PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM

Transkripsi

1 PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM SKRIPSI OLEH BUDI WARMAN DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN OKTOBER

2 PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM SKRIPSI OLEH BUDI WARMAN SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYATRATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN OKTOBER

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PEMANFAATAN KULIT JENGKOL (Pithecellobium jiringa Prain) SEBAGAI ADSORBEN DALAM PENYERAPAN LOGAM Cd (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI PELAPISAN LOGAM 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 pernyatan ini saya buat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, 4 Oktober 2016 Budi Warman NIM : i

4 ii

5 PRAKATA Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul Pemanfaatan Kulit Jengkol (Pithecellobium jiringa Prain) Sebagai Adsorben Dalam Penyerapan Logam Cd (II) Pada Limbah Cair Industri Pelapisan Logam, berdasarkan hasil penelitian yang Penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik. Hasil penelitian ini membuktikan bahwa adsorben dari kulit jengkol dapat menyerap ion logam Cd (II) dalam limbah cair industri pelapisan logam. Dengan adanya penelitian ini dapat memberi informasi bahwa penambahan suhu dalam proses aktivasi kimia dan pengeringan pada adsorben mampu meningkatkan kemampuan adsorpsi dari adsorben kulit jengkol. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, Untuk itu Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian. 2. Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 3. Dr. Ir. Amir Husin, MT dan Dra. Siswarni MZ, MSi selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini. 4. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 5. Keluarga tercinta yang telah memberikan doa, perhatian, dan dorongan baik secara material maupun secara spiritual kepada penulis. 6. Randi Sitorus, selaku partner penelitian yang telah banyak membantu Penulis bekerja sama dalam menyelesaikan penelitian. iii

6 7. Sahabat - sahabat Penulis di lingkungan kampus Teknik Kimia Muliani, Amin, Pontius, Dedy, Fransiscus, Tongam, Triputra, Ekuino, Michael, Yosef, Imam, Iqbal, Muksalmina, Dasa, Alfarodo, Firmanto, Amri, Christianto, Khairulfahmi, Edy, Lulu, Rizka, Pri, Endah serta sahabat-sahabat yang lain yang tidak dapat ditulis satu persatu. 8. Semua orang yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini, yang tidak dapat ditulis namanya satu per satu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, 4 Oktober 2016 Penulis, Budi Warman iv

7 DEDIKASI Alhamdulillahirobbilalamiin. Skripsi ini saya didedikasikan kepada orang tua saya, Basri Lubis dan Nuraini Terimakasih tak terhingga atas curahan hati, harapan, dan teguran indahnya. Semoga hasil yang secuil ini bisa melegakan hati kalian mutiara hidupku. Duhahi belahan jiwaku jangan pernah lelah medoakan anakmu, semoga ini juga menjadi langkah besar untuk mencapai citacitaku menjadi anak sukses dunia dan akhirat. Salam untuk semua keluarga besarku v

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Budi Warman Nim : Tempat/ tgl lahir : Simpang Tolang, 05 Mei 1992 Nama orang tua : Basri Lubis dan Nuraini Alamat orang tua : Kp. Simpang Tolang Kec. Ranah Batahan Pasaman Barat Asal sekolah SDN 08 Ranah Batahan SMPN 1 Ranah Batahan SMAN 1 Pasaman Beasiswa yang pernah diperoleh : 1. Beasiswa Pendidikan Mahasiswa dan Berprestasi Pengalaman organisasi/ kerja : 1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai Ketua Bidang Hubungan Keluar Instansi dan Alumni 2. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai anggota Hubungan Masyarakat 3. Himpunan Mahasiswa Islam (HMI) FT USU periode 2013/2014 sebagai Bedahara Umum 4. Kerja praktek di PTPN IV Sawit Unit Pabatu 27 Juli-27 Agustus 2015 Artikel yang telah dipublikasi dalam jurnal/ pertemuan ilmiah: 1. Training Internal Auditor Quality Management System ISO 9001:2008 Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai 1. Juara 1 Lomba Karya Tulis Ekonomi Islam FOSEI SUMBAGUT Finalis Lomba Bisnis Plan-National Competition PPSDMS Medan Delegasi Rakornas BKKMTKI Palembang 2014 vi

9 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui suhu aktivasi, waktu aktivasi, suhu pengeringan, waktu pengeringan dan rasio kulit jengkol dengan asam nitrat dalam pembuatan adsorben kulit jengkol serta mengetahui massa adsorben yang optimum dalam menurunkan kadar logam kadmium (Cd) dalam limbah cair industri pelapisan logam. Bahan bahan yang digunakan, antara lain limbah cair industri pelapisan logam, kulit jengkol, asam nitrat, dan aquadest. Mula-mula kulit jengkol dibersihkan dan dihaluskan sampai ukuran 100 mesh, kemudian diaktivasi dengan larutan asam nitrat (HNO 3 ) 4 N dengan variasi rasio kulit jengkol : asam nitrat 20:0,5; 20:1 dan 20:2 mg/ml sambil dipanaskan pada variasi suhu 70, 80 dan 90 o C selama variasi waktu 60, 90 dan 120 menit. Adsorben kemudian dikeringan di oven pada variasi suhu 100, 110 dan 120 o C selama variasi waktu 60, 90 dan 120 menit. Adsorben dengan hasil analisa bilangan iodin terbesar digunakan dalam proses adsorpsi batch logam Cd (II) yang dilakukan dengan mengaduk adsorben di dalam limbah cair yang diatur phnya menjadi 5, yaitu ph optimum untuk mengadsorpsi logam Cd (II) dengan dosis 0,5 gr/50 ml limbah cair di atas hot plate dengan pengadukan menggunakan magnetic stirrer kecepatan 150 rpm selama 15 menit. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa rasio adsorben:asam nitrat yang terbaik adalah 20:1 mg/ml pada suhu aktivasi 90 o C, waktu aktivasi 120 menit, suhu pengeringan 110 o C dan waktu pengeringan 120 menit dengan bilangan iodin sebesar 634,50 mg/g, dengan hasil yang diperoleh maka bilangan iodin belum memenuhi SNI. Kata kunci : adsorben, kulit jengkol, limbah cair industri pelapisan logam, kadmium, bilangan iodin. vii

10 ABSTRACT The aim of this research is to study the effect of activation temperature, activation time, drying temperature, drying time and ratio of jengkol peel with nitric acid to iodine number of adsorbent jengkol peel and to study the optimum adsorbent mass to reduce metallic Cadmium (Cd) concentration in electroplating wastewater. Materials used for the research were electroplating wastewater, jengkol peel, nitric acid, and distilled water. Jengkol peel was cleaned and mashed to a size of 100 mesh of sieve tray and then activated with a solution of nitric acid (HNO3) 4 N with ration jengkol peel : nitric acid 20: 0,5; 20: 1 and 20: 2 mg / ml while heated at temperature 70, 80 and 90 C for activation time 60, 90 and 120 minutes. Adsorbent dried in oven at temperature 100, 110 and 120 C for drying time 60, 90 and 120 minutes. Adsorbent with optimum iodine number then used in batch adsorption of Cd (II) that carried out by stirring activated adsorbent in the wastewater at ph 5 using variations of mass 0.5; 1 and 1.5 g per 50 ml of liquid waste on a hot plate by stirring using a magnetic stirrer at 150 rpm for 15 minutes. The results showed that the optimum ratio of jengkol peel : nitric acid is 20: 1 mg/ml at activation temperature 90 C, activation time 120 minutes, drying temperature 110 C and the drying time 120 minutes with iodine number mg/g. In result showed iodin number does not Indonesian Standards based. Keywords : adsorbent, jengkol peel, electroplating wastewater, Cadmium, iodine number. viii

11 DAFTAR ISI Halaman PERNGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI i PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii PRAKATA iii DEDIKASI v RIWAYAT HIDUP PENULIS vi ABSTRAK vii ABSTRACT viii DAFTAR ISI ix 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 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA JENGKOL Pengertian Kulit Jengkol Kandungan dalam Kulit Jengkol Pemanfaatan Kulit Jengkol INDUSTRI PELAPISAN LOGAM Pengertian Industri Pelapisan Logam (Elektroplating) Potensi dan keadaan Industri Elektroplating di Indonesia 10 ix

12 2.2.3 Pengolahan Limbah Industri Elektroplating di Indonesia LOGAM KADMIUM (CD) Pengertian Logam Kadmium Sumber Kadmium (Cd) Sifat-Sifat Logam Kadmium Manfaat dan Kerugian dari Logam Kadmium ADSORBSI Pengertian Adsorbsi Jenis dan Sumber Adsorben Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Adsorbsi DESKRIPSI PROSES 18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI PENELITIAN DAN WAKTU PENELITIAN BAHAN DAN PERALATAN Bahan Peralatan PROSEDUR PERCOBAAN Pembuatan Adsorben Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben Analisa Karakteristik Gugus Fungsi dengan 21 Spektrofotometri FTIR Prosedur Adsorpsi Batch Prosedur Analisa Konsentrasi Ion Logam Cd (II) FLOWCHART PENELITIAN Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada Adsorben Proses Adsorpsi Batch 25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT JENGKOL Pengaruh Suhu Aktivasi ( o C), Waktu Aktivasi (menit), Suhu 27 Pengeringan ( o C) dan Waktu Pengeringan (menit) terhadap x

13 Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap Bilangan 35 Iodin Adsorben 4.2 ADSORPSI LOGAM CD (II) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI 36 PELAPISAN LOGAM Pengaruh Dosis Adsorben terhadap Persen Penghilangan 37 Logam Cd (II). 4.3 KARAKTERISTIK GUGUS FUNGSI PADA ADSORBEN KULIT 39 JENGKOL DENGAN SPEKTROFOTOMETRI FTIR BAB V KEIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 43 DAFTAR PUSTAKA 44 xi

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Struktur Asam Jengkol 6 Gambar 2.2 Sekema sel elektropalating 9 Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Kulit Jengkol 23 Gambar 3.2 Flowchart Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben 24 Gambar 3.3 Flowchart Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada 25 Adsorben Gambar 3.4 Flowchart Prosedur Adsorpsi Batch 25 Gambar 4.1 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 28 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 o C dan Waktu Pengeringan 60 menit Gambar 4.2 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 28 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 o C dan Waktu Pengeringan 90 menit Gambar 4.3 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 29 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 100 o C dan Waktu Pengeringan 120 menit Gambar 4.4 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 30 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110 o C dan Waktu Pengeringan 60 menit Gambar 4.5 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 31 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110 o C dan Waktu Pengeringan 90 menit Gambar 4.6 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 31 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 110 o C dan Waktu Pengeringan 120 menit Gambar 4.7 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 32 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120 o C dan Waktu Pengeringan 60 menit Gambar 4.8 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 33 xii

15 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120 o C dan Waktu Pengeringan 90 menit Gambar 4.9 Pengaruh Suhu Aktivasi dan Waktu Aktivasi terhadap 33 Bilangan Iodin Pada Suhu Pengeringan 120 o C dan Waktu Pengeringan 120 menit Gambar 4.10 Pengaruh Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat terhadap 35 Bilangan Iodin Adsorben Gambar 4.11 Pengaruh Massa Adsorben terhadap Kapasitas Adsorpsi 37 Adsorben Gambar 4.12 Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol 39 Sebelum Aktivasi Gambar 4.13 Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol 40 Sesudah Aktivasi Gambar 4.14 Hasil Spektrofotometri FTIR Adsorben Kulit Jengkol 40 Sesudah Adsorpsi Gambar L3.1 Rangkaian Alat Percobaan Adsorpsi 56 xiii

16 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Pertumbuhan Luas panen, dan rata-rata hasil jengkol di 6 Indonesia tahun Tabel 2.2 Kandungan dalam kulit Jengkol 8 Tabel 2.3 Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri 10 Elektroplating Tabel 2.4 Standarisasi Karbon Aktif (SNI) Tabel L1.1 Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap 49 Variasi Suhu dan Waktu Tabel L1.2 Bilangan Iodin Adsorben Kulit Jengkol untuk Setiap 52 Variasi Rasio Kulit Jengkol : Asam Nitrat Tabel L1.3 Kapasitas Adsorpsi Ion Cd (II) pada Limbah Cair Pelapisan Logam untuk Setiap Variasi Massa Adsorben 53 xiv

17 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN 49 L1.1 BILANGAN IODIN ADSORBEN KULIT 49 JENGKOL L1.2 KAPASITAS ADSORPSI LOGAM Cd (II) 53 LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 54 L2.1 PERHITUNGAN BILANGAN IODIN 54 ADSORBEN L2.2 PERHITUNGAN KAPASITAS ADSORPSI ION 54 Cd (II) LAMPIRAN 3 FOTO PERCOBAAN PENELITIAN 56 L3.1 FOTO PERCOBAAN ADSORPSI LOGAM 56 KADMIUM DALAM LIMBAH CAIR ELEKTROPLATING LAMPIRAN 4 DATA ANALISA PENELITIAN 57 xv

18 DAFTAR SINGKATAN Singkatan Cd SNI DC COD TDS Ppm ph AAS FTIR B3 IKM PVC E P T KIM IR Keterangan Cadmium Standar Nasional Indonesia Direct Current Chemical Oxygen Demand Total Dissolved Solids Part Per Million Potensial Hidrogen Atomic Absorption Spectroscopy Fourier Transform Infra Red Berbahaya dan Beracun Industri Kecil Menengah Polyvinyl Chloride Energi Potensial Tekanan Temperatur Kawasan Industri Medan Spektrofotometri Infrared xvi

19 DATAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi V Volume natrium tiosulfat yang diperlukan ml N 1 Normalitas natrium tiosulfat N N 2 Normalitas iodin N W 1 Jumlah iodin untuk setiap 1 ml larutan g natrium tiosulfat 0,1 N (12,69 mg/ml) W 2 Massa sampel g Fp Faktor pengenceran q e Kapasitas adsorpsi mg/g C o Konsentrasi awal mg/l C e Konsentrasi akhir mg/l V Volume sampel yang digunakan L W Berat adsorben yang digunakan g xvii