ADSORPSI PEWARNA METHYLENE BLUE MENGGUNAKAN PASIR VULKANIK GUNUNG MERAPI SKRIPSI Diajukan kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Sarjana Sains Kimia Oleh : MARIAH RIHAN FASYIR NIM : 08307141032 PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2012 i
PERSETUJUAN Skripsi yang berjudul Adsorpsi Pewarna Methylene Blue Menggunakan Pasir Vulkanik Gunung Merapi yang disusun oleh Mariah Rihan Fasyir, NIM 08307141032 ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diujikan. Disetujui pada tanggal : 10 September 2012 Menyetujui, Pembimbing Utama, Pembimbing Pendamping, Dr. Endang Widjajanti LFX M. Pranjoto Utomo, M.Si. NIP. 19621203 198601 2 001 NIP. 19710408 199802 1 002 Koordinator Tugas Akhir Skripsi Program Studi Kimia, Dr. Endang Widjajanti LFX NIP. 19621203 198601 2 001 ii
PENGESAHAN Skripsi yang berjudul Adsorpsi Pewarna Methylene Blue Menggunakan Pasir Vulkanik Gunung Merapi yang disusun oleh Mariah Rihan Fasyir, NIM 08307141032 ini telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 19 September 2012 dan dinyatakan lulus. DEWAN PENGUJI Nama Lengkap Jabatan Tanda Tangan Tanggal Dr. Endang Widjajanti LFX NIP. 19621203 198601 2 001 M. Pranjoto Utomo, M.Si. NIP. 19710408 199802 1 002 Marfuatun, M.Si. NIP. 19840406 200604 2 001 Regina Tutik P, M.Si NIP. 19650911 199101 2 001 Ketua Penguji...... Sekretaris Penguji...... Penguji Utama...... Penguji Pendamping...... Yogyakarta, September 2012 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta Dekan, Dr. Hartono NIP. 19620329 198702 1 002 iii
SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Mariah Rihan Fasyir NIM : 08307141032 Program Studi : Kimia Fakultas : MIPA Judul Penelitian : Adsorpsi Pewarna Methylene Blue Menggunakan Pasir Vulkanik Gunung Merapi Menyatakan bahwa penelitian ini adalah hasil pekerjaan saya yang tergabung dalam penelitian payung: Dr. Endang Widjajanti LFX yang berjudul: Adsorpsi Pewarna Azo Menggunakan Pasir Vulkanik Gunung Merapi. Dan Sepanjang pengetahuan saya tidak berisi materi atau data yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan studi pada universitas atau institut lain, kecuali pada bagian-bagian yang telah dinyatakan dalam referensi. Tanda tangan dosen penguji yang tertera dalam halaman pengesahan adalah asli. Jika tidak asli, saya siap menerima sanksi ditunda yudisium pada periode berikutnya. Yogyakarta, 19 September 2012 Yang menyatakan, Mariah Rihan Fasyir NIM. 08307141032 iv
MOTTO Allah akan Meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derjat (QS. Al-Mujadilah: 11) Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. (QS. Al-Insyirah: 5-6) Seseorang dengan tujuan yang jelas akan membuat kemajuan walaupun melewati jalan yang sulit. Seseorang yang tanpa tujuan, tidak akan membuat kemajuan walaupun ia berada di jalan yang mulus. (Thomas Carlyle) Sesungguhnya segala sesuatu itu tergantung pada niatnya (Hadits) v
HALAMAN PERSEMBAHAN Allah SWT Terima kasih atas segala petunjuk dan kemudahan yang Engkau berikan dalam hidupku. Segalanya menjadi berarti dengan ridla-mu. Karya ini aku persembahkan untuk: Abi dan Umi tercinta yang tak pernah berhenti menyayangi, membimbing dan memberi motivasi kepadaku adek-adekku tersayang...mush ab, Khaulah, Syaima & Zinirah, yang selalu memberi keceriaan & kehangatan, hingga membuat hidupku terasa begitu indah vi
KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya, sehingga dengan izin-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Adsorpsi Pewarna Methylene Blue Menggunakan Pasir Vulkanik Gunung Merapi. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan, arahan dan bantuan serta motivasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu, melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dr. Hartono, selaku Dekan FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta. 2. Dr. Hari Sutrisno, selaku Ketua Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UNY. 3. Dr. Eli Rohaeti, selaku Sekretaris Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta. 4. Dr. Endang Widjajanti LFX, selaku koordinator Tugas Akhir Skripsi Program Studi Kimia FMIPA UNY serta Dosen Pembimbing Utama yang telah memberikan pengarahan, masukan, dan saran dalam penyelesaian Tugas Akhir Skripsi. 5. M. Pranjoto Utomo, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Pendamping yang telah memberikan bimbingan, saran serta masukan dalam penyelesaian Tugas Akhir Skripsi. 6. Marfuatun, M.Si., selaku dosen penguji utama, terima kasih atas pertanyaan, saran dan masukannya demi sempurnanya laporan Tugas Akhir Skripsi. 7. Regina Tutik Padmaningrum, M.Si., selaku dosen penguji pendamping, terima kasih atas pertanyaan, saran dan masukannya dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir Skripsi. 8. Susila Kristianingrum, M.Si. selaku pembimbing akademik Program Studi Kimia FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta. 9. Bapak-Ibu Kepala Laboratorium Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta yang telah membantu pelaksanaan penelitian. vii
10. Laboran Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta. 11. Seluruh Dosen dan Staff Jurusan Pendidikan Kimia. 12. Abi, Umi, adek dan semua keluarga atas do a, dukungan, motivasi dan kasih sayangnya. 13. Teman-teman seperjuangan de kiler 2008 atas kebersamaannya selama ini. 14. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Terima kasih telah mendukung hingga selesainya penulisan skripsi ini. Penulis menyadari adanya keterbatasan kemampuan, pengetahuan dan pengalaman sehingga dalam penulisan skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhirnya besar harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca sekalian. Yogyakarta, September 2012 Penulis viii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... PERSETUJUAN... PENGESAHAN... SURAT PERNYATAAN.. MOTTO... HALAMAN PERSEMBAHAN... KATA PENGANTAR.. DAFTAR ISI..... DAFTAR TABEL. DAFTAR GAMBAR.... DAFTAR LAMPIRAN... ABSTRAK..... ABSTRACT.. i ii iii iv v vi vii ix xi xii xiv xv xvi BAB I PENDAHULUAN... A. Latar Belakang Masalah... B. Identifikasi Masalah..... C. Pembatasan Masalah..... D. Perumusan Masalah.... E. Tujuan Penelitian... F. Manfaat Penelitian... BAB II KAJIAN PUSTAKA...... A. Deskripsi Teori... 1. Pasir Vulkanik.... 2. Methylene Blue.. 3. Adsorpsi... 4. Spektrofotometri UV-Vis...... 5. Spektrofotometri Inframerah... 1 1 3 3 3 4 4 5 5 5 6 8 11 12 ix
6. Difraksi Sinar-X......... B. Penelitian yang Relevan..... C. Kerangka Berfikir... BAB III METOE PENELITIAN... A. Subjek dan Objek Penelitian... B. Variabel Penelitian... C. Alat dan Bahan Penelitian... D. Prosedur Penelitian... E. Teknik Analisis Data...... BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.. A. Hasil Penelitian... 1. Aktivasi dan Karakter Pasir Vulkanik Sebelum dan Setelah Aktivasi. 2. Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue. a. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu. b. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi 3. Karakter Pasir Vulkanik Sebelum dan Setelah Adsorpsi. B. Pembahasan... 1. Aktivasi dan Karakter Pasir VulkanikSebelum dan Setelah Aktivasi. 2. Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue. c. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu. d. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi 3. Karakter Pasir Vulkanik Sebelum dan Setelah Adsorpsi. 4. Perubahan ph.. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... A. Kesimpulan....... B. Saran...... DAFTAR PUSTAKA... LAMPIRAN... 13 14 15 16 16 16 16 17 20 21 21 21 22 22 23 24 26 26 26 26 28 30 31 33 33 33 34 37 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Nama dan Struktur Kimia Kromofor.. 8 Tabel 2. Tabel 3. Tabel 4. Tabel 5. Tabel 6. Tabel 7. Tabel 8. Tabel 9. Data Waktu Kontak, ph, Konsentrasi Awal Terukur, Konsentrasi Akhir dan Daya Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu... 23 Data Konsentrasi Awal Teoritis, ph, Konsentrasi Awal Terukur, Konsentrasi Akhir dan Daya Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi.. 24 Interpretasi Spektrum Inframerah Pasir Vulkanik Sebelum Adsorpsi. 25 Interpretasi Spektrum Inframerah Pasir Vulkanik Setelah Adsorpsi. 25 Data Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu.. 27 Data Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi. 28 Data Absorbansi dan Konsentrasi Larutan Standar Methylene Blue... 40 Data Waktu Kontak, Konsentrasi Awal Terukur, Konsentrasi Akhir dan Daya Adsorpsi pada Fungsi Waktu.. 42 Tabel 10. Data Konsentrasi Awal Teoritis, Konsentrasi Awal Terukur, Konsentrasi Akhir dan Daya Adsorpsi pada Fungsi Konsentrasi... 43 Tabel 11. Data Isoterm Langmuir.. 44 Tabel 12. Data Isoterm Freundlich 45 xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Struktur Albit... 6 Gambar 2. Difraktogram Albit.. 6 Gambar 3. Struktur Kimia Molekul Methylene Blue. 7 Gambar 4. Grafik Hubungan antara Absorbansi dengan Konsentrasi.. 12 Gambar 5. Gambar 6. Gambar 7. Gambar 8. Gambar 9. Pantulan Sinar-X oleh Bidang Atom S 1 S 1 dan S 2 S 2 Terpisah pada Jarak d.. 14 Difraktogram Pasir Vulkanik (a) Sebelum Aktivasi (b) Setelah Aktivasi. 21 Spektrum Inframerah Pasir Vulkanik (a) Sebelum Adsorpsi (b) Setelah Adsorpsi.. 25 Grafik Daya Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu 26 Grafik Daya Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi.. 28 Gambar 10. Grafik Isoterm Langmuir. 29 Gambar 11. Grafik Isoterm Freundlich... 30 Gambar 12. Kurva Larutan Standar Pewarna Methylene Blue 40 Gambar 13. Aktivasi Pasir Vulkanik.... 46 Gambar 14. Pembuatan Larutan Induk.... 46 Gambar 15. Pembuatan Larutan Standar Pewarna Methylene Blue.... 47 Gambar 16. Pengukuran Panjang Gelombang Maksimum Pewarna Methylene Blue.... 48 Gambar 17. Pembuatan Adsorbat untuk Variasi Waktu... 48 xii
Gambar 18. Pembuatan Adsorbat untuk Variasi Konsentrasi. 48 Gambar 19. Gambar 20. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Berbagai Variasi Waktu Kontak... 49 Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Berbagai Konsentrasi Pewarna... 50 Gambar 21. Difraktogram Pasir Vulkanik Sebelum Aktivasi. 51 Gambar 22. Difraktogram Pasir Vulkanik Setelah Aktivasi.. 53 xiii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Pembuatan Larutan Methylene Blue 37 Lampiran 2. Pembuatan Kurva Larutan Standar Pewarna Methylene Blue. 40 Lampiran 3. Perhitungan Daya Adsorpsi pada Fungsi Waktu.... 41 Lampiran 4. Perhitungan Daya Adsorpsi Pasir pada Fungsi Konsentrasi 43 Lampiran 5. Perhitungan Parameter Isoterm Langmuir... 44 Lampiran 6. Perhitungan Parameter Isoterm Freundlich... 45 Lampiran 7. Skema Prosedur Penelitian... 46 Lampiran 8. Difraktogram Pasir Vulkanik... 51 Lampiran 9. Spektrum Pasir Vulkanik..... 55 Lampiran 10. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum... 57 Lampiran 11. Lampiran 12. Absorbansi Larutan Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu... 58 Absorbansi Larutan Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi... 61 Lampiran 13. Absorbansi Larutan Standar Pewarna Methylene Blue... 65 xiv
ADSORPSI PEWARNA METHYLENE BLUE MENGGUNAKAN PASIR VULKANIK GUNUNG MERAPI Oleh Mariah Rihan Fasyir 08307141032 Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping : Dr. Endang Widjajanti LFX : M. Pranjoto Utomo, M. Si. ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakter pasir vulkanik Gunung Merapi, mengetahui waktu maksimum adsorpsi pewarna methylene blue oleh pasir vulkanik, mengetahui daya adsorpsi pasir vulkanik pada berbagai variasi konsentrasi pewarna methylene blue pada waktu maksimumnya, serta mengetahui pola isoterm adsorpsi pasir vulkanik terhadap pewarna methylene blue. Pasir vulkanik diaktivasi dengan asam nitrat pekat selama 6 hari, kemudian disaring menggunakan penyaring buchner dan dikeringkan dengan oven pada suhu 150 C selama 12 jam. Sampel dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis, spektrofotometer FTIR dan difraksi sinar-x. Adsorpsi dilakukan pada variasi waktu kontak selama 10 sampai 360 menit dan variasi konsentrasi pewarna methylene blue yaitu 10 sampai 70 ppm. Daya adsorpsi ditentukan dengan menghitung banyaknya pewarna yang berkurang per gram adsorben (mg/g). Data difraktogram difraksi sinar-x menunjukkan bahwa pada pasir vulkanik terdapat albit, baik sebelum maupun setelah aktivasi. Data spektrum inframerah menunjukkan bahwa sebelum dan setelah adsorpsi terdapat gugus O- H, Si-OH, Si-O dan Al-OH. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu maksimum adsorpsi adalah 15 menit dan daya adsorpsi pada variasi konsentrasi pewarna methylene blue menunjukkan kenaikan dari 10 sampai 70 ppm. Pola isoterm adsorpsi pewarna methylene blue mengikuti pola isoterm Freundlich. Kata Kunci : pasir vulkanik, methylene blue, adsorpsi xv
ADSORPTION OF METHYLENE BLUE USING MERAPI VOLCANIC SAND By : Mariah Rihan Fasyir 08307141032 Supervisor : Dr. Endang Widjajanti LFX Co - Supervisor : M. Pranjoto Utomo, M. Si ABSTRACT The aims of this research were to know the characteristic of Merapi volcanic sand, to find out the maximum time of volcanic sands onto methylene blue dye using adsorption, to know the adsorption capacity of volcanic sand to the methylene blue dye within various dye concentration on the maximum exposure time and to determine the adsorption isotherm of methylene blue adsorption onto volcanic sand. Volcanic sand was soaked with pure nitric acid (HNO 3 ) for 6 days. Volcanic sands then filtered by buchner and dried in oven at 150 C for 12 hours. Sample was analized by UV-Vis spectrophotometer, FTIR spectrophotometer, and XRD. The adsorption processes was done by contacting volcanic sand with methylene blue dye in various exposure time and dye concentration. The exposure times were from 10 to 360 minutes and the dye concentrations were from 10 to 70 ppm. Adsorption capacity was determined by calculate amount of dye which decrease per gram adsorbent (mg/g). The XRD diffractogram showed that the compound of volcanic sand was albite. The infrared spectrum showed O-H, Si-OH, Si-O, dan Al-OH were found before and after the adsorption. The result of the research showed that the optimum exposure time was 15 minutes and the adsorption capacity increase in various dye concentration from 10 to 70 ppm. The adsorption processes was Freundlich isotherm. Keywords : volcanic sand, methylene blue, adsorption xvi