Abstrak— Pada penelitian ini mempelajari tentang kapasitas adsorpsi

dari biomassa kulit kacang tanah yang telah teraktivasi HNO3 0,1 M

untuk mengadsorpsi kromium dari larutan berair. Uji adsorpsi

dilakukan dengan cara penentuan laju alir, penentuan tinggi adsorben

dan penentuan konsentrasi. Variasi laju alir dalam kolom, yakni 1, 2,

3, 5, 7 dan 10 mL/menit. Variasi tinggi adsorben dalam kolom, yakni

2,5; 5; 7,5 dan 10 cm.Variasi konsentrasi larutan kromium, yakni 10,

30, 50 dan 100 mg/L. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biomassa

kulit kacang tanah teraktivasi dengan kondisi laju alir 1 mL/menit

dan tinggi adsoben 10 cm mampu menyerap kromium dalam larutan

kromium 100 mg/L sebesar 0,4937 mg/g.

Kata Kunci—Biosorpsi, kromium, biomassa kulit kacang

tanah, metode kolom, larutan berair.

I. PENDAHULUAN

IMBAH cair sebagai hasil samping dari aktivitas industri

sering menimbulkan permasalahan bagi lingkungan.

Pencemaran air oleh logam-logam berat dapat berasal dari

proses-proses industri seperti industri metalurgi, industri

penyamakan kulit, industri pembuatan fungisida, industri cat

dan zat warna tekstil. Kromium merupakan logam yang

banyak digunakan dalam berbagai macam aplikasi, yaitu pada

proses penyamakan kulit, finishing logam, elektroplating dan

industri pewarna. Kromium terdapat di lingkungan dalam

bentuk kromium (III) dan dalam bentuk kromium (VI).

Kromium heksavalen dalam jumlah yang relatif sedikit

memiliki efek yang bersifat racun pada makhluk hidup dan

dapat merusak paru-paru, hati dan ginjal [1]. Kromium (VI)

bersifat mutagenik, karsinogenik dan teratogenik [2].

Banyak metode yang telah dikembangkan untuk

menurunkan kadar logam berat dari badan perairan, misalnya

teknik presipitasi, evaporasi, elektrokimia dan pemakaian

resin [3]. Metode tersebut dianggap kurang efektif karena

membutuhkan biaya yang cukup tinggi dalam

pengoperasiannya. Selain itu, telah banyak pula

dikembangkan teknologi aplikasi adsorpsi, yakni

menggunakan bahan biomaterial untuk menurunkan kadar

logam berat dari badan air (biosorpsi). Penggunaan

biomaterial dalam proses pengikatan logam terbukti lebih

efektif dan memiliki beberapa keuntungan, diantaranya adalah

tidak menghabiskan biaya yang terlalu banyak dalam proses

operasionalnya, ramah lingkungan dan mudah pembuatannya

[4]. Adsorben yang seringkali digunakan untuk proses

penurunan kadar logam berat dalam larutan pada umumnya

berasal dari tanaman atau berasal dari limbah biomassa.

Beberapa penelitian mengenai penyerapan kromium dengan

menggunakan beberapa biomassa telah dilakukan seperti kulit

kacang tanah diperoleh hasil kapasitas adsorpsi sebesar 30,21

mg/g [5], serbuk gergaji dan daun cemara diperoleh hasil

kapasitas adsorpsi sebesar 0,229 mg/g dan 0,277 mg/g [6],

sekam padi diperoleh hasil kapasitas adsorpsi sebesar 0,07

mg/g [7], sekam gandum diperoleh hasil kapasitas adsorpsi

sebesar 0,942 mg/g [8].

Salah satu limbah biomassa yang dapat digunakan sebagai

adsorben untuk penyerapan kromium adalah kulit kacang

tanah. Kulit kacang tanah mengandung banyak selulosa yang

mempunyai potensi cukup besar untuk dijadikan sebagai

adsorben karena adanya gugus hidroksil (-OH) yang berperan

dalam proses pengikatan ion logam [9]. Penelitian ini

memanfaatkan kulit kacang tanah teraktivasi sebagai adsorben

untuk mengurangi kadar kromium dengan menggunakan

metode kolom dengan melakukan variasi terhadap laju alir,

tinggi adsorben dan konsentrasi larutan kromium.

II. URAIAN PENELITIAN

2.1 Bahan dan Alat

Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah kulit

kacang tanah, etanol 70%, aqua DM, K2Cr2O7 digunakan

untuk larutan kerja kromium dan HNO3 65 %. Peralatan yang

digunakan dalam penelitian ini adalah neraca analitis, mortar

penggiling, pengayak dengan ukuran 30 mesh, dan kolom

penukar ion sederhana. Instrumen Spektroskopi Serapan Atom

(SSA) digunakan untuk analisis hasil adsorpsi. Sedangkan

untuk karekterisasi adsorben digunakan FTIR.

2.2 Prosedur

2.2.1 Pembuatan Biomassa Kulit Kacang Tanah

Kulit kacang tanah yang digunakan sebagai biomassa

dicuci, dikeringkan di bawah sinar matahari, setelah itu

dihaluskan dan diayak dengan ayakan 30 mesh. Selanjutnya,

biomassa kulit kacang tanah tersebut dicuci/direndam dengan

aqua DM beberapa kali, lalu dikeringkan dengan oven pada

suhu 60 °C. Setelah itu, adsorben tersebut dicuci/direndam

dengan etanol 70%, lalu dikeringkan dengan oven pada suhu

60 °C sehingga biomassa siap digunakan. Selanjutnya,

biomassa diaktivasi dengan larutan HNO3 dengan cara

direndam sebelum diuji. Kulit kacang yang teraktivasi ini

dilakukan karakterisasi menggunakan FTIR.

Pemanfaatan Biomassa Kulit Kacang Tanah

(Arachis hypogaea L.) untuk Adsorpsi Kromium dari

Larutan Berair dengan Metode Kolom Anisa Irmawati, Dra. Ita Ulfin, M. Si.

Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: itau@chem.its.ac.id

L

2.2.2 Studi Adsorpsi

Larutan stok kromium 500 mg/L dibuat dari padatan

K2Cr2O7 yang dilarutkan dengan aqua DM. Kemudian larutan

stok tersebut diencerkan untuk menjadi beberapa konsentrasi

yang akan digunakan sebagai larutan uji pada percobaan ini.

Diambil sejumlah biomassa kulit kacang tanah yang telah

teraktivasi, lalu dimasukkan dalam kolom. Kemudian dialiri

25 mL larutan kromium 10 mg/L dengan laju alir tertentu.

Filtrat yang diperoleh kemudian dianalisa kadar kromium yang tidak terserap dengan AAS pada λ 357,9 nm. Pada

penelitian ini dilakukan variasi laju alir 1, 2, 3, 5, 7 dan 10

mL/menit dan variasi tinggi adsorben 2,5; 5; 7,5 dan 10 cm.

Sedangkan variasi konsentrasi dilakukan pada konsentrasi

kromium 10, 30, 50 dan 100 mg/L dengan laju alir 1 mL/menit

dan tinggi adsorben 10 cm.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Pembuatan Biomassa Kulit Kacang Tanah

Pembuatan Biomassa kulit kacang tanah diawali dengan

mencuci kulit kacang tanah dengan air hingga bersih

kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari. Kulit kacang

tanah yang telah kering tersebut ditumbuk, lalu diayak

menggunakan ayakan dengan ukuran 30 mesh. Pembuatan

biomassa dalam bentuk serbuk yang seragam bertujuan untuk

memperluas bidang kontak antara biomassa dengan larutan

sehingga proses penyerapan dapat berjalan secara optimal.

Modifikasi biosorben dapat dilakukan dengan memberi

perlakuan kimia seperti direaksikan dengan asam atau basa

atau juga dengan perlakuan fisika, seperti pemanasan dan

pencucian [10]. Modifikasi yang digunakan dalam penelitian

ini adalah modifikasi asam. Asam yang digunakan dalam

penelitian ini, yaitu asam nitrat. Tujuan dari modifikasi asam

ini, yaitu untuk mengaktivasi permukaan kulit kacang tanah.

Karakterisasi IR digunakan untuk mengetahui adanya

gugus fungsi yang terdapat pada biomassa kulit kacang tanah

sebelum dan setelah aktivasi. Struktur selulosa terdiri dari unit

D-glukosa yang mengandung gugus fungsi C-H, O-H, C-C,

dan C-O [11]. Spektra IR biomasssa kulit kacang tanah

sebelum aktivasi dapat dilihat pada Gambar 1 (a). Pita serapan

pada tinggi gelombang 3471,86 cm-1

menunjukkan adanya

gugus hidroksil (-OH). Pita serapan uluran C-H metil (-CH3)

muncul pada bilangan gelombang 2924,09 cm-1

. Pita serapan

pada bilangan gelombang 1427,32 cm-1

dan 1327,03 cm-1

menunjukkan adanya vibrasi tekuk O-H. Serapan lainnya yang

spesifik adalah serapan pada daerah 1056,99 cm-1

yang

menunjukkan adanya vibrasi ulur C-O dari gugus hidroksil.

Hasil spektra IR dari biomassa kulit kacang tanah setelah

teraktivasi (Gambar 1 (b)) menunjukkan adanya daerah

serapan yang sama seperti hasil spektra IR dari biomassa kulit

kacang tanah sebelum aktivasi, hal ini menunjukkan bahwa

setelah dilakukan aktivasi tidak ada gugus fungsi yang hilang.

Gambar 1 Spektra IR kulit kacang tanah sebelum aktivasi

(a) dan setelah aktivasi (b)

3.2 Studi Adsorpsi

3.2.1 Pengaruh Variasi Laju Alir

Perlakuan variasi laju alir ini bertujuan untuk mengetahui

prosentase kromium yang teradsorp maksimum dari adsorben

seiring dengan semakin tingginya laju alir. Laju alir yang

berbeda menyebabkan jumlah kromium yang diadsorpsi oleh

adsorben berbeda pula. Pada hasil percobaan terlihat bahwa

jumlah kromium lebih banyak diadsorp oleh adsorben pada

saat laju alir yang kecil. Hal ini berkaitan dengan waktu

kontak yang dibutuhkan oleh larutan dengan adsorben agar

terjadi pertukaran ion [12]. Laju alir yang kecil mengakibatkan

terjadinya waktu kontak yang lebih lama sehingga pertukaran

ion lebih sering terjadi dibandingkan dengan laju alir yang

lebih besar.

Laju alir yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1, 2,

3, 5, 7 dan 10 ml/menit. Konsentrasi larutan kromium yang

digunakan yaitu 10 mg/L. Grafik pengaruh variasi laju alir

dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Hubungan laju alir dengan prosentase Cr teradsorp

dengan konsentrasi awal Cr 10 mg/L dan tinggi

adsorben 5 cm dengan metode kolom

Terlihat dari Gambar 2 bahwa dari laju alir 1 sampai 10

mL/menit, prosentase kromium teradsorp terus mengalami

penurunan, yaitu dari 47,31% menjadi 4,18%. Hal ini

dikarenakan pada laju alir yang besar tidak memiliki waktu

kontak yang cukup lama dengan biomassa kulit kacang tanah

teraktivasi sehingga diperoleh hasil penyerapan kromium yang

rendah dalam kolom. Pada penelitian ini belum bisa

didapatkan laju alir optimum yang konstan hal ini dikarenakan

prosentase kromium teradsorp yang masih meningkat.

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

0 5 10 15

Cr

tera

dso

rpsi

(%

)

Laju alir (mL/menit)

3.3 Pengaruh Variasi Tinggi Adsorben

Perlakuan variasi tinggi adsorben ini bertujuan untuk

mengetahui besarnya prosentase kromium yang teradsorp

maksimum dari adsorben seiring dengan semakin tingginya

adsorben. Grafik pengaruh variasi tinggi adsorben dapat

dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3 Hubungan tinggi adsorben dengan prosentase Cr

teradsorp dengan konsentrasi Cr awal 10 mg/L dan

laju alir 1 mL/menit dengan metode kolom

Pada Gambar 3 terlihat bahwa semakin tinggi adsorben

maka prosentase kromium teradsorp juga semakin besar.

Terlihat pada Gambar 3 bahwa dari tinggi adsorben 2,5

sampai 10 cm, prosentase kromium teradsorp semakin tinggi,

yaitu dari 40,97% menjadi 87,76%. Pada penelitian ini belum

bisa didapatkan tinggi adsorben yang optimum yang konstan

hal ini dikarenakan prosentase kromium teradsorp yang masih

meningkat. Semakin meningkatnya ketinggian adsorben

dalam kolom maka semakin meningkat pula prosentase

kromium yang teradsorp, hal ini dikarenakan meningkatnya

luas permukaan dari adsorben yang menyediakan tempat

pengikatan ion logam kromium yang lebih banyak untuk

penyerapan [12].

3.4 Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan Kromium

Perlakuan variasi konsentrasi larutan kromium ini bertujuan

untuk mengetahui besarnya kapasitas adsorpsi maksimum

kromium dari adsorben seiring dengan semakin tingginya

konsentrasi larutan kromium. Hasil pengaruh variasi

konsentrasi larutan kromium dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4 Hubungan variasi konsentrasi dengan kapasitas

adsorpsi Cr (qe) dengan laju alir 1 mL/menit dan

tinggi adsorben 10 cm dengan sistem kolom

Dari Gambar 4 tersebut tampak bahwa kemampuan

penyerapan kromium meningkat seiring dengan meningkatnya

konsentrasi kromium. Pada konsentrasi kromium 10 mg/L ke

konsentrasi kromium 30 mg/L mengalami peningkatan, hal

tersebut terlihat juga pada saat konsentrasi kromium

ditingkatkan, maka kapasitas adsorpsi kromium yang didapat

juga semakin meningkat. Tetapi dari penelitian ini belum

didapatkan konsentrasi maksimum dari kromium yang dapat

diadsorp oleh biomassa kulit kacang tanah teraktivasi sehingga

dimungkinkan masih dapat terjadi adsorpsi pada konsentrasi

kromium yang lebih tinggi, hal ini dikarenakan pada

konsentrasi kromium setelah 100 mg/L masih didapatkan

kapasitas adsorpsi kromium yang semakin meningkat.

Semakin besar konsentrasi larutan kromium maka semakin

besar pula kromium yang teradsorp. Peningkatan konsentrasi

kromium disebabkan karena pada konsentrasi larutan

kromium yang tinggi mengandung lebih banyak jumlah

kromium sehingga semakin besar jumlah kromium yang

terserap oleh adsorben [13].

IV. KESIMPULAN/RINGKASAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat

disimpulkan bahwa semakin meningkat laju alir, semakin

turun prosentase kromium yang teradsorp. Semakin meningkat

tinggi adsorben, semakin meningkat prosentase kromium

teradsorp. Semakin meningkat konsentrasi larutan kromium

maka kapasitas adsorpsinya meningkat. Biomassa kulit kacang

tanah teraktivasi dengan kondisi laju alir 1 mL/menit dan

tinggi adsoben 10 cm mampu menyerap kromium 0,4937

mg/g dan dalam limbah cair penyamakan kulit sebesar 0,2534

mg/g

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis A.I. mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dra. Ita

Ulfin, M. Si. atas bimbingannya sampai terselesainya

penelitian ini. Orang tua yang tiada henti mendukung dan

mendoakan anaknya-anaknya, Bapak Hamzah Fansuri, M. Si,

Ph. D. selaku koordinator TA serta semua pihak yang terlibat

dalam pembuatan makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Arar, E. J., Long, S. E., Pfaff, J. D., “Determination of

Dissolved Hexavalent Chromium in Drinking Water,

Groundwater, and Industrial Waste Water Filtratts by

Ion Chromatography”, (1991), United State

Environmental Protection Agency, Cincinnati.

[2]. Abia, A. A., “A Bioseparation Process for Removing

Heavy Metals from Waste Water Using Biosorbent”,

(2006), African Journal of Biotechnology, Volum 5.

[3]. Tan, T. C., Chia, C. K., Teo, C. K., “Uptake of Metal by

Chemically Treated Human Hairs”, (1985), Water

Research : 19, 157-162.

[4]. Hosfall, M., “Removal of Cu (II) and Zn (II) Ion from

Wastewater by Cassava (Manihot esculentacranz) Waste

Biomass,” (2003), Volume 30, No. 4 October, Water SA,

New Jersey.

[5]. Qaiser, s., Saleemi, A. R., Umar, M., “Biosorption of

Lead (II) and Chromium on Groundnut Hull :

Equilibrium, Kinetics and Thermodynamics Study”,

(2009), Electronic Journal of Biotechnology. ISSN:

0717-3458.

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 Cr

tera

dso

rpsi

(%

)

Tinggi Adsorben (cm)

0

0,2

0,4

0,6

0 50 100 150

Kap

asit

as a

dso

rpsi

(mg/g

)

Konsentrasi Cr (mg/L)

[6]. Morshedzadeh, K., Soheilizadeh, H. R., Zangoie, S.,

Aliabadi, M., “Removal of chromium from aqueous

solutions by lignocellulosic solid wastes”, (2007), 1st.

Environment conference, Tehran University, Department

of Environment Engineering.

[7]. Oliveira, E. A., Montanher, S. F., Andrade, A. D.,

Nobrega, J. A., Rollemberg, M. C., “Equilibrium studies

for the sorption of chromium and nickel from aqueous

solutions using raw rice bra”, (2005), Proc. Biochem., 40

(11), 3485–3490.

[8]. Nameni, M., Alavi Moghadam, M. R., Arami, M.,

“Adsorption of Hexavalent Chromium from Aqueous

Solution by Wheat Bran”, (2008), Int. J. Environ. Sci.

Tech., 5 (2), 161-168, Spring 2008. ISSN: 1735-1472.

[9]. Al Ayubi, “Study Keseimbangan Adsorpsi Merkuri(II)

pada Biomassa Daun Enceng gondok (Eichhornia

crassipes)”, (2008), Skripsi Jurusan Kimia Fakultas

SAINTEK. Universitas Islam Negeri Malang, Malang.

[10]. Marshall W. E, Johns M. M., “Agriculture by-product as

metal adsorbent: Sorption properties and resistance to

mechanical abrasion”, (1996), J Chem Technol

Biotechnol 66: 192-198.

[11]. Wang, S. L, Lee, J. F., “Reaction mechanism of

hexavalent chromium with cellulose”, (2011), Chemical

Engineering Journal, 174, (2011), 289– 295.

[12]. Vinodhini, V., Das, N., “Packed Bed Column Studies on

Cr (VI) Removal from Tannery Wastewate by Neem

Sawdust”, (2010), Desalination, 264, (2010), 9-14.

[13]. Aningrum, S., “Optimalisasi Jerapan Kromium Trivalen

oleh Zeolit Lampung dengan Metode Lapik Tetap dan

Perlakuan Kromium Limbah Penyamakan Kulit”, (2006),

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Institut Pertanian Bogor.