Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit...

8
110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 + ) dari Urine Dengan Zeolit Pada Berbagai Variasi Konsentrasi Urine 1 La Ode Sumarlin * , 2 Salih Muharam, 2 Andhi Vitaria 1 Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Jakarta 2 Program Studi Kimia Universitas Muhammadiyah Sukabumi email : [email protected] Abstrak Urine sebagai limbah yang mengandung nitrogen dapat dimanfaatkan sebagai sumber pupuk. Akan tetapi, pada kondisi tertentu dalam air, urea mempunyai ion ammonium yang dapat berubah menjadi nitrit yang bersifat racun atau berubah menjadi ammoniak yang dapat mencemari udara. Untuk mencegah masalah lingkungan tersebut dan efisiensi pupuk maka digunakan zeolit untuk memperlambat dan mencegah perubahan ion ammonium menjadi ion yang bersifat racun. Salah satu sifat zeolit adalah mampu menyerap (adsorpsi) zat organik maupun zat anorganik dan penukar kation ( ion exchanger) (Dixon, 1989). Ion ammonium memiliki peluang terbesar untuk terserap dalam zeolit dengan cara penukaran kation. Salah satu metode analisis terhadap daya adsorpsi zeolit adalah metode impregnasi basah, dimana zeolit direndam dalam berbagai konsentrasi urine 0%(Zo), 5%(Z 1 ), 10%(Z 2 ), 15%(Z 3 ), 20%(Z 4 ) dan 25%(Z 5 ). Analisis NH 4 + dalam filtrate hasil impregnasi zeolit menggunakan spektrofotometer UV/Vis adalah Zo (urine awal) berkisar 72,513 mg/L, Z 1 (60,951 mg/L), Z 2 (62,191 mg/L), Z 3 ( 69,072 mg/L), Z 4 (51,243 mg/L) dan Z 5 (58,750 mg/L). Maka didapat kapasitas adsorpsi terbesar adalah pada konsentrasi Z 4 yaitu berkisar 21,270 mg/L. Karakterisasi zeolit hasil impregnasi menggunakan spektrofotometer FTIR terhadap zeolit Zo dan Z 4, nampak puncak/spektra baru pada 1427 cm -1 merupakan ammonium (NH 4 + ) yang terperangkap oleh zeolit dalam bentuk garam ammonium. Kata Kunci : Zeolit, Ammonium, Urine Abstract As a waste containing nitrogen, urine can be exploited as a source of manure. However, at some stage in water of urea have ion of ammonium able to turn into nitrit having the character of poison or turn into ammoniak able to contaminate air. To prevent the problem of the environment and efficiency fertilize hence used zeolite to slow down and prevent change of ion of ammonium become ion having the character of poison. One of the nature of zeolite can permeate (an organic matter adsorpsi) and also inorganic and exchange of cation (ion of exchanger) ( Dixon and Weed, 1989). Ion of ammonium have biggest opportunity to be permeated in zeolite by conversion of cation. The one of method analyse to energy of adsorption zeolite withyer impregnation method, where zeolite soaked in so many urine concentration of 0%(Zo), 5%(Z 1 ), 10%(Z 2 ), 15%(Z 3 ), 20%(Z 4 ) and 25%(Z 5 ). Analysis of ammonium (NH 4 + ) in filtrate result of zeolite impregnation use spectrophotometer of UV/Vis Zo (urine early) gyrating 72,513 mg/L, Z 1 (60,951 mg/L), Z 2 (62,191 mg/L), Z 3 (69,072 mg/L), Z 4 (51,243 mg/L) and Z 5 (58,750 mg/L). Hence got capacities of adsorpsi biggest concentration of Z 4 that is gyrating 21,270 mg/L. Zeolite characterication result of impregnation use spectrophotometer of FTIR to zeolite of Zo and of Z 4 , new spectra in1427 cm -1 represent ammonium (NH 4 + ) snared by zeolite in the form of salt of ammonium. Keywords : Zeolite, Ammonium, Urine 1. PENDAHULUAN Penggunaan bahan mineral alami (hasil tambang) banyak bermanfaat bagi usaha pertanian. Salah satu bahan mineral tersebut adalah zeolit yang telah banyak digunakan untuk memperbaiki produktivitas tanah dan tanaman maupun memperbaiki kualitas air pada perikanan waduk, kolam, dan tambak, serta mengurangi polusi yang diakibatkan limbah pertanian industri serta untuk efisiensi pemupukan N dan P. Nitrogen sangat

Transcript of Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit...

Page 1: Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit ...repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/31624/1/La Ode... · 110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 +) dari Urine Dengan

110

Pemerangkapan Ammonium (NH4+) dari Urine Dengan Zeolit Pada

Berbagai Variasi Konsentrasi Urine

1La Ode Sumarlin*, 2Salih Muharam, 2Andhi Vitaria1Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Jakarta2Program Studi Kimia Universitas Muhammadiyah Sukabumi

email : [email protected]

Abstrak

Urine sebagai limbah yang mengandung nitrogen dapat dimanfaatkan sebagai sumber pupuk.Akan tetapi, pada kondisi tertentu dalam air, urea mempunyai ion ammonium yang dapatberubah menjadi nitrit yang bersifat racun atau berubah menjadi ammoniak yang dapatmencemari udara. Untuk mencegah masalah lingkungan tersebut dan efisiensi pupuk makadigunakan zeolit untuk memperlambat dan mencegah perubahan ion ammonium menjadi ionyang bersifat racun. Salah satu sifat zeolit adalah mampu menyerap (adsorpsi) zat organikmaupun zat anorganik dan penukar kation ( ion exchanger) (Dixon, 1989). Ion ammoniummemiliki peluang terbesar untuk terserap dalam zeolit dengan cara penukaran kation. Salah satumetode analisis terhadap daya adsorpsi zeolit adalah metode impregnasi basah, dimana zeolitdirendam dalam berbagai konsentrasi urine 0%(Zo), 5%(Z1), 10%(Z2), 15%(Z3), 20%(Z4) dan25%(Z5). Analisis NH4

+dalam filtrate hasil impregnasi zeolit menggunakan spektrofotometerUV/Vis adalah Zo (urine awal) berkisar 72,513 mg/L, Z1 (60,951 mg/L), Z2 (62,191 mg/L), Z3 (69,072 mg/L), Z4 (51,243 mg/L) dan Z5 (58,750 mg/L). Maka didapat kapasitas adsorpsiterbesar adalah pada konsentrasi Z4 yaitu berkisar 21,270 mg/L. Karakterisasi zeolit hasilimpregnasi menggunakan spektrofotometer FTIR terhadap zeolit Zo dan Z4, nampakpuncak/spektra baru pada 1427 cm-1 merupakan ammonium (NH4

+) yang terperangkap olehzeolit dalam bentuk garam ammonium.

Kata Kunci : Zeolit, Ammonium, Urine

Abstract

As a waste containing nitrogen, urine can be exploited as a source of manure. However, at somestage in water of urea have ion of ammonium able to turn into nitrit having the character ofpoison or turn into ammoniak able to contaminate air. To prevent the problem of theenvironment and efficiency fertilize hence used zeolite to slow down and prevent change of ionof ammonium become ion having the character of poison. One of the nature of zeolite canpermeate (an organic matter adsorpsi) and also inorganic and exchange of cation (ion ofexchanger) ( Dixon and Weed, 1989). Ion of ammonium have biggest opportunity to bepermeated in zeolite by conversion of cation. The one of method analyse to energy of adsorptionzeolite withyer impregnation method, where zeolite soaked in so many urine concentration of0%(Zo), 5%(Z1), 10%(Z2), 15%(Z3), 20%(Z4) and 25%(Z5). Analysis of ammonium (NH4

+) infiltrate result of zeolite impregnation use spectrophotometer of UV/Vis Zo (urine early) gyrating72,513 mg/L, Z1 (60,951 mg/L), Z2 (62,191 mg/L), Z3 (69,072 mg/L), Z4 (51,243 mg/L) and Z5

(58,750 mg/L). Hence got capacities of adsorpsi biggest concentration of Z4 that is gyrating21,270 mg/L. Zeolite characterication result of impregnation use spectrophotometer of FTIR tozeolite of Zo and of Z4, new spectra in1427 cm-1 represent ammonium (NH4

+) snared by zeolitein the form of salt of ammonium.

Keywords : Zeolite, Ammonium, Urine

1. PENDAHULUAN

Penggunaan bahan mineral alami (hasiltambang) banyak bermanfaat bagi usahapertanian. Salah satu bahan mineral tersebutadalah zeolit yang telah banyak digunakan

untuk memperbaiki produktivitas tanah dantanaman maupun memperbaiki kualitas airpada perikanan waduk, kolam, dan tambak,serta mengurangi polusi yang diakibatkanlimbah pertanian industri serta untuk efisiensipemupukan N dan P. Nitrogen sangat

Page 2: Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit ...repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/31624/1/La Ode... · 110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 +) dari Urine Dengan

111

diperlukan oleh tanaman, salah satu penghasilnitrogen adalah limbah manusia yaitu urine(air seni), yang akan dimetabolisis menjadiurea. Urea merupakan produk akhir normaldari metabolisme protein yang berbentukpadat, larut dalam air dan tak berwarna (Hart,2003) dan merupakan produk akhir darimetabolisme protein (Pearce, 2003). Urinesebagai limbah nitrogen yang mengandungurea tersebut dapat dimanfaatkan sebagaisumber pupuk. Akan tetapi, pada kondisitertentu dalam air urea mempunyai ionammonium yang dapat berubah menjadi nitrityang bersifat racun atau berubah menjadiammoniak yang dapat mencemari udara.Untuk mencegah masalah lingkungantersebut dan efisiensi pupuk maka digunakanzeolit untuk memperlambat dan mencegahperubahan ion ammonium menjadi ion yangbersifat racun.

Urine memiliki sifat kimia danfisik diantaranya adalah (1) Jumlah rata-rata1-2 liter/hari tergantung banyaknya cairanyang dimasukan (2) Berwarna bening/orangepucat tanpa endapan, (3) Mempunyai bauyang menyengat, dan (4) Reaksi sedikit asamterhadap lakmus dengan pH rata-rata 6.Sedangkan komposisi urine adalah 96% air,Natrium, Pigmen Empedu,, 1,5% garam,Kalium, Toksin, 2,5% urea, kalsium,Bikarbonat, Kreatinin N, Magnesium,Kreatini, Khlorida, Asam urat N, Sulfatanorganik, Asam urat, Fosfat anorganik,Amino N, Sulfat, Amonia N dan Hormon(Armstrong, 1998)

Kandungan urea dalam urinedipengaruhi oleh suhu dan nilai pHsebagaimana ditunjukkan dalam tabel 1 dantabel 2 di bawah ini :

Tabel 1. Pengaruh Suhu terhadap KandunganUrea

SUHU OCWAKTU(HARI)

45OC 60OC 75OC 90 OC

% UREA

0 0 0 0 0

2 0 0 1 2

4 2 2 4 5

6 5 6 7 10

8 5 7 12 19

10 6 10 14 20

Tabel 2. Pengaruh pH terhadap Kandungan Urea

Nama zeolit berasal dari dua katadalam bahasa Yunani, yaitu zeo (mendidih)dan lithos (batu). Nama ini menggambarkansifat mineral zeolit yang dengan cepatmelepaskan air bila dipanaskan sehinggaseolah-olah mendidih. Kerangka zeolitberbentuk tetrahedral dan saling dihubungkanoleh atom oksigen sedemikian rupa sehinggamembentuk kerangka tiga dimensi.

Kerangka struktur zeolit terdiri dariunit-unit tetrahedral AlO4

- dan SiO4 yangsaling berhubungan melalui atom O. Zeolitterdiri dari tiga komponen yaitu kation yangdipertukarkan, kerangka aluminosilikat danfase air (Army, 2006).

Zeolit memiliki sejumlah sifat kimiamaupun fisika yang menarik, diantaranyamampu menyerap (adsorpsi) zat organikmaupun anorganik, sebagai penukar kation(ion exchanger), katalisator (catalysit), danpenyaring molekul berukuran halus(molecular sieving) (Dixon and Weed, 1989).Struktur zeolit mempunyai sistem mikroporiyang biasanya diisi oleh kation dan air.Molekul tersebut bebas bergerak sehinggadapat disubstitusi secara reversible oleh

NILAI pHWaktu(Hari)

5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7.5

% UREA

0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 1 5

4 1 2 5 10 18 20

6 4 5 7 11 23 30

8 8 9 12 18 30 33

10 8 10 13 22 40 44

Gambar 1. Proses adsorpsi-desorpsi berbagaikation dalam zeolit

Page 3: Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit ...repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/31624/1/La Ode... · 110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 +) dari Urine Dengan

112

molekul lain.

Menurut Perrich dalam Effendi(2005) , faktor yang paling menentukan dayaadsorpsi adalah kapasitas adsorpsi dan lajuadsorpsi, karena memperkirakan adsorpsisecara akurat dalam suatu sistem baik untuksatu atau lebih adsorbat sangatlah sulit.

Faktor-faktor yang mempengaruhikapasitas adsorpsi diantaranya : Luas areapermukaaan, ukuran pori, kelarutan adsorbat,pH dan suhu. Sedangkan faktor-faktor yangmempengaruhi laju adsorpsi diantaranya :Ukuran partikel, konsentrasi adsorbat dalamlarutan, suhu larutan dan agitasi(pengadukan) (Effendi, 2005). Prosesadsorpsi pada adsoban yang berongga terjadikarena terjebaknya molekul-molekul adsorbatdalam rongga mengalami penyaringansedangkan pada sisi aktifnya terjadi interaksidengan molekul adsorbat (Sharma, 1986)

Pada penelitian ini digunakan metodeimpregnasi basah, yaitu perendaman zeolitdalam urine dengan berbagai variasikonsentrasi. Agar ammonium terdispersidengan sempurna di setiap bagian permukaanstruktur zeolit maka dilakukan pemanasandan kalsinasi.

Karakterisasi zeolit menggunakanmetode Fourier Transform Infra Red (FTIR)serta analisa ammonium yang terperangkapdalam zeolit menggunakan SpektrofotometriUV/Vis. Penelitian ini dilakukan dengantujuan untuk menentukan karakteristikstruktur zeolit setelah diimpregnasi basah danmenentukan konsentrasi optimum urineterhadap kapasitas adsorpsi zeolit.

2. METODE PENELITIAN

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah urinemanusia, aquades dan zeolit alam dalambentuk granula berukuran 10 mesh berasaldari daerah Cikembar-Sukabumi.

Alat yang digunakan adalahSpektrofotometer FTIR merk Shimandzu,spektrofotometer UV/Vis, oven kontroller,neraca analitik, pipet volumetri, beeker glass250 ml dan 1000 ml, labu ukur 100 ml,corong, cawan porselin, spatula dan batangpengaduk.

Pengambilan Sampel Urine

Metode pengambilan sampel yangdigunakan adalah pengambilan sampelmemakai teknik “simple random sampling”yaitu sampel dipilih langsung dari seluruhpopulasi tanpa membagi populasiberdasarkan kelompok-kelompok. Jadidengan teknik ini sampel dianggap mewakilipopulasinya. Sampel yang digunakan berasaldari urine (air seni) beberapa orang relawanmahasiswa.

Preparasi Zeolit & Sampel Urine

Zeolit alam dibuat granular dengan caradihancurkan secara mekanis kemudian diayakdengan pengayak berukuran 10 mesh. Zeolithasil pengayakan di aktivasi dengan carapemanasan dalam oven kontroller pada suhu1200C selama 2 jam. Selanjutnya urine darimanusia disimpan di tempat tertutup padasuhu 40C dalam refrigator. Penentuankonsentrasi ammonium awal (Uo) pada urinedengan spektrofotometer UV/Vis sebelum diimpregnasi. Larutan urine dengan berbagaivariasi konsentrasi (v/v) sebagai berikut : 5%(U1), 10% (U2), 15% (U3), 20% (U4) dan25% (U5).

Impregnasi basah (Uji konsentrasi urineterhadap kapasitas adsorpsi zeolit)

10 gram zeolit alam hasilaktivasi ditimbang dan sebanyak 5 contohmasing-masing direndam pada 50 ml larutanurine dengan masing-masing konsentrasi 5%(U1), 10% (U2), 15% (U3), 20% (U4) dan 25%(U5) selama 2 jam. Kemudian diambil 10 mlfiltrat (larutan) sisa perendaman zeolit darimasing-masing U1, U2, U3, U4 dan U5 sertaUo dan dianalisa ammoniumnya (NH4

+)dengan spektrofotometer UV/Vis.

Karakterisasi zeolit

Penentuan karakterisasi zeolitdilakukan sebelum dan sesudah prosesimpregnasi. Sebanyak 5 gram zeolit hasilimpregnasi diambil dari percobaan diataspada konsentrasi optimum kemudiandikalsinasi pada suhu 2500C selama 4 jamdidalam oven kontroller. Setelah itudidinginkan pada suhu kamar (250C)kemudian dikarakterisasi denganspektrofotometer infra merah (FTIR).

Page 4: Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit ...repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/31624/1/La Ode... · 110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 +) dari Urine Dengan

113

Analisa NH4+

Filtrat

Karakterisasi

AKTIVASI 120OC

ZEOLIT URINE

IMPREGNASI BASAH

Spektro-UV/Vis Spektro-FTIR

Zeolit

- Simpan pada SUHU ± 4OC- Diawetkan dengan H2SO4

Gambar 2. Bagan Alir Prosedur Penelitian

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisa mengenai kapasitas adsorpsizeolit terhadap ammonium (NH4

+) dalam

urine dengan berbagai variasi konsentrasididapat konsentrasi optimum dari masing-masing konsentrasi urine Z1 (5%), Z2 (10%),Z3 (15%), Z4 (20%) dan Z5 (25%) (Tabel 3).

Tabel 3. Kapasitas Adsorpsi Zeolit terhadap Konsentrasi Ammonium pada Urine

Sampel ZeolitKonsentrasiUrine (%)

Waktu(Jam)

KonsentrasiFiltrat (mg/L)

Kapasitas AdsorpsiZeolit(mg/L)

Z0 - - - 72,513Z1 5 % 2 60,951 11,561Z2 10 % 2 62,191 10,322Z3 15 % 2 69,072 3,441Z4 20 % 2 51,243 21,270Z5 25 % 2 58,750 13,763

UrineZeolit

Page 5: Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit ...repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/31624/1/La Ode... · 110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 +) dari Urine Dengan

114

Dari hasil penelitian yang telahdilakukan dengan menggunakanSpektorfotometer UV/Vis diketahui bahwakonsentrasi ammonium awal (Zo) yaitu72,513 mg/L (Gambar 3). Setelahdiimpregnasi dengan zeolit dalam berbagaivariasi konsentrasi urine dari 5%, 10%, 15%,20% dan 25% menunjukkan nilai konsentrasiammoniumnya menjadi berkurang darikonsentrasi Zo. Hal ini menunjukkan bahwaammonium terperangkap dalam zeolit.Konsentrasi ammonium terkecil terdapatpada konsentrasi filtrat untuk Z4 (20%) yaitu51,243 mg/L (Tabel 3). Sehingga didapatkapasitas adsorpsi zeolit optimum dengankonsentrasi 21,270 mg/L.

Terperangkapnya ammonium padazeolit juga dipertegas dengan hasilkarakterisasi zeolit menggunakan FTIR zeolit

awal (Gambar 4) dan sesudah perlakuan(Gambar 5)

Gambar 3. Hubungan antara Konsentrasi Urine(%) dan Kapasitas Adsorpsi Zeolit (mg/L)

72,513

11,561 10,3223,441

21,27

13,763

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Zo Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

Konsentrasi Urine

Ad

so

srp

si

Ze

oli

t(m

g/L

)

O-H dan N-H H2O

T-OBending

T-OStreching

Gambar 4. Spektra-FTIR Zeolit Awal (Zo)

O-H dan N-HH2O

NH4+

T-OBending

T-OStreching

Gambar 5. Spektra-FTIR Hasil Impregnasi

Page 6: Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit ...repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/31624/1/La Ode... · 110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 +) dari Urine Dengan

115

Dari hasil spektra-IR antara Zo danZoptimum diketahui bahwa ammonium (NH4

+)terperangkap dalam zeolit, hal ini terbuktidengan munculnya bilangan gelombang barupada Zoptimum yaitu pada 1427 cm-1 dalambentuk garam ammonium (Puslitbang LIPIBandung, 2007). Pada bilangan gelombang420 - 500 cm-1 menunjukkan adanya gugusbending T-O (Flanigen et al, 1971), yaituterlihat pada spectra-IR Zo dan Zoptimum padabilangan gelombang 495 cm-1 dan 466 cm-1.Dan pada 950 – 1250 cm-1 menunjukkanstretching ( OTO ). Kemudian padahasil spektra-IR Zoptimum muncul bilangangelombang 1641 cm-1, dimana menurut Parkdan Komarneni (1997), pada bilangangelombang 1641 cm-1 menunjukkan unsurH2O. Walaupun dikalsinasi dengan suhu250OC hanya sebagian molekul air yangterlepas dan sebagian terperangkap dalampori-pori dan saluran zeolit sehingga akanmenyerap energi radiasi pada bilangangelombang tersebut. Untuk bilangangelombang 3000 – 3750 cm-1 menunjukkanregang gugus O-H dan N-H.

Dari interprestasi spektra itumengindikasikan impregnasi zeolit dalamurine tidak menyebabkan perubahan strukturzeolit dan ammonium NH4

+ terperangkapdalam zeolit. Hal ini memungkinkan karenazeolit mempunyai struktur berongga sehinggadapat berfungsi sebagai adsorben ion ataumolekul yang ada disekitarnya. Ion ataumolekul yang cocok terdifusi kedalam sistemrongga zeolit dan didistribusikan ke seluruhbagian intra kristalin sehingga terperangkapdidalamnya sehingga zeolit dapat berperansebagai adsorben.

Impregnasi basah adalah suatu metodauntuk mendispersikan garam ke dalampenyangga dengan cara perendaman. Adanyagaya kapiler yang disebabkan oleh perbedaantekanan antar lapisan permukaan, larutangaram akan masuk kedalam pori-poripenyangga dan didistribusikan ke seluruhbagian intra kristalin. Secara teoritis jumlahair yang terkandung dalam zeolit sesuaidengan banyaknya volume pori, tetapi padakasus tertentu rendahnya kekentalan daripelarut (air) menyebabkan difusi pelarutlebih cepat dari pada zat terlarut sehinggadibutuhkan waktu perendaman cukup lamauntuk mencapai keadaan homogen.

Sesuai dengan sifat daripada zeolit itusendiri adalah sebagai pengadsorpsi dimanazeolit mempunyai kemampuan untuk

menyerap sejumlah molekul dan ion yangterdapat dalam larutan maupun gas. Strukturzeolit yang berpori yang berasal dari saluran-saluran dalam rangka kristal (Furqon, 2006).Di samping itu, zeolit juga mampumemisahkan molekul-molekul berdasarkankepolarannya, dimana molekul-molekul akanmasuk ke dalam rongga zeolit dan akandiserap. Molekul-molekul yang polar danberukuran kecil dan tidak jenuh akandiabsorpsi oleh zeolit secara efektif karenazeolit juga bersifat polar. (Suryanti, 1998)

Salah satu cara untuk menjadikanzeolit sebagai pengadsorpsi dengan baikmaka dilakukan aktivasi secara fisika dankimia. Aktivasi terhadap zeolit padapenelitian ini dilakukan aktivasi secara fisikayaitu berupa pemanasan dengan tujuanmenghilangkan molekul air dari dalamrongga permukaan/pori-pori kristal zeolit.Hal ini akan menyebabkan medan listrikmeluas ke dalam rongga utama dan akanefektif berinteraksi dengan adsorbat. Aktivasidengan pemanasan ini sering juga dikenaldengan kalsinasi. Ukuran pori-porimerupakan faktor yang cukup penting yangberperan dalam proses adsorpsi. Molekuldengan ukuran besar sulit dapat masuk kedalam pori atau rongga-rongga yang terdapatdalam zeolit jika ukuran porinya lebih kecildibanding molekulnya

Faktor-faktor yang mempengaruhikapasitas adsorpsi diantaranya : Luas areapermukaaan, ukuran pori, kelarutan adsorbat,pH dan suhu. Sedangkan faktor-faktor yangmempengaruhi laju adsorpsi diantaranya :Ukuran partikel, konsentrasi adsorbat dalamlarutan, suhu larutan dan agitasi(pengadukan).

Gambar 5. Pengaruh Konsentrasi Urine terhadapKapasitas Adsorpsi Zeolit

Lo

gx

/m

Log C

Page 7: Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit ...repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/31624/1/La Ode... · 110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 +) dari Urine Dengan

116

Adsorpsi zeolit yang terjadi termasukadsorpsi fisika karena tidak terjadi perubahanstruktur fisik zeolit. Dan termasuk jenisadsorpsi isoterm Freundlich, hal ini dilihatdari kurva hasil dari pengaruh konsentrasiterhadap kapasitas adsorpsi zeolit (Gambar5).

Sifat yang kedua yaitu sebagai penukarkation artinya kation-kation dalam zeolitdapat dipertukarkan dengan kation lain. Halini dilihat bahwa zeolit mengandung kationdan molekul air yang dapat menjagakesetimbangan substitusi Si4+ oleh Al3+

sehingga tidak menyebabkan zeolitbermuatan negatif. Kation tersebut dapatbergerak bebas dalam saluran dan ronggazeolit sehingga dapat dipertukarkan dengankation lain pada kondisi tertentu sehinggazeolit dapat berperan sebagai penukar kation(ion exchange). Secara umum kedua iontersebut merupakan ion-ion yang terkandungdalam komposisi zeolit yang diformulasikansebagai My/z[(SiO2)x(AIO2)y]nH20 (Setyawan,2003).

Proses pertukaran ion ini tidakmenyebabkan perubahan struktur fisik zeolit(Poerwadio dan Masduqi, 2004). Zeolitmempunyai keselektifan yang tinggi,sehingga sering digunakan untuk mengisolasikation yang diikat secara selektif. Zeolitalami dapat mereduksi secara signifikankandungan ammonia dan H2S yang biasa

digunakan dalam menghilangkan bau dalampeternakan. Di samping itu NH4

+ dapatdiabsorbsi oleh zeolit yang dapat digunakansebagai pupuk pelepas lambat. Tingginyakapasitas absorpsi terhadap ammoniamenyebabkan zeolit sangat efektif secaraalami dalam mengontrol tingginyakonsentrasi ammonium yang dihasilkandalam peternakan ikan (Polat et al. 2004).Dengan demikian terlihat bahwa NH4

+ dapatdiabsorpsi oleh zeolit dalam berbagai aplikasidan cenderung akan lebih besar untukmelakukan pertukaran kation dengan zeolit.

4. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian mengenaipemerangkapan ammonium (NH4

+) dari urinedengan zeolit dengan cara impregnasi basahsecara keseluruhan dapat disimpulkan bahwa:1. Uji kapasitas adsorpsi zeolit terhadap

berbagai variasi konsentrasi urine dari5%, 10%, 15%, 20% dan 25%menunjukkan bahwa zeolit menyerapammonium (NH4

+) dari urine. Terbuktipada nilai konsentrasi ammonium padafiltrat lebih kecil/berkurang darikonsentrasi ammonium urine awal yaitu< 72,513 mg/L.

2. Konsentrasi urine 20% (Z4) merupakankonsentrasi optimum dari adsorpsi zeolitdengan nilai kapasitas adsorpsi yaitu21,270 mg/L.

3. Diketahuinya ammonium dalam zeolitsetelah dikarakterisasi denganSpektrofotometer FTIR dalam bentukgaram ammonium (NH4

+).

DAFTAR PUSTAKA

1. Amstrong.W.J., 1998, Air Kehidupan.Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.

2. Army, H.R. dkk., 2006, TeachingMaterials that Matter: An InteractiveMulti-media Module on Zeoli in GeneralChemistry. 13 hlmn.http://journals.spinger-ny.com/chedrs1430-4173(99)03300-2

3. Dixon and Weed, 1989, Minerals in SoilEnvironments.USA : SSSA Book Series.

4. Effendi. E., 2005, Adsorpsi Besi dariMinyak Pelumas Bekas MenggunakanZeolit Alam. Bandung : Skripsi FMIPAUPI.

Zeolit

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+ NH4

+

Zeolit

K+

Ca+

Na+

Ca+

K+

Na+

Ca+

Na+ Ca+

UREA

NH4+

URINE

Pertukaran ion

Adsorpsi

Gambar 6. Skema Pertukaran Kation antaraAmmonium dengan Kation Zeolit

Page 8: Pemerangkapan Ammonium (NH4 ) dari Urine Dengan Zeolit ...repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/31624/1/La Ode... · 110 Pemerangkapan Ammonium (NH 4 +) dari Urine Dengan

117

5. Furqon. N., 2006, Uji Adsorpsi LogamBerat Tembaga Pada Proses RecoveryLimbah Oli Menggunakan Zeolit AlamSkala Laboratorium. Bandung : SkripsiFMIPA UPI.

6. Hart. H., 2003, Kimia Organik. Jakarta :Erlangga.

7. Park dan Komarneni, 1997, Occlusion ofKNO3 and NH4NO3 in Natural Zeolites.USA : Penerbit ITB.

8. Pearce. E., 2002, Anatomi dan FisiologiUntuk Paramedis. Jakarta : GramediaPustaka Utama.

9. Poerwadio dan Masduqi, 2004,Penurunan Kadar Besi Oleh Media ZeolitAlam Ponorogo Secara Kontinyu. JurnalPurifikasi. Vol.5 hlm 169-174.

10. Polat, E, Mehmet K, Halil D, Naci O.,2004, Use of Natural Zeolit(Clinoptilolite) in Agriculture. J. FruitOrnam. Plant Res. Vol 12 : 183-189.

11. Setyawan. D., 2003, Aktivitas katalisCr/zeolit dalam reaksi konversi katalitikfenol dan metil isobutil keton. JurnalIlmu Dasar. Vol. 4 hlm 70-76.

12. Sharma, A., 1986, Text Book of PhysicalChemistry. India. Vikas PublishingHouse. P 603

13. Suryanti, RP., 1998, Perbandingan zeolitalam dan zeolit buatan dalam meredamsenyawa kimia pada air limbah industri.Jurusan kimia. FMIPA UGM.Yogyakarta.