ANALISIS BIOSORPSI ZnCl2 DENGAN MENGGUNAKAN STREAMER BIOFILM

SKRIPSI

Oleh:

LINDA KIRNIATI NIM. 145080101111043

PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN JURUSAN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG 2018

ANALISIS BIOSORPSI ZnCl2 DENGAN MENGGUNAKAN STREAMER BIOFILM

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Meraih Gelar Sarjana Perikanan Di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Universitas Brawijaya

Oleh:

LINDA KIRNIATI NIM. 145080101111043

PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN JURUSAN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG 2018

ii

iii

IDENTITAS PENGUJI

Judul : ANALISIS BIOSORPSI ZnCl2 DENGAN MENGGUNAKAN

STREAMER BIOFILM Nama : Linda Kirniati

NIM : 145080101111043

Program Studi : Manajemen Sumberdaya Perairan

PENGUJI PEMBIMBING

Pembimbing : Andi Kurniawan, S.Pi., M.Eng. D.Sc

PENGUJI BUKAN PEMBIMBING

Dosen Penguji 1 : Ir. Kusriani, MP

Dosen Penguji 2 : Dr. Ir. Mulyanto, M. Si

Tanggal Ujian : 31 Mei 2018

iv

PERNYATAAN ORISINALITAS

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Laporan Skripsi yang saya tulis ini

benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri, dan sepanjang pengetahuan saya

juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh

orang lain kecuali yang tertulis dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Apabila kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil

penjiplakan (plagiasi), maka saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan

tersebut, sesuai hukum yang berlaku di Indonesia.

Malang, 9 Mei 2018

Mahasiswa

Linda Kirniati

v

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama : Linda Kirniati

NIM : 145080101111043

Tempat/Tanggal Lahir : Pacitan, 31 Mei 1996

Jurusan : Manajemen Sumberdaya Perairan

Program Studi : Manajemen Sumberdaya Perairan

No. Tes Masuk P.T. : 4140592980

Alamat : Rt 04, Rw 04 Dsn Bengkal Desa Tanjungsari Kecamatan

Pacitan, Kabupaten Pacitan, JawaTimur

Jenis Kelamin : Perempuan

Agama : Islam

Status : Belum Menikah

Riwayat Pendidikan : 1. SDN Tanjungsari (2002-2008)

2. SMPN 1 Pacitan (2008-2011)

3. MAN Pacitan (2011-2014)

4. Universitas Brawijaya (2014-2018)

vi

UCAPAN TERIMAKASIH

Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis telah mendapatkan begitu banyak

bantuan baik berupa materi, fisik maupun spiritual sehingga laporan ini bisa

terselesaikan. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terima kasih kepada:

1. Allah SWT dan Nabi Besar Muhammad SAW atas segala rahmat dan karunia-

Nya.

2. Kedua orang tua saya Sukirno dan Supiyah, kakak saya Landung Budiono

dan adik saya Liza Indriani serta keluarga yang saya cintai selalu membantu,

mendukung dan mendo’akan saya.

3. Bapak Andi Kuriawan, S.Pi, M.Eng, D.Sc selaku dosen pembimbing yang

telah sabar dalam membimbing, memberikan arahan dan motivasinya.

4. Mbak Lutfi selaku asisten Bapak Andi yang selalu memberi arahan dan

motivasi.

5. Anak bimbingan Bapak Andi Kurniawan Team yang selalu membantu (Wiwit,

Yulisda, Desi, Andi, Widi, Elham, Mutia, Yogita, dan Putri) serta teman– teman

MSP 2014 yang selalu memberi dukungan semangat.

6. Kos Sengkaling 3 Semprul (Dea dan Hanum) yang selalu memberikan

semangat melalui masakannya.

7. Satrio Bagas Wicaksono, Riris Widyastuti dan Azam Khoiruman sebagai

penyemangat saya.

8. Mbak Nur Chamida dan semua pihak dan orang-orang yang telah membantu

dan tidak dapat disebutkan satu persatu.

9. Ibu Nurjannah, S.Si, Mphil, Ph.D yang telah membantu untuk analisa data.

vii

RINGKASAN

LINDA KIRNIATI. SKRIPSI tentang Analisis Biosorpsi ZnCl2 Menggunakan

Streamer Biofilm ( di bawah bimbingan Andi kurniawan, S.Pi., M.Eng., D.Sc)

Pencemaran lingkungan perairan oleh logam berat ZnCl2 semakin meningkat

seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri. Sumber utama

masuknya ZnCl2 ke dalam perairan berasal dari buangan limbah rumah tangga

seperti korosi pipa air dan produk konsumer (misalnya formula detergen) yang tidak diperhatikan sarana pembuangannya. Pembuangan limbah terutama limbah logam

berat ZnCl2 menjadi salah satu aktifitas yang memiliki dampak buruk bagi

lingkungan perairan dan manusia. Berdasarkan hal tersebut maka diperlukan cara untuk mencegah pencemaran dengan melakukan pengelolaan limbah. Biosorpsi merupakan salah satu alternatif pengelolaan limbah yang memiliki keuntungan antara lain murah dan efisien tinggi. Salah satu adsorban yang banyak mendapat perhatian banyak pihak karena kehidupannya dapat ditemukan tersebar luas baik di lingkungan alam contohnya diperairan lotik adalah streamer biofilm. Tujuan dari

penelitian ini adalah menganalisis karakteristik kinetik dari biosorpsi ZnCl2 oleh

streamer biofilm dan menganalisis karakteristik adsorpsi isotherm dari biosorpsi

ZnCl2 oleh streamer biofilm. Kegunaan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui

secara teknis dalam pemanfaatan streamer biofilm sebagai biosorben ion logam

berat ZnCl2 dalam perairan, menambah wawasan mengenai ion nutrien di dalam

streamer biofilm dan peranan streamer biofilm di lingkungan perairan. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen

dengan melakukan percobaan pada sistem yang sengaja dibuat. Sampel streamer biofilm diambil dari batu yang menempel diperaian lotik selokan depan gedung B Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya, Malang. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Hidrobiologi Divisi Lingkungan dan Bioteknologi Perairan,

Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan dan pengukuran analisis kandungan ZnCl2

dilaksanakan di Laboratorium Anorganik Jurusan Kimia Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang. Tahapan pada penelitian ini dibagi menjadi 2 yaitu kinetik adsorpsi dengan perbedaan waktu yang terbagi atas 5, 15, 30, 60, 180 menit serta adsorpsi ishoterm dengan perbedaan konsentrasi yang berbeda 2.4, 9.4, 24.1, 120.9, 483.7 dan 967.4 mg/l.

Hasil dari Penelitian ini didapatkan bahwa streamer biofilm mampu menyerap

logam berat ZnCl2. Hal tersebut diketahui berdasarkan jumlah penyerapan logam

ZnCl2 dengan meggunakan streamer biofilm menunjukkkan bahwa jumlah logam

ZnCl2yang diserap oleh streamer biofilm pada waktu ke 5 - 180 menit cenderung

konstan (± 2,35 mg/gram). Lebih lanjut pada pengaruh konsentrasi yang berbeda

diketahui bahwa akumulasi penyerapan logam ZnCl2 pada perlakuan konsentrasi

awal 2.41 mg/L sebesar 0.19 mg/g, pada perlakuan 9.39 mg/L sebesar 0.49 mg/g, pada perlakuan 24.10 mg/L sebesar 1.81 mg/g. Selanjutnya pada perlakuan 120.92

mg/L; 483.69 mg/L; dan 967.37 mg/L masing - masing diperoleh akumulasi ZnCl2

viii

pada streamer biofilm adalah sebesar 7.82 mg/g; 8.64 mg/g; dan 8.67 mg/g.

Semakin besar konsentrasi awal maka penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer

biofilm juga meningkat. Hanya saja tingkat efektifitas penyerapan semakin menurun seiring dengan meningkatnya konsentrasi awal (79,79 menjadi 8,96 %).

Berdasarkan penelitian didapatkan kesimpulan Penyerapan logam ZnCl2 dengan meggunakan streamer biofilm menunjukkkan bahwa jumlah logam ZnCl2 yang diserap oleh streamer biofilm pada waktu ke 5 - 180 menit cenderung konstan.

Hal ini menunjukkan bahwa penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer biofilm

berlangsung dengan sangat cepat. Proses adsorpsi yang sangat cepat ini

mengindikasikan kalau proses adsorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung

secara fisika – kimia. Model isotherm adsorpsi yang sesuai dalam penelitian ini

adalah isotherm Langmuir yang mengindikasikan kalau ZnCl2 yang teradsorpsi ke

streamer biofilm membantuk lapisan monolayer (lapisan tunggal). Adsorpsi monolayer terjadi karena adanya interaksi antara ZnCl2 dengan streamer biofilm

saja tanpa ada interaksi antar ZnCl2.

ix

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas kelimpahan

rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyajikan laporan skripsi yang berjudul

“Analisis Biosorpsi ZnCl2 dengan Menggunakan Streamer Biofilm”. Tujuan

dibuatnya laporan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar sarjana di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya,

Malang.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu proses penyusunan laporan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa laporan

skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik

dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun agar tulisan ini dapat

bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Malang, 9 Mei 2018

Linda Kirniati

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN SAMPUL ................................................................................................ i

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

IDENTITAS PENGUJI ............................................................................................. iii

PERNYATAAN ORISINALITAS .............................................................................. iv

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ..................................................................................... v

UCAPAN TERIMAKASIH ........................................................................................ vi

RINGKASAN .......................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................................... ix

DAFTAR ISI………………………………………………………………………………...x

DAFTAR TABEL .................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xiiiv 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 3 1.3 Tujuan ................................................................................................................. 3 1.4 Kegunaan ........................................................................................................... 3 1.5 Waktu dan Tempat .............................................................................................. 3 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran Logam Berat Pada Perairan ........................................................... 5

2.1.1 Seng (ZnCl2) ........................................................................................ 6

2.2 Biofilm ................................................................................................................. 7 2.2.1 Definisi Biofilm ...................................................................................... 7 2.2.2 Mekanisme Pembentukan Biofilm ......................................................... 7 2.3 Streamer Biofilm ..................................................................................... 9

2.4 Biosorpsi ............................................................................................................. 9 2.5 Kinetik Adsorpsi ................................................................................................ 10

xi

2.6 Adsorpsi Ishoterm ............................................................................................. 12

3. MATERI DAN METODE PENELITIAN 3.1 Materi penelitian................................................................................................ 12 3.2 Alat dan bahan .................................................................................................. 12 3.3 Metode penelitian .............................................................................................. 12 3.4 Analisis Data ..................................................................................................... 13 3.5 Tahapan Penelitian ........................................................................................... 14

3.5.1 Pengambilan Sampel Streamer Biofilm .............................................. 14 3.5.2 Pencucian Streamer Biofilm ............................................................... 15 3.5.3 Menimbang Streamer Biofilm ............................................................. 15 3.5.4 Membuat Larutan Standart ................................................................. 16 3.5.5 Penentuan Kinetik Adsorpsi ............................................................... 16 3.5.6 Penentuan Adsorpsi Isotherm ............................................................ 18

3.6 Analisis ZnCl2 ................................................................................................... 19

4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Kinetik Adsorpsi ....................................................................... 23 4.2 Hasil Penelitian Adsorpsi Isoterm ...................................................................... 24 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 28 5.2 Saran ........................................................................................................... 28

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 29

xii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Keperluan streamer Biofilm . ......................................................................... 16

2. Data Hasil Penelitian Adsorpsi Ishoterm ...................................................... 25

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Proses Pembentukan Biofilm . ........................................................................... ..8

2. Tahapan Kinetik Adsorpsi ................................................................................. 17

3. Tahapan Adsorpsi Isotherm .............................................................................. 18

4. Grafik Hasil Kinetik Adsorpsi ............................................................................. 23

5. Kurva Distribusi Akumulasi ZnCl2 ..................................................................... 26

6. Kurva Adsorpsi Isoterm Langmuir ..................................................................... 26

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Alat dan Bahan ............................................................................................ 32

2. Takaran pembuatan larutan standart ZnCl2 ................................................. 33

3. Hasil Penentuan Kinetik Adsorpsi Setiap Ulangan ....................................... 35

4. Data Isotherm .............................................................................................. 36

5. Dokumentasi Penelitian ............................................................................... 37

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pencemaran lingkungan oleh logam berat menjadi masalah yang cukup serius.

Seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri yang semakin

meningkat. Logam berat banyak digunakan karena sifatnya yang dapat

menghantarkan listrik dan panas serta dapat membentuk logam paduan dengan

logam lain (Raya, 1998). Efek logam berat dapat berpengaruh langsung hingga

terakumulasi pada rantai makanan walaupun pada konsentrasi yang sangat rendah

(Purwaningsih, 2009). Beberapa logam berat merupakan unsur yang seringkali

menjadi polutan utama dalam pencemaran air dan dapat membahayakan kehidupan

organisme salah satunya ZnCl2. Sumber utama pemasukan logam ZnCl2 ke dalam

lingkungan berasal dari buangan limbah rumah tangga yang mengandung logam

ZnCl2 seperti korosi pipa-pipa air dan produk-produk konsumer (misalnya formula

detergen) yang tidak diperhatikan sarana pembuangannya (Nisa et al., 2013).

Pada konsentrasi rendah logam ZnCl2 dibutuhkan oleh organisme hidup untuk

pertumbuhan dan perkembangan, namun bila kadar meningkat, maka logam akan

berubah menjadi racun. Ada dua mekanisme masuknya logam berat ke dalam tubuh

makhluk hidup, yaitu secara langsung dan tidak langsung. Mekanisme langsung

salah satu contohnya kumulasi logam berat pada ikan dapat terjadi karena adanya

kontak antara medium yang mengandung toksik dengan ikan. Kontak berlangsung

dengan adanya pemindahan zat kimia dari lingkungan air ke dalam atau permukaan

tubuh ikan, misalnya logam berat masuk melalui insang. Masuknya logam berat

kedalam tubuh organisme perairan dengan tiga cara yaitu melalui makanan, insang,

2

dan difusi melalui permukaan kulit. Cara lain logam berat dapat masuk ke dalam

tubuh organisme hidup adalah melalui rantai makanan (Yulaipi, 2013).

Logam berat ZnCl2 yang masuk ke dalam perairan dapat berpengaruh terhadap

biota yang ada di dalamnya hingga berdampak pada kehidupan manusia yang

ketergantungannya terhadap lingkungan perairan sangat besar. Jika kondisi ini

dibiarkan, ke depan akan memperburuk kondisi lingkungan, menurunkan kualitas

lingkungan perairan akibat bahan cemaran seperti logam berat dan membahayakan

kesehatan manusia akibat meningkatnya status pencemaran dan akumulasi logam

berat pada biota perairan (Makkasau et al., 2011). Melihat kondisi lingkungan

perairan buruk yang ditimbulkan maka diperlukan cara untuk mencegah terjadinya

pencemaran air yaitu dengan melakukan pengelolaan limbah. Pengelolaan limbah

dengan menggunakan metode yang relatif sederhana dan dapat menggunakan

adsorben bahan alam dari sisa-sisa biomasa yang tidak terpakai sering dikenal

dengan istilah adsorpsi. Pada penelitian ini, streamer biofilm digunakan sebagai

adsorben ( Widiyatno et al., 2017).

Biofilm hidup pada perairan yang mengalir seperti sungai dan parit sehingga

tekanan yang diberikan akan membentuk seperti filamen-filamen biofilm yang sering

dikenal dengan istilah streamer biofilm (Hall-Stoodley et al., 2004). Mikroba ini

kehidupanya dapat ditemukan tersebar luas baik di lingkungan alam maupun sistem

industri, hampir dimana saja di alam (Rusconi, 2011). Perairan lotik cenderung

membentuk formasi biofilm streamer, sehingga logam berat sebagai bahan

pencemar yang melewati perairan lotik akan berinteraksi langsung dengan streamer

biofilm (Rusconi et al., 2010). Oleh karena itu, diperlukan penelitian yang

3

menggunakan streamer biofilm yang hidup di alam sebagai biosorben untuk

biosorpsi logam berat ZnCl2 (seng).

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian sebelumnya maka dapat dirumuskan permasalahan yang

menjadi fokus penelitian ini yaitu:

a. Apakah streamer biofilm mampu menyerap ZnCl2?

b. Berapa kemampuan streamer biofilm dalam pengakumulasian ZnCl2?

c. Bagaimana karakteristik penyerapan ZnCl2 oleh streamer biofilm?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis:

a. Untuk mengetahui kemampuan streamer biofilm dalam mengadsorpsi ZnCl2

pada waktu yang berbeda dan konsentrasi yang berbeda.

b. Untuk mengetahui karakteristik adsorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm .

1.4 Kegunaan

Kegunaan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui secara teknis dalam

pemanfaatan streamer biofilm sebagai biosorben ion logam berat ZnCl2 dalam

perairan, menambah wawasan mengenai ion nutrien di dalam streamer biofilm dan

peranan streamer biofilm di lingkungan perairan.

1.5 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada Februari – April 2018 di Laboratorium

Hidrobiologi Divisi Lingkungan dan Bioteknologi Perairan, Fakultas Perikanan dan

4

Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya Malang. Pengukuran analisis kandungan ZnCl2

dilaksanakan di Laboratorium Anorganik Jurusan Kimia Fakultas MIPA, Universitas

Brawijaya, Malang.

5

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pencemaran Logam Berat Pada Perairan

Salah satu persoalan yang dihadapi oleh industri adalah tanggung jawab

terhadap lingkungan, hal ini berkaitan dengan limbah atau buangan yang dihasilkan

oleh industri salah satunya ke lingkungan perairan. Menurut Hasrianti (2012),

penyebab terjadinya pencemaran dapat berupa masuknya makhluk hidup, energi,

atau komponen lain ke dalam air sehingga menyebabkan kualitas air tercemar.

Menurut Fajar et al. (2003), zat pencemar yang disebabkan oleh komponen-

komponen anorganik dan organik yang berasal dari kegiatan manusia seperti

industri maupun buangan domestik di antaranya adalah berbagai logam berat

berbahaya. Logam banyak digunakan dalam berbagai keperluan, karena diproduksi

secara rutin dalam skala industri. Logam berat memberikan efek terhadap tubuh

organisme baik secara langsung maupun tidak langsung dan dapat mengumpul di

dalam tubuh organisme sebagai racun yang terakumulasi.

Menurut Ismarti (2016), pencemaran logam berat di lingkungan dapat terjadi

secara alami maupun karena aktivitas manusia. Proses alami antara lain siklus

alamiah sehingga bebatuan gunung berapi bisa memberikan kontribusi ke

lingkungan, udara, air, dan tanah. Kegiatan manusia dapat menambah polutan

logam berat di alam melalui kegiatan industri, pertambangan, pembakaran bahan

bakar, serta kegiatan domestik. Di Indonesia, kasus pencemaran logam berat

cenderung meningkat sejalan dengan meningkatnya proses industrialisasi.

6

Menurut Widowati et al. (2008), penggunaan logam sebagai bahan baku

berbagai jenis industri untuk memenuhi kebutuhan manusia akan mempengaruhi

kesehatan manusia melalui dua jalur yaitu:

1 Kegiatan industri akan menambah polutan logam dalam lingkungan udara, air,

tanah dan makanan.

2 Perubahan biokimia logam sebagai bahan baku berbagai jenis industri dapat

memengaruhi kesehatan manusia.

2.1 Seng (Zn)

Logam berat Zn merupakan suatu logam berat bewarna putih keperakan dan

dapat larut dalam air. Jika dilihat dari deretan volta, logam berat Zn berada pada

sebelah kiri yang artinya merupakan logam berat yang mudah mengalami oksidasi

(reduktor). Sumber logam berat Zn terbagi dua yaitu: (1) secara alamiah dapat

berasal dari batu dan lumpur lahar, (2) berasal dari aktivitas manusia seperti: proses

produksi elektroda, baterai kimia, dan juga dalam air buangan penambangan logam

berat serta industri baja besi. Logam berat seng dimanfaatkan dalam produksi cat,

bahan keramik, gelas, lampu, dan pestisida (Darmono, 1995).

Konsentrasi logam berat Zn dalam perairan berada pada konsentasi yang

tinggi, maka kemungkinan besar logam berat Zn dapat terakumulasi dalam tubuh

biota air. Pada konsentrasi yang tinggi logam berat Zn dapat bersifat racun bagi

mikroorganisme. Kadar Zn sebesar 0,015 ppm dapat menurunkan aktivitas

fotosintesa tumbuhan perairan dan konsentrasi 0,02 ppm dapat menurunkan proses

pertumbuhan fitoplankton (Clark, 1986).

7

2.2 Biofilm

2.2.1 Definisi Biofilm

Biofilm merupakan kumpulan sel mikroba yang bercampur di dalam matriks

yang terbentuk dari polisakarida yang berada di permukaan dan tertutup. Biofilm

dapat berkembang pada lingkungan yang mengandung bahan non seluler seperti

mineral kristal, partikel korosi, partikel tanah liat dan lumpur, atau komponen darah.

Perkembangan biofilm tergantung dari kondisi lingkungan biofilm tersebut (Donlan,

2002).

Biofilm atau biofilter adalah merupakan sekumpulan agregat dari

mikroorganisme atau produk polimer ekstrasellular yang melekat pada permukaan

padat atau padatan organik inert dalam lingkungan berair paling banyak dijumpai

dalam keadaan agregat yang dapat membentuk biofilm daripada keadaan planktonik

(bebas). Bakteri dalam keadaan planktonik bertindak sebagai suatu individu,

sehingga tidak mampu bersaing untuk mendapatkan ruang, oksigen dan faktor

lainnya. Hal ini menyebabkan bakteri dalam keadaan planktonik mempunyai tingkat

kepadatan yang rendah. Dalam keadaaan agregat dan molekul bakteri mampu

memperoleh nutrisi lebih banyak (Husin, 2008).

2.2.2 Mekanisme Pembentukan Biofilm

Pembentukan biofilm bakteri melalui 3 tahapan proses, yaitu tahap pelekatan

bakteri pada permukaan padatan (attachment), kolonisasi, dan tahap pertumbuhan

biofilm. Proses pembentukan biofilm bakteri (Ketut dan Nyoman, 2013).

8

Tahapan pembentukan biofilm dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Proses Pembentukan Biofilm (Ketut dan Nyoman, 2013)

Pada tahap pelekatan, bakteri mendekati permukaan melalui gaya elektrostatik

maupun gaya fisika. Pada umumnya, ketersediaan nutrisi, suhu air dan laju alir

cairan yang memadai serta karakteristik bakteri seperti adanya flagela dan

permukaan sel yang terasosiasi dengan poplisakarida atau protein mempercepat

proses pelekatan telah bakteri berasosiasi satu sama lainnya membentuk

mikrokoloni. Beberapa dari sel bakteri terikat secara permanen pada permukaan

material melalui pembentukan Extraselular Polymeric Substance (EPS) terdiri dari

sejumlah besar protein, polisakarida, asam nukleat dan fosfolipid. EPS berfungsi

sebagai penghubung antar permukaan sel dan menjadi inisiasi pada pembentukan

biofilm. Terbentuknya biofilm sebagai strategi bagi mikroorganisme untuk

mempertahankan populasinya karena adanya EPS mencegah difusi senyawa-

senyawa toksik yang membahayakan serta mengatur pertumbuhan sel.

Pembentukan biofilm dimulai dari beberapa bakteri yang hidup bebas (sel

planktonik) melekat pada suatu permukaan. Kemudian memperbanyak diri dan

membentuk satu lapisan tipis (monolayer) biofilm. Pada saat ini, pembelahan akan

berhenti selama beberapa jam dan pada masa ini terjadi banyak sekali perubahan

9

pada sel planktonik, yang akan menghasilkan transisi sel planktonik menjadi sel

dengan fenotip biofilm. Sel biofilm berbeda secara metabolik dan fisiologik dari sel

planktoniknya (Gunardi, 2007).

2.3 Streamer Biofilm

Kumpulan filamen – filamen biofilm yang ditemukan pada lingkungan alam di

mana pada aliran yang kuat mampu membentuk morfologi koloni bakteri yang

menempel di permukaan struktur ini biasannya disebut sebagai streamer biofilm.

Streamer biofilm cocok hidup di lingkungan yang ekstrim mulai dari mata air garam

dingin di daerah artik hingga hidrotermal air panas dan air asam yang kaya akan

logam. Agregat filament ini dapat mencapai dimensi maksroskopik dan sangat

mempengaruhi ekosistem yang mengalir karena osilasinya dapat meningkatkan

perangkap partikel dan transportasi nutrisi (Rusconi et al., 2011).

Streamer biofilm sering digunakan untuk menjelaskan fenomena ketika sebuah

matriks biofilm hidup pada perairan yang memiliki kecepatan arus yang kuat

sehingga tekanan yang diberikan akan membentuk seperti filamen - filamen biofilm

(Hall-Stoodley et al., 2004). Streamer biofilm diketahui hidupnya menempel.

Streamer biofilm sering dianggap sebagai gangguan dalam sistem perpipaan air

karena tumbuhnya streamer dapat mengganggu aliran arus dengan menyumbat

saluran perpipaan (Drescher et al., 2013).

2.4 Biosorpsi

Biosorpsi dapat diartikan sebagai sistem sorbet misalnya atom, molekul, dan

ion yang berinteraksi dengan biosorben yaitu permukaan padat dari matriks biologi

yang mengakibatkan akumulasi antarmuka pada sorbet dan biosorben, karena itu

terjadilah penurunan konsentrasi larutan sorbet (Gadd, 2008). Biosorpsi adalah

10

teknik yang dapat digunakan untuk menghilangkan polutan dari perairan, terutama

yang tidak mudah terurai seperti logam dan pewarna. Berbagai biomaterial dikenal

untuk mengikat polutan ini, termasuk bakteri, jamur, alga, dan limbah industri dan

pertanian. Dalam ulasan ini, kemampuan biosorpsi biomassa bakteri terhadap zat

warna dan ion logam ditekankan (Yun dan Vijayaraghavan, 2008).

Biosorpsi, sel yang umumnya mampu menyerap logam pasif, disebabkan oleh

sejumlah mekanisme fisikokimia yang berbeda, tergantung pada sejumlah faktor

lingkungan eksternal serta pada jenis tempat pengikatan aktif tertentu yang

bertanggung jawab untuk mengasingkan logam. Ciri penting biosorpsi adalah bahwa

dia dapat bertanggung jawab untuk mengikat dan mengakumulasi spesies metalik

bahkan ketika sel tidak lagi aktif secara metabolik, ketika ia mati. Sisa-sisa sel yang

tersisa seperti dinding sel masih dapat mewakili “biosorben” yang kuat (Volesky,

1990).

2.5 Kinetik Adsorpsi

Kinetika adsorpsi menyatakan adanya proses penyerapan suatu zat oleh

adsorben dalam fungsi waktu. Adsorpsi terjadi pada permukaan padat karena

adanya gaya tarik atom atau molekul pada permukaan zat padat. Molekul-molekul

pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam,

karena tidak ada gaya-gaya lain yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini

menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda

dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam absorben

sedangkan pada adsorpsi zat yang diserap hanya terdapat pada permukaannya

(Sukardjo, 1990).

11

Peristiwa adsorpsi yang terjadi jika berada pada permukaan dua fase yang

bersih ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga ini akan sangat

mempengaruhi sifat permukaan. Komponen yang ditambahkan adalah molekul yang

teradsorpsi pada permukaan (dan karenanya dinamakan surface aktif). Jumlah zat

yang terserap setiap berat adsorbens, tergantung konsentrasi dari zat terlarut.

Namun demikian, bila adsorbens sudah jenuh konsentrasi tidak lagi berpengaruh.

Adsorpsi dan desorpsi (pelepasan) merupakan kesetimbangan (Atkins, 1990).

2.6 Adsorpsi Ishoterm

Menurut Syauqiah et al. (2011), adsorpsi adalah reaksi eksoterm. Maka dari itu

tingkat adsorpsi umumnya meningkat seiring dengan menurunnya suhu. Waktu

kontak merupakan hal yang menentukan dalam proses adsorpsi. Gaya adsorpsi

molekul dari suatu zat terlarut akan meningkat apabila waktu kontaknya dengan

karbon aktif makin lama. Waktu kontak yang lama memungkinkan proses difusi dan

penempelan molekul zat terlarut yang teradsorpsi berlangsung lebih baik.

Penentuan penggunaan model isotherm adsorpsi yang sesuai untuk kedua

jenis adsorben dapat diketahui dengan melihat koefisien determinasi (R) terbesar,

namun data penelitian tidak memiliki kesesuaian dengan model Langmuir. Data

percobaan memiliki tingkat kesesuaian terbaik dengan model isoterm Freundlich.

Model isoterm Freundlich menunjukkan lapisan adsorbat yang terbentuk pada

permukaan adsorben adalah multilayer. Hal tersebut berkaitan dengan ciri-ciri dari

adsorpsi secara fisika dimana adsorpsi dapat terjadi pada banyak lapisan

(multilayer) (Suryadarma et al , 2010).

3. MATERI DAN METODE PENELITIAN

3.1 Materi Penelitian

Materi penelitian ini adalah biosorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm. Karakteristik

biosorpsi dieksplorasi melalui analisis karakteristik kinetik adsorpsi dan adsorpsi

isotherm. Karakteristik yang didapatkan digunakan untuk menganalisis penggunaan

streamer biofilm dalam biosorpsi ZnCl2.

3.2 Alat dan bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini seperti yang ditunjukkan

dalam Lampiran 1.

3.3 Metode penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen

dengan mengggunakan dua perlakuan yaitu kinetik adsorpsi dan adsorpsi ishoterm

sebanyak tiga ulangan. Eksperimen adalah sebagai suatu penelitian ilmiah dimana

peneliti memanipulasi dan mengontrol satu atau lebih variabel bebas dan melakukan

pengamatan terhadap variabel-variabel terikat untuk menemukan variasi yang

muncul bersamaan dengan manipulasi terhadap variabel bebas tersebut.

Eksperimen sebagai suatu penelitian yang dengan sengaja peneliti melakukan

manipulasi terhadap satu atau lebih variabel dengan suatu cara tertentu sehingga

berpengaruh pada satu atau lebih variabel lain yang diukur. Lebih lanjut dijelaskan,

variabel yang dimanipulasi disebut variabel bebas dan variabel yang akan dilihat

pengaruhnya disebut variabel terikat.

Eksperimen bertujuan untuk meneliti kemungkinan sebab akibat dengan

mengenakan satu atau lebih kondisi perlakuan pada satu atau lebih kelompok

13

eksperimen dan membandingkan hasillnya dengan satu atau lebih kelompok kontrol

yang tidak diberi perlakuan (Setyanto, 2005). Metode penelitian eksperimen pada

umumnya digunakan dalam penelitian yang bersifat laboratoris. Namun, bukan

berarti bahwa pendekatan ini tidak dapat digunakan dalam penelitian sosial,

termasuk penelitian pendidikan. Jadi, penelitian eksperimen yang mendasarkan

pada paradigma positivistik pada awalnya memang banyak diterapkan pada

penelitian ilmu-ilmu keras (hard-science), seperti biologi dan fisika, yang kemudian

diadopsi untuk diterapkan pada bidang-bida`ng lain, termasuk bidang sosial dan

pendidikan (Jaedun, 2011).

3.4 Analisis Data

Melihat hubungan antara (X dan Y) yang berbeda, maka dalam penelitian ini

data yang diperoleh akan dilakukan pengujian menggunakan model regresi linier

sederhana. Menurut Pratomo et al. 2015, analisis regresi adalah hubungan yang

didapat dan dinyatakan dalam bentuk persamaan matematik yang menyatakan

hubungan fungsional antar variabel-variabel. Analisis regresi linier sederhana

digunakan untuk mendapatkan hubungan matematis dalam bentuk suatu persamaan

antara variabel tak bebas dengan variabel bebas tunggal. Regresi linier sederhana

hanya memiliki satu perubahan regresi linier untuk populasi adalah

Y= a + bx

Dengan :

Y = Subyek dalam variabel dependen yang diprediksikan

X = Subyek pada variabel independen yang mempunyai nilai tertentu.

a = Parameter intercept

b = Parameter koefisien regresi variabel bebas

14

Persamaan model regresi sederhana yang memungkinkan bila pengaruh yang

ada itu hanya dari independent variabel (variabel bebas) terhadap dependent

variable (variabel tak bebas). Jadi harga b merupakan fungsi dari koefisien korelasi.

Bila koefisien korelasi tinggi, maka harga b juga besar, sebaliknya bila koefisien

korelasi negatif maka harga b juga negatif, dan sebaliknya bila koefisien korelasi

positif maka harga b juga positif.

3.5 Tahapan Penelitian

3.5.1 Pengambilan Sampel Streamer Biofilm

Pengambilan dan penyikatan (brushing) sampel streamer biofilm yang

digunakan dalam penelitian ini merupakan streamer biofilm yang tumbuh alami di

alam yaitu di perairan lotik di depan Gedung B Fakultas Perikanan dan Ilmu

Kelautan, Universitas Brawijaya, Kota Malang. Adapun cara pengambilan sampel

biofilm adalah sebagai berikut:

- Pengambilan sampel dilakukan dengan memasukkan sikat ke perairan lotik

lalu menggulungkan streamer biofilm agar tersangkut disikat.

- Kemudian streamer biofilm dimasukkan ke dalam kontainer yang berisi

akuades lalu ditutup rapat dan dimasukkan ke dalam coolbox yang berisi es

batu.

- Sampel streamer biofilm yang didapat dari lapang kemudian dibawa ke

Laboratorium Hidrobiologi Divisi Lingkungan dan Bioteknologi Perairan untuk

dilakukan pencucian menggunakan sentrifuge untuk perlakuan penelitian

selanjutnya.

15

3.5.2 Pencucian Streamer Biofilm

Pencucian streamer biofilm dilakukan dengan menggunakan sentrifugasi yang

fungsinya untuk memisahkan antara air dengan streamer biofilm sehingga

mendapatkan supernathan. Adapun pencucian streamer biofilm adalah sebagai

berikut:

- Pertama sampel yang terdapat di kontainer diambil menggunakan mikropipet

ukuran 1 ml sebanyak 2 kali.

- Setelah itu sampel dikeluarkan ke dalam cuvet ukuran 2 ml lalu disentrifuge

selama 3 menit.

- Setelah disentrifuge akan terbentuk pelet biofilm, supernatant dipisahkan dari

pelet streamer biofilm dan mengulangi pencucian sebanyak 3 kali, pelet

streamer biofilm akan digunakan sebagai biosorben.

- Pelet biofilm yang diperoleh kemudian ditimbang dengan timbangan analitik

sesuai dengan kebutuhan penelitian.

3.5.3 Menimbang Streamer Biofilm

Pellet streamer biofilm akan digunakan sebagai biosorben ditimbang dengan

menggunakan timbangan digital untuk mengetahui jumlah streamer biofilm yang

akan dipakai. Adapun langkah menimbang streamer biofilm adalah sebagai berikut:

- Mempersiapkan timbangan digital lalu dinyalakan, lalu masukkan alufo yang

sudah digunting kotak kecil ke dalam timbangan digital lalu di zero.

- Setelah itu pelet streamer biofilm diletakkan alufo untuk ditimbang sesuai yang

diperlukan untuk penelitian.

16

Keperluan streamer biofilm yang akan dipakai disajikan pada tabel berikut.

Tabel 1. Keperluan streamer biofilm.

Metode Gram Jumlah set Ulangan Jumlah yang

dibutuhkan (Gram)

Kinetik 0,5 1 3 1,5

Isoterm 0,25 7 3 5,25

Total 6, 75

3.5.4 Membuat Larutan Standart ZnCl2

Pada penelitian ini, larutan standart ZnCl2 yang digunakan memiliki

konsentrasi 2.4, 9.4, 24.1, 120.9, 483.7, 967.4 mg/l. Pembuatan larutan standart

dilakukan dengan menimbang logam ZnCl2 (seng) lalu dimasukkan ke dalam

erlenmeyer yang berisi akuades, kemudian dihomogenkan di atas magnetic stirrer.

Takaran pembuatan larutan berdasarkan rumus perbandingan seperti yang

ditunjukkan di Lampiran 2.

3.5.5 Penentuan Kinetik Adsorpsi

Penelitian kinetik adsorpsi ini bertujuan untuk menentukan tetapan laju yang

didasarkan pada data pengaruh waktu terhadap jumlah logam ZnCl2 yang

teradsorpsi oleh streamer biofilm. mengetahui kecepatan optimum bagi streamer

biofilm untuk menjerap ZnCl2. Variasi waktu yang digunakan pada kinetik adsorpsi

yakni (5, 15, 30, 60,180) untuk mengetahui kecepatan optimum penyerapan logam

berat ZnCl2 oleh streamer biofilm. Kinetika adsorpsi merupakan salah satu aspek

yang sering diteliti untuk mengevaluasi karakteristik dari adsorben yang dipakai

17

terutama dalam rehabilitasi lingkungan. Ada banyak model kinetika adsorpsi yang

telah dikembangkan untuk dapat digunakan sebagai sarana memprediksi laju

adsorpsi suatu adsorbat pada adsorben tertentu (Holle et al., 2013). Berdasarkan

hasil kinetik ini, nantinya akan diketahui waktu optimum penyerapan ZnCl2 oleh

streamer biofilm, dimana waktu digunakan untuk pengamatan selanjutnya yaitu pada

pengamatan penyerapan logam berat ZnCl2 oleh biofilm dengan konsentrasi yang

berbeda atau disebut adsorpsi isotherm. Prosedur dari penelitian ini dapat dilihat

pada Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 2. Tahapan Kinetik Adsorpsi

Menghomogenkan menggunakan magnetic stirrer

Memasukkan 0,5 g biofilm

Menunggu proses adsorpsi dengan rentang waktu yang berbeda

5 menit 30 menit 15 menit 60 menit 180 menit

Mengambil sub sampel sebanyak 4 ml pada setiap perlakuan

Memasukkan sub sampel ke dalam cuvet

Mensentrifuge sub sampel selama 3 menit

Memisahkan biofilm dan supernatant

Mengambil 2 ml supernatant dan ditambah akuades 2 ml

(pengenceran) dan Menganalisis kandungan Zn dengan AAS

Menyiapkan larutan logam ZnCl2 dengan konsentrasi 25 mg/l

sebanyak 50 ml yang dimasukkan ke dalam erlenmeyer

18

3.5.6 Penentuan Adsorpsi Isotherm

Penelitan adsorpsi isotherm dilakukan untuk mengetahui akumulasi logam

berat Zn di streamer biofilm pada konsentrasi logam berat Zn yang berbeda

konsentrasi 2.4, 9.4, 24.1, 120.9, 483.7, 967.4 (Gambar 2). Variasi konsentrasi yang

diberikan pada adsorpsi isotherm ini digunakan untuk mengetahui krakteristik

penyerapan logam berat ZnCl2 oleh streamer biofilm. Adapun tahapan dari

pengamatan isotherm ini dapat dilihat pada Gambar 3 di bawah ini.

Gambar 3. Tahapan Adsorpsi Isotherm

Menyiapkan erlenmeyer yang berisi 25 ml larutan ZnCl2 dengan

konsentrasi yang berbeda

2.4 mg/l 9.4 mg/l 24.1 mg/l 120.9 mg/l 483.7 mg/l 967.4mg/l

Meletakkan di atas magnetic stirrer dan Memasukkan 0,25 g biofilm

Menunggu proses adsorpsi dengan rentang waktu 5 menit

Mengambil 4 ml dari setiap perlakuan dan dimasukkan ke dalam cuvet

Mensentrifuge selama 3 menit memisahkan biofilm dan supernatant

Mengambil 2 ml supernatant dan ditambah aquades 2 ml (pengenceran)

Menganalisis kandungan ZnCl2 dengan AAS

19

3.6 Analisis ZnCl2

Pengukuran logam ZnCl2 dilaksanakan di Laboratorium Anorganik Jurusan

Kimia Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya Malang menggunakan Spektrofotomer

Serapan Atom Shimadzu AA 6800. Adapun prosedure penggunaan AAS menurut

(Soeharto, 2011) adalah:

1. Mempersiapkan gas dan printer

a. Cara membuka tabung Acetylena

- Mikrometer dibuka penuh

- Mikrometer dibuka, bila tekanan kurang dari 70 psi ganti tabung Acetylena

baru.

- Mikrometer diset sampai tekanan 10 – 15 psi

b. Cara menyalakan kompresor:

- Stiker dimasukkan ke stop kontak

- Putar tombol ON

- Kompresor secara otomatis mengatur tekanan antara 50-80 psi

c. Cara membuka tabung N20, kalau diperlukan (pemeriksaan AL), prinsip sama

dengan cara membuka (a). Tekanan mikrometer diatur antara 345-520 KPA

d. Menyalakan printer

2. Mempersiapkan alat AAS

a. Menekan tombol POWER. Tunggu sampai di layar monitor terbaca tulisan

“Perkin Elmer Model 3100”

20

b. Memasang lampu sesuai bahan yang akan diperiksa. Membaca spesifikasi

lampu, khususnya mA-nya. Mencocokan arah socket lampu dengan

lubangnya.

c. Set panjang gelombang dengan mengatur putaran panjang gelombang,

sesuaikan dengan jenis lampunya (ex: Zn=213,9).

d. Set slit sesuai dengan bahan yang diperiksa. Lihat besaran slit pada buku

petunjuk (ex :Zn, slit=0,7)

e. Menekan Param Entry :

Pada layar monitor akan timbul pertanyaan yang dijawab berurutan :

- Lam current --- 15 (utk Zn) ----- enter

- Interval time --- 0,1 atau 0,3 (utk serum Zn=0,5) ----

enter

- Replicate --- 3 atau 5

- Cal --- 1 --- enter

- Flame --- 1 --- enter

- Std 1 --- sesuai larutan standard 1 (ex : 0,10 atau

ditulis 10,00)

- Std 2 --- idem

- Std 3 --- idem

- Std 4 --- idem, disebelah angka tekan enter

- RSLP --- tak perlu diisi --- enter

- SAS --- idem

- Last sample positron --- idem

- A sample recall positron --- idem

- Lamp current muncul lagi berarti selesai memasukkan param entry.

21

f. Menekan tombol energy, usahakan grafik CTS dan EN di layar monitor

semaksimal mungkin dengan cara :

- Mengatur posisi lampu dengan memutar knop lampu 1, 3 dan memaju –

mundurkan lampu

- Mengatur panjang gelombang

- Kalau grafik maks. tekan “gain“

g. Menekan tombol “Cont“ (continue)

h. Menyalakan api dengan cara:

- Memutar know pengatur udara/gas

- Menekan pemantik sampai api menyala

- Perbandingan acetylene : udara = 2 : 4

- Aspirate blanko

- Menekan ”A/Z”

i. Aspirate standard

Mengatur maju-mundur, kalau perlu posisi rebuliser sampai absorpsi terbaca

maksimal.

j. AAS siap digunakan tomol ”Cont dimatikan”

k. Pemeriksaan sample

- Cara kerja 2a – f sama

- Menekan tombol ”DATA”

- Menyalakan api

- Aspirate blanko

- Menekan tombol ”A/Z

- Aspirate Standard 1 – 4, lalu tekan tombol „CALIB“

22

- Aspirate sample 1,2,3 dst lalu tekan “READ” sampai semua sample selesai

diperiksa.

l. Cara mengatur posisi BURNER

- Menekan tombol CONT

- Menurunkan Burner semaksimal mungkin

- Menekan “A/Z“

- Menaikkan Burner sampai menunjuk nilai absorbsi tertentu

- Menurunkan pelan-pelan samapi nilai 0

- Mengatur maju-mundur posisi Burner sehingga celah burner persis di

tengah sinar lampu ketoda (pakai kertas yang diberi garis tengah)

- Menyalakan flame

- Aspirate blanko

- Menekan A/Z

- Aspirate larutan standard

- Mengatur maju-mundur sampai dengan absorbansi maksimal.

23

0.0

1.0

2.0

3.0

0 30 60 90 120 150 180

Ra

ta-R

ata

A

ku

mu

lasi

Zn

o

leh

Str

ea

me

r B

iofi

lm

(mg

/gra

m)

Waktu Kontak (menit)

4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian Kinetik Adsorpsi

Pada penelitian ini kinetik adsorpsi dilakukan dengan variasi waktu kontak 5,

15, 30, 60, dan 180 menit dengan konsentrasi logam ZnCl2 25 ppm. Masing-masing

percobaan dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan (triplo). Data hasil penelitian

kinetik adsorpsi akumulasi ZnCl2 oleh streamer biofilm dapat dilihat pada Gambar 4

di bawah ini:

Gambar 4. Hasil Kinetik Adsorpsi ZnCl2 pada streamer biofilm

Jumlah penyerapan logam ZnCl2 dengan meggunakan streamer biofilm

menunjukkkan bahwa jumlah logam ZnCl2 yang diserap oleh streamer biofilm pada

waktu ke 5 - 180 menit cenderung konstan (± 2,35 mg/gram). Hal ini menunjukkan

bahwa penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung dengan sangat

cepat. Proses adsorpsi yang sangat cepat ini mengindikasikan kalau proses

adsorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung secara fisika – kimia (Kurniawan

et al., 2012).

24

Hasil ini menunjukkan tren yang sama dengan studi yang dilakukan oleh

Kurniawan dan Yamamoto (2013) yang menunjukkan bahwa proses adsorpsi pada

biofilm berlangsung sangat cepat, dimana jumlah adsorpsi yang tercapai hanya

dalam 1 menit sama seperti yang teramati pada tahap atau waktu selanjutnya.

Seperti yang dikatakan oleh (Sinaga et al., 2015) bahwa semakin lama waktu kontak

maka semakin banyak adsorben yang akan berinteraksi dalam bertumbukkan

dengan larutan ZnCl2 sehingga semakin besar adsorpsi yang terjadi. Seiring

meningkatnya waktu kontak kemudian terjadi penyerapan yang relatif konstan pada

perpanjangan waktu kontak berikutnya. Susilowati (2009) juga mengatakan bentuk

kurva yang relatif mendatar memberikan informasi bahwa situs aktif permukaan

biosorben telah jenuh dengan ion logam atau sistem telah mencapai kesetimbangan.

Sehingga penambahan waktu kontak tidak akan memiliki pengaruh. Hasil kinetik

adsorpsi mengindikasikan kalau waktu kontak optimum dalam penelitian ini adalah 5

menit. Waktu optimum inilah yang digunakan pada pengamatan penyerapan logam

berat ZnCl2 oleh biofilm dengan konsentrasi yang berbeda atau disebut adsorpsi

isoterm.

4.2 Hasil Penelitian Adsorpsi Isoterm

Berdasarkan peneltian adsorpsi isotherm, variasi konsentrasi yang digunakan

adalah 2.4 mg/L; 9.4 mg/L; 24.1 mg/L; 120.9 mg/L; 483.7 mg/L; 967.4 mg/. Masing–

masing percobaan dilakukan sebanyak tiga kali ulangan.

25

Hasil dari penelitian adsorpsi isoterm terhadap logam ZnCl2 dapat dilihat pada

Tabel 2.

Tabel 2. Data Hasil Penelitian Adsorpsi Ishoterm.

Konsentrasi Awal

Konsentrasi akhir Penyerapan Efisiensi Penyerapan

(%) ZnCl2 (mg/l) ZnCl2 (mg/l) (mg/g)

2.41 0.49 0.19 79.79 9.39 4.44 0.49 52.66

24.10 6.03 1.81 75.00 120.92 42.73 7.82 64.66 483.69 397.31 8.64 17.86 967.37 880.70 8.67 8.96

(Sumber. Data penelitian pribadi)

Berdasarkan Tabel 2 diketahui bahwa akumulasi penyerapan logam ZnCl2

pada perlakuan konsentrasi awal 2.41 mg/L sebesar 0.19 mg/g, pada perlakuan 9.39

mg/L sebesar 0.49 mg/g, pada perlakuan 24.10 mg/L sebesar 1.81 mg/g.

Selanjutnya pada perlakuan 120.92 mg/L; 483.69 mg/L; dan 967.37 mg/L masing -

masing diperoleh akumulasi ZnCl2 pada streamer biofilm adalah sebesar 7.82 mg/g;

8.64 mg/g; dan 8.67 mg/g. Dilihat dari Tabel 2 di atas semakin besar konsentrasi

awal maka penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer biofilm juga meningkat. Hanya

saja tingkat efektifitas penyerapan semakin menurun seiring dengan meningkatnya

konsentrasi awal (79,79 menjadi 8,96 %).

Seperti yang dikatakan Oleh Pohan dan Tjiptahadi (1987), bahwa proses

adsorpsi dapat dipengaruhi beberapa faktor, antara lain konsentrasi adsorbat,

temperatur, dan tegangan permukaan. Konsentrasi adsorbat yang semakin

meningkat, menyebabkan terjadinya interaksi antara adsorben dengan adsorbat

26

menjadi lebih besar. Hal tersebut memungkinkan proses adsorpsi berlangsung lebih

baik. Menurut Raj Singh et al., (1974) juga menyatakan bahwa jumlah adsorbat

yang terserap pada adsorben meningkat secara linier dengan bertambahnya

konsentrasi. Adapun kurva plot distribusi yang dapat digambarkan dapat dilihat pada

Gambar 5.

Gambar 5. Kurva Distribusi Akumulasi ZnCl2 oleh streamer biofilm

Data pada Gambar 5 menunjukkan pola adsorpsi isoterm penyerapan logam

ZnCl2 oleh streamer biofilm. Berdasarkan hasil di atas dapat dilihat bahwa akumulasi

logam ZnCl2 pada streamer biofilm terus meningkat seiring dengan meningkatnya

konsentrasi keseimbangan dan cenderung konstan setelah mencapai konsentrasi

tinggi (lebih dari 400 ppm).

Adapun kurva hasil perhitungan (Lampiran 5) dengan menggunakan model

adsorpsi isoterm langmuir dapat dilihat pada Gambar 6.

0

2

4

6

8

10

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Ab

sorp

si (

mg/

g)

[Konsentrasi Keseimbangan]

27

y = 0.111x + 3.432 R² = 0.995

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000

C/N

(Konsentrasi Keseimbangan)

Gambar 6. Kurva Adsorpsi Isoterm Langmuir

Pembentukan plot C/N sumbu y dan konsentrasi keseimbangan (c) sebagai

sumbu x akan menghasilkan garis lurus dengan slope menunjukkan 1/Nmax dan

intercept sumbu y sebagai 1/(Nmax)b (Kurniawan et al., 2012). Gambar 6

menunjukkkan model adsorpsi isotherm Langmuir yang menunjukkan persamaan

yang diperoleh yaitu y= 0,111x + 3.432 yang apabila nilai x = 0 maka nilai y atau C/N

sebesar 3.432. Nilai R² yang diperoleh dari hasil tersebut sebesar 0,995. Menurut

(Walpole, 1995) X dan Y melalui sebuah bilangan yang disebut koefisien yang

dilambangkan dengan R. Nilai R mengukur sejauh mana titik - titik mengerombol

sekitar garis lurus, jika nilai r mendekati +1 atau -1 maka hubungan antara

keduannya kuat dan dapat dikatakan terdapat korelasi di antara keduannya tetapi

bila R mendekati mendekati 0, hubungan linier X dan Y sangat lemah atau mungkin

tidak ada. Dari penjelasan di atas menunjukkan bahwa jenis isotherm adsorpsi yang

sesuai dalam penelitian ini adalah isotherm Langmuir yang mempunyai lapisan

monolayer (lapisan tunggal). Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Apriliani

(2010), yang mengatakan bahwa adsorpsi monolayer terjadi karena adanya ikatan

kimia sehingga logam tersebut terikat pada permukaan adsorben.

28

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang didapatkan kesimpulan didapatkan sebagai

berikut:

- Penyerapan logam ZnCl2 dengan meggunakan streamer biofilm

menunjukkkan bahwa jumlah logam ZnCl2 yang diserap oleh streamer biofilm

pada waktu ke 5 - 180 menit cenderung konstan. Hal ini menunjukkan bahwa

penyerapan logam ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung dengan sangat

cepat. Proses adsorpsi yang sangat cepat ini mengindikasikan kalau proses

adsorpsi ZnCl2 oleh streamer biofilm berlangsung secara fisika – kimia.

- Model isotherm adsorpsi yang sesuai dalam penelitian ini adalah isotherm

Langmuir yang mengindikasikan kalau ZnCl2 yang teradsorpsi ke streamer

biofilm membantuk lapisan monolayer (lapisan tunggal). Adsorpsi monolayer

terjadi karena adanya interaksi antara ZnCl2 dengan streamer biofilm saja

tanpa ada interaksi antar ZnCl2.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan terkait dengan penelitian ini yaitu perlu adanya

penelitian lebih lanjut terkait identifikasi bakteri yang membentuk streamer biofilm

dan pengurangan waktu kontak dibawah 5 menit pada kinetik adsorpsi untuk

mengetahui kontak minimal sehingga efisien dalam praktek penelitiannya.

iofilm dengan air aquades

29

DAFTAR PUSTAKA

Apriliani, A., 2010, Pemanfaatan Arang Ampas Tebu sebagai Adsorben Ion Logam Cd, Cr, Cu dan Pb dalam Air Limbah. Skripsi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta.

Atkins, P.W., (1990), Kimia Fisika Edisi Keempat . Jakarta: Erlangga. Keenan , C.W., (1999). Kimia untuk Universitas .Jakarta: Erlangga. Staf Pengajar Kimia Fisik II., (2014). Penuntun Praktikum Kimia Fisik II. Palu:UNTAD-Press.

[EPA] Environmental Protection Agency. 2005. Toxicological Review of Zinc and Compound. Washington (US) : Environmental Protection Agency.

Clark, R.B. 1986. Marine Pollution. Oxford : Claredon Press.

Darmono. 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta : UI-Press.

Donlan, R. M. 2002. Biofilms: Microbial Life on Surfaces. Emerging Infectious Diseases • Vol. 8, No. 9. Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia, USA.

Drescher, K., Shenb, Y., Basslera, B. L. & Stone, a. H. A., 2013. Biofilm streamers cause catastrophic disruption of flow with consequences for environmental and medical systems. PNAS, 110(11), pp. 4345-4350.

Fajar, M., Zul,A., Harry,A.2003. Penentuan Kadar Unsur Besi Kromium, Dan Alumunium Dalam Air Baku Dan Pada Pengolahan Air Bersih Di Tanjung Gading Dengan Metode Spektofotometri Serapan Atom. Jurnal Saintiaa Kimia Vol. 1(2).

Fajri, N.E. 2001. Analisis Kandungan Logam Berat Hg, Cd dan Pb dalam Air Laut, Sedimen dan Tiram (Carassostrea cucull atta) di Perairan Pesisir Kecamatan Pedes, Kabupaten Karawang, Jawa Barat. Thesis. Pasca Sarjana. IPB. Bogor. 62 pp.

Gadd, G M. 2008. Biosorption : Critical Review of Scientific Rationale, Enviromental

Importance and significance For Pollution Treatment. J Chem Thecnol Biotechnol 84 : 13-28.

Gunardi, W. D. 2007. Peranan Biofilm Dalam Kaitannya Dengan Penyakit Infeksi. Staf Pengajar Bagian Mikrobiologi FK UKRIDA. Korespondensi Jakarta Barat.

Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W. & Stoodley, P., 2004. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature Reviews, Volume 2, pp. 95-108.

Hasrianti. 2012. Adsorpsi Ion Cd2+ dan Cr6+.Pada Limbah Cair Menggunakan Kulit Singkong. Thesis. Universitas Hasanudin Makassar.

Husin, A. 2008. Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu dengan Biofiltrasi Anaerob dalam Reactor Fixed-Bed. (Tesis). Universitas Sumatera Utara Medan.

30

Holle, B.R, A.D Wuntu dan M.S.Sangi.2013. Kinetika Adsorpsi Gas Benzena Pada Karbon Aktif Tempurung Kelapa. Jurnal MIPA UNSRAT Online 2 (2) 100-104.

Keenan, C.W, D.C Kleinfelter dan J.H Wood. 1990. Kimia Untuk Universitas. Jilid 2. Edisi keenam. Penerjemah : Pudjaatmaka. Erlangga. Jakarta.

Ismarti. 2016. Pencemaran Logam Berat Di Perairan Dan Efeknya Pada Kesehatan Manusia.

Jaedun, A. 2011. Metode Penelitian Eksperimen. Pelatihan Penulisan Artikel Ilmiah Fakultas Teknik UNY. Daerah Istimewa Yogyakarta.

Ketut S. D Dan I. Nyoman S. 2013. Uji Coba Teknologi Biofilm Konsorsium Bakteri pada Reaktor Semianaerob- Aerob untuk Pengolahan Ar Limbah di Industri Pencelupan Tekstil Skala Rumah Tangga Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Indonesia. Jurnal Sains dan Teknologi 2 (1) : 193-203.

Kurniawan. Dan T. Yamamoto. 2013. Biofilm polymer for biosorption sciences 17:179-187.

Makkasau, A., M. Sjahrul., N. Jalaluddin., dan I. Raya. 2011. Teknik Fitoremediasi Fitiplankton Suatu Alternatife Pemulihan Lingkungan Laut yang Tercemar Ion Logam Cd2+ dan Cr6+. Pendidikan Guru Sekolah Dasar. 7(2): 155-168.

Murtini, J.T.,yennie,Y., dan Ariyani, F. 2003c. Penelitian pencemaran logam berat di Selat Madura dan Selat Bali. Prosiding Seminar Nasional Perikanan Indonesia 2003. Sekolah Tinggi Perikanan. Jakarta. 1 : p. 83–93.

Nisa, C. U. Irawati., dan Sunardi. 2013. Model Adsorpsi Timbal (Pb) dan Seng (Zn) dalam sistem air sedimen di waduk Riamkanan Kalimantan Selatan. Universitas Lambung Mangkurat. Konversi, Volume 2 No. 1.

Pohan, H. G., dan B. Tjiptahadi. 1987. Pembuatan Desain/Prototipe Alat Pem-buatan Arang Aktif dan Studi Teknologi Ekonominya. BBPP IHP Proyek Penelitian dan Pengembangan Industri Hasil Pertanian IPB. Bogor.

Pratomo, D. S Dan E. Z. Astuti. 2015. Analisis Regresi dan Korelasi antara Pengunjung dan Pembeli Terhadap nominal pembelian Di Indomaret Kedungmundu Semarang Dengan Metode Kuadrat Terkecil. Universitas Dian Nuswantoro. Semarang.

Purwaningsih, D. 2009. Adsorpsi Multi Logam Ag(I), Pb(II), Cr(III), Cu(II) dan Ni(II) Pada Hibrida Etilendinadiamino- Silika dari Abu Sekam Padi. FMIPA UMY. Jurnal Penelitian Saintek, Vol. 14, No. 1.

Raya, I., 1998, Studi Kinetika Adsorpsi Ion Logam Al(III) dan Cr (III) pada Adsorben chaetoceros calcitrans yang pada Silika Gel, Thesis, FMIPA UGM, Yogyakarta.

Rusconi, R., Lecuyer, S., Guglielmini, L. & Stone, H. A., 2010. Laminar flow around

corners triggers the formation of biofilm streamers. J. R. Soc. Interface, Volume 7, p. 1293–1299.

Rusconi, R., Lecuyer,S., Nicolas, A., Guglielmini, Howard A & Stone., 2011. Secondary Flow as a Mechanism for the Formation of Biofilm Streamers. Biophysical Journal Volume 100(6), p. 1392–1399.

31

Setyanto, A. 2005. Memperkenalkan Kembali Metode Eksperimen dalam Kajian Komunikasi. Jurnal Ilmu Komunikasi. 3(1) : 37-48.

Sinaga, R. S .; Purwonugroho, D; Darjiti, 2015, Adsorpi Seng (II) oleh Biomassa Azolla microphylla diesterifikasi dengan Asam Sitrat : Kajian Desorpsi Menggunakan Larutan HCl,Mahasiswa Kimia,1(1): 629-635.

Singh, R., U. P. College, Varanasi, J. R. P. Gupta, and B. B. Prasad. 1974. Adsorption of Cationic Dyes by Activated Alumina. Journal, Vol. 41, A. No. 2, pp. 163.

Soeharto, S. 2012. Intruksi Kerja Penggunaan AAS (Atomic Absorption Spektrometer). Fakultas Kedokteran Jurusan Kedokteran. Universitas Brawijaya.

Sukardjo,. (1990), Kimia Fisika. Jakarta: Bina Aksara.

Susilawati, 2009,Studi Biosorpsi Ion Logam Cd (II) Oleh Biomassa Alga Hijau yang diimobilisasi pada Silika Gel,Universitas Indonesia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Depok, (Skripsi).

Suryadarma P ,Muslich dan R.indri R.Hayuningtyas. 2010. Kinetic Of Isothermal Adsorption Of ß-Carotene From Crude Palm Oleinusing Bentonit. Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Syauqiah, I. M. Amalia, H. A. Kartini. 2011. Analisis Variasi Waktu dan Kecepatan Pengaduk Pada Proses Adsorpsi Limbah Logam Berat dengan Arang Aktif. Info Teknik, Volume 12 No (1).

Walpole, R. E. 1995. Pengantar Statistika. Alih bahasa : Ir. Bambang Sumantri. Cetakan ke 3. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Widiyatno T., Teti Y dan Agus A. S. 2017. Adsorpsi Logam Berat (Pb) Dari Limbah Cair Dengan Adsorben Arang Bambu Aktif. Jurnal Teknologi Bahan Alam Vol. 1 No. 1. Surakarta.

Widowati, W., Astiana S. Dan Raymond J. 2008. Efek Toksik Logam. Penerbit Andi. Yogyakarta

Volesky, B. 1990. Biosorption Of Heavy Metals . Departement Of Chemical Engeneering McGill University Montreal ,Quebec , Canada. Hal 3-4.

Yulaipi, S dan Aunurohim 2013. Bioakumulasi Logam Berat Timbal (Pb) dan Hubungannya dengan Laju Pertumbuhan Ikan Mujair (Oreochromis mossambicus). Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). Jurnal SAINS dan Seni Pomits Vol. 2, No.2.

Yun, S.Y dan K. Vijayaraghavan. 2008. Bacterial biosorbents and biosorption. Biotechnology Advances. 3 (26) : 266-291.

https://www.sciencedirect.com/science/journal/07349750

BAGIAN DEPAN.pdfBAB I.pdfBAB II.pdfBAB III.pdfBAB IV.pdfBAB V.pdfDAFTAR PUSTAKA.pdf