AMPAS TEBU SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA REAKTIF CIBACRON RED MAIPA DIAPATI

Transkripsi

1 AMPAS TEBU SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA REAKTIF CIBACRON RED MAIPA DIAPATI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 ABSTRAK MAIPA DIAPATI. Ampas Tebu sebagai Adsorben Zat Warna Reaktif Cibacron Red. Dibimbing oleh BETTY MARITA SOEBRATA dan MOHAMMAD KHOTIB. Cibacron Red merupakan salah satu jenis zat warna reaktif yang banyak digunakan oleh industri tekstil. Akan tetapi, limbah zat warna yang dihasilkan dari proses industri tekstil menimbulkan masalah lingkungan. Upaya pengolahan limbah telah banyak dilakukan, salah satunya adalah memanfaatkan produk samping pertanian sebagai adsorben. Penelitian ini memanfaatkan ampas tebu sebagai adsorben zat warna reaktif Cibacon Red. Adsorben ampas tebu yang digunakan dibagi menjadi dua, yaitu adsorben tanpa modifikasi dan adsorben yang dimodifikasi menggunakan asam sulfat pekat. Sebagai pembanding, digunakan adsorben komersial, yaitu arang aktif yang berasal dari tempurung kelapa. Adsorpsi dilakukan dengan ragam waktu adsorpsi, bobot adsorben, dan konsentrasi awal zat warna Cibacron Red, kemudian hasil yang diperoleh diaplikasikan pada limbah industri tekstil. Kondisi optimum adsorpsi adsorben tanpa modifikasi diperoleh pada waktu 45 menit, bobot 1 g, dan konsentrasi awal 150 ppm, sedangkan untuk adsorben modifikasi asam, diperoleh kondisi optimum pada waktu 53.5 menit, bobot 2.5 g, dan konsentrasi awal 150 ppm. Arang aktif sebagai pembanding memperoleh kondisi optimumnya pada waktu 60 menit, bobot 3 g, dan konsentrasi awal 150 ppm. Pada pengujian larutan tunggal Cibacron Red, kapasitas adsorpsi untuk adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif berturut-turut sebesar 788.7, , dan µg/g adsorben dengan efisiensi adsorpsi berturut-turut sebesar 6.2, 94.1, dan 75.6%. Aplikasi ketiga adsorben terhadap limbah industri tekstil menunjukkan efisiensi adsorpsi berturut-turut sebesar 1.3, 97.6, dan 51.7%. Tipe isoterm yang dianut oleh ketiga tipe adsorben adalah isoterm Freundlich. ABSTRACT MAIPA DIAPATI. Baggase as Cibacron Red Reactive Dye Adsorbent. Supervised by BETTY MARITA SOEBRATA and MOHAMMAD KHOTIB. Cibacron Red is one of reactive dye types which is widely used by textile industry. But, reactive dye waste from textile industrial process causes many environment problems. Lots of waste treatment efforts are conducted; one of which is to make use of agricultural side products that are potential to be utilized as adsorbent. This research utilizes baggase as Cibacron Red reactive dye adsorbent. Baggase was divided in two categories, unmodified adsorbent and concentrated-sulphuric-acid-modified adsorbent. As a comparison, activated carbon that originated from coconut shell, which is commercially-used adsorbent, was used. Adsorption was carried out by varying adsorption times, adsorbent weights, and initial concentrations of Cibacron Red reactive dye; where then the results were applied to textile industrial waste. The optimum adsorption time, adsorbent weight, and initial concentration for unmodified adsorbent were 45 minutes, 1 g, and 150 ppm, respectively. On the other hand, the optimum conditions for acid-modified adsorbent were 53.5 minutes, 2.5 g, and 150 ppm. The optimum conditions for activated carbon, as comparison, were 60 minutes, 3 gram, and 150 ppm. In single solution tests of Cibacron Red, adsorption capacity for unmodified adsorbent, acid-modified adsorbent, and activated carbon were 788.7, , dan µg/g adsorbent; with adsorption efficiency were 6.2, 94.1, dan 75.6% correspondingly. Application of three types of adsorbent toward textile industrial waste showed adsorption efficiency were 1.3, 97.6, and 51.7% in that order. Isotherm type for all types of adsorbent followed Freundlich isotherm.

3 AMPAS TEBU SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA REAKTIF CIBACRON RED MAIPA DIAPATI Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

4 Judul Skripsi Nama NIM : Ampas Tebu sebagai Adsorben Zat Warna Reaktif Cibacron Red : Maipa Diapati : G Menyetujui: Pembimbing I, Pembimbing II, Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si. Mohammad Khotib, S.Si. NIP NIP Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Dr. drh. Hasim, DEA NIP Tanggal Lulus:

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian ini ialah Ampas Tebu sebagai Adsorben Zat Warna Reaktif Cibacron Red, yang dilaksanakan pada bulan Mei sampai dengan September 2008 bertempat di Laboratorium Kimia Fisik dan Lingkungan, IPB. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si. dan Bapak Mohammad Khotib, S.Si. selaku pembimbing atas bimbingan, dorongan semangat, dan ilmu yang diberikan kepada penulis selama penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih tak terhingga juga disampaikan kepada Mamah, Papah, dan keluargaku tercinta (A ancah, teh Anggi, A Angga, Ka Sari, Mas Nono, Teh Ismi, Rara, Farah, dan Zahwan) yang memberikan dorongan semangat, bantuan materi, kesabaran, dan kasih sayang kepada penulis. Terima kasih juga tak lupa penulis ucapkan kepada Ibu Tun Tedja, Ibu Suminar, Ibu Ai, Pak Nano, Pak Mail, Pak Didi, dan Mas Heri atas segala fasilitas dan kemudahan yang telah diberikan. Teman-temanku di Pondok Molekul (Ai, Tanti, Ade M, Ade A, Niken, Nindy, Eka, Fitri, dan Enggar), keluarga Az Zahra, Kakak, Mba Sari, Mba Lia, dan rekan kerjaku Susan, terimakasih atas diskusi dan kerjasamanya selama menyelesaikan penelitian, semoga Allah senantiasa membalas kebaikan kalian semua. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Januari 2009 Maipa Diapati

6 vi RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Juli 1986 dari ayah Mochammad Yusuf Daeng Lewa dan ibu Tati Herawati. Penulis merupakan putri keempat dari empat bersaudara. Tahun 2004 penulis lulus dari SMUN 1 Tambun Selatan, Bekasi dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Tahun 2007 penulis melaksanakan praktik lapangan di PT Coca-Cola Bottling Indonesia, Cibitung, Bekasi dengan judul Pengaruh Suhu Ekstraksi terhadap Kadar Tanin, Derajat Brix, dan Warna pada Teh Jasmine. Tahun 2008 penulis melaksanakan penelitian tugas akhir di Laboratorium Kimia Fisik dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif menjadi pengurus Ikatan Mahasiswa Kimia sebagai staf Pengembangan Sumber Daya Manusia pada tahun 2005/2006 dan staf Keilmuan Ikatan Mahasiswa Kimia pada tahun 2006/2007. Selain itu penulis juga pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia Dasar pada tahun ajaran 2006/2007, 2007/2008, dan alih tahun 2008/2009, mata kuliah Kimia Fisik pada tahun ajaran 2007/2008, mata kuliah Kimia Analitik Layanan pada tahun ajaran 2007/2008, dan mata kuliah Pendidikan Agama Islam pada tahun ajaran 2007/2008.

7 vii DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR LAMPIRAN... vii PENDAHULUAN... 1 TINJAUAN PUSTAKA Tebu... 1 Zat Warna Reaktif... 2 Cibacron Red... 2 Adsorpsi... 2 Modifikasi adsorben... 3 Isoterm Adsorpsi... 3 Isoterm Freundlich... 3 Isoterm Langmuir... 4 Arang Aktif... 4 BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat... 4 Metode Penelitian... 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Kurva Standar Zat Warna Reaktif Cibacron Red... 5 Kondisi Optimum Adsorben Tanpa Modifikasi... 6 Kondisi Optimum Adsorben Modifikasi Asam... 6 Kondisi Optimum Arang aktif... 7 Adsorpsi Larutan Tunggal Cibacron Red... 8 Isoterm Adsorpsi... 8 Aplikasi Limbah Industri Tekstil... 9 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 12

8 viii DAFTAR TABEL Halaman 1 Kondisi optimum adsorben tanpa modifikasi Kondisi optimum adsorben modifikasi asam Kondisi optimum arang aktif... 7 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Tanaman tebu Struktur Cibacron Red (Aldrich 2007) Kurva standar Cibacron Red Kapasitas adsorpsi adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif pada larutan tunggal Cibacron Red Efisiensi adsorpsi adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif pada larutan tunggal Cibacron Red Isoterm Langmuir adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben tanpa modifikasi Isoterm Freundlich adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben tanpa modifikasi Isoterm Langmuir adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben modifikasi asam Isoterm Freundlich adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben modifikasi asam Isoterm Langmuir adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif Isoterm Freundlich adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif Intensitas warna limbah industri tekstil setelah adsorpsi menggunakan adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif Efisiensi adsorpsi adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif pada limbah industri tekstil... 10

9 ix DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Diagram alir penelitian Penentuan panjang gelombang maksimum larutan Cibacron Red Konsentrasi dan absorbans larutan Cibacron Red pada pembuatan kurva standar Cibacron Red (λ maksimum = 517 nm) Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi pada penentuan kondisi optimum adsorben tanpa modifikasi Penggabungan respon kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi pada penentuan kondisi optimum adsorben tanpa modifikasi Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi pada penentuan kondisi optimum adsorben modifikasi asam Penggabungan respon kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi pada penentuan kondisi optimum adsorben modifikasi asam Kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi pada penentuan kondisi optimum Arang aktif komersial Penggabungan respon kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi pada penentuan kondisi optimum arang aktif komersial Data Isoterm Langmuir dan Freundich untuk adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben tanpa modifikasi Data Isoterm Langmuir dan Freundich untuk adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben modifikasi asam Data Isoterm Langmuir dan Freundich untuk adsorpsi Cibacron Red oleh Arang aktif Aplikasi Limbah Industri tekstil... 22

10 PENDAHULUAN Limbah merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan industri. Zat warna merupakan salah satu jenis polutan yang terdapat dalam hampir semua limbah yang berasal dari industri, terutama industri tekstil dan makanan. Limbah yang mengandung zat warna menimbulkan berbagai masalah ketika dibuang ke lingkungan, antara lain mengganggu ekosistem perairan, memperlambat aktivitas fotosintesis, dan menghambat pertumbuhan biota perairan dengan menghalangi masuknya sinar matahari ke dalam air. Beberapa cara pengolahan limbah industri telah banyak dilakukan, antara lain secara kimia menggunakan koagulan, secara fisika dengan adsorpsi menggunakan arang aktif, dan secara biologi menggunakan mikroba (Forlink 2000). Namun, metode tersebut memiliki beberapa kekurangan. Pengolahan limbah secara kimia menggunakan koagulan akan menghasilkan lumpur dalam jumlah yang relatif besar, sehingga membutuhkan pengolahan lebih lanjut terhadap lumpur yang terbentuk. Penggunaan arang aktif dalam pengolahan limbah meskipun sangat efektif, tetapi memerlukan biaya yang cukup tinggi karena harganya relatif mahal, terutama jika digunakan dalam skala besar atau konsentrasi limbah yang tinggi (Manurung et al. 2004). Penggunaan adsorben merupakan metode alternatif dalam pengolahan limbah. Metode ini efektif dan murah karena dapat memanfaatkan produk samping atau limbah pertanian. Beberapa produk samping pertanian yang berpotensi sebagai adsorben, yaitu tongkol jagung, gabah padi, gabah kedelai, biji kapas, jerami, ampas tebu, serta kulit kacang tanah (Marshall & Mitchell 1996). Salah satu limbah pertanian yang cukup banyak adalah ampas tebu. Ampas tebu yang dihasilkan dari pabrik gula selama proses produksi, yaitu sebesar 90%, sedangkan gula yang dimanfaatkan hanya 5%, dan sisanya berupa tetes tebu dan air (Witono 2003). Di Indonesia, perkebunan tebu menempati luas areal 232 ribu hektar, yang tersebar di Medan, Lampung, Semarang, Solo, dan Makasar, sedangkan menurut Badan Pusat Statistik Provinsi Jawa Barat 2006, perkebunan tebu menempati luas areal hektar, dengan produksi tebu mencapai ton. Penggunaan ampas tebu sebagai adsorben diharapkan dapat menjadi nilai tambah serta meningkatkan daya dukungnya terhadap lingkungan dalam penanganan limbah zat warna maupun logam berat. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa ampas tebu berpotensi sebagai adsorben. Raghuvanshi et al. (2004) memperlihatkan bahwa ampas tebu dapat mengadsorpsi zat warna biru metilena dengan efisiensi adsorpsi mencapai 90%. Hal ini diperkuat oleh Azhar et al. (2005) yang menunjukkan bahwa modifikasi ampas tebu menggunakan asam sulfat dapat meningkatkan efisiensi adsorpsi ampas tebu terhadap zat warna merah metil hingga mencapai 96.5%. Penelitian ini bertujuan memanfaatkan ampas tebu sebagai adsorben zat warna reaktif Cibacron Red, menentukan kondisi optimum adsorpsi yang meliputi waktu adsorpsi, bobot adsorben, dan konsentrasi awal zat warna Cibacron Red, serta menentukan isoterm adsorpsi dari adsorben ampas tebu dan aplikasinya terhadap limbah industri tekstil. TINJAUAN PUSTAKA Tebu Tebu merupakan keluarga rumputrumputan yang berkembang biak di daerah beriklim udara sedang sampai panas. Tebu hidup pada daerah yang mempunyai ketinggian tanah 1 sampai 1300 meter di atas permukaan laut. Di Indonesia terdapat beberapa jenis tebu yang memiliki ukuran batang serta warna yang berlainan. Tebu termasuk tumbuhan berbiji tunggal. Tinggi tumbuhan tebu berkisar 2-4 meter. Batang pohon tebu terdiri dari banyak ruas yang setiap ruasnya dibatasi oleh buku-buku sebagai tempat duduknya daun. Bentuk daun tebu berwujud belaian dengan pelepah (Gambar 1). Panjang daun dapat mencapai panjang 1-2 meter dan lebar 4-8 centimeter dengan permukaan kasar dan berbulu. Bunga tebu berupa bunga majemuk sedang akarnya berbentuk serabut (Wardiyono 2008). Gambar 1 Tanaman tebu. Produk utama dari tebu adalah sukrosa. Akan tetapi, kandungan sukrosa pada tebu

11 2 hanya sekitar 5-10%, sedangkan sisanya adalah ampas tebu sekitar 90%, tetes tebu dan air. Ampas tebu yang digunakan sebagai adsorben mengandung serat yang terdiri atas lignin 19.7%, pentosan 27.5%, dan selulosa 50-60% (Syukur 2006). Ampas tebu umumnya digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi yang diperlukan pada pembuatan gula. Selain itu, ampas tebu dapat juga digunakan sebagai pakan ternak, bahan baku serat, papan, plastik, dan kertas (Witono 2003). Kaur et al. (2008) mengemukakan bahwa ampas tebu juga dapat dimanfaatkan sebagai adsorben logam berat seperti seng, kadmium, tembaga, dan timbal dengan efisiensi adsorpsi berturut-turut sebesar 90, 70, 55, dan 80%. Zat Warna Reaktif Molekul zat warna merupakan gabungan dari zat organik tidak jenuh dengan kromofor sebagai pembawa warna dan auksokrom sebagai pengikat warna dengan serat. Zat organik tidak jenuh yang dijumpai dalam pembentukan zat warna adalah senyawa aromatik, antara lain senyawa hidrokarbon aromatik dan turunannya, fenol, serta senyawa-senyawa hidrokarbon yang mengandung nitrogen (Manurung et al. 2004). Zat warna reaktif dapat digolongkan berdasarkan gugus fungsi yang terdapat di dalamnya, antara lain monoklorotriazin, monofluoroklorotriazin, diklorotriazin, difluorokloropirimidina, trikloropirimidina, vinil sulfona, dan vinil amida. Zat warna yang hanya mengandung salah satu gugus tersebut disebut zat warna monofungional, sedangkan yang mengandung dua gugus fungsi disebut zat warna bifungsional (Jagson 2008). Zat warna reaktif merupakan jenis zat warna yang banyak digunakan dalam industri tekstil, terutama dalam proses pencelupan. Zat warna ini paling banyak digunakan untuk mewarnai serat kapas atau serat selulosa karena kualitas celupannya yang baik dan penggunaanya mudah. Selain itu, zat warna reaktif juga dapat digunakan untuk mencelup serat protein (wol dan sutera) serta nilon (Jagson 2008). Zat warna reaktif merupakan pewarna paling permanen dari semua tipe zat warna. Berbeda dengan zat warna lain, zat warna reaktif membentuk ikatan kovalen yang kuat dengan selulosa. Ketika ikatan kovalen terbentuk, molekul zat warna akan menjadi bagian dari molekul serat selulosa. Zat warna reaktif menghasilkan warna yang cemerlang pada serat kain, aman dicuci dan tidak mudah luntur. Hal ini menyebabkan zat warna reaktif paling banyak digunakan dalam proses pencelupan dalam industri tekstil (Jagson 2008). Zat warna yang bertujuan untuk memperindah bahan tekstil ternyata membawa dampak bagi kelestarian lingkungan. Zat warna tekstil merupakan senyawa organik yang keberadaannya dalam perairan dapat mengganggu ekosistem di dalamnya. Sebelum dibuang ke perairan, limbah ini akan diproses terlebih dahulu sampai konsentrasinya cukup aman dibuang ke perairan. Sebagai contoh, sebuah pabrik tekstil menurunkan kadar zat warna reaktif dalam limbahnya dari 225 ppm menjadi 0.17 ppm setelah melalui proses koagulasi (Forlink 2000). Cibacron Red Cibacron Red merupakan salah satu jenis zat warna reaktif yang digunakan dalam industri tekstil. Zat warna ini memiliki sifat tidak berbau, berwujud padat pada suhu kamar, yaitu berupa serbuk berwarna merah kehitaman yang berwarna merah ketika dilarutkan dalam air, memiliki ph 6-7, dan kelarutan dalam air 1000 g/l (Ciba 2002). Cibacron Red dengan rumus molekul C 32 H 19 ClN 8 Na 4 O 14 S 4 termasuk zat warna bifungsional yang mengandung dua gugus reaktif, yaitu monoklorotriazin dan vinil sulfona. Struktur Cibacron Red ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 2 Struktur Cibacron Red (Aldrich 2007). Adsorpsi Adsorpsi merupakan peristiwa terakumulasinya partikel pada suatu permukaan (Atkins 1999). Partikel yang terakumulasi dan diserap oleh permukaan disebut adsorbat, sedangkan material tempat terjadinya adsorpsi disebut adsorben. Selama proses adsorpsi, terjadi tarik menarik antara molekul adsorbat dan sisi aktif permukaan adsorben. Jika gaya tarik-menarik ini lebih kuat daripada gaya tarik antar molekul adsorbat, maka terjadi perpindahan massa adsorbat dari fase gerak

12 3 (fluida pembawa asorbat) ke permukaan adsorben (Bird 1993). Berdasarkan jenis gaya tariknya, dikenal adsorpsi fisik (fisisorpsi) yang melibatkan gaya van der Waals dan adsorpsi kimia (kemisorpsi) yang melibatkan reaksi kimia. Adsorpsi fisik memiliki ΔH adsorpsi jauh lebih kecil daripada adsorpsi kimia. Adsorpsi fisik akan terus berlangsung sampai terbentuk multilapisan pada tekanan tinggi, tetapi pada tekanan rendah dan suhu tinggi dapat berbalik menjadi desorpsi. Sebaliknya, adsorpsi kimia hanya membentuk lapisan tunggal dan prosesnya semakin cepat pada suhu tinggi (Bird 1993). Proses adsorpsi dapat berlangsung melalui tiga tahapan, yaitu makrotranspor, mikrotranspor, dan sorpsi. Makrotranspor meliputi perpindahan adsorbat melalui air menuju interfase cair-padat dengan proses pemanasan dan difusi. Mikrotranspor meliputi difusi adsorbat melalui sistem makropori dan submikropori. Sorpsi adalah istilah untuk menjelaskan kontak adsorbat terhadap adsorben (Tchobanoglous & Franklin 1991). Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi antara lain sifat fisik dan kimia adsorben (luas permukaan, ukuran partikel, dan komposisi kimia), sifat fisik dan kimia adsorbat (ukuran molekul dan komposisi kimia), serta konsentrasi adsorbat dalam fase cairan. Ukuran pori dan luas permukaan adsorben merupakan hal yang sangat penting dalam adsorpsi. Semakin kecil ukuran partikel, semakin besar luas permukaan padatan per satuan volume, sehingga semakin banyak zat yang dapat diadsorpsi (Atkins 1999). Modifikasi Adsorben Modifikasi adsorben bertujuan meningkatkan kapasitas dan efisiensi adsorpsi dari adsorben. Modifikasi dapat dilakukan dengan memberi perlakuan kimia seperti direaksikan dengan asam dan basa atau perlakuan fisika seperti pemanasan dan pencucian (Marshall & Mitchell 1996). Menurut Gufta (1998), modifikasi adsorben dengan asam paling umum dilakukan dan terbukti sangat efektif dalam meningkatkan kapasitas dan efisiensi adsorpsi dari adsorben. Asam yang sering digunakan untuk memodifikasi adsorben antara lain asam sulfat, asam nitrat, asam klorida, asam sitrat, dan asam fosfat. Asam yang digunakan pada penelitian ini adalah asam sulfat, yang diharapkan dapat mengaktifkan gugus hidroksi pada selulosa sehingga dapat berikatan secara kovalen dengan zat warna. Isoterm Adsorpsi Pemodelan adsorpsi umumnya menggunakan isoterm yang merupakan fungsi konsentrasi zat terlarut yang teradsorpsi persatuan bobot adsorben terhadap konsentrasi larutan. Isoterm adsorpsi menunjukkan hubungan kesetimbangan antara konsentrasi adsorbat dalam fluida dan dalam permukaan adsorben pada suhu tetap. Kesetimbangan terjadi pada saat laju pengikatan adsorben terhadap adsorbat sama dengan laju pelepasannya. Isoterm adsorpsi dapat digunakan untuk mempelajari mekanisme adsopsi suatu zat. Ada beberapa tipe isoterm adsorpsi yang dikembangkan untuk mendeskripsikan interaksi antara adsorben dan adsorbat. Tipe yang umum digunakan untuk menggambarkan fenomena adsorpsi padat-cair adalah tipe isoterm Freundlich dan Langmuir (Amenante & Njit 2008). Isoterm Freundlich Isoterm Freundlich merupakan isoterm yang paling umum digunakan dan dapat mencirikan proses adsorpsi dengan lebih baik (Jason 2004). Isoterm Freundlich menggambarkan hubungan antara sejumlah komponen yang teradsorpsi per unit adsorben dan konsentrasi komponen tersebut pada kesetimbangan. Freundlich memformulasikan persamaan isotermnya sebagai berikut: x 1/ n = kc m Apabila dilogaritmakan, persamaan akan menjadi: x 1 Log = Log k + Log C m n Dengan m x (μg/g) adalah jumlah adsorbat yang teradsorpsi per satuan bobot adsorben, C (ppm) adalah konsentrasi keseimbangan adsorbat dalam larutan setelah adsorpsi, sedangkan k dan n adalah tetapan empiris yang menunjukkan ikatan antara adsorbat dengan adsorben. Isoterm Freundlich menganggap bahwa pada semua sisi permukaan adsorben akan terjadi proses adsorpsi di bawah kondisi yang diberikan. Isoterm Freundlich tidak mampu memperkirakan adanya sisi-sisi pada permukaan yang mampu mencegah adsorpsi pada

13 4 saat kesetimbangan tercapai, dan hanya ada beberapa sisi aktif saja yang mampu mengadsorpsi molekul terlarut (Jason 2004). Isoterm Langmuir Isoterm Langmuir diturunkan berdasarkan persamaan sebagai berikut: x αβc = m 1 + βc Isoterm Langmuir dibuat untuk menggambarkan pembatasan sisi adsorpsi dengan asumsi bahwa sejumlah tertentu sisi sentuh adsorben ada pada permukaannya dan semuanya memiliki energi yang sama, serta bahwa adsorpsi bersifat dapat balik (Atkins 1999). Konstanta α dan β dapat ditentukan dari C kurva hubungan terhadap C dengan x / m C 1 1 persamaan = + C x / m αβ α Arang Aktif Arang aktif merupakan karbon amorf yang daya adsorpsinya ditingkatkan dengan membuka pori-pori yang ada pada permukaannya melalui proses yang disebut aktivasi. Arang aktif tersusun atas plat-plat datar atom karbon yang bersifat amorf dan terikat satu sama lain dengan ikatan kovalen membentuk kisi heksagonal. Arang aktif merupakan senyawa karbon amorf yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas permukaan arang aktif berkisar m 2 /gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu. Sifat adsorpsi bergantung pada volume pori-pori dan luas permukaan (Sembiring & Sinaga 2003). Definisi lain menyatakan bahwa arang aktif adalah bentuk generik dari berbagai macam produk yang mengandung karbon yang telah diaktivasi untuk meningkatkan luas permukaannya. Penelitian ini menggunakan arang aktif sebagai adsorben pembanding untuk mengetahui kemampuan adsorben ampas tebu dalam mengadsorpsi zat warna. Walaupun arang aktif memiliki mekanisme yang berbeda dengan adsorben, arang aktif merupakan adsorben komersial yang banyak digunakan oleh industri (Forlink 2000). Hal ini karena arang aktif memiliki kemampuan yang efektif dalam mengadsorpsi berbagai senyawa, baik logam berat maupun zat warna. Proses adsorpsi pada arang aktif terjadi melalui tiga tahap dasar. Pertama-tama zat teradsorpsi pada arang aktif bagian luar, lalu bergerak menuju pori-pori, dan selanjutnya teradsorpsi ke dinding bagian dalam dari arang aktif. BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan adalah ampas tebu, formaldehida 1%, zat warna reaktif Cibacron Red, limbah industri tekstil, dan arang aktif komersial. Alat-alat yang digunakan adalah spektrofotometer Spectronic 20D + Thermo Electron Corporation dan spektrofotometer Spectronic DR 2000 HACH. Metode Penelitian Penelitian ini terdiri atas empat tahap (Lampiran 1). Tahap pertama adalah preparasi sampel ampas tebu yang dibedakan menjadi dua, yaitu adsorben tanpa modifikasi dan adsorben modifikasi asam. Tahap kedua adalah penentuan kondisi optimum adsorpsi yang meliputi waktu, bobot adsorben, dan konsentrasi awal zat warna reaktif Cibacron Red. Tahap ketiga adalah penentuan isoterm adsorpsi adsorben tanpa modifikasi, adsorben modifikasi asam dan arang aktif. Tahap terakhir adalah aplikasi terhadap limbah industri tekstil menggunakan adsorben tanpa modifikasi, adsorben modifikasi asam, dan arang aktif. Preparasi Sampel (Raghuvanshi et al. 2004) Ampas tebu dicuci dengan air mengalir hingga bersih dan direndam dalam air destilata kira-kira selama 48 jam, dengan pergantian air destilata setiap 12 jam, kemudian dicuci dengan NaOH 0.1 N kirakira selama 12 jam, lalu dibilas dengan air destilata, dan dicuci dengan formaldehida untuk menghilangkan gangguan warna selama proses adsorpsi. Selanjutnya bahan dikeringkan dalam oven pada suhu 60 C selama 24 jam dan dibuat serbuk berukuran kurang dari 100 mesh. Serbuk ampas tebu ini selanjutnya disebut adsorben tanpa modifikasi.

14 5 Modifikasi Asam Adsorben tanpa modifikasi direndam dalam asam sulfat pekat, lalu dipanaskan pada suhu C selama 36 jam. Setelah itu, dibilas dengan air destilata untuk menghilangkan kelebihan asam. Selanjutnya bahan dikeringkan dalam oven pada suhu C. Serbuk ampas tebu ini selanjutnya disebut adsorben modifikasi asam. Pembuatan Larutan Zat Warna Reaktif Cibacron Red Larutan stok zat warna reaktif Cibacron Red 1000 ppm dibuat dengan cara 1 g zat warna reaktif Cibacron Red dilarutkan ke dalam air destilata dan diencerkan hingga 1 liter. Selanjutnya dibuat kurva standar dari larutan Cibacron Red dengan konsentrasi 0.5, 1, 5, 10, 15, 20, dan 25 ppm. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi Adsorben dengan ragam bobot 1, 2, dan 3 g dimasukkan ke dalam 100 ml larutan zat warna reaktif Cibacron Red dengan konsentrasi awal 50, 100 dan 150 ppm, kemudian larutan dikocok dengan shaker. Adsorpsi dilakukan dengan ragam waktu adsorpsi 30, 45, dan 60 menit (Raghuvanshi et al. 2004), kemudian diamati perubahan warnanya. Campuran disaring dan dibaca absorbansi filtratnya dengan spektrofotometer Spectronic 20D + pada panjang gelombang maksimum, kemudian ditentukan kapasitas dan efisiensi adsorpsinya. Kapasitas adsorpsi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: V (C C ) Q = awal akhir m Efisiensi adsorpsi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: C awal C % E = akhir x 100% C awal Keterangan: % E = Efisiensi adsorpsi Q =Kapasitas adsorpsi per bobot adsorben (μg/g adsorben) V = Volume larutan (ml) C awal = Konsentrasi awal larutan (ppm) C akhir = Konsentrasi akhir larutan (ppm) m = massa adsorben (g) Desain penentuan kondisi optimum adsorpsi dilakukan menggunakan metode Response Surface dengan rancangan acak lengkap faktorial. Kondisi yang digunakan sebagai faktor adalah waktu adsorpsi, bobot adsorben, dan konsentrasi awal zat warna Cibacron Red, sedangkan responnya adalah kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi. Kondisi optimum ditentukan berdasarkan nilai yang diperoleh melalui model Statistika V6, yaitu kondisi ketika adsorben memiliki nilai kapasitas adsopsi dan efisiensi adsorpsi yang tinggi. Penentuan Isoterm Adsorpsi Bobot optimum adsorben dimasukkan ke dalam 100 ml zat warna reaktif Cibacron Red pada ragam konsentrasi, yaitu 25, 50, 75, 100, dan 150 ppm, kemudian dikocok dengan shaker selama waktu optimum. Campuran disaring dan dibaca absorbansi filtratnya dengan spektrofotometer Spectronic 20D + pada panjang gelombang maksimum, kemudian dibuat persamaan regresi linier menggunakan persamaan Langmuir dan Freundlich untuk menentukan tipe isoterm yang sesuai (Atkins 1999). Aplikasi Limbah Industri Tekstil Adsorben yang diperoleh pada perlakuan kondisi optimum dimasukkan ke dalam limbah industri tekstil, lalu campuran dikocok dengan shaker selama waktu optimum adsorpsi. Campuran disaring dan filtrat yang diperoleh diukur intensitas warnanya menggunakan spektrofotometer Spectronic DR 2000 HACH pada panjang gelombang 455 nm, kemudian dibandingkan dengan intensitas warna limbah awal dan ditentukan efisiensi adsorpsi dari masing-masing adsorben. HASIL DAN PEMBAHASAN Kurva Standar Zat Warna Reaktif Cibacron Red Panjang gelombang maksimum yang digunakan dalam pembuatan kurva standar zat warna reaktif Cibacron Red yaitu 517 nm (Lampiran 2). Berdasarkan data pada Lampiran 3, diperoleh persamaan kurva standar y = x dengan linieritas sebesar 99.98% (Gambar 3). Kurva standar ini selanjutnya digunakan untuk menentukan konsentrasi akhir zat warna reaktif Cibacron Red yang telah diadsorpsi oleh adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif komersial.

15 6 Absorbans y = x R 2 = Konsentrasi (ppm) Gambar 3 Kurva standar Cibacron Red. Kondisi Optimum Adsorben Tanpa Modifikasi Adsorben tanpa modifikasi dapat digunakan untuk mengadsorpsi zat warna Cibacron Red, baik dalam larutan tunggal, maupun dalam limbah industri. Berdasarkan data pada Lampiran 4 diperoleh kondisi optimum adsorben tanpa modifikasi pada waktu 45 menit, bobot 1 g, dan konsentrasi awal 150 ppm (Tabel 1). Pada kondisi optimum tersebut diperoleh kapasitas adsorpsi (Q) dan efisiensi adsorpsi (%E) berturut-turut sebesar µg/g dan 6.2%. Artinya, setiap 1 g adsorben mengadsorpsi 788 µg adsorbat dengan persentase penurunan konsentrasi sebesar 6.2% dari konsentrasi awal zat warna. Nilai ini bukanlah nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi maksimum, akan tetapi dinyatakan optimum karena pada kondisi yang sama keduanya memiliki nilai yang cukup tinggi. Tabel 1 Kondisi optimum adsorben tanpa modifikasi Parameter Kondisi Q % E Optimum (µg/g) Waktu 45 menit Bobot 1g Konsentrasi 150 ppm Berdasarkan data yang diperoleh (Lampiran 4) diketahui bahwa nilai kapasitas adsorpsi tidak sejalan dengan nilai efisiensi adsorpsi. Sebagai contoh, pada kondisi waktu dan konsentrasi yang sama, kenaikan bobot adsorben menyebabkan penurunan kapasitas adsorpsi akan tetapi meningkatkan efisiensi adsorpsi. Hal ini terjadi karena kapasitas adsorpsi menunjukkan banyaknya adsorbat yang diadsorpsi per bobot adsorben, sehingga nilainya dipengaruhi oleh besarnya bobot adsorben. Jika bobot adsorben dinaikkan, sedangkan waktu adsorpsi dan konsentrasi adsorbat tetap, peningkatan jumlah tapak aktif akan meningkatkan penyebaran adsorbat, sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan akan lebih lama. Sebaliknya, efisiensi adsorpsi menyatakan banyaknya konsentrasi zat warna yang diadsorpsi oleh adsorben sehingga nilainya hanya ditentukan oleh perubahan konsentrasi zat warna setelah diadsorpsi oleh adsorben, semakin banyak adsorben yang digunakan, maka semakin banyak warna yang diadsorpsi. Hal ini memperkuat penelitian Barros et al. (2003) yang menyatakan bahwa pada saat ada sebuah peningkatan bobot adsorben, maka ada penurunan kapasitas adsorpsi dan peningkatan efisiensi adsorpsi. Waktu optimum adsorpsi yang diperoleh adalah 45 menit. Setelah melewati 45 menit, kapasitas dan efisiensi adsorpsi mengalami penurunan. Hal ini terjadi karena adsorben telah jenuh oleh adsorbat sehingga apabila dilanjutkan, kemungkinan akan terjadi proses desorpsi atau pelepasan kembali antara adsorben dan adsorbat (Lampiran 5). Pengaruh konsentrasi terhadap kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi, semakin tinggi konsentrasi awal Cibacron Red, maka nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi juga meningkat. Hal serupa juga dialami oleh penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Amirullah (2006) dan Sulistyawati (2008) yang menyebutkan bahwa kapasitas adsorpsi masih terus mengalami kenaikan seiring dengan meningkatnya konsentrasi adsorbat. Jika konsentrasi dinaikkan, maka menyebabkan peningkatan jumlah ion Cibacron Red yang terikat pada adsorben, sehingga nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi juga semakin meningkat. Konsentrasi awal yang diperoleh adalah 150 ppm. Nilai ini belum dapat dikatakan sebagai kondisi optimum, melainkan nilai terbaik yang diperoleh melalui percobaan karena mungkin saja jika konsentrasi dinaikkan lagi maka kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi masih akan terus mengalami peningkatan. Kondisi Optimum Adsorben Modifikasi Asam Parameter yang digunakan untuk menentukan kondisi optimum adsorben modifikasi asam yaitu waktu, bobot adsorben, dan konsentrasi awal zat warna. Berdasarkan data pada Lampiran 6 diperoleh kondisi optimum adsorben modifikasi asam pada waktu 52.5 menit, bobot 2.5 g, dan konsentrasi awal 150 ppm (Tabel 2). Pada kondisi optimum tersebut diperoleh kapasitas adsorpsi (Q) dan efisiensi adsorpsi (%E) berturut-turut sebesar µg/g dan 94.1%. Artinya, setiap 1 g adsorben mengadsorpsi µg adsorbat dengan

16 7 persentase penurunan konsentrasi sebesar 94.1% dari konsentrasi awal zat warna. Sama halnya dengan adsorben tanpa modifikasi, nilai ini bukanlah nilai kapasitas dan efisiensi adsorpsi maksimum, akan tetapi pada kondisi tersebut, keduanya memiliki nilai yang cukup tinggi. Tabel 2 Kondisi optimum adsorben modifikasi asam Parameter Kondisi Q % E Optimum (µg/g) Waktu 52.5 menit Bobot 2.5 g Konsentrasi 150 ppm Waktu optimum yang diperoleh adalah 52.5 menit. Grafik gabungan antara kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi (Lampiran 7) menunjukkan bahwa proses adsorpsi terus meningkat sampai waktu 52.5 menit. Setelah melewati 52.5 menit, proses adsorpsi cenderung konstan. Hal ini menunjukkan bahwa adsorben telah jenuh oleh zat warna Cibacron Red, sehingga jika proses dilanjutkan maka kemungkinan tidak ada lagi zat warna yang diadsorpsi oleh adsorben, sampai akhirnya terjadi pelepasan kembali atau desorpsi zat warna oleh adsorben. Hal ini memperkuat Notodarmojo (2004) yang menyatakan bahwa waktu kontak antara adsorbat dan adsorben yang melebihi waktu optimum dapat menyebabkan desorpsi. Sama seperti pada adsorben tanpa modifikasi, penambahan bobot adsorben modifikasi asam dapat memperbesar ketersediaan tapak aktif untuk mengadsorpsi zat warna Cibacron Red, sehingga efisiensi adsorpsi juga meningkat. Sebaliknya, kapasitas adsorpsi justru mengalami penurunan. Pada penelitian ini diperoleh bobot optimum yaitu 2.5 g. Pada bobot ini diperoleh kombinasi yang baik, yaitu nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi yang cukup tinggi. Dapat dilihat pada Lampiran 7 bahwa jika bobot dinaikkan menjadi 3 g maka grafik kombinasi keduanya mengalami penurunan karena kemungkinan pada bobot yang lebih tinggi diperoleh kapasitas adsorpsi yang rendah. Berdasarkan Lampiran 7 terlihat bahwa kenaikan konsentrasi berbanding lurus dengan kenaikan kapasitas dan efisiensi adsorpsi. Hal ini karena semakin tinggi konsentrasi, maka jumlah ion Cibacron Red yang terikat secara kovalen dengan adsorben semakin banyak sehingga nilai kapasitas dan efisiensi adsorpsi semakin meningkat. Konsentrasi awal yang diperoleh adalah 150 ppm. Nilai ini belum dapat dikatakan sebagai kondisi optimum, melainkan nilai terbaik yang diperoleh melalui percobaan karena mungkin saja jika konsentrasi dinaikkan lagi maka kapasitas dan efisiensi adsorpsi masih akan terus mengalami peningkatan. Kondisi Optimum Arang Aktif Penentuan kondisi optimum arang aktif menggunakan parameter yang sama dengan adsorben tanpa modifikasi dan modifikasi asam, yaitu waktu adsorpsi, bobot adsorben, dan konsentrasi awal zat warna. Berdasarkan data pada Lampiran 8 diperoleh kondisi optimum untuk arang aktif pada waktu 60 menit, bobot 3 g, dan konsentrasi awal 150 ppm (Tabel 3). Pada kondisi optimum tersebut diperoleh kapasitas adsorpsi sebesar µg/g dan efisiensi adsorpsi sebesar 75. 6%. Artinya, setiap 1 g arang aktif mengadsorpsi µg adsorbat dengan persentase penurunan konsentrasi sebesar 75.6% dari konsentrasi awal zat warna. Tabel 3 Kondisi optimum arang aktif Kondisi Q % E Parameter Optimum (µg/g) Waktu 60 menit Bobot 3 g Konsentrasi 150 ppm Pengaruh waktu adsorpsi dan bobot adsorben terhadap kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi oleh arang aktif dapat dilihat pada Lampiran 9. Berbeda dengan adsorben tanpa modifikasi dan modifikasi asam, pada arang aktif, waktu adsorpsi dan bobot adsorben optimum yang diperoleh merupakan waktu dan bobot tertinggi dari ragam yang digunakan. Hal ini menunjukkan bahwa kombinasi antara kapasitas dan efisiensi adsorpsi yang terbaik terjadi pada waktu adsorpsi dan bobot adsorben yang tertinggi. Sementara itu, sama halnya seperti adsorben tanpa modifikasi dan modifikasi asam, kombinasi kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi terbaik terjadi pada konsentrasi 150 ppm. Gejala yang diperlihatkan juga sama, yaitu kapasitas dan efisiensi adsorpsi meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi. Berdasarkan kondisi optimum yang diperoleh (Tabel 3) dapat disimpulkan bahwa arang aktif mencapai kondisi optimumnya pada ujung-ujung taraf, karena pada kondisi ini diperoleh nilai tertinggi dari kombinasi kapasitas dan efisiensi adsorpsi.

17 8 Adsorpsi Larutan Tunggal Cibacron Red Arang aktif (AA) yang merupakan adsorben komersial digunakan sebagai pembanding untuk mengetahui kemampuan adsorben ampas tebu dalam mengadsorpsi zat warna Cibacron Red. Dalam hal ini, respon yang digunakan sebagai pembanding adalah kapasitas dan efisiensi adsorpsi yang telah diperoleh pada kondisi optimum masingmasing (Tabel 1, 2, dan 3). Gambar 4 menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi adsorben modifikasi asam (AMA) lebih tinggi daripada adsorben tanpa modifikasi (ATM) berturutturut sebesar dan µg/g. Hal ini membuktikan bahwa modifikasi asam pada adsorben dapat meningkatkan kapasitas adsorpi jauh lebih besar. Jika dibandingkan dengan arang aktif yang memiliki kapasitas adsorpsi sebesar µg/g, maka terlihat bahwa adsorben modifikasi asam juga memiliki kemampuan mengadsorpsi zat warna yang lebih besar. Kapasitas adsorpsi (Q) ATM AMA AA Adsorben Gambar 4 Kapasitas adsorpsi adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam dan arang aktif pada larutan tunggal Cibacron Red. Hal yang sama juga terlihat pada efisiensi adsorpsi. Gambar 5 menunjukkan bahwa nilai efisiensi adsorpsi adsorben modifikasi asam jauh lebih tinggi daripada adsorben tanpa modifikasi, berturut-turut sebesar 94.1 dan 6.2%. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Raghuvanshi et al. (2004) dan Azhar et al. (2005) yang menyatakan bahwa modifikasi adsorben ampas tebu menggunakan asam sulfat dapat meningkatkan efisiensi adsorpsi terhadap zat warna. Jika dibandingkan dengan arang aktif yang memiliki efisiensi adsorpsi sebesar 75.6%, maka terlihat bahwa adsorben modifikasi asam masih memiliki efisiensi adsorpsi yang lebih tinggi. Berdasarkan nilai kapasitas adsorpsi dan efisiensi adsorpsi yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa adsorben modifikasi asam berpotensi sebagai adsorben alternatif karena memiliki kemampuan mengadsopsi zat warna yang baik sebagaimana arang aktif. Efisiensi adsorpsi (%E) ATM AMA AA Adsorben Gambar 5 Efisiensi adsorpsi adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam dan arang aktif pada larutan tunggal Cibacron Red. Isoterm Adsorpsi Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 6 dan 7 yang berasal dari pengolahan data pada Lampiran 10, adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben tanpa modifikasi memberikan linieritas yang cukup tinggi untuk kedua tipe isoterm, yaitu sebesar 93.3% untuk isoterm Langmuir (Gambar 6) dan 95.4% untuk isoterm Freundlich (Gambar 7). Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben tanpa modifikasi mengikuti tipe isoterm Freundlich, karena linieritas untuk tipe isoterm ini lebih besar. Pada isoterm Freundlich hanya melibatkan gaya van der Waals sehingga ikatan antara adsorbat dengan adsorben bersifat lemah. Hal ini memungkinkan adsorbat leluasa bergerak hingga akhirnya berlangsung proses adsorpsi banyak lapisan. x/m y = x R 2 = Gambar 6 log x/m c (ppm) Isoterm Langmuir adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben tanpa modifikasi y = 0.6x R 2 = Gambar 7 log c Isoterm Freundlich adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben tanpa modifikasi.

18 9 Isoterm adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben modifikasi asam menunjukkan hasil yang sama dengan adsorben tanpa modifikasi. Gambar 8 dan Gambar 9 yang berasal dari pengolahan data pada Lampiran 11 menunjukkan bahwa isoterm Freundlich memiliki linieritas sebesar 91.0%. Nilai ini jauh melampaui isoterm Langmuir yang hanya memiliki linieritas sebesar 77. 8%. Hal ini menunjukkan bahwa adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben modifikasi asam mengikuti tipe isoterm Freundlich. x/m y = x R 2 = Gambar 8 log x/m c (ppm) Isoterm Langmuir adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben modifikasi asam y = x R 2 = log c Gambar 9 Isoterm Freundlich adsorpsi Cibacron Red oleh adsorben modifikasi asam. Sama halnya dengan adsorben tanpa modifikasi dan modifikasi asam, isoterm adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif juga mengikuti tipe isoterm Freundlich. Gambar 10 dan 11 yang berasal dari pengolahan data pada Lampiran 12 menunjukkan bahwa isoterm adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif memiliki linieritas yang cukup tinggi untuk kedua tipe isoterm, yaitu 95.9% untuk isoterm Langmuir dan 97.7% untuk isoterm Freundlich. Walaupun keduanya memiliki linieritas yang cukup tinggi, proses adsorpsi lebih dominan mengikuti tipe isoterm Freundlich. Hal ini menunjukkan bahwa pada adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif diperkirakan membentuk banyak lapisan sebagaimana adsorben tanpa modifikasi dan modifikasi asam. x/m Gambar 10 log x/m y = x R 2 = c (ppm) Isoterm Langmuir adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif y = x R 2 = Gambar 11 log c Isoterm Freundlich adsorpsi Cibacron Red oleh arang aktif. Aplikasi Limbah Industri Tekstil Kemampuan adsorben dan arang aktif dalam mengadsorpsi zat warna juga diujicobakan terhadap limbah industri tekstil. Percobaan dilakukan menggunakan kondisi optimum yang telah diperoleh (Tabel 1, 2, dan 3). Berbeda dengan larutan Cibacron Red tunggal, pada limbah industri tekstil terdiri atas banyak komponen dan zat warna yang saling berpengaruh satu-sama lain. Hal ini menyebabkan konsentrasi Cibacron Red atau zat warna tunggal lain yang terdapat di dalam limbah tidak mungkin diketahui satu-persatu, melainkan diukur sebagai total warna dalam limbah. Total warna yang terdapat dalam limbah dinyatakan sebagai intensitas warna dengan satuan Pt-Co. Hasil penelitian menunjukkan bahwa intensitas warna awal limbah industri tekstil adalah sebesar 788 PtCo. Gambar 12 menunjukkan bahwa adsorben tanpa modifikasi hanya sedikit menurunkan intensitas warna limbah tekstil dari 788 PtCo menjadi 778 PtCo, sebaliknya adsorben modifikasi asam menunjukkan penurunan intensitas warna yang cukup besar, yaitu menjadi 19 PtCo, sedangkan arang aktif sebagai pembanding hanya menurunkan separuh intensitas warna limbah industri tekstil, yaitu menjadi sebesar 381 PtCo. Data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 13. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.416/Men.kes/ Per./IX/1990, standar baku

19 10 mutu warna air bersih adalah 50 PtCo. Hal ini menunjukkan bahwa hasil adsorpsi adsorben modifikasi asam terhadap warna limbah industri tekstil telah memenuhi standar baku mutu air bersih. Intensitas warna (Pt-Co) Limbah awal ATM AMA AA Jenis perlakuan Gambar 12 Intensitas warna limbah industri tekstil setelah adsorpsi menggunakan adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif. Efisiensi adsorpsi dari masing-masing adsorben ditunjukkan pada Gambar 13. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi adsorpsi adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif berturut-turut sebesar 1.3, 97.6, dan 51.7%. Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa pada penelitian ini adsorben modifikasi asam memiliki kemampuan yang paling efektif dalam menurunkan intensitas warna limbah industri tekstil. Hal ini menunjukkan bahwa modifikasi asam pada adsorben dapat meningkatkan kemampuan adsorben dalam mengadsorpsi zat warna limbah industri tekstil. Efisiensi adsorpsi (%E) ATM AMA AA Adsorben Gambar 13 Efisiensi adsorpsi adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif pada limbah industri tekstil. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Ampas tebu dapat digunakan sebagai adsorben zat warna reaktif Cibacron Red. Jika dibandingkan dengan adsorben tanpa modifikasi dan arang aktif, adsorben modifikasi asam memiliki efektivitas yang paling baik. Hal ini dapat dilihat dari nilai kapasitas dan efisiensi adsorpsi tertinggi pada larutan tunggal zat warna Cibacron Red serta efisiensi adsorpsi tertinggi pada limbah industri tekstil yang diadsorpsi menggunakan adsorben modifikasi asam. Tipe isoterm yang dianut oleh adsorben tanpa modifikasi, modifikasi asam, dan arang aktif yaitu tipe isoterm Freundlich. Isoterm Freundlich mengasumsikan adsorpsi fase padat-cair berlangsung secara adsorpsi banyak lapisan, selain itu hanya ada beberapa sisi aktif saja yang mampu mengadsorpsi molekul terlarut. Saran Tahap selanjutnya yang perlu dilakukan adalah memperluas kisaran taraf pada faktor yang digunakan karena beberapa kondisi optimum teramati pada ujung-ujung taraf. Selain itu, perlu dilakukan analisis lebih lanjut terhadap limbah yang telah dijerap oleh adsorben, meliputi BOD, COD, ph, turbiditas, dan parameter lain yang menentukan aman atau tidaknya suatu limbah dibuang ke dalam lingkungan. DAFTAR PUSTAKA Aldrich S Cibacron Briliant red 3G-A. [terhubung berkala]. com. [20 Apr 2008]. Amirullah Biosorpsi biru metilena oleh ganggang cokelat (Sargassum binderi) [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Armenante PM, Njit Adsorption. [terhubung berkala]. com. [25 Jan 2008]. Atkins PW Kimia Fisika jilid I. Irma I Kartohadiprojo, penerjemah; Rohhadyan T, Hadiyana K, editor. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Physical Chemistry. Azhar SS, Liew AG, Suhardy D, Hafiz KF, Hatim MD Dye removal from aqueous solution by using adsorption on treated sugarcane bagasse. American Journal of Applied Sciences 11: Barros JLM, Macedo GR, Duarte MML, Silva EP, Lobato AKCL Biosorption of cadmium using the fungus Aspergillus niger. Braz J Chem Eng 20:1-17. Bird T Kimia Fisik untuk Universitas. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

20 11 Badan Pusat Statistik Jawa Barat Luas Areal dan Produksi Perkebunan Besar Negara Menurut Jenis Tanaman di Jawa Barat. [terhubung berkala]. 0Crops%20Statistica/htm. [10 Mar 2008]. Ciba Cibacron red B-E. [terhubung berkala]. au/bcs_admin/msds/msds_docs/cibacron %20Red%20B-E.pdf. [15 Mei 2008]. [Depkes] Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.416/Men.kes/ Per./IX/1990 tentang Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air. Jakarta: Depkes. Forlink Paket terapan produksi bersih pada industi tekstil. [terhubung berkala]. ml. [6 Mar 2008]. Gufta FK Utilization of bagasse fly ash generated in the sugar industry for removal and recovery of phenol and p-nitrophenol from wastewater. J Chem Technol Biotechnol 70: Jagson CL Reactive dyes. [terhubung berkala]. [10 Apr 2008]. Jason PP Activated carbon and some application for the remediation of soil and groundwater pollution. [terhubung berkala]. areas. [25 Jan 2008]. Kaur S, Walia TPS, Mahajan RK Comparative studies of zinc, cadmium, lead, and copper on economically viable adsorbents. J environ Eng Sci 7:1-8. Manurung R, Hasibuan R, Irvan Perombakan zat warna azo reaktif secara anaerob-aerob [Karya tulis]. Sumatera Utara: Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Marshall WE, Mitchell M J Agriculture by-product as metal adsorbent: Sorption properties and resistance to mechanical abrasion. J Chem Techn Biotechnol 66: Notodarmojo S Pencemaran Tanah dan Air Tanah. Bandung: ITB Pr. Raghuvanshi SP, Singh R, Kaushik CP Kinetics study of methylene blue dye bioadsorption on bagasse. Appl Ecol Environ Res 2: Sembiring ST, Sinaga TS Arang Aktif. USU digital library Sulistyawati S Modifikasi tongkol jagung sebagai adsorben logam berat Pb (II) [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Syukur DA Integrasi Usaha peternakan sapi pada perkebunan tebu. [terhubung berkala]. [16 Feb 2008]. Tchobanoglous G, Franklin LB Wastewater Enginering: Treatment, Disposal, and Reuse. Singapura: McGraw- Hill. Wardiyono YHA Keanekaragaman hayati tumbuhan Indonesia. [terhubung berkala]. browser.php?docsid=231. [19 Feb2008]. Witono JA Produksi Furfural Dan Turunannya : Alternatif Peningkatan Nilai Tambah Ampas Tebu Indonesia. [terhubung berkala]. [19 Feb 2008].