ANALISIS BIOSORPSI ZnCl2 DENGAN MENGGUNAKAN ...repository.ub.ac.id/12532/1/Linda Kirniati.pdfMikroba...
Transcript of ANALISIS BIOSORPSI ZnCl2 DENGAN MENGGUNAKAN ...repository.ub.ac.id/12532/1/Linda Kirniati.pdfMikroba...
-
ANALISIS BIOSORPSI ZnCl2 DENGAN MENGGUNAKAN STREAMER BIOFILM
SKRIPSI
Oleh:
LINDA KIRNIATI NIM. 145080101111043
PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN JURUSAN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG 2018
-
ANALISIS BIOSORPSI ZnCl2 DENGAN MENGGUNAKAN STREAMER BIOFILM
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Meraih Gelar Sarjana Perikanan Di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Universitas Brawijaya
Oleh:
LINDA KIRNIATI NIM. 145080101111043
PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN JURUSAN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG 2018
-
ii
-
iii
IDENTITAS PENGUJI
Judul : ANALISIS BIOSORPSI ZnCl2 DENGAN MENGGUNAKAN
STREAMER BIOFILM Nama : Linda Kirniati
NIM : 145080101111043
Program Studi : Manajemen Sumberdaya Perairan
PENGUJI PEMBIMBING
Pembimbing : Andi Kurniawan, S.Pi., M.Eng. D.Sc
PENGUJI BUKAN PEMBIMBING
Dosen Penguji 1 : Ir. Kusriani, MP
Dosen Penguji 2 : Dr. Ir. Mulyanto, M. Si
Tanggal Ujian : 31 Mei 2018
-
iv
PERNYATAAN ORISINALITAS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Laporan Skripsi yang saya tulis ini
benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri, dan sepanjang pengetahuan saya
juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh
orang lain kecuali yang tertulis dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar
pustaka.
Apabila kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil
penjiplakan (plagiasi), maka saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan
tersebut, sesuai hukum yang berlaku di Indonesia.
Malang, 9 Mei 2018
Mahasiswa
Linda Kirniati
-
v
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama : Linda Kirniati
NIM : 145080101111043
Tempat/Tanggal Lahir : Pacitan, 31 Mei 1996
Jurusan : Manajemen Sumberdaya Perairan
Program Studi : Manajemen Sumberdaya Perairan
No. Tes Masuk P.T. : 4140592980
Alamat : Rt 04, Rw 04 Dsn Bengkal Desa Tanjungsari Kecamatan
Pacitan, Kabupaten Pacitan, JawaTimur
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam
Status : Belum Menikah
Riwayat Pendidikan : 1. SDN Tanjungsari (2002-2008)
2. SMPN 1 Pacitan (2008-2011)
3. MAN Pacitan (2011-2014)
4. Universitas Brawijaya (2014-2018)
-
vi
UCAPAN TERIMAKASIH
Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis telah mendapatkan begitu banyak
bantuan baik berupa materi, fisik maupun spiritual sehingga laporan ini bisa
terselesaikan. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Allah SWT dan Nabi Besar Muhammad SAW atas segala rahmat dan karunia-
Nya.
2. Kedua orang tua saya Sukirno dan Supiyah, kakak saya Landung Budiono
dan adik saya Liza Indriani serta keluarga yang saya cintai selalu membantu,
mendukung dan mendo’akan saya.
3. Bapak Andi Kuriawan, S.Pi, M.Eng, D.Sc selaku dosen pembimbing yang
telah sabar dalam membimbing, memberikan arahan dan motivasinya.
4. Mbak Lutfi selaku asisten Bapak Andi yang selalu memberi arahan dan
motivasi.
5. Anak bimbingan Bapak Andi Kurniawan Team yang selalu membantu (Wiwit,
Yulisda, Desi, Andi, Widi, Elham, Mutia, Yogita, dan Putri) serta teman– teman
MSP 2014 yang selalu memberi dukungan semangat.
6. Kos Sengkaling 3 Semprul (Dea dan Hanum) yang selalu memberikan
semangat melalui masakannya.
7. Satrio Bagas Wicaksono, Riris Widyastuti dan Azam Khoiruman sebagai
penyemangat saya.
8. Mbak Nur Chamida dan semua pihak dan orang-orang yang telah membantu
dan tidak dapat disebutkan satu persatu.
9. Ibu Nurjannah, S.Si, Mphil, Ph.D yang telah membantu untuk analisa data.
-
vii
RINGKASAN
LINDA KIRNIATI. SKRIPSI tentang Analisis Biosorpsi ZnCl2 Menggunakan
Streamer Biofilm ( di bawah bimbingan Andi kurniawan, S.Pi., M.Eng., D.Sc)
Pencemaran lingkungan perairan oleh logam berat ZnCl2 semakin meningkat
seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri. Sumber utama
masuknya ZnCl2 ke dalam perairan berasal dari buangan limbah rumah tangga
seperti korosi pipa air dan produk konsumer (misalnya formula detergen) yang tidak diperhatikan sarana pembuangannya. Pembuangan limbah terutama limbah logam
berat ZnCl2 menjadi salah satu aktifitas yang memiliki dampak buruk bagi
lingkungan perairan dan manusia. Berdasarkan hal tersebut maka diperlukan cara untuk mencegah pencemaran dengan melakukan pengelolaan limbah. Biosorpsi merupakan salah satu alternatif pengelolaan limbah yang memiliki keuntungan antara lain murah dan efisien tinggi. Salah satu adsorban yang banyak mendapat perhatian banyak pihak karena kehidupannya dapat ditemukan tersebar luas baik di lingkungan alam contohnya diperairan lotik adalah streamer biofilm. Tujuan dari
penelitian ini adalah menganalisis karakteristik kinetik dari biosorpsi ZnCl2 oleh
streamer biofilm dan menganalisis karakteristik adsorpsi isotherm dari biosorpsi
ZnCl2 oleh streamer biofilm. Kegunaan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui
secara teknis dalam pemanfaatan streamer biofilm sebagai biosorben ion logam
berat ZnCl2 dalam perairan, menambah wawasan mengenai ion nutrien di dalam
streamer biofilm dan peranan streamer biofilm di lingkungan perairan. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen
dengan melakukan percobaan pada sistem yang sengaja dibuat. Sampel streamer biofilm diambil dari batu yang menempel diperaian lotik selokan depan gedung B Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya, Malang. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Hidrobiologi Divisi Lingkungan dan Bioteknologi Perairan,
Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan dan pengukuran analisis kandungan ZnCl2
dilaksanakan di Laboratorium Anorganik Jurusan Kimia Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang. Tahapan pada penelitian ini dibagi menjadi 2 yaitu kinetik adsorpsi dengan perbedaan waktu yang terbagi atas 5, 15, 30, 60, 180 menit serta adsorpsi ishoterm dengan perbedaan konsentrasi yang berbeda 2.4, 9.4, 24.1, 120.9, 483.7 dan 967.4 mg/l.
Hasil dari Penelitian ini didapatkan bahwa streamer biofilm mampu menyerap
logam berat ZnCl2. Hal tersebut diketahui berdasarkan jumlah penyerapan logam
ZnCl2 dengan meggunakan streamer biofilm menunjukkkan bahwa jumlah logam
ZnCl2yang diserap oleh streamer biofilm pada waktu ke 5 - 180 menit cenderung
konstan (± 2,35 mg/gram). Lebih lanjut pada pengaruh konsentrasi yang berbeda
diketahui bahwa akumulasi penyerapan logam ZnCl2 pada perlakuan konsentrasi
awal 2.41 mg/L sebesar 0.19 mg/g, pada perlakuan 9.39 mg/L sebesar 0.49 mg/g, pada perlakuan 24.10 mg/L sebesar 1.81 mg/g. Selanjutnya pada perlakuan 120.92
mg/L; 483.69 mg/L; dan 967.37 mg/L masing - masing diperoleh akumulasi ZnCl2
-
viii
pada streamer biofilm adalah sebesar 7.82 mg/g; 8.64 mg/g; dan 8.67 mg/g.
Semakin besar konsentrasi awal maka penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer
biofilm juga meningkat. Hanya saja tingkat efektifitas penyerapan semakin menurun seiring dengan meningkatnya konsentrasi awal (79,79 menjadi 8,96 %).
Berdasarkan penelitian didapatkan kesimpulan Penyerapan logam ZnCl2 dengan meggunakan streamer biofilm menunjukkkan bahwa jumlah logam ZnCl2 yang diserap oleh streamer biofilm pada waktu ke 5 - 180 menit cenderung konstan.
Hal ini menunjukkan bahwa penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer biofilm
berlangsung dengan sangat cepat. Proses adsorpsi yang sangat cepat ini
mengindikasikan kalau proses adsorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung
secara fisika – kimia. Model isotherm adsorpsi yang sesuai dalam penelitian ini
adalah isotherm Langmuir yang mengindikasikan kalau ZnCl2 yang teradsorpsi ke
streamer biofilm membantuk lapisan monolayer (lapisan tunggal). Adsorpsi monolayer terjadi karena adanya interaksi antara ZnCl2 dengan streamer biofilm
saja tanpa ada interaksi antar ZnCl2.
-
ix
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas kelimpahan
rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyajikan laporan skripsi yang berjudul
“Analisis Biosorpsi ZnCl2 dengan Menggunakan Streamer Biofilm”. Tujuan
dibuatnya laporan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar sarjana di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya,
Malang.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu proses penyusunan laporan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa laporan
skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik
dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun agar tulisan ini dapat
bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Malang, 9 Mei 2018
Linda Kirniati
-
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN SAMPUL ................................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ ii
IDENTITAS PENGUJI ............................................................................................. iii
PERNYATAAN ORISINALITAS .............................................................................. iv
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ..................................................................................... v
UCAPAN TERIMAKASIH ........................................................................................ vi
RINGKASAN .......................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ............................................................................................... ix
DAFTAR ISI………………………………………………………………………………...x
DAFTAR TABEL .................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xiiiv 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 3 1.3 Tujuan ................................................................................................................. 3 1.4 Kegunaan ........................................................................................................... 3 1.5 Waktu dan Tempat .............................................................................................. 3 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran Logam Berat Pada Perairan ........................................................... 5
2.1.1 Seng (ZnCl2) ........................................................................................ 6
2.2 Biofilm ................................................................................................................. 7 2.2.1 Definisi Biofilm ...................................................................................... 7 2.2.2 Mekanisme Pembentukan Biofilm ......................................................... 7 2.3 Streamer Biofilm ..................................................................................... 9
2.4 Biosorpsi ............................................................................................................. 9 2.5 Kinetik Adsorpsi ................................................................................................ 10
-
xi
2.6 Adsorpsi Ishoterm ............................................................................................. 12
3. MATERI DAN METODE PENELITIAN 3.1 Materi penelitian................................................................................................ 12 3.2 Alat dan bahan .................................................................................................. 12 3.3 Metode penelitian .............................................................................................. 12 3.4 Analisis Data ..................................................................................................... 13 3.5 Tahapan Penelitian ........................................................................................... 14
3.5.1 Pengambilan Sampel Streamer Biofilm .............................................. 14 3.5.2 Pencucian Streamer Biofilm ............................................................... 15 3.5.3 Menimbang Streamer Biofilm ............................................................. 15 3.5.4 Membuat Larutan Standart ................................................................. 16 3.5.5 Penentuan Kinetik Adsorpsi ............................................................... 16 3.5.6 Penentuan Adsorpsi Isotherm ............................................................ 18
3.6 Analisis ZnCl2 ................................................................................................... 19
4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Kinetik Adsorpsi ....................................................................... 23 4.2 Hasil Penelitian Adsorpsi Isoterm ...................................................................... 24 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 28 5.2 Saran ........................................................................................................... 28
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 29
-
xii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Keperluan streamer Biofilm . ......................................................................... 16
2. Data Hasil Penelitian Adsorpsi Ishoterm ...................................................... 25
-
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Proses Pembentukan Biofilm . ........................................................................... ..8
2. Tahapan Kinetik Adsorpsi ................................................................................. 17
3. Tahapan Adsorpsi Isotherm .............................................................................. 18
4. Grafik Hasil Kinetik Adsorpsi ............................................................................. 23
5. Kurva Distribusi Akumulasi ZnCl2 ..................................................................... 26
6. Kurva Adsorpsi Isoterm Langmuir ..................................................................... 26
-
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Alat dan Bahan ............................................................................................ 32
2. Takaran pembuatan larutan standart ZnCl2 ................................................. 33
3. Hasil Penentuan Kinetik Adsorpsi Setiap Ulangan ....................................... 35
4. Data Isotherm .............................................................................................. 36
5. Dokumentasi Penelitian ............................................................................... 37
-
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pencemaran lingkungan oleh logam berat menjadi masalah yang cukup serius.
Seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri yang semakin
meningkat. Logam berat banyak digunakan karena sifatnya yang dapat
menghantarkan listrik dan panas serta dapat membentuk logam paduan dengan
logam lain (Raya, 1998). Efek logam berat dapat berpengaruh langsung hingga
terakumulasi pada rantai makanan walaupun pada konsentrasi yang sangat rendah
(Purwaningsih, 2009). Beberapa logam berat merupakan unsur yang seringkali
menjadi polutan utama dalam pencemaran air dan dapat membahayakan kehidupan
organisme salah satunya ZnCl2. Sumber utama pemasukan logam ZnCl2 ke dalam
lingkungan berasal dari buangan limbah rumah tangga yang mengandung logam
ZnCl2 seperti korosi pipa-pipa air dan produk-produk konsumer (misalnya formula
detergen) yang tidak diperhatikan sarana pembuangannya (Nisa et al., 2013).
Pada konsentrasi rendah logam ZnCl2 dibutuhkan oleh organisme hidup untuk
pertumbuhan dan perkembangan, namun bila kadar meningkat, maka logam akan
berubah menjadi racun. Ada dua mekanisme masuknya logam berat ke dalam tubuh
makhluk hidup, yaitu secara langsung dan tidak langsung. Mekanisme langsung
salah satu contohnya kumulasi logam berat pada ikan dapat terjadi karena adanya
kontak antara medium yang mengandung toksik dengan ikan. Kontak berlangsung
dengan adanya pemindahan zat kimia dari lingkungan air ke dalam atau permukaan
tubuh ikan, misalnya logam berat masuk melalui insang. Masuknya logam berat
kedalam tubuh organisme perairan dengan tiga cara yaitu melalui makanan, insang,
-
2
dan difusi melalui permukaan kulit. Cara lain logam berat dapat masuk ke dalam
tubuh organisme hidup adalah melalui rantai makanan (Yulaipi, 2013).
Logam berat ZnCl2 yang masuk ke dalam perairan dapat berpengaruh terhadap
biota yang ada di dalamnya hingga berdampak pada kehidupan manusia yang
ketergantungannya terhadap lingkungan perairan sangat besar. Jika kondisi ini
dibiarkan, ke depan akan memperburuk kondisi lingkungan, menurunkan kualitas
lingkungan perairan akibat bahan cemaran seperti logam berat dan membahayakan
kesehatan manusia akibat meningkatnya status pencemaran dan akumulasi logam
berat pada biota perairan (Makkasau et al., 2011). Melihat kondisi lingkungan
perairan buruk yang ditimbulkan maka diperlukan cara untuk mencegah terjadinya
pencemaran air yaitu dengan melakukan pengelolaan limbah. Pengelolaan limbah
dengan menggunakan metode yang relatif sederhana dan dapat menggunakan
adsorben bahan alam dari sisa-sisa biomasa yang tidak terpakai sering dikenal
dengan istilah adsorpsi. Pada penelitian ini, streamer biofilm digunakan sebagai
adsorben ( Widiyatno et al., 2017).
Biofilm hidup pada perairan yang mengalir seperti sungai dan parit sehingga
tekanan yang diberikan akan membentuk seperti filamen-filamen biofilm yang sering
dikenal dengan istilah streamer biofilm (Hall-Stoodley et al., 2004). Mikroba ini
kehidupanya dapat ditemukan tersebar luas baik di lingkungan alam maupun sistem
industri, hampir dimana saja di alam (Rusconi, 2011). Perairan lotik cenderung
membentuk formasi biofilm streamer, sehingga logam berat sebagai bahan
pencemar yang melewati perairan lotik akan berinteraksi langsung dengan streamer
biofilm (Rusconi et al., 2010). Oleh karena itu, diperlukan penelitian yang
-
3
menggunakan streamer biofilm yang hidup di alam sebagai biosorben untuk
biosorpsi logam berat ZnCl2 (seng).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian sebelumnya maka dapat dirumuskan permasalahan yang
menjadi fokus penelitian ini yaitu:
a. Apakah streamer biofilm mampu menyerap ZnCl2?
b. Berapa kemampuan streamer biofilm dalam pengakumulasian ZnCl2?
c. Bagaimana karakteristik penyerapan ZnCl2 oleh streamer biofilm?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis:
a. Untuk mengetahui kemampuan streamer biofilm dalam mengadsorpsi ZnCl2
pada waktu yang berbeda dan konsentrasi yang berbeda.
b. Untuk mengetahui karakteristik adsorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm .
1.4 Kegunaan
Kegunaan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui secara teknis dalam
pemanfaatan streamer biofilm sebagai biosorben ion logam berat ZnCl2 dalam
perairan, menambah wawasan mengenai ion nutrien di dalam streamer biofilm dan
peranan streamer biofilm di lingkungan perairan.
1.5 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada Februari – April 2018 di Laboratorium
Hidrobiologi Divisi Lingkungan dan Bioteknologi Perairan, Fakultas Perikanan dan
-
4
Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya Malang. Pengukuran analisis kandungan ZnCl2
dilaksanakan di Laboratorium Anorganik Jurusan Kimia Fakultas MIPA, Universitas
Brawijaya, Malang.
-
5
-
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Logam Berat Pada Perairan
Salah satu persoalan yang dihadapi oleh industri adalah tanggung jawab
terhadap lingkungan, hal ini berkaitan dengan limbah atau buangan yang dihasilkan
oleh industri salah satunya ke lingkungan perairan. Menurut Hasrianti (2012),
penyebab terjadinya pencemaran dapat berupa masuknya makhluk hidup, energi,
atau komponen lain ke dalam air sehingga menyebabkan kualitas air tercemar.
Menurut Fajar et al. (2003), zat pencemar yang disebabkan oleh komponen-
komponen anorganik dan organik yang berasal dari kegiatan manusia seperti
industri maupun buangan domestik di antaranya adalah berbagai logam berat
berbahaya. Logam banyak digunakan dalam berbagai keperluan, karena diproduksi
secara rutin dalam skala industri. Logam berat memberikan efek terhadap tubuh
organisme baik secara langsung maupun tidak langsung dan dapat mengumpul di
dalam tubuh organisme sebagai racun yang terakumulasi.
Menurut Ismarti (2016), pencemaran logam berat di lingkungan dapat terjadi
secara alami maupun karena aktivitas manusia. Proses alami antara lain siklus
alamiah sehingga bebatuan gunung berapi bisa memberikan kontribusi ke
lingkungan, udara, air, dan tanah. Kegiatan manusia dapat menambah polutan
logam berat di alam melalui kegiatan industri, pertambangan, pembakaran bahan
bakar, serta kegiatan domestik. Di Indonesia, kasus pencemaran logam berat
cenderung meningkat sejalan dengan meningkatnya proses industrialisasi.
-
6
Menurut Widowati et al. (2008), penggunaan logam sebagai bahan baku
berbagai jenis industri untuk memenuhi kebutuhan manusia akan mempengaruhi
kesehatan manusia melalui dua jalur yaitu:
1 Kegiatan industri akan menambah polutan logam dalam lingkungan udara, air,
tanah dan makanan.
2 Perubahan biokimia logam sebagai bahan baku berbagai jenis industri dapat
memengaruhi kesehatan manusia.
2.1 Seng (Zn)
Logam berat Zn merupakan suatu logam berat bewarna putih keperakan dan
dapat larut dalam air. Jika dilihat dari deretan volta, logam berat Zn berada pada
sebelah kiri yang artinya merupakan logam berat yang mudah mengalami oksidasi
(reduktor). Sumber logam berat Zn terbagi dua yaitu: (1) secara alamiah dapat
berasal dari batu dan lumpur lahar, (2) berasal dari aktivitas manusia seperti: proses
produksi elektroda, baterai kimia, dan juga dalam air buangan penambangan logam
berat serta industri baja besi. Logam berat seng dimanfaatkan dalam produksi cat,
bahan keramik, gelas, lampu, dan pestisida (Darmono, 1995).
Konsentrasi logam berat Zn dalam perairan berada pada konsentasi yang
tinggi, maka kemungkinan besar logam berat Zn dapat terakumulasi dalam tubuh
biota air. Pada konsentrasi yang tinggi logam berat Zn dapat bersifat racun bagi
mikroorganisme. Kadar Zn sebesar 0,015 ppm dapat menurunkan aktivitas
fotosintesa tumbuhan perairan dan konsentrasi 0,02 ppm dapat menurunkan proses
pertumbuhan fitoplankton (Clark, 1986).
-
7
2.2 Biofilm
2.2.1 Definisi Biofilm
Biofilm merupakan kumpulan sel mikroba yang bercampur di dalam matriks
yang terbentuk dari polisakarida yang berada di permukaan dan tertutup. Biofilm
dapat berkembang pada lingkungan yang mengandung bahan non seluler seperti
mineral kristal, partikel korosi, partikel tanah liat dan lumpur, atau komponen darah.
Perkembangan biofilm tergantung dari kondisi lingkungan biofilm tersebut (Donlan,
2002).
Biofilm atau biofilter adalah merupakan sekumpulan agregat dari
mikroorganisme atau produk polimer ekstrasellular yang melekat pada permukaan
padat atau padatan organik inert dalam lingkungan berair paling banyak dijumpai
dalam keadaan agregat yang dapat membentuk biofilm daripada keadaan planktonik
(bebas). Bakteri dalam keadaan planktonik bertindak sebagai suatu individu,
sehingga tidak mampu bersaing untuk mendapatkan ruang, oksigen dan faktor
lainnya. Hal ini menyebabkan bakteri dalam keadaan planktonik mempunyai tingkat
kepadatan yang rendah. Dalam keadaaan agregat dan molekul bakteri mampu
memperoleh nutrisi lebih banyak (Husin, 2008).
2.2.2 Mekanisme Pembentukan Biofilm
Pembentukan biofilm bakteri melalui 3 tahapan proses, yaitu tahap pelekatan
bakteri pada permukaan padatan (attachment), kolonisasi, dan tahap pertumbuhan
biofilm. Proses pembentukan biofilm bakteri (Ketut dan Nyoman, 2013).
-
8
Tahapan pembentukan biofilm dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Proses Pembentukan Biofilm (Ketut dan Nyoman, 2013)
Pada tahap pelekatan, bakteri mendekati permukaan melalui gaya elektrostatik
maupun gaya fisika. Pada umumnya, ketersediaan nutrisi, suhu air dan laju alir
cairan yang memadai serta karakteristik bakteri seperti adanya flagela dan
permukaan sel yang terasosiasi dengan poplisakarida atau protein mempercepat
proses pelekatan telah bakteri berasosiasi satu sama lainnya membentuk
mikrokoloni. Beberapa dari sel bakteri terikat secara permanen pada permukaan
material melalui pembentukan Extraselular Polymeric Substance (EPS) terdiri dari
sejumlah besar protein, polisakarida, asam nukleat dan fosfolipid. EPS berfungsi
sebagai penghubung antar permukaan sel dan menjadi inisiasi pada pembentukan
biofilm. Terbentuknya biofilm sebagai strategi bagi mikroorganisme untuk
mempertahankan populasinya karena adanya EPS mencegah difusi senyawa-
senyawa toksik yang membahayakan serta mengatur pertumbuhan sel.
Pembentukan biofilm dimulai dari beberapa bakteri yang hidup bebas (sel
planktonik) melekat pada suatu permukaan. Kemudian memperbanyak diri dan
membentuk satu lapisan tipis (monolayer) biofilm. Pada saat ini, pembelahan akan
berhenti selama beberapa jam dan pada masa ini terjadi banyak sekali perubahan
-
9
pada sel planktonik, yang akan menghasilkan transisi sel planktonik menjadi sel
dengan fenotip biofilm. Sel biofilm berbeda secara metabolik dan fisiologik dari sel
planktoniknya (Gunardi, 2007).
2.3 Streamer Biofilm
Kumpulan filamen – filamen biofilm yang ditemukan pada lingkungan alam di
mana pada aliran yang kuat mampu membentuk morfologi koloni bakteri yang
menempel di permukaan struktur ini biasannya disebut sebagai streamer biofilm.
Streamer biofilm cocok hidup di lingkungan yang ekstrim mulai dari mata air garam
dingin di daerah artik hingga hidrotermal air panas dan air asam yang kaya akan
logam. Agregat filament ini dapat mencapai dimensi maksroskopik dan sangat
mempengaruhi ekosistem yang mengalir karena osilasinya dapat meningkatkan
perangkap partikel dan transportasi nutrisi (Rusconi et al., 2011).
Streamer biofilm sering digunakan untuk menjelaskan fenomena ketika sebuah
matriks biofilm hidup pada perairan yang memiliki kecepatan arus yang kuat
sehingga tekanan yang diberikan akan membentuk seperti filamen - filamen biofilm
(Hall-Stoodley et al., 2004). Streamer biofilm diketahui hidupnya menempel.
Streamer biofilm sering dianggap sebagai gangguan dalam sistem perpipaan air
karena tumbuhnya streamer dapat mengganggu aliran arus dengan menyumbat
saluran perpipaan (Drescher et al., 2013).
2.4 Biosorpsi
Biosorpsi dapat diartikan sebagai sistem sorbet misalnya atom, molekul, dan
ion yang berinteraksi dengan biosorben yaitu permukaan padat dari matriks biologi
yang mengakibatkan akumulasi antarmuka pada sorbet dan biosorben, karena itu
terjadilah penurunan konsentrasi larutan sorbet (Gadd, 2008). Biosorpsi adalah
-
10
teknik yang dapat digunakan untuk menghilangkan polutan dari perairan, terutama
yang tidak mudah terurai seperti logam dan pewarna. Berbagai biomaterial dikenal
untuk mengikat polutan ini, termasuk bakteri, jamur, alga, dan limbah industri dan
pertanian. Dalam ulasan ini, kemampuan biosorpsi biomassa bakteri terhadap zat
warna dan ion logam ditekankan (Yun dan Vijayaraghavan, 2008).
Biosorpsi, sel yang umumnya mampu menyerap logam pasif, disebabkan oleh
sejumlah mekanisme fisikokimia yang berbeda, tergantung pada sejumlah faktor
lingkungan eksternal serta pada jenis tempat pengikatan aktif tertentu yang
bertanggung jawab untuk mengasingkan logam. Ciri penting biosorpsi adalah bahwa
dia dapat bertanggung jawab untuk mengikat dan mengakumulasi spesies metalik
bahkan ketika sel tidak lagi aktif secara metabolik, ketika ia mati. Sisa-sisa sel yang
tersisa seperti dinding sel masih dapat mewakili “biosorben” yang kuat (Volesky,
1990).
2.5 Kinetik Adsorpsi
Kinetika adsorpsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat oleh
adsorben dalam fungsi waktu. Adsorpsi terjadi pada permukaan padat karena
adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Molekul-molekul
pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam,
karena tidak ada gaya-gaya lain yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini
menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda
dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam absorben
sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya
(Sukardjo, 1990).
-
11
Peristiwa adsorpsi yang terjadi jika berada pada permukaan dua fase yang
bersih ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga ini akan sangat
mempengaruhi sifat permukaan. Komponen yang ditambahkan adalah molekul yang
teradsorpsi pada permukaan (dan karenanya dinamakan surface aktif). Jumlah zat
yang terserap setiap berat adsorbens, tergantung konsentrasi dari zat terlarut.
Namun demikian, bila adsorbens sudah jenuh konsentrasi tidak lagi berpengaruh.
Adsorpsi dan desorpsi (pelepasan) merupakan kesetimbangan (Atkins, 1990).
2.6 Adsorpsi Ishoterm
Menurut Syauqiah et al. (2011), adsorpsi adalah reaksi eksoterm. Maka dari itu
tingkat adsorpsi umumnya meningkat seiring dengan menurunnya suhu. Waktu
kontak merupakan hal yang menentukan dalam proses adsorpsi. Gaya adsorpsi
molekul dari suatu zat terlarut akan meningkat apabila waktu kontaknya dengan
karbon aktif makin lama. Waktu kontak yang lama memungkinkan proses difusi dan
penempelan molekul zat terlarut yang teradsorpsi berlangsung lebih baik.
Penentuan penggunaan model isotherm adsorpsi yang sesuai untuk kedua
jenis adsorben dapat diketahui dengan melihat koefisien determinasi (R) terbesar,
namun data penelitian tidak memiliki kesesuaian dengan model Langmuir. Data
percobaan memiliki tingkat kesesuaian terbaik dengan model isoterm Freundlich.
Model isoterm Freundlich menunjukkan lapisan adsorbat yang terbentuk pada
permukaan adsorben adalah multilayer. Hal tersebut berkaitan dengan ciri-ciri dari
adsorpsi secara fisika dimana adsorpsi dapat terjadi pada banyak lapisan
(multilayer) (Suryadarma et al , 2010).
-
3. MATERI DAN METODE PENELITIAN
3.1 Materi Penelitian
Materi penelitian ini adalah biosorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm. Karakteristik
biosorpsi dieksplorasi melalui analisis karakteristik kinetik adsorpsi dan adsorpsi
isotherm. Karakteristik yang didapatkan digunakan untuk menganalisis penggunaan
streamer biofilm dalam biosorpsi ZnCl2.
3.2 Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini seperti yang ditunjukkan
dalam Lampiran 1.
3.3 Metode penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen
dengan mengggunakan dua perlakuan yaitu kinetik adsorpsi dan adsorpsi ishoterm
sebanyak tiga ulangan. Eksperimen adalah sebagai suatu penelitian ilmiah dimana
peneliti memanipulasi dan mengontrol satu atau lebih variabel bebas dan melakukan
pengamatan terhadap variabel-variabel terikat untuk menemukan variasi yang
muncul bersamaan dengan manipulasi terhadap variabel bebas tersebut.
Eksperimen sebagai suatu penelitian yang dengan sengaja peneliti melakukan
manipulasi terhadap satu atau lebih variabel dengan suatu cara tertentu sehingga
berpengaruh pada satu atau lebih variabel lain yang diukur. Lebih lanjut dijelaskan,
variabel yang dimanipulasi disebut variabel bebas dan variabel yang akan dilihat
pengaruhnya disebut variabel terikat.
Eksperimen bertujuan untuk meneliti kemungkinan sebab akibat dengan
mengenakan satu atau lebih kondisi perlakuan pada satu atau lebih kelompok
-
13
eksperimen dan membandingkan hasillnya dengan satu atau lebih kelompok kontrol
yang tidak diberi perlakuan (Setyanto, 2005). Metode penelitian eksperimen pada
umumnya digunakan dalam penelitian yang bersifat laboratoris. Namun, bukan
berarti bahwa pendekatan ini tidak dapat digunakan dalam penelitian sosial,
termasuk penelitian pendidikan. Jadi, penelitian eksperimen yang mendasarkan
pada paradigma positivistik pada awalnya memang banyak diterapkan pada
penelitian ilmu-ilmu keras (hard-science), seperti biologi dan fisika, yang kemudian
diadopsi untuk diterapkan pada bidang-bida`ng lain, termasuk bidang sosial dan
pendidikan (Jaedun, 2011).
3.4 Analisis Data
Melihat hubungan antara (X dan Y) yang berbeda, maka dalam penelitian ini
data yang diperoleh akan dilakukan pengujian menggunakan model regresi linier
sederhana. Menurut Pratomo et al. 2015, analisis regresi adalah hubungan yang
didapat dan dinyatakan dalam bentuk persamaan matematik yang menyatakan
hubungan fungsional antar variabel-variabel. Analisis regresi linier sederhana
digunakan untuk mendapatkan hubungan matematis dalam bentuk suatu persamaan
antara variabel tak bebas dengan variabel bebas tunggal. Regresi linier sederhana
hanya memiliki satu perubahan regresi linier untuk populasi adalah
Y= a + bx
Dengan :
Y = Subyek dalam variabel dependen yang diprediksikan
X = Subyek pada variabel independen yang mempunyai nilai tertentu.
a = Parameter intercept
b = Parameter koefisien regresi variabel bebas
-
14
Persamaan model regresi sederhana yang memungkinkan bila pengaruh yang
ada itu hanya dari independent variabel (variabel bebas) terhadap dependent
variable (variabel tak bebas). Jadi harga b merupakan fungsi dari koefisien korelasi.
Bila koefisien korelasi tinggi, maka harga b juga besar, sebaliknya bila koefisien
korelasi negatif maka harga b juga negatif, dan sebaliknya bila koefisien korelasi
positif maka harga b juga positif.
3.5 Tahapan Penelitian
3.5.1 Pengambilan Sampel Streamer Biofilm
Pengambilan dan penyikatan (brushing) sampel streamer biofilm yang
digunakan dalam penelitian ini merupakan streamer biofilm yang tumbuh alami di
alam yaitu di perairan lotik di depan Gedung B Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, Universitas Brawijaya, Kota Malang. Adapun cara pengambilan sampel
biofilm adalah sebagai berikut:
- Pengambilan sampel dilakukan dengan memasukkan sikat ke perairan lotik
lalu menggulungkan streamer biofilm agar tersangkut disikat.
- Kemudian streamer biofilm dimasukkan ke dalam kontainer yang berisi
akuades lalu ditutup rapat dan dimasukkan ke dalam coolbox yang berisi es
batu.
- Sampel streamer biofilm yang didapat dari lapang kemudian dibawa ke
Laboratorium Hidrobiologi Divisi Lingkungan dan Bioteknologi Perairan untuk
dilakukan pencucian menggunakan sentrifuge untuk perlakuan penelitian
selanjutnya.
-
15
3.5.2 Pencucian Streamer Biofilm
Pencucian streamer biofilm dilakukan dengan menggunakan sentrifugasi yang
fungsinya untuk memisahkan antara air dengan streamer biofilm sehingga
mendapatkan supernathan. Adapun pencucian streamer biofilm adalah sebagai
berikut:
- Pertama sampel yang terdapat di kontainer diambil menggunakan mikropipet
ukuran 1 ml sebanyak 2 kali.
- Setelah itu sampel dikeluarkan ke dalam cuvet ukuran 2 ml lalu disentrifuge
selama 3 menit.
- Setelah disentrifuge akan terbentuk pelet biofilm, supernatant dipisahkan dari
pelet streamer biofilm dan mengulangi pencucian sebanyak 3 kali, pelet
streamer biofilm akan digunakan sebagai biosorben.
- Pelet biofilm yang diperoleh kemudian ditimbang dengan timbangan analitik
sesuai dengan kebutuhan penelitian.
3.5.3 Menimbang Streamer Biofilm
Pellet streamer biofilm akan digunakan sebagai biosorben ditimbang dengan
menggunakan timbangan digital untuk mengetahui jumlah streamer biofilm yang
akan dipakai. Adapun langkah menimbang streamer biofilm adalah sebagai berikut:
- Mempersiapkan timbangan digital lalu dinyalakan, lalu masukkan alufo yang
sudah digunting kotak kecil ke dalam timbangan digital lalu di zero.
- Setelah itu pelet streamer biofilm diletakkan alufo untuk ditimbang sesuai yang
diperlukan untuk penelitian.
-
16
Keperluan streamer biofilm yang akan dipakai disajikan pada tabel berikut.
Tabel 1. Keperluan streamer biofilm.
Metode Gram Jumlah set Ulangan Jumlah yang
dibutuhkan (Gram)
Kinetik 0,5 1 3 1,5
Isoterm 0,25 7 3 5,25
Total 6, 75
3.5.4 Membuat Larutan Standart ZnCl2
Pada penelitian ini, larutan standart ZnCl2 yang digunakan memiliki
konsentrasi 2.4, 9.4, 24.1, 120.9, 483.7, 967.4 mg/l. Pembuatan larutan standart
dilakukan dengan menimbang logam ZnCl2 (seng) lalu dimasukkan ke dalam
erlenmeyer yang berisi akuades, kemudian dihomogenkan di atas magnetic stirrer.
Takaran pembuatan larutan berdasarkan rumus perbandingan seperti yang
ditunjukkan di Lampiran 2.
3.5.5 Penentuan Kinetik Adsorpsi
Penelitian kinetik adsorpsi ini bertujuan untuk menentukan tetapan laju yang
didasarkan pada data pengaruh waktu terhadap jumlah logam ZnCl2 yang
teradsorpsi oleh streamer biofilm. mengetahui kecepatan optimum bagi streamer
biofilm untuk menjerap ZnCl2. Variasi waktu yang digunakan pada kinetik adsorpsi
yakni (5, 15, 30, 60,180) untuk mengetahui kecepatan optimum penyerapan logam
berat ZnCl2 oleh streamer biofilm. Kinetika adsorpsi merupakan salah satu aspek
yang sering diteliti untuk mengevaluasi karakteristik dari adsorben yang dipakai
-
17
terutama dalam rehabilitasi lingkungan. Ada banyak model kinetika adsorpsi yang
telah dikembangkan untuk dapat digunakan sebagai sarana memprediksi laju
adsorpsi suatu adsorbat pada adsorben tertentu (Holle et al., 2013). Berdasarkan
hasil kinetik ini, nantinya akan diketahui waktu optimum penyerapan ZnCl2 oleh
streamer biofilm, dimana waktu digunakan untuk pengamatan selanjutnya yaitu pada
pengamatan penyerapan logam berat ZnCl2 oleh biofilm dengan konsentrasi yang
berbeda atau disebut adsorpsi isotherm. Prosedur dari penelitian ini dapat dilihat
pada Gambar 1 di bawah ini.
Gambar 2. Tahapan Kinetik Adsorpsi
Menghomogenkan menggunakan magnetic stirrer
Memasukkan 0,5 g biofilm
Menunggu proses adsorpsi dengan rentang waktu yang berbeda
5 menit 30 menit 15 menit 60 menit 180 menit
Mengambil sub sampel sebanyak 4 ml pada setiap perlakuan
Memasukkan sub sampel ke dalam cuvet
Mensentrifuge sub sampel selama 3 menit
Memisahkan biofilm dan supernatant
Mengambil 2 ml supernatant dan ditambah akuades 2 ml
(pengenceran) dan Menganalisis kandungan Zn dengan AAS
Menyiapkan larutan logam ZnCl2 dengan konsentrasi 25 mg/l
sebanyak 50 ml yang dimasukkan ke dalam erlenmeyer
-
18
3.5.6 Penentuan Adsorpsi Isotherm
Penelitan adsorpsi isotherm dilakukan untuk mengetahui akumulasi logam
berat Zn di streamer biofilm pada konsentrasi logam berat Zn yang berbeda
konsentrasi 2.4, 9.4, 24.1, 120.9, 483.7, 967.4 (Gambar 2). Variasi konsentrasi yang
diberikan pada adsorpsi isotherm ini digunakan untuk mengetahui krakteristik
penyerapan logam berat ZnCl2 oleh streamer biofilm. Adapun tahapan dari
pengamatan isotherm ini dapat dilihat pada Gambar 3 di bawah ini.
Gambar 3. Tahapan Adsorpsi Isotherm
Menyiapkan erlenmeyer yang berisi 25 ml larutan ZnCl2 dengan
konsentrasi yang berbeda
2.4 mg/l 9.4 mg/l 24.1 mg/l 120.9 mg/l 483.7 mg/l 967.4mg/l
Meletakkan di atas magnetic stirrer dan Memasukkan 0,25 g biofilm
Menunggu proses adsorpsi dengan rentang waktu 5 menit
Mengambil 4 ml dari setiap perlakuan dan dimasukkan ke dalam cuvet
Mensentrifuge selama 3 menit memisahkan biofilm dan supernatant
Mengambil 2 ml supernatant dan ditambah aquades 2 ml (pengenceran)
Menganalisis kandungan ZnCl2 dengan AAS
-
19
3.6 Analisis ZnCl2
Pengukuran logam ZnCl2 dilaksanakan di Laboratorium Anorganik Jurusan
Kimia Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya Malang menggunakan Spektrofotomer
Serapan Atom Shimadzu AA 6800. Adapun prosedure penggunaan AAS menurut
(Soeharto, 2011) adalah:
1. Mempersiapkan gas dan printer
a. Cara membuka tabung Acetylena
- Mikrometer dibuka penuh
- Mikrometer dibuka, bila tekanan kurang dari 70 psi ganti tabung Acetylena
baru.
- Mikrometer diset sampai tekanan 10 – 15 psi
b. Cara menyalakan kompresor:
- Stiker dimasukkan ke stop kontak
- Putar tombol ON
- Kompresor secara otomatis mengatur tekanan antara 50-80 psi
c. Cara membuka tabung N20, kalau diperlukan (pemeriksaan AL), prinsip sama
dengan cara membuka (a). Tekanan mikrometer diatur antara 345-520 KPA
d. Menyalakan printer
2. Mempersiapkan alat AAS
a. Menekan tombol POWER. Tunggu sampai di layar monitor terbaca tulisan
“Perkin Elmer Model 3100”
-
20
b. Memasang lampu sesuai bahan yang akan diperiksa. Membaca spesifikasi
lampu, khususnya mA-nya. Mencocokan arah socket lampu dengan
lubangnya.
c. Set panjang gelombang dengan mengatur putaran panjang gelombang,
sesuaikan dengan jenis lampunya (ex: Zn=213,9).
d. Set slit sesuai dengan bahan yang diperiksa. Lihat besaran slit pada buku
petunjuk (ex :Zn, slit=0,7)
e. Menekan Param Entry :
Pada layar monitor akan timbul pertanyaan yang dijawab berurutan :
- Lam current --- 15 (utk Zn) ----- enter
- Interval time --- 0,1 atau 0,3 (utk serum Zn=0,5) ----
enter
- Replicate --- 3 atau 5
- Cal --- 1 --- enter
- Flame --- 1 --- enter
- Std 1 --- sesuai larutan standard 1 (ex : 0,10 atau
ditulis 10,00)
- Std 2 --- idem
- Std 3 --- idem
- Std 4 --- idem, disebelah angka tekan enter
- RSLP --- tak perlu diisi --- enter
- SAS --- idem
- Last sample positron --- idem
- A sample recall positron --- idem
- Lamp current muncul lagi berarti selesai memasukkan param entry.
-
21
f. Menekan tombol energy, usahakan grafik CTS dan EN di layar monitor
semaksimal mungkin dengan cara :
- Mengatur posisi lampu dengan memutar knop lampu 1, 3 dan memaju –
mundurkan lampu
- Mengatur panjang gelombang
- Kalau grafik maks. tekan “gain“
g. Menekan tombol “Cont“ (continue)
h. Menyalakan api dengan cara:
- Memutar know pengatur udara/gas
- Menekan pemantik sampai api menyala
- Perbandingan acetylene : udara = 2 : 4
- Aspirate blanko
- Menekan ”A/Z”
i. Aspirate standard
Mengatur maju-mundur, kalau perlu posisi rebuliser sampai absorpsi terbaca
maksimal.
j. AAS siap digunakan tomol ”Cont dimatikan”
k. Pemeriksaan sample
- Cara kerja 2a – f sama
- Menekan tombol ”DATA”
- Menyalakan api
- Aspirate blanko
- Menekan tombol ”A/Z
- Aspirate Standard 1 – 4, lalu tekan tombol „CALIB“
-
22
- Aspirate sample 1,2,3 dst lalu tekan “READ” sampai semua sample selesai
diperiksa.
l. Cara mengatur posisi BURNER
- Menekan tombol CONT
- Menurunkan Burner semaksimal mungkin
- Menekan “A/Z“
- Menaikkan Burner sampai menunjuk nilai absorbsi tertentu
- Menurunkan pelan-pelan samapi nilai 0
- Mengatur maju-mundur posisi Burner sehingga celah burner persis di
tengah sinar lampu ketoda (pakai kertas yang diberi garis tengah)
- Menyalakan flame
- Aspirate blanko
- Menekan A/Z
- Aspirate larutan standard
- Mengatur maju-mundur sampai dengan absorbansi maksimal.
-
23
0.0
1.0
2.0
3.0
0 30 60 90 120 150 180
Ra
ta-R
ata
A
ku
mu
lasi
Zn
o
leh
Str
ea
me
r B
iofi
lm
(mg
/gra
m)
Waktu Kontak (menit)
4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian Kinetik Adsorpsi
Pada penelitian ini kinetik adsorpsi dilakukan dengan variasi waktu kontak 5,
15, 30, 60, dan 180 menit dengan konsentrasi logam ZnCl2 25 ppm. Masing-masing
percobaan dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan (triplo). Data hasil penelitian
kinetik adsorpsi akumulasi ZnCl2 oleh streamer biofilm dapat dilihat pada Gambar 4
di bawah ini:
Gambar 4. Hasil Kinetik Adsorpsi ZnCl2 pada streamer biofilm
Jumlah penyerapan logam ZnCl2 dengan meggunakan streamer biofilm
menunjukkkan bahwa jumlah logam ZnCl2 yang diserap oleh streamer biofilm pada
waktu ke 5 - 180 menit cenderung konstan (± 2,35 mg/gram). Hal ini menunjukkan
bahwa penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung dengan sangat
cepat. Proses adsorpsi yang sangat cepat ini mengindikasikan kalau proses
adsorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung secara fisika – kimia (Kurniawan
et al., 2012).
-
24
Hasil ini menunjukkan tren yang sama dengan studi yang dilakukan oleh
Kurniawan dan Yamamoto (2013) yang menunjukkan bahwa proses adsorpsi pada
biofilm berlangsung sangat cepat, dimana jumlah adsorpsi yang tercapai hanya
dalam 1 menit sama seperti yang teramati pada tahap atau waktu selanjutnya.
Seperti yang dikatakan oleh (Sinaga et al., 2015) bahwa semakin lama waktu kontak
maka semakin banyak adsorben yang akan berinteraksi dalam bertumbukkan
dengan larutan ZnCl2 sehingga semakin besar adsorpsi yang terjadi. Seiring
meningkatnya waktu kontak kemudian terjadi penyerapan yang relatif konstan pada
perpanjangan waktu kontak berikutnya. Susilowati (2009) juga mengatakan bentuk
kurva yang relatif mendatar memberikan informasi bahwa situs aktif permukaan
biosorben telah jenuh dengan ion logam atau sistem telah mencapai kesetimbangan.
Sehingga penambahan waktu kontak tidak akan memiliki pengaruh. Hasil kinetik
adsorpsi mengindikasikan kalau waktu kontak optimum dalam penelitian ini adalah 5
menit. Waktu optimum inilah yang digunakan pada pengamatan penyerapan logam
berat ZnCl2 oleh biofilm dengan konsentrasi yang berbeda atau disebut adsorpsi
isoterm.
4.2 Hasil Penelitian Adsorpsi Isoterm
Berdasarkan peneltian adsorpsi isotherm, variasi konsentrasi yang digunakan
adalah 2.4 mg/L; 9.4 mg/L; 24.1 mg/L; 120.9 mg/L; 483.7 mg/L; 967.4 mg/. Masing–
masing percobaan dilakukan sebanyak tiga kali ulangan.
-
25
Hasil dari penelitian adsorpsi isoterm terhadap logam ZnCl2 dapat dilihat pada
Tabel 2.
Tabel 2. Data Hasil Penelitian Adsorpsi Ishoterm.
Konsentrasi Awal
Konsentrasi akhir Penyerapan Efisiensi Penyerapan
(%) ZnCl2 (mg/l) ZnCl2 (mg/l) (mg/g)
2.41 0.49 0.19 79.79 9.39 4.44 0.49 52.66
24.10 6.03 1.81 75.00 120.92 42.73 7.82 64.66 483.69 397.31 8.64 17.86 967.37 880.70 8.67 8.96
(Sumber. Data penelitian pribadi)
Berdasarkan Tabel 2 diketahui bahwa akumulasi penyerapan logam ZnCl2
pada perlakuan konsentrasi awal 2.41 mg/L sebesar 0.19 mg/g, pada perlakuan 9.39
mg/L sebesar 0.49 mg/g, pada perlakuan 24.10 mg/L sebesar 1.81 mg/g.
Selanjutnya pada perlakuan 120.92 mg/L; 483.69 mg/L; dan 967.37 mg/L masing -
masing diperoleh akumulasi ZnCl2 pada streamer biofilm adalah sebesar 7.82 mg/g;
8.64 mg/g; dan 8.67 mg/g. Dilihat dari Tabel 2 di atas semakin besar konsentrasi
awal maka penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer biofilm juga meningkat. Hanya
saja tingkat efektifitas penyerapan semakin menurun seiring dengan meningkatnya
konsentrasi awal (79,79 menjadi 8,96 %).
Seperti yang dikatakan Oleh Pohan dan Tjiptahadi (1987), bahwa proses
adsorpsi dapat dipengaruhi beberapa faktor, antara lain konsentrasi adsorbat,
temperatur, dan tegangan permukaan. Konsentrasi adsorbat yang semakin
meningkat, menyebabkan terjadinya interaksi antara adsorben dengan adsorbat
-
26
menjadi lebih besar. Hal tersebut memungkinkan proses adsorpsi berlangsung lebih
baik. Menurut Raj Singh et al., (1974) juga menyatakan bahwa jumlah adsorbat
yang terserap pada adsorben meningkat secara linier dengan bertambahnya
konsentrasi. Adapun kurva plot distribusi yang dapat digambarkan dapat dilihat pada
Gambar 5.
Gambar 5. Kurva Distribusi Akumulasi ZnCl2 oleh streamer biofilm
Data pada Gambar 5 menunjukkan pola adsorpsi isoterm penyerapan logam
ZnCl2 oleh streamer biofilm. Berdasarkan hasil di atas dapat dilihat bahwa akumulasi
logam ZnCl2 pada streamer biofilm terus meningkat seiring dengan meningkatnya
konsentrasi keseimbangan dan cenderung konstan setelah mencapai konsentrasi
tinggi (lebih dari 400 ppm).
Adapun kurva hasil perhitungan (Lampiran 5) dengan menggunakan model
adsorpsi isoterm langmuir dapat dilihat pada Gambar 6.
0
2
4
6
8
10
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Ab
sorp
si (
mg/
g)
[Konsentrasi Keseimbangan]
-
27
y = 0.111x + 3.432 R² = 0.995
0
20
40
60
80
100
120
0 200 400 600 800 1000
C/N
(Konsentrasi Keseimbangan)
Gambar 6. Kurva Adsorpsi Isoterm Langmuir
Pembentukan plot C/N sumbu y dan konsentrasi keseimbangan (c) sebagai
sumbu x akan menghasilkan garis lurus dengan slope menunjukkan 1/Nmax dan
intercept sumbu y sebagai 1/(Nmax)b (Kurniawan et al., 2012). Gambar 6
menunjukkkan model adsorpsi isotherm Langmuir yang menunjukkan persamaan
yang diperoleh yaitu y= 0,111x + 3.432 yang apabila nilai x = 0 maka nilai y atau C/N
sebesar 3.432. Nilai R² yang diperoleh dari hasil tersebut sebesar 0,995. Menurut
(Walpole, 1995) X dan Y melalui sebuah bilangan yang disebut koefisien yang
dilambangkan dengan R. Nilai R mengukur sejauh mana titik - titik mengerombol
sekitar garis lurus, jika nilai r mendekati +1 atau -1 maka hubungan antara
keduannya kuat dan dapat dikatakan terdapat korelasi di antara keduannya tetapi
bila R mendekati mendekati 0, hubungan linier X dan Y sangat lemah atau mungkin
tidak ada. Dari penjelasan di atas menunjukkan bahwa jenis isotherm adsorpsi yang
sesuai dalam penelitian ini adalah isotherm Langmuir yang mempunyai lapisan
monolayer (lapisan tunggal). Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Apriliani
(2010), yang mengatakan bahwa adsorpsi monolayer terjadi karena adanya ikatan
kimia sehingga logam tersebut terikat pada permukaan adsorben.
-
28
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang didapatkan kesimpulan didapatkan sebagai
berikut:
- Penyerapan logam ZnCl2 dengan meggunakan streamer biofilm
menunjukkkan bahwa jumlah logam ZnCl2 yang diserap oleh streamer biofilm
pada waktu ke 5 - 180 menit cenderung konstan. Hal ini menunjukkan bahwa
penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung dengan sangat
cepat. Proses adsorpsi yang sangat cepat ini mengindikasikan kalau proses
adsorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung secara fisika – kimia.
- Model isotherm adsorpsi yang sesuai dalam penelitian ini adalah isotherm
Langmuir yang mengindikasikan kalau ZnCl2 yang teradsorpsi ke streamer
biofilm membantuk lapisan monolayer (lapisan tunggal). Adsorpsi monolayer
terjadi karena adanya interaksi antara ZnCl2 dengan streamer biofilm saja
tanpa ada interaksi antar ZnCl2.
5.2 Saran
Saran yang dapat diberikan terkait dengan penelitian ini yaitu perlu adanya
penelitian lebih lanjut terkait identifikasi bakteri yang membentuk streamer biofilm
dan pengurangan waktu kontak dibawah 5 menit pada kinetik adsorpsi untuk
mengetahui kontak minimal sehingga efisien dalam praktek penelitiannya.
iofilm dengan air aquades
-
29
DAFTAR PUSTAKA
Apriliani, A., 2010, Pemanfaatan Arang Ampas Tebu sebagai Adsorben Ion Logam Cd, Cr, Cu dan Pb dalam Air Limbah. Skripsi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta.
Atkins, P.W., (1990), Kimia Fisika Edisi Keempat . Jakarta: Erlangga. Keenan , C.W., (1999). Kimia untuk Universitas .Jakarta: Erlangga. Staf Pengajar Kimia Fisik II., (2014). Penuntun Praktikum Kimia Fisik II. Palu:UNTAD-Press.
[EPA] Environmental Protection Agency. 2005. Toxicological Review of Zinc and Compound. Washington (US) : Environmental Protection Agency.
Clark, R.B. 1986. Marine Pollution. Oxford : Claredon Press.
Darmono. 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta : UI-Press.
Donlan, R. M. 2002. Biofilms: Microbial Life on Surfaces. Emerging Infectious Diseases • Vol. 8, No. 9. Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia, USA.
Drescher, K., Shenb, Y., Basslera, B. L. & Stone, a. H. A., 2013. Biofilm streamers cause catastrophic disruption of flow with consequences for environmental and medical systems. PNAS, 110(11), pp. 4345-4350.
Fajar, M., Zul,A., Harry,A.2003. Penentuan Kadar Unsur Besi Kromium, Dan Alumunium Dalam Air Baku Dan Pada Pengolahan Air Bersih Di Tanjung Gading Dengan Metode Spektofotometri Serapan Atom. Jurnal Saintiaa Kimia Vol. 1(2).
Fajri, N.E. 2001. Analisis Kandungan Logam Berat Hg, Cd dan Pb dalam Air Laut, Sedimen dan Tiram (Carassostrea cucull atta) di Perairan Pesisir Kecamatan Pedes, Kabupaten Karawang, Jawa Barat. Thesis. Pasca Sarjana. IPB. Bogor. 62 pp.
Gadd, G M. 2008. Biosorption : Critical Review of Scientific Rationale, Enviromental
Importance and significance For Pollution Treatment. J Chem Thecnol Biotechnol 84 : 13-28.
Gunardi, W. D. 2007. Peranan Biofilm Dalam Kaitannya Dengan Penyakit Infeksi. Staf Pengajar Bagian Mikrobiologi FK UKRIDA. Korespondensi Jakarta Barat.
Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W. & Stoodley, P., 2004. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature Reviews, Volume 2, pp. 95-108.
Hasrianti. 2012. Adsorpsi Ion Cd2+ dan Cr6+.Pada Limbah Cair Menggunakan Kulit Singkong. Thesis. Universitas Hasanudin Makassar.
Husin, A. 2008. Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu dengan Biofiltrasi Anaerob dalam Reactor Fixed-Bed. (Tesis). Universitas Sumatera Utara Medan.
-
30
Holle, B.R, A.D Wuntu dan M.S.Sangi.2013. Kinetika Adsorpsi Gas Benzena Pada Karbon Aktif Tempurung Kelapa. Jurnal MIPA UNSRAT Online 2 (2) 100-104.
Keenan, C.W, D.C Kleinfelter dan J.H Wood. 1990. Kimia Untuk Universitas. Jilid 2. Edisi keenam. Penerjemah : Pudjaatmaka. Erlangga. Jakarta.
Ismarti. 2016. Pencemaran Logam Berat Di Perairan Dan Efeknya Pada Kesehatan Manusia.
Jaedun, A. 2011. Metode Penelitian Eksperimen. Pelatihan Penulisan Artikel Ilmiah Fakultas Teknik UNY. Daerah Istimewa Yogyakarta.
Ketut S. D Dan I. Nyoman S. 2013. Uji Coba Teknologi Biofilm Konsorsium Bakteri pada Reaktor Semianaerob- Aerob untuk Pengolahan Ar Limbah di Industri Pencelupan Tekstil Skala Rumah Tangga Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Indonesia. Jurnal Sains dan Teknologi 2 (1) : 193-203.
Kurniawan. Dan T. Yamamoto. 2013. Biofilm polymer for biosorption sciences 17:179-187.
Makkasau, A., M. Sjahrul., N. Jalaluddin., dan I. Raya. 2011. Teknik Fitoremediasi Fitiplankton Suatu Alternatife Pemulihan Lingkungan Laut yang Tercemar Ion Logam Cd2+ dan Cr6+. Pendidikan Guru Sekolah Dasar. 7(2): 155-168.
Murtini, J.T.,yennie,Y., dan Ariyani, F. 2003c. Penelitian pencemaran logam berat di Selat Madura dan Selat Bali. Prosiding Seminar Nasional Perikanan Indonesia 2003. Sekolah Tinggi Perikanan. Jakarta. 1 : p. 83–93.
Nisa, C. U. Irawati., dan Sunardi. 2013. Model Adsorpsi Timbal (Pb) dan Seng (Zn) dalam sistem air sedimen di waduk Riamkanan Kalimantan Selatan. Universitas Lambung Mangkurat. Konversi, Volume 2 No. 1.
Pohan, H. G., dan B. Tjiptahadi. 1987. Pembuatan Desain/Prototipe Alat Pem-buatan Arang Aktif dan Studi Teknologi Ekonominya. BBPP IHP Proyek Penelitian dan Pengembangan Industri Hasil Pertanian IPB. Bogor.
Pratomo, D. S Dan E. Z. Astuti. 2015. Analisis Regresi dan Korelasi antara Pengunjung dan Pembeli Terhadap nominal pembelian Di Indomaret Kedungmundu Semarang Dengan Metode Kuadrat Terkecil. Universitas Dian Nuswantoro. Semarang.
Purwaningsih, D. 2009. Adsorpsi Multi Logam Ag(I), Pb(II), Cr(III), Cu(II) dan Ni(II) Pada Hibrida Etilendinadiamino- Silika dari Abu Sekam Padi. FMIPA UMY. Jurnal Penelitian Saintek, Vol. 14, No. 1.
Raya, I., 1998, Studi Kinetika Adsorpsi Ion Logam Al(III) dan Cr (III) pada Adsorben chaetoceros calcitrans yang pada Silika Gel, Thesis, FMIPA UGM, Yogyakarta.
Rusconi, R., Lecuyer, S., Guglielmini, L. & Stone, H. A., 2010. Laminar flow around
corners triggers the formation of biofilm streamers. J. R. Soc. Interface, Volume 7, p. 1293–1299.
Rusconi, R., Lecuyer,S., Nicolas, A., Guglielmini, Howard A & Stone., 2011. Secondary Flow as a Mechanism for the Formation of Biofilm Streamers. Biophysical Journal Volume 100(6), p. 1392–1399.
-
31
Setyanto, A. 2005. Memperkenalkan Kembali Metode Eksperimen dalam Kajian Komunikasi. Jurnal Ilmu Komunikasi. 3(1) : 37-48.
Sinaga, R. S .; Purwonugroho, D; Darjiti, 2015, Adsorpi Seng (II) oleh Biomassa Azolla microphylla diesterifikasi dengan Asam Sitrat : Kajian Desorpsi Menggunakan Larutan HCl,Mahasiswa Kimia,1(1): 629-635.
Singh, R., U. P. College, Varanasi, J. R. P. Gupta, and B. B. Prasad. 1974. Adsorption of Cationic Dyes by Activated Alumina. Journal, Vol. 41, A. No. 2, pp. 163.
Soeharto, S. 2012. Intruksi Kerja Penggunaan AAS (Atomic Absorption Spektrometer). Fakultas Kedokteran Jurusan Kedokteran. Universitas Brawijaya.
Sukardjo,. (1990), Kimia Fisika. Jakarta: Bina Aksara.
Susilawati, 2009,Studi Biosorpsi Ion Logam Cd (II) Oleh Biomassa Alga Hijau yang diimobilisasi pada Silika Gel,Universitas Indonesia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Depok, (Skripsi).
Suryadarma P ,Muslich dan R.indri R.Hayuningtyas. 2010. Kinetic Of Isothermal Adsorption Of ß-Carotene From Crude Palm Oleinusing Bentonit. Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Syauqiah, I. M. Amalia, H. A. Kartini. 2011. Analisis Variasi Waktu dan Kecepatan Pengaduk Pada Proses Adsorpsi Limbah Logam Berat dengan Arang Aktif. Info Teknik, Volume 12 No (1).
Walpole, R. E. 1995. Pengantar Statistika. Alih bahasa : Ir. Bambang Sumantri. Cetakan ke 3. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
Widiyatno T., Teti Y dan Agus A. S. 2017. Adsorpsi Logam Berat (Pb) Dari Limbah Cair Dengan Adsorben Arang Bambu Aktif. Jurnal Teknologi Bahan Alam Vol. 1 No. 1. Surakarta.
Widowati, W., Astiana S. Dan Raymond J. 2008. Efek Toksik Logam. Penerbit Andi. Yogyakarta
Volesky, B. 1990. Biosorption Of Heavy Metals . Departement Of Chemical Engeneering McGill University Montreal ,Quebec , Canada. Hal 3-4.
Yulaipi, S dan Aunurohim 2013. Bioakumulasi Logam Berat Timbal (Pb) dan Hubungannya dengan Laju Pertumbuhan Ikan Mujair (Oreochromis mossambicus). Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). Jurnal SAINS dan Seni Pomits Vol. 2, No.2.
Yun, S.Y dan K. Vijayaraghavan. 2008. Bacterial biosorbents and biosorption. Biotechnology Advances. 3 (26) : 266-291.
https://www.sciencedirect.com/science/journal/07349750
BAGIAN DEPAN.pdfBAB I.pdfBAB II.pdfBAB III.pdfBAB IV.pdfBAB V.pdfDAFTAR PUSTAKA.pdf