POTENSI ABU CANGKANG KERANG DARAH (Anadara granosa) DENGAN VARIASI WAKTU KALSINASI SEBAGAI ADSORBEN ION Cu 2+, Sn 2+, CN - DAN NO 3

Transkripsi

1 POTENSI ABU CANGKANG KERANG DARAH (Anadara granosa) DENGAN VARIASI WAKTU KALSINASI SEBAGAI ADSORBEN ION Cu 2+, Sn 2+, CN DAN NO 3 Asleni 1, Itnawita 2, Ganis Fia Kartika 2 1 Mahasiswa Program Studi S1 Kimia 2 Bidang Kimia Analitik Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru, 28293, Indonesia asleni12@yahoo.co.id ABSTRACT Cockle shell has been usually used as craft materials, while the rest was discarded as waste. This shell contains 97% of CaCO 3, which recognized as an adsorbent in the ash form. This ash was produced via calcination step at 800ºC for variation time of 4, 5, and 6 hours. Each of the ash obtained were tested for the ability adsorption of through the Cu 2+, Sn 2+, CN and NO 3 ions with a concentration of 50 ppm and contacting for 24 hours. The ash blood cockle shells was potential as an adsorbent cations such as Cu 2+ ions (98.92%) and Sn 2+ ions (98.11%) that were analyzed using Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS), and anions such as CN ions (57.54%) and NO 3 ions (64.41%) that were analyzed using a UVVis spectrophotometer. Keywords: ash, adsorption, cockle shells. ABSTRAK Cangkang kerang darah biasanya hanya dimanfaatkan sebagai bahan kerajinan, sedangkan sisanya dibuang sebagai limbah. Cangkang ini mengandung CaCO 3 sebesar 97%, sehingga sangat memungkinkan dijadikan sebagai adsorben dalam bentuk abu. Abu dapat dibuat melalui proses kalsinasi pada suhu 800ºC dengan variasi waktu kalsinasi 4, 5, dan 6 jam. Masingmasing abu yang didapat diuji kemampuan adsorpsinya terhadap ion Cu 2+, Sn 2+, CN dan NO 3 dengan konsentrasi 50 ppm dan pengontakan selama 24 jam. Abu cangkang kerang darah berpotensi sebagai bahan adsorben kation seperti ion Cu 2+ (98,92%) dan ion Sn 2+ (98,11%) yang dianalisis menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) dan anion seperti ion CN (57,54%) dan ion NO 3 (64,41%) yang dianalisis menggunakan Spektrofotometer UVVis. Kata kunci : abu, adsorpsi, cangkang kerang darah. PENDAHULUAN Perairan Indonesia memiliki potensi yang cukup besar dengan berbagai jenis biota lautnya. Salah satu biota tersebut adalah kerang darah. Kerang darah termasuk dalam golongan hewan mollusca, mempunyai tubuh yang lunak dan dilindungi oleh cangkang yang keras. Kerang darah hidup di perairan Repository FMIPA 1

2 pantai yang memiliki pasir berlumpur dengan cara membenamkan diri dan hidupnya mengelompok. Cangkang kerang mengandung kalsium karbonat (CaCO 3 ). Hal ini terlihat dari tingkat kekerasan cangkang kerang. Semakin keras cangkang, maka semakin tinggi kandungan kalsium karbonatnya (Surest dkk., 2012). Menurut Mohamed, dkk., (2012), cangkang kerang darah mengandung 97% kalsium karbonat (CaCO 3 ), sehingga sangat berpotensi sebagai adsorben dalam proses penyerapan logam berat (Maryam, 2006). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan adsorpsi abu cangkang kerang darah terhadap ion Cu 2+, Sn 2+, CN dan NO 3 melalui variasi waktu kalsinasi (4, 5, dan 6 jam) pada suhu 800 ⁰ C. Variasi waktu digunakan karena waktu sangat mempengaruhi proses kalsinasi dalam pembentukan senyawa oksida yang akan digunakan sebagai adsorben untuk penyerapan ionion berbahaya yang berada di dalam badan perairan. Untuk menyikapi hal tersebut, maka dalam penelitian ini ingin diketahui kemampuan serapan dari abu cangkang kerang darah terhadap ion tembaga, timah, sianida dan nitrat dalam skala laboratorium. METODE PENELITIAN a. Persiapan sampel cangkang kerang darah Sampel yang digunakan adalah limbah cangkang kerang darah yang telah melalui proses pemasakan, yang diambil secara acak (random sampling) dari pasar selasa panam, kota Pekanbaru. Sampel yang didapat dicuci bersih dan dipisahkan dari daging yang masih melekat. Sampel dikering anginkan pada suhu ruang, kemudian sampel dipecah kecilkecil dengan ukuran ±1 cm. b. Proses pengabuan Krusibel yang digunakan dimasukkan ke dalam oven selama 30 menit pada suhu 105 ⁰ C hingga beratnya konstan. Krusibel yang sudah diketahui beratnya diisi dengan sampel lalu ditimbang kembali, kemudian dilakukan proses pengabuan dalam furnace pada suhu 800 ⁰ C dengan variasi waktu kalsinasi (4, 5, dan 6 jam). Sampel abu dimasukkan ke dalam desikator untuk didinginkan. Setelah dingin sampel abu digerus dan diayak dengan ukuran partikel 100 dan 200 mesh. Sampel yang diambil adalah sampel yang lolos ukuran 200 mesh dan disimpan dalam desikator. c. Penentuan Kandungan Abu Cangkang Kerang Darah Kandungan abu cangkang kerang darah ditentukan dengan cara menimbang berat krusibel kosong hingga beratnya konstan. Setelah konstan krusibel diisi dengan cangkang kerang darah sesuai dengan ukuran krusibel, selanjutnya beratnya ditimbang (W 1 ). Kemudian krusibel yang berisi cangkang kerang darah dimasukkan ke dalam furnace dan dipanaskan pada suhu 800ºC dengan waktu yang bervariasi (4, 5, dan 6 jam). Setelah dipanaskan, berat krusibel ditimbang kembali (W 2 ). Sehingga dihasilkan kandungan abu cangkang kerang darah dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Kandungan abu (%) = W 2 W 1 x100% Keterangan: W 1 = Berat cangkang + krusibel (g) W 2 = Berat abu + krusibel (g) Repository FMIPA 2

3 d. Penentuan kemampuan adsorpsi dengan variasi waktu kalsinasi terhadap ion Cu 2+, Sn 2+, CN dan NO 3 (i). Adsorpsi ion Cu 2+ menggunakan larutan CuSO 4 50 ppm. Selanjutnya Serapan Atom. (ii). Adsorpsi ion Sn 2+ menggunakan larutan SnCl 2 50 ppm. Selanjutnya Serapan Atom. (iii). Adsorpsi ion CN menggunakan larutan KCN50 ppm. Selanjutnya UVVis. (iv). Adsorpsi ion NO 3 menggunakan larutan KNO 3 50 ppm. Selanjutnya UVVis. e. Analisis Data Analisis data dari hasil pengukuran daya serap terhadap ion Cu 2+, Sn 2+, CN dan NO 3 disajikan secara deskriptif dalam bentuk tabel dan grafik. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Kandungan abu Proses kalsinasi dilakukan pada suhu 800ºC yang bertujuan untuk menghasilkan CaO, karena cangkang kerang darah mengandung 97% CaCO 3 (Mohamed, dkk., 2012) dan didapatkan hasil kalsinasi berupa abu yang berwarna putih. Dekomposisi termal CaCO 3 menjadi CaO dapat dilakukan pada suhu ºC (Mohamed, dkk., 2012). Mahreni dan Sulistyawati (2011) melakukan penelitian terhadap kalsinasi kulit telur yang juga mengandung Repository FMIPA 3

4 CaCO 3 cukup tinggi, dimana suhu kalsinasi optimal terjadi pada suhu 800ºC dan didapatkan hasil kalsinasi yang berwarna putih sesuai dengan spesifikasi CaO. Pada penelitian ini, proses kalsinasi dilakukan pada suhu 800ºC dengan variasi waktu kalsinasi dari 4, 5, dan 6 jam, yang bertujuan untuk mendapatkan kerangka CaO yang optimal. Hasil kandungan abu cangkang kerang darah yang dikalsinasi pada kondisi tersebut dapat dilihat pada Gambar 1. Kandungan Abu (%) ,19 73,43 68, Waktu Kalsinasi (Jam) Gambar 1. Hasil kandungan abu cangkang kerang darah dengan variasi waktu kalsinasi Gambar 1 memperlihatkan bahwa semakin lama waktu kalsinasi, kandungan semakin menurun. Hal ini dikarenakan semakin lama waktu kalsinasi, permukaan adsorben akan mengalami dekomposisi termal secara sempurna. Dimana senyawa kimia yang terdapat dalam cangkang kerang darah (CaCO 3 ) mengalami dekomposisi menghasilkan senyawa oksida. Reaksi dekomposisi termal yang terjadi adalah seperti berikut (Qoniah dan Prasetyoko, 2010): CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g).. (1) Selain itu, pembentukan CaO juga dapat dilihat dari perubahan berat sampel sebelum dan sesudah kalsinasi dengan asumsi bahwa telah terjadi reaksi dekomposisi sesuai dengan persamaan reaksi (1). Besarnya perubahan berat abu pada suhu 800ºC selama 4 jam dan 5 jam masingmasing dari 47,21 g menjadi 45,47 g. Berdasarkan data di atas, proses kalsinasi dengan waktu 6 jam diperoleh kandungan abu yang masih menurun. Hal ini menunjukkan masih terjadinya proses dekomposisi. Kalsinasi tidak dilakukan pada waktu yang lebih lama, karena semakin lama waktu kalsinasi abu yang didapat akan semakin kecil. Hal ini dikarenakan senyawa oksida yang ada akan terurai. Sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Asnibar (2014), bahwa dari hasil XRD cangkang kerang darah yang dikalsinasi pada suhu 800ºC didapatkan puncakpuncak mineral yang semakin menurun seiring meningkatnya waktu kalsinasi. Hal ini dikarenakan pada saat kalsinasi, mineral yang terdapat dalam cangkang kerang darah mengalami penguraian menjadi senyawa oksida. Senyawa oksida yang dihasilkan akan dimanfaatkan sebagai adsorben ion Cu 2+, Sn 2+, CN dan NO 3. b. Kemampuan adsorpsi abu cangkang kerang darah dengan variasi waktu kalsinasi terhadap ion Cu 2+, Sn 2+, CN dan NO 3 Gambar 2 memperlihatkan kemampuan adsorpsi abu cangkang kerang darah yang dikalsinasi pada suhu 800ºC selama 4, 5, dan 6 jam terhadap ion Cu 2+, Sn 2+, CN dan NO 3 pada konsentrasi 50 ppm (secara perhitungan) yang dikontakkan selama 24 jam. Berdasarkan gambar tersebut terlihat bahwa semakin tinggi waktu kalsinasi, kemampuan adsorpsi terhadap kation dan anion semakin besar. Semakin besar Repository FMIPA 4

5 kerangka CaO, luas permukaan aktif juga semakin besar, dengan kata lain jika waktu kalsinasi pendek (4 jam) didapatkan kandungan abu yang lebih besar dan kemampuan adsorpsi yang kecil. Hal ini dikarenakan kandungan abu yang tinggi dalam sampel dapat mengurangi kemampuan adsorben untuk permukaan abu atau senyawa oksida mempunyai perbedaan potensial yang lebih besar terhadap kation dibanding anion. Jika dilihat kemampuan adsorpsi terhadap ion Cu 2+ dan Sn 2+, didapatkan kemampuan adsorpsi ion Cu 2+ lebih besar Kemampuan Adsorpsi (%) ,79 98,92 95, ,36 98,11 44,14 4 Jam 5 Jam 6 Jam 62,88 64,41 54,99 57, Cu2+ Sn2+ CN NO3 Jenis Adsorbat Gambar 2. Kemampuan adsorpsi dengan variasi waktu kalsinasi terhadap ion Cu 2+, Sn 2+, CN dan NO 3 mengadsorpsi adsorbat, karena kandungan mineral yang terdapat dalam abu seperti kalium, natrium, magnesium dan kalsium akan menyebar ke dalam permukaan adsorben sehingga akan menutupi poripori adsorben (Pari dan Sailah, 2001). Gambar di atas menjelaskan bahwa kemampuan adsorpsi abu cangkang kerang darah lebih tinggi pada kation (Cu 2+ dan Sn 2+ ) dibandingkan anion (CN dan NO 3 ), karena adsorben mengandung senyawa oksida yang bersifat lebih elektronegatif. Sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Surest, dkk. (2012), bahwa abu cangkang kerang darah yang dikalsinasi pada suhu 800ºC menghasilkan senyawa oksida yang bersifat elektronegatif, seperti CaO, SiO 2, Fe 2 O 3, Al 2 O 3 dan MgO. Sehingga dibandingkan ion Sn 2+. Hal ini dikarenakan ukuran jarijari ion Cu 2+ (0,69 Ǻ) (Sukardjo, 1992) lebih kecil dibandingkan ukuran jarijari ion Sn 2+ (0,93 Ǻ) (Achmad, 1992), sedangkan diameter pori dari kerangka CaO sebesar 17,37 m 2 /g (Pahlevi, dkk., 2015). Sehingga interaksi antara gugus aktif (CaO) yang terdapat di dalam adsorben dengan ion Cu 2+ lebih kuat jika dibandingkan dengan Sn 2+. Sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Hartati, dkk. (2011), bahwa adsorpsi kitosanbentonit terhadap ion Fe 3+ lebih besar dibandingkan residu logam lainnya seperti ion Cu 2+, Cd 2+, diazon dan endosulfan, yang disebabkan oleh perbedaan ukuran molekul adsorbat. Hal yang sama juga telah dijelaskan oleh Santoso, dkk. (2010), bahwa adsorpsi Repository FMIPA 5

6 biosorben khitosan terhadap ion Cu 2+ lebih kuat dibandingkan dengan ion Ni 2+. Fakta ini dapat dikaitkan dengan ukuran jarijari ion dari adsorbat. Jika dilihat kemampuan adsorpsi terhadap ion NO 3 dan CN, diperoleh kemampuan adsorpsi ion NO 3 lebih besar dibandingkan ion CN. Hal ini disebabkan perbedaan ukuran molekul dari adsorbat. Dimana ukuran molekul ion NO 3 (1,21 Å) lebih besar dibandingkan dengan ion CN (1,15 Å) (Sukardjo, 1989). KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa abu cangkang kerang darah berpotensi sebagai adsorben ion Cu 2+ (98,92%), Sn 2+ (98,11%), CN (57,54%) dan NO 3 (64,41%). Kemampuan adsorben dalam mengadsorpsi adsorbat semakin besar seiring meningkatnya waktu kalsinasi. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak yang telah membantu terselesaikannya penelitian ini yaitu: Laboratorium Kimia Analitik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau, Laboratorium Air Fakultas Teknik Universitas Andalasdan Laboratorium Pengujian Air Unit Pelaksanaan Teknis Pengujian Dinas Pekerjaan Umum Provinsi Riau. DAFTAR PUSTAKA Achmad, H Kimia Unsur dan Radiokimia. PT. Citra Aditya Bakti, Bandung. Asnibar, S Transesterifikasi Minyak Goreng Bekas Untuk Produksi Biodisel Dengan Katalis CaO Dari Limbah Cangkang Kerang Darah (Anadara Granosa) Kalsinasi 800 o C. Skripsi. FMIPAUR, Pekanbaru. Hartati, C.S., Permanasari, A. dan Zackiyah Adsorpsi Simultan KitosanBentonit Terhadap Ion Logam Dan Residu Pestisida Dalam Air Minum Dengan Teknik Batch. Seminar Nasional Kimia UNJAJI. UPI. Mahreni dan Sulistyawati, E Pemanfaatan Kulit Telur Sebagai Katalis Biodisel Dari Minyak Sawit Dan Metanol. Seminar Rekayasa Kimia Dan Proses. FTUniversitas Diponegoro, Semarang. Maryam, S Pengaruh Serbuk Cangkang Kerang Darah Sebagai Filter Terhadap Sifat Sifat Dari Mortar. Skripsi. FMIPAUSU, Medan. Mohamed, M. Yusup, S. dan Maitra, S Decomposition Study of Calcium Carbonate in Cockle Shell. Journal of Engineering Science and Technology, Malaysia. 7(1): 110. Pahlevi, M.R., Nurhayati dan Sofia, A Variasi Berat Katalis dan Suhu Reaksi Transesterifikasi Crude Palm Oil Menggunakan Katalis Cangkang Kerang Darah Kalsinasi 800ºC. JOM FMIPAUR. 2(1): Pari, G. dan Sailah, I Pembuatan Arang Aktif dari Kelapa Sawit Repository FMIPA 6

7 dengan Bahan Pengaktif NH 4 HCO 3 dan (NH 4 ) 2 CO 3 Dosis Rendah. Bluten Penelitian Hasil Hutan, Bogor. 19(4): Qoniah, I. dan Prasetyoko, D Penggunaan Cangkang Bekicot Sebagai Katalis Untuk Reaksi Transesterifikasi Refined Palm Oil. Prosiding Skripsi. FMIPA ITS, Surabaya. Santoso, E., Juwono, H., Jayanti, D.D. dan Rachmawati, R Studi Komparatif Kurva Break Through Pemisahan Ion Cu 2+ Dan Ni 2+ Dari Larutan Dengan Pelet Komposit Cangkang Kupang KhitosanTerikatsilang Dalam Up Flow Fixed Bed Column. Seminar Nasional Kimia. FMIPAITS, Surabaya. Sukardjo Ikatan Kimia. Rineka Cipta, Yogyakarta. Sukardjo Kimia Koordinasi. Rineka Cipta, Jakarta. Surest, A.H., Wardani, A.R., dan Fransiska, R Pemanfaatan Limbah Kulit Kerang Untuk Menaikkan ph Pada Proses Pengelolaan Air Rawa Menjadi Air Bersih. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, Palembang. 3(18): Repository FMIPA 7