CEPTION (Chemical Engineering Paper Competition) 2017

“Inovasi Teknologi Pemanfaatan Bahan Alam Terbarukan Guna Mewujudkan

Indonesia berbasis SDGs 2030”

SUB-TEMA:

Lingkungan

JUDUL KARYA TULIS

M-STROPBENT (Micro-Particle of Strobilus Pine Adsorbent): Adsorben

Ramah Lingkungan untuk Mengadsorbsi Limbah Cair Logam Timbal (Pb2+)

Disusun Oleh:

Mohammad Jauharul Azmi 155040201111001 (Angkatan 2015)

Ermila Widyaelina 155040201111075 (Angkatan 2015)

Duta Randi Arief 165040207111124 (Angkatan 2016)

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2017

ii

LEMBAR PENGESAHAN

iii

LEMBAR PERNYATAAN

CEPTION (Chemical Engineering Paper Competition) 2017

Judul Karya Tulis :

Nama Ketua : Mohammad Jauharul Azmi

Nama Anggota : 1) Ermila Widayelina

2) Duta Randi Arief

Kami yang bertanda tangan di bawah ini menyatakan bahwa karya tulis dengan

judul diatas benar merupakan karya orisinal yang dibuat oleh penulis, bukan

merupakan plagiat atau saduran dari karya tulis orang lain serta belum pernah

dilombakan di luar kegiatan “CEPTION (Chemical Engineering Paper

Competition) 2017” yang diselenggarakan oleh Himpunan Mahasiswa Profesi

Teknik Kimia (HMPTK) FT Universitas Negeri Semarang. Demikian pernyataan

ini kami buat dengan sebenarnya, dan apabila terbukti terdapat pelanggaran di

dalamnya, maka kami bersedia untuk didiskualifikasi dari kompetisi ini sebagai

bentuk pertanggungjawaban kami.

Malang, 03 Oktober 2017

Ketua Tim,

Mohammad Jauharul Azmi

NIM. 155040201111001

M-STROPBENT (Micro-Particle of Strobilus Pine

Adsorbent): Adsorben Ramah Lingkungan untuk

mengadsorbsi Limbah Cair Logam Timbal (Pb2+)

iv

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT karena rahmat dan anugerah-Nya penulis dapat

menyelesaikan penyusunan karya tulis dengan judul “M-STROPBENT (Micro-

Particle of Strobilus Pine Adsorbent): Adsorben Ramah Lingkungan untuk

mengadsorbsi Limbah Cair Logam Timbal (Pb2+)”. Pembuatan karya ini

didasarkan atas permasalahan pada pencemaran air yang disebabkan oleh limbah

industri logam timbal. Harapannya, dari hasil teknologi adsorben ini dapat

menyerap timbal, sehingga dapat meminimalkan dampak yang ditimbulkan. Dalam

menyelesaikan karya ini, penulis telah banyak menerima bantuan dari berbagai

pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terimakasih kepada:

1. Bapak Dr. Ir. Syafrial, MS., selaku Wakil Dekan III bidang kemahasiswaan FP UB

yang telah memberikan motivasi dan dukungan.

2. Bapak Dr. Budi Waluyo, SP., MP. Selaku dosen pembimbing yang telah banyak

memberikan arahan dalam pembuatan karya ini.

3. Kedua orang tua dan seluruh keluarga yang senantiasa mendukung dan mendoakan

penulis.

4. Rekan-rekan di PRISMA (Pusat Riset dan Kajian Ilmiah Mahasiswa) Fakultas

Pertanian Universitas Brawijaya serta semua pihak yang tidak bias disebutkan satu

persatu.

Kami menyadari penulisan ini tidak luput dari berbagai kekurangan, untuk itu

penulis mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan dan perbaikan karya ini.

Malang, 03 Oktober 2017

Tim Penulis.

v

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii

LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

DAFTAR ISI ...........................................................................................................v

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii

ABSTRAK ............................................................................................................ ix

BAB I .......................................................................................................................1

PENDAHULUAN ...................................................................................................1

1.1 Latar Belakang ...............................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................................2

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................2

1.4 Manfaat Penelitian ..........................................................................................3

BAB II .....................................................................................................................4

TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................................4

2.1 Pohon Pinus (Pinus merkusii) ........................................................................4

2.2 Arang Aktif sebagai Adsorben .......................................................................5

2.3 Logam Timbal (Pb2+) .....................................................................................6

2.4 Air Bersih .......................................................................................................7

BAB III ....................................................................................................................9

METODOLOGI PENELITIAN ...........................................................................9

3.1 Desain Penelitian ............................................................................................9

3.2 Teknik Pengumpulan Data .............................................................................9

3.3 Teknik Analisis Data ......................................................................................9

3.4 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................9

3.5 Alat dan Bahan .............................................................................................10

3.6 Prosedur Penelitian .......................................................................................10

BAB IV ..................................................................................................................12

HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................12

4.1 Hasil Uji PSA (Particle Size Analyzer) ........................................................12

4.2 Waktu Kontak Optimum M-STROPBENT dalam Mengadsorbsi Timbal ..12

4.3 Karakterisasi Timbal Hasil Adsorbsi dengan M-STROPBENT ..................13

vi

BAB V ....................................................................................................................15

PENUTUP .............................................................................................................15

5.1 Kesimpulan ...................................................................................................15

5.2 Saran .............................................................................................................15

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................16

vii

DAFTAR GAMBAR

Nomor Teks Halaman

1. Strobilus Pohon Pinus .....................................................................................4

2. Uji PSA (a), pencampuran M-STROPBENT dengan Pb(CH3COO)2 (b),

penyaringan supernatan (c) ...........................................................................12

viii

DAFTAR TABEL

Nomor Teks Halaman

1. Kriteria Mutu Air Berdasarkan Kelas ..........................................................7

2. Waktu Kontak Adsorben Terhadap larutan stok Pb(CH3COO)2 ...............13

3. Perbandingan Kapasitas Adsorbsi Adsorben .............................................14

ix

M-STROPBENT (Micro-Particle of Strobilus Pine Adsorbent): Adsorben

Ramah Lingkungan untuk mengadsorbsi Limbah Cair Logam Timbal (Pb2+)

1Mohammad Jauharul Azmi, 2Ermila Widyaelina, 3Duta Randi Arief

Dosen Pembimbing: Dr. Budi Waluyo, SP., MP.

Program Studi Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya,

Malang1, 2, 3.

ABSTRAK

Pencemaran lingkungan oleh logam berat menjadi masalah yang cukup serius

seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri yang semakin

meningkat. Logam berat bisa menyebabkan pencemaran lingkungan karena tidak

dapat diuraikan secara biologis apabila dalam konsentrasi yang berlebihan. Salah

satu logam berat tersebut adalah timbal (Pb2+) yang membahayakan lingkungan dan

kesehatan manusia. Berbagai usaha sudah dilakukan untuk mengatasi pencemaran

logam berat ini, diantaranya presipitasi kimia, osmosis balik, dan pertukaran ion,

Akan tetapi, metode tersebut memiliki beberapa kelemahan yaitu modal dan biaya

cukup besar, sensivitas tinggi terhadap kondisi oprasional dan tingginya konsumsi

energi. Oleh karena itu kami berinisiatif memberikan solusi melalui adsorben ramah

lingkungan dari strobilus pinus untuk mengadsorbsi logam berat yang mengandung

timbal hasil buangan pabrik. Adsorben ini memiliki ukuran mikropartikel yang

disebut M-STROPBENT (Microparticle of Strobilus Pine Adsorbent). Tujuan dari

penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh waktu kontak optimum M-

STROPBENT dan hasil adsorbsi dari reaksi dalam mengadsorbsi logam timbal

(Pb2+). Analisis ukuran partikel melalui uji PSA (Particle Size Analyzer) dan kadar

logam timbal (Pb2+) melalui uji AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa ukuran partikel adsorben 1,3 mikro dan daya

adsorpsi timbal (Pb2+) sebesar 98,87%, sehingga timbal yang tersisa pada

supernatan sebesar 1,128%. M-STROPBENT memiliki kelebihan yaitu ramah

lingkungan, bahan selalu tersedia, mikropartikel, kapasitas adsorbsi M-

STROPBENT lebih besar daripada adsorben penyerap timbal yang lain.

Kata kunci: Adsorben, Logam timbal (Pb2+), Strobilus pinus.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pencemaran lingkungan oleh logam berat menjadi masalah yang serius

seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri yang semakin

meningkat. Logam berat dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena tidak

dapat diuraikan secara biologis apabila dalam konsentrasi yang berlebihan (Yudo,

2006). Selain itu, akumulasi logam berat dapat berbahaya dan menyebabkan

kematian bagi makhluk hidup termasuk manusia (Darmayanti & Supriyadi, 2012).

Salah satu logam berat yang sangat berbahaya tersebut adalah timbal (Pb2+) yang

dapat terinvestasi pada tanah, air maupun udara baik dalam bentuk senyawa organik

maupun anorganik. Sumber timbal (Pb2+) terdapat pada hampir semua limbah

industri diantaranya baterai, kabel, cat, penyepuhan, pestisida dan zat anti letup

pada bensin (Lestari, 2010).

Solusi yang pernah dilakukan untuk mengatasi pencemaran logam berat ini,

yaitu dengan menggunakann metode presipitasi kimia, osmosis balik, dan

pertukaran ion (Suhendrayatna, 2001). Akan tetapi, metode tersebut memiliki

beberapa kelemahan yaitu modal dan biaya cukup besar, sensivitas tinggi terhadap

kondisi oprasional dan tingginya konsumsi energi (Virgana, 2014). Sementara itu

juga telah dikembangkan metode yang lebih ramah lingkungan yaitu bioadsorben

alternatif logam timbal (Pb2+), akan tetapi besarnya dampak pencemaran yang

disebabkan oleh timbal (Pb2+) belum dapat diatasi secara maksimal. Bioadsorben

yang dapat mengadsorbsi timbal adalah kulit batang jambu biji (Lestari, 2010),

modifikasi tongkol jagung sebagai adsorben timbal (Sulistiawati, 2008), arang aktif

kulit pisang kepok dan arang aktif yang terbuat dari sekam padi untuk gas buang

kendaraan bermotor yang mengandung timbal (Febryanti, et al., 2014).

Bioadsorben tersebut memiliki kelebihan yaitu menyajikan alternatif yang menarik

melalui fisikokimia sederhana untuk menghilangkan racun logam berat, karena

dinding sel bioadsorben yang terdiri dari polisakarida, lipid mampu membentuk

kompleks koordinasi dengan logam (Virgana, 2014).

2

Disisi lain terdapat strobilus pinus yang merupakan bagian generatif tanaman

pinus yang berpotensi sebagai adsorben. Menurut Kalensun, et al., (2012) strobilus

pinus dapat dijadikan adsorben toluena yang efektif dengan kapasitas adsorbsi pada

arang aktif sebesar sebesar 0.1027 cm3/g dan tanpa aktivasi sebesar 0.0267 cm3/g.

Berdasarkan bahan baku yang pernah digunakan, dapat dibandingkan bahwa

strobilus pinus merupakan bahan yang selalu tersedia karena tanamannya banyak

tumbuh di dataran tinggi dan juga strobilus masih jarang digunakan untuk

kehidupan sehari-hari. Penggunaan strobilus dalam skala besar masih sebatas

sebagai bahan tanam dan bahan kerajinan. Hal ini didukung data statistik jumlah

pohon pinus sekitar 37.288.068 yang tumbuh di Jawa Timur lahan seluas 177.959

Ha (KOMINFO JATIM, 2016) dari total luasan lahan 500.000 Ha di kawasan hutan

negara yang hanya memanfaatkan getahnya saja dalam skala besar.

Oleh karena itu berdasarkan kondisi aktual tersebut strobilus yang berpotensi

sebagai adsorben toluena, kami mencoba berinovasi strobilus pinus sebagai

adsorben logam timbal melalui penelitian M-STROPBENT. M-STROPBENT

merupakan adsorben yang ramah lingkungan dan berukuran mikro yang sudah

teraktivasi untuk penyerapan larutan stok timbal (Pb2+).

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan dari latar belakang tersebut, maka ditentukan rumusan masalah

adalah sebagai berikut.

1. Bagaimana hasil uji PSA (Particle Size Analyzer) pada M-STROPBENT?

2. Bagaimana pengaruh waktu kontak optimum M-STROPBENT dalam

mengadsorbsi logam timbal (Pb2+)?

3. Bagaimana hasil adsorbsi dari reaksi M-STROPBENT dalam mengadsorbsi

logam timbal (Pb2+)?

1.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan dari rumusan masalah tersebut, maka tujuan penelitian adalah

sebagai berikut.

1. Untuk mengetahui hasil uji PSA (Particle Size Analyzer) pada M-

STROPBENT.

2. Untuk mengetahui pengaruh waktu kontak optimum M-STROPBENT dalam

mengadsorbsi logam timbal (Pb2+).

3

3. Untuk mengetahui hasil adsorbsi dari reaksi M-STROPBENT dalam

mengadsorbsi logam timbal (Pb2+).

1.4 Manfaat Penelitian

1. Bagi Pemerintahan

a. Memberikan alternatif solusi untuk masalah penanganan limbah cair timbal

(Pb2+) khususnya limbah yang dihasilkan oleh industri.

b. Mengurangi tingkat pencemaran lingkungan di daerah perairan yang

menjadi tempat pembuangan akhir limbah cair timbal (Pb2+).

2. Bagi Mahasiswa/Akademisi

a. Menambah wawasan ilmu pengetahuan tentang potensi dan pemanfaatan

strobilus pinus (Pinus merkusii).

b. Memberikan referensi pengetahuan tentang alternatif adsorben berbasis

mikropartikel.

3. Bagi Masyarakat

1. Memberikan informasi terbaru bahwa strobilus pinus (Pinus merkusii)

dapat menjadi adsorben dan pengetahuan tentang pembuatan M-

STROPBENT.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pohon Pinus (Pinus merkusii)

Pinus merkusii merupakan satu-satunya jenis dari famili Pinaceae yang dapat

tumbuh secara alami di Indonesia pada ketinggian antara 200-2000 mdpl, dengan

kondisi optimal pada ketinggian antara 400-1500 mdpl. P. merkusii dapat tumbuh

baik pada tanah yang kurang subur seperti padang alang-alang (Khaeruddin, 1999).

Selain di Indonesia, P. merkusii juga dijumpai tumbuh secara alam di Vietnam,

Kamboja, Thailand, Burma, India, dan Philipina. Menurut Plantamor, (2008)

klasifikasi dari tanaman P. merkusii adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Sub kingdom : Tracheobionta

Sub divisi : Spermatophyta

Divisi : Coniferophyta

Kelas : Pinopsida

Ordo : Pinales

Famili : Pinaceae

Genus : Pinus

Spesies : Pinus merkusii

Pinus termasuk pohon berukuran sedang, berumah satu, dan tingginya

mencapai 15-45 m dengan diameter mencapai 100-140 cm, tidak berbanir tetapi di

bagian pangkal melebar dan kulit batang berwarna coklat tua agak kelabu, kasar,

Gambar 1. Strobilus Pohon Pinus

(Sumber: Businsky, 2017).

5

beralur dalam dan menyerpih dalam keping-keping panjang lurus dan juga bengkok

(Soerianegara dan Djamhuri, 1979). Pohon pinus memiliki tajuk yang umumnya

berbentuk piramida. Pada keadaan yang kurang baik tajuk terlihat agak mendatar

atau berbentuk payung terbuka. Daun pinus berbentuk seperti jarum sehingga

disebut pohon daun jarum (Mahadiputra, 2013). pohon pinus sekitar 37.288.068

yang tumbuh di Jawa Timur lahan seluas 177.959 Ha (KOMINFO JATIM, 2016)

dari total luasan lahan 500.000 Ha di kawasan hutan negara yang hanya

memanfaatkan getahnya saja dalam skala besar.

Pohon Pinus memiliki banyak manfaat diantaranya, secara ekonomis

pemanfaatan kayu P. merkusii mempunyai dampak yang besar terhadap

pertumbuhan ekonomi, sementara dari aspek sosial adanya hutan pinus ternyata

mampu menyediakan lapangan kerja dalam jumlah yang memadai. Secara ekologis

mampu berfungsi hidrologis dengan baik dan pencegah erosi yang ampuh (Sallata,

2013). Di bidang lingkungan strobilus pinus bisa digunakan sebagai adsorben

limbah. Berdasarkan penelitian Kalensun, et al., (2012) strobilus pinus mampu

secara aktif mengadsorbsi toluene dengan kapasitas adsorbsi pada arang aktif

sebesar sebesar 0.1027 cm3/g dan tanpa aktivasi sebesar 0.0267 cm3/g. Toluena

merupakan senyawa aromatik (turunan benzena) yang digunakan sebagai bahan

bakar pesawat terbang dan juga pelarut cat, dengan sifat karsinogenik dan

mutagenik.

Strobilus pinus merupakan bagian generatif tanaman pinus yang biasanya

dianggap sebagai buah oleh masyarakat awam, Genus Pinus adalah jenis pohon

berumah satu, yaitu produksi strobilus jantan dan strobilus betina terdapat pada satu

pohon, tetapi letaknya pada bagian pohon yang terpisah. Pada pinus strobilus betina

terbentuk lebih dahulu daripada strobilus jantan (Mahadiputra, 2013).

2.2 Arang Aktif sebagai Adsorben

Arang aktif merupakan senyawa karbon amorf yang dapat dihasilkan dari

bahan-bahan yang mengandung karbon atau arang yang diperlakukan dengan cara

khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas dan dapat digunakan untuk

pemurnian, menghilangkan warna dan bau, deklorinasi, detoksifikasi, penyaringan,

pemisahan, dan dapat dipergunakan sebagai katalis (Kalensun, et al., 2012).

6

Proses aktivasi adsorben merupakan hal penting dalam pembuatan arang aktif

(Sulistiawati, 2008). Proses aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang

bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan hidrokarbon

atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami

perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah luas

dan berpengaruh terhadap daya adsorbsi (Fauziah, 2009).

Dengan adanya proses aktivasi kapasitas adsorbsi dapat ditingkatkan dengan

memodifikasi bahan oleh larutan asam atau basa, atau dapat juga oleh perlakuan

fisik seperti pemanasan (Marshall & Mitchell, 1996). Modifikasi dengan larutan

asam paling umum digunakan dan terbukti efektif dalam meningkatkan kapasitas

adsorbsi. Larutan asam yang sering digunakan antara lain asam nitrat, asam klorida,

dan asam fosfat (Gufta, 1998).

2.3 Logam Timbal (Pb2+)

Timbal merupakan ion penganggu paling banyak di lingkungan dan anggap

sebagai logam berat yang dapat membahayakan secara serius dalam konteks

lingkungan (Virgana, 2014). Unsur Pb dengan nomor atom 82, bobot atom 207,2

g/mol, dan densitas 11,4 g/cm3 merupakan logam yang sangat beracun yang dapat

dideteksi hampir pada seluruh benda mati di lingkungan dan seluruh sistem hayati

(Sulistiawati, 2008).

Timbal (Pb2+) terhirup dan masuk ke dalam tubuh manusia dan menyebar ke

seluruh tubuh melalui aliran darah, kemudian akan diserap kembali di dalam ginjal

serta otak dan disimpan di dalam tulang dan gigi. Manusia mengadsorbsi timbal

bisa melalui air, udara, debu, dan makanan. Sumber utama timbal berasal dari

turunan gugus alkil yang digunakan sebagai bahan aditif bensin (Budi, 2012).

Timbal secara tidak sengaja juga terdapat pada makanan dan minuman.

Dalam air minum, timbal dapat berasal dari kontaminasi pipa, solder, dan keran air.

Komponen ini beracun terhadap seluruh segi kehidupan. Sifat racunnya dapat

merusak sistem saraf, sistem reproduksi, hati, otak, dan mempengaruhi kerja ginjal

(Saeni, 1989). Toleransi konsumsi mingguan unsur ini yang direkomendasikan oleh

WHO bagi orang dewasa dan untuk bayi atau anak-anak adalah 50 dan 25 μg/kg

bobot badan. Mobilitas timbal di tanah dan tumbuhan cenderung lambat dengan

kadar normal pada tumbuhan berkisar 0,5-3 ppm (Suhendrayatna, 2001).

7

2.4 Air Bersih

Air merupakan cairan yang tidak mempunyai rasa, warna maupun bau dan

tidak mengandung zat berbahaya serta pada suhu kamar air masih berbentuk cair.

Air di alam erat hubungannya dengan kehidupan sehari-hari karena air merupakan

elemen yang penting bukan hanya untuk manusia tetapi juga untuk mahkluk hidup

lainnya. Kualitas air untuk keperluan manusia terbagi dalam beberapa kelas,

seperti keperluan untuk minum, masak, cuci dan lain-lain. Pencemaran air oleh

logam-logam berbahaya maupun mikroba dapat memberikan dampak yang

kurang menguntungkan untuk kesehatan. Adanya bermacam-macam kasus

pencemaran pernah dilaporkan di negara maju maupun negara berkembang.

(Harsojo & Darsono, 2014).

Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 14/PRT/M/2010 tentang

menyebutkan bahwa kebutuhan air setiap orang rata-rata secara wajar adalah 60

liter dalam sehari untuk segala keperluannya. Namun, masalah utama sumber daya

air adalah kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus

meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun dari

tahun ke tahun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif

terhadap sumber daya air, termasuk penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat

menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi mahluk hidup yang

bergantung pada sumber daya air (Effendi, 2003).

Tabel 1. Kriteria Mutu Air Berdasarkan Kelas

PARAMETER

SATUA

N

KE

KETERANGAN I II III IV

FISIKA

Temperatur

˚C

deviasi

3

deviasi

3

deviasi

3

deviasi

5

Deviasi temperatur

dari keadaan

alamiahnya

Residu Terlarut mg/L 1000 1000 1000 2000

Residu Tersuspensi

mg/L

50

50

400

400

Bagi pengolahan air

minum secara

konvensional residu

tersuspensi ≤5000

mg/L

KIMIA ANORGANIK

8

pH

6˗9

6˗9

6˗9

5˗9

Apabila secara

alamiah di luar

rentang tersebut, maka

ditentukan

berdasarkan kondisi

alamiah

BOD mg/L 2 3 6 12

COD mg/L 10 25 50 100

DO mg/L 6 4 3 0 angka batas

Total Fosfat sbg P mg/L 0.2 0.2 1 5

NO3 sebagai N mg/L 10 10 20 20

NH3-N

mg/L

0.5

(-)

(-)

(-)

Bagi perikanan,

kandungan amonia

bebas untuk ikan yang

peka ≤ 0,02 mg/L

sebagai NH3

Kobalt mg/L 0.2 0.2 0.2 0

Barium (Ba) mg/L 1 (-) (-) (-)

Boron mg/L 1 1 1 1

Selenium (Se) mg/L 0.01 0.05 0.05 0.05

Kadmium (Cd) mg/L 0.01 0.01 0.01 0.01

Khrom (VI) mg/L 0.05 0.05 0.05 0.01

Timbal (Pb) mg/L 0.01 0.1 0.03 1

Tembaga

mg/L

0.02

0.02

0.02

0.2

Bagi pengolahan air

minum secara

konvensional, Cu ≤ 1

mg/L

Sumber: (Menteri Kesehatan, 2010).

9

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Desain Penelitian

Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan melakukan

eksperimen yaitu hasil penelitian atau percobaan dengan perlakuan tertentu untuk

mendapatkan fakta, dan pengetahuan baru. Eksperimen yang akan dilakukan yaitu uji

efektifitas dan mengetahui ukuran partikel penyerapan timbal (Pb2+) oleh M-

STROPBENT (Microparticle of Strobilus Pine Adsorbent) pada konsentrasi 1000 ppm

dan waktu kontak 50 menit.

3.2 Teknik Pengumpulan Data

Teknik pengumpulan data dalam penulisan karya tulis ini adalah data primer dan

data sakunder. Data primer diperoleh dari penelitian tentang strobilus pinus sebagai

mikro adsorben adalah hasil dari uji PSA (Particle Size Analyzer) dan uji AAS

(Atomic Absorption Spectrophotometer). Dan data sakunder diambil dari berbagai

sumber seperti buku, surat kabar, media elektronik dan jurnal ilmiah yang relevan

dengan pembahasan tentang M-STROPBENT.

3.3 Teknik Analisis Data

Teknik analisis data yang dilakukan adalah menganalisis hasil penyerapan

adsorben terhadap timbal (Pb2+) melalui hasil uji PSA dan AAS dengan studi literatur

tentang adsorben yang sudah ada.

3.4 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada tanggal 15 Mei 2017 sampai dengan 20 Agustus

2017 Penelitian ada 4 tahap, yaitu (1) Persiapan alat dan bahan; (2) Pembuatan M-

STROPBENT (Microparticle of Strobilus Pine Adsorbent) di Laboratorium

Fisiologi Tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya; (3) Pengujian PSA

(Particle Size Analyzer) di Laboratorium Fisika Bahan Zat Padat Institut Tekonolgi

Sepuluh November; (4) Pengujian AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer) di

Perusahaan Umum Jasa Tirta 1 Malang.

10

3.5 Alat dan Bahan

Penelitian ini menggunakan alat-alat sebagai berikut:

1. Ayakan ukuran 200 mesh : Untuk mengayak serbuk strobilus pinus

2. Gunting : Untuk menggunting

3. Blender : Untuk menghaluskan serbuk strobilus pinus

4. Timbangan digital : Untuk menimbang bahan dan sampel penelitian

5. Gelas kimia 250 ml : Untuk wadah bahan

6. Pipet : Untuk mengambil bahan yang berbentuk cair

7. Labu ukur 1000 ml : Untuk wadah larutan stok Pb(CH3COO)2

8. Tabung erlenmeyer : Untuk wadah mengaktifkan adsorben dan

pencampuran larutan Pb(CH3COO)2

9. Corong gelas : Untuk memudahkan bahan masuk pada tabung

erlenmeyer

10. Magnetik stirer : Untuk menghomogenkan bahan penelitian

11. Kertas saring : Untuk memisahkan filtrat dan residu dari bahan

yang perlu dipisahkan

12. Oven : Untuk mengkarbonasi strobilus pinus menjadi

arang

Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Strobilus pinus : untuk bahan utama adsorbsi biomassa

2. Timbal asetat : untuk sampel buatan logam berat timbal

3. Buffer asetat pH 3 : untuk menjaga larutan dengan pH 3

4. Aquades : untuk melarutkan Pb(CH3COO)2

5. Larutan HCl 0,1 M : untuk mengaktivasi adsorben

6. pH indikator : untuk mengetahui pH larutan

3.6 Prosedur Penelitian

a. Prosedur Pembuatan Produk M-STROPBENT

1. Mengambil strobilus di tempat, memilih yang sudah jatuh dan kering namun

tampilannya masih bagus.

2. Strobilus dikarbonasi dalam oven pada suhu 350 ºC hingga menjadi arang.

3. Menghaluskan serbuk M-STROPBENT dengan blender selama 2 kali

penghalusan.

11

4. Menyaring arang strobilus dengan menggunakan ayakan 200 mesh.

5. Melakukan pengujian PSA (Particle Size Analyzer) pada serbuk M-

STROPBENT untuk memastikan ukuran serbuk.

b. Prosedur Pembuatan Larutan Stok Timbal (Pb)

1. Menimbang serbuk Pb(CH3COO)2 sebanyak 1 gram.

2. Menambahkan serbuk Pb(CH3COO)2 ke dalam labu ukur berisi aquades

1000 ml.

3. Mengocok hingga homogen.

4. Mendapatkan larutan stok timbal (Pb2+) dengan konsentrasi 1000 ppm dan

siap digunakan untuk pengujian adsorben.

c. Prosedur Perlakuan Adsorbsi Biomassa

1. Menimbang serbuk M-STROPBENT seberat 1 gram.

2. Memasukkan serbuk M-STROPBENT ke dalam tabung erlenmeyer.

3. Menambahkan 5 ml larutan HCl 0,1 M ke dalam tabung erlenmeyer

4. Menambahkan larutan stok buffer asetat pH 3 sebanyak 5 ml pada tabung

erlenmeyer.

5. Melakukan pengadukan menggunakan magnetik stirer dengan kecepatan

1000 rpm selama 15 menit

6. Menyaring larutan untuk memisahkan endapan dan supernatan.

7. Mengukur 10 ml larutan Pb(CH3COO)2 dengan konsentrasi 1000 ppm.

8. Memasukkan larutan Pb(CH3COO)2 dengan konsentrasi 1000 ppm ke

dalam botol sampel.

9. Memasukkan serbuk M-STROPBENT pada larutan Pb(CH3COO)2 dengan

konsentrasi 1000 ppm.

10. Melakukan pengadukan menggunakan magnetik stirer dengan kecepatan

1500 rpm selama 50 menit.

11. Menyaring larutan untuk memisahkan endapan dan supernatan.

12. Supernatan yang dihasilkan akan diuji dengan AAS (Atomic Absorption

Spectrophotometer).

12

Gambar 2. Uji PSA (a), pencampuran M-STROPBENT dengan Pb(CH3COO)2

(b), penyaringan supernatan (c)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Uji PSA (Particle Size Analyzer)

Proses pembuatan M-STROPBENT dimulai strobilus pinus dikarbonasi

dalam oven pada suhu 350 ºC hingga menjadi arang. Setelah menjadi arang,

strobilus dihaluskan dengan menggunakan blender 2 kali, setelah itu strobilus

disaring dengan menggunakan ayakan 200 mesh untuk menyeragamkan dan

memperkecil ukuran serbuk strobilus menjadi ukuran mikro. Tujuan memperkecil

ukuran serbuk adalah untuk memperluas permukaan dari adsorben sehingga bisa

mengadosrsi adsorbat lebih banyak dari ukuran yang lebih kecil. Untuk

membuktikan bahwa serbuk strobilus sudah berukuran mikro, maka dilakukan uji

PSA (Particle Size Analyzer).

Berdasarkan hasil uji PSA yang sudah dilakukan didapatkan hasil bahwa

ukuran partikel dari serbuk strobilus mencapai 1,3 mikro. Dengan ukuran arang

aktif yang berukuran mikro akan dapat meningkatkan luas permukaan atau tapak

aktif sehingga dapat meningkatkan kapasitas adsorbsi logam timbal lebih efektif

(Sulistiawati, 2008). Luas permukaan arang aktif pada umumnya berkisar dari

850─3000 m2/g.

(a) (b) (c)

4.2 Waktu Kontak Optimum M-STROPBENT dalam Mengadsorbsi Timbal

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi antara lain sifat fisik dan

kimia adsorben seperti luas permukaan, ukuran partikel, waktu kontak, dan kondisi

pH (Fauziah, 2009). Setelah arang strobilus sudah berukuran mikro, arang

13

diaktifkan dengan menggunakan 5 ml larutan HCl 0,1 M. Kemudian menambahkan

5 ml larutan buffer asetat dengan pH 3 untuk menjaga pH pada larutan agar tetap

asam, Hal ini sesuai dengan penelitian Sulistiawati, (2008) adsorben bekerja

optimal pada pH asam untuk mengadsorsi timbal (Pb2+). Setelah itu dilakukan

pengujian daya adsorbsi pada larutan stok Pb(CH3COO)2 dengan konsentrasi 1000

ppm pada tabung erlenmeyer dan melakukan pengadukan menggunakan magnetik

stirer dengan kecepatan 1000 rpm selama 50 menit. Setelah itu disaring dengan

menggunakan kertas saring sehingga akan terpisah endapan dan supernatannya.

Berdasarkan penelitian Gultom dan Lubis (2004) daya adsorbsi juga

dipengaruhi waktu kontak. Waktu kontak antara adsorbat dan adsorben yang

melebihi waktu optimum dapat menyebabkan desorpsi, desorpsi sebagai pelepasan

adsorbat dari permukaan adsorben. Fenomena ini terjadi akibat jenuhnya

permukaan adsorben, sehingga molekul adsorbat yang telah terjerap kembali ke

dalam larutan. Waktu kontak adsorben dengan timbal berbeda-beda tergantung

bahan baku arang aktif yang digunakan dalam pembuatan adsorben.

Tabel 2. Waktu Kontak Adsorben Terhadap larutan stok Pb(CH3COO)2

Adsorben Waktu Kontak

Efektif Kapasitas Adsorbsi

Tongkol jagung

(Sulistiawati, 2008).

120 menit 0,12%

Kulit batang jambu biji

(Lestari, 2010).

90 menit 53,04%

Kulit pisang kepok (Darmayanti

& Supriyadi, 2012)

60 menit 32%

Strobilus pinus 50 menit 98,87%

4.3 Karakterisasi Timbal Hasil Adsorbsi dengan M-STROPBENT

Pada penelitian ini untuk menguji M-STROPBENT dapat mengadsorbsi

timbal menggunakan pada konsentrasi 1000 ppm dan waktu kontak 50 menit.

Berdasarkan uji AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer) yang telah dilakukan

pada supernatan didapatkan hasil bahwa sisa timbal (Pb2+) yang belum terserap

pada konsentrasi 1000 ppm dan waktu kontak 50 menit adalah sebesar 11,28 ppm.

Dengan kalkulasi sebagai berikut sisa timbal (Pb2+) yang sudah terserap adalah

14

1000-11,28 = 988,72 ppm, kemudian untuk mempresentasekan timbal (Pb2+) yang

sudah terserap adalah [(11,28/1000(x100%)] hasilnya 98,87% dan yang belum

terserap adalah 100-98,87=1,128%. Akan tetapi timbal yang belum terserap sebesar

11,28 ppm atau 1,128 % masih diatas standar kualitas air bersih PERMENKES

untuk logam berat timbal, batas maksimum tolerirnya yakni 0,01 ppm. Hasil yang

masih diatas ini disebabkan karena dalam penelitian ini hanya terfokus

membuktikan M-STROPBENT dapat mengadsorbsi timbal. Berikut adalah reaksi

kimia yang terjadi:

Pb(CH3COO)2 + HCl + arang aktif CH3COOH + PbCl2 + arang aktif

Walaupun berdasarkan hasil uji AAS tersebut kapasitas adsorbsi M-

STROPBENT belum mencapai standar kualitas air bersih. M-STROPBENT

memiliki kelebihan yaitu ramah lingkungan, bahan selalu tersedia, mikropartikel,

dan kapasitas adsorbsi timbal lebih tinggi dari pada adsorben penyerap timbal

lainnya. Berikut adalah tabel perbandingan kapasitas adsorbsi dari berbagai

adsorben penyerap timbal lainnya.

Tabel 3. Perbandingan Kapasitas Adsorbsi Adsorben

Adsorben Konsentrasi

Awal (mg/l)

Konsentrasi

Akhir (mg/l)

Kapasitas

Adsorbsi

Tongkol jagung

(Sulistiawati, 2008).

20 0,023 0,12%

Kulit batang jambu biji

(Lestari, 2010).

100 53,04 53,04%

Kulit pisang kapok

(Darmayanti &

Supriyadi, 2012)

50 19,32 38,64%

Strobilus pinus 1000 988,72 98,87%

15

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan kajian dan hasil pembahasan pada bab sebelumnya, maka dapat

disimpulkan sebagai berikut:

1. M-STROPBENT memiliki ukuran 1,3 mikro dan mampu mengadsorpsi secara

optimum timbal (Pb2+) pada pH 3 dari konsentrasi 1000 ppm dan waktu kontak

50 menit menjadi 988,72 atau 98,72 %.

2. M-STROPBENT memiliki kelebihan yaitu ramah lingkungan, bahan selalu

tersedia, mikropartikel, dan kapasitas adsorbsi timbal lebih tinggi dari pada

adsorben penyerap timbal lainnya.

5.2 Saran

Keberhasilan adsorben M-STROPBENT dalam mengadsorpsi limbah

timbal (Pb2+) perlu dikaji lebih lanjut apabila ingin diaplikasikan dalam jumlah

yang sangat besar dan produk adsorben M-STROPBENT perlu penelitian lebih

detail lagi untuk dapat mengadsorbsi timbal sesuai standar kualitas air bersih

PERMENKES.

16

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P., 1999. Kimia Fisika jilid II. United Kingdom: Oxford University Press.

Budi, F. E., 2012. Strategi Penanggulangan Masalah Kesehatan pada Industri

Accu. Malang: Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.

Businsky, R., 2017. Pinus merkusii-Merkus Pine. [Online] Available at:

Botany.cz/en/pinus-merkusii [Accessed 10 Juli 2017].

Darmayanti & Supriyadi, N. R., 2012. Adsorpsi Timbal (Pb) Dan Zink (Zn) dari

Larutannya Menggunakan Arang Hayati (Biocharcoal) Kulit Pisang Kepok

Berdasarkan Variasi pH. Akademika Kimia, 1(4), pp. 159-165.

Effendi, 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan

Lingkungan Perairan. Yogyakarta: Kanisius.

Fauziah, N., 2009. Pembuatan Arang Aktif Secara Langsung Dari Kulit Acacia

mangium Wild Dengan Aktivasi Fisika dan Aplikasinya Sebagai Adsorben.

Bogor: Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Institut Pertanian

Bogor.

Febryanti, Wahab & Maming, 2014. Potensi Arang Aktif Sekam Padi Sebagai

Adsorben Emisi Gas CO, NO, dan NOx pada Kendaraan Bermotor.

Makassar, FMIPA, Universitas Hasanuddin.

Gufta, F., 1998. Utilization Of Bagasse Fly Ash Generated in The Sugar Industry

for Removal and Recovery of Phenol And P-Nitrophenol. Chem-Technol

Biotechnol, 3(1), pp. 180-186.

Gultom, E. M. & Lubis, M. T., 2014. Aplikasi Karbon Aktif dari Cangkang Kelapa

Sawit dengan Aktivator H3PO4 untuk Penyerapan Logam Berat Cd dan Pb.

Teknik Kimia, 3(1), pp. 5-11.

Harsojo & Darsono, 2014. Studi Kandungan Logam Berat dan Mikroba pada Air

Minum Isi Ulang. Ecolab, 8(2), pp. 53-98.

Kalensun, A., Wuntu, A. & Kamu, V., 2012. Isoterm Adsorpsi Toluena Pada Arang

Aktif Strobilus Pinus (Pinus merkusii). Ilmiah Sains, 12(2), pp. 100-105.

Khaeruddin, 1999. Pembibitan Tanaman HTI. Jakarta, Penebar Swadaya.

KOMINFO JATIM, 2016. Perhutani Pacu Produksi Getah Pinus. [Online]

Available at: Kominfo.jatimprov.go.id [Accessed 5 Oktober 2017].

Lestari, S., 2010. Pengaruh Berat dan Waktu Kontak Untuk Adsorbsi Timbal (II)

Oleh Adsorben dari Kulit Batang Jambu Biji (Psidium guajava L.). Kimia,

8(1), pp. 1-4.

17

Mahadiputra, I. M. M., 2013. Pinus merkusii Jungh. et de Vriese Strain Tapanuli

Berdasarkan Penanda Mikrosatelit. Bogor, IPB Bogor.

Marshall, W. & Mitchell, M., 1996. Agriculture By-Product as Metal Adsorbent:

Sorption Properties and Resistence to Mechanical Abrasion. Chem Technol

Biotechnol, 69(5), pp. 192-198.

Menteri Kesehatan, 2010. Permenkes RI Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010.

[Online] Available at: jdih.pom.go.id [Accessed 1 Oktober 2017].

Plantamor, 2008. Spesies Pinus merkusii. [Online] Available at:

http://www.plantamor.com/index.php?plant=1004 [Accessed 8 Juli 2017].

Saeni, M., 1989. Kimia Lingkungan. Bogor: Pusat antar Universitas Ilmu Hayati,

Institut Pertanian Bogor.

Sallata, K., 2013. Pinus (Pinus merkusii Jungh et de Vriese) dan Keberadaannya Di

Kabupaten Tana Toraja, Sulawesi Selatan. Eboni, 10(2), pp. 85-98.

Suhendrayatna, 2001. Adsorben Logam Berat Dengan Menggunakan Logam Berat.

[Online] Available at: www.shantybio.transdigit.com/?Biology_-

_Mikrobiologi:Bioremoval_Logam_Berat_Dengan_Menggunakan_Microor

ganisme%3A_Suatu_kajian_Kepustakaan.html [Accessed 10 Juli 2017].

Sulistiawati, S., 2008. Modifikasi Tongkol Jagung Sebagai Adsorben Logam Berat

Pb(II). Bogor: Departemen Kimia, FMIPA Institut Pertanian Bogor.

Virgana, S., 2014. Adsorpsi Logam Pb (II) dengan Duckweed (Lemna perpusilla

Torr) yang di Immobilisasi pada Nanopartikel Oksida Besi Magnetite. Jurnal

FMIPA, 3(1), pp. 1-4.

Yudo, S., 2006. kondisi Pencemaran Logam Berat di Perairan Sungai DKI Jakarta.

Pencemaran Logam, 2(1), pp. 1-15.

18

BIODATA KETUA KELOMPOK

Nama Lengkap : Mohammad Jauharul Azmi

NIM : 155040201111001

Program Studi/Jurusan : Agroekoteknologi/Budidaya Pertanian

Fakultas : Pertanian

Tempat dan Tanggal Lahir : Gresik, 08 Agustus 1997

Alamat : Desa Sidomulyo RT.3/RW.4, Sidayu Gresik

E-mail : Jauharul.azmi08@gmail.com

No.Telp/Hp : 082237764374

Karya Tulis Ilmiah :

Penghargaan di Bidang Ilmiah :

1) Gold Medal IYIA (International Young Inventors

Awards).

1) Chlorobacter DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell):

inovasi rekayasa pemanfaatan daun Amaranthus spp.

dan bakteri fotosintetik sebagai energi alternatif

terbarukan.

2) CRACKIDAE (Crakers Chanidae): Inovasi kue

kering dari daging ikan bandeng sebagai solusi

penyakit busung lapar.

19

BIODATA ANGGOTA 1

Nama Lengkap : Ermila Widyaelina

NIM : 155040201111075

Program Studi/Jurusan : Agroekoteknologi/Budidaya Pertanian

Fakultas : Pertanian

Tempat dan Tanggal Lahir : Sidoarjo, 20 November 1996

Alamat : Desa Kemuning RT.21/RW.04, Tarik, Sidoarjo

E-mail : Ermilawidayelina@gmail.com

No.Telp/Hp : 085733264153

Karya Tulis Ilmiah : -

Penghargaan di Bidang Ilmiah : -

20

BIODATA ANGGOTA 2

Nama Lengkap : Duta Randi Arief

NIM : 165040207111124

Program Studi/Jurusan : Agroekoteknologi

Fakultas : Pertanian

Tempat dan Tanggal Lahir : Bandar Lampung, 10 Februari 1999

Alamat : Beringin Jaya RT.08/RW.03, Kemiling, Bandar

Lampung, Lampung

E-mail : Duta_randi@yahoo.com

No.Telp/Hp : 085718082730

Karya Tulis Ilmiah : -

Penghargaan di Bidang Ilmiah : -