PENGARUH PENGASAMAN TERHADAP PENJERAPAN KROMIUM TRIVALEN OLEH ZEOLIT ASAL CIKEMBAR NURUL HASANAH

Transkripsi

1 PENGARUH PENGASAMAN TERHADAP PENJERAPAN KROMIUM TRIVALEN OLEH ZEOLIT ASAL CIKEMBAR NURUL HASANAH DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

2 PENGARUH PENGASAMAN TERHADAP PENJERAPAN KROMIUM TRIVALEN OLEH ZEOLIT ASAL CIKEMBAR NURUL HASANAH Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

3 Judul : Pengaruh Pengasaman terhadap Penjerapan Kromium Trivalen oleh Zeolit Asal Cikembar Nama : Nurul Hasanah NIM : G Menyetujui Pembimbing I Pembimbing II Dr.Eti Rohaeti,MS NIP Betty Marita Soebrata,S.Si,M.Si NIP Mengetahui Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Dr. drh. Hasim, DEA NIP Tanggal lulus :

4 ABSTRAK NURUL HASANAH. Pengaruh Pengasaman terhadap Penjerapan Kromium Trivalen oleh Zeolit Asal Cikembar. Dibimbing oleh ETI ROHAETI dan BETTY MARITA SOEBRATA. Zeolit adalah mineral dengan struktur kristal alumino silikat yang berbentuk rangka (framework) tiga dimensi, mempunyai pori dan saluran, mengandung ion Na, K, Mg, Ca, dan Fe serta molekul air. Zeolit alam berada dalam bentuk kurang aktif karena ketidakmurniannya. Oleh karena itu, diperlukan perlakuan pendahuluan untuk meningkatkan kemampuan bahan tersebut dalam pemanfaatannya. Perlakuan tersebut berupa aktivasi untuk meningkatkan kapasitas jerapan sehingga diperoleh sifat yang diinginkan sesuai dengan penggunaannya. Penelitian ini menggunakan zeolit alam asal Cikembar, Sukabumi sebagai penjerap kromium trivalen. Zeolit diasamkan oleh HCl 0.1, 0.3, 0.5, dan 0.7 N, kemudian dicuci hingga bebas Cl - dan dikeringkan pada suhu 200 C selama 4 jam. Zeolit ditambahkan ke dalam 50 ml larutan Cr 200 ppm dan dikocok selama 18, 20, 22, 24, 26, 28, dan 30 jam lalu ditentukan kapasitas jerapan maksimumnya untuk memperoleh waktu pengocokan optimum. Setiap zeolit ditambahkan ke dalam 50 ml larutan Cr 3+ 60, 100, 200, 300, dan 400 ppm lalu ditentukan kapasitas jerapannya. Zeolit yang mengalami pengasaman dan tidak mengalami pengasaman diamati volume pori dan kapasitas tukar kationnya. Aktivasi dengan pengasaman oleh HCl terhadap zeolit alam asal Cikembar menunjukkan kenaikan kapasitas jerapan kromium trivalen pada zeolit yang diberi perlakuan HCl 0.5 dan 0.7 N. Aktivasi dengan pengasaman oleh HCl terhadap zeolit tersebut juga berpengaruh terhadap kadar Al terlarut, nilai volume pori, dan kapasitas tukar kation. ABSTRACT NURUL HASANAH. Effect of Acidification to Trivalent Chromium Adsorption by Zeolite from Cikembar. Under supervision of ETI ROHAETI and BETTY MARITA SOEBRATA. Zeolite is a three-dimensional mineral of aluminosilicate framework that has pores and channels, which contains Na, K, Mg, Ca, Fe ions and water molecules. Natural zeolite is less active because of its impurity. Therefore, a pretreatment is required to increase zeolit capability in its application. The pretreatment is an activation to increase adsorption capacity so it has properties which is desired corresponding to its use. This research used natural zeolite from Cikembar, Sukabumi as a trivalent chromium adsorbent. The zeolite was acidified by HCl 0.1, 0.3, 0.5, and 0.7 N, then it was washed until Cl - free and dried at 200 C for 4 hours. Zeolite was added into 50 ml 200 ppm Cr solution and shaked for 18, 20, 22, 24, 26, 28, and 30 hours, then the adsorption capacity was determined to achieve the optimum contact time. Each zeolite was added into 60, 100, 200, 300, and 400 ppm Cr solution and the adsorption capacity was determined. The pore volume and cation exchange capacity of zeolite with and without acidification were observed. Activation by HCl to natural zeolite from Cikembar showed an increasing of trivalent chromium adsorption capacity on zeolite which was treated by HCl 0.5 and 0.7 N. The activation also influenced Al array, pore volume, and cation exchange capacity.

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Topik yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2007 ialah jerapan, dengan judul Pengaruh Pengasaman terhadap Penjerapan Kromium Trivalen oleh Zeolit Asal Cikembar. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr.Eti Rohaeti,MS dan Ibu Betty Marita Soebrata,S.Si,M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan dan saran sejak awal pelaksanaan penelitian hingga penulisan skripsi ini. Ungkapan terima kasih penulis sampaikan kepada ayah, ibu, serta adik yang selalu memberikan doa, dukungan moril dan materil serta kasih sayangnya. Selain itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh staf Laboratorium Kimia Analitik, staf Balai Penelitian Tanah (Pak Parto dan Mangku) dan Eka (PT Intertek Testing Service) yang telah membantu selama penelitian. Terima kasih kepada Rita, Ratna, Dede, Elyzabeth, Rachmadi, Ichsan, serta teman-teman seperjuangan Farah, Rahma, dan Cici yang selalu tulus memberi bantuan dan dukungan semangat selama ini. Terima kasih pula kepada teman-teman Kimia 40, khususnya Kimia Q atas segala kebersamaannya selama ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Mei 2008 Nurul Hasanah

6 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 6 Januari 1984 dari ayah Dudi Hamdi dan ibu Ida Maulida. Penulis merupakan putri pertama dari 2 bersaudara. Tahun 2003 penulis lulus dari Sekolah Menengah Analis Kimia Bogor dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru. Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten mata kuliah Kimia TPB pada tahun ajaran 2005/2006 dan 2007/2008, mata kuliah Kimia Analitik I pada tahun ajaran 2006/2007 dan 2007/2008, mata kuliah Kimia Analitik IV pada tahun ajaran 2006/2007, dan mata kuliah Kimia Dasar D3 Kimia pada alih semester tahun ajaran 2007/2008. Pada tahun 2006 penulis aktif dalam himpunan profesi Ikatan Mahasiswa Kimia periode kepengurusan 2005/2006 sebagai staf Departemen Keilmuan Subdepartemen Kimia Pangan. Penulis pernah mengikuti kegiatan Praktik Lapangan di PT Riasima Abadi Farma pada tahun 2003 dan di PT Novell Pharmaceutical Laboratories pada tahun 2006.

7 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN... PENDAHULUAN... 1 TINJAUAN PUSTAKA Zeolit... 1 Kapasitas Tukar Kation... 3 Aktivasi Zeolit... 3 Jerapan... 3 Kromium... 4 BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat... 5 Metode... 5 HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Pengasaman terhadap Kadar Al Terlarut... 6 Pengaruh Pengasaman terhadap Kapasitas Tukar Kation... 7 Pengaruh Pengasaman terhadap Volume Pori... 7 Waktu Optimum... 8 Jerapan Kromium pada Variasi Aktivasi... 8 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vi vi

8 DAFTAR TABEL Halaman 1 Beberapa jenis zeolit dan rumus molekulnya Kadar Al terlarut pada variasi aktivasi Kapasitas tukar kation pada variasi aktivasi Nilai volume pori pada zeolit Kapasitas jerapan maksimum pada berbagai variasi DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Struktur zeolit mordenit Hubungan waktu terhadap kapasitas jerapan kromium Hubungan antara kapasitas jerapan Zeo-0 dan [Cr] awal Hubungan antara kapasitas jerapan Zeo-0.1 dan [Cr] awal Hubungan antara kapasitas jerapan Zeo-0.3 dan [Cr] awal Hubungan antara kapasitas jerapan Zeo-0.5 dan [Cr] awal Hubungan antara kapasitas jerapan Zeo-0.7 dan [Cr] awal vii

9 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Bagan alir penelitian Analisis Al terlarut dari ekstrak zeolit Penentuan volume pori Kurva standar pengukuran untuk pengukuran waktu optimum Penentuan waktu optimum jerapan oleh zeolit Kurva standar pengukuran jerapan oleh zeolit tanpa teraktivasi HCl Jerapan kromium pada zeolit tanpa aktivasi oleh HCl (Zeo-0) Kurva standar pengukuran jerapan zeolit teraktivasi HCl 0.1 N Jerapan kromium pada zeolit teraktivasi oleh HCl 0.1 N (Zeo-0.1) Kurva standar pengukuran jerapan zeolit teraktivasi oleh HCl 0.3 N Jerapan kromium pada zeolit teraktivasi oleh HCl 0.3 N (Zeo-0.3) Kurva standar pengukuran jerapan zeolit teraktivasi HCl 0.5 N Jerapan kromium pada zeolit teraktivasi oleh HCl 0.5 N (Zeo-0.5) Kurva standar pengukuran jerapan zeolit teraktivasi HCl 0.7 N Jerapan kromium pada zeolit teraktivasi oleh HCl 0.7 N (Zeo-0.7) viii

10 1 PENDAHULUAN Kromium adalah salah satu logam berat yang banyak digunakan di industri penyamakan kulit. Hampir 90% industri penyamakan kulit menggunakan kromium trivalen dalam proses penyamakan karena efektif, murah, dan tersedia di pasaran. Menurut Esmaeli et al. (2005), konsentrasi kromium trivalen dalam limbah penyamakan kulit bervariasi antara 1300 dan 8000 ppm. Limbah penyamakan kulit tersebut dapat diolah untuk memperoleh kromium sehingga kromium dapat digunakan kembali pada proses penyamakan kulit atau keperluan lain. Hal tersebut akan mengurangi pembuangan kromium dari limbah cair penyamakan kulit sehingga tidak mencemari lingkungan. Metode pengendapan menggunakan alkali seperti NaOH, MgO, dan Ca(OH) 2 telah digunakan untuk mengatasi pencemaran kromium trivalen dari limbah penyamakan kulit (Esmaeli et al. 2005). Namun, pengendapan dengan alkali pada ph 8 lebih efektif pada konsentrasi kromium yang tinggi dibandingkan pada konsentrasi kromium yang rendah (Barros et al. 2003). Salah satu metode yang digunakan untuk mengatasi pencemaran akibat kromium trivalen yang konsentrasinya kecil adalah dengan menggunakan metode penjerapan. Aningrum (2006) menggunakan zeolit alam asal Lampung dan Kusumawati (2006) menggunakan zeolit alam asal Cikembar sebagai penjerap kromium dalam limbah penyamakan kulit. Upaya mengatasi pencemaran lingkungan tersebut telah pula dipelajari melalui simulasi jerapan kromium dari senyawa kromium sintetik. Zeolit adalah mineral dengan struktur kristal alumino silikat yang berbentuk rangka (framework) tiga dimensi, mempunyai pori dan saluran, serta mengandung ion Na, K, Mg, Ca, dan Fe serta molekul air. Zeolit alam, di antaranya berasal dari Cikembar, termasuk penjerap yang dapat dimanfaatkan untuk mengatasi pencemaran lingkungan. Zeolit memiliki luas permukaan yang besar sehingga memungkinkan zeolit dapat menjerap logam berat, seperti kromium. Zeolit alam yang berasal dari Cikembar termasuk sumber mineral melimpah di Indonesia yang dapat dimanfaatkan. Zeolit alam berada dalam bentuk kurang aktif karena ketidakmurniannya. Oleh karena itu, perlakuan pendahuluan diperlukan untuk meningkatkan kemampuan bahan tersebut dalam pemanfaatannya. Aktivasi dapat meningkatkan kapasitas jerapan dan sifat yang diinginkan sesuai dengan penggunaannya. Aktivasi zeolit umumnya dilakukan dengan pemanasan, penambahan asam, dan penambahan basa. Asam yang digunakan adalah H 2 SO 4 dan HCl, sedangkan basa yang digunakan adalah NaOH. Setyawan dan Handoko (2002) mengungkapkan bahwa aktivasi zeolit alam dengan cara merefluks zeolit dalam larutan HCl dapat menghilangkan oksida-oksida pengotor tetapi tidak merusak struktur kristal zeolit. Jon (2001) melaporkan bahwa aktivasi pengasaman menyebabkan peningkatan kandungan mordenit yang semula 50-75% menjadi 80-90% dan zeolit memiliki topografi yang lebih bersih dari keadaan awal. Rohaeti (2007) melaporkan zeolit alam asal Cikembar yang diaktivasi dengan pemanasan pada 200 C selama 2 jam memiliki kapasitas jerapan terhadap kromium sebesar mg/g, sementara menurut Kusumawati (2006), nilai kapasitas jerapan zeolit alam asal Cikembar terhadap kromium adalah mg/g zeolit. Nilai ini lebih kecil dibandingkan kapasitas jerapan terhadap kation yang sama oleh zeolit asal Lampung yang telah mengalami perlakuan pengasaman di samping pemanasan pada suhu 200 C. Selain kapasitas jerapan telah pula dilaporkan nilai kapasitas tukar kation (KTK), luas pori, dan volume pori zeolit Lampung tersebut lebih baik dibandingkan zeolit Cikembar tanpa pengasaman. Menurut Rohaeti (2007), zeolit alam asal Cikembar tanpa perlakuan asam memiliki nilai KTK me/100 g. volume pori ml/g, dan luas pori m 2 /g. Dengan pengasaman zeolit alam asal Cikembar ini, maka diharapkan dapat meningkatkan nilai tambah zeolit alam asal Cikembar ditinjau dari nilai kapasitas jerapannya terhadap kromium, KTK, dan nilai volume pori. Penelitian ini bertujuan menentukan pengaruh perlakuan asam terhadap kemampuan zeolit alam asal Cikembar dalam menjerap logam berat kromium trivalen. Pada penelitian ini diharapkan zeolit alam asal Cikembar yang telah diaktivasi dengan perlakuan asam akan dapat menjerap lebih banyak logam berat kromium dibandingkan zeolit alam Cikembar tanpa perlakuan. TINJAUAN PUSTAKA Zeolit Zeolit merupakan struktur terbuka silika yang di dalamnya terdapat aluminium yang