REMEDIASI PASIR TERKONTAMINASI DENGAN METODE PENCUCIAN KOLOM DENGAN PENINGKATAN SURFAKTAN BERBAHAN BAKU SODIUM DODECYL SULPHATE (SDS) SKRIPSI

Transkripsi

1 REMEDIASI PASIR TERKONTAMINASI DENGAN METODE PENCUCIAN KOLOM DENGAN PENINGKATAN SURFAKTAN BERBAHAN BAKU SODIUM DODECYL SULPHATE (SDS) SKRIPSI Oleh SAMUEL SITORUS SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA SEPTEMBER 2016

2 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Pencucian Kolom dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS) dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila di kemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, Agustus 2016 Samuel Sitorus NIM i

3

4 PRAKATA Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat yang telah dilimpahkan kepada kita semua, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Pencucian Kolom dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS) sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Hasil penelitian ini bermanfaat untuk mengetahui kemampuan SDS berinteraksi dan me-remove ion logam berat yang dapat diaplikasikan untuk mengatasi permasalahan pencemaran logam berat yang sering terdapat pada sedimentasi bebatuan dan badan air. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dosen pembimbing penelitian ini, Bapak Bode Haryanto, S.T, MT, Ph.D. 2. Dosen penguji penelitian, Bapak Prof. Dr. Ir., M. Turmuzi, MS dan Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT. 3. Koordinator Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Ibu Ir., Renita Maurung, M.T. 4. Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,, Bapak Dr. Eng. Ir., Irvan, M.Si. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna untuk itu adanya kritik serta saran yang membangun sangat diperlukan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini ada manfaatnya bagi penulis dan para pembaca. Medan, Agustus 2016 Penulis iii

5 DEDIKASI Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat kasih karunianya dan berkat penyertaan Tuhan yang selalu senantiasa menjaga dan membimbing penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Sungguh Tuhan Maha Kasih, Maha Baik, dan Maha Murah Hati. Terima kasih Tuhan buat kasihmu yang selalu menyertai aku dalam setiap pekerjaan dan sepanjang kehidupanku. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana Strata Satu (SI) pada jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. Adapun judul skripsi ini adalah: Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Pencucian Kolom dengan peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS). Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara moril maupun material. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Kedua orangtua saya yaitu Ayahku Rudy M. O Sitorus dan Ibuku Reni Hutagaol yang selalu sabar dan tabah mendidik dan membimbing penulis hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Budi baik Ayah dan Ibu akan selalu penulis kenang sampai akhir hayat penulis. Forever Love You My Parents. 2. Ketiga saudara saya, yaitu Eunike Sitorus, Jonathan Sitorus, dan Tora Sebastian Sitorus, yang telah memberikan motivasi dan doa dalam menyelesaikan studi. Doa penulis selalu beserta kalian semua. 3. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang juga telah banyak memberikan banyak ilmu selama penulis kuliah. 4. Para pegawai administrasi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Partner penelitian, Aulia Chairunnisa; yang telah bekerja sama di dalam penyelesaian penelitian dan skripsi ini. iv

6 6. Sahabat-sahabat penulis, yaitu teman-teman mahasiswa Teknik Kimia terutama angkatan 2011 dan adek-adek mahasiswa Teknik Kimia USU lainnya yang tidak dapat saya ucapkan satu persatu, terima kasih atas dukungan moril yang diberikan sehingga penulisan skripsi ini dapat selesai dengan baik. Semoga Tuhan selalu memberkati kita semua. Menyadari akan keterbatasan ilmu yang dimiliki penulis dan juga keterbatasan waktu, saya merasa bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi menyempurnakan tugas akhir ini. Medan, Agustus 2016 Penulis v

7 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan desorpsi dan interaksi antara pasir putih yang terkontaminasi ion logam (Cd 2+ ) 50 ppm dengan variasi konsentrasi SDS dan Variasi Laju Alir SDS pada larutan SDS dengan ph 7. Konsentrasi SDS yang digunakan adalah 0; 0,5; 1; 2; dan 5 cmc. Variasi kecepatan aliran SDS yang digunakan adalah 2, 4, 6, 8, dan 10 ml/menit. Penelitian ini terbagi menjadi 2 tahap, yaitu perlakuan awal dengan melakukan kontaminasi pasir yang diawali dengan pencucian dan pengeringan hingga kondisi yang seragam. Kemudian dilanjutkan dengan pengukuran potensi kapasitas adsorpsi dengan system batch adsorption. Tahap Kedua dilakukan tahap remediasi atau pencucian dengan SDS untuk meninjau kemampuan desorpsi dan interaksi antara SDS dan Pasir putih yang terkontaminasi (Cd 2+ ). Pengaruh konsentrasi SDS dalam me-remove atau mencuci ion logam (Cd 2+ ) terlihat fluktuatif, disebabkan oleh adanya Channeling effect yang tidak dapat dikontrol. Hasil removal terbesar terdapat pada saat konsenterasi SDS 2 cmc dengan laju alir SDS 4 ml/menit, sebesar 11,27%. Pengaruh variasi Laju alir signifikan hanya pada saat 0 cmc atau belum ada penambahan SDS, menunjukkan proses remediasi dipengaruhi oleh konsenterasi SDS jika adanya Channeling Effect yang tidak dapat dikontrol. Pengambilan sampel setiap 4 pore volume atau kinetika desorpsi menunjukkan hasil yang konstan setelah 12 pore volume sampai 16 pore volume, ini menunjukkan adanya channeling effect yang dominan pada 12 pore volume sampai 24 pore volume. Kata kunci : adsorpsi, pasir putih, ion kadmium (Cd 2+ ), remediasi, Channeling effect vii

8 ABSTRACT This study aims to determine the ability of desorption and the interaction between the white sand contaminated with metal ions (Cd 2+) 50 ppm with various concentrations of SDS and the SDS Flow Rate Variations on SDS solution at ph 7. The concentration of SDS used is 0; 0.5; 1; 2; and 5 cmc. Variations in flow velocity SDS used is 2, 4, 6, 8, and 10 ml / min. This study is divided into two steps: pretreatment by sand contamination that begins with washing and drying until the conditions are uniform. Then proceed with the measurement of the adsorption capacity potential by batch adsorption system. Second Stage performed remediation phase or washing with SDS to review the desorption capabilities and interaction between SDS and white sand is contaminated (Cd 2+ ). Effect of SDS concentration in removing metal ions or washing the metal ion (Cd 2+ ) looks volatile, caused by the channeling effect that can not be controlled. The removal results contained in the current The concentration SDS 2 SDS cmc with a flow rate of 4 ml / min, 11.27%. Effect of flow rate variation was significant only at the time of 0 cmc or no addition of SDS, suggesting remediation process is influenced by the SDS The concentration if their Channeling Effect that can not be controlled. Sampling every four pore volume or desorption kinetics shows constant returns after 12 pore volumes of up to 16 pore volumes, this indicates that the dominant channeling effect on 12 pore volumes of up to 24 pore volumes. Keyword : adsorption, white sands, cadmium ion (Cd 2+ ), remediation, channeling effect viii

9 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-nya sehingga laporan hasil penelitian ini dapat diselesaikan. Penelitian ini berjudul Remediasi Pasir Terkontaminasi Dengan Metode Pencucian Kolom Dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulfate (SDS). Selama pelaksanaan dan penulisan penelitian ini, penulis dibantu oleh banyak pihak, sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Bode Haryanto, S.T M.T Ph.D, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan dalam penyelesaian penelitian ini. 2. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T, selaku koordinator penelitian. 3. Teman-teman satu angkatan yang telah membantu selesainya penelitian ini. Penulis menyadari bahwa laporan hasil ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu sangat diharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk membantu penyempurnaan penelitian ini. Medan, September 2016 Penulis ix

10 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI iv RIWAYAT HIDUP PENULIS vi ABSTRAK vii ABSTRACT viii KATA PENGANTAR ix DAFTAR ISI x DAFTAR GAMBAR xii DAFTAR TABEL xiv DAFTAR LAMPIRAN xv DAFTAR SINGKATAN xvi DAFTAR SIMBOL xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup Penelitian 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pencemaran Logam Berat Logam Berat Pencemar Kadmium (Cd) Adsorpsi Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi Mekanisme Adsorpsi Kinetika Adsorpsi Pasir Surfaktan SDS 16 x

11 2.8 Remediasi Logam Berat pada Pasir Terkontaminasi Rangkaian Percobaan Remidiasi Pasir Terkontaminasi 19 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian Bahan Penelitian Peralatan Penelitian Prosedur Penelitian Prosedur Preparasi Pasir Putih (Adsorben) a Pencucian Adsorben Pasir b Pengeringan Adsorben Pasir c Prosedur Pembuatan Larutan d Pembuatan Larutan Pengontrol ph: NaOH e Pembuatan Larutan Pelarut dengan ph 4, f Pembuatan Larutan Cd (II) 50 ppm g Prosedur Batch Adsorpsi h Prosedur Pengukuran Pore Volume Mengukur Removal Efiensi terhadap Variasi Konsentrasi SDS Mengukur Removal Efiensi terhadap Variasi Laju Alir SDS Prosedur Kinetika Desorpsi Rangkaian Peralatan Remediasi Pasir dengan Metode Kolom 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pretreatment Awal pada Adsorben Pasir Putih Penentuan Kapasitas Adsorpsi Penentuan Pore Volume, Loading Time dan Channeling Effect Penentuan Loading Time Penentuan Channeling Effect Penentuan Removal Efisiensi Cd (II) dengan Variasi Konsentrasi Surfaktan (SDS) Penentuan Kinetika Desorpsi 47 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 48 xi

12 DAFTAR PUSTAKA 49 xii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Interaksi Sodium Dodecyl Sulphate dengan Ion Logam 18 Gambar 2.2 Rangkaian Percobaan Remediasi Pasir Terkontaminasi 19 Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Adsorben Pasir Hitam 21 Gambar 3.2 Flowchart Pengeringan Adsorben Pasir Hitam 22 Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Larutan HCl 0,1 M 23 Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M 23 Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Larutan Pelarut dengan ph 4,5 24 Gambar 3.6 Flowchart Pembuatan Larutan Standar Cd 2+ (50 ppm) 25 Gambar 3.7 Flowchart Mengukur Pengaruh Ukuran Adsorben Terhadap Kemampuan Adsorpsi 27 Gambar 3.8 Flowchart Mengukur Pore Volume 28 Gambar 3.9 Flowchart Mengukur Removal Efisiensi terhadap Variasi Konsentrasi SDS 30 Gambar 3.10 Flowchart Mengukur Removal Efisiensi terhadap Variasi Laju Alir SDS 32 Gambar 3.11 Flowchart Menghitung Efisiensi terhadap Kinetika Sampel Setiap 4 Pore Volume Konsentrasi SDS 33 Gambar 3.12 Rangkaian Peralatan Remediasi Pasir Terkontaminasi dengan Metode Kolom 34 Gambar 4.1 Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih 35 Gambar 4.2 Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih 36 Gambar 4.3 (a) Konfirmasi Analisa FTIR pasir sebelum Terkontaminasi 38 Gambar 4.3 (b) Konfirmasi Analisa FTIR pasir setelah Terkontaminasi 39 Gambar 4.4 Ilustrasi Perhitungan Pore Volume 40 Gambar 4.5 Pengaruh Konsentrasi SDS dan Laju Alir SDS 4 ml/menit terhadap Loading Time 41 Gambar 4.6 Nilai Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS Pada Laju Alir 4 ml/menit 42 Gambar 4.7 Nilai Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS 43 Gambar 4.8 Interaksi Surfaktan (SDS) dengan Ion Logam Cd xiii

14 Gambar 4.9 Data Kinetika Removal Efisiensi pada Setiap 4 pore volume 47 Gambar C.1 Pencucian Pasir Putih yang Akan Digunakan Sebagai Adsorben 60 Gambar C.2 Kontaminasi Adsorben Pasir Putih dengan ion logam Cd(II) 61 Gambar C.3 Kaliberasi Laju Alir SDS 62 Gambar C.4 Proses Remediasi Pasir Putih - Adanya Channeling Effect 63 Gambar C.5 Proses Remediasi Pasir Putih - Tanpa Channeling Effect 64 Gambar C.6 Eksperimen 65 Gambar C.7 Botol Sampel Untuk Uji Di Alat AAS 66 xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Yang Memanfaatkan Pasir Sebagai Adsorben 3 Tabel 2.1 Ambang Batas Logam Berat yang Ditoleransi/ Asupan Aman 10 Tabel 4.1 Konfirmasi Data Analisa BET Pasir Indonesia 37 Tabel A.1 Data Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih 53 Tabel A.2 Data Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih 53 Tabel A.3 Data Hasil Removal Efisiensi dengan Variasi Konsentrasi SDS dan Laju Alir SDS 53 Tabel A.4 Data Kinetika Desorpsi 55 xv

16 DAFTAR LAMPIRAN L. A. 1 Proses Pencucian Adsorben Pasir Putih 53 L. A. 2 Proses Pengeringan Adsorben Pasir Putih 53 L. A. 3 Data Hasil Removal Efisiensi Dengan Variasi Konsentrasi Surfaktan 53 L. A. 4 Data Kinetika Desorpsi 55 L. B. 1 Pembuatan Larutan ( Stock Solution) 56 L. B. 2 Perhitungan Kapasitas Adsorpsi 57 L. B. 3 Perhitungan Pore Volume Pada Kolom Remediasi 57 L. B. 3. A Perhitungan Konsentrasi SDS 58 L. B. 3. B Perhitungan Persen Removal Efisiensi 58 Lampiran C Dokumentasi Percobaan 60 xvi

17 DAFTAR SINGKATAN AAS ph ppm Atomic Adsorption Spectroscopic Power of Hydrogen Part Per Million xvii

18 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi Cd(CH 3 COO) 2.2H 2 O Kadmium Asetat Dihidrat mg C Karbon O Oksigen % Persen HCl Asam klorida ml NaOH Natrium Hidroksida gr H 2 O Air ml H + Ion hidrogen Q Berat Cd yang terjerap oleh satu gram sampel mg/g w Berat sampel yang digunakan gr C 0 Konsentrasi larutan Cd awal ppm C t Konsentrasi larutan Cd pada waktu t ppm t waktu menit/ jam V Volume larutan Cd yang digunakan ml y Absorbansi x Konsentrasi larutan ppm xviii