Syntax Idea: p�ISSN: 2684-6853 e-ISSN: 2684-883X
Vol. 3, No. 5, Mei 2021
PENGARUH LARUTAN AKTIVATOR, WAKTU KONTAK DAN
PH LARUTAN DALAM PEMBUATAN BIOSORBEN KULIT BUAH AREN (ARENGA PINNATA) UNTUK ADSORPSI TIMBAL DALAM LIMBAH CAIR TEKSTIL
Rubiana Sihotang
Universitas Padjadjaran (UNPAD) Bandung Jawa Barat, Indonesia
Email:
[email protected]
Abstract
Textile wastewater
which generally
has a high pollution load can be overcome by the low-cost
natural biosorbent. The purpose of this
study was to obtain the best activator solvent, contact time and pH of biosorbent from Arenga pinnata shell for removal of lead in
textile wastewater and to determine the adsorption isotherm model. �Arenga pinnata shell
have been used for the removal of Pb (II) ions from textile wastewater in batch
experiments with factorial Completely Randomized Design (CRD) method. The
results showed that the most effective activator solvent was NaOH, while the
optimum contact time was 120 minutes and the optimum pH was 4. The highest Pb (II)
uptake is 99,91% with adsoption capacity of 1,5879
mg/g. The lowest end levels of Lead in textile wastewater was
0,06 ppm which these results has met the liquid waste quality standard for
industrial activities (1 ppm). Sorption data conformed better in Langmuir isoterm model than freundlich with
adsoption capacity of 117,65 mg/g. The results showed
that biosorbent of Arenga pinnata shell is effective
in removing lead from the textile wastewater.
Keywords: adsorption; biosorbent; arenga pinnata
shell; 
; textile wastewater
Abstrak
Air Limbah tekstil yang memiliki beban pencemaran yang tinggi dapat diolah menggunakan biosorben alami berbiaya rendah. Tujuan penelitian ini adalah memperoleh larutan aktivator, waktu kontak dan pH larutan yang paling baik dalam pembuatan biosorben dari kulit buah aren untuk adsorpsi logam timbal (Pb) dalam limbah cair tekstil dan menentukan model isoterm adsorpsinya. Kulit buah aren digunakan untuk adsorpsi ion timbal dalam limbah cair tekstil dengan metode RAL pada sistem batch. Hasil penelitian menunjukkan bahwa larutan aktivator yang paling efektif adalah NaOH, sedangkan waktu kontak optimum 120 menit dan pH optimum pada pH 4. Persentase adsorpsi timbal (Pb) tertinggi mencapai 99,91% dengan kapasitas adsorpsi 1,5879 mg/g. Kadar akhir timbal terendah dalam air limbah tekstil adalah 0,06 ppm dimana hasil ini telah memenuhi baku mutu limbah cair untuk kegiatan industri. Data adsorpsi timbal lebih sesuai dengan model isoterm Langmuir daripada isoterm Freundlich dengan kapasitas adsorpsi yaitu 117,65 mg/g. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biosorben kulit buah aren cukup efektif dalam menghilangkan logam timbal dalam limbah cair tekstil.
Kata Kunci: adsorpsi; biosorben; kulit buah aren; ; limbah cair tekstil
Pendahuluan
Limbah cair yang dihasilkan dari proses industri tekstil umumnya mempunyai beban pencemaran yang cukup tinggi (Komarawidjaja, 2017). Beban pencemaran ini dapat terlihat dari karakteristik limbah cair tekstil secara umum yaitu berwarna dan berbau, pH tinggi, kadar BOD, COD, padatan terlarut dan tersuspensi tinggi serta suhu air limbah tinggi. Pencemaran lingkungan yang tinggi oleh limbah cair tekstil salah satunya disebabkan oleh banyaknya jumlah perusahaan tekstil di Indonesia.
Proses pengolahan produk tekstil yang paling banyak menimbulkan risiko pencemaran adalah proses finishing tekstil karena menggunakan bahan kimia dan air bersih sebagai mediumnya. Hanya sebagian kecil zat zat kimia teradsorpsi dan berikatan dengan bahan tekstil pada proses finishing sampai proses selesai dilakukan, sedangkan sisanya berada dalam larutan dan akan terbuang bersama air limbah tekstil (Latifah et al., 2014). Industri tekstil menggunakan pewarna sintetik pada salah satu proses finishingnya yaitu pada saat pencelupan atau pencapan. Pada zat warna tekstil terkandung logam berat berbahaya seperti timbal (Pb), arsen (As), kadmium (Cd), krom (Cr), tembaga (Cu), seng (Zn) (Komarawidjaja, 2017). Logam berat pada pewarna tekstil berfungsi sebagai gugus fungsi (pembentuk molekul zat warna), atau juga sebagai produk samping (Mutia, 2004).
Logam berat merupakan agen pencemar lingkungan yang sering menyebabkan keracunan pada makhluk hidup karena sifatnya yang tidak dapat terurai (non degradable) dan mudah di absorbsi (Darmono, 1995). Timbal merupakan logam yang memiliki tingkat toksisitas yang ekstrem. Timbal sangat berbahaya terutama untuk anak-anak karena dapat mengganggu pertumbuhan otak (WardaliaWidowati, Sastiono, & Jusuf, 2008).� Oleh karena itu limbah yang mengandung logam berat perlu dikelola secara benar sebelum di buang ke lingkungan.
Sampel limbah tekstil yang akan digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari salah satu pabrik tekstil yang terletak di daerah Cimahi, Jawa Barat. Hasil analisis karakteristik sampel air limbah tekstil yang digunakan memiliki kandungan timbal 79,46 ppm. Menurut PerMen LH No.3/MENLH/01/2010 baku mutu limbah cair bagi kegiatan industri hanya boleh mengandung kadar timbal 1 ppm. Apabila kadar timbal dalam limbah industri melebihi baku mutu, maka proses pengolahan limbah perlu dilakukan.
Pengolahan limbah logam berat yang banyak digunakan saat ini dalam penerapannya masih sering kali terbentur dengan kendala operasional dan ekonomis. Pengolahan limbah logam berat melalui adsorpsi arang aktif saat ini dinilai cukup efektif tetapi masih terkendala dengan tingginya harga adsorben arang aktif (Fransiscus, Hendrawati, & Esprianti, 2007). Alternatif lain yang banyak digunakan saat ini adalah metode biosorpsi.
Biosorpsi ialah proses penyerapan suatu zat menggunakan material biologi sebagai penyerapnya dengan memanfaatkan gugus fungsi yang terdapat di dalamnya (Girsang, Kiswandono, Aziz, Chaidir, & Zein, 2015). Keuntungan utama biosorpsi adalah biaya operasional rendah, materialnya� lebih mudah diperoleh, proses adsorpsi lebih mudah dilakukan dan memiliki kapasitas penyerapan yang tinggi (Lukman, 2008). Tanaman dapat digunakan sebagai adsorben dalam mekanisme penyerapan logam dikarenakan memiliki kandungan selulosa. Selulosa memiliki gugus fungsi yang dapat melakukan pengikatan dengan ion logam yaitu gugus karboksil (-COOH) dan hidroksil (-OH ) (Ibbet et al., 2006, Herwanto et al., 2006).
Kulit buah aren (Arenga pinnata) dapat digunakan sebagai biosorben karena mengandung senyawa aktif selulosa. Selulosa memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi logam berat. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diketahui bahwa tumbuhan (kayu) mengandung komponen seperti selulosa, lignin, hemiselulosa dan telah digunakan dalam industri penjernihan air untuk menghilangkan logam berat seperti Cu(II), Pb(II), Cd(II), Cr(III) dan sebagainya (Afrizal & Purwanto, 2011). Sepanjang penelusuran literatur yang dilakukan belum terdapat adanya penelitian mengenai kemampuan biosorben kulit buah aren dalam mengadsorpsi ion logam Pb dalam limbah cair tekstil. Proses adsorpsi oleh suatu adsorben dipengaruhi banyak faktor diantaranya yaitu larutan aktivator, waktu kontak dan pH larutan (Mirandha, 2016). Proses adsorpsi juga memiliki pola isoterm adsorpsi tertentu yang spesifik. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian untuk menentukan larutan aktivator, waktu kontak dan pH larutan yang paling tepat dari biosorben kulit buah aren agar diperoleh kapasitas adsorpsi timbal yang maksimum. Kapasitas adsorpsi ditentukan dengan membandingkan konsentrasi timbal sebelum dan sesudah adsorpsi sedangkan model isoterm adsorpsi diuji menggunakan isoterm adsorpsi Langmuir atau Freundlich.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai efektivitas kulit buah aren sebagai biosorben potensial dalam menurunkan kadar logam timbal dalam limbah cair tekstil. Hasil penelitian ini juga diharapkan mampu menjadi bahan alternatif dalam mengatasi permasalahan logam timbal dalam limbah cair tekstil.
Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimental laboratorium dengan metode Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial 2x2x2 (terdapat 3 variabel yang diuji dan masing-masing variabel memiliki 2 variasi). Ketiga variabel dikombinasikan sehingga terdapat delapan perlakuan yang diuji dengan tiga kali ulangan
Variabel penelitian :
A (larutan aktivator)� : �A1 = Biosorben teraktivasi HCl
A2 = Biosorben teraktivasi
NaOH
B
(waktu
kontak)������ :
�B1 = waktu kontak 90 menit
��� B2 = waktu kontak 120 menit
C
(pH
larutan)����������� :
C1 = pH
4
C2 = pH 5
Penelitian ini dilakukan dengan metode batch pada proses adsorpsi. Proses adsorpsi dilakukan dengan memasukkan 5 gram biosorben teraktivasi ke dalam erlenmeyer yang berisi air limbah tekstil 100 mL. Masing-masing larutan diatur pH-nya pada pH 4 dan 5. Larutan kemudian diaduk dengan orbital shaker dengan waktu kontak masing-masing 90 menit dan 120 menit. Larutan kemudian disaring dengan kertas saring. Filtrat yang diperoleh analisis dengan SSA untuk mengetahui konsentrasi akhir timbal yang tersisa pada air limbah tekstil. Selisih konsentrasi adsorbat sebelum dan setelah adsorpsi dianggap sebagai konsentrasi adsorbat yang teradsorpsi oleh biosorben. Besarnya adsorbat yang teradsorpsi oleh tiap satuan berat adsorben dapat dihitung dari tiap gelas erlenmeyer. Pengujian konsentrasi timbal mengacu pada SNI 06-6989.8-2004 tentang cara uji timbal (Pb) dengan spektrofotometri serapan atom (SSA)-nyala.
Hasil dan Pembahasan
1.
Hasil Pengumpulan Bahan dan Preparasi
Biosorben Kulit Buah Aren
Buah aren muda sebanyak 3 kg diperoleh dari daerah Cipongkor, Jawa
barat sedangkan sampel limbah cair tekstil sebanyak 4 liter diperoleh dari
pabrik tekstil yang terletak di daerah Cimahi, Jawa barat. Kulit buah aren
yang digunakan adalah yang berasal dari buah aren muda yang masih setengah
matang dengan kulit luarnya berwarna hijau, inti biji (endosperm) lunak dan
berwarna bening, bentuk bijinya lonjong,�
kulit bijinya tipis, lunak dan�
berwarna kuning.
Gambar 1
Buah
Aren Setengah Matang
Kulit buah aren yang akan digunakan sebagai bahan baku terlebih
dahulu dipisahkan inti bijinya kemudian dicuci dengan air lalu diiris tipis
menjadi potongan-potongan yang lebih kecil (gambar 2 (a)). Tahap selanjutnya
adalah pengeringan bahan secara alami (natural
drying) dengan cara menjemur bahan di bawah sinar matahari (sun drying) selama 3 hari. Kulit buah
aren yang telah dikeringkan dapat dilihat pada gambar 2 (b). Setelah
pengeringan berat kulit buah aren mengalami penyusutan sebesar 2,48 kg. Hal ini
menunjukkan kadar air kulit buah aren telah menurun. Kulit buah aren digiling
menggunakan mesin penggiling dan diayak dengan ayakan 30 mesh dan 40 mesh untuk
mendapatkan bubuk kulit buah aren 30 mesh (gambar 2(c)).
����� 
�����
�Gambar 2�
Pengecilan
Ukuran Kulit Buah Aren (a) Kulit buah aren yang telah dirajang (b) Kulit buah
aren yang telah dikeringkan (c) Bubuk kulit buah aren 30 mesh
2. Hasil Penentuan Susut Pengeringan
Biosorben Sebelum Aktivasi
Susut pengeringan dilakukan untuk mengetahui kandungan air dan
senyawa senyawa yang mudah menguap lainnya misalnya minyak atsiri dan sisa
pelarut organik yang terdapat dalam biosorben pada proses pengeringan. Metode
yang digunakan pada susut pengeringan ini adalah metode gravimetri. Prinsipnya
adalah mengeringkan sampel dalam oven pada suhu 105�C sampai berat konstan.
Susut pengeringan ini sering diidentikkan dengan kadar air, namun bedanya jika
kadar air hanya untuk mengetahui batasan maksimal air dalam ekstrak sedangkan
susut pengeringan tidak hanya air, tetapi juga senyawa menguap lain yang
hilang.
Persentase susut pengeringan yang diperoleh dari kulit buah aren
adalah sebesar 37,77%. Hal ini menunjukkan besarnya kadar air dan
senyawa-senyawa yang hilang selama proses pengeringan maksimal adalah 37,77%.
Tingginya persentase susut pengeringan kulit buah aren ini disebabkan karena
pada proses pengeringan sebelumnya, air dan senyawa-senyawa yang mudah menguap
lainnya tidak hilang 100%. Semakin rendah kadar air dan senyawa volatil pada
biosorben menunjukkan sedikitnya air yang tertinggal dan menutupi pori
biosorben. Semakin besar pori-pori biosorben maka luas permukaannya akan
semakin bertambah sehingga adsorbat yang terjerap oleh biosorben saat proses
adsorpsi akan semakin banyak (Herlandien, 2013).
�tivasi HCl 5%
berubah warna menjadi cokelat tua pekat
dan biosorben yang teraktivasi NaOH 1N menjadi cokelat
tua.
������� 
������
������
Gambar
3�
Biosorben
Kulit Buah Aren� (a) Sebelum
aktivasi� (b) Teraktivasi HCl 5% (c)
teraktivasi NaOH 1N�
4. Proses Adsorpsi Logam Timbal
Konsentrasi
awal timbal dalam limbah cair tekstil diukur terlebih dahulu sebelum dilakukan
proses adsorpsi logam timbal. Sampel limbah tekstil yang telah dipreparasi
dianalisis menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA) dan diketahui bahwa konsentrasi awal timbal dalam limbah cair
tekstil adalah 79,46 ppm.
Proses adsorpsi dilakukan dengan memasukkan 5 gram biosorben
teraktivasi ke dalam erlenmeyer yang berisi air limbah tekstil 100 mL.� Masing-masing larutan diatur pH-nya pada pH 4
dan 5. Larutan kemudian diaduk dengan orbital
shaker dengan waktu kontak masing-masing
90 menit dan 120 menit. Larutan kemudian disaring dengan kertas saring. Filtrat
yang diperoleh analisis dengan SSA untuk mengetahui konsentrasi akhir timbal yang tersisa pada air limbah tekstil yang
dapat dilihat pada tabel berikut.
Konsentrasi Akhir Timbal dalam Limbah
Cair Tekstil, Kapasitas Adsorpsi Dan Efisiensi Adsorpsi Biosorben
|
Larutan
Aktivator |
Waktu
Kontak (menit) |
pH
Larutan |
Konsentrasi
Awal Timbal (ppm) |
Konsentrasi
Akhir Timbal (ppm) |
Efisiensi
Adsorpsi (%) |
Kapasitas
Adsorpsi (mg/g) |
|
HCl |
90 |
4 |
79,4617 |
0,8987 |
98,87 |
1,5713 |
|
5 |
79,4617 |
5,4714 |
93,11 |
1,4798 |
||
|
120 |
4 |
79,4617 |
0,4226 |
99,47 |
1,5808 |
|
|
5 |
79,4617 |
4,2275 |
94,68 |
1,5047 |
||
|
NaOH |
90 |
4 |
79,4617 |
0,0821 |
99,90 |
1,5876 |
|
5 |
79,4617 |
0,1450 |
99,82 |
1,5863 |
||
|
120 |
4 |
79,4617 |
0,0682 |
99,91 |
1,5879 |
|
|
5 |
79,4617 |
0,1203 |
99,85 |
1,5868 |
Tabel 1 menunjukkan bahwa biosorben kulit buah aren dapat
menurunkan kadar timbal dalam limbah cair tekstil secara signifikan. Hal ini
dibuktikan dengan kadar timbal yang tersisa pada limbah cair tekstil yang
sangat rendah dan efisiensi adsorpsinya juga sangat tinggi (> 90%).
Kapasitas adsorpsi paling tinggi terdapat pada biosorben yang diaktivasi dengan
NaOH dengan waktu kontak 120 menit pada pH 4 yaitu sebesar 1,5879 mg/g dengan
efisiensi adsorpsi 99,91%. Sedangkan Kapasitas adsorpsi yang paling rendah
terdapat pada biosorben yang diaktivasi dengan HCl dengan waktu kontak 90 menit
pada pH 5 yaitu sebesar 1,4798 mg/g dengan efisiensi adsorpsi 93,11%.
Data efisiensi adsorpsi logam timbal
oleh masing-masing biosorben kulit buah aren dapat dilihat pada gambar 3 Efisiensi adsorpsi optimum dari biosorben kulit buah aren yaitu
99,91% yaitu pada biosorben teraktivasi NaOH dengan waktu kontak 120 menit pada
pH 4 (A2B2C1).
Gambar 4�
Efisiensi Adsorpsi
Logam Timbal Oleh Biosorben Kulit Buah Aren
Gugus fungsional �OH (hidroksil) dari selulosa yang terdapat pada
kulit buah aren berfungsi sebagai penjerap logam berat timbal dalam proses adsorpsi.
Gambar 5�
Ilustrasi Mekanisme
Adsorpsi Adsorbat Ke Dalam Pori Adsorben
Pada proses adsorpsi
terjadi pengikatan ion 
�pada gugus �OH yang terdapat pada biosorben
kulit buah aren. Menurut (Amri dkk, 2004) proses adsorpsi
ini dapat terjadi melalui mekanisme pertukaran ion sebagai berikut.
Gambar 6�
Mekanisme
Adsorpsi �
oleh gugus �OH dalam Selulosa
Interaksi antara gugus �OH
dengan ion logam juga dapat terjadi melalui mekanisme pembentukan kompleks
koordinasi karena atom oksigen (O) pada gugus �OH mempunyai pasangan elektron
bebas, sedangkan ion logam mempunyai orbital d kosong (Nurhayati & Sutrisno, 2013). Pasangan elektron
bebas tersebut akan menempati orbital kosong yang dimiliki oleh ion logam
sehingga terbentuk suatu senyawa atau ion kompleks.
── Y
̶ OH� + �����������������[Pb 
]
Setelah dilakukan proses adsorpsi terdapat perubahan warna pada
filtrat air limbah tekstil. Perbedaan warna larutan disebabkan oeh perbedaan warna
bubuk biosorben yang digunakan pada proses adsorpsi. Bubuk biosorben yang diaktivasi
dengan HCl memiliki warna coklat tua yang lebih pekat dibandingkan dengan bubuk
biosorben teraktivasi NaOH sehingga air filtrat yang dihasilkan juga menjadi
lebih gelap.
Setelah proses adsorpsi warna
air limbah tekstil cenderung menjadi lebih terang dikarenakan zat pewarna (pengotor)
pada air limbah telah terserap ke dalam biosorben.
����� 
������
Gambar 7�
Air
Limbah Tekstil� a. Sebelum adsorpsi�� b. Setelah Adsorpsi oleh biosorben teraktivasi
NaOH� c. Setelah Adsorpsi oleh biosorben
teraktivasi HCl
5.
Pengaruh
Larutan Aktivator, Waktu Kontak dan pH Larutan Terhadap Persentase Adsorpsi
Logam Timbal
Kemampuan
adsorpsi timbal oleh biosorben kulit buah aren dapat ditingkatkan melalui
aktivasi.� Pada penelitian ini dilakukan aktivasi kimia dengan
menggunakan larutan aktivator asam klorida (HCl) 5%
dan natrium hidroksida (NaOH) 1 N.
Gambar 8�
Pengaruh Larutan Aktivator terhadap
Persentase Timbal yang Teradsorpsi
Hasil penelitian pada Gambar 8 menunjukkan bahwa biosorben
yang diaktivasi dengan aktivator NaOH memiliki daya serap timbal yang lebih
baik dibandingkan dengan aktivator HCl pada berbagai kondisi. Hal ini
disebabkan karena aktivator NaOH mampu membersihkan permukaan biosorben lebih
baik daripada aktivator HCl sehingga daya serapnya lebih tinggi. Hal tersebut
dibuktikan pada penelitian yang dilakukan (Sarah et al., 2016) yang menunjukkan bahwa aktivator NaOH (basa) memiliki
peningkatan kemampuan adsorpsi 
yang lebih tinggi, jika dibandingkan dengan aktivator HCl
(asam). Hal ini disebabkan karena HCl hanya dapat menghilangkan mineral-mineral
asam serta pengotor yang menempel pada adsorben. Sedangkan NaOH dapat
melarutkan lebih banyak senyawa-senyawa yang dapat menghambat pada proses
adsorpsi. (Zaini, 2017) mengatakan bahwa adsorben kulit kacang tanah yang paling
baik menurunkan kadar timbal dalam limbah kimia adalah yang diaktivasi dengan
NaOH dengan persentase adsorpsi mencapai 96,57%.
Penentuan waktu kontak adsorpsi dilakukan untuk mengetahui
waktu yang dibutuhkan biosorben kulit buah aren dalam mengadsorpsi ion logam
timbal secara maksimal.
Gambar 9�
Pengaruh Waktu Kontak Terhadap
Persentase Timbal yang Teradsorpsi
Gambar 9 menunjukkan bahwa jumlah timbal yang teradsorpsi
pada waktu kontak 120 menit lebih tinggi dibandingkan dengan waktu kontak 90
menit. Hal ini disebabkan karena pada waktu kontak 90 menit gugus fungsi hidroksil
(-OH) belum semuanya berikatan dengan ion sehingga jumlah ion 
�yang teradsorpsi oleh pori pori biosorben
belum maksimal. Semakin lama waktu
kontak maka semakin banyak kesempatan ion �untuk bersinggungan
dengan partikel biosorben dan terikat di dalam pori-pori biosorben (Nurhayati & Zikri, 2020). �
Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa waktu kontak
optimum biosorben kulit buah aren dalam mengadsorpsi ion �adalah 120 menit.
Hasil percobaan ini sejalan dengan�
penelitian yang dilakukan (Nazaruddin et al., 2014) yang menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi Zn oleh
biosorben kulit buah aren yang tertinggi terjadi pada waktu kontak 120 menit.
Pada penelitian (Suarsa, 2015) juga menunjukkan bahwa waktu optimum penyerapan timbal
oleh lempung alam, yaitu 120 menit dimana setelah melewati 120 menit daya
serapnya menjadi menurun.
Derajat keasaman
atau pH sangat mempengaruhi
proses adsorpsi karena dapat mempengaruhi kelarutan ion logam dan juga muatan
pada permukaan adsorben (Rustandi, 2020). Penentuan pH optimum dilakukan untuk mengetahui pH
interaksi dimana adsorben menyerap ion logam
secara maksimal.
Gambar 10
Pengaruh pH Larutan Terhadap Persentase
Timbal Yang Teradsorpsi
Gambar 10 menunjukkan bahwa kondisi pH optimum biosorben
kulit buah aren dicapai pada pH 4. Hal ini disebabkan karena pada pH 4
kompetisi antara ion H+ dengan ion �menjadi berkurang,
sehingga semakin banyak logam yang dapat teradsorpsi. Peningkatan persentase
adsorpsi pada pH 4 juga dikarenakan gugus fungsi biosorben mengalami
deprotonasi menjadi bermuatan negatif sehingga lebih mudah untuk mengikat
timbal(II), sedangkan persentase adsorpsi pada pH 5 mengalami sedikit penurunan
karena telah terjadi pengendapan, hal tersebut terjadi karena membentuk 
�yang sulit
teradsorpsi oleh gugus hidroksil pada biosorben (Rosyida, Purwonugroho, & Tjahjanto, 2014). Menurut (Sulistyawati, 2008) bahwa pH tinggi
dapat menyebabkan reaksi antara ion �dan �OH, sehingga
membentuk endapan 
. Endapan ini
dapat menghalangi proses adsorpsi yang berlangsung. Penelitian yang dilakukan oleh (Safrianti et al., 2012) juga menyimpulkan
bahwa adsorpsi optimum logam timbal oleh adsorben jerami padi terjadi pada pH
4. Menurut (Prananto et al, 2013) dalam penelitiannya juga menunjukkan bahwa adsorpsi ion 
�oleh biomassa kitin secara maksimal diperoleh pada pH 4 sebesar 86,45%.
6. Analisis Data Secara Statistik
Data konsentrasi akhir timbal dalam limbah tekstil pada penelitian
ini dianalisis menggunakan analisis varians (ANOVA) tiga jalur untuk mengetahui
adanya pengaruh larutan aktivator, waktu kontak dan pH larutan terhadap kadar
akhir timbal dalam limbah tekstil. Analisis Anova dilakukan menggunakan software SPSS versi 25 dengan kadar
akhir timbal sebagai variabel terikat (dependent
variable) sedangkan larutan aktivator, waktu kontak dan pH larutan sebagai
variabel bebas (independent variable).
Tabel 2 �
Hasil Uji Anova Pengaruh
Larutan Aktivator, Waktu Kontak dan pH Larutan Terhadap Kadar Akhir Timbal
Dalam Limbah Tekstil Menggunakan SPSS
|
Source |
Sum of Squares |
df |
Mean Square |
F |
Sig. |
|
Corrected Model |
97.483a |
7 |
13.926 |
71.815 |
.000 |
|
Intercept |
49.042 |
1 |
49.042 |
252.900 |
.000 |
|
Larutan Aktivator� (A) |
42.173 |
1 |
42.173 |
217.478 |
.000 |
|
Waktu Kontak� (B) |
1.160 |
1 |
1.160 |
5.981 |
.026 |
|
pH Larutan� (C) |
27.046 |
1 |
27.046 |
139.473 |
.000 |
|
Larutan Aktivator * Waktu
Kontak� (A*B) |
1.060 |
1 |
1.060 |
5.467 |
.033 |
|
Larutan Aktivator * pH
Larutan� (A*C) |
25.602 |
1 |
25.602 |
132.025 |
.000 |
|
Waktu Kontak * pH Larutan� (B*C) |
.227 |
1 |
.227 |
1.172 |
.295 |
|
Larutan Aktivator * Waktu Kontak
* pH Larutan� (A*B*C) |
.215 |
1 |
.215 |
1.108 |
.308 |
|
Error |
3.103 |
16 |
.194 |
|
|
|
Total |
149.627 |
24 |
|
|
|
|
Corrected Total |
100.585 |
23 |
|
|
|
|
a. R
Squared = .969 (Adjusted R Squared = .956) |
|
|
|||
Perlakuan yang berpengaruh signifikan (berbeda nyata) ditunjukkan
dengan nilai signifikansi ≤ 0,05 atau 5% (Candiasa, 2004). Hasil uji Anova
menunjukkan bahwa variasi larutan aktivator, waktu kontak dan pH larutan memberikan
nilai signifikansi ≤ 0,05 (0,000; 0,026; 0,000 ≤ 0,05) yang
menunjukkan bahwa ketiga perlakuan tersebut berbeda nyata atau memberikan pengaruh yang signifikan terhadap
kapasitas adsorpsi timbal. Interaksi perlakuan antara larutan aktivator dan
waktu kontak; larutan aktivator dan pH larutan juga memberikan pengaruh yang
signifikan (0,033; 0,000 ≤ 0,05) sedangkan interaksi perlakuan antara waktu kontak
dan pH larutan tidak memberikan pengaruh yang signifikan (0,295 > 0,05). Berdasarkan uji statistik tersebut dapat disimpulkan bahwa
variasi larutan aktivator, waktu kontak dan pH larutan memberikan pengaruh yang
signifikan terhadap kapasitas adsorpsi timbal.
7. Pola Isoterm Adsorpsi Biosorben Kulit Buah
Aren Terhadap Larutan Timbal
Penentuan pola isoterm adsorpsi dilakukan dengan pembuatan larutan timbal dalam berbagai
konsentrasi yaitu konsentrasi 10, 25, 50, 75 dan 100 ppm sebanyak 100 mL.
Masing-masing larutan tersebut ditambahkan dengan biosorben kulit buah aren
sebanyak 5 gram. Larutan diatur pH-nya pada pH 4 kemudian diaduk dengan orbital shaker selama 120 menit. Larutan kemudian disaring dan filtrat yang
diperoleh dianalisis dengan SSA. Hasil pengukuran konsentrasi awal dan akhir
timbal digunakan untuk menghitung kapasitas adsorpsinya. Data hasil adsorpsi
dari variasi konsentrasi ini digunakan untuk perhitungan isoterm adsorpsi dari
biosorben kulit buah aren dalam proses adsorpsi ion timbal.
Perhitungan Isoterm Adsorpsi Langmuir
Dari Biosorben Kulit Buah Aren Terhadap Ion Timbal
|
Konsentrasi
awal (Co) |
Konsentrasi
akhir (Ce) |
Kapasitas
adsorpsi (x/m) |
1/Ce |
1/(x/m) |
|
10 |
0,0504 |
0,1990 |
19,8413 |
5,0253 |
|
25 |
0,1409 |
0,4972 |
7,0972 |
2,0113 |
|
50 |
0,2521 |
0,9950 |
3,9667 |
1,0051 |
|
75 |
0,3228 |
1,4935 |
3,0979 |
0,6695 |
|
100 |
0,5141 |
1,9897 |
1,9451 |
0,5026 |
Tabel 4
Perhitungan Isoterm Adsorpsi Freundlich
Dari Biosorben Kulit Buah Aren Terhadap Ion Timbal
|
Konsentrasi
awal (Co) |
Konsentrasi
akhir (Ce) |
Kapasitas
adsorpsi (x/m) |
ln Ce |
ln (x/m) |
|
10 |
0,0504 |
0,1990 |
-2,9878 |
-1,6145 |
|
25 |
0,1409 |
0,4972 |
-1,9597 |
-0,6988 |
|
50 |
0,2521 |
0,9950 |
-1,3779 |
-0,0051 |
|
75 |
0,3228 |
1,4935 |
-1,1307 |
0,4012 |
|
100 |
0,5141 |
1,9897 |
-0,6653 |
0,6880 |
Tujuan perhitungan isoterm adsorpsi menggunakan persamaan adsorpsi
Langmuir atau Freundlich adalah untuk mendapatkan persamaan kesetimbangan yang
dapat digunakan untuk mengetahui mengetahui kapasitas adsorpsi maksimum dari
biosorben kulit buah aren dalam mengadsorpsi ion timbal. Penentuan model
isoterm adsorpsi juga digunakan untuk mengetahui bagaimana distribusi
molekul antara fase cair (adsorbat) dan fase padat (adsorben) saat proses
adsorpsi serta mengetahui jenis
adsorpsi yang terjadi dan ikatan yang terjadi antara adsorben dan adsorbat.
Perhitungan isoterm Langmuir dilakukan dengan membuat grafik
hubungan antara satu per konsentrasi adsorbat dalam keadaan seimbang (1/Ce)
dengan satu per kapasitas adsorpsi (1/(x/m)), sehingga diperoleh grafik isoterm
Langmuir yang terdapat pada gambar 12 Pada grafik isoterm Langmuir dihasilkan
persamaan garis y = 0,2551x + 0,0085 dengan nilai R� (koefisien determinasi)
sebesar 0,9960.
Kurva
Isoterm Adsorpsi Langmuir
Perhitungan isoterm Freundlich dilakukan dengan membuat
grafik� hubungan antara ln konsentrasi
adsorbat dalam keadaan setimbang (ln Ce) dengan ln kapasitas adsorpsi (ln
(x/m)), sehingga diperoleh grafik isoterm Freundlich �yang terdapat pada gambar 11 Pada
grafik isoterm Freundlich dihasilkan persamaan garis y = 1,0303x + 1,4276
dengan nilai R� (koefisien determinasi) sebesar 0,9897.
Kurva
Isoterm Adsorpsi Freundlich
Persamaan garis yang diperoleh pada gambar 12 dan 13
diinterpretasikan pada masing-masing persamaan, sehingga diperoleh parameter
isoterm yang terdapat pada tabel berikut. Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 10.
Parameter Isoterm Adsorpsi
|
Parameter |
Isoterm Langmuir |
Isoterm Freundlich |
|
|
117,6471 |
- |
|
b |
0,0333 |
- |
|
n |
- |
0,9583 |
|
K |
- |
5,0088 |
|
R� |
0,9960 |
0,9897 |
Pada
persamaan Langmuir diketahui bahwa kapasitas adsorpsi maksimum dari biosorben
kulit buah aren dalam mengadsorpsi ion 
ditunjukkan oleh nilai 
�yaitu sebesar 117,6471 mg/g. Kekuatan interaksi antara ion dengan biosorben kulit buah
aren ditunjukkan dengan nilai b yaitu sebesar 0,0333 (L/mg). Nilai konstanta
Langmuir (b) yang positif menunjukkan kesesuaian proses adsorpsi dengan model
isoterm Langmuir. Nilai konstanta Langmuir yang negatif menunjukkan bahwa
proses adsorpsi tidak sesuai dengan pola isoterm Langmuir (Alshabanat, Alsenani, & Almufarij, 2013).
Pada persamaan Freundlich diketahui bahwa kapasitas adsorpsi maksimum dari
biosorben kulit buah aren dalam mengadsorpsi ion �ditunjukkan oleh nilai K yaitu sebesar 5,0088
mg/g. Sedangkan intensitas adsorpsi ditunjukkan oleh nilai n yaitu sebesar
0,9583. Menurut (Handayani et al., 2009) nilai n menunjukkan karakteristik proses adsorpsi.
Kesesuaian sangat baik apabila nilainya 2-10, cukup apabila nilainya 1-2 dan
buruk apabila nilainya <1. Nilai n yang diperoleh
pada penelitian ini adalah 0,9583 (<1) yang mengindikasikan
bahwa proses adsorpsinya sangat sulit terjadi dan tidak layak untuk diaplikasikan sehingga dapat dikatakan bahwa pola adsorpsinya tidak
sesuai dengan pola isoterm Freundlich.
Pengujian isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich dibuktikan
dengan grafik linierisasi yang baik dan mempunyai nilai koefisien determinasi
(R�) ≥ 0.9 (mendekati angka 1). Dari kurva isoterm adsorpsi terlihat
bahwa proses adsorpsi ion timbal oleh biosorben kulit buah aren lebih
signifikan mengikuti isoterm adsorpsi Langmuir karena nilai R� nya paling
mendekati angka satu yaitu 0,9960 dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar
117,6471 mg/g. Hal yang sama juga diperoleh (Nazaruddin et al., 2014) pada adsorpsi ion Cr, Cd dan Zn oleh biosorben kulit buah
aren dimana pola adsorpsinya mengikuti isoterm adsorpsi Langmuir. �Pada penelitian (Wardalia, 2016) juga menyimpulkan bahwa adsorpsi ion �oleh adsorben sekam
padi mengikuti persamaan isoterm Langmuir.
Ilustrasi Isoterm Adsorpsi Langmuir
(Sumber: Handayani et al., 2009)
Isoterm adsorpsi Langmuir
merupakan proses adsorpsi yang berlangsung secara kemisorpsi satu lapisan.
Lapisan yang terbentuk pada proses adsorpsi adalah lapisan monolayer yang
ikatan adsorben dengan adsorbatnya cukup kuat karena terbentuknya suatu ikatan
kimia. Adsorben mempunyai permukaan yang homogen karena setiap situs aktif
adsorben hanya dapat mengadsorpsi satu molekul adsorbat. Hal ini terjadi karena
masing-masing situs aktif adsorben mempunyai energi yang sama (Rahmadini, 2016).
Kesimpulan
Dari penelitian yang telah
dilakukan Adapun beberapa hal yang didapati: pertama, Larutan aktivator pada biosorben kulit buah aren
yang paling efektif menurunkan kadar timbal pada limbah cair tekstil adalah NaOH
sedangkan waktu kontak optimum yaitu 120 menit dan pH optimum pada pH 4. Kedua, Persentase adsorpsi timbal (Pb) oleh biosorben
kulit buah aren dalam limbah cair tekstil dengan konsentrasi awal timbal 79,46
ppm yaitu 99,91% dan kapasitas adsorpsi 1,5879 mg/g. Ketiga, Model isoterm adsorpsi ion timbal �oleh biosorben kulit buah aren dalam limbah cair tekstil mengikuti
model isoterm Langmuir yaitu berlangsung secara kemisorpsi satu lapisan dengan kapasitas
adsorpsi maksimum (
) 117,65 mg/g. Keempat, Kadar akhir timbal terendah
dalam air limbah tekstil adalah 0,06 ppm dimana hasil ini telah memenuhi baku
mutu limbah cair untuk kegiatan industri. Kelima, Berdasarkan uji ANOVA (α = 0,05)
diketahui bahwa larutan aktivator, waktu kontak dan pH larutan berpengaruh
signifikan terhadap adsorpsi timbal oleh biosorben kulit buah aren dalam limbah cair tekstil.
BIBLIOGRAFI
Afrizal, Afrizal, &
Purwanto, Agung. (2011). Pemanfaatan Selulosa Bakterial Nata De Coco Sebagai
Adsorban Logam Cu(Ii) Dalam Sistem Berpelarut Air. Jrskt - Jurnal Riset
Sains Dan Kimia Terapan. Google Scholar
Alshabanat, Mashael,
Alsenani, Ghadah, & Almufarij, Rasmiah. (2013). Removal of crystal violet
dye from aqueous solutions onto date palm fiber by adsorption technique. Journal
of Chemistry. Google Scholar
Amri, Amun,
Supranto, & Fahrurozi, M. (2004). Kesetimbangan Adsorpsi Optional Campuran
Biner Cd ( II ) dan Cr ( III ) dengan Zeolit Alam Terimpregnasi
2-merkaptobenzotiazol. Jurnal Natur Indonesa. Google Scholar
Candiasa, I. M.
(2004). Statistik Multivariat Disertai Aplikasi dengan SPSS. Singaraja:
IKIP Negeri Singaraja. Google Scholar
Darmono. (1995). Logam
Dalam Sistem Biologi Mahluk Hidup. Jakarta: UI- Press.
Fransiscus, Yunus,
Hendrawati, Lina, & Esprianti, Agatha. (2007). Proses Biosorpsi Cu Dan
Phenol Dalam Kondisi Tunggal Maupun Simultan Dengan Menggunakan Lumpur Aktif
Kering. Jurnal Purifikasi, 8(1), 67�72. Google Scholar
Girsang, Ermi, Kiswandono,
Agung Abadi, Aziz, Hermansyah, Chaidir, Zulkarnain, & Zein, Rahmiana.
(2015). Serbuk Biji Salak (Salacca Zalacca ) Sebagai Biosorben Dalam
Memperbaiki Kualitas Minyak Goreng Bekas. Prosiding Seminar Nasional
Pendidikan Sains (SNPS) 2015. Google Scholar
Handayani, Murni,
& Eko Sulistiyono, Dan. (2009). Uji Persamaan Langmuir dan Freundlich Pada
Penyerapan Limbah Chrom (VI) Oleh Zeolit. Peningkatan Peran Iptek Nuklir
Untuk Kesejahteraan Masyaraka. Google Scholar
Herlandien, Yola
Lyliana. (2013). Pemanfaatan Arang Aktif Sebagai Absorban Logam Berat Dalam Air
Lindi Di Tpa Pakusari Jember. Universitas Jember. Google Scholar
Herwanto, Bimbing,
& Santoso, Eko. (2006). Adsorpsi Ion Logam Pb(II) Pada Membran
Selulosa-Khitosan Terikat Silang. Akta Kimindo, 2(1), 9�24. Google Scholar
Ibbet, R. N.,
Kaenthong, S., Philips, D. A. S., & Wilding, M. A. (2006). Charaterisation
of Porosity of Regenerated Cellulosil Fibres Using Classical Dye Adsorbtian
Techniques. Lenzinger Berichte, 88, 77�86. Google Scholar
Kartika, Ganis Fia,
Itnawita, Itnawita, Hanifah, T. Abu, Anita, Sofia, Dewi, Nur Oktri Mulya, &
Absus, Suharsimi. (2017). Pengaruh Aktivator Terhadap Kemampuan Bubuk Biji
Alpukat (Persea americana Mill) dalam Menjerap Ion Timbal (II). Chimica et
Natura Acta. Google Scholar
Komarawidjaja, Wage.
(2017). Paparan Limbah Cair Industri Mengandung Logam Berat pada Lahan Sawah di
Desa Jelegong, Kecamatan Rancaekek, Kabupaten Bandung. Jurnal Teknologi
Lingkungan. Google Scholar
Kusumawardani,
Riska, Anita Zaharah, Titin, & Destiarti, Lia. (2018). Adsorpsi Kadmium(Ii)
Menggunakan Adsorben Selulosa Ampas Tebu Teraktivasi Asam Nitrat. Jurnal
Kimia Khatulistiwa. Google Scholar
Latifah, Rais Nur,
Ernia, Roro, Lisdiana, Anisya, Yulianto, Erick Rian, Asrilya, Nur Jannah,
Rosalia, Ayuni Dita, Mustofa, Rosid Eka, & Pramono, Edi. (2014).
Pemanfaatan α � Keratin Bulu Ayam Sebagai Adsorben Ion Timbal (Pb). ALCHEMY
Jurnal Penelitian Kimia. Google Scholar
Lukman, Muchammad
Ali. (2008). Penyisihan Ion Logam Krom Dari Air Limbah Melalui Proses
Biosorpsi Menggunakan Kulit Batang Tanaman Jambu Klutuk (Psidium Guajava)
Sebagai Biosorben. Skripsi. Google Scholar
Mirandha, Abrar. (2016).
Efektivitas Limbah Media Tumbuh Jamur (Baglog) dengan Enkapsulasi Alginate
Gel dalam Mengadsorpsi Ion Logam Kadmium. Skripsi. Yogyakarta: Universitas
Islam Indonesia. Google Scholar
Mutia, Theresia.
(2004). Polutan Dalam Zat Warna Tekstil Dan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Arena
Tekstil, 19(1), 1�37. Google Scholar
Nazaruddin, Nazris,
Arrisujaya, Dian, Hidayat, Zein, Rahmiana, Munaf, Edison, & Jin, Jiye.
(2014). Batch method for the removal of toxic metal from water using sugar palm
fruit (Arenga pinnata Merr) shell. Research Journal of Pharmaceutical, Biological
and Chemical Sciences. Google Scholar
Nurhayati, Indah, & Sutrisno, Joko. (2013). Limbah Ampas Tebu
Sebagai Penyerap Logam Berat Pb. Prosiding.Seminar Nasional Universitas PGRI
Adi Buana Surabaya, 59�70. Google Scholar
Nurhayati, &
Zikri. (2020). Efektifitas Karbon Aktif Cangkang Buah Kluwek (Pangium Edule)
Dan Cangkang Biji Kopi (Coffea Arabica L) Terhadap Daya Serap Gas Co Dan
Partikel Pb Dari Emisi Kendaraan Bermotor. Jurnal Penelitian Dan Karya
Ilmiah Lembaga Penelitian Universitas Trisakti, 5(1). Google Scholar
Prananto, Yuniar
Ponco, Darjito, Darjito, & Wijayanto, Yogi Rifki. (2013). Pengaruh Ph Dan
Waktu Kontak Pada Adsorpsi Pb(Ii) Menggunakan Adsorben Kitin Terfosforilasi
Dari Limbah Cangkang Bekicot (Achatina fulica). Jurnal Ilmu Kimia
Universitas Brawijaya. Google Scholar
Rahmadini, Tiara.
(2016). Modifikasi Kulit Salak Sebagai Adsorben Ion Tembaga (II). Skripsi.
Yogyakarta: Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri
Yogyakarta. Google Scholar
Ramadhani, Putri,
Zein, Rahmiana, Chaidir, Zulkarnain, Zilfa, & Hevira, Linda. (2019). Pemanfaatan
Limbah Padat Pertanian Dan Perikanan Sebagai Biosorben Untuk Penyerap Berbagai
Zat Warna: Suatu Tinjauan. Jurnal Zarah. Google Scholar
Rosyida, Firdania
Firdaus, Purwonugroho, Danar, & Tjahjanto, Rachmat Triandi. (2014).
Adsorpsi Timbal(II) Menggunakan Biomassa Azolla Microphylla Diesterifikasi
Dengan Asam Sitrat. Kimia Student Journal, 2(2), 541�547. Google Scholar
Rustandi, Rustam.
(2020). Pemanfaatan Arang Aktif Dari Cangkang Kluwek (Pangium Edule) Dengan
Aktivasi Terbaik Serap Krom Dari Naoh Dan Hcl Berdasarkan Uji Kadar Air, Kadar
Abu Dan Kadar Iod. Skripsi. Jakarta: Universitas Satya Negara Indonesia.
Safrianti, Iin,
Wahyuni, Nelly, & Zaharah, Titin Anita. (2012). Adsorpsi Timbal (II) Oleh
Selulosa Limbah Jerami Padi Teraktivasi Asam Nitrat: Pengaruh Ph Dan Waktu
Kontak. JKK, 1(1), 1�7. Google Scholar
Sarah, Faucut,
Khaldun, Ibnu, & Nazar, Muhammad. (2016). Uji Daya Serap Serbuk Gergaji
Kayu Merbau (Intsia sp) Terhadap Logam Timbal(II). Jurnal Ilmiah Mahasiswa
Pendidikan Kimia (JIMK), 1(4), 105�114. Google Scholar
Sembiring, Meilita
Tryana, & Sinaga, Tuti Sarma. (2003). Arang aktif (pengenalan dan proses
pembuatannya). USU Digital Library.
Suarsa, I. Wayan.
(2015). Kinetika Adsorpsi Timbal (Pb) Pada Berbagai Absorban. Bali:
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Udayana.
Sulistyawati, Sari.
(2008). Modifikasi Tongkol Jagung Sebagai Adsorben Logam Berat Pb(II).
Skripsi. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor. Google Scholar
Wardalia. (2016).
Karakterisasi Pembuatan Adsorben Dari Sekam Padi Sebagai Pengadsorp Logam
Timbal Pada Limbah Cair. Jurnal Integrasi Proses. Google Scholar
Widowati, Wahyu,
Sastiono, Astiana, & Jusuf, Raymond. (2008). Efek Toksik Logam: Pencegahan
dan Penanggulangan Pencemaran. Penerbit Andi. Yogyakarta. Google Scholar
Zaini, Halim. (2017).
Penyisihan Pb(II) Dalam Air Limbah Laboratorium Kimia Sistem Kolom Dengan
Bioadsorben Kulit Kacang Tanah. ETHOS (Jurnal Penelitian Dan Pengabdian). Google Scholar
Zein, Rahmiana,
Astuti, Ayu Widya, Wahyuni, Dilla, Firda Furqani, Khoiriah, & Munaf,
Edison. (2015). Removal of methyl red from aqueous solution by Neplhelium
lappaceum. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical
Sciences. Google Scholar
|
Rubiana Sihotang (2021) |
|
First publication right: Journal Syntax Idea |
|
This article is licensed under:
|
