IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 19 IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Waktu Optimal yang Diperlukan untuk Adsorpsi Ion Cr 3+ Oleh Serbuk Gergaji Kayu Albizia Data konsentrasi Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia yang diaktivasi menggunakan campuran etanol-toluena (1:1) pada berbagai waktu kontak disajikan pada Tabel 2, sedangkan data secara lengkap disajikan pada Lampiran 5. Tabel 2 Data konsentrasi Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia yang diaktivasi pada berbagai waktu kontak Waktu kontak (Jam) Konsentrasi Cr 3+ Sebelum Adsorpsi Berlangsung Konsentrasi Setimbang Konsentrasi Yang teradsorpsi 12 59, , , , , , , , , , , , , , , , , ,3354 Dari Tabel 2 di atas dapat dibuat kurva hubungan antara konsentrasi ion Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia yang diaktivasi menggunakan campuran etanol-toluena (1:1) terhadap waktu kontak seperti disajikan pada Gambar 7. Konsentrasi Cr 3+ Yang Teradsorpsi 40 39, , , , , waktu kontak (Jam) Gambar 7 Kurva hubungan antara konsentrasi Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia yang diaktivasi terhadap berbagai waktu kontak.

2 20 Untuk data konsentrasi Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia yang tidak diaktivasi menggunakan campuran etanol-toluena (1:1) pada berbagai waktu kontak disajikan pada Tabel 3, sedangkan data secara lengkap disajikan pada Lampiran 5. Tabel 3 Data konsentrasi Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia yang tidak diaktivasi pada berbagai waktu kontak Waktu kontak (Jam) Konsentrasi Cr 3+ sebelum Adsorpsi Berlangsung Konsentrasi Setimbang Konsentrasi Yang teradsorpsi 12 59, , , , , , , , , , , , , , , , , ,8226 Dari Tabel 3 di atas dapat dibuat kurva hubungan antara konsentrasi ion Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia yang tidak diaktivasi menggunakan campuran etanol-toluena (1:1) terhadap waktu kontak seperti disajikan pada Gambar 8. Konsentrasi Cr 3+ Yang Teradsorpsi 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Waktu Kontak (Jam) Gambar 8 Kurva hubungan antara konsentrasi Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia yang tidak diaktivasi terhadap berbagai waktu kontak.

3 21 Dari Gambar 7 dan 8 terlihat bahwa adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia berlangsung cepat pada awal reaksi yaitu pada waktu kontak 12 jam sebesar 35,2997 ppm (59,77%) dan berlangsung lebih lambat untuk waktu kontak berikutnya, yaitu hanya bertambah 0,6% yaitu menjadi 35,6539 ppm (60,37%) untuk waktu kontak 12 jam kemudian. Penambahan waktu kontak setiap 12 berikutnya penjerapan menjadi berturut-turut sebesar; 36,4387 ppm (61,70%); 38,8284 ppm (65,74%); 39,4492 ppm (66,79%) dan 39,3354 ppm (66,60%) pada waktu kontak 24, 36, 48, 60 dan 72 jam, untuk serbuk gergaji kayu albizia yang diaktivasi. Untuk serbuk gergaji kayu albizia yang tidak diaktivasi, adsorpsi ion Cr 3+ berturut-turut pada waktu kontak 12, 24, 36, 48, 60 dan 72 jam adalah 31,004 ppm (52,50%); 33,872 ppm (57,35%); 34, 7214 ppm (58,79%); 36,1778 ppm (61,27%); 37,2126 ppm (63,01%) dan 36,8226 ppm (62,35%). Hal ini terjadi karena adsorpsi antara ion Cr 3+ dan serbuk gergaji kayu albizia merupakan peristiwa kesetimbangan. Pada awal reaksi saat serbuk gergaji kayu albizia masih kosong adsorpsi yang terjadi akan cepat dan banyak karena masih kosongnya permukaan serbuk gergaji kayu albizia yang bisa digunakan untuk menjerap ion Cr 3+ dan masih banyaknya ion Cr 3+ dalam larutan. Setelah itu akan terjadi penataan ulang. Menurut teori asam-basa keras-lemah dari person, ion Cr 3+ termasuk asam keras sehingga akan cenderung berinteraksi dengan gugus aktif yang bersifat basa keras seperti gugus hidroksil (-OH) membentuk interaksi ion-polar. Pada awal reaksi akan terjadi adsorpsi secara fisik dan kemudian diikuti oleh adsorpsi secara kimia. Karena ion Cr 3+ bersifat asam keras maka ion Cr 3+ akan berinteraksi dengan ion hidroksil (-OH) terlebih dahulu. Setelah itu baru berinteraksi dengan gugus fungsi yang lain, sehingga pada keadaan ini reaksi berjalan lambat. Dari Gambar 7 dan 8 juga terlihat bahwa waktu optimal yang diperlukan oleh serbuk gergaji kayu albizia untuk menjerap ion Cr 3+ adalah 60 jam. Secara umum terlihat bahwa ion Cr 3+ teradsorpsi lebih banyak pada serbuk gergaji kayu albizia yang teraktivasi yaitu sebesar 39, 4492 ppm atau 66,79% dibandingkan dengan oleh serbuk gergaji kayu yang tidak teraktivasi dengan campuran etanoltoluena (1:1) yaitu sebesar 37,2126 ppm atau 63,01%. Hal ini terjadi karena pada serbuk gergaji kayu albizia yang tidak diaktivasi menggunakan campuran etanol-

4 22 toluena (1:1) masih banyak terdapat senyawa-senyawa seperti lapisan lilin dan lemak. Sedangkan pada serbuk gergaji kayu yang telah diaktivasi senyawasenyawa tersebut sudah berkurang, sehingga kontak antara adsorben dengan ion Cr 3+ dapat berlangsung lebih efektif. Hilangnya minyak dan lilin menyebabkan interaksi gugus fungsi hidroksil dan karbonil dengan ion Cr 3+ menjadi semakin efektif Karakteristik Adsorpsi Ion Cr 3+ Oleh Serbuk Gergaji Kayu Albizia Untuk mengetahui karaktristik adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia dilakukan dengan mengamati jerapannya terhadap ion Cr 3+ pada konsentrasi yang bervariasi dan pada suhu isoterm sekitar 30 o C. Dari hasil penjerapan tersebut selanjutnya dianalisis menggunakan persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dan isoterm adsorpsi Freundlich untuk mengetahui karakteristik jerapan dan juga daya adsorpsi maksimum Uji Linearitas Langmuir dan Freundlich Adsorpsi Ion Cr 3+ oleh Serbuk Gergaji Kayu Albizia sebelum Diaktivasi Data adsorpsi Ion Cr 3+ oleh serbuk kayu albizia yang belum diaktivasi disajikan pada Tabel 4 dan data lengkap disajikan pada Lampiran 6. Tabel 4 Data adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang tidak diaktivasi pada berbagai konsentrasi mulamula teradsor psi Cr 3+ teradsor psi (g) (x) setimbang (c) x/m Log x/m Log stimbang c/(x/m) 23, ,5296 1,0765 2,3207 1,0765 0,0320 0,3656 2, , ,6759 1, ,2394 1,1838 0,0733 1, , , ,208 1, ,8512 1,3104 0,1174 1, , , ,3209 1, ,8997 1,6160 0,2085 1, , , ,7686 1, ,995 1,6384 0,2144 1, , ,508 28,7706 1, ,7374 1,4385 0,1579 1, ,6862

5 23 Dari Tabel 4 dapat dilakukan uji pola isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich seperti terlihat pada Gambar 9 dan y = 0,6398x + 1,5685 R 2 = 0,9831 c(x/m) c (konsentrasi Cr 3+ Setimbang) Gambar 9 Kurva linearitas Langmuir: hubungan antara konsentrasi Cr 3+ setimbang terhadap c/(x/m) pada adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang tidak teraktivasi. Berdasarkan kurva linearitas Langmuir seperti pada Gambar 9, adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia memenuhi isoterm adsorpsi Langmuir, oleh karena itu maka, adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia terjadi pada lapisan monolayer. Hal ini ditujukkan oleh harga R 2 pada isoterm adsorpsi Langmuir sebesar 0,9831. Namun, pola jerapan yang terjadi pada serbuk gergaji yang belum diaktivasi nampaknya belum memenuhi isoterm adsorpsi Freundlich dengan nilai R 2 sebesar 0,7557, seperti terlihat pada Gambar 10. Hal ini disebabkan karena interaksi antara ion Cr 3+ dengan serbuk gergaji kayu albizia yang belum diaktivasi tersebut masih didominasi oleh salah satu interaksi yaitu fisik atau interaksi kimia saja. Hal yang sama diperoleh dari penelitian Setiawan (2004) bahwa pola adsorpsi zat warna kationik (methylene blue) oleh serbuk gergaji kayu yang belum diaktivasi (termodifikasi) mengikuti pola isoterm adsorpsi Langmuir (R 2 = 0,904) namun pola adsorpsi tersebut tidak memenuhi pola isoterm adsorpsi Freundlich (R 2 = 0,817).

6 24 0,25 0,2 y = 0,1086x - 0,0198 R 2 = 0,7557 Log (x/m) 0,15 0,1 0, ,5 1 1,5 2 2,5 Log setimbang Gambar 10 Kurva linearitas Freundlich: hubungan antara log [Cr(III)] setimbang terhadap log (x/m) pada adsorpsi ion cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang tidak teraktivasi. Kurva isoterm adsorpsi Langmuir, selanjutnya dapat dipakai untuk menentukan harga kapasitas adsorpsi maksimum (x/m) mak yaitu berdasarkan nilai dari slope (kemiringan garis) pada persamaan Y = 0,6398X + 1,5685, yaitu 1/(x/m) mak. Dengan mensubstitusi 1/(x/m) mak = 0,6398 maka diperoleh nilai (x/m) mak = 1,56 mg/g. Harga adsorpsi maksimum ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang belum diaktivasi diperoleh sebesar 1,56 mg/g Uji Linearitas Langmuir dan Freundlich Adsorpsi Ion Cr 3+ oleh Serbuk Gergaji Kayu Albizia Setelah Diaktivasi Aktivasi serbuk gergaji kayu albizia bertujuan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi ion Cr 3+. Aktivasi serbuk gergaji kayu dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu dengan menggantikan sisi-sisi aktif yang terdapat pada selulosa ataupun hemiselulosa dengan gugus yang lebih aktif (kuat) seperti melalui reaksi sulfonasi dan dengan menghilangkan bahan yang mengahalangi kontak adsoben dengan adsorbat. Pada penelitian ini, aktivasi dengan

7 25 menghilangkan materi seperti lemak, lilin atau pengotor lain yang mengahalangi kontak gugus aktif dengan ion Cr 3+ dengan cara mengekstraksi menggunakan campuran pelarut etanol-toluena pada perbandingan volume 1:1. Data adsorpsi Ion Cr 3+ oleh serbuk kayu albizia sesudah diaktivasi menggunakan campuran pelarut etanol-toluena tersebut disajikan pada Tabel 5 dan data lengkap disajikan pada Lampiran 7. Tabel 5 Data adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang telah diaktivasi menggunakan pelarut campuran etanol-toluena(1:1) mula-mula teradsorp si Cr 3+ teradsorpsi (g) (x) setimbang (c) x/m Log x/m Log setimbang c/(x/m) 23, ,1437 1,1072 1,7066 1,1072 0,0442 0,2321 1, , ,0919 1,4546 8,8234 1,4546 0,1627 0,9456 6, , ,0882 1, ,9710 1,9544 0,2910 1, , , ,4837 1, ,7369 1,9742 0,2954 1, , , ,478 2, ,2856 2,1739 0,3372 1, , ,508 42,4958 2, ,0122 2,1248 0,3273 1, ,3033 Dari Tabel 5 di atas terlihat bahwa semakin besar konsentrasi ion Cr 3+ pada larutan, semakin besar pula ion Cr 3+ yang teradsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia. Untuk menentukan pola isoterm adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang telah teradsorpsi apakah memenuhi pola isoterm adsorpsi Langmuir atau tidak, maka dilakukan uji linieritas dengan membuat kurva hubungan antara konsentrasi Cr 3+ dengan c/(x/m) seperti terlihat pada Gambar 11, sedangkan untuk menentukan pola isoterm adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang telah diaktivasi apakah memenuhi pola isoterm adsorpsi Freundlich atau tidak, dilakukan uji linieritas Freundlich dengan membuat kurva hubungan antara log konsentrasi Cr 3+ setimbang terhadap log (x/m) seperti terlihat pada Gambar 12.

8 y = 0,4527x + 1,3633 R 2 = 0, c/(x/m) Konsentrasi Cr 3+ setimbang Gambar 11 Kurva linearitas Langmuir: hubungan antara konsentrasi Cr 3+ setimbang terhadap c/(x/m) pada adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang teraktivasi. Berdasarkan Gambar 11 dan 12 nampak bahwa adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia setelah diaktivasi mengikuti pola isoterm adsorpsi Langmuir maupun Freundlich dengan nilai R 2 secara berturut-turut sebesar 0,9976 dan 0,9418. Hal ini menunjukkan bahwa adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang telah diaktivasi menggunakan pelarut etanol-toluena tetap merupakan adsorpsi monolayer. Harga R 2 dari isoterm adsorpsi Freundlich sebesar 0,9418 menunjukkan adsorpsi ion Cr 3+ berlangsung baik secara fisik yaitu melalui pori-pori maupun secara kimia melalui interaksi gugus karbonil (CO) dan hidroksidanya (OH). Gugus-gugus ini dapat mengikat ion Cr 3+ melalui ikatan ionion atau ion-polar (Mamaril, et al., 1997). Hal ini sesuai dengan Suhendrayatna (2001) yang menyatakan bahwa polisakarida memegang peranan yang sangat penting dalam proses biosorpsi ion logam berat, karena terjadinya ikatan kovalen termasuk juga dengan gugus karbonil.

9 27 0,4 0,35 0,3 y = 0,1801x + 0,011 R 2 = 0,9418 Log (x/m) 0,25 0,2 0,15 0,1 0, ,5 1 1,5 2 Log konsentrasi Cr 3+ setimbang Gambar 11 Kurva linearitas Freundlich: hubungan antara log konsentrasi Cr 3+ setimbang terhadap log (x/m) pada adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia yang teraktivasi. Serbuk gergaji kayu albizia yang diaktivasi menggunakan campuran etanol-toluena dengan perbandingan volume 1:1 menyebabkan harga linearitas isoterm adsorpsi Freundlich meningkat dari 0,7557 menjadi 0,9418. Hasil penelitian ini sejalan dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Setiawan (2004) juga menujukkan bahwa adsorpsi zat warna kationik (methylene blue) dengan serbuk gergaji kayu yang diaktivasi dengan sulfonasi menyebabkan nilai linearitas isoterm adsorpsi Freundlich meningkat dari 0,817 menjadi 0,978. Kapasitas adsorpsi maksimum ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia setelah diaktivasi meningkat dari 1,56 mg/g menjadi 2,21 mg/g. Meningkatnya kapasitas adsorpsi maksimum ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji setelah diaktivasi diakibatkan oleh berkurangnya zat-zat yang dapat mengganggu seperti lilin, lemak dan pengotor lain yang dapat menghalangi kontak antara gugus aktif pada selulosa, hemiselulosa serta lignin dengan ion Cr 3+. Di samping itu adanya pengotor lain yang ada pada pori-pori serbuk gergaji kayu albizia menyebabkan adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia berlangsung tidak maksimal.

10 28 Data ph larutan yang diukur pada saat sebelum dan sesudah adsorpsi berlangsung, baik pada adsorpsi yang menggunakan serbuk gergaji kayu yang diaktivasi maupun yang tidak diaktivasi menggunakan campuran etanol-toluena (1:1) seperti terlihat pada Lampiran 8, menunjukkan bahwa ph larutan secara umum mengalami peningkatan setelah proses adsorpsi berlangsung. Keadaan ini menunjukkan bahwa larutan CrCl 3 setelah mengalami adsorpsi lebih bersifat basa dibandingkan dengan sebelum adsorpsi berlangsung. Hal ini terjadi karena ion Cr 3+ yang menurut prinsip HSAB dari Pearson bersifat asam keras telah diadsorpsi oleh serbuk gergaji kayu albizia, sehingga sifat asam pada larutan yang telah teradsorpsi tersebut menjadi berkurang. Dari peningkatan harga ph larutan yang telah diadsorpsi juga mengindikasikan kemungkinan pada proses adsorpsi tidak terjadi reaksi penukar kation antara kation H + pada selulosa dan hemiselulosa yang terdapat pada serbuk gergaji kayu albizia oleh ion Cr 3+ pada larutan CrCl 3. Adsorpsi ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu albizia terjadi melalui ikatan koordinasi antara kation Cr 3+ yang bertindak sebagai ion pusat dan selulosa serta hemiselulosa bertindak sebagai ligan.