PEMANFAATAN LIGNIN SEBAGAI BAHAN ADSORBEN UNTUK PENYISIHAN KROMIUM

(STUDI KASUS : LIMBAH CAIR PENYAMAKAN KULIT )

Sambodo Taliwongso 1, Dr.Ing Ir. Prayatni Soewondo, M.S.2,

Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Bandung,

JLn. Ganesha No. 10, Bandung, 40132

sambodo @yahoo.com

SISTEMATIKA

I. PENDAHULUAN

II. METODOLOGI PENELITIAN

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

III. KESIMPULAN

I. PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang- Aplikasi Kromium dalam Industri

- Kromium Bersifat Toksik

- Metode Penyisihan

- Lignin sbg Bahan yang Potensial

- Lignin tersedia Melimpah

I.2. Maksud dan Tujuan Penelitian

• Mengetahui Faktor-Faktor yg Berpengaruh

• Mendapatkan Kondisi Optimal

• Mendapatkan Koefisien Kesetimbangan

• Mendapatkan Model Isoterm

• Mendapatkan Koefisien Kinetika

II. Metode Penelitian

1. Bahan Percobaan • (Lignin, Cr6+, Cr3+, Limbah Penyamakan Kulit)

2. Pelaksanaan ( Cr dari Limbah Buatan &

Limbah Penyamakan Kulit )

3. Pengolahan Data • (Statitistik dan Pemodelan)

Lignin

• Dari PAU ITB, dan Diproduksi oleh Westvaco Corp, USA

• Lignin Kraft

• Luas permukaan pori 0,53 m2/g

II. 2. Pelaksanaan

1. Percobaan Pendahuluaan• pH (3,5,7,9)• Waktu kontak (1, 10, 60, 600, 1440 menit)• Perlakuan lignin (pemanasan dan tidak)

2. Percobaan Variasi Konsentrasi Kromium

( 0,2, 0,6, 2, 10, 20, 50,100 mg/l )

3. Percobaan Variasi Lignin

(1, 2, 3, 4, 5, 10 g/l)

Lanj. Pelaksanaan• Variasi Konsentrasi Lignin

(1, 2, 3, 4, 5, 10 g/l)

• Variasi pengenceran

(0X, 1X, 2X,3X, 4X, 5X, 10X)

II. 3. Pengolahan Data1. Statistik (Anava, analisis korelasi)2. Pemodelan a. Isoterm Langmuir b. Isoterm Freundlich c. Isoterm Brunner Emmet Teller (BET) d. Adsorpsi orde 1 e. Adsorpsi orde 2

Model Rumus

Langmuir x / m = (a.xm. c) / (1+a. c)

Freundlich   x/m = a kf 1/n

BET x/m = (a. c. xm) / (cs – c) [(1+(a-1) c/cs]

Adsorpsi Orde 1  dc/dt = -k [c]1

Adsorpsi Orde I1 dc/dt = -k [c]2

 

Gambar 1. Penyisihan Kromium TrIvalen dlm limbah buatan dg Lignin sebagai adsorben

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

III.1. 1. Pengaruh Derajat Keasaman ( pH )

0

10

20

30

40

50

0 1 10 60 600 1440Waktu kontak (menit)

Pen

yisi

han

(%

)

pH=3 pH=5 pH=7 pH=9

Cr 3+

C0 = 0,6 mg/l

Gb2.

0

10

20

30

40

50

0 1 10 60 600 1440Waktu kontak (menit)

Pe

ny

isih

an

(%

)

pH=3 pH=5 pH=7 pH=9

Cr6+

III. 1.2. Pengaruh Waktu Kontak

• waktu kontak berpengaruh sangat signifikan

• Semakin lama, penyisihan semakin tinggi.

• Optimal selama 600 menit

III.1.3. Pengaruh Perlakuan Lignin

0

10

20

30

40

50

60

70

1 10 60 600 1440

Waktu kontak (menit)

Pen

yisi

han

(

% )

Cr3+, tanpapemanasan

Cr3+, dgnpemanasan

Cr6+, tanpapemanasan

, Cr6+, dgnpemanasan

III. 2.1. Pengaruh Konsentrasi Kromium

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 10 20 50 100

Konsentrasi Cr (mg/l)

Pen

yisi

han

(%

)

Cr3+ Cr6+

III. 2. 2. Pengaruh Konsentrasi Lignin

01020304050607080

0 2 4 6 8 10Lignin (g/l)

Pen

yis

ihan

(%

)

Cr3+ Cr6+

Kromium dalam Limbah Penyamakan Kulit

Limbah Kulit + 1,5 Diphenil Carbazide Tidak terdapat Cr6+

NO Parameter Kromium

heksavalen

Kromium Trivalen

1 PH 3 5 s/d 9

2 Waktu kontak 600 (menit) 600 (menit)

3. Perlakuan lignin Tanpa pemanasan Tanpa pemanasan

4 Konsentrasi Cr awal 20 20

5 Konsentrasi Lignin 1 (g/l) 5 (g/l)

III. 3. 1. Pengaruh Konsentrasi Lignin Terhadap Penyisihan

Kromium dalam Limbah Penyamakan Kulit

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10

Konsentrasi Lignin (g/l)

Pen

yisi

han

(%

)

III.3.2. Pengaruh Pengenceran terhadap Penyisihan Kromium dlm Limbah Penyamakan Kulit

0

15

30

45

60

75

90

0 2 4 6 8 10

Pengenceran (X)

Pen

yisi

han

(%)

III. 4. Pemodelan

III.4.1. Kesetimbangan Adsorpsi

A.Isoterm AdsorpsiIsoterm adsorpsi adalah suatu hubungan kesetimbangan antara konsentrasi dalam fasa fluida dan konsentrasi dalam adsorben pada suhu tetap (Benefield, 1982).

Langkah awal dari mempelajari isoterm adalah melihat bentuk kurva C*( konsentrasi kesetimbangan ) terhadap X* (jumlah kromium yang teradsorpsi lignin, mg/g).

Gambar 8. Kurva non linear isoterm adsorpsi kromium oleh lignin sebagai adsorben

y = 1,3503Ln(x) + 0,7863

R2 = 0,8313

0

2

4

6

8

10

0 15 30 45 60 75

Ct (mg/l)

ka

pa

sit

as

ad

so

rps

i (m

g/g

)

• Gambar 9. Kurva isoterm Langmuir adsorpsi kromium dalam limbah penyamakan kulit oleh lignin

y = 0,1392x + 1,3358

R2 = 0,8234

0

2

4

6

8

10

12

0 15 30 45 60 75

C* (mg/l)

C*/

X*

(g/l

)

Gambar 10. Kurva isoterm Freundlich adsorpsi kromium dalam limbah kulit oleh lignin

 

y = 0,4441x + 0,0319

R2 = 0,9119

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0

log C*

Lo

g X

*

Gambar 11. Kurva isoterm BET adsorpsi kromum dalam limbah kulit Oleh lignin

y = 56,081x - 15,082

R2 = 0,6111

0

10

20

30

40

50

60

70

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1

C/Co

C/(

Co

- C

)(x/

m)

Intersep (perpotongan ) = 1/(A*Xm) = -15,082, A*Xm = - 0,066Lereng = (A-1)/(A*Xm) = 56,081 , ( A-1 ) = 56,081 * - 0,066 = -3,701 , A = -2,701, Xm = - 0,066 / - 2,701 = 0,024

Tabel 1. Hasil Perhitungan Isoterm Adsorpsi

Jenis Isoterm

Lereng Intersep Tetapan Tetapan R2

Langmuir 0,139 1,336 A= 0,104 Xm=7,194 0,823

Freundlich 0,032 0,444 Kf=2,780 N=31,25 0,919

BET 56,081 15,082 A=-2,701 Xm = 0,024 0,611

Gambaran dari ketiga seri isoterm tersebut menunjukkan persamaan kurva Freundlich dan Langmuir lebih sesuai dibanding persamaan Bruner Emmet Teller (BET).

B. Kapasitas AdsorpsiBerdasarkan isoterm Freundlich, kapasitas adsorpsi lignin terhadap kromium trivalen dalam limbah kulit ( Kf ) sebesar 2,780 mg/g dan nilai koefisien 1/n 0,032.

Adsorben partikel kayu terhadap logam berat Hg yang dilakukan Bastian (2002) sebesar 0,77 mg/g.

Gambar 12. Hubungan antara penyisihan kromium dalam

limbah penyamakan kulit dan waktu kontak

0

15

30

45

60

75

90

0 2 4 6 8 10 12

Waktu (jam)

Pen

yisi

han

(%

)III. 4.2. KINETIKA ADSORPSI

A. Orde Adsorpsi

Gambar 13. Kurva adsorpsi orde I kromium dalam

limbah penyamakan kulit oleh lignin

Y = 0,1806 X + 0,6343

R2 = 0,8407

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 2 4 6 8 10

Waktu (jam)

ln (

C/C

o)

Gambar 14. Kurva adsorpsi orde II kromium dalam limbah penyamakan kulit oleh lignin

y = 0,0478x + 0,0802

R2 = 0,9877

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 2 4 6 8 10 12

Waktu (jam)

1/C

(l/

mg

)

Orde I , R2 = 0,8407 Orde II, R2 = 0,9877

Lallavani (1999) 1,99

B. Laju AdsorpsiNilai K ini ditunjukkan oleh lereng dari kurva . Pada kurva adsorpsi orde II tersebut diperoleh lereng sebesar 0,0478.

Interpretasi lain

Penentu laju Adsorpsi : tahap 3 yaitu difusi internal .

Dalam Weber (1972) bahwa dalam adsorpsi sistem batch, dimana air sebagai mediumnya, difusi internal/pori merupakan penentu laju yang paling memungkinkan.

IV. Kesimpulan

• Kondisi optimal untuk penyisihan Cr6+ terjadi pada pH 3 atau kurang, waktu kontak 600 menit, lignin tanpa pemanasan, konsentrasi awal Cr6+ 20 mg/l serta lignin 1 g/l.

• Kondisi optimal untuk Penyisihan Cr 3+ terjadi pada pH 5 atau lebih, waktu kontak 600 menit dan lignin tanpa pemanasan, Cr3+ 20 mg/l, dan lignin 5 g/l.

• Penyisihan kromium dalam limbah penyamakan kulit mencapai lebih dari 80 %. Pada kondisi optimal yaitu, pada pH 5 atau lebih, lignin 5 g/l, dengan pengenceran 2 kali

Model isoterm yang paling sesuai adalah model Freundlich. Kapasitas adsorpsi ( Kf ) = 2,780 mg/g.Koefisien determinansi (R2) = 0,912Faktor heterogenitas (1/n) = 0,032 Adsorpsi berlangsung pada orde II dengan koefisien laju sebesar 0,0478

***********************

Kromium Heksavalen (Cr6+)

Pembuatan Larutan Induk 1000 mg/l

K2Cr2O7 yang diperlukan :

= X 1 l X 1000 mg/l

=  2. 39,098 + 2. 51,996 + 7. 15,999 X 1 l X 1000 mg/l

2 X 51,996

= 2829 mg = 2,829 g

CrBA

OCrKBM

2722

Kromium Trivalen (Cr3+)

• Pembuatan Larutan induk 1000 mg/l

• X 1 l X 1000 mg/l

• = 2. 51,996 + 3. 32,060 + 12. 15,999 X 1 l X 1000 mg/l 2 X 51,996 = 3771 mg = 3,771 g

• Pembuatan Larutan Baku dan Larutan Kerja (100, 10, 0,2, 0,6 ,2, 50) V1. M1 =V2 . M2

CrBA

SOCrBM

.2

)( 342

PERCOBAAN PENDAHULUAN

Variasi pH (3, 5, 7, 9 )

Variasi waktu kontak (1, 10, 60, 1440) menit

Variasi Perlakuan Lignin (pemanasan dan tanpa pemanasan)

VARIASI KROMIUM ( 0,2: 0,6: 2: 10: 20: 50 : 100)

VARIASI LIGNIN ( 1: 2 : 3 : 4 : 5 : 10 ) g/l

PERCOBAAN DENGAN LIMBAH PENYAMAKAN KULIT 

  VARIASI LIGNIN ( 1: 2 : 3 : 4 : 5 : 10 ) g/l  

  VARIASI PENGENCERAN ( 0 : 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 10) KALI

No Para

Meter

Satu

an

Kadar

Maks.

Metode Hasil

Analisa

1 Zat Organik

mg/l - SMEWW 137.4

2 CODtot mg/l 110 SMEWW 3028,89

3 CODter mg/l 110 SMEWW 2257.11

4 Ptot mg/l SMEWW 7,468

5 NH3-N mg/l 0,5 SMEWW 213,75

6 NO3 mg/l - SMEWW 0,307

7 NO2 mg/l SMEWW 0,00

Karakteristik Limbah Penyamakan KulitCV. Priangan, Bandung

No Para

Meter

Satuan

Kadar

Maks.

Metode Hasil

Analisa8 TSS mg/l 60 SMEWW 148

9 TDS mg/l - SMEWW 10990

10 TS mg/l - SMEWW 11138

11 NTK mg/l - SMEWW 293,03

12 CaCO3 mg/l 0,5 SMEWW 595,3

13 Ca mg/l - SMEWW 161,2

14 Cl mg/l - SMEWW 115,5