PENYERAPAN LOGAM BERAT (Cu, Pb, dan Cd) DALAM AIR LINDI TPA TERJUN DENGAN MENGGUNAKAN ARANG AKTIF YANG BERASAL DARI LIMBAH BIOMASSA TESIS.

Transkripsi

1 PENYERAPAN LOGAM BERAT (Cu, Pb, dan Cd) DALAM AIR LINDI TPA TERJUN DENGAN MENGGUNAKAN ARANG AKTIF YANG BERASAL DARI LIMBAH BIOMASSA TESIS Oleh JEPRI GREIVA M PURBA /PSL SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2018

2 PENYERAPAN LOGAM BERAT (Cu, Pb, dan Cd) DALAM AIR LINDI TPA TERJUN DENGAN MENGGUNAKAN ARANG AKTIF YANG BERASAL DARI LIMBAH BIOMASSA TESIS Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan Pada Sekolah Pascasarjana Oleh JEPRI GREIVA M PURBA /PSL SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2018

3

4 Telah diuji pada Tanggal : 23 April 2018 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota : Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc : 1. Dr. Delvian, SP.,MP 2. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia 3. Dr. Hesti Wahyuningsih, S.Si, M.Si

5

6 PENYERAPAN LOGAM BERAT (Cu, Pbdan Cd) DALAM AIR LINDI TPA TERJUN DENGAN MENGGUNAKAN ARANG AKTIF YANG BERASAL DARI LIMBAH BIOMASSA ABSTRAK Penelitian tentang penyerapan logam berat (Cu, Pb dan Cd) dalam air lindi TPA Terjun dengan menggunakan arang aktif yang berasal dari limbah biomassa telah dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap dengan satu faktor yaitu variasi bahan baku arang aktif (tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian) dan tiga ulangan. Pengujian kualitas arang aktif berdasarkan standar mutu arang aktif SNI Arang aktif yang dihasilkan diuji kemampuannya dalam menyerap logam berat (Cu, Pb dan Cd) yang terkandung dalam air lindi Tempat Pembuangan Akhir (TPA). Hasil pengujian kualitas arang aktif menunjukkan bahan baku rendemen tertinggi diperoleh dari tongkol jagung (58,063%), kadar air terendah diperoleh dari serbuk kayu gergajian (2,687%), kadar abu terendah diperoleh dari tempurung kelapa (1,476%),kadar zat mudah menguap terendah diperoleh dari tongkol jagung (22,248%),kadar karbon terikat tertinggi diperoleh dari tongkol jagung (75,562%), daya serap benzene tertinggi diperoleh dari tempurung kelapa (17,920%), daya serap iodium tertinggi diperoleh dari serbuk kayu gergajian (1015,335mg/g), daya serap metilen biru tertinggi diperoleh dari pelepah kelapa sawit (0,482 ml/g). Dari hasil pengujian serapan logam berat yang terkandung dalam air lindi menunjukkan bahwa arang aktif dari tempurung kelapa menghasilkan kemampuan tertinggi dalam menyerap logam Pb dan Cd masing-masing sebesar 58,09% dan 80%. Sedangkan penyerapan logam Cu tertinggi diperoleh dari arang aktif serbuk kayu gergajian yaitu sebesar 59,52%. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa arang aktif dari limbah biomassa (tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian) berpotensi untuk digunakan dalam pengelolaan cemaran logam di lingkungan. Kata kunci : air lindi, arang aktif, bahan baku (pelepah kelapa sawit, serbuk kayu gergajian, tongkol jagung, tempurung kelapa), logam berat (Cu, Pb dan Cd).

7 ADSORPTION OF HEAVY METAL (Cu, Pb and Cd) IN LEACHATE OF TERJUN LANDFILL BY USING ACTIVATED CHARCOAL MADE OF BIOMASS WASTE ABSTRACT The research is about the adsorption of heavy metal (Cu, Pb and Cd) in leachate of Terjun Landfill by using activated charcoal from biomass waste which has been conducted by employing complete random design with one factor which was the variety of the raw materials of activated charcoal (cob of corn, coconut shell, frond of palm, and sawdust) and three replications. The testing of the activated charcoal quality was based on the quality standard of activated charcoal SNI The activated charcoal was tested their ability in adsorbing Cu, Pb and Cd contained in the leachate of Landfill. The results of the quality test of activated charcoal demonstrated that the highest yield was gained from corn cob (58.063%), the lowest moisture from sawdust (2.687%), the lowest ash content from coconut shell (1.476%), the lowest volatility rate from corn cob (22.248%), the highest carbon bound from corn cob (75.562%), the highest benzene adsorption from coconut shell (17.920%), the highest sodium adsorption from sawdust ( mg/g), and the highest methylene adsorption from palm frond (0.482ml/g). Then, the results of adsorption ability of the activated charcoal showed that the activated charcoal from coconut shell yielded the highest Pb and Cd adsorption with 58.09% and 80% respectively. The highest Cu adsorption was yielded from the charcoal made of sawdust i.e %. The results of this research demonstrate that the activated charcoal of biomass wastes (corn cob, coconut shell, palm frond, and sawdust) is potential to be used in the management of metal pollution in the environment. Keywords: Leachate, activated charcoal, raw material (palm frond, sawdust, corn cob, coconut shell), heavy metal (Cu, Pb and Cd).

8 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, serta berkat-nya penulis dapat menyelesaikan Tesis ini sebagai salah satu syarat akademik untuk menyelesaikan studi di Program Magister Pengelolaan Sumber Daya alam dan Lingkungan. Rencana penelitian ini berjudul PENYERAPAN LOGAM BERAT (Cu, Pb, dan Cd) DALAM AIR LINDI TPA TERJUN DENGAN MENGGUNAKAN ARANG AKTIF YANG BERASAL DARI LIMBAH BIOMASSA. Selama penelitian dan penulisan tesis ini penulis banyak memperoleh bantuan baik moril dan materil dari berbagai pihak oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc selaku Pembimbing 1 (Satu) yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penulisan tesis ini. 2. Dr. Delvian SP, MP, selaku Pembimbing 2 (dua) yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penulisan tesis ini. 3. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia, selaku penguji 1 (satu) atas saran dan kritik yang diberikan. 4. Dr. Hesti Wahyuningsih, M.Si selaku penguji 2 (dua) dan Sekretaris Progam Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan Sekolah Pasca Sarjana. 5. Prof. Dr. Runtung Sitepu, M.Hum, Selaku Rektor. 6. Prof. Dr. Robert Sibarani, MS, selaku Direktur Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara. 7. Dr. Miswar Budi Mulya, S.Si, M.Si, selaku Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan. 8. Buat kedua orang tua yang paling aku sayangi bapak Jhon Edison Purba, S.Kep., Ns. M.Kes dan ibu Sri Rusmiyati, S.Kep. Ns. Serta seluruh keluargaku atas doa dan kasih sayang yang tidak kenal lelah dalam membimbing. 9. Bapak/Ibu Dosen yang telah memberikan ilmu bermanfaat kepada penulis dan seluruh staf administrasi di lingkungan PSL USU. 10. Kepada seluruh rekan-rekan mahasiswa PSL USU yang telah senasib sepenanggungan dan semua orang yang tak dapat disebut satu persatu tetapi telah memberikan banyak kontribusi. Akhirnya atas perhatian dan bantuan dari semua pihak penulis ucapkan terimaksih. Medan, April 2018 Penulis Jepri Greiva M Purba

9 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 10 november 1989, anak pertama dari dua bersaudara, putra dari pasangan Jhon Edison Purba, S.Kep, Ns, M.Kes. dan Sri Rusmiyati, S.Kep, Ns. Pada tahun penulis mengikuti pendidikan Sekolah Dasar di SD Kristen Kaisarea Medan, kemudian tahun mengikuti pendidikan SLTP Negeri 10 Medan. Pada tahun penulis mengikuti sekolah Menengah Atas di SMA Swasta Cahaya Medan. Selanjutnya pada tahun 2008 penulis melanjutkan Studi ke Universitas Gadjah Mada Yogyakarta pada Fakultas Kehutanan Jurusan Teknologi Hasil Hutan dan selesai Februari kemudian pada bulan Agustus 2015 mendapatkan kesempatan melanjutkan pendidikan strata 2 di Sekolah Pascasarjana Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan.

10 DAFTAR ISI ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... RIWAYAT HIDUP... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN.. Halaman I. PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Hipotesis Penelitian Manfaat Penelitian... 6 II. TINJAUAN PUSTAKA Air Bersih Sampah dan Tempat Pembuangan Akhir Lindi Logam Berat Arang Aktif Sorpsi (Daya Serap) III. METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Bahan dan Alat Metode Penelitian Rancangan Percobaan Prosedur Penelitian Tahap Pengujian Arang Aktif Pengamatan Pengumpulan Data Analisis Data. 29 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Uji Kualitas Arang Aktif Rendemen Arang Aktif Kadar Air Arang Aktif Kadar Abu Arang Aktif Kadar Zat Mudah Menguap Arang Aktif Kadar Karbon Terikat Arang Aktif Daya Serap Benzena Arang Aktif.. 36 i ii iii iv v vii viii ix

11 Daya Serap Iodium Arang Aktif Daya Serap Metilen Biru Arang Aktif Kemampuan Arang Aktif Dalam Menyerap Logam Berat (Cu, Pb dan Cd) Kemampuan Arang Aktif Dalam Menyerap Logam Cu Kemampuan Arang Aktif Dalam Menyerap Logam Pb Kemampuan Arang Aktif Dalam Menyerap Logam Cd Morfologi Permukaan Arang Aktif Pembahasan Umum V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 56

12 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman 1. Tabel Rendemen Arang Aktif Tabel Kadar Air Arang Aktif Tabel Kadar Abu Arang Aktif Tabel Kadar Zat Mudah Menguap Arang Aktif Tabel Kadar Karbon Terikat Arang Aktif Tabel Daya Serap Benzena Arang Aktif Tabel Daya Serap Iodium Arang Aktif Tabel Daya Serap Metilen Biru Arang Aktif Tabel Hasil Daya Serap Logam Berat Cu Tabel Hasil Daya Serap Logam Berat Pb Tabel Hasil Daya Serap Logam Berat Cd Tabel Hasil Pengujian Spectrum Arang dan Arang Aktif Tempurung Kelapa.. 46

13 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman 1. Gambar Pori-Pori Arang Aktif Gambar Desain Pengaplikasian Arang Aktif Gambar Hasil Karakterisasi SEM Arang dan Arang Aktif Tempurung Kelapa Dengan Perbesaran 1000X

14 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman 1. Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Kadar Air Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Kadar Abu Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Zat Mudah Menguap Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Kadar Karbon Terikat Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Daya Serap Benzena Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Daya Serap Iodium Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Daya Serap Metilen Biru Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Daya Serap Logam Cu Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Daya Serap Logam Pb Arang Aktif Uji ANOVA dan DUNCAN Nilai Daya Serap Logam Cd Arang Aktif... 64

15 I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Air bersih merupakan sumber kehidupan yang sangat vital bagi manusia. Seiring dengan laju pertumbuhan penduduk dan industri, kebutuhan air bersih terus meningkat, disamping itu pencemaran terhadap air juga meningkat. Sampai saat ini kebutuhan air minum yang berkualitas dan memenuhi persyaratan kesehatan belum terpenuhi, sehingga perlu dilakukan usaha peningkatan kualitas air sesuai dengan (Peraturan Pemerintah No. 416/Menkes/IX/1990.) Peningkatan jumlah penduduk dan perkembangan suatu kota berakibat pula pada pola perubahan konsumsi masyarakat yang cukup tinggi dari tahun ke tahun, dengan luas lahan yang tetap akan mengakibatkan tekanan terhadap lingkungan semakin berat. Aktivitas manusia dalam memenuhi kebutuhan hidupnya yang berasal dari pertanian, industri dan kegiatan rumah tangga akan menghasilkan limbah yang memberi sumbangan pada penurunan kualitas air (Mahyudin, 2010). Sampah (refuse) adalah sebagian dari sesuatu yang tidak dipakai, tidak disenangi atau sesuatu yang harus dibuang, umumnya berasal dari kegiatan yang dilakukan oleh manusia (termasuk kegiatan industri), tetapi bukan biologis (karena human waste tidak termasuk di dalamnya) dan umumnya bersifat padat (Azwar, 1990). Sumber sampah bisa bermacam-macam, diantaranya adalah dari rumah tangga, pasar, warung, kantor, bangunan umum, industri, dan jalan. Perkembangan dan pertumbuhan penduduk yang pesat di daerah perkotaan mengakibatkan daerah pemukiman semakin luas dan padat. Secara terbatas yang disebut sampah hanya merupakan tumpukan bekas dan sisa tanaman (daun-daun gugur, sisa sayuran, sisa pertanian) ataupun sisa dan kotoran hewan, serta benda-benda lain yang setiap saat

16 dibuang. Tetapi secara luas, segala benda yang akhirnya dibuang disebut sampah dan dikumpulkan pada suatu tempat penampungan yang sering disebut TPA atau Dump Station (Suriawiria, 2003). Pencemaran sumber air oleh sampah terjadi karena sampah yang dibuang dengan cara open dumping dan tertimbun di TPA mengalami dekomposisi yang bersama air hujan menghasilkan cairan lindi (leachate). Lindi adalah bahan pencemar yang berpotensial mengganggu lingkungan dan kesehatan manusia. Air lindi dapat merembes ke dalam tanah, ataupun mengalir dipermukaan tanah dan bermuara pada aliran air sungai. Air lindi selalu menyertai pembuangan akhir sampah padat. Air lindi yang mengandung senyawa-senyawa organik dan anorganik dengan konsentrasi 5000 kali lebih tinggi dari pada air tanah, masuk dan mencemari air tanah atau air sungai (Maramis, 2008). Logam berat yang sering ditemukan dalam air lindi adalah arsen, kadnium, kromium, merkuri, nikel, seng, tembaga dan timbal. Logam- logam tersebut diketahui dapat mengumpul dan tinggal di dalam tubuh suatu organisme dalam jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi (Fatmawinira, 2005). Bahan anorganik pencemar lingkungan yang telah banyak diteliti pengaruhnya terhadap makhluk hidup ialah unsur logam dan senyawanya. Beberapa jenis logam berat seperti Merkuri (Hg), Kadmium (Cd), Timbal (Pb), Arsen (As) dan beberapa lainnya merupakan logam yang beracun terhadap makhluk hidup. Bahan kimia anorganik tersebut dapat menyebabkan keracunan akut maupun kronis, bergantung pada jenis logamnya, jumlahnya, spesies hewan, kondisi hewan, dan umurnya (Darmono, 2001). Biomassa merupakan keseluruhan materi yang berasal dari makhluk hidup, termasuk bahan organik yang hidup maupun yang mati, baik di atas permukaan tanah maupun yang ada di bawah permukaan tanah. Biomassa merupakan produk

17 fotosintesa dimana energi yang diserap digunakan untuk mengkonversi karbon dioksida dengan air menjadi senyawa karbon, hidrogen, dan oksigen. Biomasa bersifat mudah didapatkan, ramah lingkungan dan terbarukan. Secara umum potensi energi biomassa berasal dari limbah komoditif yang berasal dari sektor kehutanan, perkebunan dan pertanian. Potensi limbah biomassa terbesar adalah dari limbah kayu hutan, kemudian diikuti oleh limbah padi, jagung, ubi kayu, kelapa, tempurung kelapa, kelapa sawit dan tebu. Secara keseluruhan potensi energi limbah biomassa Indonesia diperkirakan sebesar ,43 MW. Dari jumlah tersebut, kapasitas terpasang hanya sekitar 178 MW atau 0,36% dari potensi yang ada (Hendrison, 2003). Tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian merupakan salah satu limbah biomassa yang terdapat di lingkungan yang sangat potensial dimanfaatkan untuk dijadikan arang aktif, karena limbah tersebut sangat banyak dan terbuang percuma dilingkungan sekitar. Selama ini masyarakat cenderung memanfaatkan limbah tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk gergajian kayu hanya sebagai bahan pakan ternak, bahan bakar atau terbuang percuma dilingkungan sekitar. Untuk menghindari hal tersebut maka dilakukan pemanfaatan limbah tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian tersebut, salah satunya yaitu sebagai bahan baku arang aktif (Mutmainnah, 2012). Tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu merupakan salah satu limbah yang dapat dijadikan atau dimanfaatkan untuk permasalahan lingkungan khususnya diperairan yakni dapat mengurangi potensi pencemaran lingkungan. Arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon. Dalam pembuatan arang aktif terdiri dari dua tahap utama yaitu proses karbonasi bahan baku dan proses

18 aktivasi. Karbonasi bahan baku merupakan proses pengarangan dalam ruangan tanpa adanya oksigen dan bahan kimia lainnya dalam proses pengarangan terjadi pembentukan pori-pori sedangkan aktivasi arang aktif berfungsi untuk memperbesar pori-pori dari arang aktif sehingga dapat menyerap logam berat dengan maksimal. Aktivasi yang dilakukan meliputi penambahan larutan bahan-bahan pengaktif seperti lain H 3 PO 4, ZnCl 2, NH 4 Cl, AlCl 3, HNO 3, KOH, NaOH, KMnO 4, H 2 SO 4, dan K 2 S, dan NaCl (Sembiring, 2003). Selain itu arang aktif yang dipakai mempunyai kadar air maksimal 15% dan kadar abu maksimal 10% untuk mempunyai daya serap yang maksimal. Limbah biomassa yang digunakan dalam penelitian ini adalah tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu digunakan sebagai adsorben logam berat yaitu tembaga (Cu), timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) pada air lindi TPA terjun. Sehingga dari hasil penelitian ini, diharapkan pemanfaatan limbah tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian dapat dimanfaatkan secara maksimal pengolahannya dan memiliki fungsi yang lebih bermanfaat bagi lingkungan terutama bagi penyerapan logam berat air lindi pada TPA Terjun. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana kualitas arang aktif yang berasal dari beberapa limbah biomassa yang digunakan sebagai adsorban? 2. Apakah arang aktif dari limbah tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian dapat menurunkan konsentrasi logam berat air lindi TPA?

19 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Menganalisis limbah biomassa tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian sebagai arang aktif yang memenuhi Standar Kualitas SNI Menganalisis kualitas arang aktif dari tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian dalam menurunkan konsentrasi logam berat (Cu, Pb dan Cd) pada air lindi TPA Terjun Hipotesis Penelitian Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini sebagai berikut : 1. Tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian diduga dapat digunakan sebagai arang aktif yang dapat memenuhi Standar Kualitas SNI Arang aktif dari tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian diduga dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas air lindi dengan perbedaan material dan kemampuan yang berbeda Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan bahan baku arang aktif dalam menyerap logam Cu, Pb, dan Cd dalam kandungan air lindi TPA Terjun, dengan memanfaatkan arang aktif yang dibuat dari bahan alam yang tidak dimanfaatkan lagi yang terdapat di lingkungan.

20 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Air Bersih Air merupakan salah satu bahan pokok yang mutlak dibutuhkan oleh manusia sepanjang masa. Air mempunyai hubungan yang erat dengan kesehatan. Apabila tidak diperhatikan maka air yang dipergunakan masyarakat dapat mengganggu kesehatan manusia. Untuk mendapatkan air yang baik, sesuai dengan standar tertentu, saat ini menjadi barang yang mahal karena air sudah banyak tercemar oleh bermacam-macam limbah dari hasil kegiatan manusia, baik limbah dari kegiatan industri dan kegiatan lainnya (Wardhana, 2004). Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 416/MenKes/Per/IX/1990, yang di maksud air bersih adalah air bersih yang digunakan untuk keperluan seharihari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah di masak. Air bersih merupakan salah satu kebutuhan manusia untuk memenuhi standar kehidupan manusia secara sehat. ketersediaan air yang terjangkau dan berkelanjutan menjadi bagian terpenting bagi setiap individu baik yang tinggal di perkotaan maupun di perdesaan. Air limbah atau air kotoran adalah air yang tidak bersih dan mengandung berbagai zat yang bersifat membahayakan kehidupan manusia atau hewan dan lazimnya muncul karena hasil perbuatan manusia termasuk industrialisasi (Azwar,1995). Dalam kehidupan sehari-hari pengelolaan air limbah dilakukan dengan cara menyalurkan air limbah tersebut jauh dari tempat tinggal tanpa diolah sebelumnya. Air buangan yang dibuang tidak saniter dapat menjadi media perkembangbiakan mikroorganisme pathogen, larva nyamuk ataupun serangga yang dapat menjadi media transmisi penyakit.

21 Pengelolaan air buangan yang tidak baik akan berakibat buruk terhadap lingkungan dan kesehatan masyarakat. Beberapa akibatnya yaitu (Kusnoputranto, 2000) : 1. Akibat Terhadap Lingkungan. Air buangan limbah dapat menjadi sumber pengotoran, sehingga bila tidak dikelola dengan baik akan dapat menimbulkan pencemaran terhadap air permukaan, tanah atau lingkungan hidup dan terkadang dapat dapat menimbulkan bau serta pemandangan yang tidak menyenangkan. 2. Akibat Terhadap Kesehatan Masyarakat. Lingkungan yang tidak sehat akibat tercemar air buangan dapat menyebabkan gangguan terhadap kesehatan masyarakat. Air buangan dapat menjadi media tempat berkembangbiaknya mikroorganisme pathogen, larva nyamuk ataupun serangga lainnya dan juga dapat menjadi media transmisi penyakit seperti cholera, thypus dan lainnya Sampah dan Tempat Pembuangan Akhir Segala macam organisme yang ada di alam ini selalu menghasilkan limbah atau bahan buangan. Walaupun sudah disediakan tempat pembuangan akhir untuk menimbun limbah yang dihasilkan oleh warga/manusia, namun karena limbah yang dihasilkan terus bertambah maka tempat pembuangan akhir (TPA) makin meluas. Mengingat akan hal ini, maka perlu pemikiran lebih lanjut bagaimana mengurangi jumlah limbah padat dengan memanfaatkan kembali limbah padat tersebut unntuk kepentingan manusia melalui proses daur ulang, sekaligus sebagai usaha untuk mengurangi pencemaran (Wardhana, 2000). Secara terbatas yang disebut sampah hanya merupakan tumpukan bekas dan sisa tanaman (daun-daun gugur, sisa sayuran, sisa pertanian) ataupun sisa dan kotoran

22 hewan, serta benda-benda lain yang setiap saat dibuang. Tetapi secara luas, segala benda yang akhirnya dibuang disebut sampah dan dikumpulkan pada suatu tempat penampungan yang sering disebut TPA (Tempat Pembuangan Akhir) atau Dump Station (Suriawiria, 2003). Sampah adalah sebagian dari sesuatu yang tidak dipakai, tidak disenangi atau sesuatu yang harus dibuang yang umumnya berasal dari kegiatan yang dilakukan oleh manusia (termasuk kegiatan industri) tetapi yang bukan biologis (karena human waste tidak termasuk didalamnya) dan umumnya bersifat padat karena air bekas tidak termasuk di dalamnya (Azwar, 1990). Menurut Kusnoputranto, (2000), sampah adalah sesuatu bahan/benda padat yang terjadi karena berhubungan dengan aktivitas manusia yang tak dipakai lagi, tak disenangi dan dibuang dengan cara-cara saniter kecuali buangan yang berasal dari tubuh manusia. Sampah bisa didefinisikan sesuatu bahan atau benda padat yang sudah tidak dipakai lagi oleh manusia, atau benda padat yang sudah digunakan lagi dalam suatu kegiatan manusia dan dibuang. Para ahli kesehatan masyarakat membuat batasan, sampah adalah (waste) adalah sesuatu yang tidak digunakan, tidak dipakai, tidak disenangi atau sesuatu yang dibuang, yang berasal dari kegiatan dan tidak terjadi dengan sendirinya Dengan demikian sampah mengandung prinsip-prinsip sebagai berikut : 3. Adanya sesuatu benda atau bahan padat 4. Adanya hubungan langsung/tak langsung dengan kegiatan manusia. 5. Benda atau bahan tersebut tidak dipakai lagi (Notoatmodjo, 2000). Menurut Maramis, (2008), sampah didefinisikan sebagai segala macam buangan yang dihasilkan dari aktivitas manusia atau hewan yang sudah tidak dapat digunakan lagi. Untuk pengelolaan sampah agar tidak menimbulkan dampak terhadap lingkungan dan kesehatan, maka sampah harus dikelola oleh suatu likaso/badan yang

23 disebut TPA. Dirjen PPM dan PLP Departemen Kesehatan RI (1989), mengemukakan pengertian TPA adalah upaya untuk memusnahkan sampah pada tempat tertentu. A. Lokasi untuk penempatan TPA harus memenuhi persyaratan teknis sebagai berikut: 1. Jarak terhadap pemukiman minimal 3 km. 2. Jarak terhadap sumber air baku untuk air minum (mata air, sumur, danau dan lain-lain) minimal 200 meter. Hal ini mengingat, bahwa hasil dekomposisi sampah dapat meresap melalui lapisan tanah dan menimbulkan pencemaran terhadap sunber air tersebut. 3. Tidak terletak pada daerah banjir, hal ini mengingat kemungkinan terbawanya sampah TPA oleh air yang akan mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan. 4. Tidak terletak pada lokasi yang permukaan air tanahnya tinggi, hal ini mengingat bahwa lokasi TPA pada tempat yang air tanahnya tinggi akan berakibat pencemaran air tanah baik kualitas maupun jumlahnya. Bila sampah langsung kontak dengan air tanah, pencemarannya akan meluas dan terjadi dalam waktu yang lama. 5. Jarak tepi paling dekat terhadap jalan besar/umum, sedikitnya 200 meter, hal ini mengingat alasan estetika, tidak terlihat dari jalan umum. Ini bisa dilakukan dengan membangun pagar atau penanaman pepohonan dan sebagainya. 6. Tidak merupakan sumber bau, kecelakaan serta memeperhatikan aspek estetika. 7. Jarak dari bandara tidak kurang dari 5 km.

24 B. Pengelolaan sampah di TPA harus memenuhi ketentuan sebagai berikut : 1. Diupayakan agar lalat, nyamuk, tikus, kecoa tidak berkembangbiak dan tidak menimbulkan bau. 2. Memiliki drainase yang baik dan lancar. 3. Leachate harus diamankan sehingga tidak menimbulkan masalah pencemaran. 4. TPA yang digunakan untuk membuang bahan beracun dan berbahaya, lokasinya harus diberi tanda khusus dan tercatat di Kantor Pemda. 5. Dalam hal tertentu jika populasi lalat melebihi 20 ekor per blok gris atau tikus terlihat pada siang hari atau nyamuk Aedes, maka harus dilakukan pemberantasan dan perbaikan cara-cara pengelolaan sampah. C. TPA yang sudah tidak digunakan : 1. Tidak boleh untuk pemukiman 2. Tidak boleh mengambil air untuk keperluan seharí-hari Untuk mengantisipasi dampak negatif yang diakibatkan oleh metode pembuangan akhir sampah yang tidak memadai seperti yang selalu terjadi di berbagai kota di Indonesia, maka langkah terpenting adalah memilih lokasi yang sesuai dengan persyaratan. Sesuai dengan SNI No tentang Tata Cara Pemilihan Lokasi TPA, bahwa lokasi yang memenuhi persyaratan sebagai tempat pembuangan akhir sampah adalah : - Jarak dari perumahan terdekat 500 m - Jarak dari badan air 100 m - Jarak dari airport 1500 m (pesawat baling-baling) dan 3000 m (pesawat jet) - Muka air tanah > 3 m - Jenis tanah lempung dengan konduktivitas hidrolik < 10-6 cm / det- Merupakan tanah tidak produktif

25 - Bebas banjir minimal periode 25 tahun 2.3. Lindi Tchobanoglous (1993) menyatakan bahwa lindi (leachate) adalah cairan yang meresap melalui sampah yang mengandung unsur- unsur terlarut dan tersuspensi atau cairan yang melewati landfill dan bercampur serta tersuspensi dengan zat-zat atau materi yang ada dalam tempat penimbunan (landfill) tersebut. Cairan dalam landfill merupakan hasil dari dekomposisi sampah dan cairan yang masuk ke tempat pembuangan seperti aliran atau drainase permukaan, air hujan dan air tanah. Sedangkan menurut Darmasetiawan (2004), lindi merupakan air yang terbentuk dalam timbunan sampah yang melarutkan banyak sekali senyawa yang ada sehingga memiliki kandungan pencemar khususnya zat organik yang sangat tinggi. Lindi sangat berpotensi menyebabkan pencemaran air, baik air tanah maupun permukaan sehingga perlu ditangani dengan baik. Masalah yang ada di TPA salah satunya adalah adanya lindi sampah. Lindi sering terkumpul pada pertengahan titik pada lahan urug. lindi mengandung berbagai turunan senyawa kimia dari pelrutan sampah pada lahan urug dan hasil reaksi kimia dan biokimia yang terjadi pada lahan urug. Apabila penanganan dan pengolahan lindi sampah tidak dilakukan secara optimal, lindi sampah ini akan masuk ke dalam air tanah ataupun ikut terbawa dalam aliran permukaan. Upaya penanggulangan masalah ini dimulai dari tahap pemilihan lokasi, dan dilanjutkan sampai sarana TPA tersebut ditutup (Damanhuri, 1996) Logam Berat Logam berat merupakan komponen alami tanah. Elemen ini tidak dapat didegradasi maupun dihancurkan. Disebut logam berat berbahaya karena umumnya memiliki rapat massa tinggi (5 g/cm 3 ) dan sejumlah konsentrasi kecil dapat bersifat racun dan berbahaya (Subowo dkk, 1999). Logam-logam berat diketahui dapat

26 mengumpul didalam tubuh suatu organisme dan tetap tinggal dalam tubuh untuk jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi (Saeni, 1997). Menurut Vouk (1986) terdapat 80 jenis dari 109 unsur kimia di muka bumi ini yang telah teridentifikasi sebagai jenis logam berat. Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis pertama adalah logam berat esensial, dimana keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya. Sedangkan jenis kedua adalah logam berat tidak esensial atau beracun, dimana keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya dan dapat bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain Timbal Timbal/ (Pb) pada perairan ditemukan dalam bentuk terlarut dan tersuspensi. Kelarutan timbal cukup rendah sehingga kadar timbal di dalam air relatif sedikit. Kadar dan toksisitas timbal dipengaruhi oleh kesadahan, ph, alkalinitas, dan kadar oksigen. Kadar timbal dalam kerak bumi sekitar 15 mg/kg. Sumber alami utama timbal adalah galena (PbS), gelesite (PbSO4) dan cerrusite (PbCO3) (Effendi, 2003) Toksisitas Pb dalam Makhluk Hidup Pengaruh toksisitas akut timbal jarang ditemui, tetapi pengaruh toksisitas kronik paling sering ditemukan. Pengaruh toksisitas kronis sering dijumpai pada pekerja tambang dan pabrik pemurnian logam, pabrik mobil (proses pengecatan), penyimpanan bateri, percetakan, pelapisan logam dan pengecatan sistem semprot (Darmono, 2001). Dampak keracunan timbal dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan hemoglobin, gangguan ginjal, otak, hati, sistem reproduksi, dan sistem saraf sentral (Fardiaz, 2006).

27 2.4.2 Kadmium Logam Kadmium (Cd) dan bermacam-macam bentuk persenyawaanya dapat masuk ke lingkungan, terutama sekali merupakan efek samping dari aktivitas yang dilakukan manusia. Boleh dikatakan bahwa semua bidang industri yang melibatkan Cd dalam proses operasionalnya menjadi sumber pencemaran Cd (Darmono, 2001) Toksisitas Cd dalam Makhluk Hidup Keracunan kadmium akut biasanya terjadi karena menghirup debu dan asap yang mengandung kadmium dan garam kadmium yang termakan akan menimbulkan mual, muntah, diare dan kejang perut. Keracunan kronis terjadi bila inhalasi kadmium dosis kecil dalam waktu lama dan gejala juga berjalan kronis. Kadmium menyebabkan nefrotoksisitas (toksik ginjal), yaitu gejala proteinurea, glikosuria, dan aminoasiduria disertai dengan penurunan laju filtrasi glomerulus ginjal. Kasus keracunan kadmium kronis juga menyebabkan gangguan kardiovaskuler dan hipertensi. Hal tersebut terjadi karena tingginya afinitas jaringan ginjal terhadap kadmium. Selain itu juga dapat menyebabkan terjadinya osteomalase karena terjadi interferensi daya keseimbangan kandungan kalsium dan fosfat dalam ginjal (Darmono, 2001) Tembaga Logam Cu merupakan salah satu bentuk logam berat essensial untuk kebutuhan makluk hidup sebagai elemen mikro. Logam ini dibutuhkan sebagai sebagai unsur yang berperan dalam pembentukan enzim oksidatif dan pembentukan kompleks Cu-protein yang dibutuhkan untuk pembentukan hemoglobin, kolagen, pembuluh darah (Darmono, 1995) Toksisitas Cu dalam Makhluk Hidup Toksitas logam tembaga yang terjadi pada manusia khususnya terjadi pada anak-anak

28 yang biasanya terjadi karena adanya tembaga sulfat, beberapa gejala keracunan tembaga adalah sakit perut, mual, muntah, diare dan beberapa kasus yang parah yang dapat menyebabkan gagal ginjal dan kematian (Darmono, 2001) Arang aktif Arang aktif adalah arang yang bersifat adsorptif dengan daya serap mencapai 3-7 kali dari daya serap arang dan diperoleh dari berbagai limbah biomassa. Arang aktif mampu menyerap anion, kation, dan molekul dalam bentuk senyawa organik dan anorganik berupa larutan dan gas sehingga digunakan sebagai absorben polutan berkadar rendah pada produk-produk industri makanan, minuman, dan farmasi (Hendra, 2007). Arang aktif dapat menghilangkan bau, warna dan rasa yang tidak enak, akibat adanya bahan organik, khlorin dan klorinasi, radon, bakteri, virus, dan gas didalam air (Saryati dkk., 2004). Arang aktif dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas permukaan karbon aktif berkisar antara m 2 /gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai daya serap yang bagus. Arang aktif dapat dibuat melalui dua tahap, yaitu tahap karbonasi dan aktivasi (Sembiring, 2003). Bahan baku yang dapat dibuat menjadi karbon aktif adalah semua bahan yang mengandung karbon, baik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan, binatang ataupun barang tambang. Bahan-bahan tersebut adalah berbagai jenis kayu, sekam padi, tulang binatang, batu-bara, tempurung kelapa, kulit biji kopi. Karbonasi merupakan proses pengarangan dalam ruangan tanpa adanya oksigen dan bahan kimia lainnya, pada proses ini pembentukan struktur pori dimulai, sedangkan aktivasi dilakukan dengan perendaman arang dalam, arang direndam dalam larutan pengaktif bahan pengaktif masuk di antara sela-sela lapisan heksagonal

29 karbon aktif dan selanjutnya membuka permukaan yang tertutup dan memperbesar pori. Bahan-bahan kimia yang dapat digunakan antara lain H 3 PO 4, ZnCl 2, NH 4 Cl, AlCl 3, HNO 3, KOH, NaOH, H 3 BO 3, KMnO 4, H 2 SO 4, K 2 S, dan NaCl. Aktivasi dibagi menjadi dua yaitu aktivasi fisika dan aktivasi kimia. Aktivasi fisika dapat didefinisikan sebagai proses memperluas pori dari arang aktif dengan bantuan panas, uap dan gas CO 2. Sedangkan aktivasi kimia merupakan aktivasi dengan pemakaian bahan kimia yang dinamakan aktivator. Proses pembuatan arang aktif dari limbah penggergajian batang kelapa yang dilakukan oleh Pari dan Abdurrohim (2003), dilakukan dengan aktivasi kimia dan bahan pengaktif yang digunakan Natrium Hidroksida (NaOH). NaOH termasuk bahan kimia yang dapat dipergunakan sebagai pengaktif karena merupakan bahan kimia tidak berbahaya, murah, dan mudah didapat. Kualitas arang aktif ditentukan oleh beberapa faktor diantaranya adalah waktu aktivasi, suhu aktivasi, jenis bahan pengaktif, konsentrasi bahan pengaktif, dan cara aktivasi (Pujiarti dan Sutapa, 2005). Kualitas arang aktif yang baik menurut Standar Industri Indonesia (SII No ) yaitu kadar air maksimum 15% dan kadar abu maksimum 10%. Kadar abu yang rendah akan mempunyai daya serap yang lebih bagus (Sembiring, 2003) Sorpsi ( Daya Serap) Sorpsi adalah proses penyerapan ion oleh partikel penyerap. Proses sorpsi dibedakan menjadi dua yaitu adsorpsi dan absorpsi. Dinamakan proses adsorpsi jika ion atau senyawa yang diserap tertahan pada permukaan partikel penyerap dan proses pengikatan berlangsung sampai di dalam partikel penyerap disebut sebagai proses absorpsi (Afiatun, 2004). Daya serap yang terjadi dalam arang aktif terdapat tiga tahap yaitu: zat terjerap pada arang aktif bagian luar, kemudian menuju pori-pori arang, dan terjerap pada dinding bagian dalam arang aktif. Menurut IUPAC, karbon

30 aktif diklasifikasikan berdasarkan ukuran porinya menjadi mikropori (diameter <2 nm), mesopori (diameter 2 50 nm), dan makropori (diameter >50 nm) (Baker 1997). Gambar 1. Pori pori arang aktif Adsorpsi dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu: 1. Adsorpsi fisik Adsorpsi fisik merupakan suatu proses bolak-balik apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dan adsorben lebih besar daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben (Oscik, 1991). 2. Adsorpsi kimia Adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), gaya pengikatannya merupakan interaksi kimiawi artinya adanya transfer elektron antara adsorbat dengan adsorben.

31 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan mulai bulan Maret sampai dengan Juli Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah air lindi yang diambil dari Tempat Pembungan Akhir Sampah (TPA) Terjun, Medan. Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini terdiri dari pengukuran rendemen, kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon terikat, daya serap benzena, daya serap iodium, dan daya serap metilen biru yang dilakukan di Fakultas MIPA USU. Pengujian logam berat berupa Cu, Pb dan Cd yang dilakukan di SUCOFINDO cabang Medan dan Balai Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BTKLPP) Kelas I Medan. Untuk pengujian morfologi permukaan pada Arang aktif dilakukan di Fakultas Fisika UNIMED Bahan dan Alat 1. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air lindi TPA Medan, larutan HNO 3 pekat (Merck), larutan standar timbal (Pb), larutan standar kadmium (Cd), larutan standar tembaga (Cu), larutan benzena, larutan iodium, larutan metilen biru, arang aktif tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian, NaOH, aquades,. 2. Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain pipet tetes, labu ukur 250 ml, 1000 ml, 100 ml, corong, neraca analitik, botol semprot, beaker glass 250 ml, botol kaca, kertas saring, oven, desikator, cawan nikel, Spektroskopi Serapan Atom, shaker bath, erlenmeyer 250 ml, aluminium foil, furnace, Hitachi S- 3400N.

32 3.3. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen dengan menguji potensi arang aktif dari limbah tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit dan serbuk kayu gergajian dalam menyerap logam berat berupa Pb, Cd, dan Cu pada air lindi TPA Rancangan Percobaan Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial karena memakai satu faktor perlakuan dan bahannya berbeda yaitu limbah bahan baku (tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian). Maka dalam penelitian ini menggunakan 4 taraf perlakuan, sedangakan untuk ulangan masing-masing taraf perlakuan akan mendapatkan ulangan sebanyak 3 kali. Sehingga diperlukan sebanyak 12 perlakuan, yang penempatannya dilakukan secara acak terhadap semua pengamatan. Jumlah taraf pada faktor perlakuan dibedakan menjadi 2 sebagai berikut : Variabel bebas: - K1 = Tongkol Jagung Ulangan : U1 = Ulangan 1 - K2 = Tempurung Kelapa U2 = Ulangan 2 - K3 = Pelepah Kelapa Sawit U3 = Ulangan 3 - K4 = Serbuk Kayu Gergajian Parameter uji: Pengujian kualitas arang aktif yaitu rendemen, kadar air, kadar abu, kadar zat mudah menguap, kadar karbon terikat, daya serap benzena, daya serap iodium, dan daya serap metilen biru dan serapan logam berat Cu, Pb dan Cd Prosedur Penelitian 1. Tahap Persiapan Pada tahap ini dilakukan penyiapan bahan baku berupa penjemuran terhadap masing-masing limbah tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan

33 serbuk kayu gergajian hingga kondisi kering. Tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk kayu gergajian kemudian di potong-potong agar mempermudah dalam proses pengarangan. 2. Tahap Karbonisasi Proses karbonisasi merupakan proses pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon dengan suhu tinggi dan tanpa udara (Salamah, 2008). Masing-masing sampel limbah tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, dan serbuk gergajian kayu yang telah kering dimasukkan kedalam tungku pembakaran dan kemudian dibakar pada suhu C selama 2 jam hingga menjadi arang (Kurniati, 2008). Hasil karbonisasi didinginkan selama 24 jam, kemudian arang hasil karbonisasi kemudian dihaluskan sehingga lolos ayakan 60 mesh. 3. Tahap Aktivasi Pada tahap ini, arang yang telah dihaluskan kemudian dilakukan proses aktivasi secara kimia dan fisik. Masing-masing sampel arang kemudian diaktivasi secara kimia dengan merendam masing-masing sampel arang dalam larutan NaOH dengan konsentrasi 1% selama 24 jam agar bahan pengaktif dapat bekerja dengan baik, kemudian arang aktif tersebut dikeringkan (Pujiarti dan Sutapa, 2005). Lalu masing-masing sampel arang yang telah diaktivasi kimia kemudian dilakukan aktivasi secara fisik dengan masing-masing sampel arang dimasukkan dalam alat berupa furnace pada suhu 700 o C selama 60 menit. Setelah diaktivasi selesai, dibiarkan dingin terlebih dahulu sebelum arang aktif dikeluarkan dari furnace agar tidak menjadi abu karena akan terbakar sempurna saat kontak langsung dengan udara Tahap Pengujian Arang Aktif 1. Rendemen Arang Aktif Rendemen arang aktif didapatkan dengan membandingkan berat arang aktif

34 tanpa air yang diperoleh setelah aktivasi (W2) dengan berat awal arang tanpa air (W1) sebelum aktivasi, digunakan rumus : W 2 Rendemen (%) = x 100% W1 Keterangan : W1 = Berat awal arang (gram) W2 = Berat arang aktif yang diperoleh (gram) 2. Kadar Air Arang Aktif Air menguap pada suhu di atas 100 C. Kehilangan bobot contoh setelah pemanasan pada 115 C dihitung sebagai air yang terdapat dalam contoh. Prosedur Pengujian: Contoh uji ditimbang sebesar 1 gram (B1) dalam botol timbang yang telah diketahui bobotnya. Setelah itu contoh uji dimasukkan ke dalam oven yang telah diatur suhunya (115±5 C) selama 3 jam. Penimbangan dilakukan setiap dua jam setelah suhu (115±5 C) tercapai dengan terlebih dahulu mendinginkan contoh uji dalam desikator. Contoh uji kemudian ditimbang sampai mencapai berat konstan (B2). Kadar air dihitung dengan menggunakan rumus berikut: Kadar Air (%) = BB1 BB2 BB2 x 100% Keterangan : B1 = Berat awal contoh uji (gram) B2 = Berat akhir contoh uji (gram) 3. Kadar Zat Mudah Menguap Arang Aktif Zat-zat organik yang terikat dalam arang akan menguap pada pemanasan tanpa oksigen pada suhu 950ºC. Kehilangan bobot contoh dihitung sebagai bagian yang hilang pada pemanasan 950ºC. Prosedur Pengujian:

35 Contoh uji ditimbang sebesar 1 gram (D1) ke dalam cawan porselen yang sudah diketahui beratnya. Setelah contoh uji dimasukkan ke dalam cawan, ditutup dengan tutup cawan porselen yang telah disediakan. Agar tidak ada udara yang masuk ke dalam cawan pada saat proses pengujian, ditambahkan kawat pengikat pada cawan porselen. Kemudian memanaskan cawan sampai 950 o C dalam furnace. Setelah suhu tercapai, dibiarkan dingin terlebih dahulu, kemudian dimasukkan dalam desikator dan ditimbang (D2). Bagian yang hilang pada pemanasan 950 C dicari dengan rumus : D1 D2 Kadar Zat Mudah Menguap (%) = x 100% D1 Keterangan : D1 = Berat contoh uji awal (gram) D2 = Berat contoh uji setelah pemanasan (gram) 4. Kadar Abu Arang Aktif Sampel penelitian diabukan di dalam furnace pada suhu 600 C, sisa pengabuan dihitung sebagai abu dalam contoh. Prosedur Pengujian: Contoh uji ditimbang sebesar 1 gram (E1) ke dalam cawan porselin yang telah diketahui beratnya. Contoh uji dimasukkan kedalam furnace, dan dinaikkan suhunya secara perlahan. Bila telah mencapai suhu 600 C, matikan furnace kemudian cawan didinginkan dalam desikator dan ditimbang sampai bobot konstan (E2). Rumus : Kadar Abu (%) = E2 E1 x 100 % Keterangan : E1 = Berat contoh uji awal (gram) E2 = Berat contoh uji setelah diabukan (gram)

36 5. Kadar Karbon Terikat Arang Aktif Pengujian karbon aktif murni adalah mengurangkan 100% terhadap kadar abu dan bagian yang hilang pada pemanasan 950 o C. Prosedur Pengujian: Kadar karbon terikat diperoleh berdasarkan hasil perhitungan pengurangan 100% terhadap kadar zat mudah menguap (F), kadar abu (A) dan kadar air (B). Rumus : Kadar Karbon Terikat (%) = 100 (F + A) % Keterangan : F = Kadar Zat Mudah Menguap (%) A = Kadar abu (%) 6. Daya Serap terhadap Uap Benzena Arang Aktif Arang aktif akan menyerap uap benzena tersebut. Bertambahnya berat pada arang aktif dihitung sebagai daya serap terhadap benzena. Prosedur Pengujian: Contoh uji ditimbang sebesar 1 gram (H1) dan diletakkan ke dalam gelas arloji. Setelah itu dimasukkan ke dalam desikator yang telah dijenuhkan dengan uap benzena selama 24 jam. Contoh uji yang telah menyerap benzena (H2) didiamkan pada udara terbuka selama 5 menit untuk mengeluarkan uap yang menempel pada permukaan gelas arloji. Rumus : Daya Serap Benzena (%) = H2 H1 H1 x 100 % Keterangan : H1 = Berat arang aktif sebelum mengadsorpsi uap benzena (gram) H2 = Berat arang aktif sesudah mengadsorpsi uap benzena (gram)

37 7. Daya Serap terhadap Iodium Arang Aktif Arang mempunyai daya menyerap larutan I 2. Berkurangnya kepekatan 0,1 N larutan I 2 diperhitungkan sehingga mendapatkan daya serap terhadap I 2. Nilai daya serap arang aktif terhadap iodium mengindikasikan kondisi luas permukaan spesifik yang tersusun oleh struktur pori-pori mikro. Prosedur Pengujian: Contoh uji seberat 0,1 gr mula-mula dipanaskan dengan suhu 115±5 0 C selama 1 jam. Contoh uji tersebut didinginkan dalam desikator dan ditimbang berdasarkan berat kering tanur arang aktif (W) kemudian dipindahkan ke tempat berwarna gelap dan tertutup. Sebanyak 50 ml larutan iodium 0,1 N ditambahkan ke dalam tempat tersebut lalu dikocok selama 15 menit pada suhu kamar. Setelah semuanya selesai, contoh uji didiamkan hingga contoh uji mengendap dan larutannya menjadi bening. Selanjutnya contoh uji dititrasi dengan larutan Na 2 S 2 O 3 0,1 N yang diperlukan (V) sesuai standar normalitas larutan Na 2 S 2 O 3 0,1 N (N). Jika warna kuning dari larutan sudah terlihat samar maka ditambahkan larutan kanji 1% sebagai indikator. Titrasi kembali dilakukan dengan teratur sampai mendapatkan titik akhir yaitu warna biru larutan hilang. Rumus : Daya Serap I 2 (mg/g) = 10 V x N 0,1 G x 12,96 x 5 Keterangan : V = Larutan Natrium Tiosulfat yang diperlukan (ml) N = Normalitas larutan Natrium Tiosulfat G = Berat contoh uji (gram) 12,96 = Jumlah I 2 sesuai dengan 1 ml larutan Natrium Tiosulfat 0,1 N

38 h. Daya Serap Terhadap Metilen Biru Arang Aktif Arang aktif ditimbang masing-masing sebanyak 0.2 gr kemudian dimasukkan ke dalam Erlenmeyer yang berbeda selanjutnya tambahkan metilen blue 50 ppm ke dalam masing-masing tabung reaksi sebanyak 100 ml dan didiamkan selama 1 jam kemudian dilakukan penyaringan dan metilen blue yang dihasilkan diukur konsentrasinya dengan spektroskopi UV-Vis Pengamatan Sampel diambil sebanyak 7 liter dari tempat penampungan air lindi kemudian dimasukkan ke dalam beberapa botol kaca dan diberi label. Parameter yang diamati adalah sebagai berikut : 1. Sistem Batch Cara Kerja pada sistem ini dilakukan dengan merendam masing masing 1 gram arang aktif tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit dan serbuk kayu gergajian pada 600 ml air lindi selama 30 menit. Setelah air lindi disaring dengan kertas saring kemudian ditambah 5 ml HNO3 dan dihomogenkan dengan shaker bath selama 20 menit. Selanjutnya disaring dan diukur kandungan logam pada air lindi (Braun, 1982). Desain Pengaplikasiaan Arang Aktif adalah sebagai berikut Air Lindi Arang Aktif Gambar 2. Desain Pengaplikasiaan Arang Aktif

39 2. Scanning Electron Microscopy Karakterisasi ini dilakukan untuk mengetahui morfologi permukaan pada Arang aktif tempurung kelapa. Pengujian Scanning Elektron Microscopy (SEM) dilakukan menggunakan alat Hitachi S- 3400N dengan perbesaran 500X dan 5000X (Aiman, 2015) Pengumpulan Data Selama Penelitian, data yang diamati dan dikumpulkan adalah sebagai berikut: 1. Pengujian Arang Aktif (Rendemen, Kadar Air, dan Kadar Zat Mudah Menguap, Kadar Abu, Kadar Karbon Terikat, Daya Serap Benzen, Daya Serap Iodine, Daya Serap Metilen Biru) 2. Pengukuran Penyerapan Logam Berat (Pb, Cd, dan Cu) Air Lindi 3. Pengujian morfologi pada arang aktif tempurung kelapa Analisis Data Data pengamatan yang diperoleh dari Rancangan Acak Lengkap (RAL) dianalisis dengan Analisis Of Variance (ANOVA) menggunakan Software SPSS. Selanjutnya, untuk mengetahui informasi lebih detail apakah ada perbedaan pengaruh yang signifikan antar taraf perlakuan dari sebuah variabel maka dilakukan uji lanjutan. Karena jumlah perlakuan lebih kecil dari 5, maka dilakukan uji lanjutan dengan uji Duncan.

40 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Arang aktif yang dihasilkan pada penelitian ini memiliki sifat dan karakteristik yang bervariasi. Kualitas arang aktif yang dibahas berikut meliputi rendemen, kadar air, kadar abu, kadar zat mudah menguap, kadar karbon terikat, daya serap benzena, daya serap iodium, daya serap metilen biru, aplikasi arang aktif sebagai penyerap logam berat Cu, Pb, dan Cd air lindi dan morfologi permukaan arang aktif Uji Kualitas Arang Aktif Rendemen Arang Aktif Perhitungan rendemen arang aktif bertujuan untuk mengetahui jumlah arang aktif yang dihasilkan setelah proses aktivasi dari arang menjadi arang aktif. Berikut hasil pengukuran kadar air arang aktif pada Tabel 1 berikut: Tabel 1. Rendemen Arang Aktif No Bahan Baku Rendemen (%) 1 Tempurung Kelapa 48,681 2 Serbuk Kayu Gergajian 47,076 3 Pelepah Kelapa Sawit 56,197 4 Tongkol Jagung 58,063 Hasil pengujian rendemen arang aktif menunjukkan nilai rendemen terendah terdapat pada serbuk kayu gergajian yaitu 47,076 % dan nilai rendemen tertinggi terdapat pada tongkol jagung yaitu 58,063 %. Perbedaan rendemen yang dihasilkan pada penelitian ini diduga dikarenakan adanya perbedaan senyawa yang terdapat pada bahan baku, berat jenis bahan baku dan jenis bahan baku, sehingga sangat memungkinkan adanya perbedaan jumlah senyawa zat mudah menguap yang terbuang. Tingginya rendemen tongkol jagung yang dihasilkan diduga disebabkan karena pada waktu karbonisasi senyawa-senyawa non karbon seperti CO 2, CO, dan H 2 belum terurai dengan baik, sehingga menempel pada permukaan arang aktif yang belum terurai secara sempurna (Pari dkk., 2000). Menurut Hudaya dan Hartono

41 (1990), hal ini karena reaksi oksidasi antara arang dengan panas dalam furnace yang semakin besar sehingga senyawa seperti tar, destilat dan asam organik lain banyak yang keluar akibatnya arang aktif yang dihasilkan akan semakin bagus dalam adsorban logam berat Kadar Air Arang Aktif Salah satu sifat kimia dari arang aktif yang mempengaruhi kualitas arang aktif yaitu kadar air. Penentuan kadar air dilakukan dengan penimbangan sebanyak 1 gram arang aktif sebagai massa mula-mula yang dipanaskan dalam oven pada suhu 100 o C selama 3 jam. Hal tersebut bertujuan untuk melakukan dehidrasi pada arang aktif tongkol jagung, tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit, serbuk kayu gergajian secara maksimal. Selanjutnya, dimasukkan ke dalam desikator untuk didinginkan dan dilakukan penimbangan kembali untuk memperoleh bobot konstan arang aktif. Berikut hasil pengukuran kadar air arang aktif pada Tabel 2 berikut: Tabel 2. Kadar Air Arang Aktif No Bahan Baku Kadar Air (%) 1 Tempurung Kelapa 3,742 2 Serbuk Kayu Gergajian 2,687 3 Pelepah Kelapa Sawit 3,395 4 Tongkol Jagung 3,061 Dari pengujian didapatkan nilai rata-rata kadar air arang aktif yang dihasilkan adalah berkisar antara 2,687-3,742 %. Kadar air arang aktif tertinggi diperoleh dari arang aktif tempurung kelapa sedangkan kadar air rendah (terbaik) diperoleh dari arang aktif serbuk kayu gergajian. Kadar air maksimal arang aktif berdasarkan SNI adalah 15 %, dengan demikian kadar air arang aktif yang dihasilkan semuanya memenuhi syarat karena berada dibawah nilai maksimal. Rendahnya nilai kadar air arang aktif menunjukan kandungan air dalam bahan baku sebagian besar telah menguap pada saat aktifasi. Selain itu, semakin rendah nilai kadar air arang aktif yang dihasilkan maka semakin baik karena akan mempengaruhi daya serap yang

42 dihasilkan oleh arang aktif tersebut (Pari, 1996). Dari hasil analisis statistik pada Lampiran 1, diketahui bahwa semua bahan arang aktif menunjukkan tidak adanya perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap kadar air arang aktif Kadar Abu Arang Aktif Selain kadar air, parameter lain yang juga mempengaruhi kualitas arang aktif adalah kadar abu. Kadar abu merupakan persentase berat oksida-oksida mineral dalam karbon seperti silikon, sulfur, kalsium, dan komponen lain dalam jumlah kecil. Penetuan kadar abu bertujuan untuk menentukan kandungan oksida logam yang masih terdapat dalam arang aktif setelah melalui proses aktivasi pada suhu 600 o C (Pari, 1996). Semakin rendah kadar abu dalam arang aktif maka semakin baik dan mempengaruhi kualitas arang aktif sebagai adsorban logam berat. Pengujian kadar abu dilakukan dengan memanaskan arang aktif dalam tanur pada suhu 600 o C selama 1 jam. Hasil yang diperoleh adalah abu berupa oksidaoksida logam yang terdiri dari mineral yang tidak dapat menguap pada proses pengabuan. Penurunan tersebut disebabkan adanya aktivator asam yang dapat melarutkan oksida-oksida logam (Chang, 2005). Nilai kadar abu untuk semua sampel arang aktif lebih rendah dari ambang batas kualitas arang aktif yaitu sebesar 10% atau telah memenuhi standar yang telah ditetapkan SNI Berikut hasil analisis kadar abu arang aktif terlihat pada Tabel 3. Tabel 3. Kadar Abu Arang Aktif No Bahan Baku Kadar Abu (%) 1 Tempurung Kelapa 1,476a 2 Serbuk Kayu Gergajian 4,118d 3 Pelepah Kelapa Sawit 2,565c 4 Tongkol Jagung 2,197b Hasil pengujian kadar abu arang aktif menunjukkan nilai kadar abu berkisar antara 1,4766-4,1187 %. Kadar abu arang aktif terendah (terbaik) diperoleh dari arang

43 aktif tempurung kelapa, sedangkan kadar abu tertinggi diperoleh dari arang aktif serbuk kayu gergajian. Kadar abu arang aktif berdasarkan SNI maksimal adalah 10 % sehingga arang aktif yang dihasilkan telah memenuhi syarat karena kadar abu kurang dari 10 %. Semakin kecil kadar abu yang dihasilkan maka arang aktif akan semakin baik. Menurut Pari, dkk (1996) kadar abu yang tinggi dapat mengurangi kemampuan arang aktif untuk menyerap gas dan larutan karena kandungan mineral (oksida logam) yang terdapat dalam abu akan menyebarkan dalam kisi-kisi arang aktif sehingga menutup pori-pori arang aktif. Kadar abu sangat dipengaruhi oleh material anorganik yang terkandung dalam bahan baku yang tetap bertahan meskipun telah mengalami pembakaran pada suhu yang tinggi. Peningkatan kadar abu dapat terjadi akibat terbentuknya garam-garam mineral pada saat proses pengarangan yang bila dilanjutkan akan membentuk partikel-partikel halus dari garam mineral tersebut. Hal ini disebabkan karena adanya kandungan bahan mineral yang terdapat di dalam bahan awal biomassa pembuat karbon. Dari hasil analisis statistik pada Lampiran 2, diketahui bahwa semua bahan arang aktif menunjukkan perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap kadar abu arang aktif Kadar Zat Mudah Menguap Arang Aktif Penetapan kadar zat mudah menguap bertujuan untuk mengetahui jumlah zat atau senyawa yang belum menguap pada proses karbonisasi dan aktivasi tetapi menguap pada suhu 950 o C. Menurut Sudrajat dan Pari (2011), komponen yang terdapat dalam arang aktif adalah air, abu, karbon terikat, nitrogen, dan sulfur. Besarnya kadar zat mudah menguap mengarah kepada kemampuan daya serap arang aktif. Sehingga semakin kecil zat mudah menguap arang aktif, maka semakin baik arang aktif dalam adsorban logam berat. Adapun kadar zat mudah menguap yang terukur pada penelitian arang aktif tempurung kelapa dapat dilihat pada Tabel 4.

44 Tabel 4. Kadar Zat Mudah Menguap Arang Aktif No Bahan Baku Kadar Zat Mudah Menguap (%) 1 Tempurung Kelapa 45,215d 2 Serbuk Kayu Gergajian 28,231b 3 Pelepah Kelapa Sawit 33,109c 4 Tongkol Jagung 22,248a Hasil pengujian kadar zat mudah menguap arang aktif diperoleh nilai berkisar antara 22,248-45,215 %. Kadar zat mudah menguap terendah (terbaik) diperoleh dari arang aktif tongkol jagung sedangkan kadar zat mudah menguap tertinggi terdapat pada arang aktif tempurung kelapa. Nilai zat mudah menguap dalam penelitian ini yang memenuhi standar SNI , yaitu kurang dari 25 % adalah arang aktif yang terbuat dari tongkol jagung. Tingginya kadar zat mudah menguap arang aktif dalam penelitian ini diduga disebabkan oleh tidak sempurnanya penguraian senyawa non karbon seperti CO 2, CO, CH 4, dan H 2 yang menempel pada permukaan arang aktif, sehingga dapat mempengaruhi hasil pengaplikasian arang aktif baik untuk penyerapan gas maupun larutan (Pari Dkk., 2000). Dari hasil analisis statistik pada Lampiran 3, diketahui bahwa semua bahan arang aktif menunjukkan perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap kadar zat mudah menguap arang aktif Kadar Karbon Terikat Arang Aktif Karbon dalam arang adalah zat yang terdapat pada fraksi hasil pirolisis selain abu (zat organik) dan zat-zat atsiri yang masih terdapat pada pori-pori arang. Penentuan kadar karbon terikat bertujuan untuk mengetahui kandungan karbon setelah proses karbonisasi dan aktivasi (Suryani, 2009). Sehingga semakin tinggi kadar karbon terikat, maka arang aktif tersebut akan lebih baik dalam adsorban logam berat. Kadar karbon terikat dihitung dari nilai kadar zat mudah menguap dan kadar abu. Berikut hasil uji kadar karbon terikat arang aktif pada Tabel 5.

45 Tabel 5. Kadar Karbon Terikat Arang Aktif No Bahan Baku Kadar Kadar Karbon Terikat (%) 1 Tempurung Kelapa 50,615a 2 Serbuk Kayu Gergajian 70,279c 3 Pelepah Kelapa Sawit 64,331b 4 Tongkol Jagung 75,562d Besarnya nilai rata-rata kadar karbon terikat arang aktif yang dihasilkan penelitian ini berkisar antara 50,615-75,562 %. Nilai kadar karbon terikat terbesar (terbaik) diperoleh pada arang aktif tongkol jagung, sedangkan kadar karbon terikat terkecil terdapat pada arang aktif tempurung kelapa. Nilai kadar karbon terikat untuk arang aktif menurut SNI adalah lebih besar dari 65 %, yang memenuhi standar adalah arang aktif yang terbuat dari tongkol jagung dan serbuk kayu gergajian. Kenaikan tersebut disebabkan rendahnya persentase kadar abu dan kadar zat mudah menguap yang terdapat pada arang aktif. Nilai rata-rata kadar karbon terikat arang aktif pada tongkol jagung lebih tinggi dibandingkan dengan arang aktif pada tempurung kelapa. Kecenderungan ini sama dengan penelitian Pari dkk,. (2000) tentang perubahan arang aktif dari batu bara. Rendahnya kadar kabon terikat pada penelitian ini menunjukan tingkat kemurnian arang aktif yang dihasilkan relatif rendah dan permukaan arang aktif masih mengandung senyawa non karbon sehingga kualitas arang aktif kurang baik. Dari hasil analisis statistik pada Lampiran 4, diketahui bahwa semua bahan arang aktif menunjukkan perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap kadar karbon terikat arang aktif Daya Serap Benzena Arang Aktif Penetapan daya serap benzena arang aktif bertujuan untuk mengetahui kemampuan arang aktif dalam menyerap gas yang bersifat non polar dengan ukuran molekul tidak lebih dari 6 A o atau 0,6 nm. Sehingga semakin besar daya serap

46 benzena atau lebih besar dari 25%, maka semakin bagus arang aktif dalam adsorban logam berat. Berikut hasil uji daya serap benzena arang aktif pada Tabel 6. Tabel 6. Daya Serap Benzena Arang Aktif No Bahan Baku Daya Serap Benzena (%) 1 Tempurung Kelapa 17,920 2 Serbuk Kayu Gergajian 13,162 3 Pelepah Kelapa Sawit 14,089 4 Tongkol Jagung 14,486 Besarnya nilai rata-rata daya serap benzena ayang aktif yang dihasilkan berkisar antara 13,162-17,920 (%). Nilai daya serap benzena terbesar diperoleh pada arang aktif tempurung kelapa sedangkan daya serap benzena terkecil diperoleh pada arang aktif serbuk kayu gergajian. Dari data diatas, dapat disimpulkan bahwa nilai daya serap benzena arang aktif dalam penelitian ini tidak memenuhi standar SNI , yaitu tidak lebih dari 25%. Hal ini menunjukkan bahwa arang aktif dari penelitian ini tidak efektif bila digunakan dalam penyerapan gas. Rendahnya nilai daya serap benzena menunjukkan bahwa permukaan arang aktif ditutupi oleh senyawa yang bersifat polar seperti fenol, aldehid, dan karboksilat dari karbonisasi pembekaran yang tidak sempurna (Pujiarti dan Sutapa, 2005). Dari hasil analisis statistik pada Lampiran 5, diketahui bahwa semua bahan arang aktif menunjukkan tidak adanya perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap daya serap benzena arang aktif Daya Serap Iodium Arang Aktif Penetapan daya serap iodium arang aktif bertujuan untuk mengetahui kemampuan arang aktif untuk menyerap larutan berwarna dengan ukuran molekul tidak lebih dari 10 A o atau 1 nm. Sehingga semakin besar daya serap iodium atau lebih besar dari 750, maka semakin bagus arang aktif dalam adsorban logam berat Berikut hasil uji daya serap iodium arang aktif pada Tabel 7.

47 Tabel 7. Daya Serap Iodium Arang Aktif No Bahan Baku Daya Serap Iodium (mg/g) 1 Tempurung Kelapa 802,672a 2 Serbuk Kayu Gergajian 1015,335c 3 Pelepah Kelapa Sawit 917,676b 4 Tongkol Jagung 917,678b Besarnya nilai rata-rata daya serap iodium dari arang aktif yang dihasilkan berkisar antara 802, ,335 (mg/g). Hasil pengujian daya serap iodium arang aktif menunjukkan nilai daya serap iodium terendah terdapat pada tempurung kelapa yaitu 802,672 mg/g dan nilai daya serap iodium tertinggi (Terbaik) terdapat pada serbuk kayu gergajian yaitu 1015,335 mg/g. Dari hasil analisis statistik pada Lampiran 6, diketahui bahwa pelepah kelapa sawit dan tongkol jagung arang aktif menunjukkan tidak adanya perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap nilai daya serap iodium dan tempurung kelapa dan serbuk kayu gergajian arang aktif menunjukkan perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap nilai daya serap iodium. Dari data diatas, dapat disimpulkan bahwa nilai daya serap iodium arang aktif dalam penelitian ini memenuhi standar SNI , yaitu lebih dari > 750 mg/g. Nilai daya serap iodium yang tinggi menggambarkan banyaknya struktur mikropori yang terbentuk. Besarnya nilai daya serap iodium arang aktif diakibatkan oleh ikatan C dan H yang terlepas dengan sempurna sehingga terjadi pergeseran plat karbon kristalit membentuk pori yang baru dan mengembangkan pori yang sudah terbentuk (Pari dkk., 2000). Daya adsorpsi karbon aktif terhadap iod memiliki korelasi dengan luas permukaan dari karbon aktif. Semakin besar angka iod maka semakin besar kemampuannya dalam mengadsorpsi adsorbat atau zat terlarut. Salah satu metode yang digunakan dalam analisis daya adsorpsi karbon aktif terhadap larutan iod adalah dengan metode titrasi iodometri. Kereaktifan dari karbon aktif dapat dilihat dari kemampuannya mengadsorpsi substrat. Daya adsorpsi tersebut dapat ditunjukkan

48 dengan besarnya angka iod yaitu angka yang menunjukkan seberapa besar adsorben dapat mengadsorpsi iod. Semakin besar nilai angka iod maka semakin besar pula daya adsorpsi dari adsorben (Prisma, 2013) Daya Serap Metilen Biru Arang Aktif Penetapan daya serap metilen biru arang aktif bertujuan untuk mengetahui kemampuan arang aktif dalam menyerap larutan berwarna dengan ukuran molekul tidak lebih dari 15 o A atau 1,5 nm. Berikut hasil uji daya serap metilen biru arang aktif pada Tabel 8. Tabel 8. Daya Serap Metilen Biru Arang Aktif No Bahan Baku Daya Serap Metilen Biru (ml/g) 1 Tempurung Kelapa 0,051a 2 Serbuk Kayu Gergajian 0,049a 3 Pelepah Kelapa Sawit 0,482b 4 Tongkol Jagung 0,077a Besarnya nilai rata-rata daya serap metilen biru arang aktif yang dihasilkan berkisar antara 0,049-0,482 (ml/g). Hasil pengujian daya serap metilen biru arang aktif menunjukkan nilai daya serap metilen biru terendah terdapat pada serbuk kayu gergajian yaitu 0,049 ml/g dan nilai daya serap metilen biru tertinggi (terbaik) terdapat pada pelepah kelapa sawit yaitu 0,482 ml/g. Dari hasil analisis statistik pada Lampiran 7, diketahui bahwa tempurung kelapa, serbuk kayu gergajian dan tongkol jagung arang aktif menunjukkan tidak adanya perbedaan nyata pada taraf uji 5% dan pelepah kelapa sawit arang aktif menunjukkan perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap nilai daya serap metilen biru. Nilai daya serap metilen biru arang aktif yang tinggi menandakan bahwa senyawa hidrokarbon pada permukaan arang yang diaktivasi telah banyak yang aktif dan ikatan antara hydrogen dan karbon terlepas dengan sempurna sehingga semakin luas permukaan yang aktif. Hal ini terjadi karena reaksi oksidasi dan reduksi yang terlalu lama akan mengoksidasi dinding pori arang

49 aktif lebih banyak sehingga menghasilkan diameter pori yang lebih besar (Pari dkk,. 2005), kemudian setelah itu dinding pori karbon mulai rusak atau erosi sehingga luas permukaan pori menurun kembali dan diikuti dengan menurunnya daya serap adsorbs (Pari, 1991) Kemampuan Arang Aktif Dalam Menyerap Logam Berat (Cu, Pb dan Cd) Air Lindi Sampel yang digunakan yaitu air lindi, air lindi terdapat kandungan logam berat yang dapat membahayakan manusia, cara alternatif yang dapat digunakan dalam menurunkan konsentrasi kandungan logam berat adalah menggunakan perendaman sampel dengan masing-masing arang aktif tempurung kelapa, tongkol jagung, serbuk kayu gergajian, dan pelepah kelapa sawit. Air Lindi diuji terlebih dahulu kandungan logam berat (Cu, Pb dan Cd) yang berasal dari air lindi TPA Terjun, Medan. Setelah itu, arang aktif (1 gr) direndam di air lindi selama 30 menit kemudian di ukur kembali konsentrasi logam berat (Cu, Pb dan Cd) untuk masing-masing perlakuan arang aktif KemampuanArang Aktif Dalam Menyerap Logam Berat Cu Pengujian pengaruh arang aktif tempurung kelapa, tongkol jagung, serbuk kayu gergajian, dan pelepah kelapa sawit dalam menyerap logam berat Cu untuk masing-masing arang aktif terhadap sampel dilakukan dengan waktu perendaman 30 menit. Berikut hasil uji arang aktif tempurung kelapa, tongkol jagung, serbuk kayu gergajian, dan pelepah kelapa sawit terhadap logam berat Cu pada Tabel 9. Tabel 9. Hasil Daya Serap Logam Berat Cu No. Bahan Baku Serapan Cu (ppm) Serapan (%) 1 Tempurung Kelapa 0,036 39,90 2 Serbuk Kayu Gergajian 0,054 59,52 3 Pelepah Kelapa Sawit 0,032 35,27 4 Tongkol Jagung 0,037 40,99 Kontrol sebelum Penyerapan 0,090 Berdasarkan pada Lampiran 8, diketahui bahwa semua bahan arang aktif menunjukkan tidak adanya perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap serapan logam

50 berat Cu. Dari perbedaan jenis arang aktif yang digunakan dengan waktu yang sama menunjukkan penurunan konsentrasi logam berat Cu dalam sampel air lindi, hal tersebut disebabkan oleh faktor waktu perendaman dan bahan yang digunakan dalam pembuatan arang aktif. Konsentrasi awal logam berat Cu pada air lindi adalah 0.09 ppm, setelah dilakukan perendaman selama 30 menit arang aktif tempurung kelapa terjadi penyerapan logam berat Cu sebesar 0,036 ppm, serbuk kayu 0,055 ppm, pelepah kelapa sawit 0,032 ppm, tongkol jagung 0,037 ppm. Dari berbagai macam arang aktif dan waktu perendaman yang sama dilakukan, dapat diketahui terdapat pengaruh dalam menurunkan konsentrasi logam Cu dalam sampel. Arang aktif serbuk kayu gergajian lebih berpengaruh dan lebih efektif dalam penyerapan logam berat Cu. Menurut Suryani (2009) semakin tinggi konsentrasi adsorbat, maka laju reaksi adsorpsi akan semakin cepat karena adanya daya dorong yang tinggi dari molekul adsorbat, namun pada kondisi tertentu akan stabil karena sudah mengalami kejenuhan dan terjadi proses kesetimbangan. Pada arang aktif tempurung kelapa, pelepah kelapa sawit dan tonggol jagung dikarenakan pori-pori arang aktif mengalami kejenuhan sehingga tidak dapat menyerap logam berat Cu. Perbedaan jenis bahan baku arang aktif memberi pengaruh dalam penyerapan konsentrasi logam Cu, selain waktu perendaman perbedaan arang aktif yang digunakan juga mempengaruhi penurunan konsentrasi logam Cu Kemampuan Arang Aktif Dalam Menyerap Logam Berat Pb Pengujian pengaruh arang aktif tempurung kelapa, tongkol jagung, serbuk kayu gergajian, dan pelepah kelapa sawit terhadap logam Pb untuk masing-masing arang aktif terhadap sampel dilakukan dengan waktu perendaman 30 menit. Berikut hasil uji arang aktif tempurung kelapa, tongkol jagung, serbuk kayu gergajian, dan pelepah kelapa sawit terhadap logam Pb pada Tabel 10.

51 Tabel 10. Hasil Daya Serap Logam Berat Pb No. Bahan Baku Serapan Pb (ppm) Serapan (%) 1 Tempurung Kelapa 0,064 58,09 2 Serbuk Kayu Gergajian 0,055 50,00 3 Pelepah Kelapa Sawit 0,041 36,72 4 Tongkol Jagung 0,038 34,91 Kontrol sebelum Penyerapan 0,110 Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi penurunan kandungan logam berat Pb setelah diolah secara adsorpsi menggunakan arang aktif dari tempurung kelapa, serbuk kayu gergajian, pelepah kelapa sawit, dan tongkol jagung. Tabel 10 menunjukkan penurunan kandungan logam berat Pb sebelum diolah dan setelah diolah. Berdasarkan pada Lampiran 9, di ketahui bahwa semua bahan arang aktif menunjukkan tidak adanya perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap serapan logam berat Pb. Berdasarkan tabel 10 tersebut terlihat bahwa penurunan kandungan logam berat Pb oleh tempurung kelapa, serbuk kayu gergajian, pelepah kelapa sawit, dan tongkol jagung. Penyerapan logam berat Pb terbesar adalah arang aktif yang dibuat dari tempurung kelapa. Dari perbedaan jenis arang aktif yang digunakan dengan waktu yang sama menunjukkan penurunan konsentrasi logam Pb dalam sampel air lindi, hal tersebut disebabkan oleh faktor waktu perendaman dan bahan yang digunakan dalam pembuatan arang aktif. Konsentrasi awal logam Pb pada air lindi adalah 0,11 ppm tanpa perendaman, setelah dilakukan perendaman selama 30 menit arang aktif tempurung kelapa mengalami penyerapan logam berat sebesar 0,064 ppm, serbuk kayu gergajian 0,055 ppm, pelepah kelapa sawit 0,041 ppm, tongkol jagung 0,038 ppm. Dari berbagai macam arang aktif dan waktu perendaman yang sama dilakukan, dapat diketahui terdapat pengaruh dalam menurunkan konsentrasi logam Pb dalam sampel. Arang aktif tempurung kelapa lebih berpengaruh dan lebih efektif dalam penyerapan logam berat Pb. Menurut Suryani (2009) semakin tinggi konsentrasi

52 adsorbat, maka laju reaksi adsorpsi akan semakin cepat karena adanya daya dorong yang tinggi dari molekul adsorbat, namun pada kondisi tertentu akan stabil karena sudah mengalami kejenuhan dan terjadi proses kesetimbangan. Perbedaan jenis bahan arang aktif yang digunakan untuk adsorben logam berat Pb, yaitu tempurung kelapa, serbuk kayu gergajian, pelepah kelapa sawit, dan tongkol jagung tersebut memiliki karakteristik yang berbeda-beda, seperti luas permukaan yang berbeda, struktur yang berbeda, dan sifat yang berbeda Kemampuan Arang Aktif Dalam Menyerap Logam Berat Cd Pengujian pengaruh arang aktif tempurung kelapa, tongkol jagung, serbuk kayu gergajian, dan pelepah kelapa sawit terhadap logam Cd untuk masing-masing arang aktif terhadap sampel dilakukan dengan waktu perendaman 30 menit. Berikut hasil uji arang aktif tempurung kelapa, tongkol jagung, serbuk kayu gergajian, dan pelepah kelapa sawit terhadap logam Cd pada Tabel 11. Tabel 11. Hasil Daya Serap Logam Berat Cd No. Bahan Baku Serapan Cd (ppm) Serapan (%) 1 Tempurung Kelapa 0,112 80,00 2 Serbuk Kayu Gergajian 0,072 51,07 3 Pelepah Kelapa Sawit 0,071 50,36 4 Tonggol Jagung 0,067 47,57 Kontrol sebelum Penyerapan 0,140 Pada penelitian yang dilakukan, penyerapan logam berat Cd ditentukan berdasarkan perbedaan jenis bahan pembuatan arang aktif yang digunakan yaitu tempurung kelapa, serbuk kayu gergajian, pelepah kelapa sawit, dan tongkol jagung. Tabel 11 menunjukkan penurunan kandungan logam berat Cd sebelum diolah dan setelah diolah. Konsentrasi awal logam Cd pada air lindi adalah 0,14 ppm tanpa perendaman, setelah dilakukan perendaman selama 30 menit arang aktif tempurung kelapa mengalami serapan logam berat sebesar ppm, serbuk kayu gergajian ppm, pelepah kelapa sawit ppm, tongkol jagung ppm.

53 Berdasarkan pada Lampiran 10, di ketahui bahwa semua bahan arang aktif menunjukkan tidak adanya perbedaan nyata pada taraf uji 5% terhadap serapan logam berat Cd. Dari perbedaan jenis arang aktif yang digunakan dengan waktu yang sama menunjukkan terjadinya serapan logam Cd dalam sampel air lindi, hal tersebut disebabkan oleh lama perendaman dan bahan yang digunakan dalam pembuatan arang aktif. Sesuai dengan yang disebutkan oleh Gaikwad, et al. (2010) bahwa naiknya temperatur berbanding terbalik dengan zat yang teradsorpsi, dengan kata lain berkurangnya temperatur akan menambah jumlah adsorbat yang teradsorpsi dan sebaliknya bertambahnya temperatur akan mengurangi jumlah adsorbat yang teradsorpsi, karena proses adsorpsi terjadi secara eksotermis. Hal ini dikarenakan adanya proses adsorpsi ion logam yang dilakukan oleh karbon katif. Penurunan konsentrasi logam berat terjadi sebelum karbon aktif mengalami kejenuhan yaitu mencapai keadaan dimana karbon aktif tidak dapat menyerap lagi molekul logam berat. Adsorpsi adalah pengikatan molekul atau partikel ke sebuah permukaan zat padat. Proses adsorpsi pada karbon aktif terjadi karena adanya gaya Van der Waals. Atom pada permukaan zat padat seperti karbon aktif memiliki gaya yang tidak seimbang dibandingkan dengan susunan atom pada zat padat secara umum. Sehingga, molekul asing akan berusaha untuk memenuhiketidakseimbangan inibisa tertarikke permukaan karbon aktif. Adsorbat (ion logam) membentuk sebuah lapisan tunggal (monolayer) pada permukaan adsorban. Ion logam berdifusi menuju pori-pori karbon aktifkarena adanya perbedaan konsentrasi adsorbat yang terdapat pada larutan dengan pori-pori karbon (Nidya, 2014) Morfologi Permukaan Arang Aktif Analisis SEM (Scanning Electron Microscopy) dilakukan untuk mengetahui struktur permukaan dan ukuran partikel dari masing-masing adsorben. Bentuk

54 morfologi arang tempurung kelapa dan arang aktif tempurung kelapa di aktivasi dengan NaOH 1 % dan Suhu 700 o C dengan perbesaran 1000 X ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3. Hasil Karakterisasi SEM Arang dan Arang Aktif Tempurung Kelapa Dengan Perbesaran 1000 X. Gambar 3. memperlihatkan hasil SEM dari arang dan arang aktif tempurung kelapa dengan perbesaran 1000 X. Pada Gambar 3. terlihat arang tempurung kelapa masih belum dapat dilihat bentuk pori-pori dan pada arang aktif tempurung kelapa sudah dapat dilihat bentuk pori-pori yang merupakan pori makro. Terbentuk nya poripori arang aktif disebabkan karena arang aktif sudah mengalami proses aktifasi baik secara kimia dan fisik. Sehingga pada Gambar 3. pori-pori arang aktif sudah dapat dimanfaatkan untuk penyerapan logam berat (Cu, Pb dan Cd). Hasil pengujian Spectrum arang dan arang aktif tempurung kelapa dapat dilihat pada Tabel 12. Tabel 12. Hasil Pengujian Spectrum Arang Dan Arang Aktif Tempurung Kelapa No. Kandungan Arang Tempurung Kelapa (%) Arang Aktif Tempurung Kelapa (%) 1 C 60,06 87,91 2 O 30,33 10,14 3 K 8,34 1,08 4 Na 1,11 - Pada Tabel 12. Elemen yang timbul pada arang tempurung kelapa adalah karbon 60,06 %, oksigen 30,33, kalium 8,34, dan natrium 1,11%. Adanya elemen oksigen, kalium dan natrium mengindikasikan terdapat kadar abu yang biasanya