SKRIPSI ADSORPSI ION TIMBAL (II) DENGAN ADSORBEN SLUDGE INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI ANGGI VANESTIKA PROGRAM STUDI S1 ILMU DAN TEKNOLOGI LINGKUNGAN DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA MEI 2016
SKRIPSI ADSORPSI ION TIMBAL (II) DENGAN ADSORBEN SLUDGE INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI ANGGI VANESTIKA PROGRAM STUDI S1 ILMU DAN TEKNOLOGI LINGKUNGAN DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA MEI 2016 i
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA SKRIPSI ADSORPSI ION TIMBAL (II)... ANGGI VANESTIKA
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan tetapi pengutipan harus seizin penyusun atau harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah dan kelaziman mensitir atau menyalin pendapat penulis lainnya. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga. iv
PRAKATA Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan hidayah-nya, sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Adsorpsi Ion Timbal (II) dengan Adsorben Sludge Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri. Skripsi ini terdiri atas beberapa bab yaitu bab pendahuluan, tinjauan pustaka, metode skripsi, hasil penelitian dan pembahasan, kesimpulan dan saran, dan daftar pustaka. Setiap isi dari bab tersebut terangkai secara komprehensif untuk membahas mengenai adsorpsi ion timbal (II) dengan adsorben sludge instalasi pengolahan air limbah industri. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T.) Bidang Ilmu dan Teknologi Lingkungan, sehingga disusun sesuai dengan ketentuan teknis penyusunan yang ada di Prodi S1 ITL, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga. Semoga skripsi ini bermanfaat. Surabaya, 27 Mei 2016 Penyusun, Anggi Vanestika v
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur atas rahmat Tuhan Yang Maha Esa, akhirnya penyusun dapat menyelesaikan naskah skripsi ini dengan baik. Naskah skripsi ini tidak akan selesai tanpa bimbingan, bantuan, dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penyusun menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr. Eko Prasetyo Kuncoro, S.T., DEA selaku dosen pembimbing I dan Koordinator Program Studi Ilmu dan Teknologi Lingkungan, yang telah banyak memberikan pengarahan yang sangat berguna dalam menyelesaikan naskah skripsi ini. 2. Dr. Ir. Suyanto, M.Si. selaku Ketua Program Studi Ilmu dan Teknologi Lingkungan dan selaku dosen pembimbing II, yang telah banyak memberikan pengarahan yang sangat berguna dalam menyelesaikan naskah skripsi ini. 3. Dr. Sucipto Hariyanto, DEA selaku Ketua Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga yang telah banyak memberikan fasilitas dalam menyelesaikan skripsi ini. 4. Prof. Win Darmanto selaku dosen wali yang telah memberikan pengarahan selama perkuliahan. 5. Kedua orang tua dan seluruh keluarga besar Udju yang memberikan motivasi dan dorongan baik material maupun non material dalam menyelesaikan naskah skripsi ini. 6. Bagus, Saventia, Nunik, Herwinda, Rafella, Attar, Syadzadhiya, Alvin, Akbar yang telah membantu dalam proses penelitian, bertukar ilmu, dan penulisan. 7. Seluruh karyawan dan laboran Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga yang telah memberikan bantuan selama pelaksanaan penelitian. 8. Seluruh karyawan PT. SIER, yang telah membantu proses penelitian. 9. Badan Riset dan Standardisasi Industri Kota Surabaya, yang senantiasa membantu dalam analisis penelitian. 10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan dorongan dan bantuan. vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERNYATAAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI... iv PRAKATA... v UCAPAN TERIMA KASIH... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR LAMPIRAN... xi ABSTRAK... xii ABSTRACT... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 5 1.3 Hipotesis... 6 1.4 Tujuan... 7 1.5 Manfaat... 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran Air... 8 2.2 Logam Berat... 9 2.3 Timbal (Pb)... 11 2.3.1 Kegunaan timbal... 13 2.3.2 Sumber pencemaran timbal... 13 2.3.3 Dampak terhadap kesehatan... 14 2.4 Adsorpsi... 16 2.5 Adsorben... 19 2.6 Sludge... 20 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitian... 24 3.1.1 Tempat penelitian... 24 3.1.2 Waktu penelitian... 24 3.2 Bahan dan Alat Penelitian... 24 3.2.1 Bahan penelitian... 24 3.2.2 Alat penelitian... 24 3.3 Cara Analisis... 25 3.3.1 Cara kerja... 25 3.3.2 Cara analisis data... 31 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi ADSORBEN... 32 4.2 Adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi ph... 37 4.3 Adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi waktu kontak... 43 vii
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan... 48 5.2 Saran... 49 DAFTAR PUSTAKA... 50 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Logam Pb... 11 Gambar 2.2 Adsorpsi logam berat... 16 Gambar 2.3 Proses pengumpulan sludge PT. SIER... 22 Gambar 2.4 Bak penampung sludge PT. SIER... 23 Gambar 3.1 Diagram alir cara kerja penelitian... 30 Gambar 4.1 Adsorben sludge... 33 Gambar 4.2 Efisiensi adsorpsi dengan variasi adsorben... 34 Gambar 4.3 Efisiensi adsorpsi dengan variasi ph... 38 Gambar 4.4 Gugus karboksil... 41 Gambar 4.5 Pengaruh penambahan asam-basa... 42 Gambar 4.6 Efisiensi adsorpsi dengan variasi waktu kontak... 44 ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Bentuk persenyawaan Pb dan kegunaannya... 13 Tabel 2.2 Gugus fungsi Penyusun sludge... 13 Tabel 4.1 Karakteristik fisik adsorben setiap variasi adsorben... 32 Tabel 4.2 Hasil uji Duncan adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi adsorben... 35 Tabel 4.3 Hasil uji Duncan adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi ph... 40 Tabel 4.4 Hasil uji Duncan adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi waktu kontak... 46 x
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Ringkasan ilmiah... 56 Lampiran 2 Nilai efisiensi adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi adsorben... 65 Lampiran 3 Kurva pengaruh variasi adsorben terhadap efisiensi adsorpsi ion timbal (II)... 66 Lampiran 4 Hasil uji statistik pada variasi adsorben... 67 Lampiran 5 Nilai efisiensi adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi ph... 69 Lampiran 6 Kurva pengaruh variasi ph terhadap efisiensi adsorpsi ion timbal (II)... 70 Lampiran 6 Hasil uji statistik pada variasi ph... 71 Lampiran 7 Nilai efisiensi adsorpsi ion timbal (II) dengan variasi waktu kontak... 73 Lampiran 7 Kurva pengaruh variasi waktu kontak terhadap efisiensi adsorpsi ion timbal (II)... 74 Lampiran 7 Hasil uji statistik pada variasi waktu kontak... 75 Lampiran 8 Bahan dan alat penelitian... 77 Lampiran 9 Kegiatan penelitian... 84 Lampiran 10 Data pribadi... 86 xi
Vanestika, A., 2016. Adsorpsi Ion Timbal (II) dengan Adsorben Sludge Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri. Skripsi ini di bawah bimbingan Dr. Eko Prasetyo Kuncoro, S.T., DEA dan Dr. Ir. Suyanto, M.Si. Program Studi S1 Ilmu dan Teknologi Lingkungan, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga. ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui beda efisiensi adsorpsi pada larutan ion timbal (II) dengan adsorben sludge instalasi pengolahan air limbah industri. Penelitian ini menggunakan variasi persiapan adsorben, ph, dan waktu kontak pada adsorpsi dengan teknik batch. Empat variasi persiapan adsorben yang digunakan pada penelitian ini: (1) sludge tanpa perlakuan (STP); (2) sludge teraktivasi fisika dengan pemanasan 600 o C (STF); (3) sludge teraktivasi kimia dengan H 3 PO 4 (STK); dan (4) sludge termodifikasi dengan Na 2 SiO 3 (STG). Variasi ph yang digunakan adalah 3, 4, 5, 6, dan 7. Variasi waktu kontak yang digunakan adalah 5, 15, 30, 45, 60, 75, dan 90 menit. Kadar ion timbal (II) dalam penelitian ini diuji dengan spektrofotometer serapan atom (SSA). Hasil penelitian menunjukan ada beda efisiensi adsorpsi. Adsorben STK memiliki efisiensi adsorpsi ion timbal (II) tertinggi sebesar 94,3 % dan hasil efisiensi adsorpsi dari empat adsorben sludge: STK > STP > STG > STF. ph optimum pada adsorpsi ion timbal (II) adalah ph 5 dan waktu kontak 75 menit untuk mencapai kesetimbangan pada adsorpsi ion timbal (II) dengan efisiensi adsorpsi sebesar 93,9 %. Kata kunci: adsorpsi, ph, sludge, timbal, waktu kontak xii
Vanestika, A., 2016. Removal of lead(ii) using sludge from industrial wastewater treatment. This script was supervised by Dr. Eko Prasetyo Kuncoro, S.T., DEA and Dr. Ir. Suyanto, M.Si. Environmental Science and Technology, Departement of Biology, Faculty of Science and Technology, Airlangga University. ABSTRACT The aims of this research was to determine the difference of lead (II) adsorption efficiency using sludge from industrial wastewater treatment plant as adsorbent. This research used variation of adsorbent, ph, and agitation time in a batch adsorption technique. Four different sludge-based adsorbents were produced and used for this purpose: (1) sludge without pretreated (STP); (2) sludge with physical activation by heating on 600 o C (STF); (3) sludge with chemical activation using H 3 PO 4 (STK); and (4) sludge with modification by Na 2 SiO 3 (STG). Variation of ph were 3, 4, 5, 6 and 7. Variation agitation time were 5, 15, 30, 45, 60, 75 and 90 minute. The results revealed the difference on adsorption efficiency. STK adsorbent had the highest adsorption efficiency for lead(ii) ions, it was 94.3% and adsorption efficiency of the different sludge-based adsorbent was in the following order: STK > STP > STG > STF. The suitable ph value was at ph 5 for adsorption of lead (II) ions and the agitation time of 75 minute was necessary for the adsorption to reach equilibrium which adsorption efficiency at 93.9%. Key words: adsorptions, agitation time, lead, ph, sludge xiii