UJI DAYA SERAP ARANG AKTIF DARI KAYU MANGROVE TERHADAP LOGAM Pb DAN Cu

Transkripsi

1 UJI DAYA SERAP ARANG AKTIF DARI KAYU MANGROVE TERHADAP LOGAM Pb DAN Cu Yuyun Indriani S Bidullah 1, Ishak Isa, La Alio Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Negeri Gorontalo 1 Mahasiswa Pembimbing ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui daya serap (absorban) arang aktif kayu mangrove terhadap logam timbal (Pb) dan tembaga (Cu). Bahan yang digunakan yakni kayu mangrove terlebih dahulu dikarbonisasi dengan menggunakan tungku pembakaran, kemudian arang yang dihasilkan digerus sampai halus dan di ayak menggunakan ayakan 90 mesh dan dilanjutkan dengan aktivasi menggunakan KOH %. Arang arang yang sudah di aktivasi dipanaskan dalam oven pada suhu 110 o C. Proses selanjutnya arang aktif ini digunakan untuk mengadsorpsi logam timbal dan tembaga dengan spektrofotometer serapan atom. Hasil penelitian menunjukan bahwa daya serap arang aktif dari kayu mangrove semakin besar seiring dengan bertambahnya konsentrasi. Kata Kunci: Kayu Mangrove, Arang Aktif, Spektrofotometer Serapan Atom. ABSTRACT This research designed to find out the absorbent ability of active charcoal mangrove wood towards the lead (Pb) and cuprum (Cu). The material used for this experiment was carbonated mangrove wood through the burning stove, the charcoal of the wood were very smoothly graded and filtered through the 90 mesh filter and activated using the % of KOH. The activated charcoal was used to absorb the lead and cuprum measured using the atom absorbent spectrofhotometer. This research showed that the absorbent ability of the active charcoal of mangrove wood which was inreased along with the increased of the concentrate. Keywords: Mangrove Wood, Active Charcoal, Atom Absorbent Spectrophotometer. PENDAHULUAN Negara Republik Indonesia termasuk negara kepulauan yang mempunyai daerah atau wilayah pantai yang panjang dan luas, yang memiliki 34 Provinsi, sebagian dari Provinsi tersebut merupakan wilayah pantai, seperti Provinsi Sulawesi Tengah, khususnya di daerah Banggai Kepulauan yakni di Kecamatan Tinangkung Utara yang terletak di Desa Tatakalai merupakan wilayah yang banyak terdapat hutan mangrove namun belum dibudidayakan. Hutan mangrove adalah tipe hutan yang khas terdapat disepanjang pantai atau muara sungai yang dipengaruhi oleh pasang surut air laut. Mangrove tumbuh pada pantai-pantai yang terlindung atau pantaipantai yang datar, biasanya disepanjang sisi pulau yang terlindung dari angin atau dibelakang terumbu karang dilepas pantai yang terlindung. Mangrove kebanyakan

2 hanya dijadikan sebagai kayu bakar, dan kebanyakan juga hanya ditebang dan dibiarkan begitu saja sehingga limbah kayu tersebut hanya merusak pemandangan laut. Limbah pengolahan kayu dapat digunakan untuk beberapa keperluan dan dapat dibedakan menjadi kulit, potongan, serpihan dan serbuk gergajian kayu. Penggunaan limbah kulit kayu adalah untuk bahan bakar, potongan kayu dan serpihan kayu dapat dibuat menjadi arang, briket arang atau karbon aktif sedang serbuk gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi briket arang atau karbon aktif. (Rustini; 004). Arang merupakan suatu produk yang dihasilkan dari proses karbonisasi dari bahan yang mengandung karbon terutama biomassa kayu. Produk ini utamanya banyak digunakan sebagai sumber energi. Proses pembuatan arang sesungguhnya dapat dihasilkan berbagai arang yang mempunyai kegunaan berbeda misalnya arang biasa hasil dari pembakaran hanya dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk menghasilkan panas. Sedangkan arang dengan melalui proses pengaktifan fungsinya dapat digunakan untuk kesehatan, pertanian, kecantikan, elektronik, dan lain-lain. (Pari.G; 004). Arang aktif atau karbon aktif adalah suatu bahan padat yang berpori-pori dan merupakan hasil dari pembakaran bahan yang mengandung karbon. Arang aktif atau karbon aktif adalah arang yang telah diaktifkan sehingga pori-porinya terbuka sehingga daya adsorpsinya tinggi (Djatmiko et al; 1985). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika arang tersebut dilakukan aktivasi dengan aktivator bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia, arang yang mengalami perubahan tersebut dinamakan dengan arang aktif. (Sembiring; 003). BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Tungku pembakar karbon, Timbangan analitik, Seperangkat alat SSA, Peralatan gelas, gelas ukur, gelas erlenyemer, oven, Lumpang dan alu, Corong, Kertas saring, Cawan petrik, Batang pengaduk, dan ayakan ukuran 90 mesh, Kayu mangrove, Aquadest, HNO 3, Pb(NO 3 ), KOH %, dan CuCl. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahap yaitu: Karbonasi Pada tahap ini kayu mangrove keluarkan kulit arinya kemudian di cuci dengan air Setelah bersih dikeringkan diterik matahari hingga kering, diarangkan dalam tungku pembakaran karbon selama ± 19 jam, biarkan sampai dingin. Setelah itu digerus sampai halus, kemudian diayak pada ayakan 90 mesh sampai menghasilkan arang halus.

3 Aktivasi Arang sekam padi direndam dengan larutan KOH % selama 5 jam. Arang disaring dan dicuci sampai bersih menggunakan aquadest kemudian diambil residunya dan dikeringkan pada suhu 105 o C sampai kering. Analisis Bahan Baku Penentuan Kadar Air Arang Aktif didalam oven Ditimbang ± 1,00 gram arang aktif yang dihasilkan kemudian dimasukan dalam oven dan dipanaskan pada suhu 110 o C selama 3 jam, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Dilakukan pengukuran sebanyak 3 kali. A B Kadar air = 100% A Dimana: A: Berat arang aktif awal B: Berat arang aktif akhir Penentuan Kadar Abu Arang Aktif Ditimbang ± 5,00 gram arang aktif yang dihasilkan kemudian dimasukan dalam tanur listrik dan dipanaskan pada suhu 600 o C selama 5 jam, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Dilakukan pengukuran sebanyak 3 kali. C D Kadar abu= 100% C Dimana: C: Berat arang aktif awal D: Berat arang sudah pengabuan Prosedur Analisis Sampel Ditimbang masing-masing 5 gram arang aktif, dimasukan dalam gelas kimia, Masing-masing ditambahkan 5 ml larutan Pb (NO 3 ) dengan konsentrasi 0,3 ppm, 0,6 ppm, 0,9 ppm, 1, ppm, 1,5 ppm, dan 1,8 ppm. Begitu juga pada CuCl dengan konsentrasi yang sama, diaduk selama 15 menit kemudian disaring, hasil residu dimasukan ke dalam furnance pada suhu 600 o C sampai menjadi abu yang berwarna putih, kemudian ditambahkan 10 ml asam nitrat pekat HNO 3 65%, dipanaskan di atas penangas sampai buih habis dan HNO 3 hampir kering, hasil destruksi dimasukan ke dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan aquades sampai tanda batas, larutan sampel siap di uji dengan menggunakan SSA. Analisis Data Berdasarkan data yang diperoleh dihitung berapa daya serap arang aktif kayu mangrove mengabsorpsi logam berat timbal (Pb) dan logam berat tembaga (Cu), lalu ditentukan dengan memasukan data hasil pengukuran yang dapat dihitung berdasarkan persamaan regresi linear yaitu: Y = bx ± a. Nilai b dapat dihitung melalui persamaan: b = n xy n ( x x)( ( x) y) Nilai a dapat dihitung dengan persamaan: a = dimana: y b n x Y : Nilai serapan b : Kemiringan (Slope) X : Konsentrasi a : Intersep (garis kurva yang me motong sumbu y)

4 Untuk mengetahui apakah persamaan tersebut dapat dipakai sebagai perhitungan penerapan konsentrasi larutan, maka selanjutnya ditentukan harga koefisien korelasi (r) dengan persamaan: r = (( n n ( x) xy ( ( x) x)( )( n( y y) ) ( y) ) HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini diawali dengan pembuatan arang aktif dari kayu mangrove. Sebelum kita mengkarbonisasi kayu mangrove terlebih dahulu kita menyiapkan bahan baku kayu mangrove, yang sudah dibersihkan dan dikeluarkan kulit arinya, kemudian dipotong-potong panjangnya berkisar 10 cm, dikeringkan diterik matahari sampai kering selama lebih dari minggu. dilakukan melalui beberapa tahap yakni tahap karbonasi dan aktivasi. Pada tahap karbonasi. Kemudian proses karbonasi (pengarangan), dengan membakar bahan baku menggunakan tungku pembakar sederhana yang terbuat dari drum bekas dengan sistem tertutup. Pengujian Kualitas Arang Aktif Kayu Mangrove 1. Kadar Air dari Arang Aktif Kayu Mangrove Kadar air arang aktif yang diperoleh rata-rata,5%. Nilai yang diperoleh sesuai dengan SNI (Standar Nasional Indonesia), SII (Standar Industri Indonesia) dan BSN (Badan Standarisasi Nasional) yaitu lebih rendah dari 15%. Kadar air yang tinggi akan menurunkan mutu karbon aktif karena air yang teradsorpsi pada karbon aktif akan menurunkan kapasitas dan daya adsorpsi terhadap cairan maupun gas. Tujuan menentukan kadar air suatu arang aktif untuk mengetahui sifat higroskopis dari arang aktif itu sendiri. Melalui uji kadar air ini dapat diketahui seberapa banyak air yang dapat teruapkan agar air yang terikat pada karbon aktif tidak menutup pori dari karbon aktif itu sendiri. Hilangnya molekul air yang ada pada karbon aktif menyebabkan pori-pori pada karbon aktif semakin besar. Semakin besar pori-pori maka luas permukaan karbon aktif semakin bertambah. (Lyliana Yola; 013).. Kadar Abu dari Arang Aktif Kayu Mangrove Rata-rata kadar abu yang diperoleh dalam penelitian ini adalah 43,99%. Kadar abu yang diperoleh tidak memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI), Standar Industri Indonesia (SII), dan Badan Standarisasi Nasional (BSN), karena kandungannya jauh lebih tinggi dibandingkan standar yang ditetapkan yaitu 10%. Kadar abu yang tinggi dalam sampel dapat mengurangi kemampuan arang aktif untuk mengadsorpsi. Besarnya nilai kadar abu disebabkan proses pengarangan yang tidak tertutup rapat sehingga terjadi kontak udara yang mengakibatkan proses pembentukan

5 arang menjadi tidak sempurna dan kemungkinan terbentuknya abu semakin besar. Semakin meningkat tekanan yang diberikan maka kadar abu ada yang mengalami peningkatan ada juga menurun, hal ini karena adanya perbedaan kandungan mineral yang terdapat dalam kayu hal ini serupa dengan pendapat Sjostrom dalam Fatriani (006), mengemukakan bahwa kandungan mineral seperti CH 3 COOH, SiO, aldehida, keton, dan ester yang terdapat dalam kayu jika tidak menguap pada proses pengabuan maka akan menyebabkan kadar abu semakin meningkat. Kadar abu sebagai sisa mineral yang tertinggal pada saat dibakar, karena bahan alam sebagai bahan dasar pembuatan karbon aktif tidak hanya mengandung senyawa karbon tetapi juga mengandung beberapa mineral, dimana sebagian dari mineral ini telah hilang pada saat karbonisasi dan aktivasi, sebagian lagi diperkirakan masih tertinggal dalam karbon aktif. Keberadaan abu yang berlebihan dapat menyebabkan terjadinya penyumbatan pori-pori sehingga luas permukaan karbon aktif menjadi berkurang. 3. Daya Serap Arang Aktif Terhadap Logam Timbal (Pb) dan Tembaga (Cu) Larutan yang telah di adsorpsi kemudian dianalisis dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA550) tanpa nyala pada panjang gelombang 83,3 nm. Instrumen SSA sangat baik digunakan dalam analisis karena proses dapat menentukan konsentrasi dari logam pada konsentrasi yang sangat rendah sampai dengan kosentrasi ppb (Khopkar, 008 dalam Nue Widyawati Sri). Persen kadar logam berat Timbal (Pb) dan tembaga (Cu) pada arang aktif dari kayu mangrove yang dianalisis menggunakan SSA (SSA550), dapat dilihat pada pada Gambar 1. 0,18 0,16 0,14 0,1 0,1 0,08 0,06 0,04 0,0 0 abs 0 0,5 1 1,5 Gambar 1. Penyerapan Logam Hal ini dikarenakan tinggi rendahnya daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel, artinya semakin besar luas permukaan partikel maka daya serap terhadap suatu logam juga akan semakin besar, demikian juga sebaliknya (Sembiring; 003). konsentrasi ppm Series1 Logam Pb Series Logam Cu Menurut Pari (006), tinggi rendahnya daya serap arang aktif terhadap logam Cu menunjukkan bahwa banyaknya diameter pori arang aktif yang berukuran 10 Ǻ. Rendahnya daya serap arang aktif ini

6 dapat disebabkan oleh kerusakan atau erosi dinding pori karbon dan juga menggambarkan sedikitnya struktur mikropori yang terbentuk dan kurang dalam, dan proses karbonisasi yang tidak sempurna sehingga menghasilkan senyawa bersifat polar yang menutupi permukaan arang. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Siti Salamah yaitu pembuatan karbon aktif dari kulit buah mahoni dengan perlakuan perendaman dalam larutan KOH diperoleh kemampuan adsorpsi logam maksimum pada konsentrasi yang ditentukan yakni rata-rata 73,551%, dan hasil penelitian yang dilakukan oleh Widayanti tentang studi daya aktivasi arang sekam padi pada proses adsorpsi logam Cd diperoleh kemampuan adsorpsinya yaitu rata-rata 19,03%, jika dibandingkan dengan hasil penelitian yang diperoleh peneliti arang aktif ini memiliki kemampuan penyerapannya rendah. Rendahnya daya serap ini dikarenakan masih adanya senyawa-senyawa nonkarbon seperti abu, air, nitrogen dan sulfur yang menempel pada permukaan arang aktif dan menutupi pori-pori arang aktif sehingga menurunkan daya serapnya. Berdasarkan data yang diperoleh dari arang aktif kayu mangrove yang di aktivasi menggunakan KOH % mampu menyerap logam berat terutama logam timbal (Pb) dan tembaga (Cu), sehingga arang aktif ini dapat dimanfaatkan dalam penjernian air ketika air tersebut sudah terkontaminasi dengan logam-logam berat, Namun penyerapan tersebut kurang signifikan karena dari aktivatornya menggunakan basa kuat yang hanya mampu membuka pori arang kecil, dibandingkan dengan aktivator menggunakan asam kuat. Kemudian perendaman juga mempengaruhi daya serap (adsorpsi) dari arang aktif karena semakin lama perendaman maka semakin tinggi hasil penyerapanya (adsorpsi). Untuk menghidari keracunan pada masyarakat dari logam-logam berat seperti timbal (Pb) dan tembaga (Cu) yang tercemar di lingkungan sekitar, seperti air bersih, maka kita perlu mengantisifasinya dengan cara mengadsorpsi menggunakan arang aktif. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, data yang diperoleh dari hasil perhitungan maka dapat dilihat adanya kecenderungan bahwa daya serap (absorban) arang aktif dari kayu mangrove semakin besar seiring dengan bertambahnya konsentrasi. Saran 1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai aktivasi kayu mangrove dengan menggunakan zat pengaktif lain yang sesuai, sehingga dapat lebih meningkatkan kemampuan penyerapan terhadap logam-logam berat lainnya.. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan memperhatikan parameter lain

7 seperti zat pengaktif dan lama perendaman (aktivasi). DAFTAR PUSTAKA Djatmiko, et al Pengolahan Arang dan Kegunaannya. Agroindustri Press, Jurusan Teknologi Industri Pertanian (IPB), Bogor. (diakses, 9 maret 013). Lyliana Yola; 013. Pemanfaatan Arang Aktif Sebagai Absorban Logam Berat Dalam Air Lindi Di Tpa Pakusari Jember. Skripsi Universitas Jember. (diakses, 1 Agustus 013). Nue Widyawati Sri; 014. Pembuatan Arang Aktif dari Tempurung Kelapa sebagai Adsorben Logam Merkuri (Hg). Skripsi Universitas Negeri Gorontalo. (diakses, 1 maret 015). Pari, G Kajian struktur arang aktif dari serbuk gergaji kayu sebagai adsorben formaldehida kayu lapis. Disertasi. Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Bogor. (diakses, 7 maret 013). Rustini Pembuatan Briket Arang dari Serbuk Gergajian Kayu Pinus dengan Penambahan Tempurung Kelapa, Skripsi Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB Bogor. (diakses, 7 maret 013). Sembiring T Meilita, 003. Arang Aktif (Pengenalan dan Proses Pembuatanya); dustri-meilita.pdf. (diakses, 7 maret 013). Siti Salamah, 008. Pembuatan karbon aktif dari kulit buah mahoni dengan perlakuan Perendaman dalam larutan KOH. Program Studi Teknik Kimia Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta. (diakses 14 agustus 013). Widayanti, 01. Studi daya aktivasi arang sekam padi Pada proses adsorpsi logam Cd. Skripsi jurusan pendidikan kimia Universitas Negeri Gorontalo. (diakses 15 agustus 013).

8 LEMBAR PENGESAHAN ARTIKEL JURNAL UJI DAYA SERAP ARANG AKTIF DARI KAYU MANGROVE TERHADAP LOGAM Pb DAN Cu OLEH Yuyun Indriani S Bidullah Pembimbing I Pembimbing II Prof. Dr. Ishak Isa. M.Si La Alio. S.Pd. M.Si NIP: NIP: Mengetahui: Ketua Jurusan Pendidikan Kimia Dr. Akram La Kilo, M.Si NIP