PEMANFAATAN ARANG AKTIF TEMPURUNG KELAPA SAWIT DAN TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ADSORBEN LOGAM BERAT PADA LIMBAH BATIK FERRY SUKARTA

Transkripsi

1 PEMANFAATAN ARANG AKTIF TEMPURUNG KELAPA SAWIT DAN TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ADSORBEN LOGAM BERAT PADA LIMBAH BATIK FERRY SUKARTA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pemanfaatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sawit dan Tongkol Jagung sebagai Adsorben Logam Berat pada Limbah Batik adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Januari 2014 Ferry Sukarta NIM G

4

5 FERRY SUKARTA. Pemanfaatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sawit dan Tongkol Jagung sebagai Adsorben Logam Berat pada Limbah Batik. Dibimbing oleh ARMI WULANAWATI dan GUSTAN PARI. Kandungan logam berat pada limbah batik yang dibuang langsung ke lingkungan dapat menyebabkan pencemaran dan penurunan mutu perairan. Penggunaan arang aktif sebagai adsorben merupakan salah satu cara untuk mengurangi kandungan logam berat pada limbah pembatikan tersebut. Pada penelitian ini arang aktif dibuat dari tempurung kelapa sawit dan tongkol jagung. Pengaktifan arang dilakukan dengan 2 metode, yaitu aktivasi kimia (perendaman KOH 30%) dan aktivasi fisika (pemberian uap air). Hasil penelitian menunjukkan arang aktif yang memenuhi Badan Standardisasi Nasional adalah arang aktif tongkol jagung aktivasi KOH 30% yang menghasilkan kadar air 10.7%, zat terbang 14.6%, abu 18.1%, karbon terikat 67.1%, daya jerap benzena 20.9%, iodin mg/g dan biru metilena mg/g. Kondisi optimum penjerapan logam berat terjadi pada waktu pengadukan 90 menit dan bobot arang aktif 1 gram. Arang aktif tongkol jagung dengan aktivasi KOH 30% memiliki kapasitas adsorpsi logam berat Fe dan Cu tertinggi berturut-turut sebesar 63.32% dan 79.15%. Kata kunci: Arang aktif, tongkol jagung, logam berat, tempurung kelapa sawit ABSTRACT FERRY SUKARTA. Application of Activated Carbon from Palm Oil Shell and Corncob as Heavy Metal Adsorbent in Batik Industry Wastewater. Supervised by ARMI WULANAWATI and GUSTAN PARI. Heavy metals in wastewater of batik industry dumped into the environment can cause pollution and decrease the quality of waters. Using activated carbon as the adsorbent is one way to reduce the heavy metals level in the wastewater. In this study, the activated carbons were prepared from palm shell and corn cobs. The activation was done through 2 methods, i.e. chemical activation (KOH 30% immersion) and physical activation (steamed). The result showed that the best activated carbon was prepared using KOH 30% treatment, giving 10.7% moisture content, 14.6% volatile matter, 18.1% ash, 67.1%bound carbon, 20.9% benzene adsorption, mg/g methylene blue adsorption, and mg/g iodine adsorption. The optimum adsorption of heavy metal was obtained in 90 minutes contact time using 1.0 g adsorbent. The activated carbon originated from corncob with KOH 30% treatment was capable to reduce iron and copper up to 63.32% and 79.25%, respectively. Keywords: activated carbon, corn cob, heavy metal, palm oil shell

6

7 PEMANFAATAN ARANG AKTIF TEMPURUNG KELAPA SAWIT DAN TONGKOL JAGUNG SEBAGAI ADSORBEN LOGAM BERAT PADA LIMBAH BATIK FERRY SUKARTA 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 2014

8

9 Judul Skripsi :Pemanfaatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sawit dan Tongkol Jagung sebagai Adsorben Logam Berat pada Limbah Batik Nama :Ferry Sukarta NIM :G Disetujui oleh Armi Wulanawati, MSi Pembimbing I Prof (R) Dr Gustan Pari,MSi Pembimbing II Diketahui oleh Prof Dr Dra Purwatiningsih, MS Ketua Departemen Kimia Tanggal Lulus:

10

11 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2013 ini ialah adsorben, dengan judul Pemanfaatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sawit dan Tongkol Jagung Adsorben Logam Berat pada Limbah Batik. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Armi Wulanawati MSi dan Bapak Prof (R) Dr Gustan Pari MSi selaku pembimbing yang telah memberikan motivasi dan masukan kepada penulis selama penelitian dan penulisan karya ilmiah ini.. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Keluarga Besar Laboratorium Kimia Fisik dan Balai Kehutanan dan seluruh dosen staf di lingkungan Departemen Kimia IPB atas bantuannya selama penelitian berlangsung. Ucapan terima kasih yang terdalam disampaikan kepada keluargaku tercinta atas segala doa, nasihat, semangat, dan masukan kepada penulis. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada rekan-rekan Kimia 46 atas bantuan dan kebersamaan selama ini dan tidak lupa juga kepada sahabat-sahabat saya yang selalu memberi dukungan dan motivasi dalam proses penulisan karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat. Bogor, Januari 2014 Ferry Sukarta

12 DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR LAMPIRAN vi PENDAHULUAN 1 METODE 2 Bahan dan Alat 2 Prosedur Kerja 2 HASIL DAN PEMBAHASAN 5 SIMPULAN DAN SARAN 13 Simpulan 13 Saran 13 DAFTAR PUSTAKA 13 LAMPIRAN 18 RIWAYAT HIDUP 23

13 DAFTAR GAMBAR 1 Rendemen arang aktif tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit 5 2 Kadar air tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit 6 3 Kadar zat terbang tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit 6 4 Kadar zat abu tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit 7 5 Kadar karbon terikat tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit 8 6 Daya jerap iodin tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit 9 7 Daya jerap biru metilena tongkol jagung dan tempurung kelapa Sawit 9 8 Daya jerap benzena tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit 9 9 Gambar analisis SEM arang aktif Kapasitas adsorpsi arang aktif 11 DAFTAR LAMPIRAN 1 Bagan alir penelitian 15 2 Rendemen arang aktif tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit 16 3 Analisis kadar air, kadar zat terbang, dan kadar abu 16 4 Analisis kadar karbon Terikat 17 5 Analisis daya jerap iodin 18 6 Analisis daya jerap biru metilena 18 7 Analisis daya jerap benzena 19 8 Analisis kapasitas adsorpsi lama pengadukan 20 9 Analisis kapasitas adsorpsi variasi bobot arang aktif Karakteristik limbah Batik 22

14

15 1 PENDAHULUAN Industri batik merupakan salah satu penghasil limbah cair yang cukup besar. Dalam proses produksinya, limbah cair yang dihasilkan jumlahnya mencapai 80% dari jumlah air yang digunakan dalam proses pembatikan (Watini 2009). Kandungan limbah cair industri batik dapat berupa zat organik, zat padat tersuspensi, fenol, logam berat, minyak, lemak, dan zat warna. Logam berat yang terkandung dalam limbah cair batik antara lain timbel, besi, zink, kromium, tembaga, dan kadmium (Agustina 2011). Keberadaan logam berat yang tinggi di suatu perairan dapat menurunkan mutu air serta membahayakan lingkungan dan organisme perairan (Susanti 2008). Salah satu cara penanganan logam berat pada pengolahan limbah cair batik ialah metode adsorpsi dengan arang aktif. Arang aktif telah banyak dimanfaatkan sebagai adsorben logam berat, di antaranya oleh Apriani (2013) yang memanfaatkan arang aktif dari kulit durian dengan aktivator KOH 25% sebagai adsorben logam Fe pada air gambut dengan kapasitas adsorpsi mencapai 85.38%. Arang aktif sebagai adsorben memiliki beberapa kelebihan, antara lain daya adsorpsinya yang besar dan dapat digunakan kembali (Roy 1995). Marshall dan Mitchell (1996) juga menyatakan bahwa beberapa produk samping pertanian yang mengandung selulosa seperti sekam padi, biji kapas, jerami, tongkol jagung, dan tempurung kelapa sawit memiliki potensi sebagai adsorben. Tongkol jagung merupakan limbah yang dihasilkan dari tanaman jagung dengan jumlah sebesar 30%, memiliki kandungan selulosa dan hemiselulosa berturut-turut sebesar 41% dan 36% (Lorenz dan Kulp 1991) Selain tongkol jagung, hasil samping pertanian lainnya yang berpotensi sebagai adsorben adalah tempurung kelapa sawit yang memiliki kandungan selulosa 29.7% dan hemiselulosa 21.9% dengan jumlah mencapai 30%. Arang aktif tongkol jagung sebelumnya telah dimanfaatkan antara lain sebagai adsorben logam berat Cu dengan kapasitas adsorpsi mencapai 52.99% menggunakan aktivator KOH 10% (Prabowo 2009), sementara arang aktif tempurung kelapa sawit yang dimanfaatkan sebagai penjernih air sumur (Suhartana 2006) dan dalam pemurnian biodiesel (Gustama 2012). Penelitian lainnya menyatakan bahwa pengaktifan arang aktif tempurung kelapa sawit dengan aktivator KOH 30% dapat menghasilkan pori permukaan arang aktif yang besar sehingga dapat memudahkan proses adsorpsi. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan memanfaatkan potensi hasil samping pertanian tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit sebagai adsorben logam berat pada limbah batik cair guna meningkatkan nilai tambah hasil samping pertanian dan mutu air buangan limbah tersebut.

16 2 METODE Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan adalah tongkol jagung (TJ) yang berasal dari daerah Ciampea, tempurung kelapa sawit (TKS) dari daerah Banten, larutan KOH 30%, iodin, natrium tiosulfat, benzena, biru metilena, larutan HNO 3 65%, akuades, dan limbah industri batik. Alat-alat yang digunakan adalah spektrofotometer serapan atom (SSA) tipe 700 (Shimadzu, Jepang), pengaduk listrik, peralatan gelas, neraca analitik, pemanas listrik, oven, tanur, desikator, saringan 100 mesh, spektrofotometer ultraviolet-tampak (UV-Vis) dan mikroskop pemayaran elektron evo 10 (Zeiss, Jerman). Prosedur Kerja Pembuatan Arang Aktif Tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit masing-masing dicuci kemudian dikeringudarakan di bawah sinar matahari. Setiap bahan dimasukkan ke dalam tungku pengarangan dan dipanaskan pada suhu 500 o C selama 5 jam. Pengarangan dianggap selesai apabila asap yang keluar dari cerobong menipis dan bewarna kebiruan. Aktivasi Arang Arang yang dihasilkan kemudian dikeringkan dan masing-masing dibagi menjadi 2 bagian. Bagian pertama direndam dalam KOH 30%, sementara bagian kedua tidak direndam. Masing-masing arang dengan dan tanpa perendaman dengan KOH 30% diaktivasi dalam tungku aktivasi pada suhu 700 o C yang diberi aliran uap air selama 60 menit. Arang aktif yang terbentuk dibiarkan dingin selama 24 jam, lalu disaring dengan menggunakan saringan 100 mesh dan dihitung rendemennya. Pencirian Arang Aktif (BSN 1995) Rendemen Bobot arang aktif yang terbentuk ditimbang lalu dibandingkan dengan bobot arang awal. Rendemen dihitung melalui persamaan dibawah ini. Rendemen = 100% Kadar Air Sebanyak ±1.00 g arang aktif ditimbang dalam cawan porselen yang telah diketahui bobot keringnya, kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 105 o C selama 3 jam. Setelah didinginkan dalam desikator, cawan berisi arang aktif ditimbang. Kadar air dihitung melalui persamaan berikut.

17 3 Kadar air = ( ) ( ) 100% Kadar Zat Terbang Sebanyak ±1.00 g arang aktif ditimbang dalam cawan porselen yang telah diketahui bobot keringnya. Cawan ditutup serapat mungkin, kemudian dipanaskan dalam tanur listrik pada suhu 950 o C selama 10 menit, lalu didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kadar zat terbang dihitung melalui persamaan di bawah ini. Kadar zat terbang = ( ) 100% ( ) Kadar Abu Sebanyak ±1.00 g arang aktif ditimbang dalam cawan porselen yang telah diketahui bobot keringnya. Cawan yang arang aktif kemudian ditempatkan dalam tanur listrik pada suhu 700 o C selama 6 jam. Setelah itu, didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kadar abu dihitung melalui persamaan di bawah ini. ( ) Kadar abu = 100% ( ) Kadar Karbon Terikat Karbon dalam arang aktif adalah hasil dari proses pengarangan/pirolisis selain abu (zat anorganik) dan zat terbang, yaitu zat-zat atsiri yang masih terdapat pada pori-pori arang. Kadar karbon terikat dihitung melalui persamaan di bawah ini. Kadar karbon terikat (%) = 100% (kadar zat terbang + kadar abu) Daya Jerap Benzena Sebanyak 1.00 g sampel ditimbang ke dalam cawan petri yang telah diketahui bobotnya. Cawan kemudian dimasukkan ke dalam desikator yang telah dijenuhi uap benzena selama 24 jam agar kesetimbangan adsorpsi tercapai. Selanjutnya arang aktif ditimbang kembali, tetapi sebelumnya cawan petri dibiarkan 5 menit di udara terbuka untuk menghilangkan uap benzena yang menempel pada cawan. Daya jerap benzena dihitung melalui persamaan di bawah ini. Daya jerap benzena (%) = bobot sampel sebelum adsorpsi sesudah adsorpsi 100% Daya Jerap Biru Metilena Sebanyak 0.25 g sampel dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambah 25 ml biru metilena 12 ppm, kemudian dikocok selama 30 menit dan disaring. Filtrat diambil sebanyak 1 ml kemudian dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml. Setelah itu, absorbans diukur dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 664 nm. Daya jerap biru metilena (BM) dihitung melalui persamaan di bawah ini. ( ) Daya jerap biru metilena (mg/g) = Keterangan: V = Volume biru metilena (L) Co = Konsentrasi awal BM (ppm) Ca = Konsentrasi akhir BM (ppm)

18 fp = Faktor pengenceran a = massa arang aktif (gram) 4 Daya Jerap Iodin Contoh arang aktif yang telah dikeringkan dalam oven selama 1 jam ditimbang sebanyak ±0.25 g, kemudian ditempatkan dalam erlenmeyer 250 ml dan ditambahkan 25 ml larutan iodin 0.1 N. Erlenmeyer ditutup, lalu dikocok selama 15 menit. Suspensi yang terbentuk disaring, filtratnya diambil dengan pipet sebanyak 10 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer untuk langsung dititrasi dengan larutan natrium tiosulfat 0.1 N sampai warna kuning muda. Setelah ditambahkan beberapa tetes amilum 1%, titrasi dilanjutkan sampai warna biru tepat hilang. Daya jerap iodin dihitung melalui persamaan di bawah ini. Daya jerap iodin (mg/g) = {.. Keterangan: B = volume Na-tiosulfat (ml) C = normalitas Na-tiosulfat (N) D = normalitas iodin (N) m = bobot arang aktif (g) = jumlah iodin yang sesuai dengan 1 ml larutan Na-tiosulfat 0.1 N Pencirian Limbah Uji Kadar Logam Sampel limbah diukur 150 ml, kemudian ditambahkan 5 ml HNO 3 1% dan didestruksi dengan pemanas listrik hingga volume mencapai 20 ml. Larutan hasil destruksi diencerkan dengan akuades hingga volume menjadi 50 ml. Kadar logam dalam larutan kemudian ditentukan menggunakan AAS. Optimisasi Kapasitas Adsorpsi melalui Waktu Pengadukan dan Bobot Adsorben Waktu Optimum Sebanyak 0.2 g adsorben dimasukkan ke dalam 150 ml sampel limbah dengan ragam waktu adsorpsi 30, 60, dan 90 menit. Setelah itu sampel disaring dan dilakukan uji kadar logam dengan AAS. Waktu optimum dengan menghitung waktu kapasitas adsorpsi maksimum untuk masing-masing adsorben. Bobot Optimum Penentuan bobot optimum dengan menvariasikan bobot arang aktif sebagai adsorben yang digunakan antara lain 0,2; 0,5; dan 1 gram. Masing-masing adsorben dimasukkan ke dalam 150 ml sampel limbah dan dikocok selama waktu optimum. Sampel kemudian disaring lalu dilakukan uji kadar logam. Kapasitas adsorpsi dapat dihitung dengan persamaan: Dengan: Q = kapasitas adsorpsi (%) =

19 5 C o = konsentrasi awal larutan (ppm) C a = konsentrasi akhir larutan (ppm) HASIL DAN PEMBAHASAN Rendemen Arang Aktif Rendemen arang aktif tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit tanpa dan dengan aktivasi KOH diperoleh berturut-turut sebesar 80%/74.80% dan 78.40%/73% (Gambar 1). Hal ini menunjukkan bahwa proses aktivasi dengan KOH dapat menurunkan rendemen sebesar 6.5% 6.88% yang disebabkan oleh kemampuan KOH menghilangkan zat-zat pengotor pada permukaan arang aktif (Apriani et al 2013). Kandungan selulosa tongkol jagung yang 25% lebih besar dibandingkan tempurung kelapa sawit (Lorenz dan Kulp 1991) seharusnya menyebabkan rendemen arang aktif dari tongkol jagung lebih besar daripada tempurung kelapa sawit. Namun, struktur tempurung kelapa sawit yang relatif lebih padat membuat proses karbonisasi berjalan lebih lambat sehingga rendemen yang dihasilkan tidak berbeda secara signifikan. Rendemen (%) TJ Perlakuan TKS Gambar 1 Rendemen arang aktif tanpa aktivasi dan dengan aktivasi KOH 30%. TJ = Tongkol Jagung, TKS = Tempurung Kelapa Sawit. Karakteristik Arang Aktif Kadar Air Penentuan kadar air bertujuan mengetahui sifat higroskopis arang aktif karena kadar air pada arang aktif akan memengaruhi kemampuannya sebagai adsorben. Menurut Cahyani (2012), semakin tinggi kadar air, kemampuannya sebagai adsorben menjadi berkurang akibat terisinya pori arang aktif oleh air. Kadar air arang aktif yang dihasilkan berkisar % (Gambar 2) dan nilai ini masih memenuhi syarat BSN (1995) yaitu tidak lebih dari 15%. Kadar air arang aktif dengan aktivasi KOH lebih tinggi daripada tanpa aktivasi. Hal ini disebabkan proses aktivasi memperbanyak pori-pori yang dihasilkan sehingga

20 sifat higroskopis dari arang aktif juga meningkat (Pambayun et al. 2013). Kandungan hemiselulosa yang berbeda juga dapat memengaruhi kadar air arang aktif, karena sifatnya yang hidrofilik sehingga mampu mengikat air. Kandungan hemiselulosa pada tongkol jagung yang lebih tinggi dibandingkan dengan tempurung kelapa sawit (Lorenz dan Kulp 1991). Hal ini menyebabkan kadar air arang aktif tanpa aktivasi tongkol jagung sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan tempurung kelapa sawit. SNI maks Kadar Air (%) TJ TKS Perlakuan Gambar 2 Kadar air arang aktif tanpa aktivasi dan dengan aktivasi KOH 30%.TJ = Tongkol Jagung, TKS = Tempurung Kelapa Sawit. Kadar Zat Terbang dan Kadar Abu Kadar zat terbang menunjukkan jumlah pengotor yang menutupi pori pada permukaan arang aktif. Pengotor dapat menurunkan kemampuan arang aktif sebagai adsorben. Kadar zat terbang yang dihasilkan berkisar % (Lampiran 3). Nilai ini telah memenuhi BSN (1995), yaitu maksimum sebesar 25%. Kadar zat terbang arang aktif dengan aktivasi lebih tinggi dibandingkan arang aktif tanpa aktivasi (Gambar 3). Hal ini karena KOH dapat melindungi arang dari suhu tinggi sehingga senyawa sulfur dan nitrogen juga menjadi ikut terlindungi akibatnya sulit terbakar. Kadar zat terbang juga menunjukkan kesempurnaan penguraian senyawa non karbon seperti sulfur, nitrogen, CO 2, CO, CH 4, dan H 2 pada saat karbonisasi dan aktivasi. Kandungan nitrogen pada tongkol jagung (10%) yang lebih tinggi dibandingkan pada tempurung kelapa sawit (0.11%) menyebabkan arang aktif tongkol jagung memiliki kadar zat terbang yang lebih tinggi dibandingkan tempurung kelapa sawit.

21 7 Kadar Zat Terbang (%) TJ Perlakuan SNI maks TKS Gambar 3 Kadar zat terbang arang aktif tanpa aktivasi dan dengan aktivasi KOH 30%. TJ = Tongkol Jagung, TKS = Tempurung Kelapa Sawit. Sementara itu, kadar abu yang dihasilkan berkisar % (Lampiran 3) dengan syarat BSN (1995) maksimal sebesar 10%. Kadar abu arang aktif dengan aktivasi KOH lebih tinggi dibandingkan arang aktif tanpa aktivasi. Hal ini dikarenakan dengan adanyaa larutan pengaktif KOH, akan memperluas permukaan arang aktif karena pori yang dihasilkan semakin banyak. Dalam pembentukan pori, terjadi proses pembakaran bidang permukaan arang aktif yang menghasilkan abu sehingga semakin banyak pori yang dihasilkan maka kadar abu yang dihasilkan juga semakin tinggi (Subadra et al. 2005). Berdasarkan Yasin (2007), abu yang dihasilkan juga merupakan hasil reaksi antara kandungan mineral dalam abu dan senyawa kimia sebagai aktivator. Kandungan SiO 2 pada tempurung kelapa sawit (58%) yang lebih tinggi dibandingkan tongkol jagung (20.4%) menyebabkan kadar abu pada arang aktif tempurung kelapa sawit lebih tinggi dibandingkan arang aktif tongkol jagung... Kadar Abu (%) TJ Perlakuan Gambar 4 Kadar abu arang aktif tanpa aktivasi dan dengan aktivasi KOH 30%. TJ = Tongkol Jagung, TKS = Tempurung Kelapa Sawit. TKS SNI maks

22 8 Kadar Karbon Terikat Penentuan kadar karbon terikat bertujuan untuk mengetahui potensi arang yang baik untuk dijadikan arang aktif. Kadar karbon terikat arang aktif yang dihasilkan berkisar % (Lampiran 4) dan nilai ini masih memenuhi syarat BSN (1995) yaitu minimal sebesar 65%. Kadar karbon terikat ini dipengaruhi oleh kadar zat terbang dan abu, serta kandungan selulosa dan bahan lain yang dapat dikonversi menjadi atom karbon (Pari 2004). Semakin tinggi nilai kadar karbon terikat juga menunjukkan kemurnian karbon pada arang aktif semakin tinggi dan bersih dari pengotor sehingga kemampuan daya serap arang aktif menjadi lebih tinggi. Kadar zat terbang pada arang aktif tongkol jagung yang sebanding dengan kadar abu arang aktif tempurung kelapa sawit menyebabkan kadar zat terbang kedua arang aktif tersebut tidak berbeda secara signifikan. Kadar Karbon Terikat (%) TJ Perlakuan Gambar 5 Kadar karbon terikat arang aktif tanpa aktivasi dan dengan aktivasi KOH 30%. TJ = Tongkol Jagung, TKS = Tempurung Kelapa Sawit. TKS SNI min Daya Jerap Iodin, Biru Metilena dan Benzena Daya jerap iodin menunjukkan kemampuan arang aktif dalam menyerap molekul mikropori bersifat nonpolar yang berukuran lebih kecil dari 10 Å dan permukaan arang aktifnya lebih bermuatan positif sehingga akan lebih menjerap senyawa yang lebih negatif (Pari et al. 2008). Daya jerap iodin yang dihasilkan berkisar mg/g (Lampiran 5) sehingga arang aktif yang diperoleh belum memenuhi syarat BSN (1995) yaitu sebesar 750 mg/g. Daya jerap iodin pada arang aktif dengan aktivasi sedikit lebih rendah dibandingkan dengan arang aktif tanpa aktivasi (Gambar 6). Sementara itu, daya jerap biru metilena digunakan untuk mengidentifikasikan kapasitas adsorpsi arang aktif untuk menjerap molekul makropori yang bersifat polar berdiameter Å (Marsh & Reinoso 2006). Daya jerap biru metilena yang dihasilkan berkisar mg/g (Lampiran 6). Pada Gambar 7 menunjukkan pada arang aktif dengan proses aktivasi sedikit lebih mampu menjerap biru metilena dibandingkan arang aktif tanpa aktivasi. Penentuan daya jerap benzena (Gambar 8) bertujuan mengetahui sifat kenonpolaran permukaan arang aktif dan kemampuan dalam menyerap molekul dengan ukuran lebih kecil dari 6 Å (Hendra dan Pari 1999). Arang aktif dengan aktivasi KOH menunjukkan daya jerap benzena yang lebih tinggi

23 9 dibandingkan arang aktif tanpa aktivasi KOH. Daya jerap ini dikarenakan penggunaan KOH dapat menyebabkan permukaan arang aktif lebih bersifat nonpolar sehingga kemampuan menjerap benzena yang bersifat nonpolar lebih baik (Cao et. al. 2005). Perbedaan nilai daya jerap arang aktif tempurung kelapa sawit dengan tongkol jagung ini terkait diantaranya dengan kandungan selulosa dan kadar abu yang terdapat pada setiap arang aktif. Kandungan selulosa yang yang lebih tinggi dan kadar abu yang lebih rendah pada tongkol jagung menyebabkan arang aktif tongkol jagung memiliki nilai daya jerap yang lebih tinggi dibandingkan arang aktif tempurung kelapa sawit. Menurut Meisrilestari (2013), abu yang berlebihan akan menyebabkan terjadinya penyumbatan pori arang aktif sehingga dapat menurunkan kemampuan daya jerapnya. Proses aktivasi dengan KOH juga mempengaruhi kemampuan jerap arang aktif, hal ini terlihat arang aktif dengan aktivasi KOH memiliki nilai daya jerap yang lebih tinggi dibandingkan arang aktif tanpa aktivasi. Proses aktivasi dengan suatu larutan aktivator ditujukan agar pori pada permukaan arang aktif lebih terbuka sehingga kemampuan daya jerapnya menjadi lebih tinggi. Daya Jerap Iodin (mg/g) TJ Perlakuan TKS SNI min Daya Jerap BM (mg/g) Gambar 6 Daya jerap iodin arang aktif tanpa aktivasi dan dengan aktivasi KOH 30%.TJ = Tongkol Jagung, TKS = Tempurung Kelapa Sawit TJ Perlakuan TKS SNI min Gambar 7 Daya jerap biru metilena arang aktif tanpa aktivasi dan dengan aktivasi KOH 30%. TJ = Tongkol Jagung, TKS = Tempurung Kelapa Sawit.

24 10 Daya Jerap Benzena (%) TJ Perlakuan Gambar 8 Daya benzena arang aktif tanpa aktivasi dan dengan aktivasi KOH 30%. TJ = Tongkol Jagung, TKS = Tempurung Kelapa Sawit. Analisis SEM Analisis permukaan arang aktif dilakukan pada arang aktif tempurung kelapa sawit dengan atau tanpa aktivasi KOH 30%. Gambar 9a menunjukkan jumlah pori arang aktif tempurung kelapa sawit tanpa aktivasi yang terbentuk lebih sedikit dibandingkan arang aktif tempurung kelapa sawit dengan aktivasi KOH (Gambar 9b). Semakin banyak struktur pori pada permukaan arang aktif maka kemampuan dalam menyerap cairan dan gas akan semakin tinggi. TKS (a) (b) Gambar 9 Permukaan arang aktif tempurung kelapa sawit (a) aktivasi KOH dan (b) tanpa aktivasi dengan perbesaran 1000 kali. Arang Aktif sebagai Adsorben Logam Fe dan Cu Optimisasi kapasitas adsorpsi arang aktif terhadap logam berat pada limbah batik cair dilakukan dengan variasi lama waktu pengadukan dan bobot arang aktif yang ditambahkan. Sebelumnya, dilakukan karakteristik terhadap limbah batik cair dan diketahui kandungan Fe dan Cu berturut-turut sebesar dan ppm. Kapasitas adsorpsi dengan variasi lama pengadukan terhadap logam Fe yang dihasilkan berkisar % dan terhadap logam Cu berkisar % (Lampiran 8). Berdasarkan hasil yang diperoleh, kapasitas

25 11 adsorpsi logam Fe dan Cu tertinggi terjadi pada waktu lama pengadukan 90 menit. Hal ini menunjukkan semakin lama waktu pengadukan, kemampuan arang aktif untuk mengikat logam akan semakin besar. Hal ini karena adanya waktu kontak yang lama antara adsorben dengan adsorbat sehingga memungkinkan semakin banyak terbentuk ikatan antara partikel arang aktif dengan logam (Syauqiah 2011). Sementara itu, kapasitas adsorpsi dengan variasi penambahan bobot arang aktif terhadap logam Fe berkisar % dan logam Cu berkisar % (Lampiran 9).Berdasarkan hasil penelitian, kapasitas adsorpsi kedua logam pada arang aktif meningkat seiring bertambahnya bobot arang aktif. Hal ini disebabkan arang aktif dengan penambahan bobot arang aktif akan menambah jumlah pori permukaan yang akan mengadsorpsi logam. Hasil penelitian juga menunjukkan kapasitas adsorpsi arang aktif dengan aktivasi KOH terhadap kedua logam lebih tinggi dibandingkan dengan arang aktif tanpa aktivasi. Hal ini karena proses aktivasi KOH akan menghasilkan pori-pori arang aktif yang lebih terbuka sehingga kemampuan untuk menjerap logam semakin besar. Karakteristik arang aktif yang berbeda satu sama lain menyebabkan adanya perbedaan nilai kapasitas adsorpsi diantara arang aktif tongkol jagung dan tempurung kelapa sawit. Kapasitas adsorpsi arang aktif tongkol jagung lebih besar dibandingkan arang aktif tempurung kelapa sawit. Hal ini terkait dengan kandungan selulosa dan kadar karbon terikat pada arang aktif tongkol jagung yang lebih besar. Selain karakteristik arang aktif, proses adsorpsi juga dipengaruhi oleh diameter ion logam-logam yang akan diadsorpsi. Diameter ion logam Cu (70 pm) yang lebih kecil dibandingkan ion logam Fe (76 pm) menyebabkan logam Cu lebih mudah teradsorpsi ke dalam pori arang aktif (Uzun dan Guzel 2000) Kapasitas Adsorpsi (%) 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, Waktu Pengadukan (Menit) (a)

26 12 Kapasitas Adsorpsi (%) 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 (b) Waktu Pengadukan (menit) (b) Kapasitas Adsorpsi (%) ,2 0,5 1 Bobot Arang Aktif (gram) (c) Kapasitas Adsorpsi (%) ,2 0,5 1 Bobot Arang Aktif (gram)

27 13 Gambar 9 Kapasitas adsorpsi arang aktif TKS (kuning), TJ (hijau), logam Fe ( ), Cu ( ) berdasarkan lama pengadukan (a) tanpa aktivasi, (b) dengan aktivasi KOH 30% dan variasi bobot arang aktif (c) tanpa aktivasi, (d) dengan aktivasi KOH 30%. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Kondisi optimum penjerapan logam berat pada limbah batik terjadi pada waktu pengadukan 90 menit dan penambahan bobot arang aktif 1 gram. Kapasitas adsorpsi terhadap logam Fe dan Cu tertinggi ditunjukkan pada arang aktif tongkol jagung dengan aktivasi KOH 30% secara berturut-turut yaitu 63.32% dan 79.15% Saran Perlu dilakukan variasi aktivasi kimia dan fisika lebih lanjut dalam pembuatan arang aktif. Variasi kondisi pengaplikasian arang aktif pada limbah batik perlu diperlukan lebih lanjut agar lebih kapasitas adsorpsi lebihefektif dan efisien. Serta, pengaturan ph pada kondisi adsorpsi juga perlu dilakukan. DAFTAR PUSTAKA Agustina et al Pengolahan Air Limbah Pewarna Sintesis dengan Menggunakan Reagen Fenton. Prosiding Seminar Nasional AvoER ke-3. Palembang Apriani R, Faryuni ID, dan Wahyuni D Pengaruh konsentrasi aktivator kalium hidroksida (KOH) terhadap kualitas karbon aktif kulit durian sebagai adsorben logam Fe pada air gambut. Prisma Fisika 2(1) : [BSN] Badan Standardisasi Nasional SNI : Arang Aktif Teknis. Jakarta: Dewan Standarisasi Nasional. Cahyani R Sintesis dan karakterisasi membran polisulfon didadah karbon aktif untuk filtrasi air [tesis]. Bogor (ID): Sekolah Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor. Gustama A Pembuatan arang aktif tempurung kelapa sawit sebagai adsorben dalam pemurnian biodiesel [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor Hendra D dan Gustan P Pembuatan arang aktif dari tandan kosong kelapa sawit. Bul Penelitian Hasil Hutan 17(2):

28 Lorenz KJ, Kulp K Handbook of Cereal Science and Technology. New York: Marcel Dekker. Marsh H, Reinoso FR Active Carbon.Alicante: Elvecier Science & Technology Books. Meisrilestari Pembuatan arang aktif dari cangkang kelapa sawit dengan aktivasi secara fisika, kimia dan fisika kimia. Konversi 2(1). Pari G Kajian struktur arang aktif dari serbuk gergaji kayu sebagai adsorben formaldehida kayu lapis [disertasi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Pari G, Hendra D, Pasaribu RA Peningkatan mutu arang aktif kulit kayu mangium. Jurnal Penelitian Hasil Hutan 26: Pambayun GS et al Pembuatan karbon aktif dari arang tempurung kelapa dengan aktivator ZnCl 2 dan Na 2 CO 3 sebagai adsorben untuk mengurangi kadar fenol dalam air limbah. Jurnal Teknik Pomits 2(1): Prabowo AL Pembuatan karbon aktif dari tongkoljagung serta aplikasinya untuk adsorpsi Cu, Pb dan amonia. Depok (ID): Universitas Indonesia. Prayitno WE Efektivitas zeolit dan karbon aktif tempurung kelapa dalam kadar logam berat tembaga (Cu) limbah cair industri percetakan [skripsi]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro. Roy GM Activated Carbon Application in the Food and Pharmaceutical Industries. Penislavina: Techonic Pub. Subadra, Setiaji BI dan Tahir I Activated Carbon Production From Coconut Shell With (NH4)HCO3 Activator As An Adsorbent In Virgin Coconut Oil Purification. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada. Susanti E, Henny Pedoman Pengolahan Limbah Cair Yang Mengandung Kromium Dengan Sistem Lahan Basah Buatan Dan Reaktor Kolom. LIPI. Syauqiah et al Analisis variasi waktu dan kecepatan pengaduk pada proses adsorpsi limbah logam berat dengan arang aktif. Info Teknik (12)1. Uzun I & Guzel F Adsorption of some heavy metal ions from aqueous solution by activated carbon and comparison of percent adsorption results of activated carbon with those of some other adsorbents. Turk J Chem 24: Wardhini E et al The removal mechanisms of Hg from water using two different types of activated carbons. Seminar Nasional Sains &Teknologi. Universitas Lampung. Watini Pengaruh Waktu Kontak Eceng Gondok (Eichornia crassipes) Terhadap Penurunan Kadar Cd dan Cr Pada Air Limbah Industri Batik (Home Industry Batik Di Desa Sokaraja Lor) [skripsi]. Purwokerto (ID): Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto. 14

29 15 Lampiran 1 Diagram alir penelitian Tongkol Jagung dan Tempurung Kelapa Sawit Karbonisasi(24 jam) Arang Perendaman dalam KOH 30% (24 jam) Tanpa perendaman Aktivasi dengan H 2 O (700 0 C; 60menit) Aktivasi dengan H 2 O (700 0 C; 60menit) Arang Aktif Arang Aktif Analisis: 1. Rendemen 2. Kadar air, abu, zat terbang, karbon terikat 3. Daya jerap iodin, benzena, biru metilena Analisis: 1. Rendemen 2. Kadar air, abu, zat terbang, karbon terikat 3. Daya jerap iodin, benzena, biru metilena Limbah Cair Batik Arang Aktif Karakteristik: 1. Logam Berat Lama Pengadukan 30, 60, dan 90 menit Variasi bobot arang 0,2; 0,5; dan 1 gram Analisis: 1. Logam Berat 2. COD 3. ph Analisis: 1. Logam Berat 2. COD 3. ph

30 Lampiran 2 Penentuan rendemen arang aktif 16 Perlakuan Bobot (g) awal Akhir Rendemen (%) TKS TKS TJ TJ Contoh perhitungan (TKS): ( ) Rendemen = x 100% ( ) = x 100% Rendemen = 78.40% Lampiran 3 Penentuan kadar air, kadar abu kadar karbon zat terbang arangaktif Parameter Kadar Air Kadar Zat Terbang Kadar Abu Perlakuan Ulangan Bobot (g) awal Akhir Kadar (%) Rerata(%) TKS TKS TJ TJ TKS TKS TJ TJ TKS TKS TJ TJ

31 17 Lanjutan Lampiran 3 Contoh perhitungan (TKS ulangan 1) Kadar air = ( ) ( ) = (.. ). Kadar air = 2.45% x 100% x 100% Kadar zat terbang = ( ) ( ) = (.. ). Kadar zat terbang = 6.50% Kadar abu =. ( ) ( ) = x 100%. Kadar abu = 3.98% x 100% x 100% x 100% Lampiran 4 Penentuan kadar karbon terikat Kadar (%) Perlakuan Karbon Zat Terbang Abu Terikat TKS TKS TJ TJ Contoh perhitungan (TKS) : Kadar karbon terikat = 100% - (Kadar zat terbang +Kadar abu) = 100% - (6.91% +4.06%) Kadar karbon terikat = 89.03%

32 Lampiran 5 Penentuan daya jerap arang aktif iodin Perlakuan Ulangan Bobot Arang Aktif (g) Volume Natiosulfat (ml) Daya Jerap Iodin (mg/g) TKS TKS TJ TJ Rerata (mg/g) Contoh perhitungan (TKS ulangan 1): Daya jerap iodin (mg/g) = {.. = {.... Daya jerap iodin (mg/g) = mg/g Keterangan: B = volume larutan Na-tiosulfat (ml) C = normalitas Na-tiosulfat (N) D = normalitas iodin (N) = jumlah iodin yang sesuai dengan 1 ml larutan Na 2 S 2 O N.. Lampiran 6 Penentuan daya jerap benzena Perlakuan Ulangan Awal (g) Akhir (g) Daya Jerap Rerata (%) Benzena (%) TKS TKS TJ TJ Contoh perhitungan (TKS ulangan 1): Daya jerap benzena = ( ) x 100% ( ) x 100% Daya jerap benzena = 13.30% = (.. ).

33 19 Lampiran 7 Penentuan daya jerap biru metilena a. Daya jerap biru metilena Bobot Arang Perlakuan Aktif (g) Konsentrasi Akhir (ppm) TKS TKS TJ TJ Contoh perhitungan (TKS): Diketahui : Konsentrasi awal biru metilena = ppm ( ) Daya jerap biru metilena= =. (.. ). Daya jerap biru metilena = mg/g Daya Jerap Metilena Biru (mg/g)

34 Lampiran 8 Kapasitas adsorpsi logam dengan variasi waktu pengadukan 20 Logam Fe Cu Perlakuan TKS TKS 30 TJ TJ 30 TKS TKS 30 TJ TJ 30 Lama Pengadukan (menit) Konsentrasi Akhir (ppm) Kapasitas Adsorpsi (%) Contoh perhitungan (TKS, waktu pengadukan 30 menit, logam Fe) : Diketahui: Konsentrasi awal Fe = 1,2190 ppm Cu = ppm Kapasitas adsorpsi = 100% 100% Kapasitas adsorpsi = 58.27% =...

35 21 Lampiran 9 Kapasitas adsorpsi logam dengan variasi bobot arang aktif Logam Fe Cu Perlakuan TKS TKS 30 TJ TJ 30 TKS TKS 30 TJ TJ 30 Bobot Arang Aktif (gram) Konsentrasi Akhir (ppm) Kapasitas Adsorpsi (%) Contoh perhitungan (TKS, waktu pengadukan 30 menit, logam Fe): Diketahui: Konsentrasi awal Fe = 1,2190 ppm Cu = ppm Kapasitas adsorpsi = 100% =.. 100%. Kapasitas adsorpsi =39.42%

36 22 Lampiran 10 Karakterisasi Limbah Batik Parameter Nilai Logam Berat (ppm) a. Cr < b. Ag < c. Pb d. Cu e. Fe f. Zn < 0.005

37 23 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 06 November 1991 sebagai anak kedua dari 3 bersaudara dari pasangan Andi Bun dan Lili. Penulis lulus dari SMA Negeri 2 Depok pada tahun 2009 dan pada tahun sama penulis melanjutkan studi di Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor melalui jalur UTM. Selama mengikuti perkuliahan penulis berkesempatan menjadi asisten praktikum kimia lingkungan 2010/2011, Praktikum Kimia Fisik 2012/2013. Pada bulan Juli-Agustus 2012 penulis melaksanakan kegiatan praktek lapang di Laboratorium Teknologi dan Mikrobiologi PPPTMGB LEMIGAS; Jalan Ciledug Raya Kav. 109 Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan dengan judul Verifikasi Penentuan COD dengan Metode Refluks dan Spektofotometer.