap pH dan waktu aktivasi. Grafik di
bawah ini menunjukkan pengaruh waktu kontak terhadap daya serap.
Gambar 6. Grafik Pengaruh Waktu Kontak (vol. larutan Cd2+: 25 mL,
konsentrasi Cd2+ : 5 ppm)
Dari analisis Duncan, pada lampiran 15, tiap waktu kontak memberikan
pengaruh yang berbeda nyata. Waktu kontak optimum dicapai pada 20 menit.
26
Selanjutnya mengalami penurunan. Sebelum mencapai waktu 20 menit
kemungkinan gugus aktif dari selulosa daun nanas belum mencapai kejenuhan,
artinya masih banyak gugus aktif yang belum digunakan untuk mengadsorb
kadmium. Pada waktu 20 menit, gugus aktif yang digunakan untuk mengadsorb
kadmium dalam jumlah yang optimum. Setelah 20 menit, daya serap mengalami
kondisi yang hampir-hampir mendatar. Hal ini disebabkan karena gugus aktif
pada selulosa telah jenuh setelah pemberian waktu kontak 20 menit.
Sesuai dengan uji statistik, diperoleh bahwa waktu perendaman, waktu
kontak, dan pH memberikan pengaruh yang nyata terhadap daya serap. Hal ini
ditunjukkan dengan nilai signifikansi dibawah 0,05 seperti yang terlihat pada
lampiran 10. Kondisi optimum dicapai pada waktu aktivasi 24 jam, waktu kontak
20 menit, dan pH 4 dengan daya serap 0,7123 mg/g.
C. Penentuan Isotherm Adsorbsi
Penentuan isotherm adsorbsi dilakukan dengan melakukan adsorbsi
kadmium dengan adsorben selulosa daun nanas pada kondisi optimum yaitu serat
daun nanas yang telah diaktivasi selama 24 jam, waktu kontak 20 menit, dan pH
4. Data hasil adsorbsi dapat dilihat pada lampiran 18.
Berdasarkan data pada lampiran 18 tersebut maka dilakukan uji secara
regresi linear sederhana dengan menggunakan persamaan Langmuir dan
Freundlich. Dengan menggunakan persamaan isotherm Langmuir pbKbm1111
+= ,
dari 1/c dan 1/m (sistem adsorbsi dalam larutan, sehingga 1/p sebanding dengan
1/c) diperoleh kurva isotherm seperti di bawah ini :
27
Gambar 7. Kurva Isoterm Langmuir (vol. larutan Cd2+: 25 mL, waktu aktivasi :
24 jam, pH : 4, waktu kontak : 20 menit)
Dari kurva di atas diperoleh persamaan linear 424,0194,6 += xy dengan
koefisien regresi linear r = 0,975. Data perhitungan dapat dilihat di lampiran 18.
Uji statistik regresi linear sederhana untuk persamaan Langmuir dapat dilihat pada
lampiran 21.
Isoterm Langmuir menunjukkan bahwa proses adsorpsi terjadi secara
kimia. Asumsi pada isoterm Langmuir adalah masing-masing gugus aktif
adsorben hanya akan mengadsorpsi satu molekul adsorbat saja sehingga adsorbsi
hanya akan terbatas pada pembentukan lapisan tunggal (monolayer) (Amri, dkk.
2004). Gugus -OH dari selulosa akan mengikat Cd2+ dalam larutan. Mekanisme
yang mungkin terjadi dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
:OH
:OH
Cd2+
O
O
Cd 2H+
Gambar 9. Mekanisme Interaksi Selulosa-Cd (Amri, dkk. 2004)
28
Kurva isoterm Freundlich ditentukan dengan menggunakan persamaan
isoterm Freundlich Cn
km log1
loglog += . Dibuat kurva log C Vs log m seperti
terlihat pada kurva di bawah ini :
Gambar 9. Kurva Isoterm Freundlich (vol. larutan Cd2+ : 25 mL, waktu aktivasi :
24 jam, pH : 8, waktu kontak : 20 menit)
Dari perhitungan diperoleh persamaan 701,0686,0 -= xy dengan r =
0,968. Data perhitungan dapat dilihat di tabel lampiran 18, sedangkan uji statistik
regresi linear sederhana untuk persamaan Freundlich dapat dilihat pada lampiran
21. Isotherm Freundlich menggambarkan proses yang terjadi secara fisika. Ion
Cd2+ hanya menempel pada permukaan selulosa saja dan terikat tidak kuat
sehingga mudah lepas.
Dari harga r masing-masing persamaan, diketahui bahwa harga r dari
persamaan Langmuir hampir sama dengan harga r dari persamaan Freundlich.
Dari harga r yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa percobaan adsorbsi logam
Cd(II) dengan adsorben selulosa daun nanas mengikuti persamaan Langmuir dan
Freundlich, dengan kecenderungan relatif terhadap persamaan Langmuir. Dapat
diartikan bahwa interaksi yang terjadi adalah secara kimia dan fisika.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan :
1. Selulosa daun nanas dapat digunakan sebagai adsorben Cd (II).
2. Kondisi optimum proses absorbsi serat daun nanas aktif terhadap
logam Cd (II) adalah lama waktu perendaman 24 jam, pH 4, dan
waktu kontak selama 20 menit dengan daya serap 0,7123 mg/g.
3. Jenis isotherm yang sesuai untuk absorbsi serat daun nanas aktif
terhadap logam Cd (II) adalah isotherm Langmuir dan Freundlich.
B. Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka saran dari
penulis adalah :
1. Melakukan modifikasi adsorben untuk menaikkan daya serap terhadap
logam kadmium.
2. Merancang percobaan untuk adsorpsi logam Cd(II) dengan selulosa
daun nanas diatas pH 8.
30
DAFTAR PUSTAKA
Amri, A., Supranto, Fahrurozi, M., 2004, Kesetimbangan Adsorpsi Optional Campuran Biner Cd(II) dan Cr(III) dengan Zeolit Alam Terimpregnasi 2-merkaptobenzotiazol, Jurnal Natur Indonesia, Vol. 6, pp. 111-117.
Al-Hawas, I., 2008, The Impact of EC and pH on Adsorption of Zn and Cd by Polygorskite Mineral, European Journal of Scientific Research, Vol. 24, pp. 451-462.
Artati, E.K., Effendi, A., Haryanto, T., 2009, Pengaruh Konsentrasi Larutan pemassak pada Proses Delignifikasi Eceng Gondok dengan Proses Organosolv, Ekuilibrium, Vol. 8 No. 1, hal 25-28.
Arthur, W. A., 1990, Physical Chemistry Surfaces, John Wiley and Sons, Inc. California.
Barrow, G.M., 1979, Physical Chemistry , 4th ed, Mc Graw Hill International Book Company, Tokyo.
Castellan, G. W., 1983, Physical Chemistry,3th ed, University of Maryland The Benjamin Cumings Publishing Company. Inc, Menlo Park. California.
Fengel, D., and Gerd, W., 1995, Kayu, Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Gordon, M. B, 1988, Physical Chemistry.4th ed, Mc Brawhill, Singapore.
Han, J.S., 1999, Stormwater filtration of Toxic Heavy Metal ions using lignocellullosic Materials Selection Process, Fiberization, Chemical Modification, and Mat Formation, 2nd Inter-Regional Conference on Environmental-Water.
Herwanto, B., Santoso, E., 2006, Adsorpsi Ion Logam Pb (II) pada Membran Selulosa Kitosan Terikat Silang, Akta Kimia Indonesia, Vol 22 No. 1, 9-24.
Hidayat, P., 2008, Teknologi Pemanfataan Serat Daun Nanas sebagai Alternatif Bahan Baku Tekstil, Teknoin, Vol 13, 31-35.
Ibbet, R.N., Kaenthong, S., Philips, D.A.S., Wilding, M.A., 2006, Charaterisatim of Porosity of Regenerated Cellulosil Fibres Using Classical Dye Adsorbtian Techniques, Lenzinger Berichte, Vol 88, 77-86.
Igwe, J.C., Nwokennaya, E.C., Abia, A.A., 2005, The Role of pH in Heavy Metal Detoxification by Biosorption fron Aqueous Solutions Containing Chelating Agents, Africcan Journal of Biotechnology, Vol. 4, hal 1109-1112.
31
Kaavessina, M., 2005, Kesetimbangan Adsorpsi Logam Berat (Pb) dengan Adsorben Chitin Secara Batch, Ekuilibrium, Vol. 4, hal 36-44.
Kartohardjono, S., Lukman, M.A., Manik, G.P., Pemanfaatan Kulit Batang Jambu Biji (Psidium guajava), untuk Adsorpsi Cr(VI) dari Larutan, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.
Kim, D.W., Jan, Y. H., Kim, C. S., and Lee, N. S., 2001, Effect of Metal Ions on The Degradation and Adsorption of Two Cellobiohydrolases on MicrocrystallineCellulose, Bull Korean Chemical Society, Vol 22 No. 7, 716 -720.
Kirk dan Othmer, 1992, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed. John Wiley and Sons. Inc. New York.
Mahvi, A.H., Naghipour, D., Vaezi, F., Nazmara, S., 2005, Teawaste as An Adsorbent for Heavy Metal Removal from Industial Watewaters, American journal of Applied Sciences, Vol. 2, pp. 372-375
Maron, S.H., Prutton, C.F., 1964, Principles of Physical Chemistry, The Macmillan Company, New York.
Mohapatra, M., Khatun, S., Anand, S., 2009, Adsorption Behaviour of Pb(II), Cd(II) and Zn(II) on NALCO Plant Sand, Indian Journal of Chemical Technology, Vol. 16, pp. 291-300.
Norman, A. G., 1937, The Composition of Same Less Common Vegetable Proses. Biochemistry Section, 1575-1578.
Onggo, H., Astuti, J.T., 2005, Pengaruh Sodium Hidroksida dan Hidrogen Peroksida terhadap Rendemen dan Warna Pulp dari Serat Daun Nenas, Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis, Vol. 3, No. 1, hal 37-43.
Paduraru, C., Tofan, L., 2008, Investigations on The Possibility of Natural Hemp Fibres use for Zn (II) Ions Removal From Wastewaters, Environment Engineering and Management Journal, Vol.7, 687-693.
Prowida, D., 2003, Karakterisasi Alofan Alam yang Diaktivasi dengan HCl sebagai Adsorben Limbah Logam Berat Seng (Zn), Skripsi, Kimia FMIPA, UNS, Surakarta.
Rakhmat, F.A dan Fitri, H., 2007, Budidaya dan Pasca Panen Nanas. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Kalimantan Timur Departemen Pertanian.
32
Sariwahyuni, 2006, Penyerapan Logam Pb dan Cd pada Berbagai Kombinasi pH Larutan Media Tanam dan Lama Penanaman Gulma Air Enceng Gondok (Eichhornia crossipes), Majalah Teknik Industri Vol : 11 No. 19.
Sembiring, Z., Suharso, Regina, Faradila, M., Murniyarti, 2008, Studi Proses Adsorbsi – Desorbsi Ion Logam Pb (II), Cu (II), dan Cd (II) terhadap Pengaruh Waktu dan Konsentrasi pada Biomasssa Nannochloropsis sp. Yang Terenkapsuli Aqua-Gel Silika dengan Metode Kontinyu, Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-11. 591-607.
Souag, R., Djilali, T., Benchreit, B., Ali, B., 2009, Adsorbtion of Heany Metals (Cd, Zn and Pb) from Water Using Keratin Powder Prepared from Algerian Sheep Hoofs, Europeab Journal of Scientifict Research, Vol. 35 No. 3 pp. 416-425
Srivastava, P., Singh, B., Angove, M.J., 2004, Competitive Adsorption of Cadmium (II) onto Kaolinite as Affected by pH, Australian New Zealand Soils Conference 5-9 December 2004, University of Sydney, Australia.
Suwarsa, S., 1998, Penyerpan Zat Warna Tekstil BR Red HE 7B oleh Jerami Padi, JMS, Vol 3 No. 1, 32-40.
Torresdey, J.L.G., Hernandez, A., Tiamann, K.J., Bibb, J., Rodriguez, O., 1998, Adsorption of Toxic Metal Ions from Solution by Inactivated Cells of Larrea tridentata (Creosote Bush), Journal of Hazardous Substance Research, Vol 1.
Yohana, TMA, 2004, Kajian Aktivasi Alofan oleh Asam Klorida (HCl) dan Asam Flourida (HF) serta Kemampuan Alofan Mensorpsi Ion Logam Cd dalam Limbah Cir Pabrik Cat, Skripsi, Kimis FMIPA, UNS, Surakarta.
Yunita, A., Prasetyo, A., 2009, Aktivasi Bagasse Fly Ash (BFA) untuk Adsorpsi Cu(II) secara Bacth dan Kontinyu : Eksperimen dan Pemodelan, Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia, Bandung.
www.cadmium.or.html , 2009, diakses bulan September.
http://buletinlitbang.dephan.go.id., 2009, diakses bulan Desember.