PENGGUNAAN SELULOSA DAUN NANAS

SEBAGAI ADSORBEN LOGAM BERAT CD(II)

Disusun oleh:

Aries Wiwit Handayani

M.0304029

SKRIPSI

Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian

Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Juni, 2010

2

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Seiring dengan meningkatnya industri diberbagai bidang menyebabkan

meningkatnya kuantitas limbah yang dibuang ke lingkungan. Salah satu limbah

tersebut adalah limbah yang mengandung bahan beracun dan berbahaya

(Sariwahyuni, 2006). Pembuangan limbah tanpa pengolahan terlebih dahulu dapat

menyebabkan pencemaran lingkungan, misalnya pengurangan nilai estetika

lingkungan yang berhubungan dengan perubahan warna, bau, dan rasa air. Selain

itu, pencemaran lingkungan berbahaya bagi tumbuhan, binatang, dan manusia

(Torresdey, 1998; Mahvi, 2005).

Limbah yang mengandung logam berat termasuk ke dalam golongan

limbah B3. Pembuangan limbah yang mengandung logam berat ke perairan

ataupun ke lingkungan secara langsung dapat merusak ekosistem yang ada.

Keberadaan logam berat di lingkungan dalam jumlah yang melebihi ambang batas

perlu diperhatikan karena sifat racun yang dimilikinya (Paduraru, 2008;

Kaavessina, 2005).

Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan berat jenis lebih besar dari

5 mg/cm3. Logam berat yang berbahaya di perairan diantaranya adalah antimon

(Sb), arsenik (As), berilium (Be), kadmium (Cd), kromium (Cr), tembaga (Cu),

timbal (Pb), merkuri (Hg), nikel (Ni), selenium (Se), kobalt (Co), dan seng (Zn)

(Paduraru, 2008). Logam berat tersebut tidak dapat didegradasi oleh tubuh,

memiliki sifat toksisitas (racun) pada mahkluk hidup walaupun pada konsentrasi

yang rendah, dan dapat terakumulasi dalam jangka waktu tertentu. Daya racun

yang dimiliki akan bekerja sebagai penghalang kerja enzim, sehingga proses

metabolisme tubuh terputus. Efek selanjutnya, logam berat ini akan bertindak

sebagai penyebab alergi, mutagen, teratogen atau karsinogen bagi manusia. Jalur

masuk logam berat adalah melalui kulit, pernapasan dan pencernaan (Sembiring,

2008; Mahopatra 2009).

3

Dalam rangka untuk mengatasi pencemaran logam berat dilingkungan,

telah dilakukan penelitian tentang metode yang efektif untuk mengurangi

konsentrasi logam berat yang akan dibuang ke perairan, tetapi dalam rentang

waktu yang lama perlakuan tersebut dapat merusak lingkungan akibat dari

akumulasi logam berat yang tidak sebanding dengan masa recovery (perbaikan)

dari lingkungan itu sendiri. Teknik yang lebih baik dari teknik di atas adalah

penetralan logam berat yang aktif menjadi senyawa yang kurang aktif dengan

menambahkan senyawa-senyawa tertentu, kemudian dilepas ke lingkungan

perairan, namun pembuangan logam berat non-aktif juga menjadi masalah karena

dapat dengan mudah mengalami degradasi oleh lingkungan menjadi senyawa

yang dapat mencemari lingkungan. Cara lain adalah reverse osmosis,

elektrodialisis, ultrafiltrasi dan resin penukar ion. Dewasa ini dikembangkan

metode lain yang dinilai lebih efektif, preparasi yang mudah dan pembiayaan

yang relatif murah dibanding metode yang sebelumnya yaitu metode adsorpsi.

Adsorpsi dapat dilakukan terhadap logam berat dengan menggunakan berbagai

macam adsorben, diantaranya zeolit, alofan, kitin-khitosan, biosorben dari

berbagai spesies alga, fly ash, karbon aktif dan selulosa (Prowida, 2003; Yohana,

2004; Kim, 2001; Paduraru, 2008; Herwanto, 2006).

Kadmium (Cd) merupakan pencemar logam berat yang antara lain

terdapat pada limbah cair industri cat, minuman ringan, industri peleburan,

pelapisan logam, limbah padat baterai kadmium-nikel, pupuk fosfat,

pertambangan, pigmentasi, dan industri alloy. Kadmium dapat menyebabkan

penyakit akut dan berbahaya, seperti kerusakan ginjal, emphyseme, hipertensi, dan

lain-lain (Sembiring, 2008). Hal ini diakibatkan adanya proses biotransformasi

dan bioakumulasi kadmium dalam organisme hidup. Di dalam tubuh manusia,

kadmium termasuk ke dalam golongan logam tidak esensial artinya

keberadaannya di dalam tubuh belum diketahui manfaatnya bahkan dapat bersifat

racun. Kadmium termasuk dalam logam berat bersifat toksik tinggi setelah

merkuri.

Telah banyak dilakukan penelitian untuk mengadsorb logam kadmium.

Adsorben yang telah digunakan adalah alofan, biosorben dari berbagai spesies

4

alga, fly ash, karbon aktif, selulosa kayu, dan eceng gondok (Prowida, 2003;

Yohana, 2004; Kim, 2001, Torresdey, 1998).

Selulosa merupakan senyawa yang memiliki karakter hidrofilik karena

adanya gugus hidroksil pada tiap unit polimernya. Permukaaan gugus fungsi

selulosa alam ataupun turunannya dapat berinteraksi secara fisik atau kimia.

Selulosa memiliki gugus fungsi yang dapat melakukan pengikatan dengan ion

logam. Gugus fungsi tersebut terutama gugus karboksil, hidroksil (Ibbet, 2006;

Herwanto, 2006). Aktivasi selulosa dapat dilakukan dengan penambahan alkali

misalnya NaOH, KOH atau LiOH. Dalam Fengel (2005), diungkapkan NaOH

merupakan aktivator yang paling baik dibanding KOH dan LiOH.

Tanaman nanas merupakan salah satu tanaman yang memiliki kandungan

serat yang tinggi. Dalam Norman (1937), disebutkan bahwa dalam serat daun

nanas mengandung 62-79% selulosa. Sedangkan dalam Hidayat (2008),

disebutkan terdapat 69,5-71,5% selulosa dalam serat daun nanas. Kandungan serat

yang tinggi dalam daun nanas ini diharapkan dapat dijadikan sumber selulosa

sebagai alternatif baru untuk adsorben logam berat.

Pada penelitian kali ini dilakukan adsorpsi kadmiun dengan

menggunakan serat daun nanas setelah diaktivasi dengan NaOH 2%. Adsorben

dari serat nanas memiliki keunggulan yaitu keberadaannya yang melimpah, proses

preparasi yang mudah, dan biaya yang relatif murah. Selulosa dari serat nanas

diharapkan dapat menyerap logam kadmium.

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Keberadaan limbah logam berat semakin hari semakin bertambah. Salah

satunya adalah kadmium yang berbahaya bagi manusia sehingga keberadaannya

harus mendapat penanganan yang tepat. Penanganan terhadap limbah logam berat

kadmium dapat dilakukan dengan proses adsorpsi.

Parameter yang berpengaruh pada proses adsorpsi diantaranya waktu

aktivasi adsorben, konsentrasi adsorbat, pH, temperatur, dan waktu kontak. Proses

aktivasi dapat dilakukan dengan asam atau basa dengan variasi konsentrasi

5

aktivator, suhu, dan waktu perendaman. Aktivator yang digunakan untuk adsorben

dari selulosa biasanya dari hidroksida logam alkali. Adsorben yang direndam

dalam aktivator akan berpengaruh terhadap gugus aktifnya. Kondisi pH

lingkungan diperlukan untuk mengatur suasana yang cocok pada proses adsorpsi

yang bergantung pada jenis logam dan jenis adsorben. Karakterisasi terhadap serat

nanas aktif meliputi karekteristik secara visual. Tipe adsorpsi ditentukan dengan

menghitung isoterm Langmuir dan Freundlich. Tipe adsorpsi akan

menggambarkan proses adsorpsi yang terjadi.

2. Batasan Masalah

a. Logam berat yang digunakan adalah kadmium (Cd).

b. Aktivator yang digunakan adalah NaOH 2%.

c. Penentuan kondisi adsorpsi optimum dengan variasi waktu aktivasi adsorben

(0, 12, 24, 48), pH larutan adsorbat (2, 4, 6, 8), dan waktu kontak (0, 10, 20,

30, 40).

d. Penentuan jenis adsorpsi dengan menggunakan isoterm Langmuir dan

Freundlich.

3. Rumusan Masalah

a. Apakah selulosa daun nanas dapat digunakan untuk mengadsorpsi logam

kadmium?

b. Bagaimana pengaruh waktu aktivasi, pH dan waktu kontak optimum untuk

mengadsorpsi logam kadmium menggunakan selulosa daun nanas?

c. Persamaan isoterm adsorpsi apa yang sesuai untuk adsorpsi logam kadmium

menggunakan adsorben selulosa daun nanas?

C. Tujuan Penelitian

a. Mengetahui kemampuan selulosa daun nanas untuk mengadsorpsi logam

kadmium.

6

b. Mengetahui waktu aktivasi adsorben, pH larutan adsorbat, dan waktu kontak

optimum untuk mengadsorpsi logam kadmium menggunakan selulosa daun

nanas.

c. Mengetahui jenis isoterm adsorpsi yang sesuai untuk adsorpsi logam kadmium

menggunakan adsorben selulosa daun nanas.

D. Manfaat Penelitian

a. Memberikan informasi tentang daya adsorpsi Cd(II) oleh selulosa dari selulosa

daun nanas.

b. Memberikan inovasi baru adsorben selulosa daun nanas untuk adsorpsi logam

berat.

c. Memberikan konstribusi dalam bidang lingkungan khususnya untuk

penanganan limbah logam berat.

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Nanas (Ananas comosus)

Tanaman nanas (Ananas cosmosus (L) Merr) yang termasuk famili

Bromeliaceae merupakan tumbuhan tropis dan subtropis yang banyak terdapat di

Indonesia. Bentuk daun nanas menyerupai pedang yang meruncing diujungnya

dengan warna hijau kehitaman dan pada tepi daun terdapat duri yang tajam.

Tergantung dari species atau varietas tanaman, panjang daun nanas berkisar antara

55 sampai 75 cm dengan lebar 3,1 sampai 5,3 cm dan tebal daun antara 0,18

sampai 0,27 cm (Hidayat, 2008).

Serat nanas terdiri atas selulosa dan non selulosa yang diperoleh

melalui penghilangan lapisan luar daun secara mekanik. Lapisan luar daun berupa

pelepah yang terdiri atas sel kambium, zat pewarna yaitu klorofil, xantofill dan

karoten yang merupakan komponen kompleks dari jenis tanin, serta lignin yang

terdapat di bagian tengah daun. Selain itu lignin juga terdapat pada lamela dari

serat dan dinding sel serat (Hidayat, 2008). Komposisi kimia serat nanas dapat

dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Komposisi Kimia Serat Nanas (Hidayat, 2008).

Komposisi kimia Serat nanas (%)

1. Alpha Selulosa 69,5 – 71,5

2. Pentosan 17,0 – 17,8

3. Lignin 4,4 – 4,7

4. Pektin 1,0 – 1,2

5. Lemak dan Wax 3,0 – 3,3

6. Abu 0,71 – 0,87

7. Zat-zat lain (protein, asam

organik, dll.)

4,5 – 5,3

7

Serat yang diperoleh dari daun nanas muda kekuatannya relatif rendah

dan seratnya lebih pendek dibanding serat dari daun yang sudah tua. Sama halnya

dengan serat-serat alam lainnya yang berasal dari daun (leaf fibres), secara

morfologi jumlah serat dalam daun nanas terdiri dari beberapa ikatan serat (bundle

of fibres) dan masing-masing ikatan terdiri dari beberapa serat (multi-celluler

fibre) (Onggo, 2005). Berdasarkan pengamatan dengan mikroskop, sel-sel dalam

serat daun nanas mempunyai ukuran diameter rata-rata berkisar 10 µm dan

panjang rata-rata 4,5 mm dengan ratio perbandingan antara panjang dan diameter

adalah 450. Rata-rata ketebalan dinding sel dari serat daun nanas adalah 8,3 µm.

Ketebelan dinding sel ini terletak antara serat sisal (12,8 µm) (Rahmat, 2007).

Berikut ini gambar mikroskopi selulosa daun nanas :

Gambar 1. Penampang membujur (kiri) dan melintang (kanan)

permukaan selulosa daun nanas (Onggo, 2005)

2. Selulosa

Selulosa (C6H10O5)n adalah polimer berantai panjang polisakarida

karbohidrat, dari β-glukosa. Selulosa merupakan karbohidrat utama yang

disintesis oleh tanaman dan menempati hampir 60% komponen penyusun struktur

tanaman. Selulosa tidak dapat dicerna oleh manusia dan tidak larut dalam air dan

pelarut organik, tetapi larut dalam larutan kuprik hidroksida berammonia (bahan

uji Schweitzer), larutan zink klorida, asam hidroklorik. Selulosa tidak

memberikan warna biru dengan iodin (Artati, 2009).

Selulosa merupakan struktur dasar sel-sel tanaman, oleh karena itu

merupakan bahan alam yang paling penting yang dibuat oleh organisme hidup.

8

Selulosa bahkan dapat diperoleh dalam dunia binatang. Kadar selulosa tertinggi

terdapat dalam rambut biji (kapas, kapok) dan serabut kulit (rami, flax, henep).

Selulosa terdiri dari gugus anhidroglukopiranisa yang bersambung membentuk

rantai molekul. Karena itu selulosa dapat dinyatakan sebagai polimer-linear

glukan dengan struktur rantai yang seragam. Selulosa terdiri dari 10.000 atau lebih

unit D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan (1-4) glikosida. Rantai selulosa

memanjang, dan unit-unit glukosa tersusun dalam satu bidang (Fengel, 1995).

Selulosa pada tumbuhan terdapat di dalam dinding sel pelindung

tanaman, terutama pada tangkai, batang, dahan, dan semua bagian berkayu dari

jaringan tumbuhan. Selulosa tidak hanya merupakan polisakarida struktural

ekstraseluler yang paling banyak dijumpai pada dunia tumbuhan, tetapi juga

merupakan senyawa yang paling banyak diantara semua biomolekul pada

tumbuhan atau hewan.

Stabilisasi rantai-rantai molekul panjang pada selulosa dalam sistem yang

teratur, yaitu pembentukan struktur supramolekul, ditimbulkan adanya gugus-

gugus fungsional yang dapat mengadakan interaksi satu dengan yang lainnya.

Gugus-gugus fungsional tersebut adalah gugus hidroksil, tiga dari padanya terikat

pada setiap unit glukosa. Gugus-gugus -OH tersebut tidak hanya menentukan

struktur supramolekul tapi juga menentukan sifat-sifat fisika dan kimia selulosa

(Fengel, 1995).

Gambar 2. Selulosa (http://buletinlitbang.dephan.go.id., 2009)

3. Kadmium (Cd)

Kadmium berwarna putih keperakan menyerupai aluminium. Logam ini

digunakan untuk melapisi logam seperti halnya seng, sehingga kualitasnya

menjadi lebih baik walaupun harganya lebih mahal. Logam ini juga dapat

9

digunakan dalam elektrolisis dimana logam tersebut direndam atau disemprot.

Seperti halnya Pb, Cd juga banyak digunakan sebagai pigmen untuk industri cat,

enamel dan plastik, biasanya dalam bentuk sulfida yang dapat memberi warna

kuning sampai coklat sawo matang.

Sifat kimia dan kegunaan logam ini :

a. Mempunyai sifat tahan panas sehingga sangat bagus untuk campuran bahan-

bahan keramik, enamel dan plastik.

b. Sangat tahan terhadap korosi, sehingga sangat bagus untuk melapisi pelat besi

dan baja.

c. Kadmium tidak larut dalam basa dan dalam asam kelarutannya lebih kecil

daripada seng. Kadmium banyak digunakan dalam elektroplating, sebagai

elektroda dan sebagai campuran konduktor.

Sifat kimia yang lain yaitu kadmium dapat membentuk persenyawaaan,

antara lain CdO, Cd(OH)2, CdS, CdF2. Persenyawaan kadmium sangat beracun,

kemungkinan karena substitusi kadmium untuk Zn atau logam lain dalam suatu

enzim atau protein lain sehingga sangat berbahaya terhadap manusia (Widowati,

2008).

Tabel 2. Karakteristik Fisik Kadmium (www.cadmium.or.html)

Massa atom

Elektron valensi

Jari-jari

Jari-jari ion Cd2+

Kelimpahan

Densitas

112,40 g.mol-1

4d10 5s2

0,156 nm

0,099 nm

7,9.1016

8,7 g.cm-3

Logam berat kadmium dapat masuk ke dalam tubuh melalui berbagai

cara, diantaranya dari udara yang tercemar, kontaminasi perairan, jalur rantai

makanan dan wadah makanan/minuman yang berlapis kadmium. Kadmium dalam

tubuh dapat merusak sistem fisiologis tubuh antara lain sistem urinaria, sistem

respirasi (paru-paru), sistem sirkulasi darah dan jantung, kerapuhan tulang dan

sistem reproduksi (Widowati, 2008).

10

4. Adsorpsi

Adsorpsi atau penyerapan adalah proses pemisahan komponen tertentu

dari suatu fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben).

Biasanya partikel-partikel kecil adsorben ditempatkan dalam suatu hamparan tetap

dan fluida dialirkan melalui hamparan itu sampai adsorben mendekati jenuh dan

pemisahan yang dikehendaki tidak dapat berlangsung lagi. Peristiwa adsorpsi

banyak digunakan pada industri kimia, misalnya pada pemisahan gas, mengurangi

kelembaban udara, penghilangan bau, dan penyerapan gas yang tidak diinginkan

dari suatu hasil proses (Maron, 1984).

Sedangkan pada peristiwa cairan, adsorben digunakan misalnya untuk

menghilangkan warna pada hasil minyak dan pada larutan gula, serta

menghilangkan rasa dan bau air. Adsorpsi dari fase zat cair digunakan untuk

memisahkan komponen-komponen organik dari limbah zat cair, untuk

memulihkan hasil-hasil reaksi yang tidak mudah dipisahkan dengan destilasi dan

kristalisasi (Maron, 1984).

a. Jenis Adsorpsi

Jenis adsorpsi yang umum dikenal adalah adsorpsi kimia (kemisorpsi)

dan adsorpsi fisika (fisisorpsi).

1) Adsorpsi Kimia (Kemisorpsi)

Adsorpsi kimia terjadi karena adanya gaya-gaya kimia dan diikuti

oleh reaksi kimia. Pada adsorpsi kimia hanya satu lapisan gaya yang

terjadi. Besarnya energi adsorpsi kimia sekitar 100 kj/mol. Adsorpsi jenis

ini menyebabkan terbentuknya ikatan secara kimia sehingga diikuti dengan

reaksi kimia, maka adsorpsi jenis ini akan menghasilkan produksi reaksi

berupa senyawa yang baru. Ikatan kimia yang terjadi pada kemisorpsi

sangat kuat mengikat molekul gas atau cairan dengan permukaan padatan

sehingga sangat sulit untuk dilepaskan kembali. Artinya pelepasan kembali

molekul yang terikat di adsorben pada kemisorpsi sangat kecil (Barrow,

1979).

11

2) Adsorpsi Fisika (Fisisorpsi)

Adsorpsi fisika terjadi karena adanya gaya-gaya fisika. Besarnya

energi adsorpsi fisika sekitar 10 kj/mol. Molekul-molekul yang diadsorpsi

secara fisika tidak terikat kuat pada permukaan, dan biasanya terjadi proses

balik yang cepat, sehingga mudah untuk diganti dengan molekul yang lain.

Adsorpsi fisika didasarkan pada gaya Van Der Waals, dan dapat terjadi

pada permukaan yang polar dan non polar. Adsorpsi juga mungkin terjadi

dengan mekanisme pertukaran ion. Permukaan padatan dapat

mengadsorpsi ion-ion dari larutan dengan mekanisme pertukaran ion.

Karena itu ion pada gugus senyawa permukaan padatan adsorbennya dapat

bertukar tempat dengan ion-ion adsorbat. Mekanisme pertukaran ini

merupakan penggabungan dari mekanisme kemisorpsi dan fisisorpsi,

karena adsorpsi jenis ini akan mengikat ion-ion yang diadsorpsi dengan

ikatan secara kimia, tetapi ikatan ini mudah dilepas kembali untuk dapat

terjadinya pertukaran ion (Barrow, 1979).

Banyak kasus adsorpsi tidak hanya mengikuti satu jenis tipe adsorpsi

tetapi mengikuti kedua tipe adsorpsi tersebut. Beberapa sistem menunjukkan

fisisorpsi pada temperatur rendah dan kemisorpsi pada temperatur yang lebih

tinggi (Maron, 1964).

Fakto-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah (Maron, 1964):

1) Karakleristik fisika dan kimia dari adsorben antara lain luas permukaan

ukuran pori, dan komposisi kimia.

2) Karakteristik kimia dan fisika dari adsorbat antara lain luas permukaan,

polaritas molekul, dan komposisi kimia.

3) Konsentrasi adsorbat di dalam fasa cair.

4) Karakteristik fasa cair antara lain : pH dan temperatur.

5) Sistem waktu adsorpsi.

b. Isoterm Adsorpsi

Dalam sistem cair, isoterm adsorpsi menyatakan variasi adsorben dan

adsorbat yang terjadi dalam larutan ruah pada suhu konstan. Pada kondisi

12

kesetimbangan terjadi distribusi larutan antara fasa cair dengan fasa padat.

Rasio dari distribusi tersebut merupakan fungsi konsentrasi dari larutan. Pada

umumnya jumlah material yang diserap persatuan berat dari adsorben

bertambah sejalan dengan bertambahnya konsentrasi meskipun hal tersebut

tidak selalu berbanding lurus (Arthur, 1990). Beberapa jenis adsorpsi isoterm

yang dikenal adalah :

1) Isoterm Adsorpsi Langmuir

Pertama kali dikembangkan untuk proses penyerapan gas pada permukaan

padatan. Isoterm adsorpsi Langrnuir dibuat berdasarkan beberapa asumsi,

yaitu :

a) Adsorpsi maksimum terjadi saat terbentuk lapisan tunggal yang

menyeluruh.

b) Energi adsorpsi adalah konstan dan tidak tergantung pada sifat

permukaan.

c) Adsorpsi terjadi tanpa disertai interaksi antar molekul-molekul

adsorbat.

d) Adsorbat teradsorpsi pada lokasi tertentu sehingga tidak dapat

bergerak pada permukaan padatan dan bersifat irreversible.

Isoterm adsorpsi Langmuir dianganggap bahwa hanya sebuah

adsorpsi tunggal yang terjadi. Adsorpsi tersebut terlokalisasi, artinya

molekul-molekul zat hanya dapat diserap pada tempat-tempat tertentu dan

panas adsorpsi tidak tergantung pada permukaan yang tertutup oleh

adsorben. Isoterm adsorpsi Langmuir digunakan untuk menggambarkan

adsorpsi kimia (Barrow, 1979).

Proses adsorpsi dapat ditunjukkan dengan sebuah persamaan

kimia:

A (g) + S à AS. ...................................................................(1)

Dimana A adalah adsorbat yang berupa gas, S adalah situs kosong

pada permukaan, dan AS menunjukkan molekul teradsorpsi dari A atau

situs terisi pada permukaan. Persamaan ketetapan, K dapat ditulis:

13

K = Xs.p

X AS …………….......................................................................(2)

Dimana AS adalah fraksi mol dari situs terisi pada permukaan, Xs adalah

fraksi mol dari situs kosong pada permukaan, dan p adalah tekanan gas.

Jika θ = XAS dan Xs = (1-θ) maka persamaan (2) menjadi:

θ-1θ

= Kp ...........................................................................................(3)

Persamaan di atas merupakan persamaan isoterm Langmuir, K adalah

ketetapan kesetimbangan adsorpsi.

Untuk mencari θ maka persamaan (3) dapat ditulis:

q = Kp-1

Kp ...............................................................................(4)

Jika adsorpsi terjadi dalam larutan maka p diganti dengan konsentrasi, C.

Sejumlah substansi yang terserap, m, sebanding dengan θ maka m= b.θ,

dimana b adalah konstanta.

m = Kp1

pK b+

…………...............................................................(5)

Jika persamaan (5) dibalik maka:

m1

= b1

+ K b1

p1

...............................................................................(6)

Dengan membuat plot 1 /m terhadap 1 /p maka harga konstanta K dan b

dapat dihitung dari slope dan intersep grafik (Castellan, 1983).

2) Isoterm Adsorpsi Freundlich

Persamaan ini diturunkan secara empirik, dan berlaku untuk gas

yang bertekanan rendah. Isoterm adsorpsi Freundlich menggambarkan

adsorpsi jenis dimana adsorpsi terjadi pada beberapa lapis dan ikatannya

tidak kuat. Asumsi yang digunakan pada isoterm adsorpsi Freundlich

adalah :

a) Tidak ada asosiasi dan disosiasi molekul-molekul adsorbat setelah

teradsorpsi pada permukaan padatan.

14

b) Hanya berlangsung mekanisme adsorpsi seccara fisis tanpa adanya

chemisorption.

c) Permukaan padat bersifat homogen.

Bentuk persamaan isoterm adsorpsi Freundlich adalah :

m = k. C1/n ………………………………………………………...…(7)

Keterangan :

m = massa zat teradsorpsi tiap satuan massa adsorben (mg/g)

C = konsentrasi larutan (mg/1)

k, n = konstanta

Jika persamaan (7) dilogaritmakan akan terbentuk persamaan (8).

Log m = log k+ 1/n.logC ...................................................................... (8)

Persamaan Freundlich berlaku dengan hasil yang memuaskan bila

diterapkan pada larutan encer (Maron, 1964).

5. Mekanisme adsorpsi Logam Cd (II)

Menurut Terada et al, (1983) dalam Amri (2004), ikatan kimia yang

terjadi antara gugus aktif pada zat organik dengan molekul dapat dijelaskan

sebagai perilaku interaksi asam-basa Lewis yang menghasilkan kompleks pada

permukaan padatan. Pada sistem adsorpsi larutan ion logam, interaksi tersebut

dalam bentuk umum ditulis:

[GH] + MZ+ ↔ [GM(Z-1)]+ + H+

2[GH] + MZ+ ↔ [G2M(Z-2)]+ + 2H+

dengan GH adalah gugus fungsional yang terdapat pada zat organik, dan M adalah

ion logam bervalensi Z.

6. Aktivasi Selulosa dengan NaOH

Aktivasi dalam pengolahan daun nanas merupakan proses yang bertujuan

untuk meningkatkan daya sorpsi. Aktivasi dilakukan untuk memisahkan lignin

dari selulosa yang terdapat didalamnya. Aktivasi dibagi menjadi dua yaitu aktivasi

fisika dan kimia. Aktivasi fisika dapat dilakukan dengan bantuan panas, uap dan

15

gas CO2. Sedangkan aktivasi kimia merupakan aktivasi dengan pemakaian bahan

kimia yang dinamakan aktivator. Aktivator yang sering digunakan adalah

hidroksida logam alkali, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah, ZnCl2,

asam-asam anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4 (Yunita, 2009).

Aktivator yang digunakan untuk adsorben dari selulosa biasanya dari

hidroksida logam alkali. Disamping NaOH dan KOH, litium hidroksida juga

digunakan sebagai aktivator. Aktivasi dengan KOH 5% dan 24 %, selulosa yang

dihasilkan masih cukup banyak mengandung lignin. Dengan alkali yang berbeda,

maka kandungan lignin dapat dikurangi. Namun secara simultan derajat

polimerisasi dan selulosa yang dihasilkan menurun. Pada umumnya selulosa yang

dihasilkan tergantung pada spesies kayu dan terutama pada prosedur aktivasi

(Fengel, 1995)

Natrium hidroksida dan litium hidroksida lebih kuat daripada kalium

hidroksida untuk menghilangkan lignin (Fengel, 1995). Dalam Onggo (2005),

dijelaskan bahwa proses pulping untuk tanaman selain kayu semisal serat nanas,

optimum menggunakan alkali NaOH.

Nanas adalah tumbuhan yang banyak mengandung selulosa setelah padi,

nanas dapat diolah dengan natrium hidroksida sehingga lignin dapat dipisahkan

dari selulosa. Jerami padi yang diaktivasi dengan NaOH 2% ternyata dapat

melepaskan lignin, sehingga dapat menyerap zat warna merah (Suwarsa, 1998).

Sodium hidroksida (NaOH) merupakan padatan kristal yang rapuh, putih,

dan tembus cahaya. Karena NaOH bersifat korosif di semua jaringan tubuh

manusia maka disebut juga soda kaustik (caustic soda). Sodium hidroksida

diproduksi dalam keadaan anhidrat berbentuk balok, serpihan, atau butiran

padatan, tetapi digunakan dalam bentuk larutan.

Larutan NaOH encer merupakan alkali kuat. Oleh karena itu NaOH

digunakan dalam reaksi-reaksi netralisasi untuk membentuk garam sodium.

Sodium hidroksida dalam industri kimia terutama digunakan sebagai pengontrol

pH, netralisasi, pembersih gas, dan katalis. Di dalam industri kertas digunakan

untuk mengekstraksi lignin selama proses pemutihan, dan menetralisasi aliran

limbah asam. NaOH juga digunakan untuk memproduksi sabun dan detergen.

16

Dalam industri tekstil NaOH digunakan sebagai bahan sutra, bahan celup val (val

dyeing) dan penggosok (Kirk-Othmer, 1998). Sifat-sifat fisik dari NaOH murni

dapat dilihat pada tabel 4.

Tabel 3. Sifat-sifat Fisik NaOH Murni (Kirk-Othmer, 1998)

No Sifat-sifat Fisik Harga

1 Berat molekul 39, 998

2 Titik leleh 318° C

3 Titik didih 1338° C

4 Panas spesifik (T = 200 C) l,48J/g .°C

5 ΔGf -3.79,5 Kj/ mol

6 ΔHf 64,45 Kj/mol

B. Kerangka Pemikiran

Pengolahan limbah logam berat bertujuan untuk menghilangkan atau

mengurangi kandungan logam berat dalam perairan. Pada penelitian kali ini

memanfaatkan selulosa dari daun nanas sebagai adsorben logam berat dengan

aktivator NaOH. Daun nanas memiliki kandungan selulosa yang tinggi sehingga

gugus OH pada selulosa daun nanas dapat mengikat logam berat.

Daun nanas perlu diaktivasi untuk memisahkan selulosa dari lignin.

Aktivasi dilakukan dengan penambahan larutan NaOH 2%. Variasi waktu aktivasi

daun nanas dengan NaOH berpengaruh terhadap kualitas adsorben yang

dihasilkan. Sehingga keberadaan lignin sebagai penghambat adsorpsi pada proses

adsorpsi dapat diminimalkan. Semakin lama waktu aktivasi semakin banyak

lignin yang terlarut.

Kondisi pH lingkungan akan berpengaruh pada adsorpsi. Pada kondisi

asam, ion H+ berlebih. Pada keadaan asam terjadi kompetisi antara ion H+ dan

Cd2+ untuk berikatan dengan selulosa. Pada pH basa keberadaan ion OH- berlebih.

Dan pada kondisi yang terlalu basa logam akan membentuk Cd(OH)2 yang

berbentuk endapan.

17

Variasi waktu kontak dilakukan untuk mengetahui waktu kontak

optimum logam berat terserap. Dengan gugus aktif yang semakin banyak

diharapkan waktu kontak yang dibutuhkan relatif pendek.

Proses penyerapan ion logam Cd2+ terhadap selulosa terjadi karena

adanya ikatan antara Cd2+ dengan gugus OH dari selulosa sehingga akan terjadi

proses adsorpsi secara kimia.

C. Hipotesis

1. Selulosa daun nanas dapat digunakan untuk mengadsorpsi logam kadmium.

2. Kemampuan adsorpsi selulosa dari daun nanas akan optimum pada kondisi

waktu aktivasi yang lama, pH sebelum logam Cd mengendap dan waktu

kontak yang singkat.

3. Jenis isoterm adsorpsi yang sesuai untuk adsorpsi logam berat Cd oleh

selulosa dari daun nanas adalah isoterm Langmuir.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A.Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode

secara eksperimental laboratoris untuk mengetahui kondisi optimum adsorpsi

logam berat Cd (II) dengan adsorben dari selulosa daun nanas dan jenis

adsorpsinya.

Variabel-variabel dalam penelitian ini meliputi :

1. Kondisi adsorpsi yaitu waktu aktivasi, pH dan waktu kontak.

2. Konsentrasi larutan Cd (II) pada penentuan isoterm adsorpsi.

B.Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini akan dilakukan pada bulan November 2009 sampai dengan

Maret 2010 di Sub Laboratorium Kimia Laboratorium Pusat MIPA, Universitas

Sebelas Maret.

C.Teknik Pengambilan Data

1. Alat yang digunakan :

a. Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS) merk Shimadzu type AA-6650

b. Blender (Phillips)

c. pH meter model 710 A, Orion Boston USA

d. Timbangan Listrik (Sartorius, model BP 110)

e. Magnetik stirer

f. Stirer

g. Peralatan gelas (Pyrex)

2. Bahan yang dibutuhkan :

a. Daun nanas yang diperoleh dari Wonogiri Jawa Tengah

b. Cd(NO3)2.4H2O (Merck)

19

c. NaOH p.a (Merck)

d. HCl 37%(Merck)

e. HNO3 65% (Merck)

f. Kertas saring

g. Akuadestilasi (lokal)

D.Prosedur Penelitian

1. Aktivasi Daun Nanas

Daun nanas dicuci dengan air mengalir sampai bersih, kemudian

dihaluskan secara mekanik dengan blender. Kemudian diaktivasi dengan NaOH

2% (w/v) dengan perbandingan 1 : 30 (w:v). Waktu aktivasi divariasi 0, 12, 24, 48

jam. Kemudian dicuci dengan air hingga air cucian terakhir netral. Setelah itu

dikeringkan dengan oven pada suhu 100oC. Setelah kering serat daun nanas aktif

diayak kasar. Hasilnya yang kemudian digunakan sebagai adsorben untuk langkah

selanjutnya.

2. Penentuan Waktu Aktivasi, pH, dan Waktu Kontak Optimum

Serat daun nanas aktif sebanyak 0,15 gram variasi waktu perendaman

ditambahkan ke dalam 25 ml larutan Cd (II) 5 ppm yang telah diatur pH-nya

dengan penambahan HCl dan NaOH sehingga diperoleh pH 2, 4, 6 dan 8. Larutan

Cd (II) dan adsorbennya distirer selama 0, 10, 20, 30, dan 40 menit. Larutan hasil

pengocokkan kemudian disaring dan diukur absorbansinya denngan AAS. Waktu

aktivasi, pH dan waktu kontak optimum yang didapatkan kemudian digunakan

untuk langkah percobaan selanjutnya.

3. Penentuan Isoterm Adsorpsi

Serat daun nanas aktif sebanyak 0,15 gram ditambahkan ke dalam 25 ml

larutan logam Cd(II) dengan variasi konsentrasi 4, 6, 7, 8, 9, 10 ppm dengan

kondisi optimum. Kemudian distirer dengan waktu kontak optimum. Setelah itu

disaring dan diukur absorbansinya dengan AAS.

20

E.Teknik Analisis Data dan Penyimpulan Hasil

Untuk mengetahui kondisi optimum penyerapan logam Cd(II) oleh serat

nanas dilakukan variasi kondisi percobaan yang meliputi waktu aktivasi, pH dan

waktu kontak. Ketiga hasil dari percobaan tersebut dianalisis dengan uji statistik

Anova Univariate dan Duncan.

Jenis isoterm adsorpsi yang terjadi pada adsorpsi serat nanas pada Cd(II)

dapat diketahui dari perhitungan menggunakan persamaan isoterm adsorpsi

Langmuir dan Freundlich. Kemudian diuji statistik dengan Regresi Linier

Sederhana. Jenis adsorpsi ditentukan dari harga koefisien korelasi r yang

mendekati satu.

F.Teknik Pengunpulan Data

Data yang dihasilkan berupa data kuantitatif dan kualitatif. Secara

kuantitatif diperoleh data kemampuan adsorben untuk menyerap logam Cd(II).

Secara kualitatif diperoleh data karakteristik adsorben berupa perubahan warna

adsorben sebelum dan sesudah aktivasi.

Data kuantitatif diperoleh dari konsentrasi Cd(II) yang tersisa setelah

proses adsorpsi. Konsentrasi diperoleh berdasarkan data absorbansi yang diukur

dengan AAS. Dari data absorbansi akan diketahui konsentrasi logam Cd(II) yang

terserap (mg/g).

G.Teknik Analisa Data

Konsentrasi logam Cd(II) diperoleh dari data absorbansi hasil analisa AAS

dengan bantuan kurva standar sehingga besarnya logam Cd(II) yang terserap

(mg/g) dapat diketahui. Penentuan kondisi optimum adsorpsi serat nanas aktif

untuk logam Cd(II) menggunakan uji Anova dengan taraf nyata 0,05 dan

dilanjutkan dengan uji Duncan.

Jenis isoterm yang terjadi dapat diketahui dengan membandingkan harga

konstanta r dengan menggunakan persamaan isoterm absorbsi Langmuir dan

Freundlich. Konstanta r diperoleh dari uji statistik dengan metode Regresi Lenear

Sederhana. Jenis isoterm dipilih untuk harga r yang paling mendekati satu.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Aktivasi Daun Nanas

Aktivasi merupakan suatu proses untuk menghilangkan zat-zat pengotor

sehingga akan mengaktifkan gugus-gugus aktif yang ada. Fungsi dari aktivasi

dalam penelitian ini adalah untuk melarutkan senyawa-senyawa dalam serat daun

nanas yang dapat menghambat proses adsorbsi selulosa daun nanas. Hasil dari

aktivasi daun nanas dapat dilihat pada lampiran 4. Secara struktur serat daun

nanas tersusun dari selulosa, hemiselulosa, lignin, pektin, lilin, dan lemak, serta

zat-zat lain yang larut dalam air (Onggo, 2005).

Dalam Onggo (2005), lignin merupakan senyawa aromatik berbentuk

amorf, kurang menyerap air, dan larut dalam alkali. Lignin dalam tumbuhan

berfungsi sebagai pengikat sel-sel lain, dalam hal ini sel selulosa, menjadi satu

kesatuan sehingga bisa menambah kekerasan dan kekuatan tumbuhan (mechanical

strength). Keberadaan lignin bersama-sama dengan selulosa tidak menguntungkan

pada saat adsorpsi. Fungsi lignin sebagai pengikat antar sel selulosa akan

menghambat proses adsorbsi. Larutan NaOH digunakan sebagai pelarut yang akan

menghilangkan lignin tersebut. Dari Han (1999), selain lignin, senyawa yang larut

dalam NaOH adalah hemiselulosa, pektin, lemak, lilin, dan protein.

Setelah proses aktivasi diamati bentuk visual dan warna serat daun nanas.

Secara visual bentuk serat daun nanas adalah serat memanjang. Sifat fisik serat

daun nanas alam berwarna hijau, sedangkan serat daun nanas aktif berwarna

kuning muda, hal ini menunjukkan pigmen telah terlarut.

B. Penentuan Kondisi Optimum

Kondisi adsorbsi yang dioptimasi meliputi waktu aktivasi, waktu kontak,

dan pH. Optimasi ketiga variabel ini dilakukan secara bersamaan. Hasil

adsorbansi dapat dilihat pada lampiran 9, sedangkan untuk daya serap dari serat

22

daun nanas terhadap logam Cd(II) dapat dilihat pada lampiran 11. Untuk

mengetahui kondisi optimum dilakukan uji statistik Anova univariate dilanjutkan

dengan uji Duncan terhadap daya serap.

1. Pengaruh Waktu Aktivasi

Didalam serat nanas terdapat selulosa, lignin, hemiselulosa dan senyawa

lain yang larut dalam air. Keberadaan lignin akan menurunkan proses adsorpsi.

Hal ini karena keberadaan lignin yang tinggi menunjukkan densitas atau kerapatan

yang tinggi pula sehingga akan menghalangi proses transfer ion, dalam hal ini

kadmium ke sisi aktif adsorben. Lignin larut dalam larutan NaOH. Hemiselulosa

merupakan polisakarida dari manosa dan galaktosa. Keberadaan hemiselulosa

akan meningkatkan proses sorpsi, semakin banyak hemiselulosa kapasitas

adsorpsi semakin besar (Han, 1999). Lignin dan hemiselulosa, keduanya larut

dalam NaOH. Pengaruh waktu aktivasi terhadap daya serap dapat dilihat pada

gambar grafik di bawah ini.

Gambar 3. Grafik Pengaruh Waktu Aktivasi (vol. larutan Cd2+: 25 mL,

konsentrasi Cd2+: 5 ppm)

Dari analisis Duncan pada lampiran 13, terlihat tiap waktu aktivasi

memiliki pengaruh yang berbeda. Dari hasil penelitian pada grafik di atas

diketahui bahwa waktu aktivasi semakin lama maka daya serapnya juga naik

23

kemudian mengalami penurunan lagi. Titik optimum dicapai pada waktu aktivasi

24 jam. Pada waktu aktivasi 48 jam mengalami penurunan. Dari lampiran 5

terlihat bahwa semakin lama waktu aktivasi, rendemen yang dihasilkan semakin

menurun. Hal ini karena semakin lama waktu aktivasi senyawa-senyawa dalam

daun nanas yang larut dalam NaOH semakin banyak (Han, 1999). Analisa dari

fenomena ini adalah pada waktu aktivasi 0 atau tanpa aktivasi, keberadaan lignin

dalam serat daun nanas dalam keadaan maksimum sehingga akan menurunkan

daya sorpsi. Semakin lama waktu aktivasi lignin dan hemiselulosa semakin sedikit

atau yang terlarut dalam NaOH semakin banyak. Pada waktu aktivasi 12 jam daya

serap meningkat karena keberadaan ligninnya lebih sedikit dibandingkan

keberadaan lignin dalam serat daun nanas tanpa aktivasi. Begitu pula pada kondisi

waktu aktivasi 24 jam. Pada kondisi waktu aktivasi 48 jam daya serapnya

menurun, hal ini disebabkan karena semakin lama waktu aktivasi hemiselulosa

yang terlarut semakin banyak sehingga menurunkan banyaknya sisi aktif.

2. Pengaruh pH

Pengaruh pH terhadap daya serap dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 4. Grafik Pengaruh pH (vol. larutan Cd2+: 25 mL, konsentrasi

Cd2+ : 5 ppm)

24

Kondisi pH optimum dicapai pada pH 4. Pada perlakuan pH terdapat

kenaikan daya serap dari pH 2 ke pH 4, tetapi mengalami penurunan daya serap

pada pH 6 dan naik lagi pada pH 8. Pada pH 2 daya sorpsi paling kecil,. Hal ini

dikarenakan pada pH 2 kondisi asam dengan H+ berlebih, sehingga akan terjadi

kompetisi antara H+ dengan Cd2+ untuk berikatan dengan selulosa (Al-Hawas,

2008; Igwe, 2005; Srivastava, 2004; Souag, 2009). Karena keberadaan H+

berlebih maka H+ akan menggantikan Cd untuk terikat pada selulosa, akibatnya

Cd tidak teradsorp oleh selulosa. Srivastava (2004) menjelaskan bahwa pada pH

6-6,5 Cd dalam larutan akan membentuk Cd(OH)+. Manahan (2004) menyatakan

pada pH 6-7 Cd akan membentuk Cd(OH)+. Dari data diketahui bahwa adsorbsi

Cd mengalami penurunan pada pH 6 yang kemungkinan dikarenakan

terbentuknya Cd(OH)+ dalam larutan dan sukar teradsorb oleh selulosa daun

nanas. Kemudian pada pH 8 daya serap mengalami kenaikan lagi. Hal ini

kemungkinan disebabkan karena pada pH 8 akan terbentuk Cd(OH)2 yang

berbentuk endapan sehingga konsentrasi awal Cd2+ dalam larutan kurang dari 5

ppm. Maka ketika dikonversi ke dalam daya serap akan terlihat kenaikan daya

serap. Hasil perhitungan daya serap pada pH 8 apabila konsentrasi awal tidak 5

ppm menunjukkan bahwa antara pH 6 dan pH 8 tidak berbeda nyata. Hal ini dapat

dilihat pada grafik 6 di bawah ini.

25

Gambar 5. Grafik Pengaruh pH saat konsentrasi awal pH 8 tidak sama

dengan 5 ppm (vol. larutan Cd2+: 25 mL, konsentrasi Cd2+ : 5

ppm)

Dari analisis Duncan pada lampiran 14 dapat diketahui bahwa tiap

perlakuan pH memiliki pengaruh yang berbeda nyata terhadap daya serap selulosa

daun nanas terhadap logam Cd(II). Telah banyak dilakukan penelitian tentang

pengaruh pH terhadap adsorpsi logam berat dalam larutan. Dalam Igwe (2005),

dijelaskan bahwa proses adsorpsi berbagai oin logam optimum pada range pH

yang berbeda-beda. Perbedaan ini dipengaruhi oleh tipe adsorben, ion logam, dan

atau konsentrasi ion logam.

3. Pengaruh Waktu Kontak

Waktu kontak merupakan waktu yang diberikan selulosa daun nanas untuk

mengadsorb logam kadmium. Penentuan waktu kontak optimum dilakukan

dengan memvariasi waktu kontak untuk tiap pH dan waktu aktivasi. Grafik di

bawah ini menunjukkan pengaruh waktu kontak terhadap daya serap.

Gambar 6. Grafik Pengaruh Waktu Kontak (vol. larutan Cd2+: 25 mL,

konsentrasi Cd2+ : 5 ppm)

Dari analisis Duncan, pada lampiran 15, tiap waktu kontak memberikan

pengaruh yang berbeda nyata. Waktu kontak optimum dicapai pada 20 menit.

26

Selanjutnya mengalami penurunan. Sebelum mencapai waktu 20 menit

kemungkinan gugus aktif dari selulosa daun nanas belum mencapai kejenuhan,

artinya masih banyak gugus aktif yang belum digunakan untuk mengadsorb

kadmium. Pada waktu 20 menit, gugus aktif yang digunakan untuk mengadsorb

kadmium dalam jumlah yang optimum. Setelah 20 menit, daya serap mengalami

kondisi yang hampir-hampir mendatar. Hal ini disebabkan karena gugus aktif

pada selulosa telah jenuh setelah pemberian waktu kontak 20 menit.

Sesuai dengan uji statistik, diperoleh bahwa waktu perendaman, waktu

kontak, dan pH memberikan pengaruh yang nyata terhadap daya serap. Hal ini

ditunjukkan dengan nilai signifikansi dibawah 0,05 seperti yang terlihat pada

lampiran 10. Kondisi optimum dicapai pada waktu aktivasi 24 jam, waktu kontak

20 menit, dan pH 4 dengan daya serap 0,7123 mg/g.

C. Penentuan Isotherm Adsorbsi

Penentuan isotherm adsorbsi dilakukan dengan melakukan adsorbsi

kadmium dengan adsorben selulosa daun nanas pada kondisi optimum yaitu serat

daun nanas yang telah diaktivasi selama 24 jam, waktu kontak 20 menit, dan pH

4. Data hasil adsorbsi dapat dilihat pada lampiran 18.

Berdasarkan data pada lampiran 18 tersebut maka dilakukan uji secara

regresi linear sederhana dengan menggunakan persamaan Langmuir dan

Freundlich. Dengan menggunakan persamaan isotherm Langmuir pbKbm1111

+= ,

dari 1/c dan 1/m (sistem adsorbsi dalam larutan, sehingga 1/p sebanding dengan

1/c) diperoleh kurva isotherm seperti di bawah ini :

27

Gambar 7. Kurva Isoterm Langmuir (vol. larutan Cd2+: 25 mL, waktu aktivasi :

24 jam, pH : 4, waktu kontak : 20 menit)

Dari kurva di atas diperoleh persamaan linear 424,0194,6 += xy dengan

koefisien regresi linear r = 0,975. Data perhitungan dapat dilihat di lampiran 18.

Uji statistik regresi linear sederhana untuk persamaan Langmuir dapat dilihat pada

lampiran 21.

Isoterm Langmuir menunjukkan bahwa proses adsorpsi terjadi secara

kimia. Asumsi pada isoterm Langmuir adalah masing-masing gugus aktif

adsorben hanya akan mengadsorpsi satu molekul adsorbat saja sehingga adsorbsi

hanya akan terbatas pada pembentukan lapisan tunggal (monolayer) (Amri, dkk.

2004). Gugus -OH dari selulosa akan mengikat Cd2+ dalam larutan. Mekanisme

yang mungkin terjadi dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

:OH

:OH

Cd2+

O

O

Cd 2H+

Gambar 9. Mekanisme Interaksi Selulosa-Cd (Amri, dkk. 2004)

28

Kurva isoterm Freundlich ditentukan dengan menggunakan persamaan

isoterm Freundlich Cn

km log1

loglog += . Dibuat kurva log C Vs log m seperti

terlihat pada kurva di bawah ini :

Gambar 9. Kurva Isoterm Freundlich (vol. larutan Cd2+ : 25 mL, waktu aktivasi :

24 jam, pH : 8, waktu kontak : 20 menit)

Dari perhitungan diperoleh persamaan 701,0686,0 -= xy dengan r =

0,968. Data perhitungan dapat dilihat di tabel lampiran 18, sedangkan uji statistik

regresi linear sederhana untuk persamaan Freundlich dapat dilihat pada lampiran

21. Isotherm Freundlich menggambarkan proses yang terjadi secara fisika. Ion

Cd2+ hanya menempel pada permukaan selulosa saja dan terikat tidak kuat

sehingga mudah lepas.

Dari harga r masing-masing persamaan, diketahui bahwa harga r dari

persamaan Langmuir hampir sama dengan harga r dari persamaan Freundlich.

Dari harga r yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa percobaan adsorbsi logam

Cd(II) dengan adsorben selulosa daun nanas mengikuti persamaan Langmuir dan

Freundlich, dengan kecenderungan relatif terhadap persamaan Langmuir. Dapat

diartikan bahwa interaksi yang terjadi adalah secara kimia dan fisika.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan :

1. Selulosa daun nanas dapat digunakan sebagai adsorben Cd (II).

2. Kondisi optimum proses absorbsi serat daun nanas aktif terhadap

logam Cd (II) adalah lama waktu perendaman 24 jam, pH 4, dan

waktu kontak selama 20 menit dengan daya serap 0,7123 mg/g.

3. Jenis isotherm yang sesuai untuk absorbsi serat daun nanas aktif

terhadap logam Cd (II) adalah isotherm Langmuir dan Freundlich.

B. Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka saran dari

penulis adalah :

1. Melakukan modifikasi adsorben untuk menaikkan daya serap terhadap

logam kadmium.

2. Merancang percobaan untuk adsorpsi logam Cd(II) dengan selulosa

daun nanas diatas pH 8.

30

DAFTAR PUSTAKA

Amri, A., Supranto, Fahrurozi, M., 2004, Kesetimbangan Adsorpsi Optional Campuran Biner Cd(II) dan Cr(III) dengan Zeolit Alam Terimpregnasi 2-merkaptobenzotiazol, Jurnal Natur Indonesia, Vol. 6, pp. 111-117.

Al-Hawas, I., 2008, The Impact of EC and pH on Adsorption of Zn and Cd by Polygorskite Mineral, European Journal of Scientific Research, Vol. 24, pp. 451-462.

Artati, E.K., Effendi, A., Haryanto, T., 2009, Pengaruh Konsentrasi Larutan pemassak pada Proses Delignifikasi Eceng Gondok dengan Proses Organosolv, Ekuilibrium, Vol. 8 No. 1, hal 25-28.

Arthur, W. A., 1990, Physical Chemistry Surfaces, John Wiley and Sons, Inc. California.

Barrow, G.M., 1979, Physical Chemistry , 4th ed, Mc Graw Hill International Book Company, Tokyo.

Castellan, G. W., 1983, Physical Chemistry,3th ed, University of Maryland The Benjamin Cumings Publishing Company. Inc, Menlo Park. California.

Fengel, D., and Gerd, W., 1995, Kayu, Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Gordon, M. B, 1988, Physical Chemistry.4th ed, Mc Brawhill, Singapore.

Han, J.S., 1999, Stormwater filtration of Toxic Heavy Metal ions using lignocellullosic Materials Selection Process, Fiberization, Chemical Modification, and Mat Formation, 2nd Inter-Regional Conference on Environmental-Water.

Herwanto, B., Santoso, E., 2006, Adsorpsi Ion Logam Pb (II) pada Membran Selulosa Kitosan Terikat Silang, Akta Kimia Indonesia, Vol 22 No. 1, 9-24.

Hidayat, P., 2008, Teknologi Pemanfataan Serat Daun Nanas sebagai Alternatif Bahan Baku Tekstil, Teknoin, Vol 13, 31-35.

Ibbet, R.N., Kaenthong, S., Philips, D.A.S., Wilding, M.A., 2006, Charaterisatim of Porosity of Regenerated Cellulosil Fibres Using Classical Dye Adsorbtian Techniques, Lenzinger Berichte, Vol 88, 77-86.

Igwe, J.C., Nwokennaya, E.C., Abia, A.A., 2005, The Role of pH in Heavy Metal Detoxification by Biosorption fron Aqueous Solutions Containing Chelating Agents, Africcan Journal of Biotechnology, Vol. 4, hal 1109-1112.

31

Kaavessina, M., 2005, Kesetimbangan Adsorpsi Logam Berat (Pb) dengan Adsorben Chitin Secara Batch, Ekuilibrium, Vol. 4, hal 36-44.

Kartohardjono, S., Lukman, M.A., Manik, G.P., Pemanfaatan Kulit Batang Jambu Biji (Psidium guajava), untuk Adsorpsi Cr(VI) dari Larutan, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

Kim, D.W., Jan, Y. H., Kim, C. S., and Lee, N. S., 2001, Effect of Metal Ions on The Degradation and Adsorption of Two Cellobiohydrolases on MicrocrystallineCellulose, Bull Korean Chemical Society, Vol 22 No. 7, 716 -720.

Kirk dan Othmer, 1992, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed. John Wiley and Sons. Inc. New York.

Mahvi, A.H., Naghipour, D., Vaezi, F., Nazmara, S., 2005, Teawaste as An Adsorbent for Heavy Metal Removal from Industial Watewaters, American journal of Applied Sciences, Vol. 2, pp. 372-375

Manahan, S.E., 2004, Environmental Chemistry, CRC Press, Florida.

Maron, S.H., Prutton, C.F., 1964, Principles of Physical Chemistry, The Macmillan Company, New York.

Mohapatra, M., Khatun, S., Anand, S., 2009, Adsorption Behaviour of Pb(II), Cd(II) and Zn(II) on NALCO Plant Sand, Indian Journal of Chemical Technology, Vol. 16, pp. 291-300.

Norman, A. G., 1937, The Composition of Same Less Common Vegetable Proses. Biochemistry Section, 1575-1578.

Onggo, H., Astuti, J.T., 2005, Pengaruh Sodium Hidroksida dan Hidrogen Peroksida terhadap Rendemen dan Warna Pulp dari Serat Daun Nenas, Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis, Vol. 3, No. 1, hal 37-43.

Paduraru, C., Tofan, L., 2008, Investigations on The Possibility of Natural Hemp Fibres use for Zn (II) Ions Removal From Wastewaters, Environment Engineering and Management Journal, Vol.7, 687-693.

Prowida, D., 2003, Karakterisasi Alofan Alam yang Diaktivasi dengan HCl sebagai Adsorben Limbah Logam Berat Seng (Zn), Skripsi, Kimia FMIPA, UNS, Surakarta.

Rakhmat, F.A dan Fitri, H., 2007, Budidaya dan Pasca Panen Nanas. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Kalimantan Timur Departemen Pertanian.

32

Sariwahyuni, 2006, Penyerapan Logam Pb dan Cd pada Berbagai Kombinasi pH Larutan Media Tanam dan Lama Penanaman Gulma Air Enceng Gondok (Eichhornia crossipes), Majalah Teknik Industri Vol : 11 No. 19.

Sembiring, Z., Suharso, Regina, Faradila, M., Murniyarti, 2008, Studi Proses Adsorbsi – Desorbsi Ion Logam Pb (II), Cu (II), dan Cd (II) terhadap Pengaruh Waktu dan Konsentrasi pada Biomasssa Nannochloropsis sp. Yang Terenkapsuli Aqua-Gel Silika dengan Metode Kontinyu, Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-11. 591-607.

Souag, R., Djilali, T., Benchreit, B., Ali, B., 2009, Adsorbtion of Heany Metals (Cd, Zn and Pb) from Water Using Keratin Powder Prepared from Algerian Sheep Hoofs, Europeab Journal of Scientifict Research, Vol. 35 No. 3 pp. 416-425

Srivastava, P., Singh, B., Angove, M.J., 2004, Competitive Adsorption of Cadmium (II) onto Kaolinite as Affected by pH, Australian New Zealand Soils Conference 5-9 December 2004, University of Sydney, Australia.

Suwarsa, S., 1998, Penyerpan Zat Warna Tekstil BR Red HE 7B oleh Jerami Padi, JMS, Vol 3 No. 1, 32-40.

Torresdey, J.L.G., Hernandez, A., Tiamann, K.J., Bibb, J., Rodriguez, O., 1998, Adsorption of Toxic Metal Ions from Solution by Inactivated Cells of Larrea tridentata (Creosote Bush), Journal of Hazardous Substance Research, Vol 1.

Widowati, W., Astiana, S., Raymond, J.R., 2008, Efek Toksik Logam, Andi Offset, Yogyakarta.

Yohana, TMA, 2004, Kajian Aktivasi Alofan oleh Asam Klorida (HCl) dan Asam Flourida (HF) serta Kemampuan Alofan Mensorpsi Ion Logam Cd dalam Limbah Cir Pabrik Cat, Skripsi, Kimis FMIPA, UNS, Surakarta.

Yunita, A., Prasetyo, A., 2009, Aktivasi Bagasse Fly Ash (BFA) untuk Adsorpsi Cu(II) secara Bacth dan Kontinyu : Eksperimen dan Pemodelan, Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia, Bandung.

www.cadmium.or.html , 2009, diakses bulan September.

http://buletinlitbang.dephan.go.id., 2009, diakses bulan Desember.