Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia Official Website: https://jurnal.
id/alchemy Kinerja Karbon Aktif Daun Eceng Gondok pada Penurunan Kadar Fosfat Artifisial dan Surfaktan dalam Limbah Detergen1 (Performance of Activated Carbon from Water Hyacinth Leaves (WHL) for Reducing Artificial Phosphate and Surfactant Levels in Detergent Wast.
Resa Wulandari.
Cucun Alep Riyanto*.
Yohanes Martono Program Studi Kimia.
FSM.
Universitas Kristen Satya Wacana Jalan Diponegoro 50-62.
Salatiga, 50711.
Indonesia Corresponding author: cucun.
riyanto@uksw.
DOI: 10.
20961/alchemy.
Received 22 September 2022.
Revised 27 March 2023.
Accepted 3 April 2023.
Published 30 September 2023 Kata kunci:
ABSTRAK.
Limbah detergen masuk ke dalam kategori limbah domestik karena limbah ini memiliki potensi membentuk film pada permukaan air dan menurunkan tingkat transfer oksigen ke dalam air.
Oleh karena itu, penanganan limbah detergen diperlukan untuk meningkatkan kualitas air.
Pada penelitian ini dilakukan sintesis karbon aktif dari Daun Eceng Gondok (DEG) sebagai adsorben fosfat dalam limbah fosfat artifisial dan surfaktan dalam limbah detergen.
Tingginya kandungan selulosa dalam daun eceng gondok membuat tanaman tersebut memiliki potensi untuk diolah menjadi bahan dasar alternatif untuk karbon aktif.
Sintesis karbon aktif DEG dilakukan melalui proses karbonisasi pada suhu 400 EE selama 60 menit dilanjutkan proses aktivasi dengan rasio karbon: H3PO4 30% yaitu 1:4 .
Selanjutnya, pemanasan dilakukan menggunakan furnace pada suhu 600 EE selama 60 menit.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa karbon aktif DEG memiliki gugus fungsional OAeH.
CAeH.
C=C.
COC, dan CAeO serta karakter mikropori .
= 1,10 n.
dan luas permukaan sebesar 726,49 m2/g.
Pada kajian kinetika dan isoterm adsorpsi, penjerapan karbon aktif DEG terhadap fosfat dan surfaktan mengikuti pemodelan kinetika Elovich dengan kapasitas adsorpsi masing-masing adalah 11,67 mg/g dan 4,19 mg/g.
Efektivitas karbon aktif DEG dalam adsorpsi fosfat dan surfaktan berturut-turut mencapai 78,35% dan 52,99%.
daun eceng karbon aktif.
limbah detergen.
Keywords:
hyacinth leaves.
activated carbon.
detergent waste.
ABSTRACT.
Detergent waste is classified into the domestic waste category because it forms a film on the water surface and reduce the oxygen level in the water.
Therefore, handling detergent waste is necessary to improve water quality.
In this research, activated carbon was synthesized from water hyacinth leaves (WHL) as an adsorbent for phosphate in artificial phosphate waste and surfactant in detergent waste.
The high cellulose content in water hyacinth leaves gives this plant the potential to be processed into an alternative base material for activated carbon.
The synthesis of activated carbon from WHL (ACWHL) was carried out through a carbonization process at 400 EE for 60 min followed by an activation process using a weight ratio of carbon: H3PO4 30% = 1:4 .
followed by heating at 600 EE for 60 min.
The research results show that ACWHL has the functional groups OAeH.
CAeH.
C=C.
COC, and CAeO as well as microporous character .
= 1.
10 n.
and a surface area of 726.
49 m2/g.
In the study of kinetics and adsorption isotherms, the adsorption of ACWHL on phosphate and surfactants followed Elovich kinetic modeling with adsorption capacities of 11.
67 mg/g and 4.
19 mg/g, respectively.
The effectiveness of ACWHL in adsorption of phosphate and surfactant reached 78.
35% and 52.
99%, respectively.
PENDAHULUAN
Air merupakan salah satu elemen yang penting dalam hidup kita.
Air tersedia di berbagai tempat, seperti contohnya air di sungai, tidak hanya untuk cadangan ketersediaan semata, namun juga tempat hidup bagi makhluk hidup di dalamnya serta sering dimanfaatkan oleh warga sekitar yang tinggal di bantaran sungai untuk kebutuhan sehari-hari.
Seiring berkembangnya zaman, semakin banyak industri didirikan dan kebanyakan berdekatan dengan Berita yang tersebar menyatakan bahwa tidak sedikit sungai yang telah tercemar oleh limbah cair industri karena pihak industri kurang bertanggung jawab menyelesaikan pengolahan limbah yang diproduksinya (Utomo et al.
, 2.
Cite this as: Wulandari.
Riyanto.
, and Martono.
, 2023.
Kinerja Karbon Aktif Daun Eceng Gondok pada Penurunan Kadar Fosfat Artifisial Surfaktan Limbah Detergen.
ALCHEMY
Jurnal Penelitian Kimia, 19.
, http://dx.
org/10.
20961/alchemy.
Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
Sumber utama pencemaran air adalah limbah domestik .
%), limbah industri .
%), dan limbah pertanian.
Salah satu pencemaran air yang banyak terjadi salah satunya adalah pencemaran oleh limbah cair yang berasal dari pencuci pakaian .
yang kebanyakan dihasilkan dari limbah rumah tangga dan industri pencuci pakaian .
yang masuk dalam limbah domestik (Waluyo, 2.
Limbah detergen mengandung beberapa potensi bahaya, seperti terbentuknya film dalam air yang menyebabkan turunnya tingkat transfer oksigen ke dalam air (Yuliani et al.
, 2.
serta gangguan kesehatan manusia.
Pencemaran air minum oleh limbah detergen dapat menimbulkan bau dan rasa yang tidak sedap serta bersifat racun jika tertelan (Lusiana, 2.
Selain itu, detergen juga mengandung fosfat yang akumulasinya dapat menyebabkan peningkatan unsur hara dan terjadinya eutrofikasi (Apriyani, 2.
Kualitas air yang tercemar dapat diperbaiki melalui proses remediasi air, salah satunya menggunakan teknik adsorpsi yang dinyatakan menjadi salah satu cara paling efektif dan merupakan pendekatan yang mudah karena dapat dioperasikan secara sederhana, serta memiliki efektivitas energi ditinjau dari energi adsorpsi di permukaan (Alvarez, 2012.
Wang et al.
, 2.
Salah satu proses adsorpsi dapat dilakukan dengan menggunakan karbon aktif.
Karbon aktif dipilih menjadi adsorben karena memiliki luas permukaan .
Ae 350 m2/.
dan juga daya penjerapan yang besar .
Ae 100%) terhadap senyawa organik ataupun anorganik (Esterlita and Herlina, 2.
Karbon aktif yang beredar sekarang memiliki harga yang cukup mahal karena berasal dari batu bara (Aman et al.
, 2.
Oleh karena itu, saat ini banyak dibuat karbon aktif dari bahan-bahan alam atau bahan-bahan sisa alam, salah satunya adalah daun eceng gondok.
Tingginya kandungan selulosa dalam eceng gondok membuat tanaman tersebut memiliki potensi untuk dapat diolah menjadi bahan dasar alternatif untuk karbon aktif (Yunus et , 2.
Di sisi lain, eceng gondok merupakan tumbuhan invasif yang pertumbuhannya sangat melimpah dan dapat mempersempit sungai sehingga diperlukan adanya pemanfaatan eceng gondok, salah satunya sebagai bahan karbon aktif untuk adsorben zat pencemar dalam limbah detergen.
Jika dilihat dari penelitian-penelitian sintesis karbon aktif dari biomassa yang ada, luas permukaan karbon aktif hanya mencapai 22,499 m2/g untuk karbon aktif dari sekam padi termodifikasi surfaktan (Pargiman et al.
, 2.
41,101 m2/g untuk karbon aktif dari sabut pinang (Fitriansyah et al.
, 2.
3,918 m2/g untuk karbon aktif dari kulit kacang tanah (Setyawan et al.
, 2.
66,51
m2/g untuk karbon aktif dari sekam padi (Riyanto et al.
, 2.
dan 176,5 m2/g untuk karbon aktif dari batang pisang (Aisyah et al.
, 2.
Pada penelitian karbon aktif dari eceng gondok .
aik batang maupun dau.
didapatkan luas permukaan yang lebih tinggi, yaitu 423,6 m2/g (Huang et al.
, 2.
dan 235 m2/g untuk karbon aktif dari batang eceng gondok (Gonzylez-Garcya et al.
, 2.
, sehingga karbon aktif daun eceng gondok dianggap cocok untuk adsorpsi surfaktan maupun fosfat yang memiliki ukuran molekul yang besar.
Nibret et al.
menyebutkan bahwa karbon aktif dari eceng gondok dengan aktivator H3PO4 30% untuk penyerapan metilen biru, memiliki kadar abu sebesar 12,5% dan luas permukaan 163,29 m2/g serta dapat menyerap metilen biru pada pH 10 yang memiliki konsentrasi 15 mg/L dan dosis adsorben sebesar 1,5 g/100 mL memiliki presentasi penyerapan sebesar 98,6%.
Pemodelannya mengikuti pemodelan Freundlich isoterm dengan R2 = 0,9907 dan pemodelan kinetik mengikuti pseudo orde 2 dengan R2 = 0,9948.
Selain itu, beberapa penelitian tentang adsorpsi limbah detergen telah dilakukan sebelumnya, di antaranya dengan menggunakan ampas teh didapatkan penurunan kadar surfaktan sebesar 0,958 mg/L dengan daya serap karbon aktif sebesar 5,133 mg/L untuk rasio pengenceran detergen 46 g : 2,5 liter air dengan waktu kontak 10 menit (Fernianti and Suryati, 2.
Penelitian lain dari Majid et al.
, .
menggunakan karbon aktif komersial untuk mengadsorpsi fosfat dalam limbah detergen melalui dua kali pengulangan.
Pada pengulangan pertama, penambahan 3 g karbon aktif dapat menurunkan kadar fosfat sebesar 1,70 mg/L .
,86%).
Pada pengulangan kedua, penambahan 3 g karbon aktif dapat menurunkan kadar fosfat sebesar 1,89 mg/L .
,04%).
Melihat peluang tersebut, penelitian ini bertujuan untuk menentukan karakter permukaan dan pori dari karbon aktif DEG, menentukan efektivitas karbon aktif DEG dalam penjerapan fosfat dalam limbah artifisial dan surfaktan dalam limbah detergen, serta menentukan pemodelan isoterm dan kinetika adsorpsinya.
METODE PENELITIAN
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah daun eceng gondok (DEG) yang didapatkan dari Rawa Pening.
Kabupaten Semarang.
Bahan kimia yang digunakan antara lain H3PO4.
NaOH.
H2SO4.
Sodium Deodecyl Sulfate (SDS).
CHCl3, isopropil alkohol (C3H7OH), natrium dihidrogen fosfat monohidrat (NaH2PO4AH2O), kalium dihidrogen fosfat anhidrat (KH2PO.
, methylene blue, fenolftalein, amonium molibdat (NH.
6Mo7O24, dan asam askorbat (C6H8O.
Semua bahan kimia yang digunakan berderajat pro-analisis diperoleh dari E-Merck Germany.
Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
Peranti yang digunakan dalam penelitian ini adalah neraca analitis dengan ketelitian 0,01 g (Ohaus TAJ.
, neraca analitis dengan ketelitian 0,1 mg (Ohaus PA.
, furnace (Vulcan A-.
, grinder (Philip.
, ayakan (CBN, 60 mes.
, dan peralatan gelas laboratorium.
Instrumen yang digunakan adalah Spektrofotometer UV-Vis (PGInstrumen T.
dengan UV Win Software V.
Spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FTIR.
Shimadzu Prestige .
, dan Surface Area Analyzers (SAA.
Quantachrome Instruments version 11.
Preparasi Karbon Aktif Daun Eceng Gondok (DEG) Preparasi karbon aktif daun eceng gondok mengacu pada penelitian Riyanto and Prabalaras .
Daun Eceng Gondok (DEG) dicuci dengan air bersih dan dikeringkan di bawah sinar matahari selama A 48 jam.
DEG
dipotong menjadi kecil-kecil dan dikeringkan menggunakan oven selama 24 jam pada suhu 110 EE.
Sampel dihaluskan dengan grinder dan diayak menggunakan ayakan 30 mesh.
Sampel dikarbonisasi dengan cara sampel dke dalam furnace pada suhu 400 EE selama 60 menit.
Karbon yang telah diperoleh diimpregnasi dengan H3PO4 30% dengan rasio 1:4 .
selama 24 jam.
Setelah itu, karbon disaring dan dikeringkan menggunakan oven pada suhu 110 EE selama 24 jam lalu diaktivasi dalam furnace pada suhu 600 EE selama 1 jam.
Selanjutnya, karbon aktif dicuci dengan NaOH 1 M dan dibilas dengan akuades hingga pH nya menjadi 7.
Hasil aktivasi dipanaskan dalam oven pada suhu 110 EE selama 24 jam.
Rendemen dari karbon aktif yang diperoleh dapat dihitung menggunakan Persamaan .
Rendemen Karbon Aktif = Massa Akhir setelah Aktivasi .
Massa Awal Karbonisasi .
x 100% .
Penentuan Kadar Fosfat dalam Limbah Fosfat Artifisial dengan Metode Asam Askorbat Metode penentuan kadar fosfat merujuk pada Badan Standardisasi Nasional .
Larutan induk fosfat dibuat dengan cara melarutkan 0,5 g kalium dihidrogen fosfat anhidrat (KH2PO.
dengan akuades ke dalam labu ukur 1000 mL kemudian ditera hingga tanda tera dan dihomogenkan.
Larutan 500 mg/L ini merupakan larutan Larutan baku 500 mg/L kemudian diencerkan menjadi larutan standar dengan beberapa konsentrasi yaitu 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, dan 16 mg P/L.
Larutan sampel limbah artifisial fosfat dibuat dengan konsentrasi 14 mg/L, konsentrasi ini mengacu pada penelitian Utomo et al.
yang menyebutkan bahwa kandungan fosfat di dalam limbah detergen yang diuji memiliki kadar sebesar 14 mg/L.
Reagen larutan asam sulfat 5N, larutan amonium molibdat, dan larutan asam askorbat 1 M disiapkan mengikuti metode dari SNI 06-6989.
Selanjutnya, diambil masing-masing larutan sampel dan larutan standar sejumlah 25 mL dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer, ditambah dengan 1 tetes indikator fenolftalein.
Apabila terbentuk warna merah muda, larutan ditambahkan H2SO4 5N sampai warna hilang dan kemudian Larutan diinkubasi selama 30 Ae 60 menit kemudian dilakukan pembacaan pada spektrofotometer UV-Vis dengan = 807 nm.
Pengukuran kadar fosfat ini dilakukan secara duplo.
Penentuan Kadar Surfaktan dalam Detergen dengan Metode MBAS (Methylen Blue Active Substanc.
Penentuan kadar surfaktan mengacu pada penelitian Utomo et al.
Larutan baku Sodium Deodecyl Sulfate (SDS) dibuat dengan konsentrasi larutan 100 mg/L.
Larutan diencerkan menjadi beberapa konsentrasi untuk menjadi larutan standar yaitu 0,1.
0,2.
0,4.
0,8.
1,2.
1,5.
dan 8 mg/L.
Sampel limbah detergen dan larutan standar diambil masing-masing sejumlah 25 mL dan dimasukkan ke dalam corong pisah 100 mL, kemudian ditambahkan 6,25 mL larutan metilen biru dan 2,5 mL CHCl3 dan dilakukan ekstraksi dengan cara dikocok selama 30 detik, dan dibuka tutup corong pisah untuk mengeluarkan gas.
Apabila terbentuk emulsi, sedikit isopropil alkohol ditambahkan hingga emulsinya hilang.
Fasa CHCl3 dipisahkan dari fasa air, dan diekstrak kembali dengan 2,5 mL CHCl3 sejumlah 2 kali.
semua fasa CHCl3 dari 3 kali ekstrasi digabungkan pada suatu corong pisah, kemudian ditambah dengan 12,5 mL larutan pencuci dan dikocok, larutan pencuci disiapkan mengikuti metode dari SNI 06-6989.
Setelah itu, fasa air dari hasil pencucian diekstrak kembali dengan 2,5 mL CHCl3.
Semua fase CHCl3 ditempatkan dalam 1 labu berukuran ukur 25 mL dan ditera dengan CHCl3 hingga tanda tera lalu dilakukan pembacaan dengan spektrofotometer UV-Vis pada = 653 nm.
Penentuan kadar surfaktan dengan metode MBAS dilakukan pada sampel sebelum dan sesudah penambahan karbon aktif.
Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
Kinetika Adsorpsi Karbon Aktif DEG Terhadap Limbah Detergen Penentuan kinetika adsorpsi karbon aktif mengacu pada penelitian Riyanto and Prabalaras .
Proses adsorpsi dilakukan dengan penambahan 10 mg karbon aktif DEG ke dalam 50 mL larutan limbah detergen dengan variasi waktu 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, dan 120 menit menggunakan magnetic stirrer pada suhu ruang.
Larutan sampel disaring dan diukur lagi konsentrasi surfaktan menggunakan metode MBAS dan konsentrasi fosfat menggunakan metode asam askorbat untuk melihat perubahan konsentrasinya.
Pemodelan kinetika adsorpsi akan dicoba pada pemodelan Pseudo Orde 1.
Pseudo Orde 2.
Elovich, dan Weber-Morris.
Persamaan kinetika yang digunakan ditunjukkan pada Persamaan .
Persamaan .
Persamaan .
, dan Persamaan .
(Sumanjit et al.
Rao et al.
, 2.
Kinetika Pseudo Orde 1 (PFO): ln .
e Oe qt ) = ln qe Oe k1 t Kinetika Pseudo Orde 2 (PSO): q Oe k q 2 q t .
Keterangan:
= kapasitas adsorpsi pada waktu t .
= kapasitas adsorpsi pada saat kesetimbangan .
= konstanta laju dari pseudo orde 1 .
= konstanta laju dari Pseudo Orde 2 .
Oomg-1min-.
= waktu kontak .
Kinetika Elovich: qt = ln () ln t .
Keterangan:
= konstanta desorpsi = konstanta laju dari kinetika Elovich kinetik .
g/gOomi.
= kapasitas adsorpsi pada waktu t = waktu kontak .
Konstanta desorpsi berhubungan dengan cakupan permukaan dan energi aktivasi yang menyebabkan situs aktif yang tersedia semakin berkurang seiring dengan adsorbat yang terjerap .
(Yaneva et al.
, 2013.
Tan and Hameed, 2.
Kinetika Weber-Morris: q = k id Oot B Keterangan:
= konstanta laju dari kinetika Weber-Morris .
Oomin0,.
= kapasitas adsorpsi .
(Tan and Hameed, 2.
Isoterm Adsorpsi Karbon Aktif DEG Terhadap Limbah Detergen Proses isoterm adsorpsi dilakukan mengacu pada Utomo et al.
dengan variasi massa adsorben.
Karbon aktif DEG dimasukkan ke dalam 50 mL sampel limbah detergen dengan variasi massa adsorben seberat 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, dan 50 mg menggunakan magnetic stirrer pada suhu ruang.
Larutan sampel disaring dan diukur lagi konsentrasi surfaktan menggunakan metode MBAS dan konsentrasi fosfat menggunakan metode asam askorbat untuk melihat hasil penurunan konsentrasi yang paling signifikan.
Pemodelan isoterm adsorpsi yang digunakan pada penelitian ini diantaranya isoterm Langmuir.
Elovich.
Redlich-Peterson, dan Jovanovich dengan ditunjukkan pada Persamaan .
Persamaan .
Persamaan .
, dan Persamaan .
(Ayawei et al.
, 2.
L m Isoterm Langmuir: qe = q Ce K q Keterangan:
= konsentrasi adsorbat saat kesetimbangan .
= jumlah adsorbat dalam adsorben saat kesetimbangan = konstanta Langmuir yang berhubungan dengan kapasitas adsorpsi .
Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
= kapasitas adsorpsi maksimum Nilai qm dan KL dapat ditentukan melalui slope dan intersep (Sulastri et al.
, 2.
Isoterm Elovich: ln ln qe =ln ln K L qm Oe q e = konstanta isoterm Elovich = kapasitas adsorpsi maksimal Nilai qm ditentukan melalui intersep dan slope dari plot ln .
e/C.
vs qe (Farouq and Yousef, 2.
Isoterm Redlich-Peterson : ln ln qe = ln ln Ce Oeln ln A .
Keterangan:
= konstanta Redlich-Peterson (Lg-.
= eksponen = konsentrasi fase cair adsorben pada kesetimbangan .
L-.
= kapasitas adsorbat setimbang pada adsorben .
gOog-.
Isoterm Harkin-Jura: q 2 = A Oelog log Ce B dan A merupakan konstanta Harkin-Jura yang dapat ditentukan melalui plot 1/qe2 terhadap log Ce dengan B ditentukan melalui intersep dan A ditentukan melalui slope (Din et al.
, 2.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Sintesis dan Analisis Gugus Fungsi Karbon Aktif DEG Pada penelitian ini didapatkan rendemen karbon aktif DEG sebesar 47,4% (Tabel S.
Hasil rendemen tersebut lebih rendah bila dibandingkan dengan penelitian Sahara et al.
dan Aisyah et al.
Menurut penelitian Sahara et al.
, rendemen sebesar 54,93% diperoleh untuk karbon aktif dari limbah batang pisang dengan aktivator H3PO4.
Menurut penelitian Aisyah et al.
, rendemen sebesar 87,38% didapatkan untuk karbon aktif dari batang tanaman gumitir dengan aktivator H3PO4 25%.
Karbon aktif pada penelitian ini memiliki hasil rendemen yang lebih tinggi dibandingkan penelitian Riyanto et al.
, .
dengan hasil rendemen kisaran 10,00 Ae 31,25% untuk karbon aktif dari Batang Eceng Gondok (BEG) dengan aktivator H 3PO4 30%.
Dalam penelitian Riyanto et al.
, hasil analisis FTIR gugus fungsi karbon aktif standar/komersial dan karbon aktif DEG yang diimpregnasi H3PO3 30% 1:4 .
dengan suhu aktivasi 600 EE (Gambar S1.
menunjukkan puncak serapan pada bilangan gelombang 3510,45 cm-1.
2931,80 cm-1.
2291,43 cm-1.
1635,64 cm-1.
dan 1126,43 cm-1 yang secara berurutan merupakan vibrasi dari OAeH (Demiral and amdan, 2016.
Yakout and Sharaf El-Deen, 2.
ikatan CAeH (Demiral and amdan, 2016.
Yakout and Sharaf El-Deen, 2.
ikatan COC (Tran et al.
, 2.
ikatan C=C stretching (Huang et al.
, 2.
dan peregangan gugus CAeO (Beltrame et al.
, 2017.
Yakout and Sharaf El-Deen, 2.
Spektra pada karbon aktif DEG (Gambar S1.
menunjukkan adanya perbedaan bilangan gelombang dan perbedaan intensitas serta munculnya gugus baru akibat perlakuan yang diberikan pada karbon aktif DEG.
Serapan yang muncul pada bilangan gelombang 3425,58 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi peregangan OAeH dari gugus fungsional hidroksil (Huang et al.
, 2.
Karakter karbon aktif masih memungkinkan terdapat pada gugus CAeH dan OAeH meninjau fenomena serapan yang muncul pada spektra FTIR karbon aktif komersial (Gambar S1.
Selain itu, gugus OAeH yang berada pada karbon aktif DEG kemungkinan juga diperoleh ketika netralisasi karbon aktif menggunakan NaOH.
Meskipun setelah netralisasi telah diikuti dengan pembilasan menggunakan akuades, dan pengeringan pada suhu 110 EE selama 24 jam, gugus OH dari NaOH masih belum menguap habis, sehingga terdeteksi dalam analisis menggunakan FTIR.
Hal ini didukung dengan melihat intensitas transmitansi gugus OH pada spektra FTIR sangat kecil .
Di sisi lain, adanya gugus OH dapat berperan dalam adsorpsi fosfat.
Bilangan gelombang 2954,95 cm-1 menunjukkan pita serapan dari ikatan CAeH pada gugus metil dan metilen (Huang et al.
, 2.
dan bisa memungkinkan merupakan bilangan gelombang dari ikatan CAeH stretching dari grup alifatik ataupun alkena (Morales et al.
, 2.
Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
Munculnya pita serapan COC yang merupakan vibrasi dari grup alkuna dan metilen pada bilangan gelombang 2337,72 cm-1 (Mahmood et al.
, 2.
Pada bilangan gelombang 1581,63 cm-1 mengindikasikan adanya pita serapan dari regangan C=C aromatik (Koyuncu et al.
, 2.
Muncul puncak pada bilangan gelombang 1219,01 cm-1 menunjukkan pita serapan dari getaran peregangan CAeO dari asam karboksilat, alkohol, fenol, eter, atau ester.
Namun, biasanya rentang bilangan gelombang ini juga dikaitkan dengan senyawa yang mengandung fosfor, seperti vibrasi regangan hidrogen yang terikat pada P=O dari gugus ester fosfat, atau bisa juga karbon yang terikat pada oksigen dari gugus PAeOAeC, dan fosfor yang terikat pada P=OOH (Beltrame et al.
, 2.
Pada penelitian lain, dikatakan bahwa bilangan gelombang 1080,14 cm-1 menunjukkan pita serapan dari ikatan terionisasi spesi P AeOdalam asam fosfat dan getaran simetris dalam rantai PAeOAeP (Demiral and amdan, 2016.
Huang et al.
, 2.
Karbon aktif DEG yang dihasilkan pada penelitian ini memiliki kesesuaian dengan karbon aktif standar, yaitu karbon aktif DEG memiliki gugus fungsi OAeH.
CAeH.
C=C.
COC, dan CAeO.
Karbon aktif DEG yang dihasilkan juga bersifat polar dengan adanya gugus OAeH dan CAeO, sehingga dapat digunakan untuk mengadsorpsi zat yang bersifat polar (Wijaya et al.
, 2.
Karakterisasi Karbon Aktif DEG dengan Metode Brunauer-Emmett-Teller (BET) Luas permukaan karbon aktif dapat dianalisis dengan menggunakan media gas .
iasanya ditentukan dengan adsorpsi gas nitroge.
dengan penentuan berapa banyaknya gas yang terserap dalam karbon aktif.
Metode ini dikenal dengan metode Brunauer-Emmett-Teller (BET) (Agustina and Fitrina, 2.
Selain itu, analisis BET dapat digunakan untuk mengukur volume pori dari hasil kurva isoterm dengan menggunakan perhitungan dengan BET yang berkaitan dengan adsorpsi dan desorpsi dari mesopori yang terbuka (Fitriansyah et al.
, 2.
Gambar S2 merupakan kurva isoterm yang diperoleh melalui metode adsorpsi-desorpsi gas nitrogen.
Kurva yang didapatkan termasuk tipe I yang berarti material yang dihasilkan memiliki struktur mikropori (< 2 n.
Hal ini juga ditegaskan pada hasil yang didapat dari hasil karakterisasi menggunakan metode BET dengan diameter pori yang dihasilkan oleh karbon aktif DEG sebesar 10,9923 E .
,10 n.
Diameter pori tersebut dapat disimpulkan bahwa karbon aktif DEG ini masuk ke dalam karbon aktif mikropori, yaitu karbon aktif yang memiliki diameter pori <2 nm (Fauzi et al.
, 2.
Selain itu, luas permukaan yang dihasilkan dari karakterisasi porositas karbon aktif DEG yang diimpregnasi dengan H3PO4 30% dengan rasio 1:4 .
dan diaktivasi dengan suhu 600 EE selama 60 menit memiliki luas permukaan sebesar 726,489 m2/g.
Kinetika Adsorpsi Karbon Aktif DEG Terhadap Limbah Detergen Gambar 1.
Pemodelan kinetika adsorpsi fosfat dan surfaktan anionik pada karbon aktif DEG : .
Pseudo Orde .
Pseudo Orde 2.
Elovich.
Weber-Morris.
Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
Studi kinetika adsorpsi memberikan informasi tentang laju adsorpsi, kinerja adsorben yang digunakan, dan mekanisme perpindahan massa (Wang and Guo, 2020.
Pemodelan kinetika adsorpsi adalah sebuah kurva yang menggambarkan laju retensi pelepasan zat terlarut dari sebuah larutan ke permukaan fase padat .
ari suatu adsorbe.
pada dosis, suhu, dan pH tertentu (Kajjumba et al.
, 2.
Gambar 1 menyajikan plot pemodelan kinetika adsorpsi dari fosfat dari limbah artifisial dan surfaktan anionik dalam limbah detergen pada karbon aktif DEG.
Pemodelan kinetika adsorpsi karbon aktif DEG pada fosfat dan surfaktan anionik memiliki nilai R2 tertinggi dengan nilai 0,9117 dan 0,9225 yang dimiliki oleh pemodelan Elovich.
Pada pemodelan kinetika adsorpsi, terdapat parameter-parameter lain yang dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2.
Parameter-parameter pada tiap pemodelan kinetika adsorpsi karbon aktif DEG.
Senyawa Model Parameter Fosfat Surfaktan Anionik Persamaan y = -0,0192x 2,8091 y = -0,03x 2,3464 K1 .
-0,0192 -0,03 Pseudo Orde 1
0,2242
0,7684
Persamaan y = -0,0065x 3,4382 y = 0,0129x 8,5108 K2 .
Oomg-1min-.
1,2288 y 10-5
1,9553 y 10-5
Pseudo Orde 2
-153,8461
77,5193
0,056
0,0288
Persamaan y = 22,241x Ae 66,125 y = 3,7937x Ae 8,6159 yuE
0,045
0,2636
Elovich yuC .
gOog-1.
0,4256 y 10-27
0,3915
0,9117
0,9225
Persamaan y = 5,4461x Ae 18,497 y = 1,1938x Ae 2,5296 Kid .
gOog-1min-0.
5,4461
1,1938
Weber-Morris -18,497 -2,5296 0,8681 0,9021 Pada pemodelan Elovich, terdapat parameter lain yaitu dan .
Nilai merupakan konstanta laju dari kinetika Elovich.
Tabel 2 menunjukkan nilai sebesar 0,4256 y 10-27 mgOog-1.
min-1 untuk fosfat dan 0,3915 mgOog-1Oomin-1 untuk surfaktan.
Hal ini menunjukkan laju adsorpsi karbon aktif DEG lebih cepat dalam adsorpsi surfaktan Selain , parameter merupakan konstanta desorpsi yang masing-masing memiliki nilai = 0,0045 untuk fosfat dan = 0,2636 untuk surfaktan anionik.
Hasil ini menunjukkan bahwa karbon aktif DEG lebih cepat dalam menjerap surfaktan anionik yang menyebabkan situs aktif yang tersedia terisi penuh dahulu dan kemudian berkurang jumlahnya, hingga pada waktu tertentu akan terjadi desorpsi (Ayawei et al.
, 2.
Pemodelan Elovich mengasumsikan bahwa permukaan adsorben memiliki permukaan yang heterogen dan desorpsi maupun interaksi antara spesies yang teradsorpsi tidak akan mempengaruhi kinetika adsorpsi pada cakupan permukaan yang rendah (Ferreira et al.
, 2.
Pemodelan ini juga mengasumsikan bahwa laju adsorpsi zat terlarut akan menurun secara eksponensial dengan meningkatnya jumlah zat terlarut yang teradsorpsi (Kajjumba et al.
, 2.
Selain itu, persamaan isoterm Elovich (Persamaan .
merupakan bentuk yang paling sering digunakan dan telah berhasil digunakan untuk pemodelan pada adsorpsi logam dan polutan organik (Wang and Guo, 2020.
Isoterm Adsorpsi Karbon Aktif DEG Terhadap Limbah Detergen Isoterm adsorpsi menggambarkan kinerja adsorben saat kesetimbangan dan suhu konstan yang mengacu pada hubungan antara konsentrasi adsorbat dalam fase cair dan jumlah adsorpsi pada fase padat.
Pemodelan isoterm adsorpsi berfungsi untuk memprediksi fenomena selama proses adsorpsi berdasarkan konsentrasi adsorbat dan jumlah larutan yang teradsorpsi pada saat kesetimbangan.
Bentuk analitik dari persamaan isoterm adsorpsi bergantung pada jenis fase permukaan yang biasa disebut dengan monolayer dan multilayer (Al-Ghouti and DaAoana, 2020.
Maryanti et al.
, 2020.
Saadi et al.
, 2015.
Wang and Guo, 2020.
Gambar 4 memperlihatkan plot isoterm adsorpsi fosfat pada limbah artifisial dan surfaktan anionik dalam limbah detergen pada karbon aktif DEG cenderung mengikuti pemodelan Elovich dengan nilai R2 masing-masing 0,9733 untuk fosfat dan 0,8221 untuk surfaktan anionik.
Hal ini didukung dengan parameter-parameter dalam pemodelan Elovich yang ditunjukkan pada Tabel 3, bahwa semua parameter pemodelan Elovich bernilai positif.
Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
Gambar 4.
Pemodelan isoterm adsorpsi fosfat dan surfaktan anionik pada karbon aktif DEG : .
Langmuir.
Elovich.
Redlich-Peterson.
Harkin-Jura.
Pemodelan Elovich didasarkan pada prinsip kinetika yang menggambarkan bahwa situs adsorpsi pada karbon aktif meningkat secara eksponensial bersamaan dengan adsorpsi dan ini menunjukkan adsorpsi secara multilayer (Ayawei et al.
, 2.
Hal tersebut didukung oleh penelitian yang dilakukan oleh Hidayah and Damayanti .
bahwa adsorpsi surfaktan anionik dan fosfat menggunakan karbon aktif komersial, proses adsorpsi yang terjadi merupakan adsorpsi fisika .
dsorpsi secara multilaye.
Tabel 3.
Parameter-parameter pada tiap pemodelan isoterm adsorpsi karbon aktif DEG.
Senyawa
Pemodelan Isoterm
Parameter Fosfat
Surfaktan Anionik
Persamaan y = 0,6557x Ae 3,0548 y = 1,1794x Ae 2,2624 0,7383 0,5011 Langmuir
0,5251
0,8478
-0,2146
-0,5213
Persamaan y = 0,0857x Ae 1,5562 y = 0,241x Ae 0,7082 0,9733 0,8221 Elovich
1,1427
1,1839
11,6686
4,194
Persamaan y = 3,0625x Ae 6,8561 y = 2,6031x Ae 2,8534 0,9029 0,3006 Redlich-Peterson
3,0625
2,6031
949,6561
17,3466
Persamaan y = 0,2055x Ae 0,134 y = 1,522x Ae 0,5123 0,3288 0,4507 Harkin-Jura
0,2055
1,522
-0,0274
-0,7797
Pada pemodelan Elovich, terdapat parameter berupa qmax yang merupakan kapasitas adsorpsi maksimum yang memiliki nilai masing-masing 11,6686 mg/g untuk fosfat dan 4,194 mg/g untuk surfaktan anionik.
merupakan konstanta isoterm Elovich yang masing-masing memiliki nilai 0,8751 L/mg untuk fosfat dan 0,8446 L/mg untuk surfaktan.
Perbedaan kapasitas adsorpsi ini disebabkan karena perbedaan diameter tumbukan .
ollision diamete.
yakni jarak antara pusat dua molekul yang bertabrakan ketika berada pada titik terdekatnya Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
yang dipengaruhi oleh jari-jari molekul fosfat dan surfaktan berturut-turut sebesar 7,40 E dan 11,20 E sehingga kapasitas adsorpsi fosfat lebih tinggi daripada kapasitas adsorpsi surfaktan.
Selain itu.
KE dapat digunakan untuk menentukan energi bebas Gibbs (OIGA) dari adsorpsi yang terjadi.
Nilai energi bebas Gibbs dari adsorpsi fosfat dan surfaktan masing-masing sebesar -332,726 kJ/mol, dan -421,170 kJ/mol yang mengindikasikan bahwa proses reaksi berlangsung secara spontan (Ebelegi et al.
, 2.
Efektivitas Penurunan Kadar Surfaktan dan Fosfat Limbah detergen yang diambil dari salah satu industri laundry di daerah Salatiga memiliki kadar fosfat di bawah 1 mg/L dan surfaktan sebesar 4,606 mg/L, sehingga untuk menentukan kinerja karbon aktif DEG terhadap penjerapan fosfat, maka dibuat fosfat dari limbah artifisial yang dibuat memiliki kadar 13,899 mg/L.
Proses treatment dilakukan menggunakan karbon aktif DEG dan diperoleh hasil paling optimal untuk adsorpsi fosfat oleh karbon aktif DEG pada waktu kontak 90 menit dengan massa karbon aktif DEG seberat 25 mg.
Perlakuan tersebut mampu menurunkan fosfat hingga mencapai konsentrasi 3,001 mg/L.
Angka ini menunjukkan bahwa kadar fosfat masih di atas baku mutu dari Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah Nomor 5 Tahun 2012, yaitu 2 mg/L.
Performa karbon aktif DEG sudah sangat baik karena mampu menurunkan kadar fosfat hingga 78,35% dari konsentrasi awal.
Penjerapan fosfat ini diperkirakan karena larutan fosfat yang digunakan memiliki pH pada rentang 4 Ae 6 .
sehingga ion yang dominan pada larutan limbah artifisial adalah H2PO4- (Sailah et al.
, 2.
Hal ini didukung penelitian Seghairi and Abdelmajid .
bahwa karbon aktif dari date kernels yang diaktivasi dengan H3PO4 dapat mengadsorpsi fosfat dengan baik pada pH asam.
Karbon aktif DEG baik dalam mengadsorpsi fosfat pada pH asam, karena ion H dari fosfat akan terikat pada gugus AeOH yang ada pada permukaan karbon aktif DEG, dan terprotonisasi menjadi AeOH2 sehingga permukaan adsorben menjadi bermuatan positif dan akan mengalami ikatan elektrostatik dengan senyawa fosfat yang bermuatan negatif (Sailah et al.
, 2.
Pada sampel surfaktan anionik, waktu kontak optimum juga berada pada waktu 90 menit dengan massa adsorben karbon aktif DEG seberat 25 mg.
Perlakuan tersebut mampu menurunkan kadar surfaktan anionik hingga mencapai konsentrasi akhir 2,165 mg/L .
,99%), yang menunjukkan bahwa angka tersebut berada di bawah baku mutu dari Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah Nomor 5 Tahun 2012 untuk kadar maksimum surfaktan/MBAS dalam sabun dan detergen, yaitu 3 mg/L.
Kemampuan adsorpsi surfaktan oleh karbon aktif DEG ini diperkirakan karena adanya gugus hidrofobik yang terdapat pada permukaan karbon aktif DEG seperti hidrokarbon aromatik dan hidrokarbon alifatik yang dapat dilihat pada hasil FTIR (Wang et al.
, 2.
Rantai hidrofobik surfaktan akan berinteraksi dengan permukaan non polar karbon aktif melalui gaya Van der Waals (Kuang et al.
, 2.
Pargiman et al.
, .
, juga menjelaskan bahwa kemampuan adsorpsi karbon aktif yang diaktivasi oleh asam fosfat terhadap surfaktan diakibatkan karena karbon aktif tersebut memiliki gugus P=O yang dapat menyerap misel surfaktan sehingga permukaan karbon aktif akan membentuk bilayer.
Selain itu, penelitian ini menunjukkan hasil yang lebih baik dalam adsorpsi fosfat dan surfaktan anionik dibandingkan dengan hasil penelitian lain, seperti adsorpsi fosfat dalam limbah laundry menggunakan karbon aktif komersial sebesar 65,86% (Majid et al.
, 2.
adsorpsi fosfat dalam limbah laundry menggunakan karbon aktif dari kulit singkong sebesar 15,21% .
eraktivasi asa.
dan 16,93% .
eraktivasi bas.
(Sailah et al.
, 2.
fosfat dalam limbah detergen menggunakan karbon aktif dari sampah plastik sebesar 45,45% (Wardhana et al.
dan adsorpsi surfakfan dalam limbah detergen menggunakan karbon aktif dari ampas teh yang hanya memiliki efektivitas adsorpsi sebesar 47% (Fernianti and Suryati, 2.
KESIMPULAN
Karbon aktif DEG memiliki gugus aktif OAeH.
CAeH.
C=C.
COC, dan CAeO dengan karakter mikropori .
iameter pori <2 nm, yaitu 1,09923 n.
dan luas permukaan sebesar 726,489 m2/g.
Karbon aktif DEG memiliki kemampuan untuk menurunkan kadar fosfat pada limbah artifisial sebesar 78,35% dan surfaktan anionik pada limbah detergen sebesar 52,99% pada waktu optimum 90 menit dan massa adsorben seberat 25 mg.
Pemodelan kinetika adsorpsi karbon aktif DEG terhadap fosfat dan surfaktan anionik mengikuti pemodelan Elovich kinetik sehingga pemodelan ini cocok untuk kinetika yang jauh dari kesetimbangan, dengan nilai koefisien korelasi R2 masing-masing 0,9117 .
dan 0,9225 .
urfaktan anioni.
Pemodelan isoterm karbon aktif DEG terhadap surfaktan dan fosfat mengikuti pemodelan isoterm Elovich dengan R2 masing-masing 0,9733 .
dan 0,8221 .
dengan kapasitas adsorpsi maksimal 11,6686 mg/g .
dan 4,194 mg/g .
Copyright A 2023.
Universitas Sebelas Maret.
ISSN 1412-4092, e ISSN 2443-4183 Wulandari et al.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia.
Vol.
2023, 149-161
INFORMASI PENDUKUNG
Informasi tambahan (Supplementary Information.
SI) artikel https://jurnal.
id/alchemy/editor/downloadFile/65626/225856.
pada tautan KONFLIK KEPENTINGAN Tidak ada konflik kepentingan dalam artikel ini.
KONTRIBUSI PENULIS
RW: Konseptualisasi.
Metodologi.
Software.
Analisis Data.
Penulisan Draf Manuskrip.
CAR:
Konseptualisasi.
Supervisi.
Telaah dan Penyuntingan Data/Manuskrip.
YM: Konseptualisasi.
Telaah dan Penyuntingan Manuskrip.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Universitas Kristen Satya Wacana atas dukungan dana untuk analisis/karakterisasi material karbon aktif DEG dan pembelian beberapa bahan kimia .
melalui Skema Penelitian Wajib Dana Internal UKSW Tahun Anggaran 2022 (SKR No.
037/Pen.
/Rek.
/1/V/2.
DAFTAR PUSTAKA