RP2U Unsyiah - Universitas Syiah Kuala

LAPORAN AKHIR

PENELITIAN HIBAH BERSAING

Aplikasi Adsorben Berbasis Biomassa Yang Dimodifikasi Untuk Penyerapan Limbah Cair Jenis Logam Berat

Tahun ke-2 dari rencana 2 tahun

Ketua/Anggota Tim

Dr. Farid Mulana, ST., M.Eng/ NIDN 0008027203

Dr. Ir. Mariana, M.T/ NIDN 0015076703

Ir. Pocut Nurul Alam, M.T/NIDN 0022086602

Dibiayai oleh Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat

Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi

sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Program Penelitian Nomor: 025/SP2H/LT/DRPM/II/2016, tanggal 17 Februari 2016

Universitas Syiah Kuala Nopember, 2016

ii

RINGKASAN

Limbah cair logam berat Zn(II) sebagai hasil samping dari aktivitas industri sering menimbulkan permasalahan bagi lingkungan. Untuk meminimalkan kadar logam Zn(II) tersebut maka dilakukan berbagai pengolahan, diantaranya adsorpsi dengan menggunakan adsorben. Pelepah kelapa sawit berpotensi digunakan sebagai bahan penyerap karena mengandung lignin, selulosa dan hemiselulosa. Penelitian ini bertujuan untuk menjadikan pelepah kelapa sawit sebagai adsorben, dengan cara diaktivasi menggunakan kalium oksida dan campuran asam sitrat/asam tartarat. Juga untuk mempelajari kemampuan mengadsorpsi ion logam Zn (II) oleh pelepah kelapa sawit terhadap kapasitas dan efisiensi penyerapan dengan memvariasikan konsentrasi sampel dan pengaruh aktivasi dengan asam sitrat. Pada penelitian ini untuk mengetahui jumlah adsorbat yang terserap pada adsorben dilakukan dengan metode Atomic Absorption Spectroscopy. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas penyerapan optimum sebesar 5,7 mg/g pada konsentrasi adsorbat Zn(II) 80 ppm dan aktivasi dengan konsentrasi asam sitrat dan asam tartarat 1,6 M yang dikontakkan selama 120 menit. Kata kunci: ion Zn (II), kapasitas adsorpsi, asam sitrat, asam tartarat dan pelepah

kelapa sawit

iii

PRAKATA

Assalamualaikum wr. Wb.

Segala puji dan syukur kami ucapkan atas segala rahmat dan hidayah yang

telah dilimpahkan Allah SWT sehingga kami dapat menyelesaikan penelitian ini dan

dapat menyerahkan laporan akhir ini tepat waktu. Selawat dan salam juga kami

sampaikan untuk Nabi Besar Muhammmad SAW yang telah membawa kita ke dunia

yang penuh dengan ilmu pengetahuan ini. Kami menyadari bahwa riset ini dapat

terlaksana dengan baik berkat adanya pembiayaan dari Universitas Syiah Kuala,

Kementrian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi sesuai dengan Surat Perjanjian

Penugasan Dalam Rangka Pelaksanaan Program Penelitian Hibah Bersaing Tahun

Anggaran 2016. Terima kasih kami kepada Fakultas Teknik melalui Jurusan Teknik

Kimia Universitas Syiah Kuala, yang mana sebagian besar aktifitas riset ini dilakukan

di laboratorium-laboratorium yang ada di Jurusan Teknik Kimia. Akhirnya rasa

terima kasih kami juga disampaikan kepada semua kawan-kawan dan rekan-rekan

yang telah memberikan kontribusi langsung maupun tidak langsung dalam

pelaksanaan riset ini.

Kami menyadari hasil laporan ini belum memberikan hasil yang optimal,

untuk itu saran yang membangun sangat kami nantikan. Kami berharap semoga hasil

penelitian ini dapat memberikan kontribusi yang nyata bagi pengembangan ilmu

pengetahuan khususnya bidang adsorpsi.

Penyusun

Dr. Farid Mulana, ST, M.Eng.

iv

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . i

RINGKASAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . ii

PRAKATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii

DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv

DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . v

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 3

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN . . . . . . . . . . .. . . . . . . 12

BAB IV METODE PENELITIAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 13

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 24

DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 25

LAMPIRAN

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pelepah kelapa sawit

Gambar 2.2 Mekanisme proses adsorpsi

Gambar 5.1 Hubungan antara waktu kontak (menit) dengan konsentrasi akhir

adsorbat (ppm) untuk penentuan waktu equilibrium

Gambar 5.2 Hubungan waktu kontak (menit) terhadap kapasitas penyerapan pada

konsentrasi Zn(II) 20 ppm dan konsentrasi asam sitrat dan tartarat 0.4

M dengan menggunakan adsorben PKS

Gambar 5.3 Hubungan waktu kontak (menit) terhadap efisiensi penyerapan (%) pada

konsentrasi Zn(II) 20 ppm dan konsentrasi asam sitrat dan tartarat 0.4 M

dengan menggunakan adsorben PKS

Gambar 5.4 Pengaruh konsentrasi awal Zn(II) (ppm) dan konsentrasi aktivator (M)

terhadap kapasitas penyerapan (mg/g) pada waktu equilibrium (120

menit)

Gambar 5.5 Pengaruh konsentrasi awal Zn(II) (ppm) dan konsentrasi aktivator (M)

terhadap efisiensi penyerapan (%) dengan waktu 120 menit

Gambar 5.6 Pengaruh konsentrasi aktivator (M) dan konsentrasi awal adsorbat (ppm)

terhadap kapasitas adsorpsi (mg/g) pada waktu kontak 120 menit

Gambar 5.7 Pengaruh konsentrasi asam sitrat dan tartarat (M) dan konsentrasi awal

adsorbat (ppm) terhadap efisiensi adsorpsi (mg/g) pada waktu kontak

120 menit

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Limbah 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.

Zat pencemar yang berupa logam-logam berat merupakan masalah yang lebih

serius dibandingkan dengan polutan organik karena ion-ion logam berat

merupakan racun bagi organisme serta sangat sulit diuraikan secara biologi

maupun kimia. Pencemaran logam berat merupakan masalah yang serius terhadap

kondisi lingkungan saat ini. Logam berat banyak ditemukan pada hampir semua

jenis limbah industri (Jaleel dkk., 2009). Semakin berkembangnya industri akan

menyebabkan peningkatan pencemaran terhadap sumber-sumber air yang berasal

dari limbah industri yang dibuang ke perairan tanpa pengolahan terlebih dahulu.

Kadar logam yang berlebihan dalam air minum khususnya logam berat Zn

(II) sangat membahayakan penggunanya, sehingga untuk meminimalkan kadar

logam tersebut maka dilakukan berbagai pengolahan (treatment), salah satunya

adalah adsorpsi dengan menggunakan adsorben. Pemanfaatan sumber daya alam

yang terbaharui dan terdegradasi dipilih sebagai bahan baku alternatif pada

pembuatan adsorben. Pemilihan ini didasarkan pada pertimbangan yang

ekonomis, jumlah bahan baku yang melimpah serta dampak terhadap lingkungan

yang sangat diutamakan. Terdapatnya lignin, selulosa dan hemiselulosa

menjadikan Pelepah kelapa sawit berpotensi untuk digunakan sebagai bahan

penyerap (Nugraha dan Setyawati, 2001).

Selama ini, pemanfaatan pelepah kelapa sawit masih sangat terbatas,

antara lain hanya sebagai umpan ternak (Ardiansyah, 2014). Pelepah kelapa sawit

juga memiliki pori-pori yang berguna untuk terjadinya proses adsorpsi.

Pertimbangan yang paling penting adalah senyawa aromatik dengan gugus

fungsional yang terkandung dalam lignin pelepah kelapa sawit. Sehingga gugus

2

tersebut akan disubstitusi oleh ion logam. Maka dari itu, diperlukan teknik

pengolahan pelepah kelapa sawit yang tepat, yaitu untuk diolah menjadi adsorben.

pelepah kelapa sawit yang dijadikan adsorben adalah pelepah kelapa sawit yang

sudah diaktifkan, baik dengan proses aktivasi fisika maupun aktivasi kimia

sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian daya adsorpsinya tinggi.

Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan di atas, maka akan dilakukan studi pada

masing-masing konsentrasi aktivator asam sitrat untuk melihat pengaruh adsorpsi

logam berat Zn(II) oleh pelepah kelapa sawit sebagai adsorben.

1.2 Perumusan Masalah

Limbah yang mengandung kontaminan logam berat Zn (II) merupakan

salah satu sumber pencemaran yang sangat membahayakan, baik bagi kesehatan

manusia maupun lingkungan. Limbah ini dapat berasal dari industri, maupun

limbah rumah tangga (domestic water). Ketika tanah tidak mampu lagi (jenuh)

untuk menyerap komponen limbah secara selektif, ion-ion logam akan

mengkontaminasi air (air sumur dan air sungai).

Pencemaran kontaminan ini dapat diminimalkan dengan berbagai cara

konvensional seperti resin penukar ion, elektrolisis, dan reverse osmosis. Namun

penggunaan cara tersebut tidak ekonomis, sehingga adsorpsi dipilih sebagai

proses yang lebih murah dengan memanfaatkan adsorben biomassa yang mampu

mengikat ion logam berat Zn (II).

Pemilihan pelepah kelapa sawit sebagai adsorben disebabkan oleh

kandungan gugus fungsional seperti hidroksil dalam substrat serat lignoselulosa

seperti lignin. Gugus hidroksil dalam serat lignoselulosa memiliki kemampuan

untuk mengikat ion-ion logam secara aktif. Namun, gugus hidroksil memiliki

kemampuan yang lebih rendah dalam mengikat ion logam berat dibandingkan

dengan gugus karboksil (Torresdey et al., 2003). Sehingga untuk meningkatkan

aktivitas adsroben, maka dilakukan suatu modifikasi dengan menggunakan asam

sitrat.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pelepah Kelapa Sawit

Pelepah kelapa sawit merupakan bagian dari tanaman kelapa sawit yang

berupa tangkai daun. Tanaman kelapa sawit merupakan tanaman serbaguna atau

tanaman yang mempunyai nilai ekonomi tinggi (Ramdja, 2008).

Gambar 2.1 Pelepah kelapa sawit

Kandungan nutrisi Bahan Kering (% BK) setara dengan rumput alam yang

tumbuh di padang penggembalaan. Kandungan zat-zat nutrisi pelepah dan daun

sawit adalah bahan kering 48,78%, protein kasar 5,3%, hemiselulosa 21,1%,

selulosa 27,9%, serat kasar 31,09%, abu 4,48%, BETN 51,87%, lignin 16,9% dan

silika 0,6%. Adanya kandungan lignoselulosa yang tinggi pada suatu bahan

memungkinkannya dipreparasi menjadi adsorben (Imsya, 2007).

2.2 Berbagai Jenis Aktivator

Jenis bahan kimia yang dapat digunakan sebagai aktivator adalah

hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam

alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam anorganik seperti H2SO4 dan

H4PO4, dan uap air pada suhu tinggi. Unsur-unsur mineral dari persenyawaan

kimia yang ditambahkan tersebut akan meresap ke dalam adsorben dan membuka

4

permukaan yang semula tertutup oleh komponen kimia sehingga volume dan

diameter pori bertambah besar. Pemilihan jenis aktivator akan berpengaruh

terhadap kualitas adsorben, dimana masing-masing jenis aktivator akan

memberikan efek/pengaruh yang berbeda-beda terhadap luas permukaan maupun

volume pori-pori adsorben yang dihasilkan (Roy dan Glenn, 1995). Berbagai jenis

aktivator antara lain sebagai berikut:

1. Asam Sulfat (H2SO4)

Terikatnya molekul air yang ada pada arang aktif oleh H2SO4

menyebabkan pori-pori pada arang aktif semakin besar. Semakin besar pori-pori

maka luas permukaan arang aktif semakin bertambah. Bertambahnya luas

permukaan ini mengakibatkan semakin meningkatnya kemampuan adsorpsi dari

arang aktif (Roy dan Glenn, 1995).

2. Asam Sitrat (C6H8O7)

Peneliti menggunakan asam sitrat sebagai aktivator adsorben dalam upaya

perbaikan kualitas adsorben, mengingat asam sitrat adalah material organik yang

aman dan bisa untuk dikonsumsi. Selain itu, asam sitrat memiliki keunggulan

dalam proses meningkatkan luas permukaan adsorben sehingga dapat

mengadsorpsi senyawa logam dengan disertai reaksi kimia membentuk senyawa

kimia komplek yang tidak terlarut dalam adsorbat, sehingga proses pemisahan

antara adsorben dan adsorbat dapat dilakukan dengan penyaringan (Anonimous,

2012a)

3. Asam Tartarat

Asam tartarat merupakan senyawa organik turunan asam askorbat seperti

asam oksalat dan asam treonat. Asam tartarat merupakan salah satu asam primer

yang dijumpai pada anggur selain asam malat dan asam sitrat.

2.3 Logam Berat

Logam berat sebagian besar tersebar di lingkungan melalui limbah

industri, limbah organik, sampah pembakaran, transportasi dan pembangkit listrik.

Logam berat ini dapat terbawa lebih jauh karena angin, tergantung apakah mereka

5

dalam bentuk gas atau sebagai partikulat. Logam yang mengandung limbah

industri merupakan sumber besar pencemaran logam dari hidrosfer. Cara lain

penyebarannya adalah gerakan pada air drainase dari daerah resapan yang telah

terkontaminasi oleh limbah dari pertambangan dan unit peleburan (Agarwal,

2009).

2.3.1 Zink (Zn)

Zink secara alami terdapat di udara, tanah, air dan hampir disemua

makanan. Kegiatan pertambangan dan pengecoran, pemurnian kadmium dan

timah, karbon hasil pembakaran pada produksi baja dan pembakaran limbah

padat berkontribusi paling signifikan terhadap polusi seng di lingkungan. Zink

umumnya digunakan untuk melapisi besi dan logam lainnya untuk mencegah

oksidasi. Berbagai seng yang digunakan industri sebagai pengawet kayu, katalis,

kertas fotografi, akselerator untuk vulkanisasi karet, keramik, tekstil, pupuk,

pigmen dan baterai. Beberapa proses yang saat ini digunakan dalam industri untuk

menghilangkan logam berat seng dari limbah cair. Pertukaran ion, adsorpsi,

reverse osmosis, pengendapan kimia dan sedimentasi, filtrasi, elektrodialisis dan

flotasi udara adalah beberapa metode-metode yang paling umum digunakan

(Ramos, 2002).

2.3.2 Berbagai Macam Metode Pengolahan Limbah Cair

1. Penukar ion

Ion exchange merupakan proses reaksi kimia bersifat reversibel dimana

suatu ion (atom atau molekul) yang telah hilang atau memperoleh suatu elektron

dan dengan demikian memperoleh suatu muatan elektrik dalam larutan yang

digantikan dengan ion yang bermuatan sama dari partikel butir padat immobile.

Partikel padat ion exchange ini bisa dalam bentuk anorganik zeolit (alami) dan

juga sintetik dalam bentuk resin organik. Resin organik buatan merupakan jenis

yang banyak digunakan saat ini, sebab memiliki karakteristik yang dapat

dikhususkan pada aplikasi spesifik (Anonimous, 2009b)

2. Pengendapan kimia

6

Prinsip yang digunakan untuk mengolah limbah cair secara kimia adalah

menambahkan bahan kimia (koagulan) yang dapat mengikat bahan pencemar

yang dikandung air limbah, kemudian memisahkannya (mengendapkan atau

mengapungkan). Kekeruhan dalam air limbah dapat dihilangkan melalui

penambahan atau pembubuhan sejenis bahan kimia yang disebut flokulan. Pada

umumnya bahan seperti aluminium sulfat (tawas), fero sulfat, poli amonium

khlorida atau polielektrolit organik dapat digunakan sebagai flokulan. Dalam

pengolahan limbah cara ini, hal yang penting harus diketahui adalah jenis dan

jumlah polutan yang dihasilkan dari proses produksi. Umumnya zat pencemar

industri kain terdiri dari tiga jenis yaitu padatan terlarut, padatan koloidal, dan

padatan tersuspensi (Anonimous, 2012c).

3. Elektrokimia

Pengolahan limbah cair logam berat dengan menggunakan proses

elektrokimia pada prinsipnya mengalirkan arus listrik kedalam air limbah,

sehingga arus tersebut menyebabkan ketidakstabilan partikel tersuspensi dalam air

limbah,termasuk logam, hidrokarbon dan organik. ketika partikel-partikel tersebut

tidak stabil, terjadi gaya tarik menarik antara ion yang muatanya berlawanan

membentuk partikel yang lebih besar sehingga mudah mngendap (Anonimous,

2007).

4. Penyaringan membran

Teknik pemisahan dengan membran umumnya berdasarkan ukuran

partikel dan berat molekul dengan gaya dorong berupa beda tekan, medan listrik

dan beda konsentrasi. Proses pemisahan dengan membran yang memakai gaya

dorong berupa beda tekan umumnya dikelompokkan menjadi empat jenis

diantaranya mikromembran, ultramembran, nanomembran dan reverse osmosis.

Membran berfungsi memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk

molekul, menahan komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih besar

dari pori-pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai ukuran yang

lebih kecil. Larutan yang mengandung komponen yang tertahan disebut

konsentrat dan larutan yang mengalir disebut permeat (Notodarmodjo dan Deniva,

2004).

7

5. Penggunaan bakteri

Pengolahan limbah secara anaerob dilakukan untuk menurunkan COD

yang tinggi, sedangkan pengolahan secara aerob dilakukan setelah nilai COD

kurang dari 1500 ppm untuk mempersingkat waktu pengolahan. Berbagai jenis

mikroba dapat digunakan untuk mengefektifkan pengolahan limbah secara aerob

maupun aerob sehingga keluaran limbah dapat memenuhi baku mutu lingkungan

dan tentunya dalam waktu yang relatif lebih singkat (Franson dan Ann, 1989).

6. Metode adsorpsi

Berbagai metode yang telah disebutkan di atas memiliki beberapa

kelemahan, yaitu penanganannya yang tidak bersifat ekonomis dan mahal. Oleh

karena itu digunakan suatu metode yang sangat konvensional, yaitu adsorpsi.

Adsorpsi bersifat sangat ekonomis karena memanfaatkan limbah biomassa yang

dapat digenerasi dan dapat terdegradasi (Bernasconi dkk., 1995).

2.4. Adsorpsi

2.4.1 Pengertian Adsorpsi

Adsorpsi adalah proses dimana molekul-molekul fluida menyentuh dan

melekat pada permukaan padatan. Adsorpsi adalah fenomena fisik yang terjadi

saat molekul-molekul gas atau cair dikontakkan dengan suatu permukaan padatan

dan sebagian dari molekul-molekul tadi mengembun pada permukaan padatan

tersebut. Walaupun adsorpsi biasanya dikaitkan dengan perpindahan dari suatu

gas atau cairan kesuatu permukaan padatan, perpindahan dari suatu gas ke suatu

permukaan cairan juga terjadi. Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika

suatu fluida (cairan maupun gas) terikat kepada suatu padatan dan akhirnya

membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Berbeda

dengan absorpsi, dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk

suatu larutan.

Untuk mengetahui karakteristik yang terjadi dalam proses adsorpsi dapat

diilustrasikan dengan Gambar 2.2 dibawah ini:

8

Tahap 1. Difusi Tahap 2. Migrasi Tahap 3. Pembentukan

pada permukaan ke dalam pori monolayer adsorben

adsorben adsorben

Gambar 2.2 Mekanisme proses adsorpsi

Padatan berpori yang menghisap (adsorption) dan melepaskan (desorption) suatu

fluida disebut adsorben. Molekul fluida yang dihisap tetapi tidak

terakumulasi/melekat kepermukaan adsorben disebut adsoptive, sedangkan yang

terakumulasi/melekat disebut adsorbat.

Jika fenomena adsorpsi disebabkan terutama oleh gaya van der Waals, dan

gaya hidrostatik antara molekul adsorbat, maka atom yang membentuk permukaan

adsorben tanpa adanya ikatan kimia disebut adsorpsi fisika. Biasanya interaksi

antara padatan dan molekul yang mengembun tadi relatif lemah. Dan jika terjadi

interaksi secara kimia antara adsorbat dan adsorben, maka fenomenanya disebut

adsorpsi kimia. Pada dasarnya adsorben dibagi menjadi tiga yaitu:

1. Adsorben yang mengadsorpsi secara fisik (karbon aktif, silika gel, dan zeolit).

2. Adsorben yang mengadsorpsi secara kimia (calcium chloride, metal hydride,

dan complex salts), dan

3. Composite adsorbent, adsorben yang mengadsorpsi secara kimia dan fisik.

2.4.2 Adsorpsi Secara Fisik

Pada adsorpsi jenis ini, adsorpsi terjadi tanpa adanya reaksi antara

molekul-molekul adsorbat dengan permukaan adsorben. Molekul-molekul

9

adsorbat terikat secara lemah karena adanya gaya van der Waals. Adsorpsi ini

relatif berlangsung cepat dan bersifat reversibel (dapat dikembalikan). Proses

adsorpsi fisik terjadi tanpa memerlukan energi aktivasi, sehingga proses tersebut

membentuk lapisan jamak (multilayer) pada permukaan adsorben. Ikatan yang

terbentuk dalam adsorpsi fisika dapat diputuskan dengan mudah, yaitu dengan

cara degassing (pemanasan) pada temperatur 150-200°C selama 2-3 jam (Alberty

dan Daniels, 1983).

2.4.3 Adsorpsi Secara Kimia

Dalam adsorpsi kimia, proses adsorpsi terjadi dengan adanya

pembentukan ikatan kimia dengan sifat yang spesifik karena tergantung pada jenis

adsorben dan adsorbatnya. Yaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat

terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang

jauh lebih besar daripada adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama

dengan panas reaksi kimia (Alberty dan Daniels, 1983). Tabel 2.6

memperlihatkan perbedaan antara adsorpsi fisika dan kimia.

Tabel 2.2 Perbedaan Adsorpsi Fisik dan Kimia

Adsorpsi Fisik Adsorpsi Kimia Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der waals

Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi 4 sampai 40 kJ/mol

Mempunyai entalpi reaksi 40 sampai 800 kJ/mol

Dapat membentuk lapisan multilayer Membentuk lapisan monolayer Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat

Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi

Tidak melibatkan energi aktifasi tertentu Melibatkan energi aktifasi tertentu Bersifat tidak spesifik Bersifat sangat spesifik

(Anonimous, 2011)

2.4.4 Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi adalah sebagai berikut:

1. Pengadukan (Agitation)

10

Tingkat adsorpsi dikontrol baik oleh difusi film maupun difusi pori,

tergantung pada tingkat pengadukan pada sistem.

2. Kelarutan Adsorbat

Senyawa terlarut memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap

pelarutnya sehingga lebih sulit diadsorpsi dibandingkan senyawa tidak larut.

3. Ukuran Molekul Adsorbat

Tingkat adsorpsi pada alifatik, aldehid, dan alkohol biasanya naik diikuti

dengan kenaikan ukuran molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan kenyataan

bahwa gaya tarik antara adsorben dan molekul (adsorbat) akan semakin besar

ketika ukuran molekul semakin mendekati ukuran pori adsorben. Tingkat

adsorpsi tertinggi terjadi jika pori adsorben cukup besar untuk dilewati oleh

molekul (adsorbat).

4. Karakteristik Adsorben

a. Kemurnian adsorben, sebagai zat untuk mengadsorpsi maka adsorben

yang lebih murni lebih diinginkan karena kemampuan adsorpsi lebih baik.

b. Luas permukaan dan volume pori adsorben, jumlah molekul adsorbat yang

teradsorp meningkat dengan bertambahnya luas permukaan dan volume

pori adsorben.

5. pH

Asam organik lebih mudah teradsorpsi pada pH rendah, sedangkan

adsorpsi basa organik efektif pada pH tinggi.

6. Temperatur

Tingkat adsorpsi naik diikuti dengan kenaikan temperatur dan turun

dengan penurunan temperatur. Temperatur yang dimaksud adalah temperatur

adsorbat. Pada saat molekul-molekul gas atau adsorbat melekat pada

permukaan adsorben akan terjadi pembebasan sejumlah energi yang

dinamakan peristiwa exothermic. Meningkatnya temperatur akan menambah

jumlah adsorbat yang teradsorpsi demikian juga untuk peristiwa sebaliknya.

7. Waktu Kontak

Semakin lama waktu kontak antara adsorben dengan adsorbat, maka daya

adsorpsinya akan semakin besar (Benefield, 1982).

11

2.5 Adsorben

Zat pengadsorpsi (adsorben) biasanya merupakan bahan-bahan yang

sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung pada dinding-dinding pori atau pada

tempat tertentu dalam partikel tersebut. Pori-pori pada permukaan adsorben

menyebabkan luas permukaan adsorben semakin besar hingga mencapai 2000

m2/g.

Karakteristik adsorben yang dibutuhkan untuk adsorpsi yang baik adalah

sebagai berikut:

1. Luas permukaan adsorben. Semakin besar luas permukaan maka semakin besar

pula daya adsorpsinya, karena proses adsorpsi terjadi pada permukaan

adsorben.

2. Tidak ada perubahan volume yang berarti selama proses adsorpsi dan desorpsi.

3. Kemurnian adsorben. Adsorben yang memiliki tingkat kemurnian tinggi, daya

adsorpsinya lebih baik.

Dibandingkan dengan adsorben dari sumber lain, adsorben yang berasal

dari limbah pertanian memiliki karakteristik yang unik seperti kemudahan

regenerasi dan desorpsi dengan larutan dasar (basic solutions) atau asam. Hal ini

dapat disebabkan oleh fakta bahwa mereka memiliki kelompok permukaan

fungsional seperti hidroksil dan karboksilat yang memiliki afinitas tinggi untuk

kation logam (Kurniawan dkk., 2010).

12

BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

a. Mempelajari kemampuan adsorpsi ion logam Zn2+ oleh pelepah kelapa

sawit hasil modifikasi terhadap kapasitas dan efisiensi penyerapan

b. Mengetahui pengaruh konsentrasi awal logam berat Zn (II) dan pengaruh

perendaman (aktivasi) dengan berbagai rasio konsentrasi aktivator asam

sitrat dan asam tartarat terhadap kinerja dari adsorben teraktivasi.

3.2 Manfaat Penelitian

Penelitian ini dimaksudkan untuk menjadikan pelepah kelapa sawit

sebagai adsorben penyerap ion logam Zn (II), karena sebelumnya telah

diaktivasi secara kimiawi sehingga penggunaannya dapat bermanfaat

dalam menangani pencemaran kontaminan logam Zn (II). Selain itu juga

untuk mengurangi limbah padat pertanian yang mencemari lingkungan

dengan memanfaatkannya sebagai adsorben.

13

BAB IV

METODE PENELITIAN

4.1 Bahan dan Alat

Bahan baku yang digunakan adalah pelepah kelapa sawit yang diayak dengan

ukuran 40-60 mesh, dan KOH/asam sitrat/asam tartarat sebagai aktivator kimia.

KOH/asam sitrat/asam tartarat dibeli secara komersial dari Sigma-Aldrich. Alat

yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya: Hot plate, gelas ukur, oven

dryer, ball mill dan shaker, desikator, timbangan digital, buchner funnel,

termometer, beker gelas, pH meter dan labu ukur 1 L, sedangkan alat analisa

meliputi AAS AA 6300 Shimadzu.

4.2 Variabel Penelitian

Variabel percobaan yang dilakukan mencakup variabel tetap dan variabel

berubah.

4.2.1 Variabel Tetap

a) Suhu Pengeringan Pelepah kelapa sawit : 120°C

(Marshall dkk, 2000)

b) Massa Adsorben yang diadsorpsi : 1 gram (Marshall dkk, 1999)

c) Volume KOH : 500 mL (0,5 M) (Min dkk, 2004)

d) Kecepatan Pengadukan : 80 rpm

f) Ukuran Partikel : 40-60 mesh

4.2.2 Variabel Berubah

a) Konsentrasi Asam Sitrat: Asam tartarat (50:50) : 0,5; 0,6; 0,7 dan 0,8 M

b) Waktu Adsorpsi Zn(NO3)2 : 0 sampai 150 menit

c) Konsentrasi Sampel Zn(NO3)2 : 20, 40, 60 dan 80 ppm

4.3 Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam tiga (3) tahapan proses yaitu sebagai

berikut:

14

- Tahap 1: Persiapan aktivasi

- Tahap 2: Proses aktivasi

- Tahap 3: Proses adsorpsi (penyerapan)

4.3.1 Persiapan Aktivasi

Pelepah kelapa sawit dicuci bersih beberapa kali dengan aquades untuk

menghilangkan debu dan kotoran. Pertama sekali pelepah kelapa sawit direndam

dalam air bersih (100°C) selama 1 jam, selanjutnya dikeringkan dibawah sinar

matahari selama 4 jam. Pelepah kelapa sawit yang telah kering ini selanjutnya

dimasukkan ke dalam oven dryer dan dikeringkan lagi pada temperatur 120°C

selama 1 jam. Hasil pengeringan ini kemudian digiling dengan menggunakan ball

mill dan diayak menggunakan sieve shaker pada ukuran 40-60 mesh (15 menit).

Pelepah kelapa sawit yang telah halus selanjutnya dikeringkan lagi pada

temperatur 120°C selama 3 jam dan kemudian disimpan di dalam desikator.

4.3.2 Proses Aktivasi

Beberapa gram pelepah kelapa sawit kering yang telah diayak

dimasukkan ke dalam 500 mL KOH 0,5 M (Min dkk., 2004). Hal ini dilakukan

untuk menghilangkan silikat dalam Pelepah kelapa sawit, sehingga

memungkinkan proses adsorpsi berjalan lebih baik. KOH akan masuk ke dalam

struktur selulosa dan bereaksi dengan silikat yang terdapat pada Pelepah kelapa

sawit sehingga membentuk natrium silikat (Kurniawan dan Notodarmojo, 2010).

Menurut Sciban dkk (2006a), KOH meningkatkan proses adsorpsi dengan

menyebabkan pembentukan lokasi baru adsorpsi pada permukaan adsorben.

Campuran tersebut kemudian diaduk dengan menggunakan shaker pada 80

rpm selama 60 menit pada suhu kamar. Pelepah kelapa sawit yang sudah

dicampur dengan KOH kemudian dimasukkan ke dalam 500 mL aquades dan

diaduk pada 80 rpm selama 30 menit, prosedur ini diulang sampai diperoleh pH ±

7. Kemudian dikeringkan pada temperatur 50°C selama 2 jam (Marshall dkk,

1999).

15

Pelepah kelapa sawit yang sudah netral dicampur dengan campuran asam

sitrat/asam tartarat 0,5 M, dengan memasukkan 1 gram adsorben ke dalam beker

gelas 250 mL yang mengandung 100 mL campuran tersebut. Rendaman diaduk

selama 2 jam pada 80 rpm menggunakan shaker, kemudian dikeringkan selama 3

jam pada temperatur 50°C. Prosedur tersebut diulangi untuk konsentrasi asam

sitrat 0,6; 0,7, dan 0,8 M. PKS yang telah dimodifikasi ditempatkan pada kertas

saring, dan dicuci dengan aquades untuk menghilangkan kelebihan dari aktivator

sampai pH ± 7, yang diikuti dengan pengeringan kembali selama 24 jam pada

temperatur 50°C (Marshall dkk., 2000).

4.3.3 Proses Adsorpsi (Penyerapan)

Pelepah kelapa sawit yang telah diaktivasi dengan aktivator dimasukkan

ke dalam erlenmeyer 250 mL yang mengandung larutan Zn(NO3)2 20 ppm

sebanyak 1 gram dari 100 mL larutan Zn(NO3)2 tersebut, dan selanjutnya

dilakukan proses pengadukan 80 rpm menggunakan shaker selama waktu tertentu

(0 sampai 150 menit) pada temperatur kamar. Setelah proses penyerapan selesai,

larutan sampel diambil untuk dianalisis kadar Zn dengan AAS. Perlakuan di atas

diulangi untuk konsentrasi 40, 60, dan 80 ppm.

4.3.4 Prosedur Analisis dengan AAS Shimadzu AA 6300

Pengujian kadar timbal dalam sampel (SNI 06-2517-1991) secara

langsung dilakukan pada panjang gelombang 283,3 nm. Sampel yang akan

dianalisis dimasukkan ke dalam tabung reaksi masing-masing sebanyak 20 mL.

Kemudian dihubungkan dengan pipa kapiler pada alat AAS.

16

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Penentuan Waktu Equilibrium Adsorpsi Zn(II) pada Uji Pendahuluan

Uji pendahuluan ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan adsorben

pelepah kelapa sawit (PKS) yang sudah diaktivasi sebagai adsorben untuk

penyerapan logam Zn(II) dan juga untuk menentukan waktu equilibrium. Untuk

mengetahui pengaruh waktu equilibrium (waktu dimana tidak terjadi lagi

penyerapan) dilakukan uji pendahuluan dengan memvariasikan waktu kontak

yaitu 0, 30, 60, 90, 120, 140 dan 160 menit dengan konsentrasi Zn(II) 20 ppm

terhadap adsorben yang diaktivasi dengan konsentrasi asam sitrat dan tartarat

(50:50) 0,4 M dan kecepatan pengaduk 80 rpm. Untuk pengaruh waktu

equilibrium terhadap penyerapan ion seng dengan adsorben PKS dapat dilihat di

bawah ini.

Gambar 5.1 Hubungan antara waktu kontak (menit) dengan konsentrasi akhir

adsorbat (ppm) untuk penentuan waktu equilibrium

Pada Gambar 5.1 dapat dilihat bahwa waktu kontak optimum dengan

adsorben PKS yang diperoleh pada konsentrasi 20 ppm adalah pada waktu 120

menit dengan konsentrasi akhir adsorbat sebesar 0,75 ppm. Hal ini disebabkan

karena menit ke 120 cenderung tidak lagi terjadi peningkatan kapasitas

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 30 60 90 120 150 180

Kon

sent

rasi

akh

ir ad

sorb

at (p

pm)

Waktu kontak (menit)

17

penyerapan secara signifikan, bila dibandingkan dengan menit sebelum 120.

Lamanya waktu kontak antara adsorbat dengan adsorben mempengaruhi kapasitas

penyerapan, hal ini dikarenakan semakin lama waktu kontak yang dilakukan,

maka penyerapan akan mencapai kesetimbangan (equilibrium).

Berdasarkan Gambar 5.1 di atas dapat dilihat bahwa konsentrasi logam Zn

(II) dalam larutan semakin menurun seiring pertambahan waktu adsorpsi. Hal

tersebut membuktikan bahwa adsorben PKS memiliki kemampuan sebagai suatu

adsorben. Okafor (2012) mengemukakan bahwa beberapa adsorben dari alam

memiliki kandungan selulosa dan lignin yang merupakan material yang sangat

potensial untuk dapat dijadikan bioadsorben. Lignin dan selulosa memiliki

struktur pori yang merupakan syarat utama adsorben.

5.2 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Kapasitas Penyerapan pada Uji

Pendahululan

Untuk mengetahui pengaruh waktu pengontakan (adsorpsi) terhadap

kapasitas penyerapan logam Zn(II) oleh adsorben PKS, percobaan dilakukan

dengan memvariasikan waktu pengontakan.

Gambar 5.2 Hubungan waktu kontak (menit) terhadap kapasitas penyerapan

pada konsentrasi Zn(II) 20 ppm dan konsentrasi asam sitrat dan tartarat 0.4 M dengan menggunakan adsorben PKS

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 30 60 90 120 150 180

Kap

asita

s pen

yera

pan

(mg/

g)


18

Semakin lama waktu kontak maka konsentrasi ion logam Zn (II) yang

terserap akan semakin meningkat sampai terjadinya kesetimbangan. Pengaruh

waktu kontak terhadap penyerapan ion logam Zn (II) menggunakan adsorben PKS

dapat dilihat pada Gambar 5.2.

Berdasarkan hasil percobaan, diperoleh bahwa kapasitas penyerapan

untuk konsentrasi adsorbat 20 ppm menggunakan adsorben PKS dengan waktu

pengontakan 0, 30, 60, 90, 120, 140 dan 160 menit berturut-turut adalah 1,3877;

1,48; 1,48, 1,50; 1,49; 1,50 mg/g. Pratama (2015) dalam penelitiannya

menggunakan adsorben kitin terikat silang glutaraldehid, mengatakan bahwa

jumlah Zn(II) yang teradsorpsi pada 40 menit pertama terjadi peningkatan yang

signifikan. Setelah proses adsorpsi berlangsung selama 60 menit tetap terjadi

peningkatan jumlah Zn(II) yang teradsorpsi namun tidak terlalu signifikan hingga

menit 120. Dapat disimpulkan bahwa waktu kontak optimum berada pada menit

ke-100 karena setelah proses adsorpsi berlangsung selama 100 menit penambahan

waktu adsorpsi tidak memberikan perubahan yang signifikan pada jumlah Zn(II)

yang teradsorpsi.

Berdasarkan Gambar 5.2 di atas dapat dilihat bahwa pada awal proses,

laju penyerapan adsorbat sangat sangat besar yaitu pada menit ke-30 dan

mengalami peningkatan yang cenderung stabil pada menit ke-120 hingga

mencapai menit ke-160 (titik kesetimbangan). Penghilangan ion logam yang

cukup cepat pada menit-menit awal ini mungkin tejadi karena berkaitan dengan

faktanya bahwa pada awalnya banyak sisi adsorben yang kosong sehingga

kecenderungan larutan untuk terserap ke adsorben semakin tinggi dengan

bertambahnya waktu kontak dan perlahan lajunya mulai menurun hingga tercapai

waktu kesetimbangan (Wahyuni, 2010).

5.3 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Efisiensi Penyerapan pada Uji

Pendahululan

Untuk melihat efisiensi penyerapan logam Zn(II) juga dilakukan pengujian

dengan memvariasikan waktu kontak. Pengujian dilakukan dengan konsentrasi

adsorbat 20 ppm dengan konsentrasi aktivator asam sitrat dan tartarat masing-

19

masing adalah 0.4 M. Untuk efisiensi penyerapan dengan menggunakan adsorben

PKS dapat dilihat dibawah ini.

Gambar 5.3 Hubungan waktu kontak (menit) terhadap efisiensi penyerapan (%)

pada konsentrasi Zn(II) 20 ppm dan konsentrasi asam sitrat dan tartarat 0.4 M dengan menggunakan adsorben PKS.

Pada Gambar 5.3 dapat dilihat pada konsentrasi adsorbat 20 ppm dengan

konsentrasi aktivator 0,4 M pada kecepatan pengaduk 80 rpm untuk adsorben

PKS, diperoleh efisiensi penyerapan pada saat menit 0, 30, 60, 90, 120, 140 dan

160 berturut-turut adalah 87,54; 93,60; 93,88; 95,24; 94,08; 94,68 %. Waktu

equilibrium diperoleh pada menit ke-120, dimana pada waktu tersebut persentase

penyerapan logam Zn (II) mencapai 95,24 % untuk konsentrasi adsorbat 20 ppm.

Lamanya waktu kontak antara adsorbat dengan adsorben akan mempengaruhi

efisiensi dan kapasitas penyerapan. Semakin lama waktu pengadukan,

kemampuan untuk saling mengikat akan semakin besar. Hal ini karena adanya

waktu kontak yang lama antara adsorben dengan adsorbat memungkinkan

semakin banyak terbentuk ikatan antara partikel adsorben dengan ion logam berat

(Faisal, 2015).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 30 60 90 120 150 180

Efis

iens

i pen

yera

pan

(%)


20

5.4. Pengaruh Konsentrasi Awal Adsorbat terhadap Kapasitas Penyerapan

Pengaruh konsentrasi awal adsorbat terhadap kapasitas penyerapan ion

logam Zn (II), percobaan dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi adsorbat

yaitu 20, 40, 60 dan 80 ppm dan proses adsorpsi dilakukan dengan waktu kontak

120 menit dan kecepatan pengaduk 80 rpm. Pengaruh konsentrasi awal adsorbat

terhadap kapasitas penyerapan ditampilkan pada Gambar 5.4 berikut:

Gambar 5.4 Pengaruh konsentrasi awal Zn(II) (ppm) dan konsentrasi aktivator

(M) terhadap kapasitas penyerapan (mg/g) pada waktu equilibrium (120 menit)

Dari Gambar 5.4 dapat dilihat pada konsentrasi asam sitrat dan tartarat 0.4

M, kapasitas adsorpsi pada konsentrasi awal adsorbat 20, 40, 60 dan 80 ppm

adalah sebesar 1,51; 3,54; 4,07; 4,23 mg/g.

Jumlah adsorbat yang terserap pada adsorben meningkat secara linier

dengan bertambahnya konsentrasi. Dapat dikatakan juga bahwa semakin

bertambahnya konsentrasi, maka semakin banyak molekul adsorbat dan adsorben

yang saling berinteraksi dalam proses adsorpsi. Hal tersebut menyebabkan

adsorpsi cenderung semakin meningkat (Mulyana, 2014).

5.5. Pengaruh Konsentrasi Awal Adsorbat terhadap Efisiensi Penyerapan

Sesuai dengan hasil percobaan yang diperoleh pada penelitian ini, dimana

persentase penyisihan untuk konsentrasi awal adsorbat 20, 40, 60 dan 80 ppm dan

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Kap

asita

s ads

orps

i (m

g/g)

Konsentrasi awal adsorbat (ppm)

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

21

konsentrasi aktivator asam sitrat dan tartarat 0,4 M, menggunakan adsorben PKS

berturut-turut adalah 95,64; 80,53; 74,60; 57,80 %. Penurunan efisiensi

penyerapan disebabkan karena pada konsentrasi yang lebih tinggi, jumlah ion

logam dalam larutan tidak sebanding dengan jumlah pertikel adsorben yang

tersedia sehingga permukaan adsorben akan mencapai titik jenuh dan efisiensi

penyerapan pun menjadi menurun.

Gambar 5.5 Pengaruh konsentrasi awal Zn(II) (ppm) dan konsentrasi aktivator

(M) terhadap efisiensi penyerapan (%) dengan waktu 120 menit

Kedua pendapat tersebut sesuai dengan teori Langmuir yang menjelaskan

bahwa pada permukaan adsorben terdapat situs aktif yang jumlahnya sebanding

terhadap luas permukaan adsorben, sehingga bila situs aktif pada permukaan

dinding sel adsorben telah jenuh oleh ion logam, maka penambahan konsentrasi

tidak lagi dapat meningkatkan kemampuan adsorpsi dari adsorben tersebut. Oleh

sebab itu, pada konsentrasi lebih dari 20 ppm, adsorpsi ion logam mengalami

penurunan (Sembiring dkk, 2008).

5.6 Pengaruh Konsentrasi Asam Sitrat dan Asam Tartarat terhadap Kapasitas Penyerapan

Pengaruh konsentrasi aktivator asam sitrat dan tartarat terhadap kapasitas

penyerapan ion logam Zn (II), percobaan dilakukan dengan memvariasikan

0

25

50

75

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Efis

iens

i pen

yera

pan

(%)

Konsentrasi awal adsorbat (ppm)

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

22

konsentrasi asam sitrat dan tartarat (50:50) yaitu 0,4 ; 0,8 ; 1,2 ; 1,6 M. Variasi

asam sitrat dan tartarat diberikan pada masing-masing konsentrasi Zn (II) 20, 40,

60 dan 80 ppm terhadap waktu kontak 120 menit. Untuk menentukan kapasitas

penyerapan terhadap konsentrasi asam sitrat, maka ditampilkan grafik antara

konsentrasi asam sitrat (M) terhadap kapasitas penyerapan (mg/g).

Gambar 5.6 Pengaruh konsentrasi aktivator (M) dan konsentrasi awal adsorbat

(ppm) terhadap kapasitas adsorpsi (mg/g) pada waktu kontak 120 menit

Dari Gambar 5.6 dapat disimpulkan bahwa pada masing-masing

konsentrasi Zn(II) terjadi peningkatan kapasitas penyerapan untuk setiap

konsentrasi aktivator yang digunakan. Kapasitas penyerapan paling rendah

diperoleh pada konsentrasi asam sitrat dan tartarat 0,4 M dan kapasitas

penyerapan optimum diperoleh pada konsentrasi 1,6 M.

Asam sitrat dan tartarat sebagai larutan aktivator memainkan peran

penting pada adsorben dalam proses adsorpsi. Kehadiran asam sitrat dan tartarat

selama aktivasi menghasilkan degradasi material yang akan membentuk pori.

Hasil ini nantinya dapat dilihat dan digambarkan pada hasil analisa SEM.

Semakin bertambah konsentrasi aktivator tersebut, maka nilai kapasitas dan

efisiensi adsorpsinya terhadap ion logam Zn(II) semakin tinggi. Bertambahnya

konsentrasi asam sitrat dan tartarat sebanding dengan peningkatan distribusi pori

0

1

2

3

4

5

6

7

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

Kap

asita

s ads

orps

i (m

g/g)

Konsentrasi aktivator (M)

15ppm

44ppm

54ppm

73ppm

23

dan luas permukaan adsorben sehingga menyebabkan jumlah tempat mengikat ion

logam Zn bertambah dan kemampuan adsorpsinya pun meningkat.

5.7. Pengaruh Konsentrasi Asam Sitrat dan Asam Tartarat terhadap

Efisiensi Penyerapan

Konsentrasi asam sitrat dan tartarat juga mempengaruhi efisiensi

penyerapan adsorben terhadap adsorbatnya. Hal tersebut dapat dilihat dari

Gambar 5.7 yang menyatakan hubungan antara kenaikan konsentrasi aktivator

terhadap efisiensi adsorpsi.

Gambar 5.7 Pengaruh konsentrasi asam sitrat dan tartarat (M) dan konsentrasi

awal adsorbat (ppm) terhadap efisiensi adsorpsi (mg/g) pada waktu kontak 120 menit

Sama halnya seperti kenaikan kapasitas penyerapan, kenaikan konsentrasi

asam sitrat dan tartarat pada perendaman juga mempengaruhi efisiensi adsorpsi

dari adsorben PKS. Efisiensi paling tinggi yaitu pada konsentrasi asam sitrat dan

tartarat 1,6 M dengan konsentrasi awal Zn(II) 20 ppm.

0

25

50

75

100

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

Efis

iens

i pen

yera

pan

(%)

Konsentrasi aktivator (M)

15ppm

44ppm

54ppm

73ppm

24

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut:

1. Pada proses penyerapan ion logam Zn (II) didapatkan kapasitas

penyerapan optimum sebesar 5,7 mg/g yang terdapat pada konsentrasi 80

mg/L dan konsentrasi asam sitrat:asam tartarat 1,6 M dengan waktu

kontak 120 menit.

2. Jumlah adsorbat yang terserap pada adsorben meningkat secara linier

dengan bertambahnya konsentrasi. Dapat dikatakan juga bahwa semakin

bertambahnya konsentrasi, maka semakin banyak molekul adsorbat dan

adsorben yang saling berinteraksi dalam proses adsorpsi.

3. Aktivasi asam sitrat dan tartarat sangat berpengaruh dalam proses

adsorpsi. Efisiensi penyerapan dengan adsorben PKS yang paling tinggi

didapat pada konsentrasi awal adsorbat 20 ppm, dimana efisiensi paling

tinggi tersebut diperoleh pada konsentrasi asam sitrat dan tartarat 0,4 M.

6.2 Saran

Untuk menyempurnakan penelitian ini, maka perlu disarankan beberapa

hal untuk penelitian selanjutnya, yaitu:

1. Untuk mendapatkan hasil maksimal, dapat dikaji pengaruh pH dan

temperatur.

2. Sebaiknya dilakukan pengujian awal adsorben dengan menggunakan SEM

sebelum dan sesudah adsorpsi.

25

Ucapan Terima Kasih

Penulis mengucapkan terimakasih atas pendanaan penelitian ini kepada

Universitas Syiah Kuala, Kemenristekdikti, sesuai dengan Surat Perjanjian

Penugasan Dalam Rangka Pelaksanaan Program Penelitian Terapan Tahun

Anggaran 2016. Terima kasih disampaikan juga kepada mahasiwa Jurusan Teknik

Kimia Universitas Syiah Kuala atas segala dukungan dan bantuannya baik

administrasi maupun dalam pelaksanaan riset.

DAFTAR PUSTAKA

Alberty dan Daniels, 1983, Physical Chemistry, John Willey, Singapore. Anonimous, 2007, Pengolahan Limbah dengan Elektrokimia,

http://118.97.104.179/perpusBBIA/detail_artikel_majalah.php?id=4739 Diunduh pada 14 Juni 2015, pukul 08.00 WIB

Anonimous, 2009, Pengolahan Limbah dengan Penukar Ion,

http://environergy.wordpress.com/2009/07/27/pengolahan-limbahradioaktif-dengan-penukar-ion-ion-exchanger/ diunduh pada 14 Juni 2015, pukul 02.00 WIB.

Anonimous, 2010, Timbal (Pb),

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/17455/4/Chapter%20II.pdfdiunduh pada 03 April 2015, pukul 13.30 WIB.

Anonimous,2011,Adsorpsi,http://www.slideshare.net/EvaMuslimahFarmasi/adsorpsi diunduh pada 20 April 2015, pukul 14.00 WIB.

Anonimous, 2012, Asam Sitrat, http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sitrat diunduh

pada 20 April 2015, pukul 14.00 WIB.

Anonimous, 2012, Pengolahan Limbah Cair secara Kimia, http://www.scribd.com/doc/94188903/Pengolahan-Limbah-Cair-Secara-

Kimia diunduh pada 14 Juni 2015, pukul 02.00 WIB.

Benefield, 1982, Process Chemistry for Water dan Waste Water Treatment. Prentice Hall Inc. New Jersey.

Bernasconi, G., Gerster, H dan Hauser, H., 1995. Teknologi Kimia Bagian 2. Edisi

pertama. Terjemahan Lienda Handojo, Pradnya Paramita. Jakarta. hal:204.

26

Franson dan Ann, M., 1989, Standard Method for Water and Wastewater Examination, American Public Health Association.

Gupta, V.K., Jain, C.K., Ali, I., Sharma, M dan Saini, V. K., 2004, Removal of

lead(II) and nickel from wastewater using bagasse fly ash – a sugar industry waste. Water Res. 37, 4038–4044.

Indrawati, V dan Widodo, A., 2005, Pengaruh aktivator asam klorida terhadap

daya adsorpsi bentonit pada rhodaminB, Skripsi, Jurdik Kimia, FMIPA, UNY.

Jaleel, C. A., Riadh, K., Gopi, R., Manivannan, P., Ines, J., Al-Juburi, H., Chang-

Xing, Z., Hong-Bo, S dan Panneerselvam, R., 2009, Antioxidant defense responses: physiological plasticity in higher plants under abiotic constraints. Acta Physiologiae Plantarum 31: 427-436.

Kadirvelu, K., Thamaraiselvi, K dan Namasivayam, C., 2001, Adsorption of

Pb(II) from aqueous solution onto activated carbon prepared from coirpith. Sep. Purif. Technol. 24, 497–505.

Kurniawan, H dan Notodarmojo, S., 2010, Penggunaan Jerami Padi untuk

Menyisihkan Limbah Warna Industri Tekstil Color Index Reactiva Orange 84, Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, ITB.

Li, Q., Zhai, J., Zhang, W., Wang, M dan Zhou, J., 2006. Kinetic studies of adsorption of Pb(II), Cr(III) and Cu(II) from aqueous solution by sawdust and modified peanut husk. J. Hazard. Mater. B 141, 163–167.

Low, K.S., Lee, C. K dan Liew, S.C., 2000. Sorption of cadmium and lead from

aqueous solutions by spent grain. Process Biochem. 36, 59–64. Makinde, W. O., Adetunji, G. J., Oladipo, A. A., Adekunle, A. S., 2007,

Biomaterial Development for Industrial Waste Management, Electronic Journal of Environment Agricultural and Food Chemistry, ISSN: 1573-4377, p.2120-2129

Marshall, W. E., Wartelle, L. H., Boler, D. E., Johns, M. Mdan Toles, C. A.,

1999, Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid, Bioresource Technology, 69, pp.263-268.

Marshall, W. E., Wartelle, L. H., Boler, D. E dan Toles, C. A., 2000, Metal ion

adsorption by soybean hulls modified with citric acid: a comparative study, Environmental Technology, 21, pp.601–607.

27

Min, S. H., Han, J. S., Shin, E. W dan Park, J. K., 2004. Improvement of Cadmium ion Removal by Base Treatment of Juniper Fiber. Water Res. 38, 1289-1295.

Nada, A. M. A., Kassem, N. F., Mohamed, S. H., 2008, Ion exchangers from

precipitated lignin, BioResources Journal, vol 3, no. 2, p.538-548 Notodarmodjo, S dan Deniva, A., 2004, Penurunan zat organik dan kekeruhan

menggunakan teknologi membran ultrafiltrasi dengan sistem aliran Dead-end. Proceeding ITB Sains & Tek. Vol 36 A, No. 1,. Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan. Departemen Teknik Lingkungan , ITB

Nieman D, A., Timothy, A., Skoog, F., Holler, J., 1998, Principles of

Instrumental Analysis, National Library of Australia. Noeline, B.F., Manohar, D. M dan Anirudhan, T.S., 2005. Kinetic and equilibrium

modeling of lead(II) sorption from water and wastewater by polymerized banana stem in a batch reactor. Sep. Purif. Technol. 45, 131–140.

Nugraha, S dan Setyawati, J., 2001, Peluang Agrobisnis Abu Sekam, Balai

Pertanian Pascapanen Pertanian, [email protected], hal. 1-2. Qaiser, S., Saleemi, A. RdanAhmad, M. M., 2007, Heavy Metal Uptake by Agro

Based Waste Materials, Journal of Biotechnology, vol.10, no.3, p. 409-416. Roy, M dan Glenn., 1995, Activated Carbon Applications in the Food dan

Pharmaceutical Industries, Lewis Publisher , United States of America. Sciban, M., Klasˇnja, M dan Sˇkrbic´, B., 2006. Modified softwood sawdust as

adsorbent of heavy metal ions from water. J. Hazard. Mater. B 136,266–271.

Torresdey, G., Tiemann, K. J., Videa, J. R. P., Armendariz, V., Parsons, J. G.,

2003, Binding of Silver(I) Ions by Alfalfa Biomass (Medicago sativa) Batch pH, Time,Temperature and Ionic Strength Studies, Journal of Hazardous Substance Research, vol.4, p.1-14.

Wakansi, D., Horsfall Jr., M dan Spiff, A.I., 2006. Sorption kinetics of Pb(II) and

Cu(II) ions from aqueous solution by Nipah palm (Nypa fruticans Wurmb) shoot biomass. Elec. J. Biotechnol. 9, 587–592.

Wong, K.K., Lee, C.K., Low, K. S dan Haron, M.J., 2003. Removal of Cu and Pb

by tartaric acid modified rice husk from aqueous solutions. Chemosphere 50, 23–28.

LAMPIRAN 1 Instrumen Pelaksanaan Penelitian

Gambar 1 Pelepah kelapa sawit sebelum dihaluskan

Gambar 2 Proses adsorpsi menggunakan shaker

Gambar 3 Proses filtrasi adsorben dan filtrat menggunakan corong buchner

Gambar 4 Sampel larutan ion logam Zn2+ setelah proses adsorpsi

Lampiran 2. Biodata Personalia Ketua Peneliti dan Anggota Peneliti

A. Identitas Diri Ketua Peneliti 1 Nama Lengkap (dengan gelar) Dr. Farid Mulana, ST, M.Eng. 2 Jabatan Fungsional Lektor 3 Jabatan Struktural Ketua Career Development Centre (CDC) Unsyiah 4 NIP/NIK/No. Identitas lainnya 197202081997021001 5 NIDN 0008027203 6 Tempat dan Tanggal Lahir Dilip Lamtengah/08-02-1972 7 Alamat Rumah Jl. Prada 1 Lr. Seulanga No 20 Kp. Pineung Banda Aceh 8 Nomor Telepon/Faks/HP 08126989750 9 Alamat Kantor Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Unsyiah 10 Nomor Telepon/Faks 0651-7412301 11 Alamat e-mail [email protected] 12 Lulusan yang telah dihasilkan S1 = 74 Orang, S2 = 18 Orang, S3 = - Orang 13 Matakuliah yang diampu 1. Proses Industri Kimia 1

2. Proses Industri Kimia 2 3. Termodinamika Teknik Kimia 1 4. Termodinamika Teknik Kimia 2 5. Neraca massa dan energi

B. Riwayat Pendidikan

S1 S2 S3 Nama Perguruan Tinggi UNSYIAH

Banda Aceh Toyohashi University of Technology, Jepang

Toyohashi University of Technology, Jepang

Bidang Ilmu Teknik Kimia Materials Science Functional Materials Engineering

Tahun Masuk - Lulus 1990 - 1996 2000 - 2002 2002 - 2005 Judul Skripsi/Tesis/ Disertasi

Pra-rencana Pabrik Asam Salisilat

Preparation And Characterization Of Hydrogen Absorbing Composites

Development Of Hydrogen Absorbing Composites Prepared By Mechanical Milling Of Transition Metals And Alanates With Carbonaceous Materials

Nama Pembimbing/ Promotor

Ir. Faisal Daud. M.Sc (Alm)

Prof. Dr. Nobuyuki Nishimiya

Prof. Dr. Nobuyuki Nishimiya

C. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun Terakhir

No Tahun Judul Penelitian Pendanaan

Sumber Jml (Juta Rp)

1 2015 Peningkatan Nilai Jual Mineral Magnesit Ore Kawasan Aceh Besar Menjadi Pupuk Kiserit

Program Unggulan Unsyiah DIPA Unsyiah

Rp 85 Juta

2 2015 Aplikasi Adsorben Berbasis Biomassa Yang Dimodifikasi Untuk Penyerapan Limbah Cair Jenis Logam Berat (Tahun ke-1) – Sebagai Ketua

Hibah Bersaing, Program Desentralisasi, DIPA Unsyiah

Rp 56 Juta

3 2015 Production of Methane and Compost from Biomass Residue using Thermophilic Stirred Anaerobic Reactor (Tahun ke-3) – Sebagai Anggota

Penelitian KLN dan Publikasi Internasional, DIKTI

Rp 200 Juta



Rp 200 Juta

5 2013 Studi Pembuatan Biokomposit Berbasis Sekam Padi dan Recycled Plastic dengan Penambahan Coupling Agent

Hibah Bersaing, Program

Rp 45 Juta

(Tahun ke-2) Desentralisasi, DIPA Unsyiah



Rp 200 Juta

7 2013 Pemisahan Cr(VI) menggunakan Daun Jambu Biji: Percobaan dan Modeling (Tahun ke 2)


Rp 35 Juta

8 2012 Studi Pembuatan Biokomposit Berbasis Sekam Padi dan Recycled Plastic dengan Penambahan Coupling Agent (Tahun ke-1)


Rp 45 Juta

9 2012 Pemisahan Cr(VI) menggunakan Daun Jambu Biji: Percobaan dan Modeling (Tahun ke 1)


Rp 35 Juta

10 2011 Peningkatan Reaktivitas Absorbent Ca(OH)2 untuk Penyisihan SO2 Hasil Pembakaran Sampah Menggunakan Bag Filter Reaktor: Percobaan dan Modelling (Tahun-2)

Rusnas, DP2M DIKTI

Rp 100 juta

11 2010 Pembuatan Kayu Komposit dari Plastik Daur Ulang dengan Memanfaatkan Limbah Serbuk Kayu, Sekam Padi, Sabuk Kelapa dan Jerami sebagai Filler

Rusnas, DP2M DIKTI

Rp 50 juta

12 2010 Peningkatan Reaktivitas Absorbent Ca(OH)2 untuk Penyisihan SO2 Hasil Pembakaran Sampah Menggunakan Bag Filter Reaktor: Percobaan dan Modelling (Tahun-1)

Rusnas, DP2M DIKTI

Rp 100 juta

13 2010 Pengaruh Konsentrasi Ekstender Kalsium Oksida (CaO), Binder Polyvenylacetate (PVAc) dan Bahan Aditif Sodium Tripolyphousphate (STTP) Terhadap Kualitas Cat Tembok Emulsi

Mandiri Rp 30 juta

14 2009 Studi Produksi Biodiesel Minyak Goreng Dengan Proses Heterogen Berbasis Katalis Zeolit Alam dan Kinerja Mesin

Rusnas, DP2M DIKTI

Rp 100 juta

15 2009 Studi Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Kapas dan Kinerja Mesin

Hibah Bersaing, DIPA Unsyiah

Rp 49,4 juta

D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat Dalam 5 Tahun Terakhir

No Tahun Judul Pengabdian Kepada Masyarakat Pendanaan

Sumber Jml (Juta Rp)

1 2015 IBM Pengusaha Kecil Keripik Ubi Di Kawasan Saree Dengan Adanya Alat Pengiris Ubi Otomatis dan Modernisasi Tungku Penggorengan

Program IbM, DP2M DIKTI

45 juta

2 2015 Sosialisasi dan Adopsi Inovasi Alat Pengepres Emping Melinjo untuk Peningkatan Perekonomian Masyarakat di desa Madika Kecamatan Simpang Tiga, Kabupaten Pidie.

Program Hibah KKN-PPM, DP2M DIKTI

100 juta

3 2014 Sosialisasi dan adopsi Inovasi Alat Pengering Ikan Kayu di Desa Nelayan Lampulo Banda Aceh

Program Hibah KKN-PPM, DP2M DIKTI

100 juta

4 2014 IbM Kelompok Petani Ubi Di Saree, Aceh Besar Dalam Upaya Peningkatan Usaha Pembuatan Tepung Ubi


35 juta

5 2013 IbM Kelompok Usaha Jamur Merang dan Pupuk Kompos di Gampong Leupung Mesjid, Kecamatan Kuta Baro, Aceh Besar


50 juta

6 2012 IbM Kelompok Usaha Keripik Aneka Rasa di Saree, Aceh Besar dalam Usaha Peningkatan Kapasitas Produksi dengan Alat Bantu Pemotong dan Tungku Hemat Energi


50 juta

7 2011 Pengelolaan dan pemantauan lingkungan jaringan transmisi T/L 275 kV Meulaboh – Sigli 2 CCT twin zebra (166,35 km), semester I

PLN Pikitring Sumut, Aceh dan Riau

93,3 Juta

8 2011 Pengelolaan dan pemantauan lingkungan jaringan transmisi PLN Pikitring 93,3 Juta

T/L 275 kV Meulaboh – Sigli 2 CCT twin zebra (166,35 km), semester II

Sumut, Aceh dan Riau

9 2010 Pengelolaan dan pemantauan lingkungan pada jaringan transmisi 150 KV GI Takengon – PLTA Peusangan 1 & 2 – GI Bireuen (Triwulan I Tahun 2010


78,1 Juta

10 2010 Pengelolaan dan pemantauan lingkungan pada jaringan transmisi 150 KV GI Takengon – PLTA Peusangan 1 & 2 – GI Bireuen (Triwulan II Tahun 2010


78,1 Juta

11 2010 Pengelolaan dan pemantauan lingkungan pada jaringan transmisi 150 KV GI Takengon – PLTA Peusangan 1 & 2 – GI Bireuen (Triwulan III Tahun 2010


78,1 Juta

12 2010 Pengelolaan dan pemantauan lingkungan pada jaringan transmisi 150 KV GI Takengon – PLTA Peusangan 1 & 2 – GI Bireuen (Triwulan IV Tahun 2010


78,1 Juta

E. Pengalaman Penulisan Artikel Ilmiah Dalam Jurnal Dalam 5 Tahun Terakhir

No Judul Artikel Ilmiah Volume/Nomor/Tahun Nama Jurnal

1 Treatment and Utilization of Industrial Tofu Waste in Indonesia (anggota)

Vol. 27, 2015 Asian Journal of Chemistry

2 Potential Renewable Energy from Tofu Processing Waste in Banda Aceh City, Indonesia (anggota)

Vol. 26, No. 19, 6601-6604, 2014

Asian Journal of Chemistry

3 Pengaruh Penambahan MAPE pada Proses Pembuatan Komposit Berbasis Sekam Padi dan Bentonit Alam (ketua)

Vol: 27 No: 1, 2014

Jurnal Hasil Penelitian Industri (HPI)

4 IbM Kelompok Usaha Jamur Merang dan Usaha Kompos di Gampong Leupung Mesjid, Kecamatan Kuta Baro, Aceh Besar (Anggota)

Tahun XIV No. 28, 2014

Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat

5 Studi Pembuatan Cat Tembok Emulsi Dengan Menggunakan Kapur Sebagai Bahan Pengisi (anggota)

Vol. 10, No. 2, Hal. 64 - 70, 2014

Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan

6 Studi Pembuatan Pupuk Kalium Sulfat dari Abu Sekam Padi dan Gipsum Alam Menggunakan Reaktor Tangki Berpengaduk (anggota)

Vol. 10, No. 2, Hal. 78 - 84, 2014


7 IbM Kelompok Usaha Keripik Aneka Rasa di Saree, Aceh Besar dalam Usaha Peningkatan Kapasitas Produksi dengan Alat Bantu Pemotong dan Tungku Hemat Energi (ketua)

Tahun XIII No. 25, 2013

Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat

8 Penjerapan Gas CO Hasil Pembakaran Sampah Menggunakan Sorbent Termodifikasi Dalam Reaktor Fixed Bed (Anggota)

Vol. 14, No. 3, Hal. 218 - 224, 2013

Reaktor

9 Pembuatan Papan Komposit Dengan Menggunakan Filler Sabut Kelapa dan Jerami dan Matrik Plastik Bekas HDPE (ketua)

Vol: 25 No: 2, 2012

Jurnal Hasil Penelitian Industri (HPI),

10 Penambahan Tetrahydrofuran sebagai co-solvent pada proses produksi biodiesel dari minyak biji kapuk (ketua)

Vol: 24 No: 1, 2011

Jurnal Hasil Penelitian Industri (HPI),

11 Pembuatan Papan Komposit Dari Plastik Daur Ulang dan Serbuk Kayu serta Jerami Sebagai Filler (ketua)

Vol. 8, No. 1, hal. 17-22, 2011


12 Penggunaan Katalis NaOH dalam Proses Transesterifikasi Minyak Kemiri Menjadi Biodiesel (ketua)

Vol. 8, No. 2, 2011


13 Hydrogen Absorbing Material in Carbonaceous-Metal Hydride

Vol. 5, No. 1, hal. 42-47, 2006


14 Application of Mechanical Milling to Synthesize a Novel Quarterly Hydride (ketua)

Vol. 412 pp. 273-280, 2006

Journal of Alloys and Compounds

15 Preparation and Characterization of Carbonaceous Material-Based Hydrogen Absorbing Composite (ketua)

Vol. 372 pp. 243-250, 2004

Journal of Alloys and Compounds

16 Synthesis of Hydrogen Sorbing Carbonaceous Composites by Mechanical Milling (ketua)

Vol. 29 No. 1, pp. 33-40, 2004

Journal of The Hydrogen Energy Systems Society of Japan

F. Pengalaman Penyampaian Makalah Secara Oral Pada Pertemuan/Seminar Ilmiah Dalam 5 Tahun Terakhir No Nama Pertemuan Ilmiah / Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat 1 The 5th Annual International Conference

Syiah Kuala University (AIC Unsyiah) 2015 In conjunction with The 8th International Conference of Chemical Engineering on Science and Applications (ChESA) 2015

Adsorption of Pb (II) Heavy Metals from Wastewater Using Modified Rice Husk as Adsorbent

September 9-11, 2015, Banda Aceh, Indonesia

2 The first International Joint Conference IMBI (anggota)

Adsorption of Heavy Metal Ag+

from Radiology Wastewater Using Bio-Sorbent of Tea Dregs: Experimental and Modeling

27-28 April 2015, Banda Aceh -Indonesia

3 The 4thAnnual International Conference of Universitas Syiah Kuala & 9th Annual International Workshop and Expo on Sumatran Tsunami Disaster and Recovery – AIWEST-DR 2014 Conference (ketua)

The Effect of MA/MAPE Combination As Coupling Agent In Formation of Rice Husk And Recycled HDPE-Based Composites

22-24 Oktober 2014 Banda Aceh -Indonesia

4 The 4thAnnual International Conference of Universitas Syiah Kuala & 9th Annual International Workshop and Expo on Sumatran Tsunami Disaster and Recovery – AIWEST-DR 2014 Conference (anggota)

Wastewater characteristics from Tofu Processing Facilities in Banda Aceh

22-24 Oktober 2014 Banda Aceh -Indonesia

5 The 3rd Annual International Conference Syiah Kuala University (AIC Unsyiah) 2013 In conjunction with The 2nd

International Conference on Multidisciplinary Research (ICMR) 2013 (ketua)

Study On Formation And Mechanical Properties Of Rice Husk/Natural Bentonite Prepared Composites

2 - 4 Oktober 2013 Banda Aceh -Indonesia

6 The 3rd Annual International Conference Syiah Kuala University (AIC Unsyiah) 2013 In conjunction with The 2nd

International Conference on Multidisciplinary Research (ICMR) 2013 (anggota)

The Effect of Temperature on Cr (VI) Removal by Using Guava Leaves

2 - 4 Oktober 2013 Banda Aceh -Indonesia

7 The 7th International Conference of Chemical Engineering on Science and Applications (ChESA) 2013 (anggota)

Waste Management Option and Renewable Energy from Tofu Processing Waste in Banda Aceh City

18 - 19 September 2013 Banda Aceh -Indonesia

8 The 7th International Conference of Chemical Engineering on Science and Applications (ChESA) 2013 (anggota)

Reaction Kinetics of Ca(OH)2 and SiO2 in a Stirred Batch Reactor

18 - 19 September 2013 Banda Aceh -Indonesia

9 Aceh Development International Conference (ADIC 2013) (ketua)

Improvement Of Composites Properties Prepared From Rice Husk/Diatomite And Virgin HDPE

26-27 Maret 2013, Kuala Lumpur, Malaysia

10 Seminar Nasional Hasil Riset dan Standardisasi Industri II, 2012 (ketua)

Pemanfaatan HDPE Daur Ulang Dan Sekam Padi Untuk Proses Pembuatan Papan Komposit

12-13 Nop 2012 Banda Aceh -Indonesia

11 Asian International Conference on Materials, Minerals, and Polymer (ketua)

Hydrogen storage material in zirconium-containing carbonaceous composites prepared by mechanical milling

23 – 24 Maret 2012, Penang - Malaysia

12 The Second Annual International Conference, Unsyiah (ketua)

Composites prepared from rice husk and recycled/ virgin HDPE with addition of coupling agent

22 -24 Nopember 2012, Banda Aceh -Indonesia

13 The First Annual International Conference, Unsyiah (ketua)

A study of hydrogen storage in zirconium-containing NaY5.7 zeolite

29 -30 Nopember 2011, Banda Aceh -Indonesia

14 The National Conference on Chemical Engineering Science and Application (ChESA) 2010 (anggota)

Pengaruh Konsentrasi Ekstender Kalsium Oksida (CaO), Binder Polyvenylacetate (PVAc) dan Bahan Aditif Sodium Tripolyphousphate (STTP) Terhadap Kualitas Cat Tembok Emulsi

22 Desember 2010, Banda Aceh -Indonesia


Studi Produksi Biodiesel Minyak Goreng Dengan Proses Heterogen Berbasis Katalis Zeolit Alam dan Kinerja Mesin



Pengaruh Kalsinasi terhadap Daya Serap Sorbent Ca(OH)2/Tanah Diatome


17 The National Conference on Chemical Engineering Science and Application (ChESA) 2010 (ketua)

Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Biji Kapas dengan Menggunakan Metode Transesterifikasi


18 Seminar Nasional Hasil Penelitian Antar Universitas (ketua)

Penggunaan Proses Adsorpsi untuk Penyerapan Limbah Cair Logam Berat


G. Penghargaan yang pernah diraih Dalam 10 Tahun Terakhir (dari Pemerintah, asosiasi atau institusi lainnya) No Jenis Penghargaan Institusi Pemberi Penghargaan Tahun 1 Satya Lencana 10 Tahun Presiden Republik Indonesia 2013 Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.

Banda Aceh, 31 Oktober 2016 Ketua Peneliti

(Dr. Farid Mulana, ST, M.Eng.) NIP 197202081997021001

Biodata Anggota Peneliti 1

A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap Dr. Ir. Mariana, M.Si 2 Jenis Kelamin Perempuan 3 Jabatan Fungsional Lektor 4 NIP/NIK/No. Identitas lainnya 19670715 199303 2 003 5 NIDN 0015076703 6 Tempat dan Tanggal Lahir Aceh Besar/15 juli 1967 7 Alamat E-mail [email protected] 8 Nomor Telepon/HP 085260374079 9 Alamat Kantor Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,

Universitas Syiah Kuala, Darussalam, Banda Aceh

10 Nomor Telepon/Faxs (0651) 52222 11 Lulusan yang Telah Dihasilkan S-1 = 120 orang; S-2 = 8 orang; S-3 = 0 orang

12 Mata Kuliah yang Diampu

1. Matematik Teknik Kimia 2. Pengantar Peristiwa Perpindahan 3. Sintesa Proses 4. Thermodinamika Teknik Kimia I 5. Metode Numerik 6. Produksi Bersih 7. Ekonomi Lingkungan 8. Peristiwa Perpindahan Lanjut


S-1 S-2 S-3

Nama Perguruan Tinggi Unsyiah, Indonesia ITB, Indonesia Shizuoka University, Japan

Bidang Ilmu Teknologi Proses Teknologi Proses dan Pemisahan

Teknologi Proses, Pemisahan dan Modeling

Tahun Masuk-Lulus 1986-1992 1995-1997 2001-2004

Judul Skripsi/Tesis/Disertasi

Pra Rancangan Pabrik Sterene

Proses Pemisahan ethanol air menggunakan distilasi reaksi

Treatment of Flue Gas from Incinerators using Dry and Wet Scrubber Systems

Nama Pembimbing/Promotor Ir. Kusno, M.Sc Dr. Ir. Danu Ariono

Prof. Shegeo UCHIDA

C. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun Terakhir


Sumber* Jml (Juta Rp)

1 2008 Penyisihan Cr(III) dalam limbah cair menggunakan senyawa alkali: Percobaan dan Modeling

Penelitian Fundamental DIKTI

40

2 2009

Peningkatan reaktifitas absorbent Ca(OH)2 untuk penyisihan SO2 hasil pembakaran sampah menggunakan bag filter reaktor: Percobaan dan Modeling

Penelitian Rusnas, DIKTI

100

3 2010

Peningkatan reaktifitas absorbent Ca(OH)2 untuk penyisihan SO2 hasil pembakaran sampah menggunakan bag filter reaktor: Percobaan dan Modeling (Lanjutan)


95

4 2011

Peningkatan reaktifitas absorbent Ca(OH)2 untuk penyisihan SO2 hasil pembakaran sampah menggunakan bag filter reaktor: Percobaan dan Modeling (Lanjutan)


95

5 2012 Pemisahan Cr(VI) menggunakan Daun Jambu Biji: Percobaan dan Modeling


35

6 2013 Pemisahan Cr(VI) menggunakan Daun Jambu Biji: Percobaan dan Modeling (Lanjutan)


35

D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat Dalam 5 Tahun Terakhir


Sumber* Jml (Juta Rp)

1 2008

Proses Pembuatan Sirup Kelapa pada Home Industri Sirup Kelapa Desa Lamkruet, Meunasah Mesjid Lampuuk dan Meunasah Lambaro Lampuuk, Lhoknga, Aceh Besar

BRR PPK Kehutanan dan Pesisir

40

2 2008

Pemberdayaan Potensi Desa Cot Karing, Kecamatan Blang Bintang, Kabupaten Aceh Besar, Melalui Pemanfaatan Limbah Air Kelapa Menjadi Sirup Kelapa Serta Teknik Pembuatan dan Pengemassannya

DPA – SKPD Provinsi NAD

7,5

3 2010 Pengelolaan dan Pemantauan Lingkungan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Peusangan 1 & 2 Semester I

PLN (Persero) PIKITRING SUAR, Medan – LPKM Unsyiah

175

4 2010

Pengelolaan dan Pemantauan Lingkungan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Peusangan 1 & 2 Semester II


175

5 2010

Pengelolaan dan Pemantauan Lingkungan Jaringan Transmisi 150 KV GI Takengon - PLTA Peusangan 1 & 2 – GI Bireuen, Semester I


175

6 2010

Pengelolaan dan Pemantauan Lingkungan Jaringan Transmisi 150 KV GI Takengon - PLTA Peusangan 1 & 2 – GI Bireuen, Semester II


175

7 2011

Pengelolaan dan Pemantauan Lingkungan Jaringan Transmisi T/L 275 KV Meulaboh- Sigli 2 CCT Twin Zebra (166,35 km), Semester I


99

8 2012 Kajian Lingkungan Genset Sewa lokasi GI Lamreung, GI Bireuen dan GI Idi

PT. Kurnia Purnamata

226

9 2012 Kajian Lingkungan Genset Sewa lokasi GI Lamreung

PT. Bima Golden Powerindo

40

10 2012 Kajian Lingkungan Genset Sewa lokasi PLTD Lueng Bata

PT. Arti Duta Aneka

37

11 2012 Kajian Lingkungan Genset Sewa lokasi PLTD Cot Trueng

PT. Energi Powerindo Jaya

60

12 2012

Kajian Lingkungan Genset Sewa lokasi GI Lamreung, PLTD Lueng Bata, PLTD Cot Trueng, GI Bireuen, GI Idi dan PLTD Langsa Lama

PT. Sinar Lestari Utama

66

E. Publikasi Artikel Ilmiah dalam Jurnal dalam 5 Tahun Terakhir

No Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/ Nomor/Tahun

1 Gas Absorption by Alkaline Solution in a Cyclone Scrubber: Experimental and Modeling Study.


Vol. 7 No. 1 Hal. 9-14, Maret 2009

2 Peningkatan Reaktivitas Sorbent Ca(OH)2 Menggunakan Tanah Diatome (DE).

Jurnal Purifikasi Vol.12, No. 2, 31-42, Juli 2011

3 Penjerapan Gas CO Hasil Pembakaran Sampah Menggunakan Sorbent Termodifikasi Dalam Reaktor Fixed Bed

Jurnal Reaktor Vol. 14, No. 3, Hal. 218 - 224, 2013

F. Pemakalah Seminar Ilmian (Oral Persentasi) dalam 5 Tahun Terakhir

No Nama Pertemuan Ilmiah/ Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan

Tempat

1 USU International Science and Technology Exhibitation & Seminar (USU-ISTExS 2011),

Enhancement of Reactivity of Sorbent Ca(OH)2 Using Diatomaceous Earth (DE), Proceeding of

Medan, Indonesia, July 2011

2 Seminar Nasional Hasil Riset dan\ Standardisasi Industri II

Pengaruh Konsentrasi Adsorbat Terhadap Pemisahan Cr (VI) dalam Limbah Cair Menggunakan Daun Jambu Biji

Banda Aceh, Indonesia, November 2012

3 2ND Annual International Conferences Syiah Kuala University (AIC – UNSYIAH), In Conjuction with 8TH Indonesia Malaysia Thailand Growth Triangle (IMT-GT)

Effect of Process Variables on Cr(IV) Removal from Liquid Waste using Guava Leaf (Psidium Guajava).

Banda Aceh 23111, Indonesia. November, 2012

4 Aceh Development International Conference

Effect of pH on Concentration on Cr(VI) Removal from Liquid Waste Using Guava Leaf (Psidium Guajava): Experimental and Modeling Study

Kuala Lumpur, Malaysia, 26-28 March 2013

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.

Banda Aceh, 31 Oktober 2016 Peneliti Dr. Ir. Mariana, M.Si NIP 19670715 199303 2 003

Biodata Anggota Peneliti 2

A Identitas Diri

1 Nama Lengkap (dengan gelar) : Ir. Pocut Nurul Alam, MT 2 Jenis Kelamin : P 3 Jabatan Fungsional : Lektor Kepala 4 NIP/NIK/No. identitas lainnya : 196608221997022002 5 NIDN : 0022086602 6 Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 22 Agustus 1966 7 E-mail : [email protected] 8 Nomor HP : 081126977663 9 Alamat : Jl. Melati No.10A, Dusun Indah, Garot, Darul

Imarah, Aceh Besar 10 Nomor Telepon/Faks : - 11 Lulusan yang telah dihasilkan : S-1 = 30 orang, S-2 = 8 orang, S-3 = - orang 12

Mata Kuliah yang diampu 1. Kimia Analisa I

2. Kimia Analisa II 3. Kimia Dasar 4. Proses Industri Kimia I 5. Proses Industri Kimia II 6. Pengetahuan Bahan Konstruksi 7. Elektronika dan Instrumentasi Proses


S-1 S-2 S-3 Nama Perguruan Tinggi Universitas Syiah

Kuala Institut Teknologi Bandung -

Bidang Ilmu Teknik Kimia Rekayasa Korosi Tahun Masuk-Lulus 1984 - 1990 2000 - 2003 Judul Skripsi/Thesis/Disertasi

Prarencana Pabrik 1,3 Butadiena dari Butylene

Pengujian Korosivitas Lingkungan Atmosferik di Daerah Pegunungan, Urban, Industri dan Laut Seputar Jawa Bagian Barat

Pembimbing Drs. Bastian Arifin, M.Sc., Ir. Aldin, Ir Mukhtaruddin

Dr. Ir. Isdiriayani M. Nurdin, Dr. Ir. Sunara Purwadaria

C. Pengalaman penelitian dalam 5 tahun terakhir

No. Tahun Judul Penelitian Pendanaan Sumber* Jml (Juta Rp)

1 2008 Aplikasi Proses Pengkelatan Untuk Meningkatkan Mutu Minyak Nilam Aceh

Pengembangan Bidang Ilmu

35

2 2009 Aspek Variabel Proses Densifikasi Biomassa Pertanian Terhadap Ketahanan Briket Sebagai Bahan Bakar Alternatif

Insentif Rusnas 87

3 2009 Studi Produksi Biodiesel Minyak Goreng dengan Proses Heterogen Berbasis Katalis Zeolit Alam dan Kinerja Mesin

Hibah Kompetitif 95

4 2013 Ekstraksi Minyak Atsiri dari daun jeruk Purut (Citrus Hystrix D.C) dengan Menggunakan Metode Distilasi Uap dan Hidrodistilasi Sistem Kohobasi

Hibah Bersaing 50

D. Pengalaman pengabdian kepada masyarakat dalam 5 tahun terakhir

No. Tahun Judul Pengabdian Kepada Masyarakat Pendanaan Sumber* Jml (Juta Rp)

1 2008 Pelatihan Pengolahan Minyak Nilam untuk Petani Aceh Jaya

LSM - Cardi 37

2 2010 Pelatihan Pembuatan Susu Kedelai dengan Berbagai variasi Rasa di Desa Neuheun, Kecamatan Mesjid Raya, Aceh Besar

Mandiri 2

3 2011 Teknologi Pembuatan Tempe Makanan Berprotein Tinggi Sebagai Usaha Sampingan Industri Rumah Tangga.

Mandiri 5

4 2013 Ibm Kelompok Tani Pepaya di Desa Teladan Aceh Besar melalui Diversifikasi Produk sebagai Upaya Peningkatan Perekonomian Masyarakat

Dikti 45

E. Publikasi artikel ilmiah dalam jurnal dalam 5 tahun terakhir

No. Judul Artikel Ilmiah Volume/ Nomor/Tahun

Nama Jurnal

1 Environmental Risk Assessment Vol. 7 No.13 Maret 2009, hal 32 - 42

Jurnal Sains dan Teknologi “Reaksi” ISSN 1693-248X

2 Peningkatan Mutu Minyak Nilam dengan Metode Adsorbsi

Vol. 22 No.13 April 2009, hal 31 - 38

Jurnal Hasil Penelitian (HPI) ISSN 0215-4609

3 Karakterisasi Edible Coating dari Pektin Kulit Jeruk Nipis Sebagai Bahan Pelapis Buah-buahan

Vol. 22 No.13 April 2011, hal 1-7

Jurnal Hasil Penelitian (HPI) ISSN 0215-4609

4 Solvent Extraction of Ginger Oleoresin Using Ultrasound

Vol. 15 No. 2. Nov. 2011, 101 - 105

Makara seri Sains ISSN 1693-6671

F. Pemakalah seminar ilmiah (oral presentation) dalam 5 tahun terakhir

No. Nama Pertemuan Ilmiah/Seminar

Judul Artikel Ilmiah Waktu/Tempat

1 Semirata BKS PTN Wilayah Barat Bidang Ilmu MIPA ke 22

Peningkatan mutu minyak nilam Aceh dengan menggunakan chelating agent, (hal 110-113)

4-5 Mei 2009. Banda Aceh

2 Semirata BKS PTN

Wilayah Barat Bidang Ilmu MIPA ke 22

Ekstraksi oleoresin jahe menggunakan gelombang ultrasonic, Hal 12-15)

4-5 Mei 2009. Banda Aceh

3 6th National conference on Chemical Engineering Science and Application

Uji Aplikasi Pemanfaatan Teknologi Membran pada Peningkatan Patchouli Alkohol pada Minyak Nilam (Pogestemon Cablin Benth), Hal 49-61

26 Desember, 2010

Banda Aceh

4 6th National conference on Chemical Engineering Science and Application

Studi Produksi Biodiesel Minyak Goreng dengan Proses Heterogen Berbasis Katalis Zeolit Alam dan Kinerja Mesin, hal 454 - 467

26 Desember, 2010

Banda Aceh

5 Seminar Nasional Hasil Riset dan Standarisasi Industri

Ektraksi Minyak Atsiri dari Daun Jeruk Purut (Citrus Hystrix D.C) dengan Menggunakan Pelarut, (hal 124-132)

14-16 Nopember 2011

Banda Aceh 6 The 2nd Annual

International Conference in conjunction with The 8th IMT-GT Uninet Bioscience Conference

Fourrier Transform Onfrared and Gel Permeation Chromatography Evaluation to Prepared Polyurethane Paint from Polyol Palm Oil Based

22-24 November 2012

Banda Aceh

7 Seminar Nasional Rekayasa dan Teknologi Tahun 2013

Pengaruh Ratio Bahan dan Pelarut terhadap Rendemen Minyak Atsiri sari Daun Jeruk Purut (Citrus Hystrix D.C) dengan Metode Hidrodistilasi Sistem Kohobasi

04 Desember 2013

G. Karya buku dalam 5 tahun terakhir

No. Judul Buku Tahun Jumlah Halaman Penerbit

- - - - - H. Perolehan HKI dalam 5-10 tahun terakhir

No. Judul/Tema HKI Tahun Jenis Nomor P/ID - - - - -

I. Pengalaman merumuskan kebijakan public/rekayasa social lainnya dalam 5 tahun terakhir

No. Judul/Tema/rekayasa social lainnya yang telah diterapkan Tahun Tempat

penerapan Respon

masyarakat - - - - -

J. Penghargaan dalam 10 tahun terakhir (dari pemerintah, asosiasi, atau institusi lainnya)

No. Jenis Penghargaan Institusi pemberi penghargaan Tahun

1 Satyalancana Karya Satya X Tahun Negara Republik Indonesia

2011

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.

Banda Aceh, 31 Oktober 2016 Anggota Peneliti,

Ir. Pocut Nurul Alam, MT NIP. 196608221997022002

LAMPIRAN 3 PUBLIKASI ILMIAH/LUARAN PENELITIAN

1. Artikel yang disampaikan pada konferensi Internasional 2. Artikel yang disampakain untuk Jurnal Nasional Terakreditasi

Proceedings of The 6th Annuual International Conference Syiah Kuala University (AIC Unsyiah) in conjunction with The 12th International Conference on Mathematics, Statistics and Its Application (ICMSA) 2016, October 4-6, 2016, Banda Aceh, Indonesia

Activation of Palm Midrib by Using Mixed Citric Acid and Tartaric Acid and its Application for Adsorption of Zn (II) Heavy Metals from Wastewater *Farid Mulana, Mariana, Pocut Nurul Alam and Abrar Muslim

Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Syiah Kuala University, Darussalam, Banda Aceh 23111, Indonesia; *Corresponding Author: [email protected]

Abstract

Adsorption experiments by activated palm midrib by using mixed citric acid and tartaric acid of zinc (II) metal ions were carried out in this study. Zn (II) heavy metal ion from wastewater as by-product of industrial activity is one of problem in environment. Palm midrib that containing lignin, cellulose, and hemicellulose are one of low cost potential candidates to be utilized as adsorbent. The purpose of this research is to activate midrib of palm by using a mixed citric acid and tartaric acid and to know adsorption efficiency of activated midrib of palm adsorbent on Zn (II) metal uptake from wastewater. To determine adsorbed amount of Zn (II) into activated adsorbent an Atomic Adsorption Spectroscopy Method was conducted and to identify substituted groups, analysis samples by using Fourier Transform Infrared was performed. The result showed that the adsorption process was relatively not so fast and equilibrium was reached after about 120 min of contact time. The optimum adsorption efficiency was 89.7 %. These results were obtained on 20 ppm of Zn (II) adsorbate concentration for 120 minutes of contact time and concentration of 1.6 M mixed citric acid and tartaric acid for activation process. Key words: adsorption, citric acid, tartaric acid and Zinc (II)

Introduction Heavy metal in industrial aqueous wastes can be produced both from physical and chemical industry such as smelting, alloy industries, metal plating, mining operations, tanneries, chloralkali, radiator manufacturing and storage batteries industries (Kadirvelu et al., 2001). Those excessive heavy metals aqueous wastes in environment due to industrialization and urbanization have induced many problems for human being and its enviroment. Heavy metal ions could not be degraded into harmless end products (Gupta et al., 2001) as occurring for organic pollutants in which could be degraded by biological process. Therefore, heavy metal has to be treated before discharging to environment because the presence of heavy metals ions would be problems due to their toxicity to many life forms. There are a lot of treatment processes for heavy metal removal from wastewater such as membrane filtration, ion exchange, precipitation, adsorption and coprecipitation/adsorption. Adsorption process is considered to be a highly effective technique for removal of heavy metal from waste stream (Sharma et al., 2011). Activated carbon has been used extensively as adsorbents for wastewater treatment industries. However activated carbon remains as an expensive adsorbent. Therefore, the searching of inexpensive adsorbents from agricultural solid waste could be an alternative method to reduce pollution (Grassi et al., 2012). Homeland of Indonesia generated a lot of solid wastes from agricultural products that can still be used for the adsorbent more economically valuable than just used traditionally. As an example, the utilization of midrib of palm was only be partly used as cattle feed and


wasted largely in nature. In addition to the use of traditional above the midrib of palm actually have a pore size varies that a very important aspect in adsorption process. With a proper activation process, pores size can be enlarged and adapted to the size of molecules of liquid waste of heavy metal so that adsorbate can be absorbed easily into pore of adsorbent. So far, some researchers have used other biomaterials to absorb heavy metals including coffee waste (Rossner et al., 2009), paddy straw (Kumar et al., 2006), tea waste (Amarasinghe et al., 2007) and other adsorbents (Bhattacharya et al., 2008). A low-cost adsorbent such as midrib of palm can be chemically activated with an oxidator to increase the adsorption capacity of heavy metals due to the increase of surface area and surface charge after activation process. Adsorption capacity can be increased through interaction with the metal oxidator in solution (Marshall et al., 1999, 2000, 2001). The processing of solid waste materials with some acids such as citric acid, tartaric acid and phosphoric acid at a rather high temperature can increase the adsorption of heavy metal ions (Wong et al., 2003; Marshall et al., 1999, 2000, 2001; Wafwoyo et al., 1999; McSweeny, 2006). With this activation, some acid groups can occur and form ester groups (Marshall et al., 2001). Chemical activation of midrib of palm with citric acid together with tartaric acid can enhance the adsorption capacity of heavy metals liquid waste where this happens because during the activation process not only increases the amount of carbonyl/hydroxyl group and enlarge the surface area of the adsorbent but also create more negative sites on the surface of midrib of palm. This research aims is to study the ability of activated midrib of palm to adsorb zinc (II) metal ions toward adsorption efficiency by varying the initial concentration of adsorbate and to know the effect of adsorbent activation by using citric acid and tartaric acid. Materials and Methods Equipment and Materials The equipments and tools used in this study were hot plate, glassware, desiccator, digital scales, oven dryer, Atomic Absorption Spectrometry (AAS) type AA 7000 (Shimadzu), FTIR IR Prestige 21 (Shimadzu) and sieve shaker. On the other hand materials used were midrib of palm with particle size of 40-60 mesh, sodium hydroxide, citric acid 99.9% (Merck), tartaric acid 97.5% (Merck), a solution of Zn(NO3)2 (Merck) and distilled water. Research Procedure First, a small size of midrib of palm washed several times with distilled water to remove dust and dirt and later dried under sunlight. Having dried, midrib of palm was soaked in hot water for 1 hr, then dried again under sunlight for 4 hr and later dried in oven dryer at 110 °C for 1 hr. Dried materials were then cut using a mixer and sieved on the size of 40-60 mesh. Finally, midrib of palm were dried again at 110 °C for 3 hours and then stored in a desiccator. A few grams of midrib of palm were dissolved into a solution of KOH 0.5 M. The addition of KOH during activation will form a few new sites on the surface of the adsorbent so that will increase adsorption capacity. The mixture of midrib of palm and KOH is then stirred at 80 rpm for 30 min at room temperature. Then washed by distilled water repeatedly until a pH of ± 7. Finally dried at 50 °C for 2 hr. 1 gram of netralized adsorben then was mixed with 100 ml of 0.5 M citric acid and 0.5 M tartaric acid on the same ratio for 2 hr at 80 rpm, then dried for 3 hr at 50 ° C. The same procedure was repeated for citric acid/tartaric acid concentrations of 0.8; 1.2, and 1.6 M. Modified adsorbent was then washed with distilled water to remove the excess of citric acid and tartaric acid until a pH of ± 7, followed by re-drying at 50 °C for 24 hr (Marshall et al., 2000). For adsorption process, 1 gr of activated adsorbent was mixed with 100 ml of Zn(NO3)2 of 20 ppm at speed of 80 rpm for different time (0 to 150 minutes) at room temperature. After the adsorption process was completed, sample solution was taken to be analyzed by AAS. The above treatment was repeated for concentrations of 40, 60, and 80 ppm (15, 44, 54 and 73 ppm of AAS results).


Results and Discussion Effect of Contact Time Toward Adsorption Efficiency To determine the adsorption efficiency of metal Zn (II) we have performed the adsorption process at some contact time and the results can be seen in Figure 1. The test was conducted on the initial adsorbate concentration of 20 ppm with a concentration of citric and tartaric acid activator each are 0.4 M.

Figure 1 The relationship between contact time (minutes) and the adsorption efficiency (%) at Zn (II) initial concentration of 20 ppm and the concentration of citric acid and tartaric of 0.4 M. From Figure 1, adsorption efficiency that is obtained at 0, 30, 60, 90, 120, 140 and 160 minute are 87.54; 93.60; 93.88; 95.24; 94.08; 94.68%, respectively. Equilibrium time is obtained at 120 minute, which at that time the percentage of metal adsorption of Zn (II) reached 95.24% on the initial adsorbate concentration of 20 ppm. With a longer of stirring time, the ability of adsorbent to bind to each other will be even greater. This is because with a long contact time between adsorbent and adsorbate is enabling more and more bonds to be formed between adsorbent particles with heavy metal ions. Citric and tartaric acid as activator solution plays an important role on adsorbent in the adsorption process. The presence of citric acid and tartaric during the activation process resulted in degradation of material that will form the more pore. By increasing the concentration of activator, then the metal ion adsorption efficiency of Zn (II) would be higher. The increased concentrations of citric acid and tartaric might be proportional to the increase in the pore distribution and surface area of the adsorbent causing a number of binding metal ions of Zn increases and as well as adsorption ability also increases. Other researcher Pratama (2015), informed that the amount of Zn (II) adsorbed on the first 40 minutes increase significantly. After contact time 60 minutes it still remains increasing but become flat after 120 minute. From this study, it can be concluded that the optimum contact time is at 120 minute. The quite fast elimination of metal ions in the early minutes of adsorption process may be due to at the beginning of the adsorption process many sites and pore of adsorbent is still empty so that the tendency of the solution to be absorbed into the adsorbent is much higher with increasing contact time and slow the rate of adsorption began to decline until they reach equilibrium time. Okafor (2012) suggested that some natural adsorbent contains cellulose and lignin which is a material with huge potential to be

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 30 60 90 120 150 180

Ads

orpt

ion

Effic

ienc

y (%

)

Contact Time (min


used as bioadsorbent. Lignin and cellulose have a pore structure which is a major requirement of the adsorbent.

Effect of Citric Acid and Tartaric Acid Concentration on Adsorption Efficiency Citric and tartaric acid concentration also affects the adsorption efficiency of the adsorbat solution on adsorbent. This phenomenon can be seen from Figure 2 that states the relationship between the increase of activators concentration toward adsorption efficiency.

Figure 2. Effect of citric and tartaric acid concentration (M) and the initial concentration of adsorbate (ppm) on adsorption efficiency (mg/g) at the contact time of 120 minutes. The increase of citric and tartaric acid concentration on activation process of adsorbent affect metal ion adsorption efficiency of Zn (II). The highest adsorption efficiency of 98.7 % was obtained at citric acid and tartaric concentrations of 1.6 M with Zn (II) initial concentration of 20 ppm. Activation Effect of Adsorbent by Using Citric Acid and Tartaric Acid FTIR analysis was conducted to understand the effect of adsorbent activation by using citric acid and tartaric acid on various concentrations. This analysis also to see the groups that exist in the sample and their absorbance at certain wavenumber and to see the changes of groups after their reaction with other compounds. FTIR data presented is FTIR data of adsorbent prior to activation, after activation with KOH, after activation with citric and tartaric acid at various concentration of 0.4 M; 0.8 M; 1.2 M and 1.4 M and adsorbent after adsorbed metal ion of Zn (II) with a concentration of 80 ppm. Graph wavelength infrared spectra was shown in Figure 3 below: From Figure 3 it can be seen that the midrib of palm adsorbent (without activation) has a hydroxyl bond with the changes of absorption spectra at wavenumber of 3570 cm-1. After the activation process by using concentration of citric acid and tartaric of 0.4 M it already apparent formation of a carboxyl group at a wavelength of 1600 cm-1 indicating the presence of COH group where this group comes from the absorption spectra of the activator solution that were added. The same phenomena can be observed in the spectra after activation with citric and tartaric acid concentration of 0.8; 1.2 and 1.4 M, where the broadest absorption spectra can be seen on activation with citric and tartaric acid of 1.4 M. At a concentration of 0.4 M, carboxyl groups have narrow peak. However, with increasing

50

60

70

80

90

100

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

Ads

orpt

ion

Effic

ienc

y (%

)

Activator Concentration (M)

15ppm44ppm54ppm73ppm


concentrations of citric and tartaric acid it can be seen that the absorption area (peak) become wider. The same spectra also occurred after activation with concentrations of 0.8, 1.2 and 1.4 M where at a concentration of 1.4 M was wider that indicating that more of carbonyl groups was formed with the increasing concentration of citric and tartaric acid.

Figure 3 The infrared spectra of midrib of palm adsorbent on various conditions At a wavelength of 3600 cm-1 also appeared the absorption spectra that indicates the O-H group of carboxylic acids, namely at the activation of 0.4 M. This happens because the effect of citric and tartaric acid activation as well. On activation of citric and tartaric acid from 0.4 M to 1.4 M, it can be seen that there was a shift of absorption spectra from right to left (larger wavelength), which is also influenced by the increase of citric and tartaric acid concentration. Spectra of adsorbent after adsorption process it appears that spectra was not much different from the adsorbent without adsorption process. Based on the performed research, in the presence of hydroxyl groups on the adsorbent, the metal ion of Zn (II) will be easier to interact with the hydroxyl group (O-H) which is a hard base (Hayyu, 2012). Conclusions The adsorption process of Zn (II) metal ions onto activated midrib of palm reached the highest adsorption efficiency of 98.7%. These adsorption processes were conducted at initial zinc (II) concentration of 20 mg/L and 1.6 M of mixed citric and tartaric acid concentration with contact time of 120 minutes. The adsorption process was influnced significantly by addition of citric and tartaric acid as mixed activator. With the increase of mixed citric and tartaric acid concentration, the adsorption efficiency would also increase significantly. The present of carboxyl group and hydroxyl group was due to the influence of citric acid and tartaric acid activation. On activation of the adsorbent with a only small concentration of citric acid and tartaric acid provided an appear of carboxyl groups in the absorption wavelength spectra of 3600 cm-1 which indicate a OH group.

05001000150020002500300035004000

a.u.

wavelenght(Cm-1)

Afteradsorption1,6M&80ppm

1,6M

1,2M

0,8M

0,4M

AfterKOHactivation

Untreated

O-H

COH


Acknowledgements The authors thank to Minister of Research, Technology and Higher Education that has funded this study. Thanks also to members of Laboratorium Technology Process, Department of Chemical Engineering, Unsyiah: Des Al Nizar and Faris Novanda who have helped in the implementation of this research. References Amarasinghe B, Williams RA., (2007). Tea Waste as a Low Cost Adsorbent for the Removal

of Cu and Pb from Wastewater, Chem Eng J 132:299–309 Bhattacharya AK, Naiya TK, Mandal SN, Das SK, (2008). Adsorption, Kinetics and

Equilibrium Studies on Removal of Cr(VI) from Aqueous Solutions using Different Low-Cost Adsorbents, Chem Eng J 137:529–541

Grassi, M., Kaykioglu, G., Belgiorno V. and Lofrano, G., (2012). Removal of Emerging Contaminants from Water and Wastewater by Adsorption Process, In Emerging Compounds Removal from Wastewater, G. Lofrano (ed.), Springer Science

Gupta, V.K., Gupta, M., and Sharma, S., (2001). Process Development for the Removal of Lead and Chromium from Aqueous Solution using Red Mud – An Aluminum Industry Waste. Water Res. 35(5): 1125 – 1134

Kadirvelu, K., Thamaraiselvi, K, and Namasivayam, C., (2001). Removal of Heavy Metal from Industrial Wastewaters by Adsorption onto Activated Carbon Prepared from an Agricultural Solid Waste. Bioresource Techn., 76: 63-65

Kumar U, Bandyopadhyay M, (2006). Sorption of Cadmium from Aqueous Solution using Pretreated Rice Husk, Bioresour Technol 97:104–109

Marshall, W.E., Wartelle, L.H., Boler, D.E., Johns, M.M., Toles, C.A., (1999). Enhanced Metal Absorption by Soybean Hulls Modified with Citric Acid, Bioresource Technol., 69 263–268

Marshall, W.E., Wartelle, L.H., Boler, D.E., Toles, C.A., (2000). Metal Ion Absorption by Soybean Hulls Modified with Citric Acid: a Comparative Study, Environ. Technol. 21, 601–607

Marshall, W.E., Chatters, A.Z., Wartelle, L.H., McAloon, A., (2001). Optimization and Estimated Production Cost of a Citric Acid-Modified Soybean Hull Ion Exchanger, Ind. Crop. Prod. 14, 191–199

McSweeny, J. D., Rowell, R. M danMin, S. H., (2006). Effect of Citric Acid Modification of Aspen Wood on Sorption of Copper Ion, Journal of Natural Fiber, vol.3, no.1, 43-58

Rossner A, Snyder SA, Knappe DRU, (2009). Removal of Emerging Contaminants of Concern by Alternative Adsorbents, Water Res 43:3787–3796

Sharma P, Kaur H., Sharma, M., Sahore, V., (2011). A review on Applicability of Naturally Available Adsorbents for the Removal of Hazardous Dyes from Aqueous Waste, Environ Monit Assess, 183:151–195

Wafwoyo, W., Seo, C.W. Marshall, W.E. (1999). Utilization of Peanut Shells as Adsorbents for Selected Metals, J. Chem. Technol. Biotechnol. 74,1117–1121

Wong, K.K., Lee, C.K., Low, K.S., Haron, M.J., (2003). Removal of Cu and Pb by Tartaric Acid Modified Rice Husk from Aqueous Solutions, Chemosphere 50, 23–28

Hayyu F. (2012). Pengaruh Konsentrasi Pada Pembuatan Membran Kitosan Terhadap Selektifitas Ion Zn(II) dan Fe(II). Indo. J. Chem. Sci.1(2)

Okafor, C.P. (2012). Adsorption Capacity of Coconut (Cocos nucifera L.) Shell for Lead, Copper, Cadmium and Arsenic from Aqueous Solutions. International Journal of Electrochemical Science, 7, 12354 – 12369.

Pratama Y., Triandi R., Darjito. (2015). Pengaruh pH dan Waktu Kontak pada Adsorpsi Zn(II) Menggunakan Kitin Terikat Silang Glutaraldehid. Kimia Student Journal, Vol.1, No. 1, pp. 741 – 747.

RP2U Unsyiah - Universitas Syiah Kuala

Documents

Transcript of RP2U Unsyiah - Universitas Syiah Kuala