4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 28 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Karakteristik Limbah Padat Agar-agar Limbah hasil ekstraksi agar terdiri dari dua bentuk, yaitu padat dan cair. Limbah ini mencapai 65-7% dari total bahan baku, namun belum dimanfaatkan secara optimal. Pemanfaatan limbah padat agar dapat dilakukan di berbagai bidang, oleh karena itu perlu dilakukan karakterisasi komposisi kimia limbah yang meliputi kadar air, abu, protein, lemak, dan serat kasar. Data hasil karakterisasi limbah padat agar-agar disajikan pada Tabel 4. Tabel 4 Karakteristik limbah padat agar-agar No. Parameter Satuan Nilai 1. Air % 16,22 ±,34 2. Abu % 42,15 ±,21 3. Protein % 1,7 ±,13 4. Lemak %,2 ±, 5. Serat kasar % 38,5 ±,58 Tabel 4 menunjukkan komposisi limbah padat agar terdiri dari kadar air 16,22%, kadar abu 42,15%, kadar protein 1,7%, kadar lemak,2%, dan kadar serat kasar sebesar 38,5%. Kadar serat kasar limbah agar yang cukup tinggi menunjukkan kandungan karbon di dalam bahan tersebut. Hal ini menunjukkan limbah padat agar berpotensi sebagai bahan baku karbon aktif. Kadar air pada limbah padat agar ialah sebesar 16,22%. Nilai ini cukup rendah karena sampel dikeringkan terlebih dahulu sebelum dilakukan analisis. Kandungan air pada limbah agar dipengaruhi oleh jenis rumput laut yang digunakan dan tingkat kekeringan sampel yang digunakan. Kadar air yang rendah dibutuhkan dalam pembuatan karbon aktif agar proses pengarangan berlangsung lebih cepat (Suwilin 27). Abu merupakan residu anorganik dari proses pembakaran atau oksidasi komponen organik bahan pangan. Kadar abu menunjukkan total mineral yang terkandung dalam suatu bahan (Winarno 28). Berdasarkan Tabel 4, kadar abu pada limbah padat agar adalah sebesar 42,15%. Kadar abu yang cukup tinggi ini disebabkan limbah merupakan konsentrat bahan-bahan anorganik sisa hasil

2 29 produksi agar. Hasil penelitian Afif (21) menunjukkan bahwa limbah padat agar mengandung mineral-mineral seperti Na, Mn, Ca, Mg, K, Fe, P, Zn, dan Cu. Kandungan bahan anorganik yang tinggi tidak diinginkan dalam pembuatan karbon aktif karena dapat mengurangi kemampuan arang aktif dalam proses adsorpsi (Suwilin 27). Kandungan mineral pada limbah pengolahan rumput laut juga dipengaruhi proses yang diberikan selama pengolahan (Triwisari 21). Proses pengolahan agar menggunakan bahan-bahan kimia seperti CaO atau NaOCl dalam proses pemucatan serta berbagai larutan asam maupun basa dalam proses ekstraksi agar (Anggadiredja et al. 211). Bahan-bahan kimia inilah yang diduga menyebabkan tingginya kandungan abu pada limbah padat agar. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsur-unsur C, H, O, dan N yang tidak dimiliki oleh lemak dan karbohidrat (Winarno 28). Kadar protein pada limbah padat agar adalah sebesar 1,7%. Kadar protein yang rendah karena rumput laut sendiri mengandung sedikit protein, namun protein ini dapat digunakan sebagai sumber karbon sehingga berpotensi untuk dimanfaatkan menjadi karbon aktif. Tabel 4 juga menunjukkan kadar lemak limbah padat agar yaitu sebesar,2 %. Nilai ini sesuai dengan hasil penelitian Riyanto et al. (1998) diacu dalam Riyanto dan Wilakstanti (26), yaitu sekitar,1-,2%. Kadar lemak yang rendah disebabkan rumput laut mengandung sedikit lemak. Serat kasar merupakan komponen sisa hasil hidrolisis suatu bahan pangan dengan asam kuat atau basa kuat sehingga kehilangan selulosa sekitar 5% dan hemiselulosa sekitar 85% (Andarwulan et al. 211). Berdasarkan hasil penelitian, kandungan serat kasar pada limbah padar agar yaitu sebesar 38,5%. Nilai ini lebih rendah dibandingkan hasil penelitian Triwisari (21) dengan kandungan serat kasar sebesar 48,84%. Tingginya kandungan serat kasar ini disebabkan limbah sebagian besar merupakan konsentrat serat yang sudah tidak dapat diekstrak lagi. Serat merupakan komponen penyusun dinding sel pada tumbuhan, yang biasanya meliputi selulosa, hemiselulosa dan lignin. Hasil penelitian Triwisari (21) menyatakan bahwa limbah agar mengandung 59,69% selulosa, 13,89% hemiselulosa, 2,37% lignin dan 24,5% bahan ekstraktif lainnya. Kandungan

3 3 selulosa yang tinggi akan meningkatkan kualitas arang aktif. Hal ini karena selulosa memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan tidak larut dalam kebanyakan pelarut (Suwilin 27). Hal ini menunjukkan bahwa limbah agar berpotensi dimanfaatkan sebagai suatu adsorben. 4.2 Karakteristik Limbah Industri Tekstil Limbah industri tekstil merupakan suatu masalah yang berdampak penting bagi lingkungan. Limbah cair industri tekstil berasal dari proses penghilangan zat pelumas dan dari proses pencelupan (Siregar 25). Limbah ini mudah dikenali karena memiliki karakterisasi yang khas. Hasil karakterisasi limbah cair industri tekstil disajikan pada Tabel 5. Tabel 5 Karakteristik limbah cair industri tekstil No Parameter Hasil Satuan Baku mutu 1 Logam berat a. Cr <,5 ppm 1 ppm b. Zn,1854 ppm - c. Fe,4157 ppm - d. Co <,5 ppm - e. Cu,184 ppm - f. Pb,1496 ppm - g. Cd <,5 ppm - h. Ni <,5 ppm - i. Mn <,5 ppm - j. Al <,5 ppm - k. B <,5 ppm - l. Ba <,5 ppm - m. Hg <,5 ppm - n. Ag,64 ppm - o. Se <,5 ppm - p. As <,5 ppm - 2 Biological Oxygen Demand (BOD) 17,37 mg/l 5 3 Chemical Oxygen Demand (COD) 436,33 mg/l 15 4 Nilai ph 12,56-6,-9, Tabel 5 menunjukkan limbah industri tekstil mengandung logam berat Zn, Fe, Cu, Pb, dan Ag dengan konsentrasi masing-masing,1845;,4147;,184;,1496; dan,64 ppm. Limbah tekstil diketahui pula tidak mengandung cemaran logam berat Cr, Co, Cd, Ni, Mn, Al, B, Ba, Hg, Se, dan As. Limbah

4 31 industri tekstil juga mengandung nilai Biologycal Oxygen Demand (BOD) sebesar 17,37 mg/l, nilai Chemical Oxygen Demand (COD) 436,33 mg/l, dan nilai ph sebesar 12,56. Berdasarkan Tabel 5, limbah cair industri tekstil mengandung Zn sebesar,1854 ppm. Logam Zn dapat berasal dari zat warna maupun dari peralatan produksi. Seng (Zn) sering digunakan sebagai pelapis logam, seperti baja dan besi yang merupakan produk anti-karat. Seng merupakan logam esensial yang dalam konsentrasi tertentu dalam air tidak terakumulasi terus-menerus oleh organisme dan diekskresikan sehingga kandungannya dalam jaringan tetap (Darmono 1995). Logam berat lainnya yang terdapat dalam limbah industri tekstil adalah besi (Fe). Cemaran Fe ditemukan dalam limbah tekstil dengan konsentrasi tertinggi, yaitu,4157 ppm. Besi (Fe) ini diduga berasal dari air minum, pipa, peralatan besi dan juga karat. Cemaran besi dalam air akan menimbulkan warna (kuning), rasa, pengendapan pada pipa, pertumbuhan bakteri besi dan kekeruhan (Yudo 26). Cemaran logam tembaga (Cu) juga terdeteksi dalam air limbah tesktil sebesar,184 ppm. Logam Cu dapat berasal dari proses pewarnaan (dyeing) karena logam ini banyak terkandung dalam zat pewarna. Tembaga (Cu) juga ditambahkan dalam sistem distribusi air minum untuk mencegah pertumbuhan alga dalam tangki dan kolam (Smith 1988). Logam Cu dapat pula berasal dari proses pencucian (washing) dan pencelupan (rinsing) (Palar 1994). Logam berat lain yang terdapat dalam limbah tekstil adalah timbal (Pb). Logam ini sering dipakai dalam bahan pewarna karena toksisitasnya relatif rendah dibandingkan logam pigmen lainnya, selain itu juga logam Pb memiliki daya larut yang rendah terhadap air (Sudarmaji et al. 26). Hasil penelitian menunjukkan cemaran Pb pada limbah industri tekstil mencapai,1496 ppm. Nilai ini cukup tinggi mengingat logam Pb bersifat racun. Logam Pb dapat masuk ke tubuh manusia melalui rantai makanan dan terakumulasi dalam tubuh hingga mengakibatkan keracunan bahkan kematian (Darmono 1995). Tabel 5 menunjukkan limbah industri tekstil juga mengandung logam Ag atau perak sebesar,64 ppm. Perak biasanya digunakan sebagai senyawa antibakteri dalam bentuk larutan perak nitrat (AgNO 3 ). Hasil penelitian Haryono dan Harmami (21) menunjukkan bahwa senyawa perak memiliki kemampuan

5 32 antimikroba pada bakteri Gram-positif (Staphylococcus aureus) dan bakteri Gram-negatif (Escherichia coli). Adanya senyawa anti-mikroba akan mencegah biodegradasi kain sehingga dapat berperan juga sebagai bahan pengawet. Logam Zn, Fe, dan Cu merupakan makro mineral yang masih dibutuhkan tubuh dalam konsentrasi yang rendah, sedangkan logam berat Pb dan Ag merupakan logam berat yang berbahaya dan bersifat racun. Logam ini dapat diserap oleh biota air melalui pernapasan dan pencernaan, kemudian terakumulasi di dalam tubuh. Keberadaan logam-logam tersebut tidak diinginkan di dalam limbah industri tekstil. Pengolahan limbah cair sebelum dibuang ke perairan harus dilakukan untuk mengurangi cemaran logam tersebut. Nilai BOD, COD dan ph merupakan parameter untuk menentukan kualitas air. Nilai BOD dan COD merupakan nilai yang menunjukkan kandungan zat organik dalam suatu limbah. Tabel 5 menunjukkan nilai BOD limbah tekstil yaitu 17,37 mg/l, sedangkan nilai COD sebesar 436,33 mg/l. Nilai BOD dan COD ini masih berada di atas standar baku mutu air limbah yang ditentukan oleh Kementrian Lingkungan Hidup. Standar baku mutu air limbah yang ditentukan adalah nilai BOD sebesar 5 mg/l dan nilai COD sebesar 15 mg/l. Limbah industri tekstil memiliki nilai BOD dan COD yang tinggi karena limbah cair tekstil mengandung zat pewarna. Sumber utama BOD adalah bahan kimia, kanji dari proses sizing, minyak untuk menenun, dan surfaktan biodegradable. Umumnya limbah tersebut sulit didegradasi oleh mikroorganisme atau pengolahan secara biologis. Kandungan organik dalam air limbah akan semakin mudah didegradasi secara biologi apabila semakin tinggi rasio BOD/COD (Siregar 25). Nilai ph ini menunjukkan tingkat keasaman atau alkalinitas suatu sampel. Nilai ph limbah tekstil hasil penelitian yaitu 12,56. Nilai ph ini melebihi standar baku mutu limbah industri tekstil. Nilai ph yang diperbolehkan bagi limbah industri tekstil yaitu berkisar antara 6,-9,. Tabel 5 menunjukkan kualitas air limbah belum memenuhi standar baku mutu. Agar memenuhi persyaratan yang ditentukan, maka harus dilakukan pengolahan terhadap limbah ini sebelum di buang ke perairan. Salah satu alternatif pengolahan air limbah yang dapat dilakukan adalah adsorpsi menggunakan karbon aktif.

6 Karakteristik Karbon Aktif dari Limbah Padat Agar-agar Pembuatan karbon aktif meliputi dua tahapan utama, yaitu karbonisasi dan aktivasi. Karbonisasi adalah proses penguraian selulosa organik menjadi unsur karbon dan pengeluaran unsur non karbon yang berlangsung pada suhu sekitar 6-7 o C (Djatmiko et al. 1985). Proses karbonisasi pada penelitian dilakukan dengan cara memanaskan sampel limbah agar di atas kompor listrik hingga sampel berwarna kehitaman seperti arang. Tahapan selanjutnya dalam pembuatan arang aktif adalah aktivasi. Proses aktivasi bertujuan untuk membersihkan pori-pori arang yang dapat meningkatkan luas permukaannya (Djatmiko et al. 1985). Aktivasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah aktivasi kimia dengan menggunakan larutan aktivator H 3 PO 4, ZnCl 2 dan KOH. Larutan aktivator ini memiliki efek dehydrating agent yang dapat memperbaiki pengembangan pori di dalam struktur karbon (Suhendra dan Gunawan 21). Karbon aktif hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 6. (a) (b) (c) (a) aktivator H 3 PO 4, (b) aktivator ZnCl 2, (c) aktivator KOH Gambar 6 Karbon aktif hasil penelitian

7 34 Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jenis aktivator yang terbaik dalam proses pembuatan karbon aktif dari limbah padat agar. Karbon aktif hasil penelitian juga dikarakterisasi untuk mengetahui kualitas karbon aktif yang dihasilkan. Karakterisasi ini meliputi kadar air, kadar abu, kadar zat yang mudah menguap, kadar karbon aktif murni dan daya serap terhadap iod. Rendemen karbon aktif adalah parameter yang digunakan untuk mengetahui persentase bobot karbon aktif yang dihasilkan dari bahan baku awal. Rendemen ini biasanya menjadi parameter yang diperhatikan untuk sisi ekonomis suatu bahan. Menurut Pari et al. (28), rendemen karbon aktif dipengaruhi oleh waktu aktivasi, suhu aktivasi dan adanya penambahan larutan aktivator. Peningkatan suhu dan waktu aktivasi mampu mengakibatkan terjadinya reaksi antara karbon dengan uap air. Reaksi ini cenderung meningkat dengan semakin tingginya suhu dan lamanya waktu aktivasi sehingga karbon yang bereaksi menjadi CO 2 dan H 2 dalam satuan waktu menjadi banyak, sebaliknya karbon yang dihasilkan semakin sedikit (Djatmiko et al. 1985). Hasil penelitian Nilai rendemen karbon aktif hasil penelitian disajikan pada Gambar ,6 ± 17,12 a 87,19 ± 11,92 a 74,32 ± 12,44 a Rendemen (%) H 3 PO 4 ZnCl 2 KOH Jenis Aktivator angka yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata (p <,5) terhadap rendemen Gambar 7 Nilai rendemen karbon aktif dengan tiga jenis aktivator berbeda; tanda bar menunjukkan standar deviasi Rendemen karbon aktif dengan aktivator H 3 PO 4, ZnCl 2, dan KOH berturutturut adalah 77,6%, 87,19%, dan 74,32%. Nilai rendemen hasil penelitian sesuai dengan hasil penelitian Pari dan Hendra (26), dimana rendemen karbon aktif

8 35 dari kayu mangium dengan aktivasi kimia berkisar antara 67,4-99,4%. Berdasarkan hasil analisis ragam rendemen (Lampiran 5) pada tingkat kepercayaan 95% menunjukkan bahwa jenis aktivator yang digunakan tidak mempengaruhi rendemen karbon aktif yang dihasilkan. Aktivator yang ditambahkan bertujuan untuk membuka pori-pori arang. Sirait dan Sisillia (28) menyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi aktivator maka akan semakin banyak pori-pori yang terbuka melalui proses erosi pada permukaan karbon aktif sehingga rendemen karbon aktif yang dihasilkan lebih rendah. Wijayanti (29) juga menyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi aktivator maka akan menurunkan rendemen karbon aktif. Hal ini karena bahan kimia yang ditambahkan dapat memperlambat laju reaksi pada proses oksidasi. Secara keseluruhan, bahan aktivator merupakan oksidator lemah sehingga rendemen karbon aktif yang dihasilkan lebih rendah. Karakteristik lain yang menentukan kualitas karbon aktif adalah kadar air. Pengujian kadar air bertujuan untuk mengetahui tingkat higroskopisitas arang. Diagram batang karakteristik kadar air karbon aktif disajikan pada Gambar 8. Kadar Air (%) ,97 ±,48 a 3,31 ±,27 a 3,15 ±,29 a H 3 PO 4 ZnCl 2 KOH Jenis Aktivator angka yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata (p <,5) terhadap kadar air Gambar 8 Nilai kadar air karbon aktif dengan tiga jenis aktivator berbeda; tanda bar menunjukkan standar deviasi Kadar air karbon aktif dengan aktivator H 3 PO 4, ZnCl 2, dan KOH berturutturut adalah 2,97%; 3,31%; dan 3,15%. Kadar air yang dihasilkan dari penelitian ini telah memenuhi standar SNI mengenai mutu karbon aktif.

9 36 Standar SNI untuk kadar air karbon aktif serbuk adalah tidak melebihi 15%, sedangkan untuk karbon aktif butiran adalah maksimal 4,4%. Nilai kadar air hasil penelitian sesuai dengan hasil penelitian Budiono et al. (29), dimana kadar air karbon aktif dari tempurung kelapa dengan aktivator H 3 PO 4 yaitu 3,35%. Berdasarkan analisis ragam kadar air (Lampiran 6) pada selang kepercayaan 95% menunjukkan bahwa perbedaan larutan aktivator tidak memberikan pengaruh terhadap karakteristik kadar air karbon aktif. Kadar air pada karbon aktif dipengaruhi oleh kandungan air sampel sebelum aktivasi. Kadar air yang rendah diduga karena kandungan air yang terikat pada bahan telah menguap ketika proses karbonisasi. Wijayanti (29) menyatakan bahwa kadar air rendah dapat juga disebabkan adanya reaksi antara H 2 O yang terdapat pada karbon aktif dengan CO sehingga menghasilkan gas CO 2 dan H 2 O selama proses pemanasan. Parameter uji selanjutnya yaitu kadar abu. Pengujian kadar abu ini penting dilakukan karena abu merupakan salah satu pengotor pada karbon aktif sehingga dapat mempengaruhi kualitasnya. Nilai kadar abu karbon aktif hasil penelitian dsajikan pada Gambar ,72 ± 2,35 b Kadar abu (%) ,62 2,19 a 68,21 ± 1,19 a 2 H 3 PO 4 ZnCl 2 KOH Jenis Aktivator angka yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata (p <,5) terhadap kadar abu Gambar 9 Nilai kadar abu karbon aktif dengan tiga jenis aktivator berbeda; tanda bar menunjukkan standar deviasi Gambar 9 menunjukkan bahwa kadar abu karbon aktif dengan aktivator H 3 PO 4, ZnCl 2, dan KOH berturut-turut adalah 66,62%; 68,21%; dan 89,72%. Berdasarkan SNI , nilai ini melebihi standar yang telah ditetapkan.

10 37 Karbon aktif yang baik memiliki kadar abu maksimal 1% untuk karbon aktif serbuk dan 2,5% untuk karbon aktif butiran. Nilai kadar abu ini lebih besar dibandingkan hasil penelitian Budiono et al. (29) yang membuat karbon aktif dari tempurung kelapa dengan nilai kadar abu,62%. Hasil analisis ragam (Lampiran 7) menunjukkan pada selang kepercayaan 95% menunjukkan bahwa perbedaan aktivator memberikan pengaruh terhadap karakteristik kadar abu karbon aktif. Gambar 9 menunjukkan bahwa karbon aktif dengan aktivator KOH memiliki kadar abu yang berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Hal ini disebabkan H 3 PO 4 dan ZnCl 2 merupakan asam organik dan garam yang memiliki kemampuan lebih baik dalam mengikat zat pengotor dalam pori-pori arang, meskipun kadar abu yang dihasilkan tidak memenuhi standar karbon aktif. Irawaty et al. (21) menyatakan bahwa KOH mempunyai kemampuan yang lebih lemah untuk membuka pori-pori arang jika dibandingkan ZnCl 2 dan H 3 PO 4 sehingga hanya menghasilkan karbon aktif dengan mikropori. Hal ini berarti masih banyak abu dan zat pengotor yang tidak hilang selama pencucian sehingga nilai kadar abunya tinggi. Kadar abu yang tinggi juga dipengaruhi oleh bahan baku yang digunakan. Hasil karakterisasi limbah padat agar-agar menunjukkan kadar abu sampel adalah 42,15%. Kadar abu yang tinggi juga dipengaruhi oleh proses pengarangan. Proses pengarangan saat penelitian dilakukan di ruangan terbuka sehingga terjadi kontak udara yang mengakibatkan proses pembentukan arang menjadi tidak sempurna dan kemungkinan terbentuknya abu juga semakin besar (Wijayanti 29). Parameter uji selanjutnya adalah kadar zat yang mudah menguap yang bertujuan untuk mengetahui kandungan senyawa yang belum menguap pada proses karbonisasi dan aktivasi tetapi menguap pada suhu 95 o C. Diagram batang karakteristik zat mudah menguap disajikan pada Gambar 1.

11 38 Kadar zat mudah menguap (%) ,99 2,2 a 7,33 ± 1,15 a 5,33 ±,58 a H 3 PO 4 ZnCl 2 KOH Jenis Aktivator angka yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata (p <,5) terhadap kadar zat mudah menguap Gambar 1 Nilai kadar zat mudah menguap karbon aktif dengan tiga jenis aktivator berbeda; tanda bar menunjukkan standar deviasi Gambar 1 menunjukkan bahwa kadar zat mudah menguap karbon aktif dengan aktivator H 3 PO 4, ZnCl 2, dan KOH berturut-turut adalah 5,99%; 7,33%; dan 5,33%. Nilai ini telah memenuhi standar SNI karena kurang dari 25%. Kadar zat mudah menguap hasil penelitian lebih rendah jika dibandingkan hasil penelitian Pari dan Hendra (26), dimana karbon aktif dari kayu mangium memiliki kadar zat mudah menguap sekitar 6,8-11,7%. Berdasarkan hasil analisis ragam (Lampiran 9) pada selang kepercayaan 95% menunjukkan bahwa perbedaan larutan aktivator tidak memberikan pengaruh terhadap nilai zat mudah menguap karbon aktif. Pari et al. (28) menyatakan bahwa kadar zat mudah menguap dipengaruhi oleh suhu aktivasi. Semakin tinggi suhu aktivasi maka cenderung menurunkan zat mudah menguap. Hal ini karena pada suhu tinggi penguraian senyawa nonkarbon berlangsung dengan sempurna. Besarnya kadar zat mudah menguap menunjukkan bahwa permukaan karbon aktif masih ditutupi oleh senyawa bukan karbon. Karbon aktif merupakan suatu padatan yang mengandung unsur karbon. Kadar karbon aktif murni atau kadar karbon terikat adalah suatu parameter untuk mengetahui kandungan karbon setelah karbonisasi. Diagram batang kadar karbon aktif murni disajikan pada Gambar 11.

12 39 Kadar karbon aktif murni (%) ,4 ± 3,46 b 24,45 ± 2,2 b 4,95 ± 1,79 a H 3 PO 4 ZnCl 2 KOH Jenis Aktivator angka yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata (p <,5) terhadap kadar karbon aktif murni Gambar 11 Nilai kadar karbon aktif murni dengan tiga jenis aktivator berbeda; tanda bar menunjukkan standar deviasi Hasil penelitian menunjukkan kadar karbon aktif murni perlakuan aktivator H 3 PO 4, ZnCl 2, dan KOH berturut-turut adalah 27,4%; 24,45%; dan 4,95%. Nilainilai ini lebih rendah jika dibandingkan hasil penelitian Pari dan Hendra (26) yang menghasilkan karbon aktif dari kayu mangium dengan kadar karbon aktif murni sekitar 54,6-79,7%. Berdasarkan hasil analisis ragam (Lampiran 1) pada selang kepercayaan 95% menunjukkan bahwa perbedaan aktivator memberikan pengaruh terhadap karakteristik kadar karbon aktif murni. Gambar 11 menunjukkan bahwa karbon aktif dengan aktivator KOH memiliki kadar karbon aktif murni yang paling rendah dan juga berbeda nyata dengan karbon aktif lainnya. Larutan KOH memiliki kemampuan untuk membersihkan pori-pori yang lebih lemah dibandingkan aktivator lainnya sehingga menghasilkan kadar abu yang tinggi dan kadar zat menguap yang cukup rendah (Irawaty et al. 21). Semakin besar kadar zat mudah menguap dan kadar abu maka kadar karbon terikat akan semakin rendah (Pari et al. 1996). Parameter lainnya yang diujikan adalah daya serap iodin. Daya serap iodin ditunjukkan dengan besarnya bilangan iod (iodine number) yaitu angka yang menunjukkan seberapa besar adsorben dapat mengadsorpsi iod. Daya serap iodin berkorelasi dengan luas permukaan arang aktif karena semakin besar daya serap iod maka semakin besar dalam kemampuan dalam mengadsorpsi larutan atau

13 4 substrat tersebut (Budiono et al. 27). Nilai daya serap iod karbon aktif disajikan padan Gambar ,67 ± 67,1 a 186,89 ± 23,68 a Daya serap iod (mg/g) ,66 ± 11,94 a H 3 PO 4 ZnCl 2 KOH Jenis Aktivator angka yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata (p <,5) terhadap daya serap iod Gambar 12 Nilai daya serap iod karbon aktif dengan tiga jenis aktivator berbeda Gambar 12 menunjukkan daya serap iodin karbon aktif dengan aktivator H 3 PO 4, ZnCl 2 dan KOH berturut-turut adalah 143,67 mg/g; 186,89 mg/g; dan 111,66 mg/g. Nilai ini masih belum memenuhi standar SNI karena nilainya masih dibawah 75 mg/g. Nilai yang didapat juga lebih rendah dibandingkan hasil penelitian Budiono et al. (29) yang membuat karbon aktif dari tempurung kelapa dengan daya serap iod sebesar 1275,3 mg/g. Hasil analisis ragam (Lampiran 12) menunjukkan bahwa pada selang kepercayaan 95% perbedaan jenis larutan aktivator tidak memberikan pengaruh yang berbeda nyata terhadap kemampuan daya serap iodin. Besarnya daya serap iodin berkaitan dengan terbentuknya pori pada karbon aktif yang semakin banyak seiring dengan bertambahnya waktu aktivasi. Daya serap iodin juga berhubungan dengan pola struktur mikropori yang terbentuk dan mengindikasikan besarnya diameter pori-pori karbon aktif tersebut yang hanya mampu dimasuki oleh molekul dengan diameter kurang dari 1 Å (Pari 22). Berdasarkan hasil karakterisasi dapat ditentukan bahwa karbon aktif terbaik adalah karbon aktif dengan aktivator H 3 PO 4. Hal ini terlihat dari kadar karbon aktif murni yang tertinggi. Karbon aktif dengan aktivator H 3 PO 4 juga memiliki daya serap iod yang tinggi dan tidak berbeda nyata dengan perlakuan

14 41 lainnya. Pari et al. (28) menyatakan aktivator H 3 PO 4 memiliki keunggulan dibandingkan dengan ZnCl 2. Hal ini karena ZnCl 2 bersifat korosif dan dapat mengeluarkan gas khlor, meskipun rendemen dan daya serap iodnya tidak berbeda nyata. Hasil penelitian Budiono et al. (27) juga menunjukkan bahwa aktivator H 3 PO 4 menghasilkan karakteristik karbon aktif yang lebih baik dibandingkan dengan aktivator H 2 SO 4. Aktivator H 2 SO 4 diduga dapat merusak dinding struktur dari arang sehingga karakteristik karbon aktif yang dihasilkan kurang optimal. 4.4 Aplikasi Karbon Aktif sebagai Adsorben Limbah Industri Tekstil Tahapan terakhir dalam penelitian ini adalah aplikasi karbon aktif perlakuan terbaik sebagai adsorben limbah industri tekstil. Aplikasi karbon aktif dengan aktivator H 3 PO 4 bertujuan untuk melihat kemampuan karbon aktif dalam mereduksi cemaran logam berat serta kemampuan untuk menurunkan nilai BOD dan COD pada limbah industri tekstil. Aplikasi ini dilakukan pada jangka waktu kontak dan ph yang berbeda. Waktu kontak yang dilakukan yaitu,5; 1; 1,5; dan 2 jam serta tambahan perlakuan 24, 48, dan 72 jam untuk BOD dan COD. Logam uji pada aplikasi ini adalah Ag, Pb, dan Cu. Ketiga logam ini terdapat pada limbah industri tekstil dengan konsentrasi yang lebih tinggi dibandingkan logam lainnya. Hubungan antara perbedaan periode kontak dengan persentasi penyerapan menggunakan karbon aktif dapat dilihat pada Gambar 13. Pernyerapan (%) a a a a x x,y x,y q p p p y Ag Ag (a) Pb Pb (p,q) Cu Cu (x,y),5 jam 1 jam 1,5 jam 2 jam Periode kontak angka yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata (p <,5) untuk masing-masing logam berat Gambar 13 Persentase penyerapan logam oleh karbon aktif dari limbah agar pada jangka waktu kontak berbeda

15 42 Gambar di atas menunjukkan bahwa perbedaan jangka waktu kontak tidak memberikan pengaruh yang berbeda nyata terhadap penyerapan logam Ag, namun perlakuan memberikan pengaruh yang berbeda nyata terhadap penyerapan logam Pb dan Cu. Persentase penyerapan logam Ag mencapai 1% pada semua perlakuan dan tidak berbeda nyata pada semua ragam periode kontak. Hal ini karena konsentrasi awal logam Ag juga rendah, yaitu,64 ppm. Barros et al. (23) menyatakan bahwa persentase penyerapan dipengaruhi oleh konsentrasi adsorbat. Konsentrasi yang lebih sedikit maka akan relatif lebih banyak terserap karena jumlah molekul dalam larutan juga sedikit. Hasil penelitian juga menunjukkan persentase penyerapan Pb dan Cu bervariasi tiap perlakuan. Berdasarkan Gambar 13 dapat dilihat bahwa penyerapan logam Pb terbanyak berlangsung pada periode kontak 1 jam, sedangkan logam Cu terjadi pada periode kontak 2 jam. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan periode kontak mempengaruhi jumlah ion logam yang terserap. Gambar 13 menunjukkan bahwa penyerapan ion logam memiliki waktu optimum yang berbeda-beda karena adanya persaingan antar ion logam untuk memasuki tapak aktif karbon aktif. Hal ini serupa dengan hasil penelitian Sulistyawati (28) dimana penyerapan logam Pb oleh karbon aktif pada larutan tunggal jauh lebih tinggi dibandingkan penyerapan Pb pada limbah aki. Adanya logam lain pada limbah aki, seperti Cd dan Fe membuat penyerapan logam Pb menurun. Saat persentase penyerapan suatu ion lebih tinggi maka persentase penyerapan ion logam lainnya akan lebih rendah. Luas permukaan pori-pori karbon aktif juga mempengaruhi banyaknya tapak aktif yang tersedia, sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mencapai waktu kesetimbangan lebih lama (Sulistyawati 28). Aplikasi karbon aktif juga dilakukan pada ragam nilai ph yang berbeda. Perlakuan ph yang diberikan pada penelitian ini adalah 5,; 5,5; 6,; dan 6,5. Diagram batang persentase penyerapan logam oleh karbon aktif disajikan pada Gambar 14.

16 43 1 a a a a Penyerapan (%) p x q x q y q y Ag Ag (a) Pb Pb (p,q) Cu Cu (x,y) nilai ph angka yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata (p <,5) untuk masing-masing logam berat Gambar 14 Persentase penyerapan logam oleh karbon aktif dari limbah agar pada nilai ph berbeda Gambar 14 menunjukkan bahwa perbedaan ph mempengaruhi proses adsorpsi logam Pb dan Cu, namun tidak berpengaruh bagi adsorpsi logam Ag. Berdasarkan gambar di atas juga dapat dlihat bahwa ph optimum penyerapan ion logam berbeda-beda. Logam Pb terserap optimum pada ph 5, dan logam Cu terserap optimum pada ph 6,5. Hal ini menunjukkan bahwa ph berpengaruh terhadap penyerapan ion logam. Hasil penelitian ini serupa dengan hasil penelitian Suhendra dan Gunawan (21) dimana pada ph optimumnya, penyerapan logam Cu jauh lebih tinggi dibandingkan pada larutan dengan ph yang lebih basa. Hal ini karena pada ph yang tinggi maka akan terbentuk endapan sehingga akan sulit teradsorpsi. Proses adsorpsi juga dipengaruhi oleh adanya proton H + yang berkompetisi dengan ion logam untuk menempati tapak aktif dari karbon aktif. Faktor lain yang mempengaruhi proses adsorpsi yaitu ukuran ion logam (Notodarmojo 24). Ukuran ion Ag 2+, Pb 2+, dan Cu 2+ berturut-turut adalah 1,15; 1,21, dan,69 Å. Ukuran ion yang lebih kecil cenderung lebih mudah terjerap di dalam karbon aktif dibandingkan dengan ion yang berukuran lebih besar. Berdasarkan jari-jari ion, maka logam Cu akan lebih mudah terserap dibandingkan Ag dan Pb. Aplikasi karbon aktif juga dilakukan untuk mengetahui kemampuan karbon aktif dalam menyerap bahan organik di dalam limbah. Limbah industri tekstil

17 44 diketahui memiliki nilai BOD dan COD tinggi yang berasal dari air sisa pencucian yang mengandung larutan penghilang kanji, PVC, CMC, asam, enzim, dan zat warna. Hasil penurunan BOD dan COD pada periode kontak berbeda disajikan pada Gambar BOD (mg/l) COD (mg/l) BOD COD Periode kontak Gambar 15 Grafik penurunan nilai BOD dan COD limbah industri tekstil setelah penambahan karbon aktif dengan periode kontak berbeda Gambar 15 menunjukkan nilai BOD dan COD cenderung menurun seiring lamanya periode kontak. Penurunan nilai ini disebabkan bahan organik yang terserap oleh karbon aktif. Semakin lama periode kontak akan berpengaruh terhadap jumlah bahan organik yang terserap oleh adsorben. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Manurung et al. (24) dimana nilai BOD dan COD akan semakin menurun pada waktu penyimpanan karena degradasi zat warna dalam limbah tekstil membutuhkan waktu yang lama. Penyerapan zat organik ini juga dipengaruhi oleh zat-zat anorganik lainnya seperti logam berat yang berkompetisi untuk menempati tapak aktif dari karbon aktif (Ardeniswan et al. 1997). Hasil penelitian menunjukkan bahwa setelah penambahan karbon aktif maka terjadi penurunan nilai BOD di bawah 5 mg/l. Nilai tersebut merupakan batas maksimal BOD untuk limbah industri tekstil, sedangkan nilai COD setelah ditambahkan karbon aktif masih belum memenuhi standar baku mutu limbah. Nilai COD yang diperbolehkan dalam limbah tekstil adalah di bawah 15 mg/l. Aplikasi karbon aktif untuk menurunkan nilai BOD dan COD juga dilakukan pada ragam ph yang berbeda. Nilai ph yang digunakan yaitu 5,; 5,5;

18 45 6,; dan 6,5. Hasil penurunan BOD dan COD pada kondisi ph berbeda disajikan pada Gambar BOD (mg/l) COD (mg/l) BOD COD Nilai ph Gambar 16 Grafik penurunan nilai BOD dan COD limbah industri tekstil setelah penambahan karbon aktif dengan nilai ph berbeda Gambar 16 menunjukkan kemampuan karbon aktif dalam menurunkan nilai BOD dan COD pada ph berbeda. Nilai BOD dan COD semakin menurun seiring dengan penurunan nilai ph. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Kasam et al. (25) dimana semakin rendah ph maka persentase penurunan nilai COD pun semakin besar. Pada ph rendah, jumlah ion H + akan semakin banyak sehingga akan menetralisasi permukaan karbon aktif. Hal inilah yang menyebabkan bahanbahan organik lebih mudah terserap dalam pori-pori karbon aktif. Sebaliknya, pada ph yang lebih tinggi, jumlah ion OH - akan menghalangi bahan-bahan organik terjerap di dalam pori-pori karbon aktif (Kasam et al. 25).