Pemanfaatan Zeolit Alam Teraktivasi untuk Adsorpsi Logam Krom (Cr 3+ ) Utilization of Activated Natural Zeolites for Chromium Adsorption

dokumen-dokumen yang mirip
Pemanfaatan Zeolit Alam Teraktivasi untuk Adsorpsi Logam Cr 3+ Utilization of Activated Natural Zeolites for Cr 3+ Adsorption

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Secara Keseluruhan

LAMPIRAN I. LANGKAH KERJA PENELITIAN ADSORPSI Cu (II)

LAMPIRAN. Lampiran I Langkah kerja percobaan adsorpsi logam Cadmium (Cd 2+ ) Mempersiapkan lumpur PDAM

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis proses preparasi, aktivasi dan modifikasi terhadap zeolit

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB III METODE PENELITIAN

MAKALAH PENDAMPING : PARALEL A. PEMANFAATAN SERBUK GERGAJI KAYU SENGON SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM Pb 2+

BAB III METODE PENELITIAN. 3.1 Kerangka Penelitian Kerangka penelitian secara umum dijelaskan dalam diagram pada Gambar 3.

BAB III METODE PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN y = x R 2 = Absorban

BAB III METODE PENELITIAN. Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana. Untuk sampel

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

KESETIMBANGAN ADSORPSI Cd 2+ DENGAN MENGGUNAKAN ZEOLIT TERAKTIVASI

Kapasitas Adsorpsi Arang Aktif dari Kulit Singkong terhadap Ion Logam Timbal

BAB III METODE PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN. kedua, dan 14 jam untuk Erlenmeyer ketiga. Setelah itu larutan disaring kembali, dan filtrat dianalisis kadar kromium(vi)-nya.

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

Hasil dan Pembahasan. konsentrasi awal optimum. abu dasar -Co optimum=50 mg/l - qe= 4,11 mg/g - q%= 82%

KAJIAN AKTIVASI ARANG AKTIF BIJI ASAM JAWA (Tamarindus indica Linn.) MENGGUNAKAN AKTIVATOR H 3 PO 4 PADA PENYERAPAN LOGAM TIMBAL

HASIL DAN PEMBAHASAN. nm. Setelah itu, dihitung nilai efisiensi adsorpsi dan kapasitas adsorpsinya.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM SEBAGAI ADSORBEN PADA PEMURNIAN ETANOL ABSTRAK

Pemanfaatan Biomaterial Berbasis Selulosa (TKS dan Serbuk Gergaji) Sebagai Adsorben Untuk Penyisihan Ion Krom dan Tembaga Dalam Air

I. PENDAHULUAN. akumulatif dalam sistem biologis (Quek dkk., 1998). Menurut Sutrisno dkk. (1996), konsentrasi Cu 2,5 3,0 ppm dalam badan

BAB I PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

BAB III METODE PENELITIAN

STUDI KINETIKA ADSORPSI LARUTAN ION LOGAM KROMIUM (Cr) MENGGUNAKAN ARANG BATANG PISANG (Musa paradisiaca)

BABrV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Metode Penelitian Pembuatan zeolit dari abu terbang batu bara (Musyoka et a l 2009).

besarnya polaritas zeolit alam agar dapat (CO) dan hidrokarbon (HC)?

PRISMA FISIKA, Vol. I, No. 1 (2013), Hal ISSN :

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS DATA

ADSORPSI Pb 2+ OLEH ARANG AKTIF SABUT SIWALAN (Borassus flabellifer)

adsorpsi dan katalisator. Zeolit memiliki bentuk kristal yang sangat teratur dengan rongga yang saling berhubungan ke segala arah yang menyebabkan

HASIL DAN PEMBAHASAN. Lanjutan Nilai parameter. Baku mutu. sebelum perlakuan

BAB III METODE PENELITIAN. Laboratorium Kimia Analitik Instrumen Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI.

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN. Ide Penelitian. Studi Literatur. Persiapan Alat dan Bahan Penelitian. Pelaksanaan Penelitian.

IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

PENINGKATAN KUALITAS MINYAK DAUN CENGKEH DENGAN METODE ADSORBSI

Jurnal MIPA 37 (1): (2014) Jurnal MIPA.

ADSORPSI LOGAM KADMIUM (Cd) OLEH ARANG AKTIF DARI TEMPURUNG AREN (Arenga pinnata) DENGAN AKTIVATOR HCl

PEMANFAATAN ZEOLIT ALAM SEBAGAI ADSORBEN PADA PEMURNIAN ETANOL ABSTRAK

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Industri yang menghasilkan limbah logam berat banyak dijumpai saat ini.

4 Hasil dan Pembahasan

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

PENENTUAN MASSA DAN WAKTU KONTAK OPTIMUM ADSORPSI KARBON GRANULAR SEBAGAI ADSORBEN LOGAM BERAT Pb(II) DENGAN PESAING ION Na +

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Sebelum melakukan uji kapasitas adsorben kitosan-bentonit terhadap

Lampiran 1 Pembuatan Larutan Methylene Blue

ISOTERMA DAN TERMODINAMIKA ADSORPSI KATION PLUMBUM(II) PADA LEMPUNG CENGAR TERAKTIVASI ASAM SULFAT

TINJAUAN PUSTAKA Kadmium (Cd) Stuktur Kimia Zeolit

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Emmy Sahara. Laboratorium Kimia Analitik Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran ABSTRAK ABSTRACT

HASIL DAN PEMBAHASAN. Adsorpsi Zat Warna

Eksergi, Vol 14, No ISSN: X. Lucky Wahyu Nuzulia Setyaningsih a*, Zahra Ike Asmira, Nadhya Chairiza Fitri W

Gambar sekam padi setelah dihaluskan

Pemanfaatan Kulit Singkong Sebagai Bahan Baku Karbon Aktif

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. 1. Panjang Gelombang Maksimum (λ maks) Larutan Direct Red Teknis

BAB III METODE PENELITIAN

DALAM AIR MENGGUNAKAN PARTIKEL TRICALCIUM PHOSPHATE

Pengaruh Jenis Aktivasi Terhadap Kapasitas Adsorpsi Zeolit pada Ion Kromium (VI)

JURNAL REKAYASA PROSES. Kinetika Adsorpsi Nikel (II) dalam Larutan Aqueous dengan Karbon Aktif Arang Tempurung Kelapa

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. furnace, desikator, timbangan analitik, oven, spektronik UV, cawan, alat

PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN NaOH PADA KARBON AKTIF TEMPURUNG KELAPA UNTUK ADSORPSI LOGAM Cu 2+

Bab III Metodologi III.1 Waktu dan Tempat Penelitian III.2. Alat dan Bahan III.2.1. Alat III.2.2 Bahan

ADSORPSI β-karoten YANG TERKANDUNG DALAM MINYAK KELAPA SAWIT (CRUDE PALM OIL) MENGGUNAKAN ADSORBEN KARBON AKTIF SKRIPSI

ABSTRAK. Kata kunci: kulit kacang tanah, ion fosfat, adsorpsi, amonium fosfomolibdat

Betty Hidayati, Sunarno, Silvia Reni Yenti

Indonesian Journal of Chemical Science

JURNAL FEMA, Volume 1, Nomor 2, April 2013

Pengaruh Konsentrasi Ion Cr(VI) terhadap Daya Adsorpsi Karbon Aktif Tongkol Jagung (Zea mays)

PENGARUH UKURAN PARTIKEL BATU APUNG TERHADAP KEMAMPUAN SERAPAN CAIRAN LIMBAH LOGAM BERAT

PEMANFAATAN FLY ASH BATU BARA SEBAGAI ADSORBEN LOGAM BERAT ION Pb 2+ YANG TERLARUT DALAM AIR

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK 1 PEMISAHAN KOMPONEN DARI CAMPURAN 11 NOVEMBER 2014 SEPTIA MARISA ABSTRAK

OF ADSORPTION A TECHNICAL BENTONITE AS AN ADSORBENT OF HEAVY METAL

KAJIAN AWAL ADSORBEN DARI LIMBAH PADAT LUMPUR AKTIF. INDUSTRI CRUMB RUBBER PADA PENYERAPAN LOGAM Cr

PEMANFAATAN ARANG AKTIF DARI KULIT DURIAN (Durio zibethinus L.) SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM KADMIUM (II)

ADSORPSI DESORPSI Cr(VI) PADA ADSORBEN BATU CADAS KARANGASEM LIMBAH KERAJINAN CANDI BALI TERAKTIVASI NaOH DAN TERSALUT Fe(OH) 3 SKRIPSI

Pemanfaatan Campuran Lempung dan Batu Cadas Teraktivasi Asam Sulfat Sebagai Adsorben Kalsium Pada Air Tanah

9. Pembuatan Larutan Cr ppm Diambil larutan Cr ppm sebanyak 20 ml dengan pipet volumetri berukuran 20 ml, kemudian dilarutkan dengan

PENINGKATAN POTENSI BATU PADAS LADGESTONE SEBAGAI ADSORBEN ION LOGAM BERAT Cr(III) DALAM AIR MELALUI AKTIVASI ASAM DAN BASA

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN

Kapasitas Adsorpsi Arang Aktif Batang Pisang (Musa paradisiaca) Terhadap Ion Logam Kromium VI 24

3. Metodologi Penelitian

Direndam dalam aquades selama sehari semalam Dicuci sampai air cucian cukup bersih

PENGARUH AKTIVASI FISIK ZEOLIT ALAM SEBAGAI ADSORBEN DALAM PROSES ADSORPSI MINYAK JELANTAH

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN I.1.

PEMANFAATAN SERAT DAUN NANAS (ANANAS COSMOSUS) SEBAGAI ADSORBEN ZAT WARNA TEKSTIL RHODAMIN B

Aktivasi Batu Padas dengan Asam dan Pemanfaatannya sebagai Penyerap Limbah Deterjen

ANALISIS KADAR LOGAM TEMBAGA(II) DI AIR LAUT KENJERAN

BAB I PENDAHULUAN. Proporsi Protein kasar limbah (%) (% BK) Palabilitas. Limbah jagung Kadar air (%)

PEMBUATAN KHITOSAN DARI KULIT UDANG UNTUK MENGADSORBSI LOGAM KROM (Cr 6+ ) DAN TEMBAGA (Cu)

ADSORPSI KARBON AKTIF DARI SABUT KELAPA (Cocos nucifera) TERHADAP PENURUNAN FENOL

LAMPIRAN 1 Pola Difraksi Sinar-X Pasir Vulkanik Merapi Sebelum Aktivasi

KESETIMBANGAN ADSORBSI SENYAWA PENOL DENGAN TANAH GAMBUT

Transkripsi:

Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 9, No. 4, hlm. 166-172, 2013 ISSN 1412-5064 Pemanfaatan Zeolit Alam Teraktivasi untuk Adsorpsi Logam Krom (Cr 3+ ) Utilization of Activated Natural Zeolites for Chromium Adsorption Lisanti Emelda, Suhardini Martiana Putri, Simparmin Br. Ginting Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lampung Jl Prof. Dr. Soemantri Brojonegoro No.1 Bandar Lampung E-mail: emeldalisanti@yahoo.co.id Abstrak Pertukaran ion antara Cr 3+ dan H + menggunakan zeolit sebagai penukar ion adalah salah satu metode untuk memurnikan air dari ion kromium. Zeolit adalah senyawa aluminosilikat tetrahedral dengan struktur ikatan 3-dimesi, memiliki pori bagian dalam, dan luas permukaan yang tinggi, karena itu dapat digunakan sebagai adsorben. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi pengaruh waktu kontak optimum, suhu, dan konsentrasi kromium terhadap kapasitas penyerapan. Tahap pertama adalah mencampur zeolit yang telah diaktifkan dengan larutan kromium (10 ppm kromium) dalam tangki berpengaduk pada 25 o C. Selanjutnya larutan diambil setiap 60 menit hingga konsentrasi residu larutan kromium konstan. Proses adsorpsi dilangsungkan pada suhu berbeda yaitu: 25, 30, 35, 40, 45, dan 50 o C. Untuk uji adsorpsi isotermal, pada suhu dengan hasil penyerapan terbaik divariasikan konsentrasi kromiumnya yaitu: 10, 20, 40, 60, dan 100 ppm. Dosis adsorben yang digunakan adalah 3 gram adsorbent/200 ml larutan krommium dengan kecepatan pengaduk 240 rpm. Larutan kromium dideteksi dengan menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) atau Spektroskopi Serapan Atom. Waktu kontak optimum diperoleh 3 jam menggunakan zeolit yang diaktifkan dengan asam, diperoleh nilai adsorpsi optimum 99,275%. Proses adsorpsi berjalan secara eksoterm, memiliki ΔH o = -3.9574,6 J/mol dan ΔS o = -117.227 J/mol o K. Model isotermal adsorpsi mengikuti isoterm Freundlich menurut persamaan Q e = 0,044463C 1/2,5125, kapasitas penyerapan K f = 0,044463 mmol/gram adsorben, dan intensitas adsorpsi n = 2,5125. Kata Kunci : limbah cair, kromium, penyerapan, zeolit alam Abstract Ion exchange process between ion Cr 3+ and H + by using zeolite as its ion exchanger is one of methods to purify water from cromium ion content. Zeolite is aluminosilicate tetrahedral compound that has 3-dimensional framework structures with pore inside and high surface area, therefore it can be used as adsorbent. The objective of this research is to evaluate the effect of capacity optimum contact time temperature and cromium concentration toward adsorption. The first step is mixing activated zeolite and cromium solution (10 ppm) in a stirred tank at 25 o C. Then solution was taken for every 60 minutes until concentration of cromium residue solution was constant. For temperature effect test, cromium solution used were 10 ppm with temperature variation of 25, 30, 35, 40, 45, and 50 o C. For isotermal adsorption test, the best temperature was used from step before with concentration variation of 10, 20, 40, 60, and 100 ppm. Dosage of adsorbent used is 3 gram adsorbent/200 ml cromium solution with stirring speed 240 rpm. Cromium ion is detected by using AAS (Atomic Adsorption Spectroscopy). The results showed that optimum contact time is 3 hours by using acid activated zeolite with optimum adsorption 99,275%. Adsorption processes was exotherm that have H o = -3.9574,6 J/mol and S o = - 117,227 J/mol.K. Isoterm model followed Freundlich isoterm with equation Qe = 0,044463 C 1/2,5125 that adsorption capacity Kf = 0,044463 mmol/gram adsorbent and adsorption intensity n = 2,5125. Keywords : liquid waste, cromium, adsorption, natural zeolite 1. Pendahuluan Salah satu logam berat penyebab polusi dalam perairan adalah logam kromium (Cr). Menurut Kepmenkes Republik Indonesia (2002), nilai ambang ion Cr 3+ dalam air adalah 0,5 ppm. Kandungan logam berat Cr 3+ dalam limbah industri yang melebihi ambang batas harus 166

direduksi sebelum dibuang ke lingkungan. Salah satu cara pengolahan limbah yaitu dengan metode penyerapan ion-ion logam ke dalam adsorben, sehingga kadar logam dapat dikurangi. Jenis-jenis media adsorpsi yang umum digunakan antara lain zeolit, karbon aktif, bentonit, dan serbuk gergaji. Dari empat jenis adsorben tersebut, zeolit yang paling sering digunakan sebagai media pengolah limbah pabrik. Zeolit merupakan material berpori dan memiliki beberapa kandungan mineral dominan (SiO 4 dan AlO 4 ). Kapasitas adsorpsinya dapat ditingkatkan dengan aktivasi larutan asam kuat atau basa kuat. Zeolit memiliki bentuk kristal yang sangat teratur dengan rongga yang saling berhubungan ke segala arah yang menyebabkan luas permukaan zeolit sangat besar (Sutarti dan Rachmawati, 1994). Menurut hasil penelitian Ginting (2003) dari proses aktivasi dapat meningkatkan beberapa sifat fisik dan kimia dari zeolit seperti keasaman permukaan dan porositas sehingga lebih efektif sebagai adsorben. Peningkatan daya guna zeolit sebagai adsorben dapat dilakukan melalui aktivasi secara fisis maupun kimia (Priatna dkk., 1985). Proses aktivasi secara fisis dilakukan dengan pemanasan (kalsinasi) untuk menguapkan air yang terparangkap dalam pori-pori kristal zeolit sehingga jumlah pori dan luas permukaan spesifiknya bertambah. Aktivasi secara kimia dapat dilakukan dengan menggunakan larutan asam klorida atau asam sulfat yang bertujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengganggu dan menata kembali letak atom yang dapat dipertukarkan (Suyartono dan Husaini, 1991). Upaya menyerap polutan logam berat telah dilakukan oleh beberapa peneliti terdahulu. Haryati (2010) melakukan pemisahan krom dari limbah industri yakni dengan menggunakan metode biosorpsi menggunakan kulit batang jambu biji (Psidium guajava) sebagai adsorben. Kulit batang jambu biji dapat menyerap hingga lebih dari 99% ion logam krom pada ph 2 dengan kapasitas adsorpsi sebesar 1,5 mmol/g biosorben dan intensitas adsorpsi 1,2. Diantariani (2010) dari hasil penelitiannya diperoleh kondisi yang terbaik untuk adsorpsi logam krom dengan memakai batu padas teraktivasi basa. Kapasitas tertinggi diperoleh pada batu padas teraktivasi NaOH konsentrasi 4,0 N yaitu 2,0265 mg/g. Wardana (2010) juga telah melakukan penelitian untuk menentukan difusivitas efektif (De) sebagai parameter perancangan pada proses adsorpsi tembaga (Cu) dengan zeolit alam yang teraktivasi. Zeolit yang teraktivasi asam berukuran 40-50 mesh dengan nilai De 1,29469 10-06 mm 2 /detik ini mampu menyerap logam Cu sampai 74,8%. Terdapat tiga pola isoterm adsorpsi, yaitu isoterm adsorpsi Freundlich, Langmuir, dan BET (Brunauer, Emmet dan Teller). Adsorpsi molekul atau ion pada permukaan padatan umumnya terbatas pada lapisan satu molekul (monolayer). Dengan demikian adsorpsi tersebut biasanya mengikuti persamaan adsorpsi Freundlich atau Langmuir. Menurut hasil penelitian Rumiati (2007), adsorpsi kromium oleh abu sekam padi varietas IR 64 mengikuti pola isoterm adsorpsi Langmuir. Menurut Fatria (2006), adsorpsi kromium oleh serbuk gergaji kayu kamper (Dryobalanops sp) juga sesuai dengan pola isoterm adsorpsi Langmuir. Menurut Kartohardjono dkk (2009), adsorpsi kromium menggunakan kulit batang jambu biji (Psidium guajava) sesuai dengan pola isoterm adsorpsi Freundlich. Menurut Sudiarta dkk. (2010), biosorpsi kromium pada serat sabut kelapa hijau (Cocos nucifera) sesuai dengan pola isoterm adsorpsi Langmuir. Tujuan dari penelitian ini untuk menentukan waktu kontak optimum dan mengetahui pengaruh variabel temperatur dan variabel konsentrasi. Dosis adsorben yang digunakan adalah 3 gram adsorben/200 ml larutan sampel dengan kecepatan pengadukan 240 rpm. Untuk penentuan waktu kontak optimum, larutan sampel diambil setiap 60 menit kemudian diukur absorbansinya dengan menggunakan AAS. 2. Metodologi 2.1 Bahan Pada tahapan ini yang pertama dilakukan adalah menyediakan alat dan bahan berupa kromium triklorida heksahidrat (CrCl 3. 6H 2 O), asam sulfat (H 2 SO 4 ) 0,15 N, natrium hidroksida (NaOH) 0,5 N, zeolit alam, kertas saring, aquades, Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), oven, beaker glass, labu ukur, pipet volumetri, gilingan porselin, desikator, waterbath, static mixer, klem, motor pengaduk, pengaduk, timbangan, stopwatch dan ayakan 167

40-50 mesh. Lalu dilakukan pembuatan konsentrasi larutan krom dengan cara melarutkan CrCl 3. 6H 2 O sebanyak 0,512481 g dengan aquades sebanyak 1000 ml sehingga diperoleh larutan induk dengan konsentrasi 100 ppm. Selanjutnya 100 ml larutan induk diencerkan untuk mendapatkan larutan krom dengan konsentrasi 10, 20, 40, 60, dan 100 ppm. 2.2 Proses Aktivasi Zeolit Pada tahap aktivasi, zeolit alam digerus dengan menggunakan lumpang porselen lalu diayak untuk mendapatkan ukuran butir partikel 40-50 mesh. Aktivasi dilakukan dengan cara mencampur zeolit alam dengan larutan H 2 SO 4 0,15 N dan NaOH 0,5 N dengan rasio 1 g zeolit / 10 ml larutan H 2 SO 4 dan 1 g zeolit/ 10 ml larutan NaOH selama 3 jam sambil diaduk. Zeolit dipisahkan menggunakan kertas saring dan dicuci dengan aquades. Selanjutnya zeolit dikeringkan di dalam oven pada suhu 105 o C selama 3 jam. Zeolit yang telah dipanaskan ini kemudian didinginkan di dalam desikator. Uji pengaruh temperatur, digunakan larutan sampel dengan konsentrasi 10 ppm serta dilakukan variasi temperatur yaitu 25, 30, 35, 40, 45 dan 50 o C. Uji adsorpsi isotermal dilakukan variasi konsentrasi larutan sampel 10, 20, 40, 60 dan 100 ppm dengan temperatur operasi pada hasil terbaik dari uji pengaruh temperatur. 1 1 1 1 (2) Q k Q C e. Cre Q o o 2. Isoterm Adsorpsi Freundlich Isoterm ini berdasarkan asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang heterogen dan tiap molekul mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda. Persamaan yang digunakan: 1 logq logk logc (3) e f n e Linierisasi dapat dilakukan dengan menggunakan software Microsoft Excel 2007 sehingga diperoleh pula koefisien korelasi (R 2 ). Nilai R 2 yang mendekati 1 dan kapasitas adsorpsi yang bernilai positif merupakan isoterm yang sesuai dengan adsorpsi logam krom (Cr 3+ ) dengan menggunakan zeolit alam teraktivasi. Nilai intensitas adsorpsi (k atau n) mempunyai kisaran 1-10. Apabila nilai intensitas adsorpsi masih dalam rentang antara 1-10 maka adsorpsi tersebut layak untuk diaplikasikan (Atkins, 1990). 3. Hasil dan Pembahasan 3.1 Waktu Kontak Optimum Dari data hasil percobaan diperoleh penurunan konsentrasi kromium terhadap waktu yang akan digunakan untuk menentukan waktu kontak optimum, seperti yang terlihat pada Gambar 1. 2.3 Penentuan Isoterm Adsorpsi Perubahan entalpi dan perubahan entropi berhubungan dengan konstanta kesetimbangan adsorpsi (K c ) dan perubahan energi bebas Gibbs ( G o ). Hubungan ini dapat dilihat dari persamaan (Maron dkk., 1974). Ln K c H S (1) RT R Isoterm adsorpsi merupakan suatu keadaan kesetimbangan yaitu tidak ada lagi perubahan konsentrasi adsorbat baik di fase terserap maupun pada fase gas atau cair. 1. Isoterm Adsorpsi Langmuir Langmuir berpendapat bahwa gas diadsorpsi pada permukaan solid dan membentuk tidak lebih dari satu lapis ketebalannya. Persamaan untuk isoterm Langmuir adalah: Gambar 1. Penurunan konsentrasi krom dengan konsentrasi awal 10 ppm pada berbagai waktu kontak. Dari Gambar 1 terlihat bahwa adsorpsi logam ion kromium yang terbanyak adalah pada 168

adsorpsi menggunakan adsorben zeolit teraktivasi kimia fisik secara asam, dengan persentase serapan sebesar 99,725% dengan waktu kontak optimum selama 3 jam. Sedangkan pada waktu yang sama untuk zeolit teraktivasi kimia fisik secara basa, memiliki persentase serapan sebesar 97,51%. Zeolit yang telah diaktivasi secara asam mengalami proses dekationisasi yang menyebabkan luas permukaan zeolit bertambah karena berkurangnya pengotor yang menutupi pori-pori zeolit. Selain itu jika dilihat dari sisi adsorbatnya, ion logam krom memiliki sifat lebih reaktif bila berada dalam larutan yang asam. Adsorpsi ion logam krom pada kondisi asam merupakan akibat dari gaya elektrostatis tarik-menarik yang sangat kuat antara bagian negatif dari permukaan adsorben dengan bagian positif dari kation logam krom. Pada Gambar 1 juga terlihat bahwa konsentrasi logam kromium menurun secara signifikan pada awal proses adsorpsi, dan laju penurunan konsentrasi berkurang dengan bertambahnya waktu. Hal ini disebabkan pada awal proses adsorpsi, driving force-nya besar, yaitu beda konsentrasi logam kromium di larutan bulk dengan di adsorben sangat besar. Sehingga proses transfer massa dari logam kromium yang ada pada bulk ke adsorben berjalan dengan cepat. Faktor lain yang mempengaruhi adalah kemampuan adsorben untuk menyerap adsorbat sangat besar. Pada awal adsorpsi berlangsung, sisi aktif adsorben masih banyak sehingga kemungkinan logam kromium terserap sangat besar. Seiring bertambahnya waktu, laju transfer massanya semakin kecil dan akhirnya konstan. Hal ini disebabkan driving force-nya kecil, yaitu beda konsentrasi logam kromium di bulk dan di adsorben menjadi kecil sehingga kemampuan adsorpsinya kecil. Jika dilihat dari sisi adsorben, penurunan laju adsorpsi ini diakibatkan oleh kemampuan adsorben dalam menyerap adsorban semakin berkurang hingga pada waktu tertentu adsorben tidak dapat menyerap logam kromium lagi yang ditunjukkan oleh penurunan konsentrasi yang konstan. Hal ini disebabkan oleh sisi aktif dari adsorben sudah terisi oleh logam kromium hingga adsorbennya jenuh sehingga tidak mampu lagi menyerap logam kromium. 3.2 Pengaruh Variasi Suhu Reaksi Dari penelitian tahap kedua diperoleh data konsentrasi kesetimbangan pada masingmasing temperatur adsorpsi (Tabel 1). Dari data tersebut terlihat bahwa semakin tinggi suhu operasi adsorpsi maka semakin tinggi konsentrasi sisa logam kromium dalam larutan. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu berarti semakin berkurang ion logam kromium yang dapat teradsorp. Data perhitungan nilai konstanta kesetimbangan adsorpsi (K c ) dan perubahan energi bebas Gibbs ( G) pada setiap variasi temperatur diperlihatkan pada Tabel 2. Tabel 1. Adsorpsi logam krom pada beragam temperatur adsorpsi Temperatur ( o C) Konsentrasi setimbang (ppm) 25 0,0275 30 0,0402 35 0,0571 40 0,0592 45 0,0761 50 0,1036 Tabel 2. Data perhitungan nilai konstanta kesetimbangan adsorpsi (K c ) dan perubahan energi bebas Gibbs ( G) pada setiap variasi temperatur T ( o K) Ce (ppm) q (mmol/l) Kc ln Kc G (J/mol) X = 1/T Y = ln Kc 298,15 0,0275 0,1917936 6,97431 1,94223-4814,446 0,00335 1,94223 303,15 0,0402 0,1915493 4,76491 1,56128-3935,029 0,0033 1,56128 308,15 0,0571 0,1912243 3,34894 1,20864-3096,494 0,00325 1,20864 313,15 0,0592 0,1911839 3,22946 1,17231-3052,155 0,00319 1,17231 318,15 0,0761 0,1908589 2,508 0,91949-2432,132 0,00314 0,91949 323,15 0,1036 0,19033 1,83716 0,60822-1634,092 0,00309 0,60822 169

Dari Tabel 2 tersebut nilai X = 1/T dengan Y = ln Kc diplotkan sehingga diperoleh Gambar 2: kemudian dilakukan perhitungan jumlah adsorbat (logam krom) yang terserap pada saat kesetimbangan (Q e ) dari masing-masing variasi konsentrasi awal (Tabel 4). Tabel 3. Adsorpsi logam krom pada beragam konsentrasi adsorpsi. Konsentrasi awal (ppm) Konsentrasi setimbang (ppm) 10 0,0275 20 1,0004 40 1,5126 60 2,4312 100 5,5224 Gambar 2. Hubungan antara 1/T terhadap ln Kc. Pengaruh temperatur pada konstanta kesetimbangan adsorpsi (Kc) ion logam kromium oleh zeolit dapat diamati dari kondisi ini. Konstanta kesetimbangan untuk ion logam kromium berkurang seiring dengan kenaikan temperatur dan proses adsorpsi juga berkurang seiring dengan kenaikan temperatur. Hal ini disebabkan oleh sifat adsorpsi eksotermis dari ion logam kromium ke dalam zeolit dan melemahnya dorongan penyerapan antara bagian aktif adsorben dengan ion logam kromium serta antara molekul yang berdekatan dari bagian yang diserap. Karena adsorpsi berlangsung eksotermis, maka jumlah ion logam kromium yang teradsorpsi pada kondisi setimbang pasti berkurang dengan adanya peningkatan temperatur, hal ini disebabkan ΔG bertambah dengan naiknya temperatur larutan. Hal ini menjelaskan mengapa nilai ΔG (Tabel 2) menjadi kurang negatif dengan kenaikan temperatur. Nilai ΔH yang negatif mengindikasikan bahwa proses adsorpsi berlangsung secara eksotermis selain itu juga nilai tersebut menunjukkan bahwa proses adsorpsinya berlangsung secara fisika (adsorpsi fisik memiliki nilai ΔH antara -4 sampai -40 kj/mol). Sementara nilai ΔS yang negatif dapat disamakan dengan berkurangnya derajat kebebasan dari spesi yang teradsorpsi. 3.3 Pengaruh Variasi Konsentrasi Dari penelitian tahap tiga diperoleh data berupa konsentrasi kesetimbangan (Tabel 3), Tabel 4. Data perhitungan nilai Qe pada setiap variasi konsentrasi awal. Ce (ppm) Qe (mmol/g adsorben) 0,0275 664,83 1,0004 1266,64 1,5126 2565,82 2,4312 3837,92 5,5224 6298,50 3.4 Perhitungan Isoterm Langmuir Kondisi isoterm Langmuir dihitung dengan menggunakan data Ce dan Qe yang telah dihitung sebelumnya seperti ditabulasikan pada Tabel 4. Data-data tersebut diplotkan pada grafik dengan sumbu X = 1/Ce, dan sumbu Y = 1/Qe. Hasilnya sebagaimana ditampilkan pada Tabel 5. Tabel 5. Hasil Perhitungan X dan Y untuk linierisasi Langmuir. X = 1/Ce Y = 1/Qe 1,188495365 78,2150915 0,99960016 41,05349586 0,661113315 20,26637289 0,411319513 13,54900571 0,18108069 8,255925214 Dari nilai X dan Y pada Tabel 5, kemudian diplotkan sehingga diperoleh grafik Isoterm Langmuir (Gambar 3). 170

Dari kedua model isoterm tersebut, yang paling sesuai untuk adsorpsi logam kromium menggunakan adsorben zeolit alam teraktivasi kimia fisik secara asam adalah model isoterm Freundlich, hal ini terlihat secara jelas dari nilai R 2 yang lebih mendekati angka 1 yakni sebesar 0,834 dibandingkan model isoterm Langmuir yang hanya sebesar 0,823. (6) Gambar 3. Linierisasi menggunakan model isoterm Langmuir. Dimana C 0 dan C n masing-masing adalah konsentrasi awal dan konsentrasi setimbang, serta m dan v adalah massa dan volume adsorben. Akhirnya didapatkan persamaan isoterm Langmuir yang sesuai untuk proses adsorpsi ion logam kromium oleh zeolit alam lampung teraktivasi kimia fisik secara asam yaitu: 12,2188. C 0,00261438. Cre (4) 1 12,2188. C Cre 3.5 Perhitungan Isoterm Freundlich Kondisi isoterm Freundlich juga dihitung dengan menggunakan data Ce dan Qe yang terdapat pada Tabel 4. Data-data tersebut diplotkan pada grafik dengan sumbu X = log Ce, dan sumbu Y = log Qe. Hasilnya sebagaimana ditampilkan pada Tabel 6. Tabel 6. Hasil Perhitungan X dan Y untuk Linierisasi Freudnlich Gambar 4. Linierisasi menggunakan model isoterm Freundlich Nilai intensitas adsorpsi sebesar 2,5125 telah masuk rentangan antara 1-10 sehingga adsorpsi ini layak untuk diaplikasikan dalam proses pengolahan limbah cair. X = log Ce Y = log Qe 4. Kesimpulan -0,074997492-1,893290558 0,000173683-1,613350145 0,179724096-1,306776029 0,385820687-1,131907426 0,74212786-0,91676575 Dari nilai X dan Y pada Tabel 6 tersebut, kemudian diplotkan sehingga diperoleh grafik Isoterm Freundlich (Gambar 4). Akhirnya didapatkan persamaan isoterm Freundlich yang sesuai untuk proses adsorpsi ion logam kromium oleh zeolit alam lampung teraktivasi kimia fisik secara asam yaitu: Qe = 0,044463 C 1/2,5125 (5) Waktu kontak optimum pada adsorpsi logam kromium adalah selama 3 jam dengan menggunakan adsorben zeolit alam lampung teraktivasi kimia fisik secara asam, dengan presentase serapan sebesar 99,725%. Pengaruh temperatur terhadap nilai konstanta kesetimbangan adsorpsi (Kc) adalah semakin tinggi suhu adsorpsi maka nilai Kc akan semakin turun, dan nilai G o akan semakin ke arah nilai positif. Proses adsorpsi menggunakan zeolit teraktivasi kimia fisik secara asam ini bersifat eksotermis yang ditunjukkan oleh nilai H o = -39.574,6 J/mol dan S o = -117,227 J/mol K. Dari perhitungan yang telah dilakukan, adsorpsi logam kromium oleh zeolit alam lampung teraktivasi kimia fisik secara asam mengikuti model isoterm Freundlich dan persamaannya 171

adalah Qe = 0,044463 C 1/2,5125 dengan nilai kapasitas adsorpsi Kf = 0,044463 mmol/gram adsorben dan intensitas adsorpsi n = 2,5125. Daftar Simbol K c konstanta kesetimbangan q konsentrasi ion logam krom yang teradsorpsi (jumlah ion Cr awal jumlah ion Cr akhir) (mmol/l) C konsentrasi ion logam krom saat setimbang (mmol/l) S o dan H o = perubahan nilai entropi (J/mol o K) dan entalpi (J/mol) G o perubahan nilai energi bebas Gibbs ( G o = - RT ln K c ) (J/mol) R Q e konstanta gas = 8,314 J/mol.K jumlah adsorbat yang terserap pada saat kesetimbangan (mmol/gr adsorbat) Q o berat maksimum adsorbat terserap/berat adsorben (mmol/gr) Q o (K f ) = kapasitas adsorpsi (mmol/gr adsorben) k n intensitas adsorpsi intensitas adsorpsi Daftar Pustaka Atkins, P.W. (1990) Kimia Fisika, Jilid 2, Edisi ke empat, Erlangga, Jakarta. Diantariani, N. P. (2010) Peningkatan potensi batu padas ladgestone sebagai adsorben ion logam berat Cr 3+ dalam air melalui aktivasi asam dan basa. Universitas Udayana, Bukit Jimbaran, 2, 14-19. Fatria, S. (2006) Adsorpsi Ion Cr 3+ oleh serbuk gergaji kayu kamper (Dryobalanops sp). Skripsi (tidak diterbitkan). IKIP Negeri Singaraja. Ginting, S. Br. (2003) Kemampuan zeolit alam dalam menyerap logam-logam berat (Fe ++ dan Mn ++ ) dalam air tanah. Prosiding seminar hari air sedunia ix, Universitas Lampung, Bandar Lampung. Haryati (2010) Penentuan kandungan unsur krom dengan metode analisis pengaktifan neutron dan pemanfaatan kulit batang jambu biji (Psidium Guajava) untuk Adsorpsi Krom pada Limbah, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Kartohardjono, Sutrasno., M. Ali Lukman dan G.P. Manik. (2008) Pemanfaatan Kulit Batang Jambu Biji (Psidium Guajava) untuk Adsorpsi Cr (VI) dari Larutan. Universitas Indonesia, Jakarta. Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 907/- MENKES/SK/VII/2002. Persyaratan kualitas air minum, Jakarta. Maron, Samuel H., Jerome B. Lando, (1974) Fundamentals of Physical Chemistry, Macmillan Publishing Co. Inc., New York. Priatna, K., Suharto, S., & Syariffudin, A. (1985) Prospek pemakaian zeolit bayah sebagai penyerap NH 4+ dalam air limbah. Laporan Teknik Pengembangan. 69. PPTM. Bandung. Rumiati. (2007) Adsorpsi ion Cr 3+ oleh abu sekam padi varietas IR 64. Skripsi. (Tidak dipublikasikan). Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA Undiksha. Sudiarta, I Wayan., & Yulihastuti, D. A. (2010) Biosorpsi kromium pada serat sabut kelapa hijau (Cocos nucifera). Jurnal Kimia 4. Universitas Udayana. Bukit Jimbaran. Sutarti, M., & Rachmawati, M. (1994) Zeolit: Tinjauan literatur. Pusat Dolumentasi dan Informasi Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI). Jakarta. Suyartono & Husaini. (1991) Tinjauan terhadap kegiatan penelitian karakterisasi dan pemanfaatan zeolit Indonesia yang dilakukan PPTM Bandung Periode 1890-1991. Buletin PPTM. Bandung. Wardana, W. (2010) Penentuan nilai difusivitas efektif pada proses adsorpsi ion tembaga (Cu 2+ ) menggunakan zeolit alam yang teraktivasi dengan H 2 SO 4. Universitas Lampung, Lampung. 172