PENGARUH WAKTU KONTAK DAN DOSIS ADSORBEN RESIN PUROLITE A400 IMPREGNASI Cu PADA PENURUNAN KADAR NITRAT & NITRIT LAVENIA R NADAPDAP

Transkripsi

1 PENGARUH WAKTU KONTAK DAN DOSIS ADSORBEN RESIN PUROLITE A400 IMPREGNASI Cu PADA PENURUNAN KADAR NITRAT & NITRIT TUGAS AKHIR Oleh LAVENIA R NADAPDAP TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2017

2 Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul: PENGARUH WAKTU KONTAK DAN DOSIS ADSORBEN RESIN PUROLITE A400 IMPREGNASI Cu PADA PENURUNAN KADAR NITRAT & NITRIT Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas akhir ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, Juli 2017 LAVENIA R NADAPDAP NIM

3 HALAMAN PENGESAHAN Tugas akhir dengan judul: PENGARUH WAKTU KONTAK DAN DOSIS ADSORBEN RESIN PUROLITE A400 IMPREGNASI Cu PADA PENURUNAN KADAR NITRAT & NITRIT Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini telah diujikan pada Sidang Tugas Akhir pada 17 Juli 2017 dan dinyatakan telah memenuhi syarat/sah sebagai Tugas Akhir pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Mengetahui, Medan, Juli 2017 Koordinator Tugas Akhir Dosen Pembimbing Isra Suryati, ST., M.Si Prof.Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS NIP NIP Dosen Penguji I Dosen Penguji II Ir. Maya Sarah, ST., MT., P. D, IPM Dr. Ir. Fatimah, MT NIP NIP Ketua Program Studi Teknik Lingkungan Ir. Netti Herlina, M.T. NIP

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan penyertaan-nya penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Studi Pengaruh Waktu Kontak dan Dosis Resin Purolite A400 Impregnasi Cu Pada Penurunan Kadar Nitrat dan Nitrit Dalam Sistem Batch sebagai persyaratan kelulusan sarjana pada Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Sumatera Utara. Penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada seluruh pihak yang telah membantu serta memberikan dukungan dari awal sampai akhir proses pelaksanaan dan penyusunan Tugas Akhir ini, khususnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS selaku dosen pembimbing, yang telah memberikan bimbingan, ilmu, masukan, dukungan, waktu, serta bantuan kepada penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini. 2. Ibu Maya Sarah, ST., MT., Ph.D, IPM selaku dosen penguji I, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T selaku dosen penguji II, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Ibu Ir. Netti Herlina, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Lingkungan USU, atas segala bimbingan dan bantuan yang telah diberikan. 5. Bapak Dr. Amir Husin, S.T., M.T. selaku Sekertaris Jurusan Program Studi Teknik Lingkungan USU. 6. Ibu Isra Suryati, S.T., M.Si. selaku koordinator Tugas Akhir, atas segala bimbingan dan bantuan yang telah diberikan. 7. Orang tua, abang dan adik yang telah memberikan dukungan baik materil maupun spiritual. 8. Seluruh dosen Program Studi Teknik Lingkungan USU atas ilmu yang sudah diberikan. 9. Ibu Gesti Sinaga dan Kak Yani Simamora selaku staf tata usaha di Teknik Lingkungan USU yang telah banyak membantu penulis selama menjalani aktivitas di TL USU. 10. Kk Mutia, Marissa, Rere, Novi, Egia, Yulianti, Uli, Dian, Shindy dan Elan Calon ST yang telah memberikan dukungan, semangat, dan membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 11. Zafira dan Ayu yang telah memberi semangat dan membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir. 12. Grace Manurung dan Yuliana Pardede, sahabat yang selalu mendukung dan memberi semangat. 13. Kak Devi dan Bang Aji yang membantu dalam penelitian di laboratorium Farmasi. 14. Kak Ika, Kak Nina dan seluruh pegawai BTKL yang telah ikut serta membantu dalam peneletian di laboratorium. iii

5 15. Rekan-rekan seperjuangan angkatan 2012 TL USU yang telah memberikan semangat dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 16. Keluarga besar Himpunan Mahasiswa Teknik Lingkungan FT USU. 17. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan namanya satu per satu yang turut membantu penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, segala kritik, saran, dan masukan yang membangun dari semua pihak sangat diharapkan agar di masa yang akan datang laporan ini lebih sempurna. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Medan, Juli 2017 Penulis iv

6 ABSTRAK Sumber polusi air sebagian berasal dari kontaminasi komponen nitrogen seperti nitrat, nitrit dan ammonium menyebabkan masalah kesehatan seperti sindrom blue-baby, kanker perut dan masalah lingkungan termasuk eutrofikasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kajian efektivitas penyisihan nitrat dan nitrit resin purolite A400 murni dan resin Purolite A400 yang diimpregnasi dengan Cu pada sistem batch. Model kinetika adsorpsi akan dijelaskan dengan model pseudo orde pertama dan pseudo orde kedua dengan variasi 10,20,40,80,160 dan 320 menit pada konsentrasi nitrat 50 mg N/L dan nitrit 10 mg N/L. Model adsorpsi Isotherm sistem batch akan diterapkan pada isotherm Freundlich dan Langmuir dengan variabel 0,2 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 ; 1,0 dan 1,2 gram. Waktu kontak optimal adsorpsi nitrat dengan menggunakan Resin Purolite A400 impregnasi Cu adalah 80 menit dengan dosis resin 1,0 gram mempunyai efisiensi penyisihan 78% dan pada nitrit waktu 80 menit dengan dosis resin 0,8 gram mempunyai efisiensi penyisihan 95%. Hasil penelitian didapatkan model pseudo orde kedua merupakan model yang paling sesuai dengan adsorpsi kinetika untuk nitrat dan nitrit. Untuk isoterm adsorpsi yaitu model perpaduan model Langmuir dan Freundlich, sedangkan untuk adsorpsi nitrit yaitu isoterm Freundlich. Kata Kunci: Impregnasi, Ion Exchange, Model Adsorpsi, Nitrat, Nitrit, iv

7 ABSTRACT The ion of water pollution is contamination of nitrogen components such as nitrate, nitrite and ammonium. Lead has such as health problems, stomach cancer and environmental problem include eutrophication. This study into evaluate effectivity of nitrate and nitrite removal utilizing pure Purolite and Purolite A400 resin impregnated with Cu. Adsorption kinetic model derived from first orde model and second pseudo model at various time 10,20,40,80,160,320 the initial nitrate and nitrite concentration are 50 mg/l and 10 mg/l respectively. This adsorption model in batch system will be implemented on Freundlich and Langmuir adsorption isotherm at various mass of resin (0,2;0,4;0,6;0,8;1,0;1,2 gr). Optimum adsorption time on nitrate removal using impregnated resin Purolite was 80 minutes, doses of 1 gram resin (removal efficiency 78%). Equal on nitrite of 80 minute is 0,8 gram (removal efficiency is 95%). This study obtain second orde pseudo model as the most suitable model of kinetic adsorption. Keywords : Adsorption Model, Ion Exchange, Impregnation, Nitrate, Nitrite v

8 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... ii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Rumusan Masalah... I Tujuan Penelitian... I Ruang Lingkup... I Manfaat Penelitian... I - 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II Nitrat dan Nitrit... II Kontaminasi Nitrat dan Nitrit Pada Bagian Air... II Ion Exchange (Pertukaran Ion)... II Karakteristik Resin Purolite A II Metode Impregnasi... II Karakteristik Logam Tembaga (Cu)... II Adsorpsi... II Pemodelan Batch Adsorpsi... II Model Kinetika Adsorpsi... II Orde Semu Pertama... II Orde Semu Kedua... II Model Kesetimbangan Isotherm... II Isotherm Freundlich... II Isotherm Langmuir... II - 9 vi

9 BAB III METODE PENELITIAN... III Lokasi Penelitian... III Waktu Penelitian... III Jenis Penelitian... III Variabel Penelitian... III Kerangka Penelitian... III Pengumpulan Data... III Alat dan Bahan... III Alat... III Bahan... III Langkah Penelitian... III Tahap Persiapan... III Reaktor Penelitian... III Proses Penelitian... III Pengujian Sampel... III Analisa Data... III - 6 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... IV Hasil Scanning electron microscope (SEM), Energy Dispersion Spectrometry (EDS) Permukaan Resin Purolite A400 & Purolite A400-Cu... IV Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Adsorpsi Ion Nitrat Dan Nitrit... IV Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Adsorpsi Ion Nitrat... IV Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Adsorpsi Ion Nitrit... IV Pengaruh Dosis Resin Terhadap Adsorpsi Ion Nitrat Dan Nitrit... IV Pengaruh Dosis Resin Terhadap Adsorpsi Ion Nitrat... IV Pengaruh Dosis Resin Terhadap Adsorpsi Ion Nitrit... IV Kinetika Adsorpsi... IV Isoterm Adsorpsi... IV - 12 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... V Kesimpulan... V Saran... V 1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN BIOGRAFI PENULIS vii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Karateristik Nitrat-Nitrit Secara Kimia... II - 1 Tabel 2.2 Karakteristik Resin Anion Purolite A II - 4 Tabel 4.1 Persamaan dan Nilai Koefisien Korelasi Kinetika... IV - 10 Tabel 4.2 Parameter Model Kinetika Adsorpsi Nitrat-Nitrit... IV - 11 Tabel 4.3Persamaan dan Nilai Koefisien Korelasi Pemodelan Isoterm Adsorpsi... IV - 13 Tabel 4.4 Parameter Isoterm Adsorpsi Nitrat & Nitrit... IV - 14 viii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... III - 2 Gambar 3.2 Labu Enlemeyer... III - 4 Gambar 4.1. Uji SEM pembesaran 100 µm pada (a) Purolite A400 (b)purolite A400-Cu... IV - 1 Gambar 4.2 Uji SEM pemebesaran µm pada (a) Purolite A400 (b) Purolite A400-Cu... IV - 2 Gambar 4.3 EDS permukaan resin (a) Purolite A 400 dan (b) Purolite A 400 Cu... IV - 2 Gambar 4.4 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Efisiensi Adsorpsi Ion Nitrat dengan Konsentrasi Awal 50 mg/l... IV - 4 Gambar 4.5 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Efisiensi Adsorpsi Ion Nitrit dengan Konsentrasi Awal 10 mg/l... IV - 5 Gambar 4.6 Pengaruh Dosis Adsorben Terhadap Efisiensi Adsorpsi Ion Nitrat dengan Konsentrasi Awal 50 mg/l... IV - 7 Gambar 4.7 Pengaruh Dosis Adsorben Terhadap Efisiensi Adsorpsi Ion Nitrit dengan Konsentrasi Awal 10 mg/l... IV - 8 Gambar 4.8 Grafik linear Kinetika Adsorpsi Nitrat (a)pseudo orde Pertama (b)pseudo orde kedua Grafik linear Kinetika Adsorpsi Nitrit (c)pseudo orde Pertama (d)pseudo orde kedua... IV - 9 Gambar 4.9 Grafik linear Isoterm Adsorpsi Nitrat (a)langmuir (b)freundlich Grafik linear Isoterm Adsorpsi Nitrit (a)langmuir (b)freundlich... IV - 12 ix