ADSORPSI METHYLEN BLUE DENGAN ABU DASAR PT.IPMOMI PROBOLINGGO JAWA TIMUR DAN ZEOLIT BERKARBON

Transkripsi

1 Prosiding Skripsi Smsr Gasal 2009/2010 ADSORPSI METHYLEN BLUE DENGAN ABU DASAR PT.IPMOMI PROBOLINGGO JAWA TIMUR DAN ZEOLIT BERKARBON Inan Prmaa Sari*, Nurul Widiasui 1 Jurusan Kimia, Fakulas Mamaika dan Ilmu Pngahuan Alam Insiu Tknologi Spuluh Nopmbr Surabaya Absrak. Pnliian ini mmplajari nang kapasias adsorpsi dari abu dasar dan zoli brkarbon. Uji adsorpsi dilakukan dngan cara pnnuan waku simbang, pnnuan konsnrasi awal, dan ph opimum. Dari daa hasil pnliian didapakan pada abu dasar mmiliki waku simbang 720 mni sdangkan zoli brkarbon 180 mni. Daa hasil pnnuan konsnrasi awal dikahui bahwa smakin mnigka konsnrasi mhyln blu maka smakin mningka kapasias adsorpsinya. ph fkif unuk adsworpsi mhyln blu pada ph2. Uji kinik abu dasr dan zoli brkarbon mngikui modl ord dua smu, sdangkan uji isorm mngikui modl langmuir dan mpkin. Kaa kunci: abu dasar, zoli brkarbon, adsorpsi, mod bach, za warna, kinic adsorpsi, adsorpsi isorm Absrac This rsrch sudy abou capaciy adsorpion from boom ash and carbonizd zoli. Adsorpion s by drmina quilibrium im, iniial concnraion, and ph opimum. In his rsarsh, rsul ha boom ash hav quilibrium im 720 minu in ohr wis carbonizd zoli 180 minu. Th daa show ha drmina iniial concnraion mhyln blu is known ha incrasing concnraion mhyln blu mak incras capaciy adsorpion. Th ffciv ph adsorpion mhyln blu is 2. Kinic s boom ash and carbonizd zoli following psudoscond-ordr. Th isom s folowing langmuir modl and mpkin modl o carbonizd zoli. Kywords: boom ash, carbonizd zoli, adsorpsion, bach mhod, dys, adsorpion kinic, isohrm adsorpion *Corrsponding auhor Phon : mail : INTAN@chm.is.ac.id 1 Alama skarang : Jur Kimia, Fak MIPA, Insiu Tknologi Spuluh Nopmbr, Surabaya

2 1. PENDAHULUAN Za warna (dys) adalah bahan yang idak lpas dari pross indusri. Hampir 9000 za warna yang lah ada didafar indks dan banyaknya prminaan rhadap za warna rsbu brasal dari indusri ksil, kras, kosmik, plasik, makanan dan rokok. Slama ini indusri ksil mmiliki rangking ringgi unuk pnggunaan za warna (Garg,dkk, 2003). Siap ahunnya oal za warna yang digunakan dari indusri ksil didunia lah mlampui baas yang lah dinukan yaiu sampai 10 7 kg prahun dan, diprkirakan 90% dari hasil pabrik bahannya mnggunakan za warna sbagai bahan bakunya. Sbagai akibanya 1000 on prahun limbah za warna dibuang kaliran air (March, 1996). Limbah za warna ini mmiki sifa non biodgradabl karna mngandung snyawa komplks aromaik dan snyawa organik yang sukar diuraikan olh mikroba skalipun (Irvan, 2004). Slain iu za warna brsifa karsinognik dan dapa mnybabkan kankr (Arifin, 2009). Brdasarkan daa dari lingkungan hidup didapakan bahwa diskiar limbah ksil banyak rjangki pnyaki kuli dan imbul nanah slain iu juga dapa mnghamba prumbuhan anaman (Irvan, 2004). Brbrapa mod lah dilakukan unuk mrnghilangkan za warna rsbu dngan mnggunakan pngakifan sludg, koagulasi kimia, lkrokimia, osmosis, kaalis hidrogn proksida, pngakifan karbon. Mod pngakifan sludg mmiliki banyak kkurangan ruama pada fakor biaya karna mmrlukan biaya yang sanga bsar unuk pmanfaaan dalam skala indusri. Pngakifan sludg mmrlukan ala yang khusus dan ala yang digunakan juga sanga mahal karna sludg adalah limbah yang sukar unuk dimanfaakan kmbali. Sdangkan pada knik koagulasi mnggunakan bauan koagulan kimia spri polilkroli (misalnya : PAC, PAS, dll), garam Alumina (misalnya : Alum, Tawas, dll.), garam F, khiin, dsb (Rasogi,dkk, 2008). Unuk mod Flokulasi dapa digunakan polimr kaionik, anionik, aau nonionik (misalnya : poliakrilik, poliakrilamid, dll). Unuk pngndapan dapa digunakan knologi baffl, slr, lumpur akif, arasi, dll. Unuk mmprolh hasil yang opimal knik rsbu dapa digabung. Krugian dari knik ini yaiu mnggunakan banyak bahan shingga idak fisin dan lbih mahal. Pada mod osmosis laruan akan disrap dngan cara osmosis. Osmosis adalah prpindahan air mlalui mmbran prmabl slkif dari bagian yang lbih ncr k bagian yang lbih pka. Tknik ini mmiliki kunungan dalam hal ksdrhanaan akan api dalam pross osmosis bahan yang akan digunakan hanya bisa dalam skala kcil. Moda laju yaiu mnggunakan hidrogn proksida digunakan sbagai kaalis unuk pnghilangan za warna. Mod ini idak fisin karna harga kaalis hidrogn proksida sanga mahal dan hidrogn proksida juga brsifa karsinognik. Slain moda yang disbukan diaas, mod adsorpsi adalah mod yang rlaif lbih murah. Pada pnliian ini digunakan mod adsorpsi unuk mnghilangkan mhyln blu. Adsorbn yang digunakan adalah abu dasar dan zoli brkarbon yang dibua dari abu dasar. Abu dasar adalah bahan buangan dari pross pmbakaran bau bara pada ungku (boilr). Slain abu dasar, abu buangan dari pross pmbakaran bau bara adalah abu layang. Abu layang adalah abu hasil ransformasi, pllhan aau gasifikasi dari marial anorganik yang rkandung dalam bau bara (Malina & Pool, 2001). Dibanding dngan abu layang, abu dasar ini rlaif sdiki dimanfaakan. Hal ini karna jumlah abu layang yang dihasilkan jauh lbih banyak dari abu dasar. Abu layang dihasilkan skiar 80%, sdangkan abu dasar 20% pada sau pross pmbakaran (Supiani, 2003). Mskipun hanya 20%, api jumlah abu dasar yang dihasilkan dapa mncapai 5.8 on/hari brdasarkan daa kmaian lingkungan hidup ahun Hal ini juga prlu dipikirkan cara pnanganannya. Limbah ini dikagorikan dalam limbah B3) Komponn uama dari abu layang dan abu dasar adalah SiO 2, Al 2 O 3, F 2 O 3, CaO, Na 2 O, dll sra sisa karbon sisa hasil pmbakaran bau bara. Kandungan sisa karbon dalam abu dasar jauh lbih bsar daripada abu layang. Olh karna iu, abu dasar ini lbih brponsi dimanfaakan sbagai adsorbn unuk mnyrap za warna bila dibandingkan dngan abu layang.

3 Pmanfaaan abu layang sbagai adsorbn za warna rmasuk mhyln blu lah dilaporkan olh pnlii sblumnya. Salah saunya yaiu Rasogi, dkk yang lah mlaporkan pnggunaan abu limbah air indusri dalam hidroksi klor. Hasilnya mnunjukkan maksimum pnyrapan sbsar 58.42% pada adsorbn dari 900 mg/l dan ph 6.75 dngan konsnrasi awal adsorbn 65 mg/l. Pnliian lain lah dilakukan unuk mmanfaakan abu dasarna rlaif (Dincr, dkk, 2007). Hasilnya mnunjukkan bahwa abu dasar dapa mngadsorp za warna Vrigo navy marin (VNM) dngan kapasias adsorpsi 3.82% mg/g dngan konsnrasi UNM 300 mg/l. Mskipun kapasias adsorpsi abu dasar ini rlaif lbih kcil dibanding dngan granular karbon akif, yaiu 6.35 mg/g (Dincr, dkk, 2007), abu dasar ini dapa digunakan sbagai alrnaif adsorbn unuk za warna karna jauh lbih konomis. Brdasarkan paparan diaas, pada pnliian ini abu dasar digunakan sbagai adsorbn unuk mnyrap mhyln blu. Slain mnggunakan abu dasar, pada pnliian ini juga mnggunakan adsorbn zoli brkarbon. Bahan zoli brkarbon ini lah disinsa olh londar dan fahri, 2008 dngan mod hidrormal langsung. Zoli brkarbon ini dibua dngan pnambahan molar Na2O: Al2O3: SiO2 dngan pnambahan karbon akif sbsar 11.5%. Karbon akif ini diambahkan slah dilakukan pnghilangan karbon dalam abu dasar. Zoli brkarbon ini diharapkan dapa digunakan sbagai adsorbn mulifungsi. Hal ini mrupakan pnliian awal unuk mnguji kapasias adsorpsi zoli brkarbon unuk mngadsorp mhyln blu. 2. METODOLOGI 2.1 Ala dan Bahan Ala Pralaan yang digunakan pada pnliian ini mlipui pralaan yang digunakan unuk pross adsorpsi. Pralaan unuk pngujian kapasias adsorpsi mlipui pralaan glas, ala shakr, rmomr, ph mr, sopwach, kras saring Whaman No. 40, spkrofoomr UV-VIS,dan SEM Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam pnliian ini mlipui bahan yang digunakan unuk pross adsorspsi yaiu abu dasar dari PT. IPMOMI di Probolinggo Jawa Timur dan zoli brkarbon yang lah dibua olh pnlii sblumnya (Londar dan fasuri, 2008) dari abu dasar brfungsi sbagai adsorbn, air dminralisasi, za warna sinik yaiu mhyln blu sbagai adsorba, HCl dan NaOH 1 M unuk pross adsorpsi pada variasi ph. 2.2 Prosdur Krja Karakrisasi Abu Dasar Abu dasar PT.IPMOMI Probolinggo Jawa-Timur dilakukan pross praramn dngan dipanaskan mnggunakan ovn pada suhu 105 o C unuk pross pnghilangan kadar air dan diayak sampai ukuran 20 msh. Analisa kadar karbon scara gravimri dilakukan dilaboraorium knik kimia ITS Prsiapan pmbuaan bahan Pmbuaan Laruan za warna ksil scara sinis Pmbuaan laruan sandar dilakukan dngan cara, prama-ama disiapkan glas kimia dan labu ukur.mhyln blu 1000 mg dimasukkan kdalam glas kimia dan dilarukan dngan aqua DM sbanyak 10 ml.laruan rsbu dimasukkan kdalam labu ukur 1 lir, dan diambahkan aqua DM sampai ambang baas Sudi Adsorpsi Sudi adsorpsi yang dilakukan pada pnliian ini mlipui (i) pnnuan waku simbang, (ii) mmplajari bbrapa variabl yang mmpngaruhi kinrja adsorpsi yaiu konsnrasi awal adsorba dan ph adsorba, (iii) pnnuan kinika adsorpsi dan (iv) pnnuan isorm adsorpsi. Adapun adsorbn yang digunakan rdiri aas abu dasar dan zoli brkarbon Pnnuan waku simbang Unuk mnnukan waku simbang dilakukan prosdur prcobaan sbagai briku. Prama glas kimia disiapkan bbrapa buah dan dimasukkan mhyln blu 25 ppm sbanyak 50 ml.kdalam masing-masing bakr glas yang sudah brisi laruan mhyln blu dimasukkan abu dasar sbanyak 0.5 gram kmudian laruan

4 rsbu diaduk dngan kcpaan 400 rpm slama 5 mni sampai rjadi waku simbang dan dilakukan pada suhu ruang.slah iu laruan yang idak radsorp dindapkan sampai smua adsorbn mngndap kmudian dipisahkan dngan moda dkanasi. Hasil filra kmudian di analisa dngan UV-VIS dngan panjang glombang 665 nm.prcobaan ini juga dilakukan unuk adsorbn zoli brkarbon dngan hasil sinsis dari abu dasar, konsnrasi mhyln blu 140 ppm Variasi Konsnrasi Awal mhyln blu Mhyln blu dngan variasi konsnrasi 25 ppm, 30 ppm, 35 ppm, 40 ppm, 45 ppm, 50 ppm, 55 ppm, 60 ppm, 80 ppm, 100 ppm, 120 ppm, dan 140 ppm diambil sbanyak 50 ml dan dimasukkan kdalam glas kimia 250 ml. Kmudian abu dasar 0.5 gram dimasukkan kdalam laruan rsbu dan diaduk dngan kcpaan 400 rpm slama 12 jam. Waku konak 12 jam didapakan dari hasil waku simbang. Kmudian laruan yang idak radorps dindapkan dan filranya danalisa dngan UV-VIS mnggunakan panjang glombang 665 nm. Hasil analisa rsbu dicaa absorbansinya kmudian dibua grafik anara kapasias radsorp dan variasi konsnrasi. Hasil prhiungan diaas digunakan unuk mnnukan modl adsorpsi yang rjadi. Slah iu, adsorbn dari pross adsorpsi mhyln blu 50 ppm dianalisa mnggunakan SEM JEOL JSM-6360LA di badan gologi Bandung. Prcobaan ini juga dilakukan unuk adsorbn zoli brkarbon dngan lama pngadukkan slama 3 jam dngan hasil sinsis dari abu dasar, konsnrasi mhyln blu 150 ppm, 160 ppm, 170 ppm, 180 ppm, 190 ppm, dan 200 ppm Pnnuan ph opimum Prcobaan ini brujuan unuk mnnukan ph opimum laruan pada pross adsorpsi mhyln blu. Prama-ama adsorbn sbanyak 0.5 gram diambahkan kdalam laruan mhyln blu dngan konsnrasi 50 ppm.ph awal laruan divariasikan dngan rang ph 2-10 dan dilakukan pngadukan. Pngauran ph ini dngan pnambahan HCl 0,1 M dan NaOH 0,1 M. Laruan kmudian diaduk slama 12 jam dngan kcpaan 400 rpm. Slah iu laruan yang lah di adsorpsi dindapkan sama dngan moda yang digunakan pada dan dilakukan analisa spri pada sub bab Prcobaan ini juga dilakukan pada adsorbn zoli brkarbon dngan lama pngadukkan slama 3 jam dngan hasil sinsis dari abu dasar, konsnrasi mhyln blu 140 ppm SEM Sampl abu dasar dan zoli brkarbon slah adsorpsi mhyln blu dianalisa dngan SEM. Sampl rsbu dilapisi dngan lapisan ipis mas paladium mnggunakan msin in spuffr Pngolahan daa Kapasias dan fisinsi pnghilangan Banyaknya konaminan yang disrap dari laruan dinyaakan sbagai kapasias pnghilangan mhyln blu iap uni bra dari zoli brkarbon aau abu dasar yaiu ( C C ) V o q m (3.1) Dimana, C o adalah konsnrasi awal mhyln blu (mg/l), C konsnrasi ksimbangan mhyln blu (mg/l), V adalah jumlah volum (L) dan m adalah massa zoli brkarbon aau abu dasar (g). Efisinsi pnghilangan mhyln blu dari laruan scara bruru-uru kmudian dihiung dari: EfisinsiP nghilanga (3.2) n C C o % x100 % C Analisa daa kinik Lima modl kinik digunakan dalam mngamai pross adsorpsi konaminan kdalam adsorbn yaiu ord 1 smu, ord dua smu, Bangham, modl difusi inraparikl dan Elovich. Daa dipross dan dicocokkan dngan prsamaan kinik. Prama, ord sau smu adalah prsamaan yang biasa digunakan unuk mnggambarkan adsorpsi dan dinukan dngan prsamaan briku: o

5 dq k ( q q f ) d (3.3) q (mg/g) adalah jumlah adsorba yang disrap pada waku (min), q (mg/g) adalah kapasias adsorpsi ksimbangan (mg/g), dan k f (min -1 ) adalah konsana laju modl ord sau smu(min -1 ). Prsamaan dapa diingrasi dngan mmakai kondisi-kondisi baas q = 0 pada = 0 dan q =q prsamaan mnjadi: ln( q q ) ln q k 1 pada =, (3.4) Modl ord dua smu dapa dinyaakan dalam bnuk dq k ( q q s 2 ) d (3.5) dimana k s adalah konsana laju modl ord dua smu (dalam g/(mg min)). Slah ingrasi dan pnggunaan kondisi-kondisi baas q =0 pada =0 dan q =q pada =, prsamaan linir dapa diprolh sbagai briku q k q q s (3.6) Laju pnyrapan awal, h (mg/g min) sdangkan 0 dapa didfinisikan sbagai briku 2 h k q s (3.7) Laju adsorpsi awal (h), kapasias adsorpsi ksimbangan (q ) dan konsana ord dua smu k s dapa dinukan scara ksprimn dari slop dan inrsp plo dari /q vrsus. Prsamaan Bangham digunakan unuk mmplajari ahap waku rjadinya sism adsorpsi dan prsamaannya digambarkan sbagai briku C k m o o log log log log C q m V o (3.8) C o adalah konsnrasi awal adsorba dalam laruan (mg/l), V adalah volum laruan (ml), m adalah bra adsorbn pr lir laruan (g/l), q (mg/g) adalah jumlah adsorba yang ringgal pada waku, dan (<1) dan k o adalah ap/konsan. Sudi difusi inra parikl juga digunakan dalam sudi kinik ini. Rumus modl inraparikl dinyaakan sbagai briku q k id 1 / 2 C (3.9) dimana k id adalah konsana laju difusi inraparikl. Sbuah plo q vrsus 1/2 akan didapakan garis lurus dngan slop k id dan inrsp C kika mkanism adsorpsi mngikui pross difusi inra-parikl. Nilai inrsp mnandakan nang kbalan dari baas lapisan, yaiu luas inrsp rbsar adalah fk baas lapisan. Prsamaan Elovich brasumsi bahwa prmukaan pada ssungguhnya adalah spnuhnya hrogn. Prsamaan Elovich dapa dinyaakan sbagai dq d q (3.10) Ingrasi prsamaan diaas dan pnggunaan kondisi awal q = 0 pada = 0 dan q =q, akan kia prolh modl Elovich q (1 / ) ln( ) (1 / ) ln (3.11) adalah laju adsorpsi awal (mg/(g min)) dan paramr brhubungan dngan luas prrmukaan yang ruup dan nrgi akivasi(g/mg) Analisa daa isohrm Isohrm adsorpsi rkarakrisasi olh nilai konsana rnu yang mnggambarkan karakrisik prmukaan, afinias dari adsorbn dan kapasias adsorpsi dari adsorbn. Unuk mnggambarkan ksimbangan adsorpsi, prsamaan isohrm yang brmacam-macam lah digunakan spri Langmuir, Frundlich dan modl Tmpkin. Modl isohrm adsorpsi Langmuir mngasumsikan bahwa pnyrapan mngambil pada mpa spsifik yang homogn dalam adsorbn dan disribusi yang sragam dari mpa adsorpsi nrgik. Akibanya, skali molkul adsorba mnmpai mpa, idak ada lagi pnyrapan yang dapa rjadi pada mpa rsbu.

6 Olh karna iu, modl Langmuir valid unuk adsorpsi monolayr pada prmukaan dngan jumlah rbaas pada mpa yang sama. Paramr Langmuir dinukan dngan rumus briku q KC max q 1 KC (3.12) q max (mg/l) dan K (L/mg) adalah kapasias monolayr yang dicapai pada konsnrasi inggi dan konsana ksimbangan, bruru-uru. C adalah konsnrasi ksimbangan dalam laruan (mg/l) dan q mnunjukkan jumlah yang disrap pada ksimbangan (mg/g). C 1 1 C q Kq q max max (3.13) Slanjunya modl Frundlich mnganggap prmukaan hrogn dngan disribusi panas adsorpsi yang idak sragam pada prmukaan. Paramr Frundlich dinukan dngan rumus q 1 K F C n (3.14) K F dan 1/n mnunjukkan fakor kapasias Frundlich dan paramr innsias Frundlich, bruru-uru. C adalah konsnrasi ksimbangan dalam laruan (mg/l) dan q mnunjukkan jumlah yang disrap pada ksimbangan (mg/g). log q log 1 K log C F n (3.15) Modl isohrm Tmpkin mnjlaskan nang inraksi anara adsorbn dngan adsorbanya. Modl ini mnganggap adsorpsi pada smua molkul pada prmukaan akan mnurun linir dngan jumlah inraksi anara adsorba dan adsorbn dan adsorpsinya dikarakrisasi dngan nrgi sampai nrginya maksimun. Paramr Tmpkin dinukan dngan rumus RT q ln( K C ) b (3.16) Modl linirnya yaiu q B ln K B 1 1 B 1 (3.17) RT ln C dimana b (3.18) A adalah plo dari q vrsus ln C yang digunakan unuk mnnukan konsana isohrm K dan B 1. C adalah konsnrasi ksimbangan dalam laruan (mg/l) dan q mwakili jumlah ksimbangan adsorpsi (mg/g). K adalah konsana ksimbangan (L/mol) yang cocok digunakan unuk nrgi ikaan maksimum dan konsana B 1 brhubungan dngan bagian adsorpsi (Widiasui,2009). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Sudi Adsorpsi Salah sau fakor pning dalam pross adsorpsi adalah adsorbn. Mnuru Do (1998) adsorbn yang baik harus mmiliki sifa sbagai briku: 1. Adsorbn harus mmiliki luas prmukaan fkif yang bsar 2. Adsorbn harus mmiliki sjumlah bsar jaringan pori-pori sbagai jalan bagi molkul mnuju kdalam adsorbn. Abu dasar dan zoli brkarbon dapa digunakan sbagai adsorbn karna mmnuhi 2 kriria rsbu. Abu dasar hasil pmbakaran mmpunyai surfac ara 3000 m 2 g -1 (Franqois, 1999). Pross adsorpsi rjadi pada rongga prmukaan adsorbn dan adsorba mnmpl dalam prmukaan rsbu shingga rjadi pross difusi dari laruan k dalam adsorbn Pnnuan waku simbang Variasi waku konak anara adsorbn dan adsorba dilakukan unuk mnnukan waku simbang dari adsorpsi. Hasil variasi waku konak anara mhyln blu dan adsorbn, yaiu abu dasar dan zoli karbon diunjukkan pada Gambar 4.5. dan gambar 4.6.

7 Gambar 3.1 Hubungan waku konak (mni) dngan kapasias adsorpsi (q ) (mg/g) dngan jumlah abu dasar 0,5 gram, volum 50 ml, konsnrasi awal 25 mg/l Gambar 3.2 Hubungan waku konak (mni) dngan kapasias adsorpsi (q ) (mg/g) dngan jumlah abu zoli brkarbon 0,5 gram, volum 50 ml, konsnrasi awal 140 mg/l. Gambar 3.1 dan 3.2 mnunjukkan pada mni-mni awal dan sampai 60 mni prama rjadi pningkaan ajam dan ksimbangan rjadi pada 720 mni sampai 1440 mni dngan jumlah mhyln blu yang rsrap mg/gram. Hal ini dapa dikarnakan pada awalnya banyak sisi adsorbn yang kosong, shingga kcndrungan laruan unuk rsrap k adsorbn smakin inggi. Dngan brambahnya waku konak, jumlah adsorba yang rsrap pada prmukaan adsorbn smakin mningka hingga rcapai iik simbang. Pada saa mncapai iik ksimbangan, prmukaan adsorbn lah pnuh ruupi olh mhyln blu yang disrap dan adsorbn mngalami iik jnuh shingga adsorbn idak dapa mnyrap za warna lagi. Sdangkan unuk zoli brkarbon, pningkaan pnyrapan rjadi pada 160 mni prama dan slah iu pnyrapan za warna mngalami ksimbangan slah 180 mni hingga mncapai konsan. Waku ksimbangan rcapai pada saa mhyln blu yang radsorp sbanyak 5,44 mg/gram. Dari gambar 3.1 dan 3.2 hasil pnyrapan mhyln blu dngan adsorbn abu dasar dan zoli brkarbon sanga jauh brbda. Hasil dari pnyrapan olh zoli karbon lbih inggi daripada abu dasar hal ini dikarnakan pada zoli brkarbon mmiliki jumlah karbon yang lbih banyak karna jadi pross pnambahan karbon akif. Pada abu dasar mmilki kadar karbon sbsar 67,62% sdangkan pada zoli brkarbon rjadi pnambahan karbon akif sbanyak 79.22%. Kadar karbon sanga pning unuk pross adsorpsi, karna smakin banyak kadar karbon maka smakin cpa pross adsorpsi brlangsung.adsorpsi yang rjadi pada pniliian ini mrupakan adsorpsi fisik dimana idak rjadi ransfr lkron. Adsorpsi fisika rjadi bila gaya inrmolkular lbih bsar dari gaya arik anar molkul aau gaya arik mnarik yang rlaif lmah anara adsorba dngan prmukaan adsorbn, gaya ini disbu gaya Van dr Waals shingga adsorba dapa brgrak dari sau bagian prmukaan k bagian prmukaan lain dari adsorbn Pnnuan Konsnrasi awal mhyln blu Pnnuan konsnrasi ini dilakukan unuk mngahui pola pnyrapan mhyln blu mnggunakan abu dasar dan zoli karbon. Hasil variasi konsnrasi awal ini dapa diliha pada Gambar 4.7 dan 4.8. Gambar 3.3 Hubungan konsnrasi (ppm) dngan kapasias adsorpsi (q ) (mg/g) dngan jumlah abu dasar 0,5 gram, volum 50 ml, waku 720 mni.

8 3.1.3 Pnnuan ph opimum Variasi ph ini dilakukan unuk mngahui kondisi ph yang opimum unuk pnyrapan mhyln blu Hasil variasi ph ini dapa diliha pada Gambar dan 4.11 Gambar 3.4 Hubungan konsnrasi (ppm) dngan kapasias adsorpsi (q ) (mg/g) dngan jumlah zoli brkarbon 0,5 gram, volum 50 ml, waku 180 mni. Gambar 3.3 dan 3.4 mnunjukkan kmampuan pnyrapan mhyln blu mningka siring dngan mningkanya konsnrasi mhyln blu. Kmampuan pnyrapan mhyln blu dapa diliha dari nilai kapasias adsorpsi (q). Pningkaan kapasias adsorpsi rjadi karna adanya pnyrapan mhyln blu yang smakin banyak dari laruan mnmpl pada prmukaan adsorbn. Variabl yang mmpngaruhi pada pnliian ini adalah fakor konsnrasi laruan bahwa smakin mningkanya konsnrasi mhyln blu maka akan mmbrikan daya dorong rhadap mhyln blu unuk radsorp. Alok mial,v.k Gupa, Ari malviya,dan Jyoimial juga mnlii pngaruh konsnrasi awal rhadap pnyrapan za warna mnggunakan abu dasar. Hasil yang diprolh mnunjukkan bahwa pnyrapan za warna mningka dngan mningkanya konsnrasi awal za warna. Hal yang mnarik dalam pnliian ini yaiu dapa dikahui bahwa adsorbn abu dasar dan zoli brkarbon adalah adsorbn yang baik unuk za warna karna dapa mnyrap za warna dngan baik (dapa diliha pada gambar 3.3 & 3.4).Pada kondisi konsnrasi 140 ppm mhyln blu radsorp sbanyak sdangkan pada zoli brkarbon pada kondisi laruan 150 ppm mhyln blu radsorp sbanyak dan juga prnah di lii sblumnya bahwa pada mhyln blu 25 ppm unuk zoli brkarbon didapakan hasil kapasias adsorpsi 100%. Gambar 3.5 Hubungan ph dngan kapasias adsorpsi (q ) (mg/g) dngan jumlah abu dasar 0,5 gram, volum 50 ml, waku 720 mni, konsnrasi 25 ppm. Gambar 3.6 Hubungan ph dngan kapasias adsorpsi (q ) (mg/g) dngan jumlah zoli brkarbon 0,5 gram, volum 50 ml, waku 180 mni, konsnrasi 140 ppm. Pada gambar rsbu dikahui bahwa kapasias adsorpsi pada ph asam lbih bsar dari pada ph basa hal ini juga diprkua olh jurnal sblumnya dapa diliha pada bab II, ingginya adsorpsi pada ph asam hal ini dikarnakan mningkanya proonasi olh pnralan muaan ngaif dari prmukaan adsorbn. Hal ini mmudahkan pross difusi dan mngakifkan didarah adsorbn(alok dan gupa,dkk,2007). Sism raksi-difusi adalah modl mamaika yang mndiskripsikan bagaimana konsnrasi

9 dari sau aau lbih subsansi rdisribusi dalam ruang brubah karna pngaruh dua pross: raksi kimia lokal dimana subsansi diubah mnjadi yang lain, dan difusi yang mnybabkan subsansi mnybar dalam ruang (prgrakan parikl dapa diliha pada gambar 4.11). Adsorpsi maksimum mhyln blu rjadi pada ph 2,sama dngan halnya jurnal sblumnya ph maksimum pada RB(raciv blu) rjadi pada ph Kinika Adsorpsi Hasil pnnuan waku simbang digunakan unuk mngahui modl kinika adsorpsi. Modl kinika adsorpsi yang digunakan dalam pnliian ini ada 5 modl, yaiu: ord sau smu, ord dua smu, bangham, lovich, dan difusi inra parikl. Pnnuan modl adsorpsi ini didasarkan pada kofisin rgrsi dan kapasias adsorpsi q. Bbrapa modl kinika adsorpsi digunakan pada pnliian ini dan hasilnya dapa diliha pada Gambar 3.7 dan 3.8 dan Tabl 3.1. Gambar 3.7. Analisa bbrapa modl kinik, (a) Modl ord sau smu, (b) Modl ord dua smu, (c) Modl Bangham, (d) difusi inra parikl dan () Modl Elovich. Gambar 3.8. Analisa bbrapa modl kinik, (a) Modl ord sau smu, (b) Modl ord dua smu, (c) Modl Bangham, (d) difusi inra parikl dan () Modl Elovich.Kondisi : jumlah adsorbn zoli brkarbon 0,5 gram, konsnrasi awal 140mg/L, volum 50 ml, suhu 25 C, waku 3 jam dan ph 2 Tabl 4.2 Ringkasan dari prhiungan kinika adsorpsi Ord sau smu Adsorb k f (min - q n ) (mg/g) R 2 Abu dasar ,4086 0,971 Zoli karbon ,0439 0,323 Ord dua smu Adsorb n h (mg/g min) q (mg/g) Abu dasar ,944 Zoli karbon Bangham k Adsorb o (ml/(g/ n L)) Abu dasar R R K s (g/( mg min)

10 Zoli karbon Elovich Adsorb n (mg/(g min)) (g/mg) R 2 Abu dasar Zoli karbon Difusi inra parikl Adsorb n C K id R 2 Abu dasar Zoli karbon Dari Gambar3.7 & 3.8 dan Tabl 3.1 dapa dikahui bahwa adsorpsi mhyln blu mnggunakan abu dasar dan zoli brkarbon mngikui modl ord dua smu. Hal ini dapa disimpulkan jnis modlnya ssuai dngan nilai R 2 yang mndkai sau, dimana nilai R ini mrupakan nilai kofisin korlasi dari grafik. Nilai R smakin mndkai sau mmiliki daa yang linir. Adsorpsi mhyln blu mnggunakan abu dasar dan zoli brkarbon mngikui modl kinik ord dua smu. Hal ini ssuai dngan hasil pnliian adnan (2006) dan lara (2000) yaiu mnlii adsorpsi raciv blu dan azo dy orang mnggunakaniania arogl dan bnoni. Adnan dan lara mnyimpulkan bahwa za warna mngikui modl ord dua smu karna daa nilai R 2 ord dua smu lbih baik dari nilai R 2 pada ord sau smu. 3.3 Adsorpsi Isorm Dari daa hasil variasi konsnrasi maka dapa dinukan daa modl isorm adsorpsinya. Hal ini unuk mngahui jnis adsorpsi yang rjadi. Slah mngahui jnis adsorpsi yang rjadi maka dapa dikahui ikaan yang rjadi. Daa ini sanga brmanfaa unuk mngahui apakah adsorbn yang digunakan dapa dirgnrasi ulang aau idak. Daa isorm dalam pnliian ini dianalisa dngan bbrapa modl. Hasil dapa diliha di Gambar 3.9, dan Nilai paramr adsorpsi isorm dari iga modl dirangkum dalam Tabl 3.2. Gambar3.9 adalah kurva isohrm modl Langmuir. Jika diliha dari daa kofisin korlasi maka dari grafik rsbu nilai R 2 jauh dari angka sau shingga dapa disimpulkan bahwa adsorpsi mhyln blu mnggunakan abu dasar mngikui modl langmuir dan zoli brkarbon mngikui modl mpkin. Gambar 3.9 adalah kurva isorm modl langmuir, Frundlich,dan mpkin dari abu dasar. Jika diliha dari daa kofisin korlasi maka dari smua grafik rsbu nilai R 2 mndkai angka sau shingga dapa disimpulkan bahwa adsorpsi mhyln blu mnggunakan abu dasar mngikui modl langmuir. Adsorpsi langmuir mrupakan adsorpsi yang rjadi karna adanya ikaan fisika yang rjadi anara adsorba ( za yang disrap ) dngan prmukaan adsorbn (za yang mnyrap ). Modl adsorpsi langmuir di dasarkan hiposis fisika,disana idak rjadi inraksi disamping iu molkul adsorbn dan nrgi adsorpsi rdisribusi scara homogn dngan mmbnuk lapisan monolayr diaas prmukaan adsorbn dngan diprkua daa SEM.dan disini idak rjadi prpindahan za dari adsorba k adsorbn(adnan,2006). Hal ini mnunjukkan bahwa adsorpsi mhyln blu mnggunakan abu dasar rmasuk jnis adsorpsi fisika. Adsorpsi fisika rjadi bila gaya inrmolkular lbih bsar dari gaya arik anar molkul aau gaya arik mnarik yang rlaif lmah anara adsorba dngan prmukaan adsorbn, gaya ini disbu gaya Van dr Waals shingga adsorba dapa brgrak dari sau bagian prmukaan k bagian prmukaan lain dari adsorbn (Kharikyan, 2004).. Gaya anar molkul adalah gaya arik anara molkul-

11 molkul fluida (cairan maupun gas) dngan prmukaan pada, sdangkan gaya inrmolkular adalah gaya arik anar molkul-molkul fluida iu sndiri. Adsorpsi ini brlangsung cpa, dapa mmbnuk lapisan jamak (mulilayr), dan dapa braksi balik (rvrsibl), karna nrgi yang dibuuhkan rlaif rndah. Enrgi akivasi unuk rjadinya adsorpsi fisika biasanya adalah idak lbih dari 1 kkal/grmol, shingga gaya yang rjadi pada adsorpsi fisika rmasuk lmah. Adsorpsi fisika dapa brlangsung di bawah mpraur kriis adsorba yang rlaif rndah shingga panas adsorpsi yang dilpaskan juga rndah yaiu skiar 5 10 kkal/gr-mol gas, lbih rndah dari panas adsorpsi kimia. Sdangkan adsorpsi kimia rjadi karna adanya raksi anara molkul-molkul adsorba dngan adsorbn dimana rbnuk ikaan kovaln dngan ion. Gaya ika adsorpsi ini brvariasi rganung pada za yang braksi. Adsorpsi jnis ini brsifa idak rvrsibl dan hanya dapa mmbnuk lapisan unggal (monolayr). Umumnya rjadi pada mpraur inggi di aas mpraur kriis adsorba, shingga panas adsorpsi yang dilpaskan juga inggi, yaiu skiar kkal/gr-mol. Unuk dapa rjadinya prisiwa dsorpsi dibuuhkan nrgi lbih inggi unuk mmuuskan ikaan yang rjadi anara adsorba dngan adsorbn. Enrgi akivasi pada adsorpsi kimia brkisar anara kkal/gr-mol. bahwa adsorpsi mhyln blu mnggunakanzoli karbon mngikui modl mpkin. Modl adsorpsi mpkin mnjlaskan nang inraksi anara adsorbn dngan adsorbanya. Modl ini mnganggap adsorpsi pada smua molkul pada prmukaan akan mnurun linir dngan jumlah inraksi anara adsorba dan adsorbnnya.pada abu dasar dan zoli brkarbon mmiliki modl adsorpsi yang brbda hal ini dikarnakan pada abu dasar hanya rjadi adsorpsi scara fisik yang mana hanya mlapisi sau lapis pada adsorbnnya sdangkan pada zoli brkarbon karna mmilki kadar karbon yang inggi dan luas prmukaan yang lbih bsar maka adsorba lbih radorps scara mnyluruh shingga mngikui modl adsorpsi mpkin. Tabl 323. Ringkasan dari prhiungan isorm adsorpsi Modl isorm Paramr Langmuir Adsorbn K R 2 Abu dasar Zoli brkarbon Frundlich Adsorbn K 1/n R 2 Abu dasar Zoli brkarbon Tmpkin Adsorbn K B R 2 Abu dasar Zoli brkarbon Gambar 3.10 adalah kurva isorm modl langmuir, Frundlich,dan mpkin dari zoli brkarbon. Jika diliha dari daa kofisin korlasi maka dari smua grafik rsbu nilai R 2 mndkai angka sau shingga dapa disimpulkan Pada pnliian ini hal yang mnarik unuk dibahas zoli brkarbon adalah adsorbn yang paling bagus unuk za warna karna mmilki kapasias adsoprsi lbih bsar dari abu dasar, akan api diliha dari sgi konomi pmbuaan sinsis zoli brkarbon mmbuuhkan harga yang lbih bsar daripada pnggunaan abu dasar. Bbrapa mod yang lah dilakukan sblumnya unuk mrnghilangkan za warna rsbu

12 dngan mnggunakan pngakifan sludg, koagulasi kimia, lkrokimia, osmosis, kaalis hidrogn proksida, pngakifan karbon. Pada mod pngakifan sludg mmiliki banyak kkurangan ruama pada fakor biaya karna mmrlukan biaya yang sanga bsar unuk pmanfaaan dalam skala indusri. Pngakifan sludg mmrlukan ala yang khusus dan ala yang digunakan juga sanga mahal karna sludg adalah limbah yang rgolong sukar unuk dimanfaakan kmbali.sdangkan pada knik koagulasi mnggunakan banuan koagulan kimia spri Polylkroli (misalnya : PAC,PAS, dll.), garam Alumina (misalnya : Alum, Tawas, dll.), garam F, khiin, dsb (Rasogi dan Sahu,dkk,2008). Unuk Flokulasi dapa digunakan polimr kaionik, anionik, aau nonionik (misalnya : poliakrilik, poliakrilamid, dll). Unuk pngndapan dapa digunakan knologi baffl, slr, lumpur akif, arasi, dll. Unuk mnghasilkan hasil yang opimal knik rsbu dapa digabung. Krugian dari knik ini yaiu mnggunakan banyak bahan shingga idak fisin dan lbih mahal. Pada mod osmosis laruan akan disrap dngan cara osmosis. Tknik ini mmilki kunungan dalam hal ksdrhanaan akan api dalam pross osmosis bahan yang akan digunakan hanya bisa dalam skala kcil. Moda laju yaiu mnggunakan hidrogn proksida digunakan sbagai kaalis unuk pnghilangan za warna. Mod ini idak fisin karna harga kaalis hidrogn proksida sanga mahal dan hidrogn proksida juga brsifa karsinognik. Maka dari iu apabila diliha dari sgi konomi dan fakor lingkungan lbih baik mnggunakan adsorbn abu dasar karna lbih prakis dan konomis. 3.4 SEM SEM adalah ala yang digunakan unuk mndiagnosa prmukaan. Phoo SEM diunjukkan pada gambar Gambar 3.11 SEM (a) abu dasar (b) zoli brkarbon (c) abu dasar slah pross adsorpsi (d) zoli brkarbon slah pross adsorpsi. Pada Gambar 3.11 (a) rliha bahan awal (abu dasar) mmiliki morfologi srukur mikro brbnuk bola (sphrical) dngan ksur prmukaan yang rlaif lmbu dan buiran brbnuk ak brauran. Ukuran dan bnuk parikl abu dasar mmpngaruhi kakifan abu dasar. Smakin kcil dan idak brauran bnuk parikl abu dasar, smakin rakif karna luas prmukaan bidang snuh smakin luas. Slah mhyln blu radsorps prmukaan dan pori adsorbn rlapisi shingga prmukaan dan pori smakin mngcil. Lapisan yang rliha pada gambar rsbu adalah sau lapis dngan idak mnyluruh pada smua prmukaan. Sdangkan pada zoli brkarbon mmbnuk mpa prsgi, bnuk sl ini disbu orhorombik. Pada gambar 3.11 diunjukkan adanya bulaan kcil yang mnylimui orhorombik, bulaan-bulaan rsbu adalah karbon. Shingga dapa dikahui bahwa karbon sudah mnuupi srukur dari zoli. Kika pross adsorpsi rjadi smua bnuk orhorombik ruupi shingga mmbnuk bulaan-bulaan kcil yang mmiliki pori halus dan mraa. Hal ini dapa dikahui bahwa mhyln blu rsrap scara mraa pada smua bagian zoli brkarbon shingga mmbnuk prmukan yang halus. 4. KESIMPULAN Brdasarkan hasil pnliian, diprolh ksimpulan bahwa kapasias adosrpsi olh zoli brkarbon lbih bsar daripada abu dasar. Hal ini diunjukkan olh daa waku simbang, pnnuan konsnrasi awal, pnnuan opimum ph. Pada waku simbang olh abu dasar didapakan hasil slama 720 mni sdangkan zoli brkarbon 180 mni. Hasil pnnuan konsnrasi awal didapakan rnd grafik smakin mningka konsnrasi maka smakin mningka pula

13 kapasias adsorpsinya. ph opimum pada zoli brkarbon dan abu dasar rjadipada ph 2. Uji kinik dan isorm didapakan hasil modl adsorpsi langmuir dan mngikui modl ord dua smu unuk abu dasar sdangkan pada zoli brkarbon mngikui modl mpkin dan ord dua smu. UCAPAN TERIMA KASIH Pnulis mngucapkan rima kasih kpada 1. Nurul widiasui, Ph.D, slaku dosn pmbimbing aas sgala bimbingan yang lah dibrikan. 2. Klurga rcina aas dukungannya. 3. Dra. Yulfi Zra, MS, slaku koordinaor ugas akhir. 4. Mahasiswa Jurusan Kimia FMIPA-ITS angkaan 2005 dan smua pihak yang lah mmbanu dalam pnylsain ugas akhir ini. DAFTAR PUSTAKA 1. Alln, R.L.m, (1971), Colour Chmisry, Briain: Piman Prss 2. Asmuni, (2000), Karakrisasi Pasir Kuarsa (SiO 2 ) dngan Mod XRD, Univrsias Sumara Uara 3. Chindaprasir, Prinya, (2008), Comparaiv Sudy on h Chararisics of fly ash and Boom ash Gopolymrs, Journal of Was Managmn, P Donlon, B.,Razo-Florz, E., Wijn, M., Swars, H., Linga, G., and Fild, J., (1997), Doxficaion and Parial Minralizaion of h Azo Dy Mordan Orang 1 In a Coninous Flow Anarobic Sludg-balank racor,journal of microbiological Biochnology, pag Giyami, Kamal, dan Mlai, (2008), Pnurunan Kadar Cu,Cr dan Ag dalam limbah Cair Indusri Prak dikoa Gd slah diadsorpsi dngan anah lia dari darah Godan, Skolah inngi Tknologi Nuklir-Baan 6. Gonawan, Fransiska, (20080, Pmbuaan Karbon Akif dari Bau Bara Brau unuk MnghilangkanMrkuri dalam Pabrik Gas alam, Insiu Tknologi Bandung 7. Hrmanus, Parick A.Y, (2001), Prilaku Pnggunaan Boom ash pada Campuran Aspal Bon, Univrsias Krisn Pra, Surabaya 8. Irvan, Rnia, dkk, (2004), Prombakan za Warna Azo Rakif scara anarob-arob, Univrsias Sumara Uara 9. Noor dan slam, (20080, Tinjauan Ksimbangan Adfsorpsi Tmbaga dalam Limbah Pncuci PCB dngan Zoli, Univrsias Tinggi Tknologi Nuklir-Baan 10. Sn, S. and dmirr, G.N, (2003), Anarobic Tramn of Synhic Txil waswar Conaining a Raciv Azo Dy, journal of Evironmnal Enginring (ASCE), Pag Sook Shim, Young, al, (2002), Th adsorpion characrisics of havy mals by various paricl sizd of MSWI boom ash, Journal of was managmn, P R, March, , Asian Txil Dy Makrs ar growing Powr in Changing Mark CEN Norhas Buru, Pag V.K.Garg, R., Gupa, A.B Yadav, R.Kumar, (2003), Dy Rmoval from aguous Soluion by Adsorpion on rad Saw dus, Biorsourch Tchnology, Pag