Uggulan: Fak/Prodi LAPORAN AKHIR PENELITIAN DOSEN …

LAPORAN AKHIR

PENELITIAN DOSEN PEMULA

Pengaruh Waktu Kontak dan Berat Karbon Aktif Batubara dalam

Pengolahan Air Asam Tambang Skala Laboratorium.

Ketua Tim Peneliti : Edy Jamal Tuheteru (2685/0315108102)

Anggota Tim Peneliti : Dra. Suliestyah MSi (1437/0318036301)

Mahasiswa : Mohamad Wisnu Fajar (073001500063)

Program Studi Teknik Pertambangan

Fakultas Teknologi Kebumian dan Energi

Juli, 2021

Uggulan: Fak/Prodi

0

LEMBARAN PENGESAHAN

LAPORAN PENELITIAN

Tahun Akademik 2020/2021

AWAL *) TEKNIS *)

I. JUDUL PENELITIAN : Pengaruh Waktu Kontak dan Berat Karbon Aktif

Batubara dalam Pengolahan Air Asam Tambang Skala Laboratorium.

II. ROAD MAP

PENELITIAN (Terlampir)

:

4 Bidang Unggulan : I. Green Energi

II. Green Society

III.Green Urban

Environment IV.Green Healthy Life

Rumpun Penelitian A. Mitigasi

bencana Bangunan

& Lingkungan

B. Green Design

C. Green

Engineering

Technology

D. Livable

Space

E. Perilaku

Kesehatan

F.Diagnostik

G. Precision

Medicine

H. Obat, Suplemen &

Produk Biologi

III. KETUA PENELITI a. Nama Lengkap dan

Gelar : Edy Jamal Tuheteru, S.T., M.T.

b. Pangkat/Golongan dan NIK

: ASA/IIIB; 2685/USAKTI

c. NIDN : 0315108102 d. Jurusan/Fak./Univ. : Teknik Pertambangan /FTKE/Universitas Trisakti

IV. ANGGOTA TIM

PENELITI

: 1. Nama : Dra. Suliestyah, M.Si.

NIK : 1437

NIDN : 0318036301 2. Nama :

NIK : NIDN :

ANGGOTA MAHASISWA : 1. Nama : Mohamad Wisnu Fajar NIM : 073001500063 2. Nama :

NIM :

2

IDENTITAS PENELITIAN

Judul Penelitian : Pengaruh Waktu Kontak dan Berat Karbon

Aktif Batubara dalam Pengolahan Air Asam

Tambang Skala Laboratorium.

Laboratorium yang digunakan : - Laboratorium Kualitas Batubara, Prodi

Teknik Pertambangan, USAKTI

- Laboratorium Lingkungan, Prodi Teknik

Lingkungan, Usakti

Nama Mitra : -

Alamat Mitra : -

Kontribusi Mitra : -

Topik PKM Terkait : -

Mata Kuliah Terkait : - Pengelolaan Lingkungan Pertambangan

- Kimia Fisik

Target Tingkat Kesiapterapan

Teknologi (TkT) :

Produk Inovasi :

LUARAN PENELITIAN

Jenis Luaran Status Judul Tautan (URL)

1. Karya ilmiah di

Jurnal Nasional

*)

2. Karya ilmiah di

Jurnal Internasional

*)

3. Karya ilmiah di

Prosiding

Internasional

Submitted Treatment of Acid

Mine Drainage

Using Coal

Activated Carbon on

a Laboratory Scale

Based on Weight and

Contact Time

Variation.

4. Hak Cipta

5. Desain Industri

6. Potensi Paten/Paten

Sederhana

7. Buku *)

*) status draft atau submitted atau reviewed atau accepted atau published

3

RINGKASAN EKSEKUTIF

Air asam tambang merupakan air pada kegiatan penambangan atau penggalian yang

sifatnya asam dan menjadi salah satu limbah pada kegiatan pertambangan. Hadirnya air

asam tambang, disebakan oleh terekspos/terdedah mineral sulfida akibat kegiatan

penambangan yang kemudian beraksi dengan udara dan hadirnya air. AAT dapat

menyebabkan masalah pada lingkungan sekitarnya, seperti meningkatnya logam ke

badan air penerima, keracunan pada biota air jika terpapar langsung di badan air

penerima. Melihat dampak yang ditimbulkan oleh AAT, maka sangat penting untuk

dilakukan pengelolaan air asam tambang, sehingga dapat sesuai dengan baku mutu air

yang telah ditetapkan oleh pemerintah.

Pengelolaan air asam tambang dilakukan dengan metode aktif dan metode pasif.

Pengolahan aktif merupakan teknologi pengolahan yang memerlukan pengoperasian oleh

manusia sedangkan pengolahan secara pasif merupakan teknologi pengolahan yang tidak

memerlukan intervensi manusia secara regular dalam pengoperasian dan perawatannya.

Teknologi pengolahan AAT secara aktif menggunakan bahan kimia yang yang bersifat

alkalin untuk meningkatkan nilai pH, hanya metode ini dapat menjadi beban jangka

panjang sampai kegiatan pascatambang atau bahkan tidak akan pernah berakhir.

Alternatif metode pengolahan AAT adalah dengan cara pasif dengan menerapkan

beberap metode teknologi pengolahan, seperti Aerobic wetland, anaerobic wetlands,

anoxic limestone drain (ALD), Reducing and Alkalinity Producing System (RAPS),

Open Limestone Drain (OLD). Dengan beberapa teknologi yang telah diterapkan pada

pengolahan AAT memiliki kekuatan dan kelemahan pada setiap metodenya, sehingga

dilakukan metode lain dengan cara pengolahan pasif yakni menggunakan karbon aktif

yang terbuat dari batubara.

Karbon aktif yang digubakan dalam penelitian ini berasal dari perusahaan pertambangan

yang terletak di wilayah Sumatera Selatan. Setelah dilakukan uji terhadap batubara

diperoleh batubara tersebut merupakan batubara yang tergolong dalam batubara dengan

kalori sedang yang berada di kisaran 5100 – 6100 Kcal/Kg dan termasuk pada peringkat

batubara Sub-Bituminous. AAT yang akan diolah berasal dari perusahan pertambangan

batubara di wilayah Kalimantan Timur, yang diambil dari sump. Berdasarkan hasil

4

pengujian pendahuluan yang dilakukan, AAT memiliki nilai pH sebesar 2,9, kadar Fe

sebesas 45,2, kadar Mn sebesar 7,22 dan nilai Total Suspended Solid sebesar 90 mg/L.

Nilai pH AAT yang terbentuk pada lokasi penambangan sangat rendah dan berada di

bawah nilai baku mutu yankni sebesar 6 – 9.

Penelitian ini menggunakan karbon aktif dengan komposisi batubara 60% dan 𝑍𝑛𝐶𝐿2

40% dengan ukuran 60 mesh. Pemilihan komposisi dan ukuran ini didasarkan atas hasil

penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Setelah mendapatkan variasi komposisi

karbon aktif dan ukurannya, kemudian penelitian ini dilanjutkan dengan melakukan

variasi berat karbon aktif yakni 0,6 gr, 1,2 gr, 1,8 gr, 2,4 gr dan 3 gr. Karbon aktif yang

telah dilakukan variasi berat dicampurkan dengan air asam tambang sejumlah 150 ml

dimasukan ke dalam shaker incobatur pada kecepatan 150 rpm selama 3 jam pada suhu

250C. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa karbon aktif dengan beart 3 gr merupakan

variasi terbaik untuk menyerap logam berat, menaikan nilai pH dari 2,19 menjadi 4,62,

menurunkan logam Fe dari 52,4 mg/L menjadi 0,1 mg/L dan juga menurunkan logam Mn

dari 7,22 mg/L menjadi 5,3 mg/L. Pada peneilitian ini menunjukan adanya pengaruh

karbon aktif dengan variasi berat dengan pengaruh yang signifikan terhadap penyerapan

logam Fe yang berada jauh dibawah standar baku mutu, sedangkan untun nilai pH da

logam Mn, masih belum memenuhi standar baku mutu air pada penambangan batubara.

Penelitian ini masih perlu dilanjutkan lagi dengan melihat pengaruh waktu kontak dan

variasi berat yang lebih berat.

5

KATA PENGANTAR

Air asam tambang menjadi masalah bagi perusahan pertambangan. Pengelolaan air asam

tambang menjadi sangat penting bagi perusahaan, agar tidak menjadi masalah di akhir

penutupan pertambangan. Beberapa metode yang telah dikembangan pada pengelolaan

air asam tambang baik yang dilakukan secara aktif maupun pasif. Pengelolaan aktif

banyak dilakukan di perusahaan, karena bahannya mudah untuk didapatkan. Pengelolaan

pasif di Indonesia baru dikembangkan dibeberapa perusahaan. Alternative pengolahan air

aam tambang terus dilakukan, salah satunya adalah penggunaan karbon aktif yang berasal

bersumber dai berbagai bahan organic yang tersedia di alam.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pemanfaatan karbon aktif dari batubara

berperingkat rendah terhadap penyerapan logam berat yang ada pada air asam tambang.

Dengan adanya penyerapan logam berat pada air asam tambang, diharapkan terjadi

peningkatan nilai pH. Pemanfaatan karbon aktif ini bisa menjadi alternative bagi

pengelolaan air asamt tambang di perusahaan pertambangan yang bermasalah dengan air

asam tambang. Karbon aktif yang dikembangkan berasal dari batubara berperingkat

rendah dan masih banyak cadangannya di Indonesia. Potensi pemnafaatan untuk karbon

aktif dari batubara berperingkat rendah bisa dikembangkan untuk pengolahan air asam

tambang yang telah terbentuk.

Dengan adanya peneilitian ini, dapat menjadi alternatif untuk pengolahan air asam

tambang. Semakin banyak alternative yang bisa digunakan dapat membantu industry

pertambangan untuk dapat mengolah air asam tambang yang terbentuk di lingkungan

pertambangannya. Dengan demikian, air yang keluar dari lingkungan pertambangan ke

lingkungan umum telah memenuhi baku mutu lingkungan yang telah disyaratkan oleh

pemerintah. Hasil penelitian ini, masih memerlukan masukan dari berbagai pihak untuk

perbaikan ke depannya dan juga diucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu proses pelaksanaan penelitian ini, sehingga dapat diselesaikan tepat waktu.

Terima kasih juga disampaikan kepada Universitas Trisakti yang telah memberikan

bantuan dana untuk terlaksananya penelitian ini.

6

DAFTAR ISI

RINGKASAN EKSEKUTIF ............................................................................................ 3

KATA PENGANTAR ...................................................................................................... 5

DAFTAR ISI .................................................................................................................... 6

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ 8

DAFTAR TABEL ............................................................................................................ 9

BAB 1. PENDAHULUAN ............................................................................................. 10

1.1. Latar Belakang ........................................................................................ 10

1.2. Perumusan Masalah ................................................................................ 11

1.3. Tujuan Penelitian .................................................................................... 11

1.4. Batasan Penelitian ................................................................................... 11

1.5. Manfaat Penelitian .................................................................................. 12

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................... 13

2.1. Pembentukan Air Asam Tambang ...............................................................13

2.2. Parameter Kualitas Air Asam Tambang ......................................................15

2.3. Karbon aktif ....................................................................................................15

2.4. Prinsip Umum Karbon Aktif. ........................................................................16

2.5. Proses Karbonisasi .........................................................................................17

2.6. Proses Aktivasi ...............................................................................................17

2.7. Adsorpsi Karbon Aktif ..................................................................................18

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ........................................................................ 20

3.1. Roadmap Ketua Peneliti ................................................................................20

3.2. Metode Penelitian ...........................................................................................20

3.2.1. Sumber Data ............................................................................. 20

3.2.2. Tahapan Penelitian .................................................................... 21

3.3. Metode Analisis ..............................................................................................23

3.4. Indikator Capaian Penelitian .........................................................................23

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................... 24

4.1. Kualitas Air Asam Tambang.........................................................................24

4.2. Kualitas Batubara & Bilangan Iodin ............................................................24

4.3. Pengaruh Variasi Berat ..................................................................................26

4.4. Pengaruh Variasi Waktu Kontak ..................................................................28

7

4.5. Karakterisasi Penyerapan Logam .................................................................30

4.5.1. Fourier Transform Infrared Spectroscopy ....................................... 30

4.5.2. Scanning electron microscope (SEM) ............................................. 31

4.5.3. Brunauer-Emmet-Teller (BET) .......................................................... 32

4.5.4. Grafik Eh-pH .......................................................................................... 32

BAB 5. KESIMPULAN ................................................................................................. 34

LAMPIRAN A ........................................................................................................... 36

LAMPIRAN B ........................................................................................................... 37

8

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Reaksi pembentukan AAT 13

2.2. Sumber AAT 14

3.1. Roadmap Penelitian 19

3.2. Diagram alir penelitian 21

4.1. Pengambilan sampel AAT 24

4.2. Pengaruh Variasi ukuran terhadap nilai pH 27

4.3. Grafik Pengaruh variasi berat terhadap penyerapan logam Fe 28

4.4. Grafik Pengaruh variasi berat terhadap penyerapan logam Mn 28

4.5. Grafik Pengaruh variasi waktu kontak terhadap penyerapan logam Fe 29

4.6. Grafik Pengaruh variasi waktu kontak terhadap penyerapan logam Mn 29

4.7. Grafik pengaruh variasi waktu terhadap serapan logam Mn 30

4.7. Hasil Uji FTIR Batubara dan Karbon Aktif 31

4.8. Hasil uji SEM; a. Batubara dan b. Karbon aktif 31

4.9. Fe Eh-pH Diagram 32

4.10. Mn Eh - pH Diagram 33

9

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Parameter Kualitas Air Limbah Cair Penambangan Batubara 15

4.1. Hasil Analisa Kualitas Batubara 25

4.2. Bilangan Iodin 25

4.3. Persyaratan Karbon Aktif (SNI) 26

10

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air Asam Tambang (AAT) yang juga disebut sebagai air asam batuan merupakan

masalah besar di dunia pertambangan, terutama di wilayah pertambangan emas dan

batubara. Jika AAT sudah terbentuk, maka akan sulit untuk dilakukan pengendalian dan

biaya yang diperlukan untuk melakukan pengolahan AAT akan sangat mahal. AAT

dicirikan dengan pH yang rendah (pH < 5), kandungan sulfat (SO4) dan logam (seperti:

Fe, Mn, Zn, CU, Ni, As, Cd) yang tinggi. Kehadiran mineral sulfida dalam batuan yang

kemudian teroksidasi dan adanya kehadiran air menyebabkan terbentuknya AAT

[6][7][8]. Penambangan baik secara tambang terbuka maupun tambang bawah tanah,

penumpukan batuan penutup, tailing, kegiatan pengecilan ukuran dan pengolahan

batubara merupakan kegiatan yang menjadi sumber munculnyua AAT. Masalah AAT

dapat menyebabkan kerusakan berkepanjangan pada tanah, air, dan keanekaragaman

hayati.

Pengolah AAT dapat dilakukan dengan dua cara, yakni dengan pengolahan aktif

maupun dengan pengolahan pasif, pengolahan aktif dilakukan dengan penambahan

material kimia seperti kapur, lime, soda lime dan beberapa material lainnya, yang

dilakukan secara terus menerus sedangkan untuk pengolahan sistem pengolahan pasif

telah dikembangkan yang tidak memerlukan input kimia secara terus menerus dan

memanfaatkan proses kimia dan biologi alami untuk mengolah AAT. Teknologi pasif

meliputi lahan basah (Wetland), saluran air kapur anoksik, saluran batu kapur terbuka,

dan tempat pelindian alkali.

Beberapa penelitian yang telah dilakukan untuk pengolahan AAT, diantaranya dengan

menggunakan material campuran semen dengan fly ash, pada penelitian tersebut dapat

menaikan pH dari 3 menjadi pH dengan kisaran 4,8 hingga 8,5. Sebuah studi pengolahan

AAT menggunakan abu hasil pembakaran kayu sebagai filter, yang dapat meningkatkan

pH dari 3,6 menjadi 8,3 dan mengurangi kandungan Fe hingga 100% dan Mn menjadi

56%. Penelitian penggunaan karbon aktif dari batubara dengan rank sub bituminous dan

antarasit untuk mereduksi logam berat pada AAT, telah dilakukan dengan hasil karbon

aktif dari batubara rank sub bituminous menghasilkan peningkatan pH dari 3,6 menjadi

5,9, dan penurunan kadar Fe sebesar 86,66%; Mn 44,90%; dan TSS 42,86%.

11

Pada tahun 2018 telah dilakukan uji pengolahan AAT dengan menggunakan karbon

aktif tang berasal dari batubara rank lignit yang berasal dari PT. Bukit Asam, hasil yang

diperoleh adalah adanya adsorpsi maksimum 100% untuk Fe dan 56% untuk Mn,

dengan peningkatan pH maksimum dari 3 menjadi 6,2. Studi isotherm adsorpsi

dilakukan pada variasi waktu kontak dan didapatkan bahwa proses adsorpsi mengikuti

model isotermal Langmuir dengan kapasitas adsorpsi sebesar 2,54 mg/g dan kemudian

di tahun 2020 dilanjutkan penelitian dengan variasi berat dan waktu kontak karbon aktif

diperoleh adanya penyerapan logam Cu dan Fe yang signifikan.

Pada penelitian ini akan dilakukan uji pengolahan AAT yang bersumber dari lokasi yang

berbeda yakni di wilayah Kutai Timur, Kalimantan Timur dengan menggunakan karbon

aktif batubara dengan variasi berat Karbon aktif

1.2. Perumusan Masalah

Adapaun rumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Apakah variasi berat dan waktu kontak karbon aktif dapat berpengaruh terhadap

penyerapan logam berat?

b. Apakah dengan adanya penyerapan logam berat pada AAT dapat mempengaruhi

peningkatan parameter pH?

c. Bagaimana perilaku isotherm adsorpsi.?

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan:

a. Mengetahui effektifitas efektifitas daya serap karbon aktif dengan menggunakan

variasi berat dan waktu kontak.

b. Mengetahui pengaruh daya penyerapan logam terhadap nilai pH.

c. Mengetahui model kinetika adsorpsi berdasarkan studi kinetika serapan

1.4. Batasan Penelitian

Batasan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Sampel yang digunakan berasal dari wilayah Kalimantan Timur.

b. Uji daya serap logam pada AAT dilakukan dalam skala laboratorium

12

1.5. Manfaat Penelitian

Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sebagai gembaran pemanfaatan

batubara kalori rendah hinga sedang yang begitu banyak di Indonesia menjadi karbon

aktif, yang kemudian dapat dijadikan sebagai salah satu alternative pengelolaan air asam

tambang yang terjadi akibat adanya kegiatan pertambangan.

13

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pembentukan Air Asam Tambang

Sumber pembantukan AAT adalah mineral sulfide yang terkandung di dalam batuan.

Kegiatan penggalian dan penimbunan pada kegiatan penambangan dapat

memungkinkan mineral sulfide yang tadinya terkungkung dalam batuan dibawah

permukaan menjadi terdedah (exposed) di udara terbuka. Kontak antara oksigen dan

mineral sulfide serta adanya kehadiran air menyebabkan terjadinya reaksi oksidasi yang

menghasilkan ion-ion ferro dan sulfat. Keberadaan air selain sebagai salah satu reaktan

juga akan melarutkan produk hasil oksidasi terutama asam sulfat sehingga

mengakibatkan peningkatan keasaman air dan menghasilkan AAT yang bersifar korosif

dan tidak mendukung berbagai kehidupan akuatik.

Proses pembentukan AAT teridiri dari atas beberapa tahapan reaksi. Reaksi pertama

adalah reaksi oksidasi mineral pirit dengan kehadiran air, yang menghasilkan dua mol

keasaman. Reaksi selanjutnya adalah oksidasi pirit oleh ion ferri, jumlah mol keasaman

lebih banyak per mol pirit, reaksi berlangsung selama ion ferri tersedia atau kondisi

asam. Ion ferri terbentuk sebagai hasil konversi ion ferro yang terbentuk pada reaksi (i)

dan mengkonsumsi satu mol keasaman seperti ditunjukan pada reaksi (iii). Reaksi (iv)

merupakan rekasi pelarutan pengendapan yang reversible dan berlangsung sampai pH

sama dengan 3 dan merupakan langkah penting dalam melepaskan asam ke lingkungan.

Berikut adalah reaksi kimia yang terjadi pada proses pembentukan Air Asam Tambang

dan juga terlihat seperti pada Gambar 2.1:

2 FeS2+7O2+2 H2O = >2Fe2++4SO42-+4H+ (i)

4Fe2++O2+4H+=>4Fe 3++2H2O (ii)

4 Fe3++12 H2O =>4F e(OH)3↓ +12 H+ (iii)

FeS2 + 14 Fe3+ + 8 H2O => 15 Fe2+ + 2 SO 2- + 16 H+ (iv)

Reaksi umum, gabungan dari raki (i) hingga (iv):

FeS2 + 15/4O2 + 7/2H20 Fe(OH)3 + 2SO4= + 4H+

14

Gambar 2.1. Reaksi pembentukan AAT

Sumber AAT berasal dari lokasi penambangan dan daerah penimbunan (Gambar 2.2A),

pabrik pengolahan (Gambar 2.2B & C), tailing (Gambar 2.2D,E & F), Pengaruh air asam

tambang terhadap lingkungan hidup sangat berbahaya. Air asam tambang yang tidak

dilakukan treatment terlebih dahulu dapat menimbulkan dampak negatif terhadap

lingkungan. Adapun dampak negatif dari asam tambang tersebut antara lain bagi

masyarakat sekitar. biota perairan, kualitas air permukaan dan kualitas air tanah

Gambar 2.2. Sumber AAT

15

2.2. Parameter Kualitas Air Asam Tambang

Seluruh kegiatan pertambangan harus memperhatikan baku mutu lingkungan,baik air,

udara, dan air laut. Berdasarkan Keputusan Mentri Lingkungan Hidup No 113 Tahun

2003, baku mutu air limbah bagi usaha dan atau kegiatan pertambangan batubara adalah

sesuai dengan tabel 2.1.

Tabel 2.1. Parameter Kualitas Air Limbah Cair Penambangan Batubara

Parameter Satuan Baku Mutu

pH 6 - 9

Total Suspended Solid mg/L 400

Besi mg/L 7

Mangan mg/L 4

Penanganan secara pasif yaitu dengan pengelolaan AAT menggunakan metode

wetland atau lahan basah, tanaman yang digunakan adalah tanaman Typha tifolia,

Kiambang (Salvinia molesta), Kiapu (Pistia stratiotes), dan Akar Wangi. Namun

proses ini memerlukan waktu lama dan biaya mahal. Penanganan secara aktif dapat

dilakukan dengan bahan kimia antara lain kapur pada aliran air asam tambang. Ada

beberapa jenis kapur yang bisa digunakan untuk menetralkan air asam tambang

diantaranya Kapur Tohor (CaO), Kapur tembok (Ca(OH)2), Dolomit (CaMg(Co3)2)

dan kapur silika (CaSiO3), dan Kapur pertanian. Selain itu juga menggunakan pH

adjuster (NaOH). Penaganan cara kimia ini menimbulkan masalah baru dengan

adanya lumpur endapan CaSO4 dan bahaya NaOH.

2.3. Karbon aktif

Karbon aktif merupakan padatan dengan bahan dasar karbon berpori yang memiliki

daya serap tinggi. Kegunaan karbon aktif sangat bervariasi mulai dari obat

penjerapracun, penjerap bau atau gas, untuk pengolahan air, sampai dengan

penyangga katalis. Karbon aktif juga banyak digunakan oleh perusahaan ataupun

pabrik, misalnya dalam treatment air minum, pemurnian gas, industri gula, serta

pengolahan limbah cair maupun gas.Dalam dunia industri, karbon aktif sangat

diperlukan karena dapat mengadsorbsi bau dan warna. Karbon aktif juga sangat

16

penting dalam industri makanan, minuman, serta untuk penyerapan logam berharga

seperti dalam industri penambangan emas (Mc.Dougal, 1991).

Karbon aktif dapat dibuat dari berbagai bahan baku seperti arang tempurung kelapa,

ampas tebu, batubara, dan lain-lain. Penggunaan karbon aktif batubara di Indonesia

cukup beragam. Berbagai industri secara spesifik menggunakan karbon aktif

batubara, karena memiliki sifat adsorpsi yang tidak dimiliki oleh karbon aktif

tempurung kelapa(Puslitbang Tekmira). Bilangan Iodium (juga disebut nilai Iodine)

menunjukkan kuantitas daya serap karbon aktif terhadap partikulat pengotor dalam

fasa cair. Jika Karbon aktif mempunyai nilai Iodine makin tinggi, maka kualitasnya

makin baaik. Nilai Iodine yang dimiliki karbon aktif di pasaran berkisar antara 700-

1200 mg/g (Monika, dkk, 2013).

2.4. Prinsip Umum Karbon Aktif.

Karbon aktif adalah suatu bentuk umum untuk senyawa berbahan dasar karbon yang

diolah sehingga menghasilkan derajat pirolisis yang tinggi dan luas permukaan yang

besar. Dua sifat ini membuat bentuk karbon di atas sebagai suatu bentuk adsorben

yang efektif untuk berbagai macam senyawa organik pada pengolahan air ataupun

air limbah. Berbagai macam sifat permukaan dari karbon aktif juga dapat diproduksi

dalam rangka memenuhi persyaratan untuk penggunaan tertentu. Pasar terbesar dari

karbon aktif adalah pengolahan air dan kontrol polusi udara. Selain itu juga sedang

dikembangkan pasar untuk penyerapan gas dari larutan organic dan penghilang warna

(Marsch, 2006).

Karbon aktif dapat diproduksi dengan biaya yang cukup murah dari berbagai macam

bahan baku. Bahan baku utama karbon aktif adalah segala bahan organic yang

memiliki kandungan karbon yang tinggi seperti batubara, kayu, gambut, dan

tempurung kelapa. Daya serap dari batubara seabagai salah satu bahan baku karbon

aktif masih sangat rendah, oleh karena itu perlu dilakukan proses aktivasi termal

untuk meningkatkan mutu karbon dari batubara ataupun bahan baku yang lain. Proses

aktivasi termal ini terbagai atas dua tahap yaitu dekomposisi termal atau karbonisasi,

dan gasifikasi atau aktivasi (Marsch, 2006)

17

2.5. Proses Karbonisasi

Reaksi pirolisis adalah reaksi pemecahan rantai dengan pemanasan tanpa oksigen.

Pirolisis batubara merupakan dekomposisi termal batubara menghasilkan padatan

berupa kokas atau arang batubara dan melepaskan bahan volatil berupa tar atau gas.

Istilah pirolisis biasanya diterapkan pada dekomposisi yang berlangsung dalam

suasana inert (dalam kondisi gas nitrogen), sedangkan dalam suasana reduktif (dalam

kondisi hidrogen) dekomposisi termal biasa disebut hidropirolisis. Jika dalam proses

dekomposisi termal batubara lebih mengutamakan produk padatan atau kokas maka

proses tersebut sering disebut sebagai karbonisasi (Hasanudin, 2002).

Pada proses karbonisasi, unsur-unsur seperti hydrogen dan oksigen dihilangkan dari

batubara sehingga menghasilkan rangka karbon yang memiliki struktur porositas

tertentu. Proses karbonisasi merupakan salah satu tahap penting dalam pembuatan

karbon aktif, pada umumnya dilakukan pada temperatur 400oC hingga 900oC. Pada

proses ini kandungan bahan yang mudah menguap hilang bersamaan dengan

terbentuknya struktur baru. Kecilnya daya adsorpsi arang hasil karbonisasi

disebabkan oleh adanya tar yang dihasilkan pada proses karbonisasi suhu rendah, dan

tar tersebut berada di dalam pori di antara kristal dan permukaannya sehingga

mengganggu proses adsorpsi.

Untuk meningkatkan daya adsorpsi, produk hasil karbonisasi dapat diaktivasi dengan

mengeluarkan produk tar melalui pemanasan yang disertai aliran gas inert, atau

melalui ekstraksi dengan menggunakan pelarit yang sesuai atau melalui suatu reaksi

kimia.

2.6. Proses Aktivasi

Proses aktivasi bertujuan untuk menambah atau mengembangkan volume pori dan

memperbesar diameter pori yang telah terbentuk pada proses karbonisasi serta untuk

menghasilkan beberapa porositas baru . Adanya interaksi antara zat pengaktivasi

dengan struktur atom-atom arang hasil karbonisasi adalh mekanisme dari proses

aktivasi (Ningrum, 2000).

18

Secara umum proses aktivasi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu aktivasi secara

fisik dan aktivasi secara kimiawi. Aktivasi fisik melibatkan proses gasifikasi yang

akan memperbesar volume porositas dan membersihkan rongga pori. Sedangkan

proses aktivasi kimiawi melibatkan proses reaksi kimia pada pengerjaan awalnya

yang dapat memperbesar volume porositas pada hasil karbonisasi (Marsch, 2006).

2.7. Adsorpsi Karbon Aktif

Adsorbsi adalah peristiwa terjadinya perubahan kepekatan dari molekul, ion, atau

atom antar muka dalam dua fase.Hal ini terjadi bila dua fase saling bertemu, sehingga

diantara kedua fase tersebut terbentuk daerah antar muka yang sifatnya berbeda

dengan fase ruah kedua fase tersebut (Marsch, 2006).

Adsorpsi didefinisikan sebagai penyerapan molekul oleh permukaan padatan atau

cairan. Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik menarik antara atom dan molekul

yang terjadi di permukaan. Bila partikel diadsorpsi dari cairan ke dalam permukaan,

proses adsorpsi terjadi pada interfase padatan-cairan dan reaksi yang terjadi

ditentukan oleh laju penyerapannya. Molekul disisihkan dari cairan dan diserap oleh

adsorben. Sebagian besar molekul diadsorpsi pada permukaan dalam pori-porinya,

hanya sebagian kecil yang diadsorpsi pada permukaan luar (Marsch, 2006).

Adsorpsi dapat diekspresikan dengan berbagai isotherm, yang dapat bermanfaat

untuk menggambarkan perbedaan-perbedaan, kapasitas karbon aktif. Model isoterm

Langmuir dan Freundlich akan digunakan untuk menggambarkan kesetimbangan

adsorpsi yang terjadi (Atkins, 1999).

Model Langmuir memiliki bentuk

..……………… 1)

sedangkan model Freundlich (Freundlich, 1906 dalam [19]):

……………………………… 2)

)(1

)).().((

e

ee

Cb

Cbaq

n

ee CKq /1)(

19

dimana :

qe = jumlah ion logam yang diadsorbsi tiap gr karbon aktif

Ce = konsentrasi ion logam

a,b = konstanta model Langmuir

K, n = konstanta model Freundlich.

20

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Roadmap Ketua Peneliti

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan utamanya adalah penyerapan logam berat pada air

asam tambang. Beberapa daerah penambangan baik penambangan batubara maupun

mineral berpotensi membantuk air asam tambang, dimana salah satu ciri air asam

tambang adalah adanya logam berat yang kadarnya tidak memenuhi baku mutu air pada

industry pertambangan. Penerapan karbon aktif pada penelitian ini akan dilakukan secara

bertahap yakni diterapkan pada tambang batubara pada cekungan yang berebeda yakni di

wilayah Sumatera dan Kalimantan, sedangkan untuk air asam tambang yang berasal dari

kegiatan penambangan mineral akan dilakukan pada penambangan tembaga dan emas di

wilayah Sumbawa dan Papua. Variasi dari karbon aktif yang diterapkan pada

penambangan batubara dan mineral dilakukan dalam rangka untuk memperoleh produk

karbon aktif yang berdaya serap tinggi (Gambar 3.1).

Gambar 3.1. Roadmap Penelitian

3.2. Metode Penelitian

3.2.1. Sumber Data

Data yang akan digunakan pada penelitian ini adalah data primer dan data sekunder,

dengan rincian sebagai berikut:

- Data Primer

Data primer merupakan data yang merupakan data pengambilan ataupun

pengukuran langsung di lapangan, berupa data pengukuran kualitas air dan data

peninjauan lapangan.

KA + AAT di Wilayah

Sumatera (Batubara)

KA + AAT di wilayah

Kalimantan (Batubara)

KA + AAT di Wilayah NTB

(Mineral)

KA + AAT wilayah Papua (mineral)

Karbon Aktif Berdaya serap

tinggi

21

- Data Sekunder

Data sekunder terkait dengan lokasi daerah penelitian data geologi.

3.2.2. Tahapan Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen laboratorium. Sampel AAT yang akan

digunakan berasal dari salah satu perusahan tambang yang berlokasi di wilayah

kabuoaten kutai timur. Treatmen AAT dilakukan dengan menggunakan karbon aktif

yang dibuat dari batubara yang termasuk pada golongan kalori sedang (lignit hingga

sub-bituminus). Karakterisasi karbon aktif menggunakan pengujian bilangan iodin, luas

permukaan, volume pori dan perubahan gugus fungsi pada permukaan karbon aktif

sebelum dan sesudah treatment AAT (Gambar 3.2).

1 Studi Pustaka

Kegiatan studi pustaka dilakukan untuk mendapatkan informasi dan pengayaan

pengetahuan terkait dengan topik penelitian, studi pustaka dilakukan sepanjang

kegiatan penelitian.

2 Pengambilan Sampel

Kegiatan pengambilan sampel dilakukan dengan melakukan kegiatan kunjungan

lapangan, untuk mendapatkan sampel AAT yang bersumber dari pit sump

penambangan dengan nilai pH yang rendah.

3 Pengujian Laboratorium

Adapun kegiatan laboratorium yang akan digunakan adalah:

- Uji Proksimat

Uji proksimat untuk mendapatkan nilai Kandungan air, kandungan abu,

kandungan zat terbang dan jumlah karbon tertambat.

- Uji kualitas air sebelum pengolahan

Uji logam dilakukan untuk memperoleh kandungan logam yang terkandung

di dalam AAT terutama untuk kandungan Fe, Mn dan juga kandungan

sulfat.

- Uji Adsorpsi Logam

22

Pengujian dilakukan untuk memperoleh seberapa besar daya serap logam

dengan menggunakan karbon aktif sesuai dengan variasi berat dan waktu

kontak.

- Uji kualitas air setelah pengolahan

Uji ini dilakukan untuk memperoleh kandung logam dan nilai pH yang

terkandung di dalam air setelah pengolahan.

4 Analisis Data

Berdasarkan hasil data yang diperoleh pada proses kegiatan laboratorium, maka

dilakukan kegiatan lanjutan yakni analisis data dan pembahasan terhadap daya

serap (isotherm adsorpsi) berdasarkan variasi berat.

5 Kesimpulan dan Rekomendasi

Setelah mendapatkan gambaran hasil sesuai dengan analisis dan pembahasan

maka kegiatan selanjutnya adalah penarikan kesimpulan dan rekomendasi

lanjutan terhadap kegiatan selanjutnya.

Gambar 3.2. Diagram alir penelitian

23

3.3. Metode Analisis

Analisis yang dilakukan pada peneilitian ini adalah melihat perbandingan nilai AAT

sebelum dan sesuah diolah dengan menggunakan karbon aktif, dengan demikian

diperoleh tingkan keberhasilan penyerapan logam pada AAT.

3.4. Indikator Capaian Penelitian

Diperoleh data perubahan kadar Fe, Mn, TSS dan perubahan pH pada AAT, diperoleh

data kinetika serapan dan kapasitas adsorpsi karbon aktif.

24

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Kualitas Air Asam Tambang

Air asam tambang diambil dari perusahaan pertambangan batubara yang berada di

wilayah Kalimantan Timur. Pengambilan sampel di lokasi tambang ini, disebabkan

karena salah satu pit penambanganya terdapat air asam tambang yang ada di sump

(Gambar 4.1). Berdasarkan ketetapan pemerintah bahwa air yang dikeluarkan dari

tambang harus memenuhi baku mutu air, dimana parameter yang telah ditetapkan adalah

pH, kadar Fe, kadar Mn dan TSS. Setelah dilakukan pengujian awal diperoleh nilai pH

sebesar 2,19 (baku mutu 6 – 9), kadar Fe sebesar 45,2 mg/L (baku mutu 7 mg/L) dan

kadar Mn sebesar 7,22 mg/L (baku mutu 4 mg/L). Sesuai dengan hasil yang telah

diperoleh, terlihat bahwa nilai yang diperoleh menunjukkan bahwa belum memenuhi

baku mutu lingkungan.

Gambar 4.1. Pengambilan sampel AAT

4.2. Kualitas Batubara & Bilangan Iodin

Batubara yang diambil dari wilayah Sumatera Selatan dilakukan pengujian kualitas

batubara untuk mengetahui kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, nilai kalor dan kadar

sulfur. Hasil yang diperoleh digunakan untuk mengetahui karakteriasi dari batubara

tersebut. Salah satu parameter yang digunakan adalah nilai kalor batubara, yang akan

digolongkan dalam batubara berkalori rendah, sedang dan tinggi sesuai dengan kriteria

yang ditetapkan oleh Pusat Sumber Daya Mineral dan Panas Bumi. Pengujian kualitas

batubara di lakukan di laboratorium TekMira Bandung, uji yang dilakukan ada uji

25

proksimat, uji kadar sulfur dan uji nilai kalor. Hasil yang diperoleh dari uji yang telah

dilakukan adalah untuk Kadar Air: 16,20% (adb); kadar Abu: 2,45% (adb), kadar zat

terbang: 41,27% (adb), Karbon tertambat: 40,08%; Total Sulfur: 0,24% dan Nilai

Kalori: 5927 Kal/gr (Tabel 4.1). Berdasarkan nilai kalori yang diperoleh batubara yang

akan dijadikan sebagai karbon aktif digolongkan sebagai batubara kalori sedang,

sedangkan berdasarkan pemeringkatan batubara, tergolong sebagai batubara sub-

bituminous.

Tabel 4 .1 . Hasil Analisa Kualitas Batubara

Parameter Analisis Hasil Analisa Unit Basis Metode

Kadar Air 16,20 % adb ASTM D. 3173

Kadar Abu 2,45 % adb ASTM D. 3174

Zat Terbang 41,27 % adb ASTM D. 3175

Fix Carbon 40,08 % adb ASTM D. 3172

Total Sulfur 0,24 % adb ASTM D. 4239

Nilai Kalor 5.927 Kal/g adb ASTM D. 5865

Ket: adb: air dry basis

Bilangan iodin digunakan untuk mengetahui banyaknya logam yang diserap oleh karbon

aktif. Data ini merupakan seberapa besar bilangan iodin yang berasal dari ukuran butir

dan komposisi 𝑍𝑛𝐶𝑙2. Pada penelitian ini digunakan karbon aktif dengan ukuran 60

mesh dengan komposisi batubara 60% & 𝑍𝑛𝐶𝑙2 40%, pemilihan ini dilakukan sesuai

dengan hasil penelitian sebelumnya (Wibowo, 2017), dimana bilangan iodin yang

menyerap logam dengan daya serap tinggi adalah bilangan iodin sebesar 1092,5 mg/g.

(Tabel 4.2).

Tabel 4.2. Bilangan Iodin

Ukuran

(Mesh)

Komposisi BB 60% & 𝑍𝑛𝐶𝑙2 40%

(mg/g)

20 1332.5

28 1393.7

35 1296.7

48 1240.6

60 1092.5

Standar Nasional Indonesia (SNI) telah mengeluarkan persyaratan batubara untuk

dijadikan sebagai karbon aktif. Persyaratan yang digunakan adalah hasil pengujian

26

batubara dan bilangan iodin. Berdasarkan hasil analisis abu batubara dan bilangan iodin

yang telah diperoleh menunjukan bahwa adanya beberapa parameter yang memenuhi

untuk dijadikan sebagai karbon aktif, parameter tersebut adalah kadar air dan kadar zat

terbang. Beberapa parameter yang memenuhi sayarat adalah kadar abu, karbon terikat

dan bilangan iodin (Tabel 4.3). Bilangan iodin yang memenuhi syarat tersebut,

kemudian akan dimanfaatkan sebagai karbon aktif untuk digunakan dalam menyerapan

logam berat pada AAT.

Tabel 4.3. Persyaratan Karbon Aktif (SNI)

Parameter Analisis Hasil Analisa Persyaratan

Karbon Aktif Metode

Kadar Air 16,20 % 15 %, Max -

Kadar Abu 2,45 % 10 %, Max Terpenuhi

Zat Terbang 41,27 % 25 %, Max -

Fix Carbon 40,08 % 65 %, Max Terpenuhi

Bilangan Iodin 1092 mg/g 750 mg/g, Min Terpenuhi

Daya Serap

terhadap Benzene 25 %, Min

4.3. Pengaruh Variasi Berat

Pengujian penyerapan karbon aktif ini dilakukan dengan variasi berat karbon aktif adalah

0,5 gr, 1,2 gr, 1,8 gr, 2,4 gr dan 3 gr. Setiap variasi berat ditambahkan air asam tambang

dengan nilai pH 2,9 sebanyak 150 ml. Karbon aktif dan Air asam tambang yang telah

dicampur dimasukan ke dalam shaker incubator dan didiamkan selama 3 jam. Hasil akhir

yang diperoleh dari pengujian ini diperoleh nilai pH untuk masing-masing variasi berat

karbon aktif yakni: 0,5 gr dengan nilai pH 2,9; 1,2 gr dengan nilai pH 3,72, 1,8 gr dengan

nilai pH 4,26; 2,4 gr dengan nilai pH 4,44; dan 3 gr dengan nilai pH sebesar 4,62.

Perubahan nilai pH seiring dengan dengan kenaikan berat karbon aktif, sehingga untuk

mengelolah air asam tambang diperlukan adanya jumlah karbon aktif yang lebih banyak.

27

Gambar 4.2. Pengaruh Variasi ukuran terhadap nilai pH

Dari data hasil pengukuran pH air asam tambang yang sudah dipisahkan dari karbon

aktif di uji penyerapannya menggunakan metode AAS (Atomic Absorption

Spectrophotometry). Gambar 4.3 menunjukkan bahwa hasil penyerapan logam Fe sesuai

dengan variasi berat sangat signifikan. Jumlah logam Fe pada air setelah pengolahan.

Terlihat bahwa dengan bertambahnya berat karbon aktif berpengaruh juga terhadap

jumlah logam Fe yang terserap. Nilai Fe yang awalanya adalah 45,2 menjadi 0,1 mg/L

pada variasi berat sebesar 3 gr.

Gambar 4.3. Grafik variasi berat terhadap penyerapan logam Fe

2,19 2,19 2,19 2,19 2,19

2,9

3,72

4,264,44

4,62

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

pH

Variasi Berat (gr)

Sebelum Sesudah

45,2 45,2 45,2 45,2 45,2

21,2

5,9

1,3 0,6 0,1

0

10

20

30

40

50

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Kad

ar

Fe

(mg/l

)

Variasi Berat (gr)

Sebelum Sesudah

28

Logam lain yang menjadi perhatian adalah logam Mn, karena menjadi salah satu jenis

logam yang termasuk dalam standar baku mutu air pada penambangan batubara. Hasil

penyerapan logam Mn yang terlihat pada Gambar 4.4 menunjukkan ada tkecenderungan

penurunan kadar Mn seiring dengan baertambahnya jumlah karbon aktif yang

digunakan. Pada awal berat 0,6 gr, nilai Mn adalah sebesar 7,32 mg/L kemudian menjadi

5,3 mg/L pada variasi berat 3 gr. Kadar logam Mn yang diperoleh masih di atas standar

baku mutu yang telah ditentukan, hal ini disebabkan karena nilai pH nilai pH juga masih

rendah yakni sekitar 4,62.

Gambar 4.4. Grafik variasi berat terhadap penyerapan logam Mn

4.4. Pengaruh Variasi Waktu Kontak

Berdasarkan hasil yang diperoleh pada variasi berat, maka dipilih variasi 3 gr yang

menghasilkan peningkatan nilai pH dan adanya penyerapan logam Fe dan Mn. Hasil

tersebut dijadikan sebagai acuan untuk dilanjutkan dengan variasi waktu kontak. Waktu

kontak yang digunakan pada penelitian ini adalah

1 jam, 3 jam, 5 jam, 7 jam dan 9 jam. Pengaruh variasi waktu kontak terhadap nilai pH

terlihat pada Gambar 7, terlihat bahwa pada 1 jam pertama terjadi kenaikan nilai pH

menjadi 4,6; pada jam ke-3 terjadi kenaikan nilai pH menjadi 4,68; pada jam ke-5

meningkat menjadi 4,86; pada jam ke-7 tidak terjadi perubahan, masih berada pada nilai

yang sama yakni 4,86; dan kemudian pada jam ke-9 terjadi peningkatan nilai pH menjadi

4,88. Pengaruh waktu kontak terhadap nilai pH menjukkan tidak terjadi perubahan yang

7,22 7,22 7,22 7,22 7,227,3

6,9

6,3

5,9

5,3

5,00

5,50

6,00

6,50

7,00

7,50

8,00

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

Nilai

Mn (

mg/L

)

Variasi Berat (gr)

Sebelum Sesudah

29

signifikan karena terjadi peningkatan hanya sebesar 0,28 semenjak peningkatan pada jam

pertama.

Gambar 4.5. Grafik pengaruh variasi waktu kontak terhadap nilai pH

Penyerapan logam Fe sangat signifikan, terlihat pada Gambar 8. Berdasarkan hasil

pengolahan dengan basis waktu kontak, nilai Fe berkurang sangat signifikan pada jam 1

menjadi 1,4 mg/l, di jam ke-3 menjadi 0,24 mg/l dan kemudian setelah itu pada jam ke-

5, jam ke-7 dan jam ke-9 tidak lagi ada kandungan Fe pada sampel yang diolah. Terlihat

bahwa penyerapan logam Fe pada sampel sangat signifikan dan ada pengaruh yang besar

antara waktu kontak dengan penyerapan logam Fe.

Gambar 4.6. Grafik pengaruh variasi waktu kontak terhadap penyerapan logam Fe

Penyerapan logam Mn terlihat pada Gambar 9. Berdasarkan hasil pengolahan dengan

basis waktu kontak, nilai Mn berkurang pada jam 1, nilai Mn awal adalah 7,22 berkurang

2,19 2,19 2,19 2,19 2,19

4,6 4,684,86 4,86 4,88

1,50

2,50

3,50

4,50

5,50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

pH

Variation of Contact Time (hour)

Before After

45,2 45,2 45,2 45,2 45,2

1,4 0,24 0 0 0

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fe

(mg/l

)

Variation of Contact Time (hour)

Before After

30

menjadi 6,26 mg/l; pada jam ke-3 nilai Mn berkurang menjadi 5,98 mg/l; pada jam ke-5

nilai Mn menunjukkan ada penurunan menjadi 4,84 mg/l, di jam ke-7 perubahan tidak

terlalu signifikan yang menjadi 4,83 mg/l dan kemudian pada jam ke-9 nilai Mn menurun

menjadi 4,71 mg/l. Pengaruh waktu kontak terhadap penyerapan nilai Mn tidak terlalu

signifikan dibandingkan dengan penyerapan nilai Fe.

Gambar 4.7. Grafik pengaruh variasi waktu terhadap serapan logam Mn

4.5. Karakterisasi Penyerapan Logam

4.5.1. Fourier Transform Infrared Spectroscopy

Uji FTIR dilakukan untuk melihat besaran atau jumlah serapan logam berat oleh karbon

aktif. Pada Gambar 4.5 yang membandingkan batubar dengan karbon aktif. Pada

panjang gelombang ± 3564.60 dapat dilihat adanya serapan pada kedua gelombang

tersebut. Hal ini terjadi karena terbentuknya penyerapan pada permukaan karbon aktif

oleh gugus Hidroksi OH sehingga mengikat ion H+ sehingga menyebabkan kenaikan pH

serta pada penelitian ini dapat menarik logam Fe dan Mn. Pada panjang gelombang ±

2870.20 terbentuk gugus fungsi metil dimana adanya peningkatan serapan terhadap

ikatan C-H. Pada panjang gelombang ± 1600 adanya peningkatan serapan terhadap

ikatan C=C karena adanya gugus olefin (Alkena). Pada panjang gelombang ± 1251.85

adanya peningkatan serapan akibat adanya gugus fenol sedangkan pada panjang

gelombang 822.67 adanya peningkatan terhadap ikatan CH karena adanya serapan oleh

gugus cincin aromatik.

7,22 7,22 7,22 7,22 7,22

6,265,98

4,84 4,83 4,71

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mn (

mg/L

)

Variation of Contact Time (hour)

Before After

31

Gambar 4.8. Hasil Uji FTIR Batubara dan Karbon Aktif

4.5.2. Scanning electron microscope (SEM)

Dapat dilihat permukaan batubara terlihat hanya sedikit memiliki rongga dengan ukuran

yang cukup besar serta permukaanya masih padat dan sedikit memiliki retakan. Dapat

dilihat permukaan karbon aktif sesuai dengan hasil luas pemukaan pengujian BET

sebesar 526,580 m2/g memiliki porositas yang cukup luas akibat adanya aktivasi

menggunakan ZnCl2 (Gambar 4.6).

Gambar 4.9. Hasil uji SEM; a. Batubara dan b. Karbon aktif

a. b.

32

4.5.3. Brunauer-Emmet-Teller (BET)

Metode BET (Brunauer-Emmet-Teller) digunakan untuk menentukan luas permukaan.

Diketahui memiliki luas permukaan 526,580 m2/g pada ukuran butir 60 mesh, dimana

dalam 1 gram ada ribuan atau jutaan butir karbon aktif jadi dari jutaan atau ribuan karbon

aktif itu dijumlahkan luasanya sebesar 526,580 m2.

4.5.4. Grafik Eh-pH

Diagram Eh-pH menunjukkan reaksi produk pada kesetimbangan elektrokimia yang

sering disebut sebagai Pourbaix Diagram. Diagram ini memetakan fasa-fasa stabil logam

dan senyawanya dalam larutan dengan pelarut air, yang berada dalam kesetimbangan

termodinamika, sebagai fungsi dari potensial elektroda dan pH larutan. Sumbu vertikal

dari diagam ini menunjukkan potensial bahan sedangkan sumbu horizontal menunjukkan

pH. Diagram ini akan menunjukkan logam apa saja yang akan mengendap dan tidak

mengendap sesuai dengan tingkat keasaman pada larutan. Pada penentuannya tidak

menggunakan alat namun menggunakan nilai pH awal dan akhir. Berdasarkan gambar

diagram diatas dapat dilihat terdapat kandungan Fe pada pH 2.19 terdapat ion Fe3+ & Fe2+

& pada pH 4.62 terdapat kandungan senyawa dan unsur FeOH2+, Fe2+, O2 dan Fe(OH)3

Solid. Dimana pada pH 2.19 Fe yang terkandung 45.2 karena masih berbentuk ion jadi

belum terendapkan sedangkan pada pH 4.62 kandungan Fe tersisa 0.1 karena sudah

menjadi senyawa dan unsur sehingga Fe terendapkan (Gambar 4.7).

Gambar 4.10. Fe Eh-pH Diagram

33

Berdasarkan gambar diagram diatas dapat dilihat terdapat kandungan Mn pada pH 2.19

terdapat ion H, H2O, O2, Mn2+ & pada pH 4.62 terdapat kandungan senyawa dan unsur

H2O, Mn2+, MnO2, O2. Pada pH 2.19 kandungan Mn 7.22 masih berbentuk ion namun

pada Ph 4.62 kandungan Mn 5.3 sudah menjadi senyawa dan unsur sehingga

kandungannya terendapkan (Gambar 4.8).

Gambar 4.11. Mn Eh - pH Diagram

34

BAB 5. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan penelitian ini dapat diambil kesimpulan

sementara pada tahapan pendahuluan ini adalah sebagai berikut :

1. Variasi berat karbon aktif berpengaruh terhadap nilai pH dan logam yang

terkandung dalam air asam tambang, dari penelitian yang telah dilakukan

menunjukkan bahwa karbon aktif dengan berat 3 gr merupakan berat yang terbaik

yang sangat berpengaruh dimana dapat menaikan nilai pH dari 2,19 menjadi 4,62;

menurunkan logam Fe dari 45,2 mg/l menjadi 0,1 mg/l dan logam Mn dari 7,22 mg/l

menjadi 5,3 mg/l. Variasi berat terbaik didapatkan 3g dengan pH 4.62 kandungan

sisa serapan Fe 0 mg/l dengan persen serapan (99.78%) dan Mn 5.3 mg/l dengan

persen serapan (26.59%)

2. Variasi waktu kontak karbon aktif tidak berpengaruh terhadap kenaikan pH, pada

variasi waktu kontak karbon aktif 5 jam dan 7 jam mendapatkan nilai pH yang sama

4.86 sedangkan pada waktu 9 jam pH hanya naik yaitu, 4.88. Penyerapan logam Fe

dan Mn titik maksimalnya pada waktu 9 jam dengan nilai Fe habis dan Mn 4.71

mg/l sehingga sudah memenuhi syarat baku mutu air limbah pertambangan. variasi

waktu kontak terbaik pada 9 jam dengan pH 4.88 serta nilai Fe 0 mg/l dengan persen

serapan (100%) dan Mn 4.71 mg/l dengan persen serapan (34.76%)

3. Hasil yang telah diperoleh, terdapat dua parameter yang belum memenuhi baku

mutu lingkungan yakni nilai pH dan kadar logam Mn.

35

Daftar Pustaka

[1] R. S. Gautama, Pembentukan, Pengendalian dan Pengelolaan Air Asam Tambang. Bandung,

Indonesia: Penerbit ITB, 2014.

[2] G. S. Simate and S. Ndlovu, “Acid mine drainage: Challenges and opportunities,” J. Environ.

Chem. Eng., vol. 2, no. 3, pp. 1785–1803, 2014.

[3] K. K. Kefeni, T. A. M. Msagati, and B. B. Mamba, “Acid mine drainage: Prevention,

treatment options, and resource recovery: A review,” J. Clean. Prod., vol. 151, pp. 475–493,

2017.

[4] A. O. Aguiar, L. H. Andrade, B. C. Ricci, W. L. Pires, G. A. Miranda, and M. C. S. Amaral,

“Gold acid mine drainage treatment by membrane separation processes: An evaluation of the

main operational conditions,” Sep. Purif. Technol., vol. 170, pp. 360–369, 2016.

[5] N. Kuyucak, “Acid mine drainage prevention and control options,” in Mine, Water &

Environment, 1999, pp. 599–606.

[6] J. G. Skousen, P. F. Ziemkiewicz, and L. M. McDonald, “Acid mine drainage formation,

control and treatment: Approaches and strategies,” Extr. Ind. Soc., vol. 6, no. 1, pp. 241–249,

2019.

[7] K. A. Morin and N. M. Hutt, “Prediction of water chemistry in mine lakes: The minewall

technique,” Ecol. Eng., vol. 17, no. 2–3, pp. 125–132, 2001.

[8] B. G. Lottermoser, Mine Wastes: Characterization, Treatment, Enviromentals Impacts,

Second Edi. New York, 2007.

[9] D. B. Johnson and K. B. Hallberg, “Acid mine drainage remediation options: A review,” Sci.

Total Environ., vol. 338, no. 1-2 SPEC. ISS., pp. 3–14, 2005.

[10] V. Masindi, “Recovery of drinking water and valuable minerals from acid mine drainage

using an integration of magnesite, lime, soda ash, CO2 and reverse osmosis treatment

processes,” J. Environ. Chem. Eng., vol. 5, no. 4, pp. 3136–3142, 2017.

[11] V. Masindi, “A novel technology for neutralizing acidity and attenuating toxic chemical

species from acid mine drainage using cryptocrystalline magnesite tailings,” J. Water

Process Eng., vol. 10, pp. 67–77, 2016.

[12] H. L. Yadav and A. Jamal, “Treatment of Acid Mine Drainage: A General Review,” Int. Adv.

Res. J. Sci. Eng. Technol. ISO, vol. 3297, no. 11, pp. 116–122, 2007.

[13] M. G. Sephton, J. A. Webb, and S. McKnight, “Applications of Portland cement blended

with fly ash and acid mine drainage treatment sludge to control acid mine drainage generation

from waste rocks,” Appl. Geochemistry, vol. 103, no. February 2018, pp. 1–14, 2019.

[14] S. Heviánková, I. Bestová, and M. Kyncl, “The application of wood ash as a reagent in acid

mine drainage treatment,” Miner. Eng., vol. 56, pp. 109–111, 2014.

[15] S. Hardianti, S. Arita Rachman, and H. E.H., “Characterization of Activated Carbon from

Coal and Its Application as Adsorbent on Mine Acid Water Treatment,” Indones. J. Fundam.

Appl. Chem., vol. 2, no. 2, pp. 34–38, 2017.

[16] S. Suliestyah, E. J. Tuheteru, and P. N. Hartami, “Pengaruh ukuran butir batubara dan

komposisi batubara-ZnCl2 pada daya serap karbon aktif terhadap logam Fe, Cu dan Zn dalam

limbah cair,” J. Teknol. Miner. dan Batubara, vol. 14, no. 3, pp. 201–212, Sep. 2018.

[17] Suliestyah, P. N. Hartami, and E. J. Tuheteru, “Effect of weight and contact time adsorption

of activated carbon from coal as adsorbent of Cu(II) and Fe(II) in liquid solutions,” 2020, p.

070025.

[18] B. Dold, “Evolution of acid mine drainage formation in sulphidic mine tailings,” Minerals,

vol. 4, no. 3, pp. 621–641, 2014.

[19] B. Li, Y. Yang, H. Wu, C. Zhang, W. Zheng, and D. Sun, “Adsorptive removal and

mechanism of monocyclic aromatics by activated carbons from water: Effects of structure

and surface chemistry,” Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., vol. 605, no. July, p.

125346, 2020.

36

LAMPIRAN A

Hasil Uji Test Report AAS Variasi Berat Karbon Aktif Batubara

37

LAMPIRAN B

Hasil Uji Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS) Karbon Aktif

Batubara Sebelum Treatment

38

B.1. Personalia tenaga pelaksana beserta kualifikasinya

No. Personil Jabatan Bidang Keahlian Tugas

1. Edy Jamal Tuheteru, ST, MT Ketua • Lingkungan

Tambang

• Reklamasi dan

pascatambang

- Bertanggunjawab atas

kegiatan penelitian.

- Koordinasi dengan

perusahaan untuk

pengambilan sampel.

- Pengambilan sampel di

lapangan

- Pengarahan dan

koordinasi dengan tim

peneliti

- Penyusunan laporan

- Menyusun publikasi

untuk bukti luaran

2. Dra. Suliestyah, M.Si Anggota • Kimia Fisik

• Kualitas

Batubara

- Koordinasi untuk

pengujian di

laboratorium

- Perizinan ke

laboratorium di luar

prodi

- Penyusunan laporan

- Pengarahan dan

koordinasi dengan tim

peneliti

3. M Wisnu Fajar Mahasiswa Teknik

Pertambangan

- Pelaksana pengujian di

lab

- membantu preparasi

sampel di lab

B.2. Roadmap FTKE

39

B.3. Roadmap tim Peneliti

- Ketua Peneliti (Edy Jamal Tuheteru, ST, MT)

- Anggota Peneliti (Dra. Suliestyah, M.Si)

B.3. Luaran

Penelitian ini telah disampaikan dan dipaparkan pada The 1st International Seminar on

Mineral and Coal Technology (ISMCT) 2021 (Terlampir LOA dari kegiatan tersebut).

KA + AAT di Wilayah Sumatera

(Batubara)

KA + AAT di wilayah

Kalimantan (Batubara)

KA + AAT di Wilayah NTB

(Mineral)

KA + AAT wilayah Papua (mineral)

Karbon Aktif Berdaya serap

tinggi

40