repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada...

16
KONDISI OPTIMUM ADSORSPI ION LOGAM Cu(II) MENGGUNAKAN KARBON AKTIF DARI SEKAM PADI DENGAN IRADIASI GELOMBANG ULTRASONIK Mukhtadin Aqbar, Maming, Yusafir Hala, Muhammad Zakir Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Hasanuddin Kampus Tamalanrea, Makassar 90245, Indonesia Abstract Environmental contamination of materials was a problem in the development of the industry. Therefore, materials has to remove in water environment. Rice husk activated carbon was used as adsorbent of Cu(II). Activated carbon was made by burning rice husk at a temperature of 400 o C for 2 hours and then activated with ZnCl 2 10% solution. Fourier Transform Infra Red (FT-IR) methods was used to characterize rice husk activated carbon. The ability of rice husk activated carbon under ultrasound irradiation to adsorb Cu(II) was studied with variation of contact time, pH, temperature and concentration. The concentration of Cu(II) after adsorption was determined by UV- Vis Spectrophotometer at a wavelength of 205 nm. Adsorption kinetic models of Cu(II) was studied using pseudo first order and pseudo second order equations. Isothermal adsorption models of Cu(II) was studied using Langmuir and Freundlich models. Thermodynamic adsorption was studied using the equation analysis of Langmuir-Hinshelwood-Santosa. The results indicate that the optimum conditions adsorptions were 75 minutes, pH 5, and 30 o C. Adsorption kinetic models of Cu(II) was following a pseudo second order rate expression. The adsorption of Cu(II) was fitted the Freundlich model with the adsorption capacity of 5,26 mg/g adsorbent. Based on the value of the adsorption energy that the adsorption of Cu(II) by rice husk activated carbon under ultrasound irradiation was following a physical adsorption. Key Word: adsorption, rice husk activated carbon, ultrasound irradiation, adsorption kinetic, isothermal adsorption, thermodynamic adsorption, Cu(II) Pendahuluan Masalah pencemaran lingkungan di wilayah perairan, dewasa ini menuntut penanganan yang serius dalam pengolahannya. Salah satu polutan yang terdapat dalam limbah perairan adalah logam berat.

Transcript of repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada...

Page 1: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

KONDISI OPTIMUM ADSORSPI ION LOGAM Cu(II) MENGGUNAKAN KARBON AKTIF DARI SEKAM PADI DENGAN IRADIASI GELOMBANG ULTRASONIK

Mukhtadin Aqbar, Maming, Yusafir Hala, Muhammad ZakirJurusan Kimia, FMIPA, Universitas HasanuddinKampus Tamalanrea, Makassar 90245, Indonesia

AbstractEnvironmental contamination of materials was a problem in the development of the industry. Therefore, materials has to remove in water environment. Rice husk activated carbon was used as adsorbent of Cu(II). Activated carbon was made by burning rice husk at a temperature of 400 oC for 2 hours and then activated with ZnCl2 10% solution. Fourier Transform Infra Red (FT-IR) methods was used to characterize rice husk activated carbon. The ability of rice husk activated carbon under ultrasound irradiation to adsorb Cu(II) was studied with variation of contact time, pH, temperature and concentration. The concentration of Cu(II) after adsorption was determined by UV-Vis Spectrophotometer at a wavelength of 205 nm. Adsorption kinetic models of Cu(II) was studied using pseudo first order and pseudo second order equations. Isothermal adsorption models of Cu(II) was studied using Langmuir and Freundlich models. Thermodynamic adsorption was studied using the equation analysis of Langmuir-Hinshelwood-Santosa. The results indicate that the optimum conditions adsorptions were 75 minutes, pH 5, and 30 oC. Adsorption kinetic models of Cu(II) was following a pseudo second order rate expression. The adsorption of Cu(II) was fitted the Freundlich model with the adsorption capacity of 5,26 mg/g adsorbent. Based on the value of the adsorption energy that the adsorption of Cu(II) by rice husk activated carbon under ultrasound irradiation was following a physical adsorption.

Key Word: adsorption, rice husk activated carbon, ultrasound irradiation, adsorption kinetic, isothermal adsorption, thermodynamic adsorption, Cu(II)

PendahuluanMasalah pencemaran lingkungan di wilayah perairan, dewasa ini menuntut penanganan yang serius dalam pengolahannya. Salah satu polutan yang terdapat dalam limbah perairan adalah logam berat. Limbah yang mengandung logam berat perlu mendapat perhatian khusus karena dalam konsentrasi tertentu dapat memberikan efek toksik yang berbahaya bagi kehidupan manusia dan lingkungan di sekitarnya.

Banyak metode yang telah dilakukan untuk menurunkan kadar logam berat dalam lingkungan perairan, salah diantaranya adalah adsorpsi (Lelifajri, 2010). Pengolahan limbah cair industri secara adsorpsi lebih banyak menggunakan karbon aktif sebagai adsorben. Jenis karbon aktif yang sering digunakan adalah arang (Hartina, 2001). Metode adsorpsi juga telah dilaporkan sebagai salah satu metode yang sangat efisien untuk menurunkan kandungan logam berat seperti Cu2+, Ni2+, Cd2+

Page 2: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

dan Pb2+ (Lelifajri, 2011; Milenkovic dkk., 2009).

Pemanfaatan karbon aktif komersial, commercial activated carbon (CAC), selama ini masih terbatas karena biaya produksi yang cukup mahal. Oleh karena itu, banyak penelitian dewasa ini yang mulai melirik pembuatan karbon aktif dari bahan alam sebagai biosorben, seperti serbuk kayu gergaji (Lelifajri, 2011), kulit buah mahoni (Salamah, 2008), dan sekam padi (Cahyonugroho, 2007; Yuliati dan Susanto, 2011; Sembodo, 2006; Yuliati, 2009; Zakir dkk., 2011).

Sekam padi adalah salah satu biosorben yang potensial untuk digunakan sebab Indonesia merupakan Negara agraris penghasil limbah pertanian dalam bentuk sekam padi sebesar 22% setiap tahunnya (Nasution, 2006; Wilder, 2010). Namun, pemanfaatan biosorben umumnya memiliki beberapa kelemahan seperti kapasitas adsorpsi yang relatif rendah, luas permukaan kecil, struktur mikropori terbatas, dan jalur difusi adsorbat (zat pencemar) ke dalam partikel padat (partikel adsorben) yang panjang (Milenkovic dkk., 2009; Aggarwal dkk., 1999).

Kapasitas adsorpsi dari karbon aktif dapat ditingkatkan dengan mengaktivasi karbon. Beberapa penelitian sebelumnya telah menjelaskan adanya peningkatan kapasitas adsorpsi biosorben yang diaktivasi dengan activator KOH, AlCl3, FeCl3, H3PO4, NH4Cl, ZnCl2 (Tan dkk., 2007; Demirbas dkk., 2006). Menurut Milenkovic dkk. (2009), kapasitas adsorpsi karbon aktif yang telah diaktivasi dan diiradiasi gelombang ultrasonik meningkat hingga dua

kali, karena iradiasi ultrasonik dapat memperbesar luas permukaan adsorben secara spesifik. Penggunaan aktivator dan iradiasi dengan gelombang ultrasonik dapat dijadikan sebagai solusi untuk mengatasi kelemahan biosorben dari limbah pertanian dalam penanganan pencemaran lingkungan perairan oleh limbah logam berat.

Pada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari sekam padi yang diaktivasi dan diiradiasi gelombang ultrasonik. Optimasi penyerapan logam Cu diuji dengan variasi waktu kontak, pH, dan suhu. Konsentrasi larutan ditentukan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 205 nm.

Bahan dan Metode

Bahan Adsorben Sekam padi (Oryza sativa L) diambil Kabupaten Gowa, Sulawesi Selatan. Sekam padi dicuci dengan akuades hingga bersih kemudian dikeringkan pada suhu kamar selama 24 jam.

Bahan KimiaLarutan Cu2+ (dibuat dari

Cu(CH3COO)2), akuades, larutan aktivator ZnCl2 10% (b/v).

1. Pengukuran Kadar AbuSekam padi sebanyak 8 g yang sudah

bersih dan kering dimasukkan ke dalam cawan porselin lalu dipanaskan dalam tungku (muffle furnace) pada temperatur 750oC selama 4 jam. Berat sampel sebelum dan sesudah dipanaskan ditimbang dan dicatat. Penimbangan sampel masing-masing dilakukan dengan tiga kali pengukuran dan diambil nilai rata-rata.

2. Pembuatan Karbon

Page 3: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

Sekam padi yang sudah dibersihkan dengan akuades dipanaskan dalam muffle furnace pada suhu 400oC selama 2 jam sampai terbentuk karbon.

3. Aktivasi KarbonKarbon direndam dalam larutan

ZnCl2 10% (b/v) selama 1 hari. Karbon kemudian disaring dan dicuci sampai bersih dengan akuades hingga pH hasil cucian 7. Karbon aktif kemudian dimasukkan ke dalam cawan porselin dan dipanaskan dalam muffle furnace pada suhu 400oC selama 2 jam.

4. Penentuan Kondisi Optimum Adsorpsi

a. Penentuan waktu optimum Karbon aktif sekam padi sebanyak 1

g diinteraksikan dengan 50 mL Cu2+ 250 ppm. Campuran diinteraksikan dengan iradiasi gelombang ultrasonik pada suhu 30 °C dengan variasi waktu 3, 6, 10, 15, 30, 50, 75, 100 dan 135 menit. Setelah selesai, filtrat dan endapan dipisahkan. Filtrat yang diperoleh kemudian dianalisis menggunakan Spektrofotometer Uv-Vis.

b. Penentuan pH optimum Karbon aktif sekam padi sebanyak 1

g diinteraksikan dengan 50 mL larutan Cu2+

250 ppm. Pengaturan pH larutan dilakukan dengan penambahan penambahan buffer sehingga didapatkan nilai pH 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0. Larutan yang telah diatur pH-nya kemudian diiradiasi dengan gelombang ultrasonik selama waktu optimum pada suhu 30 °C. Setelah selesai, filtrat dan endapan dipisahkan. Filtrat yang diperoleh kemudian dianalisis dengan Spektrofotometer Uv-Vis.

c. Penentuan suhu optimumKarbon aktif sekam padi sebanyak 1

g diinteraksikan dengan 50 mL larutan Cu2+

250 ppm. Campuran diinteraksikan dengan gelombang ultrasonik selama waktu optimum dan pH optimum dengan variasi suhu 20°C, 30°C, 40°C, 50°C, dan 60°C. Setelah selesai, filtrat dan endapan

dipisahkan. Filtrat yang diperoleh kemudian dianalisis dengan Spektrofotometer Uv-Vis.

d. Penentuan konsentrasi optimumKarbon aktif sekam padi sebanyak 1

g diinteraksikan dengan 50 mL larutan Cu2+

dengan variasi konsentrasi awal larutan 50, 100, 200, 400 dan 800 ppm. Campuran diinteraksikan dengan gelombang ultrasonik selama waktu optimum, pH optimum dan suhu optimum. Setelah selesai, filtrat dan endapan dipisahkan. Filtrat yang diperoleh kemudian dianalisis dengan Spektrofotometer Uv-Vis.

Hasil dan Pembahasan

Pengukuran Kadar AbuPengukuran kadar abu pada sekam padi yang akan digunakan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif bertujuan untuk mengetahui persentase kandungan mineral dari sekam padi tersebut. Kadar abu berkaitan erat dengan kandungan mineral (Anshar, 2012). Hasil yang diperoleh berupa abu berwarna keputih-putihan. Berdasarkan hasil penelitian bahwa sekam padi yang digunakan memiliki kandungan mineral rata-rata sebesar 22,89%. Hal ini mengindikasikan banyaknya mineral yang terkandung di dalam sekam padi tersebut. Warna keputih-putihan menunjukkan abu yang diperoleh didominasi oleh SiO2 selain mineral lain seperti Na2O, K2O, CaO, MgO, dan Al2O3 (Cahyonugroho, 2007). Warna ini juga menandakan sekam pada pembakaran 750 oC mengandung silika yang lebih banyak jika dibandingkan karbon.

Pembuatan Karbon AktifProses pembakaran sekam padi

untuk menghasilkan karbon dilakukan menggunakan metode pirolisis agar didapatkan karbon yang lebih optimal. Pembakaran ini akan memecah senyawa dalam sekam padi menghasilkan karbon, gas, dan uap air (Demirbas dkk., 2006).

Karbon yang diperoleh dari hasil pirolisis selanjutnya diaktivasi dengan cara

Page 4: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

merendam dalam ZnCl2 10% selama 1 hari (Anshar, 2012). Perendaman ini bertujuan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi karbon sekam padi sebab ZnCl2. ZnCl2 akan menghasilkan perubahan fisik pada permukaan karbon dan perubahan kimia pada karbon tersebut.

Perendaman dalam ZnCl2 akan menghasilkan perubahan fisik berupa porositas permukaan karbon. Perendaman

ini menyebabkan luas permukaan spesifik dan volume total pori dari karbon sekam padi bertambah melalui reaksi pemutusan rantai karbon pada permukaan karbon sekam sehingga pori-pori semakin terbuka. Perubahan luas permukaan ini dapat diamati berdasarkan hasil analisis permukaan karbon sekam padi sebelum dan setelah aktivasi menggunakan SEM (Gambar 1).

Gambar 1. Hasil SEM karbon sebelum (a) dan setelah aktivasi (b)

Berdasarkan Gambar 1 dapat diamati perbedaan permukaan karbon sekam padi sebelum dan setelah aktivasi. Pada perbesaran 2000x karbon sekam padi sebelum aktivasi (Gambar a2) memiliki pori yang lebih sedikit dan kecil jika dibandingkan permukaan karbon setelah aktivasi (Gambar b2). Selain perubahan fisik, perendaman dalam ZnCl2 juga

menunjukkan perubahan kimia yang dapat diamati berdasarkan spectrum IR. Dari kedua spektrum (Gambar 2) nampak pergeseran beberapa puncak yang menunjukkan adanya perubahan gugus-gugus fungsi serta kondisi kimia di dalam karbon.

b2

b1

a2

a1

Page 5: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

Gambar 2. Spektrum inframerah karbon aktif sekam padi sebelum dan setelah aktivasi

Pengaruh Waktu KontakWaktu kontak sangat berperan dalam

mencapai kesetimbangan adsorpsi. Waktu optimum adsorpsi ion Cu2+ oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik ditentukan dengan menghitung jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi sebagai fungsi waktu. Hasil penelitian menunjukkan jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi mengalami peningkatan dengan semakin lamanya kontak antara adsorben dan adsorbat hingga waktu optimum (Gambar 3). Setelah waktu optimum jumlah Cu2+ yang teradsorpsi mengalami penurunan. Pada menit ke 3 terjadi adsorpsi Cu2+ yang sangat cepat kemudian naik hingga menit ke 75. Hal ini dikarenakan terjadi difusi yang sangat cepat di menit ke 3 akibat tumbukan antara karbon dan ion

Cu2+ yang maksimal sebab sisi aktif pada permukaan karbon aktif masih kosong. Namun menit selanjutnya tidak menunjukkan kenaikan yang signifikan, dikarenakan sebagian pori pada permukaan karbon telah tertutupi oleh Cu2+, sehingga jumlah tumbukan berkurang dan akibatnya difusi ion Cu2+ ke dalam karbon semakin lambat.

Setelah menit ke 75 jumlah ion Cu2+

yang teradsorpsi turun secara perlahan. Hal ini disebabkan larutan telah jenuh sehingga sebagian ion Cu2+ terdesorpsi. Dengan demikian, waktu kontak 75 menit merupakan waktu optimum dengan jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi sebesar 10,69 mg/g serta efisiensi adsorpsi sebesar 85,61%. Waktu optimum ini kemudian digunakan untuk percobaan selanjutnya.

Page 6: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

0 20 40 60 80 100 120 1400

2

4

6

8

10

12

Waktu (menit)

x/m

(mg/

g)

Gambar 3. Grafik hubungan antara waktu kontak terhadap jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi (x/m) oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik.

Tingkat laju adsorpsi yang terjadi digambarkan melalui model kinetika reaksi. Laju adsorpsi dapat diketahui dari diketahui dari konstanta laju adsorpsi (k) dan orde reaksi yang dihasilkan dari suatu model kinetika adsorpsi. Data konsentrasi logam

yang teradsorpsi (x/m) dapat diolah untuk menentukan persamaan kinetika reaksi. Tahap pengujian laju adsorpsi ion Cu2+

dapat dilakukan dengan menduga orde reaksi, baik orde satu semu atau orde dua semu (Widihati dkk., 2012).

0 20 40 60 80 100 120 1400.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

f(x) = − 0.0163631403471632 x + 3.24806204562598R² = 0.467858656162346

t (menit)

qe -

qt

0 20 40 60 80 100 120 1400.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

f(x) = 0.00550499433946151 x + 0.00724351060558881R² = 0.98911916299951

t (menit)

t/qt

Gambar 4. Model kinetika adsorpsi ion Cu2+ oleh karbon aktif sekam padi. Orde satu semu (a) dan orde dua semu (b)

Gambar 4 menunjukkan model kinetika adsorpsi Cu2+ berdasarkan

persamaan orde satu semu dan orde dua semu. Nilai R2 dan tetapan laju adsorpsi

(b)

(a)

Page 7: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

untuk persamaan orde satu semu adalah masing-masing 0,4679 dan 0,038 g.mg-

1.menit-1. Untuk model kinetika orde dua semu diperoleh nilai R2 = 0,9891 dengan nilai k2= 6,405x 10-3 g.mg-1.menit-1. Model adsorpsi yang sesuai dibakukan dengan membandingkan nilai garis kuadrat terkecil (Atkins, 1999). Berdasarkan nilai R2 dari kedua model tersebut yang mendekati 1 adalah persamaan orde dua semu. Dengan demikian adsorpsi ion Cu2+ oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang

ultrasonik mengikuti model kinetika orde dua semu.

Pengaruh pHNilai pH optimum adsorpsi ion Cu2+

oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik dapat ditentukan dengan menghitung jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi sebagai fungsi pH. Keasamaan pH sangat mempengaruhi kondisi gugus pada karbon dan spesiasi ion Cu2+ sehingga menentukan efektivitas adsorpsi. Ion Cu2+

dalam rentang pH membentuk spesi yang berbeda-beda (Gambar 5).

Gambar 5. Spesies ion Cu2+ pada rentang pH 2-12 (Powell dkk., 2007)

Hubungan antara pH dengan banyaknya ion Cu2+ yang teradsorpsi oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik dapat dilihat pada Gambar 6. Jumlah ion Cu2+ yang terserap pada pH 1 sangat sedikit yaitu hanya 0,36 mg/g dan terus meningkat secara signifikan hingga mencapai pH 5. Kecenderungan ini diduga karena adanya kompetisi antara H+

dengan ion Cu2+ untuk bereaksi dengan gugus karbon aktif. Semakin tinggi

keasamannya semakin banyak pula H+ dala sistem. Akibatnya jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi sangat sedikit. Pada pH 5 jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi mencapai 8,39 mg/g dengan efisiensi adsorpsi sebesar 71,61%. Setelah pH ini jumlah ion Cu2+

yang teradsorpsi cenderung menurun. Penurunan ini diduga karena di atas pH 5 spesies Cu2+ berkurang dan membentuk Cu(OH)+ dan Cu(OH)2 (Gambar 5).

Page 8: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100123456789

pH

qe (m

g/g)

Gambar 6. Grafik hubungan antara pH terhadap jumlah ion Cu2+ yang ,teradsorpsi (qe)oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi ,gelombang ultrasonik.

Pengaruh SuhuSalah satu faktor yang

mempengaruhi adsorpsi adalah suhu. Kecepatan adsorpsi akan naik pada temperatur yang lebih rendah dan akan turun pada temperatur yang lebih tinggi

(Weber ,1972; Sawyer dan McCarty, 1987). Jumlah ion logam yang teradsorpsi oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik sebagai fungsi suhu menunjukkan suhu optimum pada adsorpsi tersebut.

20 30 40 50 600123456789

Suhu

qe (m

g/g)

Gambar 7. Grafik hubungan antara suhu terhadap jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi (qe) oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik.

Gambar 7 menunjukkan bahwa jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi meningkat pada suhu 30 oC sebesar 8,05 mg/g dengan efisiensi adorpsi 78,57% jika dibandingkan dengan jumlah ion Cu2+ yang teradsorpsi pada suhu 25 oC hanya 5,12 mg/g. Peningkatan ini diduga karena pada suhu 25 oC pergerakan partikel Cu+2 sangat lambat sehingga proses difusi berlangsung lambat jika dibandingkan pada suhu 30 oC. Setelah suhu ini jumlah ion Cu2+ yang terserap menurun secara signifikan. Kecenderungan ini disebabkan karena dengan meningkatnya suhu, kemungkinan akuades (H2O) berdifusi lebih

cepat ke dalam pori-pori adsorben serta berinteraksi dengan adsorben. Oleh karena itu, akan terjadi kompetisi antara akuades dengan ion Cu2+ yang akan mengakibatkan penurunan jumlah adsorpsi (Hidayat dkk., 2010). Selain itu meningkatnya suhu mengakibatkan proses desorpsi akan meningkat, sehingga terjadi penurunan jumlah ion Cu2+ yang teradsorpi (Susantiani, 2009). Sehingga diperoleh suhu optimum untuk adsorpsi ion Cu2+ oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik adalah 30 oC.

Page 9: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

Kapasitas Adsorpsi Ion Cu2+

Jumlah ion logam yang teradsorpsi (qe) oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik sebagai fungsi konsentrasi ditentukan untuk menghitung kapasitas adsorpsi. Konsentrasi larutan adsorbat sangat berpengaruh terhadap proses adsorpsi, semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin banyak

pula zat terlarut yang dapat teradsorpsi oleh adsorban. Hubungan antara konsentrasi larutan dengan jumlah ion Cu2+ yang diadsorpsi oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik pada kesetimbangan dapat diketahui berdasarkan grafik hubungan antara banyaknya ion Cu2+ yang terserap (qe) dan konsentrasi Cu2+

(Ce).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

5

10

15

20

25

30

35

Ce (mg/L)

qe (m

g/g)

Gambar 8. Grafik hubungan antara konentrasi larutan (Ce) dan jumlah ion Cu2+ yang diadsorpsi oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik (qe).

Gambar 8 menunjukkan bahwa jumlah ion Cu+2 yang terasorpsi oleh karbon aktif sekam padi meningkat seiring meningkatnya konsentrasi larutan Cu2+. Kapasitas adsorpsi ion Cu2+ dapat ditentukan berdasarkan persamaan isotermal Freundlich dan isotermal Langmuir. Model isotermal yang

sesuai dengan adsorpsi dibakukan dengan membandingkan nilai kuadrat terkecil dari kedua persamaan tersebut. Data pada Gambar 8 dapat diolah untuk memperoleh grafik persamaan Langmuir dan persamaan Freundlich (Gambar 9).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2f(x) = 0.00507945605762986 x + 0.313932600016336R² = 0.705631562697912

Ce

Ce/

qe

(a)

Page 10: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

f(x) = 0.281415648941108 x + 0.720687583674044R² = 0.811968025996466

Log Ce

Log

qe

Gambar 9. Isotermal Langmuir (a) dan Isotermal Freundlich (b) adsorpsi ion logam Cu2+.

Gambar 9 menunjukkan persamaan isotermal adsorpsi berdasarkan persamaan isotermal Freundlinch dan isotermal Langmuir. Isotermal adsorpsi yang sesuai dapat dibakukan dengan membandingkan nilai garis kuadrat terkecil dari kedua persamaan tersebut. Nilai R2 pada persamaan isotermal Freundlich sebesar 0,812, sedangkan nilai R2 untuk persamaan isotermal Langmuir adalah 0,7056. Nilai ini menunjukkan adsorpsi ion Cu2+ oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik lebih memenuhi persamaan isotermal Freundlich. Nilai kapasitas adsorpsi (k) dan intensitas adsorpsi (n) berdasarkan tetapan Freundlich adalah k = 5,26 mg/g dan n = 3,55 L/g.

Kesimpulan1. Kondisi optimum adsorpsi ion

Cu2+ oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik adalah pada waktu kontak 75 menit, pH 5, dan suhu 30 oC.

2. Proses adsorpsi ion logam Cu2+

oleh karbon aktif sekam padi yang diiradiasi gelombang ultrasonik sesuai isotermal Freundlich dengan nilai kapasitas adsorpsi adalah 5,26 mg/g dan mengikuti persamaan orde dua semu

dengan nilai ketetapan laju (k2) 6,405 x 10-3 g.mg-1.menit-1.

Daftar PustakaAggarwal, D., Goyal, M., dan

Bansal, R.C., 1999, Adsorption of chromium by activated carbon from aqueous solution, Carbon, 37 (1) : 1989-1997.

Atkins, P.W., 1990, Kimia Fisika, diterjemahkan oleh Irma I. Kartohadiprodjo, 1997, Erlangga, Jakarta.

Cahyonugroho, O.H., 2007, Kinetika Adsorpsi Warna Limbah Tekstil dengan Abu Sekam Padi Menggunakan Reagen Tawas, Jurnal Teknik Kimia, 1 (2) : 59-64.

Demirbas, A., Arslan, G., dan Pehlivan, E., 2006, Recent Studies on Activated Carbons and Fly Ashes from Turkish Resources, Energy Sources, 28 (A) : 627-638.

Hartina, 2001, Pengaruh EDTA Terhadap Adsorpsi Cu Pada Karbon Aktif, Skripsi tidak diterbitkan, Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Hasanuddin, Makassar.

Hidayat, Y., Rahardjo, S.B., dan Syarief, 2010, Optimasi Kapasitas Adsorpsi Gliserol Pada γ-Al2O3 DAN Efek Tegangan Permukaannya Terhadap Daya Serap Adsorpsinya Sebagai Kajian Awal Pemisahan Gliserol Pada Limbah Biodiesel, Jurnal Ekosains, 2 (2) : 66-73.

(b)

Page 11: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

Lelifajri, 2010, Adsorpsi Ion Logam Cu(II) Menggunakan Lignin dari Limbah Serbuk Kayu Gergaji, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan, 7 (3) : 126–129.

Milenkovic, D.D., Dasic, P.V., dan Veljkovic, V.B., 2009, Ultrasound-assisted adsorption of copper(II) ions on hazelnut shell activated carbon, Ultrason. Sonochem., 16, 557-563.

McNamara III, W.B., Didenko, Y.T., dan Suslick, K.S., 1999, Sonoluminescence Temperatures during Multi-bubble Cavitation, Nature, 401 : 772-775.

Nasution, D.Y., 2006, Pengaruh Ukuran Partikel dan Berat Abu Sekam Padi sebagai Bahan Pengisi Terhadap Sifat Kuat Sobek, Kekerasan dan Ketahanan Abrasi Kompon, Jurnal Sains Kimia, 10 (2) : 86-91.

Powell, K.J., Brown, P.L., Byrne, R.H., Gajda, T., Hefter, G., Sjoberg, S., dan Wanner, S., 2007, Chemical Speciation of Environmentally Significant Metals with Inorganic Ligands, Pure Appl. Chem., 79 (5) : 895-950.

Salamah, S., 2008, Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Buah Mahoni dengan Perlakuan Perendaman dalam Larutan KOH, Makalah disajikan dalam Prosiding Seminar Nasional Teknoin Bidang Teknik Kimia dan Tekstil, Yogyakarta, 22 November.

Sawyer, C.N., dan McCarty, P.L., 1987, Chemical for Engineering, 3rd edition, Mc Graw-Hill Book Company, New York.

Sembodo, B.S.T., 2006, Model Kinetika Langmuir untuk Adsorpsi Timbal pada Abu Sekam Padi, Ekuilibrium, 5 (1) : 28–33.

Susantiani, E., 2009, Pengaruh Temperatur Larutan terhadap Adsorpsi Ion Cd2+ dengan Co-Ion Cu2+ dalam Berbagai Konsentrasi oleh Arang Sekam Padi dengan Metode Batch, Skripsi, FMIPA, Universitas Negeri Malang, Malang.

Suslick, K.S., 1990, Sonochemistry, Science, 247 : 1439-1445.

Suslick, K.S., Didenko, Y., Fang, M.M., Hyeon, T., Kolbeck, K.J., McNamara III, W.B., Mdleleni, M.M., dan Wong, M., 1999, Acoustic Cavitation and Its Chemical Consequences. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A., 357 : 335-353.

Tan, I.A.W., Ahmad, A.I., dan Hameed, B.H., 2007, Preparation of Activated Carbon from Coconut Husk: Optimization Study on Removal of 2-4-6-trichlorophenol Using Response Surface Methodology, J. Hazard. Mat., 153, 709-717.

Weber, J.W.J., 1977, Physical Chemical Process for Water Quality Control, John Wiley Interscience, New York.

Widihati, I.A.G., Suastuti, D.A., Nirmalasari, M.A.Y., 2012, Studi Kinetika Adsorpsi Larutan Ion Logam Kromium (Cr) Menggunakan Arang Batang Pisang (Musa paradisiaca), Jurnal Kimia, 6 (1) : 8-16.

Wilder, O., 2010, Sekam Padi sebagai Sumber Energi Alternatif, (Online), (http://layong.blog.binusian.org/2010/08/04/sekam-padi-sebagai-sumber-energi-alternatif, diakses tanggal 17 Oktober 2012).

Yuliati, F., 2009, Kajian Produksi Arang Aktif dari Sekam Padi untuk Pengolahan Air Limbah Industri, Makalh disajikan pada Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia, Program Studi Teknik Kimia Jurusan Teknologi Industri ITB, Bandung, Oktober.

Yuliati, F., dan Susanto, H., 2011, Kajian Pemanfaatan Arang Sekam Padi Aktif sebagai Pengolah Air Limbah Gasifikasi, Jurnal Teknik Kimia Indonesia, 10 (1) : 9–17.

Zakir, M., Maming, dan Achmad, A., 2011, Adsorption of Methylene Blue and Eosin on Rice Husk Based Activated

Page 12: repository.unhas.ac.id › ... › Jurnal.docx?sequence=1  · Web viewrepository.unhas.ac.idPada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kapasitas adsorpsi karbon dari

Carbon, Indo. Chem. Acta., 4 (2) : 1-6.