inovasi teknologi pemanfaatan bahan alam terbarukan guna...
TRANSCRIPT
CEPTION (Chemical Engineering Paper Competition) 2017
“Inovasi Teknologi Pemanfaatan Bahan Alam Terbarukan Guna Mewujudkan
Indonesia berbasis SDGs 2030”
SUB-TEMA:
Lingkungan
JUDUL KARYA TULIS
M-STROPBENT (Micro-Particle of Strobilus Pine Adsorbent): Adsorben
Ramah Lingkungan untuk Mengadsorbsi Limbah Cair Logam Timbal (Pb2+)
Disusun Oleh:
Mohammad Jauharul Azmi 155040201111001 (Angkatan 2015)
Ermila Widyaelina 155040201111075 (Angkatan 2015)
Duta Randi Arief 165040207111124 (Angkatan 2016)
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2017
ii
LEMBAR PENGESAHAN
iii
LEMBAR PERNYATAAN
CEPTION (Chemical Engineering Paper Competition) 2017
Judul Karya Tulis :
Nama Ketua : Mohammad Jauharul Azmi
Nama Anggota : 1) Ermila Widayelina
2) Duta Randi Arief
Kami yang bertanda tangan di bawah ini menyatakan bahwa karya tulis dengan
judul diatas benar merupakan karya orisinal yang dibuat oleh penulis, bukan
merupakan plagiat atau saduran dari karya tulis orang lain serta belum pernah
dilombakan di luar kegiatan “CEPTION (Chemical Engineering Paper
Competition) 2017” yang diselenggarakan oleh Himpunan Mahasiswa Profesi
Teknik Kimia (HMPTK) FT Universitas Negeri Semarang. Demikian pernyataan
ini kami buat dengan sebenarnya, dan apabila terbukti terdapat pelanggaran di
dalamnya, maka kami bersedia untuk didiskualifikasi dari kompetisi ini sebagai
bentuk pertanggungjawaban kami.
Malang, 03 Oktober 2017
Ketua Tim,
Mohammad Jauharul Azmi
NIM. 155040201111001
M-STROPBENT (Micro-Particle of Strobilus Pine
Adsorbent): Adsorben Ramah Lingkungan untuk
mengadsorbsi Limbah Cair Logam Timbal (Pb2+)
iv
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT karena rahmat dan anugerah-Nya penulis dapat
menyelesaikan penyusunan karya tulis dengan judul “M-STROPBENT (Micro-
Particle of Strobilus Pine Adsorbent): Adsorben Ramah Lingkungan untuk
mengadsorbsi Limbah Cair Logam Timbal (Pb2+)”. Pembuatan karya ini
didasarkan atas permasalahan pada pencemaran air yang disebabkan oleh limbah
industri logam timbal. Harapannya, dari hasil teknologi adsorben ini dapat
menyerap timbal, sehingga dapat meminimalkan dampak yang ditimbulkan. Dalam
menyelesaikan karya ini, penulis telah banyak menerima bantuan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Syafrial, MS., selaku Wakil Dekan III bidang kemahasiswaan FP UB
yang telah memberikan motivasi dan dukungan.
2. Bapak Dr. Budi Waluyo, SP., MP. Selaku dosen pembimbing yang telah banyak
memberikan arahan dalam pembuatan karya ini.
3. Kedua orang tua dan seluruh keluarga yang senantiasa mendukung dan mendoakan
penulis.
4. Rekan-rekan di PRISMA (Pusat Riset dan Kajian Ilmiah Mahasiswa) Fakultas
Pertanian Universitas Brawijaya serta semua pihak yang tidak bias disebutkan satu
persatu.
Kami menyadari penulisan ini tidak luput dari berbagai kekurangan, untuk itu
penulis mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan dan perbaikan karya ini.
Malang, 03 Oktober 2017
Tim Penulis.
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. iii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv
DAFTAR ISI ...........................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii
ABSTRAK ............................................................................................................ ix
BAB I .......................................................................................................................1
PENDAHULUAN ...................................................................................................1
1.1 Latar Belakang ...............................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................2
1.4 Manfaat Penelitian ..........................................................................................3
BAB II .....................................................................................................................4
TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................................4
2.1 Pohon Pinus (Pinus merkusii) ........................................................................4
2.2 Arang Aktif sebagai Adsorben .......................................................................5
2.3 Logam Timbal (Pb2+) .....................................................................................6
2.4 Air Bersih .......................................................................................................7
BAB III ....................................................................................................................9
METODOLOGI PENELITIAN ...........................................................................9
3.1 Desain Penelitian ............................................................................................9
3.2 Teknik Pengumpulan Data .............................................................................9
3.3 Teknik Analisis Data ......................................................................................9
3.4 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................9
3.5 Alat dan Bahan .............................................................................................10
3.6 Prosedur Penelitian .......................................................................................10
BAB IV ..................................................................................................................12
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................12
4.1 Hasil Uji PSA (Particle Size Analyzer) ........................................................12
4.2 Waktu Kontak Optimum M-STROPBENT dalam Mengadsorbsi Timbal ..12
4.3 Karakterisasi Timbal Hasil Adsorbsi dengan M-STROPBENT ..................13
vi
BAB V ....................................................................................................................15
PENUTUP .............................................................................................................15
5.1 Kesimpulan ...................................................................................................15
5.2 Saran .............................................................................................................15
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................16
vii
DAFTAR GAMBAR
Nomor Teks Halaman
1. Strobilus Pohon Pinus .....................................................................................4
2. Uji PSA (a), pencampuran M-STROPBENT dengan Pb(CH3COO)2 (b),
penyaringan supernatan (c) ...........................................................................12
viii
DAFTAR TABEL
Nomor Teks Halaman
1. Kriteria Mutu Air Berdasarkan Kelas ..........................................................7
2. Waktu Kontak Adsorben Terhadap larutan stok Pb(CH3COO)2 ...............13
3. Perbandingan Kapasitas Adsorbsi Adsorben .............................................14
ix
M-STROPBENT (Micro-Particle of Strobilus Pine Adsorbent): Adsorben
Ramah Lingkungan untuk mengadsorbsi Limbah Cair Logam Timbal (Pb2+)
1Mohammad Jauharul Azmi, 2Ermila Widyaelina, 3Duta Randi Arief
Dosen Pembimbing: Dr. Budi Waluyo, SP., MP.
Program Studi Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya,
Malang1, 2, 3.
ABSTRAK
Pencemaran lingkungan oleh logam berat menjadi masalah yang cukup serius
seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri yang semakin
meningkat. Logam berat bisa menyebabkan pencemaran lingkungan karena tidak
dapat diuraikan secara biologis apabila dalam konsentrasi yang berlebihan. Salah
satu logam berat tersebut adalah timbal (Pb2+) yang membahayakan lingkungan dan
kesehatan manusia. Berbagai usaha sudah dilakukan untuk mengatasi pencemaran
logam berat ini, diantaranya presipitasi kimia, osmosis balik, dan pertukaran ion,
Akan tetapi, metode tersebut memiliki beberapa kelemahan yaitu modal dan biaya
cukup besar, sensivitas tinggi terhadap kondisi oprasional dan tingginya konsumsi
energi. Oleh karena itu kami berinisiatif memberikan solusi melalui adsorben ramah
lingkungan dari strobilus pinus untuk mengadsorbsi logam berat yang mengandung
timbal hasil buangan pabrik. Adsorben ini memiliki ukuran mikropartikel yang
disebut M-STROPBENT (Microparticle of Strobilus Pine Adsorbent). Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh waktu kontak optimum M-
STROPBENT dan hasil adsorbsi dari reaksi dalam mengadsorbsi logam timbal
(Pb2+). Analisis ukuran partikel melalui uji PSA (Particle Size Analyzer) dan kadar
logam timbal (Pb2+) melalui uji AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa ukuran partikel adsorben 1,3 mikro dan daya
adsorpsi timbal (Pb2+) sebesar 98,87%, sehingga timbal yang tersisa pada
supernatan sebesar 1,128%. M-STROPBENT memiliki kelebihan yaitu ramah
lingkungan, bahan selalu tersedia, mikropartikel, kapasitas adsorbsi M-
STROPBENT lebih besar daripada adsorben penyerap timbal yang lain.
Kata kunci: Adsorben, Logam timbal (Pb2+), Strobilus pinus.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pencemaran lingkungan oleh logam berat menjadi masalah yang serius
seiring dengan penggunaan logam berat dalam bidang industri yang semakin
meningkat. Logam berat dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena tidak
dapat diuraikan secara biologis apabila dalam konsentrasi yang berlebihan (Yudo,
2006). Selain itu, akumulasi logam berat dapat berbahaya dan menyebabkan
kematian bagi makhluk hidup termasuk manusia (Darmayanti & Supriyadi, 2012).
Salah satu logam berat yang sangat berbahaya tersebut adalah timbal (Pb2+) yang
dapat terinvestasi pada tanah, air maupun udara baik dalam bentuk senyawa organik
maupun anorganik. Sumber timbal (Pb2+) terdapat pada hampir semua limbah
industri diantaranya baterai, kabel, cat, penyepuhan, pestisida dan zat anti letup
pada bensin (Lestari, 2010).
Solusi yang pernah dilakukan untuk mengatasi pencemaran logam berat ini,
yaitu dengan menggunakann metode presipitasi kimia, osmosis balik, dan
pertukaran ion (Suhendrayatna, 2001). Akan tetapi, metode tersebut memiliki
beberapa kelemahan yaitu modal dan biaya cukup besar, sensivitas tinggi terhadap
kondisi oprasional dan tingginya konsumsi energi (Virgana, 2014). Sementara itu
juga telah dikembangkan metode yang lebih ramah lingkungan yaitu bioadsorben
alternatif logam timbal (Pb2+), akan tetapi besarnya dampak pencemaran yang
disebabkan oleh timbal (Pb2+) belum dapat diatasi secara maksimal. Bioadsorben
yang dapat mengadsorbsi timbal adalah kulit batang jambu biji (Lestari, 2010),
modifikasi tongkol jagung sebagai adsorben timbal (Sulistiawati, 2008), arang aktif
kulit pisang kepok dan arang aktif yang terbuat dari sekam padi untuk gas buang
kendaraan bermotor yang mengandung timbal (Febryanti, et al., 2014).
Bioadsorben tersebut memiliki kelebihan yaitu menyajikan alternatif yang menarik
melalui fisikokimia sederhana untuk menghilangkan racun logam berat, karena
dinding sel bioadsorben yang terdiri dari polisakarida, lipid mampu membentuk
kompleks koordinasi dengan logam (Virgana, 2014).
2
Disisi lain terdapat strobilus pinus yang merupakan bagian generatif tanaman
pinus yang berpotensi sebagai adsorben. Menurut Kalensun, et al., (2012) strobilus
pinus dapat dijadikan adsorben toluena yang efektif dengan kapasitas adsorbsi pada
arang aktif sebesar sebesar 0.1027 cm3/g dan tanpa aktivasi sebesar 0.0267 cm3/g.
Berdasarkan bahan baku yang pernah digunakan, dapat dibandingkan bahwa
strobilus pinus merupakan bahan yang selalu tersedia karena tanamannya banyak
tumbuh di dataran tinggi dan juga strobilus masih jarang digunakan untuk
kehidupan sehari-hari. Penggunaan strobilus dalam skala besar masih sebatas
sebagai bahan tanam dan bahan kerajinan. Hal ini didukung data statistik jumlah
pohon pinus sekitar 37.288.068 yang tumbuh di Jawa Timur lahan seluas 177.959
Ha (KOMINFO JATIM, 2016) dari total luasan lahan 500.000 Ha di kawasan hutan
negara yang hanya memanfaatkan getahnya saja dalam skala besar.
Oleh karena itu berdasarkan kondisi aktual tersebut strobilus yang berpotensi
sebagai adsorben toluena, kami mencoba berinovasi strobilus pinus sebagai
adsorben logam timbal melalui penelitian M-STROPBENT. M-STROPBENT
merupakan adsorben yang ramah lingkungan dan berukuran mikro yang sudah
teraktivasi untuk penyerapan larutan stok timbal (Pb2+).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan dari latar belakang tersebut, maka ditentukan rumusan masalah
adalah sebagai berikut.
1. Bagaimana hasil uji PSA (Particle Size Analyzer) pada M-STROPBENT?
2. Bagaimana pengaruh waktu kontak optimum M-STROPBENT dalam
mengadsorbsi logam timbal (Pb2+)?
3. Bagaimana hasil adsorbsi dari reaksi M-STROPBENT dalam mengadsorbsi
logam timbal (Pb2+)?
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan dari rumusan masalah tersebut, maka tujuan penelitian adalah
sebagai berikut.
1. Untuk mengetahui hasil uji PSA (Particle Size Analyzer) pada M-
STROPBENT.
2. Untuk mengetahui pengaruh waktu kontak optimum M-STROPBENT dalam
mengadsorbsi logam timbal (Pb2+).
3
3. Untuk mengetahui hasil adsorbsi dari reaksi M-STROPBENT dalam
mengadsorbsi logam timbal (Pb2+).
1.4 Manfaat Penelitian
1. Bagi Pemerintahan
a. Memberikan alternatif solusi untuk masalah penanganan limbah cair timbal
(Pb2+) khususnya limbah yang dihasilkan oleh industri.
b. Mengurangi tingkat pencemaran lingkungan di daerah perairan yang
menjadi tempat pembuangan akhir limbah cair timbal (Pb2+).
2. Bagi Mahasiswa/Akademisi
a. Menambah wawasan ilmu pengetahuan tentang potensi dan pemanfaatan
strobilus pinus (Pinus merkusii).
b. Memberikan referensi pengetahuan tentang alternatif adsorben berbasis
mikropartikel.
3. Bagi Masyarakat
1. Memberikan informasi terbaru bahwa strobilus pinus (Pinus merkusii)
dapat menjadi adsorben dan pengetahuan tentang pembuatan M-
STROPBENT.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pohon Pinus (Pinus merkusii)
Pinus merkusii merupakan satu-satunya jenis dari famili Pinaceae yang dapat
tumbuh secara alami di Indonesia pada ketinggian antara 200-2000 mdpl, dengan
kondisi optimal pada ketinggian antara 400-1500 mdpl. P. merkusii dapat tumbuh
baik pada tanah yang kurang subur seperti padang alang-alang (Khaeruddin, 1999).
Selain di Indonesia, P. merkusii juga dijumpai tumbuh secara alam di Vietnam,
Kamboja, Thailand, Burma, India, dan Philipina. Menurut Plantamor, (2008)
klasifikasi dari tanaman P. merkusii adalah sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Sub kingdom : Tracheobionta
Sub divisi : Spermatophyta
Divisi : Coniferophyta
Kelas : Pinopsida
Ordo : Pinales
Famili : Pinaceae
Genus : Pinus
Spesies : Pinus merkusii
Pinus termasuk pohon berukuran sedang, berumah satu, dan tingginya
mencapai 15-45 m dengan diameter mencapai 100-140 cm, tidak berbanir tetapi di
bagian pangkal melebar dan kulit batang berwarna coklat tua agak kelabu, kasar,
Gambar 1. Strobilus Pohon Pinus
(Sumber: Businsky, 2017).
5
beralur dalam dan menyerpih dalam keping-keping panjang lurus dan juga bengkok
(Soerianegara dan Djamhuri, 1979). Pohon pinus memiliki tajuk yang umumnya
berbentuk piramida. Pada keadaan yang kurang baik tajuk terlihat agak mendatar
atau berbentuk payung terbuka. Daun pinus berbentuk seperti jarum sehingga
disebut pohon daun jarum (Mahadiputra, 2013). pohon pinus sekitar 37.288.068
yang tumbuh di Jawa Timur lahan seluas 177.959 Ha (KOMINFO JATIM, 2016)
dari total luasan lahan 500.000 Ha di kawasan hutan negara yang hanya
memanfaatkan getahnya saja dalam skala besar.
Pohon Pinus memiliki banyak manfaat diantaranya, secara ekonomis
pemanfaatan kayu P. merkusii mempunyai dampak yang besar terhadap
pertumbuhan ekonomi, sementara dari aspek sosial adanya hutan pinus ternyata
mampu menyediakan lapangan kerja dalam jumlah yang memadai. Secara ekologis
mampu berfungsi hidrologis dengan baik dan pencegah erosi yang ampuh (Sallata,
2013). Di bidang lingkungan strobilus pinus bisa digunakan sebagai adsorben
limbah. Berdasarkan penelitian Kalensun, et al., (2012) strobilus pinus mampu
secara aktif mengadsorbsi toluene dengan kapasitas adsorbsi pada arang aktif
sebesar sebesar 0.1027 cm3/g dan tanpa aktivasi sebesar 0.0267 cm3/g. Toluena
merupakan senyawa aromatik (turunan benzena) yang digunakan sebagai bahan
bakar pesawat terbang dan juga pelarut cat, dengan sifat karsinogenik dan
mutagenik.
Strobilus pinus merupakan bagian generatif tanaman pinus yang biasanya
dianggap sebagai buah oleh masyarakat awam, Genus Pinus adalah jenis pohon
berumah satu, yaitu produksi strobilus jantan dan strobilus betina terdapat pada satu
pohon, tetapi letaknya pada bagian pohon yang terpisah. Pada pinus strobilus betina
terbentuk lebih dahulu daripada strobilus jantan (Mahadiputra, 2013).
2.2 Arang Aktif sebagai Adsorben
Arang aktif merupakan senyawa karbon amorf yang dapat dihasilkan dari
bahan-bahan yang mengandung karbon atau arang yang diperlakukan dengan cara
khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas dan dapat digunakan untuk
pemurnian, menghilangkan warna dan bau, deklorinasi, detoksifikasi, penyaringan,
pemisahan, dan dapat dipergunakan sebagai katalis (Kalensun, et al., 2012).
6
Proses aktivasi adsorben merupakan hal penting dalam pembuatan arang aktif
(Sulistiawati, 2008). Proses aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang
bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan hidrokarbon
atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami
perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah luas
dan berpengaruh terhadap daya adsorbsi (Fauziah, 2009).
Dengan adanya proses aktivasi kapasitas adsorbsi dapat ditingkatkan dengan
memodifikasi bahan oleh larutan asam atau basa, atau dapat juga oleh perlakuan
fisik seperti pemanasan (Marshall & Mitchell, 1996). Modifikasi dengan larutan
asam paling umum digunakan dan terbukti efektif dalam meningkatkan kapasitas
adsorbsi. Larutan asam yang sering digunakan antara lain asam nitrat, asam klorida,
dan asam fosfat (Gufta, 1998).
2.3 Logam Timbal (Pb2+)
Timbal merupakan ion penganggu paling banyak di lingkungan dan anggap
sebagai logam berat yang dapat membahayakan secara serius dalam konteks
lingkungan (Virgana, 2014). Unsur Pb dengan nomor atom 82, bobot atom 207,2
g/mol, dan densitas 11,4 g/cm3 merupakan logam yang sangat beracun yang dapat
dideteksi hampir pada seluruh benda mati di lingkungan dan seluruh sistem hayati
(Sulistiawati, 2008).
Timbal (Pb2+) terhirup dan masuk ke dalam tubuh manusia dan menyebar ke
seluruh tubuh melalui aliran darah, kemudian akan diserap kembali di dalam ginjal
serta otak dan disimpan di dalam tulang dan gigi. Manusia mengadsorbsi timbal
bisa melalui air, udara, debu, dan makanan. Sumber utama timbal berasal dari
turunan gugus alkil yang digunakan sebagai bahan aditif bensin (Budi, 2012).
Timbal secara tidak sengaja juga terdapat pada makanan dan minuman.
Dalam air minum, timbal dapat berasal dari kontaminasi pipa, solder, dan keran air.
Komponen ini beracun terhadap seluruh segi kehidupan. Sifat racunnya dapat
merusak sistem saraf, sistem reproduksi, hati, otak, dan mempengaruhi kerja ginjal
(Saeni, 1989). Toleransi konsumsi mingguan unsur ini yang direkomendasikan oleh
WHO bagi orang dewasa dan untuk bayi atau anak-anak adalah 50 dan 25 μg/kg
bobot badan. Mobilitas timbal di tanah dan tumbuhan cenderung lambat dengan
kadar normal pada tumbuhan berkisar 0,5-3 ppm (Suhendrayatna, 2001).
7
2.4 Air Bersih
Air merupakan cairan yang tidak mempunyai rasa, warna maupun bau dan
tidak mengandung zat berbahaya serta pada suhu kamar air masih berbentuk cair.
Air di alam erat hubungannya dengan kehidupan sehari-hari karena air merupakan
elemen yang penting bukan hanya untuk manusia tetapi juga untuk mahkluk hidup
lainnya. Kualitas air untuk keperluan manusia terbagi dalam beberapa kelas,
seperti keperluan untuk minum, masak, cuci dan lain-lain. Pencemaran air oleh
logam-logam berbahaya maupun mikroba dapat memberikan dampak yang
kurang menguntungkan untuk kesehatan. Adanya bermacam-macam kasus
pencemaran pernah dilaporkan di negara maju maupun negara berkembang.
(Harsojo & Darsono, 2014).
Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 14/PRT/M/2010 tentang
menyebutkan bahwa kebutuhan air setiap orang rata-rata secara wajar adalah 60
liter dalam sehari untuk segala keperluannya. Namun, masalah utama sumber daya
air adalah kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus
meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun dari
tahun ke tahun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif
terhadap sumber daya air, termasuk penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat
menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi mahluk hidup yang
bergantung pada sumber daya air (Effendi, 2003).
Tabel 1. Kriteria Mutu Air Berdasarkan Kelas
PARAMETER
SATUA
N
KE
KETERANGAN I II III IV
FISIKA
Temperatur
˚C
deviasi
3
deviasi
3
deviasi
3
deviasi
5
Deviasi temperatur
dari keadaan
alamiahnya
Residu Terlarut mg/L 1000 1000 1000 2000
Residu Tersuspensi
mg/L
50
50
400
400
Bagi pengolahan air
minum secara
konvensional residu
tersuspensi ≤5000
mg/L
KIMIA ANORGANIK
8
pH
6˗9
6˗9
6˗9
5˗9
Apabila secara
alamiah di luar
rentang tersebut, maka
ditentukan
berdasarkan kondisi
alamiah
BOD mg/L 2 3 6 12
COD mg/L 10 25 50 100
DO mg/L 6 4 3 0 angka batas
Total Fosfat sbg P mg/L 0.2 0.2 1 5
NO3 sebagai N mg/L 10 10 20 20
NH3-N
mg/L
0.5
(-)
(-)
(-)
Bagi perikanan,
kandungan amonia
bebas untuk ikan yang
peka ≤ 0,02 mg/L
sebagai NH3
Kobalt mg/L 0.2 0.2 0.2 0
Barium (Ba) mg/L 1 (-) (-) (-)
Boron mg/L 1 1 1 1
Selenium (Se) mg/L 0.01 0.05 0.05 0.05
Kadmium (Cd) mg/L 0.01 0.01 0.01 0.01
Khrom (VI) mg/L 0.05 0.05 0.05 0.01
Timbal (Pb) mg/L 0.01 0.1 0.03 1
Tembaga
mg/L
0.02
0.02
0.02
0.2
Bagi pengolahan air
minum secara
konvensional, Cu ≤ 1
mg/L
Sumber: (Menteri Kesehatan, 2010).
9
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Desain Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif dengan melakukan
eksperimen yaitu hasil penelitian atau percobaan dengan perlakuan tertentu untuk
mendapatkan fakta, dan pengetahuan baru. Eksperimen yang akan dilakukan yaitu uji
efektifitas dan mengetahui ukuran partikel penyerapan timbal (Pb2+) oleh M-
STROPBENT (Microparticle of Strobilus Pine Adsorbent) pada konsentrasi 1000 ppm
dan waktu kontak 50 menit.
3.2 Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data dalam penulisan karya tulis ini adalah data primer dan
data sakunder. Data primer diperoleh dari penelitian tentang strobilus pinus sebagai
mikro adsorben adalah hasil dari uji PSA (Particle Size Analyzer) dan uji AAS
(Atomic Absorption Spectrophotometer). Dan data sakunder diambil dari berbagai
sumber seperti buku, surat kabar, media elektronik dan jurnal ilmiah yang relevan
dengan pembahasan tentang M-STROPBENT.
3.3 Teknik Analisis Data
Teknik analisis data yang dilakukan adalah menganalisis hasil penyerapan
adsorben terhadap timbal (Pb2+) melalui hasil uji PSA dan AAS dengan studi literatur
tentang adsorben yang sudah ada.
3.4 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada tanggal 15 Mei 2017 sampai dengan 20 Agustus
2017 Penelitian ada 4 tahap, yaitu (1) Persiapan alat dan bahan; (2) Pembuatan M-
STROPBENT (Microparticle of Strobilus Pine Adsorbent) di Laboratorium
Fisiologi Tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya; (3) Pengujian PSA
(Particle Size Analyzer) di Laboratorium Fisika Bahan Zat Padat Institut Tekonolgi
Sepuluh November; (4) Pengujian AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer) di
Perusahaan Umum Jasa Tirta 1 Malang.
10
3.5 Alat dan Bahan
Penelitian ini menggunakan alat-alat sebagai berikut:
1. Ayakan ukuran 200 mesh : Untuk mengayak serbuk strobilus pinus
2. Gunting : Untuk menggunting
3. Blender : Untuk menghaluskan serbuk strobilus pinus
4. Timbangan digital : Untuk menimbang bahan dan sampel penelitian
5. Gelas kimia 250 ml : Untuk wadah bahan
6. Pipet : Untuk mengambil bahan yang berbentuk cair
7. Labu ukur 1000 ml : Untuk wadah larutan stok Pb(CH3COO)2
8. Tabung erlenmeyer : Untuk wadah mengaktifkan adsorben dan
pencampuran larutan Pb(CH3COO)2
9. Corong gelas : Untuk memudahkan bahan masuk pada tabung
erlenmeyer
10. Magnetik stirer : Untuk menghomogenkan bahan penelitian
11. Kertas saring : Untuk memisahkan filtrat dan residu dari bahan
yang perlu dipisahkan
12. Oven : Untuk mengkarbonasi strobilus pinus menjadi
arang
Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Strobilus pinus : untuk bahan utama adsorbsi biomassa
2. Timbal asetat : untuk sampel buatan logam berat timbal
3. Buffer asetat pH 3 : untuk menjaga larutan dengan pH 3
4. Aquades : untuk melarutkan Pb(CH3COO)2
5. Larutan HCl 0,1 M : untuk mengaktivasi adsorben
6. pH indikator : untuk mengetahui pH larutan
3.6 Prosedur Penelitian
a. Prosedur Pembuatan Produk M-STROPBENT
1. Mengambil strobilus di tempat, memilih yang sudah jatuh dan kering namun
tampilannya masih bagus.
2. Strobilus dikarbonasi dalam oven pada suhu 350 ºC hingga menjadi arang.
3. Menghaluskan serbuk M-STROPBENT dengan blender selama 2 kali
penghalusan.
11
4. Menyaring arang strobilus dengan menggunakan ayakan 200 mesh.
5. Melakukan pengujian PSA (Particle Size Analyzer) pada serbuk M-
STROPBENT untuk memastikan ukuran serbuk.
b. Prosedur Pembuatan Larutan Stok Timbal (Pb)
1. Menimbang serbuk Pb(CH3COO)2 sebanyak 1 gram.
2. Menambahkan serbuk Pb(CH3COO)2 ke dalam labu ukur berisi aquades
1000 ml.
3. Mengocok hingga homogen.
4. Mendapatkan larutan stok timbal (Pb2+) dengan konsentrasi 1000 ppm dan
siap digunakan untuk pengujian adsorben.
c. Prosedur Perlakuan Adsorbsi Biomassa
1. Menimbang serbuk M-STROPBENT seberat 1 gram.
2. Memasukkan serbuk M-STROPBENT ke dalam tabung erlenmeyer.
3. Menambahkan 5 ml larutan HCl 0,1 M ke dalam tabung erlenmeyer
4. Menambahkan larutan stok buffer asetat pH 3 sebanyak 5 ml pada tabung
erlenmeyer.
5. Melakukan pengadukan menggunakan magnetik stirer dengan kecepatan
1000 rpm selama 15 menit
6. Menyaring larutan untuk memisahkan endapan dan supernatan.
7. Mengukur 10 ml larutan Pb(CH3COO)2 dengan konsentrasi 1000 ppm.
8. Memasukkan larutan Pb(CH3COO)2 dengan konsentrasi 1000 ppm ke
dalam botol sampel.
9. Memasukkan serbuk M-STROPBENT pada larutan Pb(CH3COO)2 dengan
konsentrasi 1000 ppm.
10. Melakukan pengadukan menggunakan magnetik stirer dengan kecepatan
1500 rpm selama 50 menit.
11. Menyaring larutan untuk memisahkan endapan dan supernatan.
12. Supernatan yang dihasilkan akan diuji dengan AAS (Atomic Absorption
Spectrophotometer).
12
Gambar 2. Uji PSA (a), pencampuran M-STROPBENT dengan Pb(CH3COO)2
(b), penyaringan supernatan (c)
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Uji PSA (Particle Size Analyzer)
Proses pembuatan M-STROPBENT dimulai strobilus pinus dikarbonasi
dalam oven pada suhu 350 ºC hingga menjadi arang. Setelah menjadi arang,
strobilus dihaluskan dengan menggunakan blender 2 kali, setelah itu strobilus
disaring dengan menggunakan ayakan 200 mesh untuk menyeragamkan dan
memperkecil ukuran serbuk strobilus menjadi ukuran mikro. Tujuan memperkecil
ukuran serbuk adalah untuk memperluas permukaan dari adsorben sehingga bisa
mengadosrsi adsorbat lebih banyak dari ukuran yang lebih kecil. Untuk
membuktikan bahwa serbuk strobilus sudah berukuran mikro, maka dilakukan uji
PSA (Particle Size Analyzer).
Berdasarkan hasil uji PSA yang sudah dilakukan didapatkan hasil bahwa
ukuran partikel dari serbuk strobilus mencapai 1,3 mikro. Dengan ukuran arang
aktif yang berukuran mikro akan dapat meningkatkan luas permukaan atau tapak
aktif sehingga dapat meningkatkan kapasitas adsorbsi logam timbal lebih efektif
(Sulistiawati, 2008). Luas permukaan arang aktif pada umumnya berkisar dari
850─3000 m2/g.
(a) (b) (c)
4.2 Waktu Kontak Optimum M-STROPBENT dalam Mengadsorbsi Timbal
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorbsi antara lain sifat fisik dan
kimia adsorben seperti luas permukaan, ukuran partikel, waktu kontak, dan kondisi
pH (Fauziah, 2009). Setelah arang strobilus sudah berukuran mikro, arang
13
diaktifkan dengan menggunakan 5 ml larutan HCl 0,1 M. Kemudian menambahkan
5 ml larutan buffer asetat dengan pH 3 untuk menjaga pH pada larutan agar tetap
asam, Hal ini sesuai dengan penelitian Sulistiawati, (2008) adsorben bekerja
optimal pada pH asam untuk mengadsorsi timbal (Pb2+). Setelah itu dilakukan
pengujian daya adsorbsi pada larutan stok Pb(CH3COO)2 dengan konsentrasi 1000
ppm pada tabung erlenmeyer dan melakukan pengadukan menggunakan magnetik
stirer dengan kecepatan 1000 rpm selama 50 menit. Setelah itu disaring dengan
menggunakan kertas saring sehingga akan terpisah endapan dan supernatannya.
Berdasarkan penelitian Gultom dan Lubis (2004) daya adsorbsi juga
dipengaruhi waktu kontak. Waktu kontak antara adsorbat dan adsorben yang
melebihi waktu optimum dapat menyebabkan desorpsi, desorpsi sebagai pelepasan
adsorbat dari permukaan adsorben. Fenomena ini terjadi akibat jenuhnya
permukaan adsorben, sehingga molekul adsorbat yang telah terjerap kembali ke
dalam larutan. Waktu kontak adsorben dengan timbal berbeda-beda tergantung
bahan baku arang aktif yang digunakan dalam pembuatan adsorben.
Tabel 2. Waktu Kontak Adsorben Terhadap larutan stok Pb(CH3COO)2
Adsorben Waktu Kontak
Efektif Kapasitas Adsorbsi
Tongkol jagung
(Sulistiawati, 2008).
120 menit 0,12%
Kulit batang jambu biji
(Lestari, 2010).
90 menit 53,04%
Kulit pisang kepok (Darmayanti
& Supriyadi, 2012)
60 menit 32%
Strobilus pinus 50 menit 98,87%
4.3 Karakterisasi Timbal Hasil Adsorbsi dengan M-STROPBENT
Pada penelitian ini untuk menguji M-STROPBENT dapat mengadsorbsi
timbal menggunakan pada konsentrasi 1000 ppm dan waktu kontak 50 menit.
Berdasarkan uji AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer) yang telah dilakukan
pada supernatan didapatkan hasil bahwa sisa timbal (Pb2+) yang belum terserap
pada konsentrasi 1000 ppm dan waktu kontak 50 menit adalah sebesar 11,28 ppm.
Dengan kalkulasi sebagai berikut sisa timbal (Pb2+) yang sudah terserap adalah
14
1000-11,28 = 988,72 ppm, kemudian untuk mempresentasekan timbal (Pb2+) yang
sudah terserap adalah [(11,28/1000(x100%)] hasilnya 98,87% dan yang belum
terserap adalah 100-98,87=1,128%. Akan tetapi timbal yang belum terserap sebesar
11,28 ppm atau 1,128 % masih diatas standar kualitas air bersih PERMENKES
untuk logam berat timbal, batas maksimum tolerirnya yakni 0,01 ppm. Hasil yang
masih diatas ini disebabkan karena dalam penelitian ini hanya terfokus
membuktikan M-STROPBENT dapat mengadsorbsi timbal. Berikut adalah reaksi
kimia yang terjadi:
Pb(CH3COO)2 + HCl + arang aktif CH3COOH + PbCl2 + arang aktif
Walaupun berdasarkan hasil uji AAS tersebut kapasitas adsorbsi M-
STROPBENT belum mencapai standar kualitas air bersih. M-STROPBENT
memiliki kelebihan yaitu ramah lingkungan, bahan selalu tersedia, mikropartikel,
dan kapasitas adsorbsi timbal lebih tinggi dari pada adsorben penyerap timbal
lainnya. Berikut adalah tabel perbandingan kapasitas adsorbsi dari berbagai
adsorben penyerap timbal lainnya.
Tabel 3. Perbandingan Kapasitas Adsorbsi Adsorben
Adsorben Konsentrasi
Awal (mg/l)
Konsentrasi
Akhir (mg/l)
Kapasitas
Adsorbsi
Tongkol jagung
(Sulistiawati, 2008).
20 0,023 0,12%
Kulit batang jambu biji
(Lestari, 2010).
100 53,04 53,04%
Kulit pisang kapok
(Darmayanti &
Supriyadi, 2012)
50 19,32 38,64%
Strobilus pinus 1000 988,72 98,87%
15
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan kajian dan hasil pembahasan pada bab sebelumnya, maka dapat
disimpulkan sebagai berikut:
1. M-STROPBENT memiliki ukuran 1,3 mikro dan mampu mengadsorpsi secara
optimum timbal (Pb2+) pada pH 3 dari konsentrasi 1000 ppm dan waktu kontak
50 menit menjadi 988,72 atau 98,72 %.
2. M-STROPBENT memiliki kelebihan yaitu ramah lingkungan, bahan selalu
tersedia, mikropartikel, dan kapasitas adsorbsi timbal lebih tinggi dari pada
adsorben penyerap timbal lainnya.
5.2 Saran
Keberhasilan adsorben M-STROPBENT dalam mengadsorpsi limbah
timbal (Pb2+) perlu dikaji lebih lanjut apabila ingin diaplikasikan dalam jumlah
yang sangat besar dan produk adsorben M-STROPBENT perlu penelitian lebih
detail lagi untuk dapat mengadsorbsi timbal sesuai standar kualitas air bersih
PERMENKES.
16
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P., 1999. Kimia Fisika jilid II. United Kingdom: Oxford University Press.
Budi, F. E., 2012. Strategi Penanggulangan Masalah Kesehatan pada Industri
Accu. Malang: Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah Malang.
Businsky, R., 2017. Pinus merkusii-Merkus Pine. [Online] Available at:
Botany.cz/en/pinus-merkusii [Accessed 10 Juli 2017].
Darmayanti & Supriyadi, N. R., 2012. Adsorpsi Timbal (Pb) Dan Zink (Zn) dari
Larutannya Menggunakan Arang Hayati (Biocharcoal) Kulit Pisang Kepok
Berdasarkan Variasi pH. Akademika Kimia, 1(4), pp. 159-165.
Effendi, 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan
Lingkungan Perairan. Yogyakarta: Kanisius.
Fauziah, N., 2009. Pembuatan Arang Aktif Secara Langsung Dari Kulit Acacia
mangium Wild Dengan Aktivasi Fisika dan Aplikasinya Sebagai Adsorben.
Bogor: Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Institut Pertanian
Bogor.
Febryanti, Wahab & Maming, 2014. Potensi Arang Aktif Sekam Padi Sebagai
Adsorben Emisi Gas CO, NO, dan NOx pada Kendaraan Bermotor.
Makassar, FMIPA, Universitas Hasanuddin.
Gufta, F., 1998. Utilization Of Bagasse Fly Ash Generated in The Sugar Industry
for Removal and Recovery of Phenol And P-Nitrophenol. Chem-Technol
Biotechnol, 3(1), pp. 180-186.
Gultom, E. M. & Lubis, M. T., 2014. Aplikasi Karbon Aktif dari Cangkang Kelapa
Sawit dengan Aktivator H3PO4 untuk Penyerapan Logam Berat Cd dan Pb.
Teknik Kimia, 3(1), pp. 5-11.
Harsojo & Darsono, 2014. Studi Kandungan Logam Berat dan Mikroba pada Air
Minum Isi Ulang. Ecolab, 8(2), pp. 53-98.
Kalensun, A., Wuntu, A. & Kamu, V., 2012. Isoterm Adsorpsi Toluena Pada Arang
Aktif Strobilus Pinus (Pinus merkusii). Ilmiah Sains, 12(2), pp. 100-105.
Khaeruddin, 1999. Pembibitan Tanaman HTI. Jakarta, Penebar Swadaya.
KOMINFO JATIM, 2016. Perhutani Pacu Produksi Getah Pinus. [Online]
Available at: Kominfo.jatimprov.go.id [Accessed 5 Oktober 2017].
Lestari, S., 2010. Pengaruh Berat dan Waktu Kontak Untuk Adsorbsi Timbal (II)
Oleh Adsorben dari Kulit Batang Jambu Biji (Psidium guajava L.). Kimia,
8(1), pp. 1-4.
17
Mahadiputra, I. M. M., 2013. Pinus merkusii Jungh. et de Vriese Strain Tapanuli
Berdasarkan Penanda Mikrosatelit. Bogor, IPB Bogor.
Marshall, W. & Mitchell, M., 1996. Agriculture By-Product as Metal Adsorbent:
Sorption Properties and Resistence to Mechanical Abrasion. Chem Technol
Biotechnol, 69(5), pp. 192-198.
Menteri Kesehatan, 2010. Permenkes RI Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010.
[Online] Available at: jdih.pom.go.id [Accessed 1 Oktober 2017].
Plantamor, 2008. Spesies Pinus merkusii. [Online] Available at:
http://www.plantamor.com/index.php?plant=1004 [Accessed 8 Juli 2017].
Saeni, M., 1989. Kimia Lingkungan. Bogor: Pusat antar Universitas Ilmu Hayati,
Institut Pertanian Bogor.
Sallata, K., 2013. Pinus (Pinus merkusii Jungh et de Vriese) dan Keberadaannya Di
Kabupaten Tana Toraja, Sulawesi Selatan. Eboni, 10(2), pp. 85-98.
Suhendrayatna, 2001. Adsorben Logam Berat Dengan Menggunakan Logam Berat.
[Online] Available at: www.shantybio.transdigit.com/?Biology_-
_Mikrobiologi:Bioremoval_Logam_Berat_Dengan_Menggunakan_Microor
ganisme%3A_Suatu_kajian_Kepustakaan.html [Accessed 10 Juli 2017].
Sulistiawati, S., 2008. Modifikasi Tongkol Jagung Sebagai Adsorben Logam Berat
Pb(II). Bogor: Departemen Kimia, FMIPA Institut Pertanian Bogor.
Virgana, S., 2014. Adsorpsi Logam Pb (II) dengan Duckweed (Lemna perpusilla
Torr) yang di Immobilisasi pada Nanopartikel Oksida Besi Magnetite. Jurnal
FMIPA, 3(1), pp. 1-4.
Yudo, S., 2006. kondisi Pencemaran Logam Berat di Perairan Sungai DKI Jakarta.
Pencemaran Logam, 2(1), pp. 1-15.
18
BIODATA KETUA KELOMPOK
Nama Lengkap : Mohammad Jauharul Azmi
NIM : 155040201111001
Program Studi/Jurusan : Agroekoteknologi/Budidaya Pertanian
Fakultas : Pertanian
Tempat dan Tanggal Lahir : Gresik, 08 Agustus 1997
Alamat : Desa Sidomulyo RT.3/RW.4, Sidayu Gresik
E-mail : [email protected]
No.Telp/Hp : 082237764374
Karya Tulis Ilmiah :
Penghargaan di Bidang Ilmiah :
1) Gold Medal IYIA (International Young Inventors
Awards).
1) Chlorobacter DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell):
inovasi rekayasa pemanfaatan daun Amaranthus spp.
dan bakteri fotosintetik sebagai energi alternatif
terbarukan.
2) CRACKIDAE (Crakers Chanidae): Inovasi kue
kering dari daging ikan bandeng sebagai solusi
penyakit busung lapar.
19
BIODATA ANGGOTA 1
Nama Lengkap : Ermila Widyaelina
NIM : 155040201111075
Program Studi/Jurusan : Agroekoteknologi/Budidaya Pertanian
Fakultas : Pertanian
Tempat dan Tanggal Lahir : Sidoarjo, 20 November 1996
Alamat : Desa Kemuning RT.21/RW.04, Tarik, Sidoarjo
E-mail : [email protected]
No.Telp/Hp : 085733264153
Karya Tulis Ilmiah : -
Penghargaan di Bidang Ilmiah : -
20
BIODATA ANGGOTA 2
Nama Lengkap : Duta Randi Arief
NIM : 165040207111124
Program Studi/Jurusan : Agroekoteknologi
Fakultas : Pertanian
Tempat dan Tanggal Lahir : Bandar Lampung, 10 Februari 1999
Alamat : Beringin Jaya RT.08/RW.03, Kemiling, Bandar
Lampung, Lampung
E-mail : [email protected]
No.Telp/Hp : 085718082730
Karya Tulis Ilmiah : -
Penghargaan di Bidang Ilmiah : -