Chemical Engineering Journal Storage 3:1 (April 2.
PEMANFAATAN LIMBAH AMPAS TEBU SEBAGAI ADSORBEN
PENYERAPAN LOGAM DAN KESADAHAN PADA AIR SUMUR
Nur Annisa.
Muhammad*.
Masrullita.
Zulnazri.
Rozanna Dewi Jurusan Teknik Kimia.
Fakultas Teknik.
Universitas Malikussaleh Kampus Utama Cot Teungku Nie Reuleut.
Muara Batu.
Aceh Utara Ae 24355 *e-mail: mhdtk@unimal.
Abstrak Ampas tebu mengandung berbagai komponen biomassa, selulosa dan lignin yang berpotensi untuk dikonversikan menjadi sumber arang pada proses adsorpsi.
Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan limbah ampas tebu sebagai adsorben penyerapan logam besi dan kesadahan dalam air sumur.
Penelitian ini dilakukan dengan pembuatan adsorben, uji kinerja adsorben dengan memvariasikan massa dan waktu kontak yang bertujuan untuk melihat kadar dan kapasitas penyerapan.
Penelitian ini hanya memvariasikan massa adsorben ampas tebu dengan jumlah 2,5.
3,5.
dan 4 gram dengan memvariasikan waktu kontak yaitu 30, 60, 90, dan 120 menit.
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kadar penyerapan logam besi maksimum diperoleh 99,81%, sedangkan pada kesadahan diperoleh 53,846% dengan massa adsorben 4 gr.
Lalu kapasitas penyerapan logam besi diperoleh 0,042 mg/gr, sedangkan pada kesadahan diperoleh 0,07 mg/gr.
Kata kunci: Adsorpsi.
Ampas Tebu.
Arang Aktif.
Logam Besi (II) .
Ion Ca2 DOI: https://doi.
org/10.
29103/cejs.
Pendahuluan Air merupakan kebutuhan hidup manusia yang sangat vital.
Secara langsung air di-perlukan untuk minum, memasak, mandi, mencuci dan bersuci.
Secara tidak langsung air dibutuhkan sebagai bagian ekosistem yang dengannya kehidupan di bumi dapat berlangsung (Rahman, 2.
Air sumur merupakan salah satu sumber air bersih yang berasal dari tanah yang biasanya digunakan oleh masyarakat untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari (Gabriel, 2.
Salah satu cara pengelolaan air yaitu dengan teknik adsorpsi dengan karbon aktif yang merupakan metode untuk menghilangkan polutan organik.
Adsorben yang biasa digunakan dalam pengolahan air bersih .
uga air limba.
adalah arang aktif atau karbon aktif.
Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
139-150 Kecepatan adsorpsi sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah konsentrasi, luas permukaan, suhu, ukuran partikel, pH, dan waktu kontak (Eketrisnawan, 2.
Ampas tebu adalah limbah dari hasil samping proses ekstraksi cairan tebu.
Residu yang terkandung dalam ampas tebu berupa serat yang 50% sertanya diperlukan untuk bahan bakar boiler dan 50% lagi sebagai limbah.
Komposisi ampas tebu terdiri dari 50% selulosa, 25% hemiselulosa dan 25% lignin (Kartika, , 2.
Adanya kandungan selulosa dan lignin menjadikan ampas tebu berpotensi menjadi sumber karbon yang dapat dimanfaatkan dalam proses adsorpsi.
Arang atau karbon adalah hasil pembakaran tanpa oksigen .
yang berupa residu padat hitam dan berpori yang dihasilkan melalui penguraian bahan organik dengan menghilangkan air dan komponen volatile (Syauqiah, amalia, dan kartini, 2.
Pada penelitian ini peneliti akan mencoba menggunakan ampas tebu sebagai adsorben alternatif dalam penyerapan logam Fe2 dan ion Ca2 pada air sumur dengan memvariasikan massa adsorben dan waktu kontak.
Bahan dan Metode Bahan dan peralatan yang diperlukan dalam penelitian ini antara lain adalah ampas tebu ukuran 100 mesh yang mengandung 50% selulosa, 25% hemiselulosa dan 25% lignin serta air sumur 100 mL yang digunakan diperoleh dari Desa Bathupath Timur.
Kabupaten Aceh Utara.
Bahan lain yang digunakan adalah larutan H2SO4 10% , aquades, kalium tiosianida 2 N.
NaOH, larutan EDTA dan indikator murexied.
Penelitian ini terdiri dari lima tahapan, tahapan pertama yakni analisa sampel air sumur, tahapan kedua yaitu persiapan bahan baku dari ampas tebu, tahapan ketiga yaitu pembuatan aktivator asam sulfat (H2SO.
10%, tahapan keempat yaitu pembuatan arang aktif dari ampas tebu yang dijadikan adsorben, tahapan kelima yaitu proses adsorpsi dengan adsorben ampas tebu.
Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
139-150 Pembuatan adsorben dilakukan dengan menjadikan ampas tebu sebagai arang aktif dengan metode aktivasi H2SO4 10%.
Sebelum pembuatan adsorben, dilakukan analisa sampel air sumur terlebih dahulu dengan menggunakan larutan kalium tiosianida 2 N untuk pengecekan logam Fe2 di air sumur dan titrasi dengan larutan EDTA untuk pengecekan adanya ion Ca2 pada air sumur.
Kemudian Ampas tebu dipotong kecil-kecil, kemudian dicuci dan dikeringkan dibawah sinar matahari, lalu dihaluskan dengan crusher.
Ampas tebu yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam alat Furnace, dengan suhu alat 400AC dan dikarbonisasi selama 2 jam tanpa kontak dengan oksigen (O2 yang terbata.
Kemudian digerus dan diayak dengan menggunakan ayakan 100 mesh.
Arang aktif tersebut diaktivasi dengan larutan asam sulfat selama 24 jam, lalu diaduk selama 2 jam dengan magnetic stirrer dengan kecepatan 90 rpm.
Lalu adsorben ditambahkan kedalam air sumur sebanyak 100 mL dengan variasi massa 2,5.
3,5 dan 4 gram yang telah diaktivasi sebelumnya dan diaduk dengan kecepatan 90 rpm dengan variasi waktu kontak selama 30, 60, 90.
Setelah selesai di adsorpsi maka hasilnya di uji dengan menggunakan AAS untuk mengetahui konsentrasi akhir dari logam tersebut dan untuk mengitung kadar penyerapan serta kapasitas penyerapan.
Menghitung persen penyerapan logam Fe2 dan ion Ca2 dengan menggunakan yaycu Oe yayce yaycu Keterangan:
: Persentase adsorpsi (%) : Konsentrasi awal logam .
g/L) : Konsentrasi akhir logam .
g/L) kapasitas penyerapan adsorpsi ini dapat dihitung dengan persamaan sabagai berikut ycO q = m x (Co Ae C.
Keterangan :
Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
139-150 = Kapasitas Adsorpsi .
= Volume Larutan (L) yeayeO AEy.
= Konsentrasi awal ( yeayeO AEy.
= Konsentrasi akhir ( = Bobot adsorben .
Setelah itu dianalisa kosentrasi akhir adsorpsi dengan menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS).
Hasil dan Diskusi 1 Analisa Awal Sampel Air Sumur Air sumur sebelum digunakan terlebih dahulu dilakukan uji kualitatif besi (II) dengan menggunakan kalium tiosianida (KSCN) (Khatimah, 2.
Dimana pengambilan air sumur dilakukan atas pertimbangan yang menganggap bahwa adanya unsur Fe2 dan Ca2 didalam air sumur yang diambil, hal ini ditandai dengan adanya perubahan warna pada air sumur dan bak mandi setelah beberapa saat kontak dengan udara (Slamet, 1.
Berdasarkan hasil pengamatan, terjadi perubahan warna pada larutan dari tidak berwarna menjadi kuning kecoklatan yang menandakan bahwa air sumur mengandung logam besi (II).
Sedangkan, untuk melihat adanya ion Ca2 dilakukan dengan menggunakan titrasi EDTA.
Dimana terjadi perubahan warna larutan dari merah muda menjadi ungu yang menandakan bahwa air sumur mengandung ion Ca2 .
2 Uji Kinerja Adsorben Uji kinerja adsorben merupakan tahapan penting dimana dalam uji ini akan dilihat kemampuan adsorben pada proses adsorpsi.
Adapun beberapa uji kinerja adsorben sebagai berikut:
Analisa AAS (Anatomic Adsorption Spechtrophotomete.
Analisa AAS (Anatomic Adsorpsi Spectrophotomete.
ini bertujuan untuk melihat konsentrasi kadar logam Fe sebelum dan setelah dilakukan adsorpsi menggunakan larutan uji.
Dalam analisa ini akan mendapatkan hasil konsentrasi Co .
onsentrasi sebelum adsorps.
dan Ce .
onsentrasi setelah adsorps.
dengan begitu Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
139-150 konsentrasi mula-mula larutan adsorpsi dan konsentrasi setelah di adsorpsi dapat dihitung perbandingannya.
Tabel 3.
1 Hasil Analisa AAS (Anatomic Adsoption Spectrophotomete.
Logam Fe2 Massa .
Waktu .
Co (Konsentrasi 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 1,063 Ce (Konsentrasi 0,021 0,019 0,018 0,013 0,01 0,006 0,005 0,004 0,014 0,009 0,004 0,003 0,009 0,005 0,003 0,002 Co (Konsentrasi Ce (Konsentrasi Tabel 3.
2 Hasil AnalisaIon Ca2 Massa .
Waktu .
Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
139-150 Konsentrasi setelah di adsorpsi (C.
logam Fe2 terbesar terdapat pada waktu kontak 30 menit.
Pada waktu kontak 30 menit dengan massa 2,5 gr, konsentrasi setelah di adsorpsi sebesar 0,021 ppm.
Lalu pada massa 3 gr dengan waktu kontak 30 menit, konsentrasi setelah di adsorpsi sebesar 0,01 ppm.
Sedangkan pada waktu kontak dengan massa 3,5 gr dan 4 gr dengan waktu kontak 30 menit, konsentrasi setelah di adsorpsi sebesar 0,01 ppm dan 0,009 ppm.
Begitu juga dengan konsentrasi setelah di adsorpsi (C.
ion Ca2 terbesar terdapat pada waktu kontak 30 menit.
Pada waktu kontak 30 menit dengan massa 2,5 gr, konsentrasi setelah di adsorpsi sebesar 48 ppm.
Lalu pada massa 3 gr dengan waktu kontak 30 menit, konsentrasi setelah di adsorpsi sebesar 48 ppm.
Sedangkan pada waktu kontak dengan massa 3,5 gr dan 4 gr dengan waktu kontak 30 menit, konsentrasi setelah di adsorpsi sebesar 44 ppm dan 36 ppm.
Pengaruh Massa Adsorben Terhadap Kadar Penyerapan Dalam pengujian kadar penyerapan ini bertujuan untuk menentukan massa terbaik yang digunakan pada variasi selanjutnya dan untuk melihat apakah kadar penyerapan dipengaruhi oleh massa adsorben.
Logam Fe2 Kadar Penyerapan (%) variasi waktu kontak 30 menit variasi waktu kontak 60 menit variasi waktu kontak 90 menit variasi waktu kontak 120 menit Massa Adsorben .
Grafik 3.
1 Pengaruh Massa Adsorben Terhadap Kadar Penyerapan Logam Fe2 Kadar Penyerapan (%) Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
139-150 Ion Ca2 Massa Adsorben .
variasi waktu variasi waktu variasi waktu variasi waktu Grafik 3.
2 Pengaruh Massa Adsorben Terhadap Kadar Ion Ca2 Terlihat penyisihan tertinggi pada penyerapan logam Fe2 terjadi pada konsentrasi massa sebesar 4 gram dengan penyisihan 99,81% pada waktu kontak 120 menit.
Dan penyisihan terkecil terjadi pada saat konsentrasi 2,5 gram dengan presentase penyisihan yang didapatkan yaitu 98,02% pada waktu kontak 30 menit.
Sedangkan pada penyerapan ion Ca2 terlihat pada penyisihan tertinggi terjadi pada konsentrasi massa sebesar 4 gram dengan penyisihan 53,84% pada waktu kontak 90 menit.
Dan penyisihan terkecil terjadi pada saat konsentrasi 2,5 gram dengan presentase penyisihan yang didapatkan yaitu 7,69% pada waktu kontak 30 menit.
Pengaruh Waktu Kontak Adsorben Terhadap Kadar Penyerapan Pada tahapan ini diberlakukan variasi waktu yang bertujuan untuk melihat dan memperoleh beberapa banyak logam besi (Fe2 ) dan ion Ca2 yang dapat diserap dengan lamanya waktu kontak yang diberikan untuk mencapai kesetimbangan yang baik.
Logam Fe2 Kadar Penyerapan (%) variasi massa 2,5 variasi massa 3 gr variasi massa 3,5 variasi massa 4 gr Waktu60(Menit80 Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
139-150 Kadar Penyerapan (%) Grafik 3.
3 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Kadar Penyerapan Logan Fe2 Ion Ca2 variasi massa 2,5 gr variasi massa 3 gr variasi massa 3,5 gr variasi massa 4 gr Waktu (Meni.
Grafik 3.
4 Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Kadar Ion Ca2 Pada saat waktu pengadukan 30 menit dengan kadar penyerapan logam Fe2 yaitu 98,02% pada 2,5 gram berat adsorben.
Kemudian berangsur-angsur naik hingga pada waktu pengadukan 120 menit dengan kadar penyerapan yang didapatkan yaitu 98,77%.
Sama halnya dengan penyerapan ion Ca2 pada saat waktu kontak 30 menit dengan massa 2,5 gram kadar penyerapannya sebesar 7,69%.
Lalu berangsur-angsur naik hingga pada waktu kontak 120 menit dengan kadar penyerapan sebesar 23,076%.
Terlihat pada grafik diatas tidak teratur tingat kenaikannya hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, salah satunya disebabkan oleh pengadukan yang tidak stabil/ sempurna.
Hal ini juga disebabkan karena sudah tercapainya waktu optimum dari adsorpsi sehingga mengalami kejenuhan dan mengakibatkan kadar logam yang diserap larut kembali atau mengalami penurunan kadar logam yang diserap.
Pengaruh Massa Adsorben Terhadap Kapasitas Penyerapan Kapasitas Adsorpsi .
g/g.
Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
Logam Fe2
0,045
0,04
0,035
0,03
0,025
0,02
0,015
0,01
0,005
variasi waktu kontak 30
variasi waktu kontak 60
variasi waktu kontak 90
1 1,5 2 2,5 3
Massa Adsorben .
variasi waktu kontak 120 Kapasitas Peneyerapan .
Grafik 3.
5 Pengaruh Massa Adsorben Terhadap Kapasitas Penyerapan Logam Fe2
0,08
Ion Ca2
0,06
0,04
0,02
variasi waktu kontak 30 variasi waktu kontak 60 variasi waktu kontak 90 variasi waktu kontak 120 Massa Adsorben .
Grafik 3.
6 Pengaruh Massa Adsorben Terhadap Kapasitas Ion Ca2 Pada Grafik 3.
5 dan 3.
6 diatas menunjukkan bahwa kapasitas penyerapan juga dipengaruhi oleh banyaknya massa adsorben dalam larutan air sumur yang Terlihat pada grafik kapasitas penyerapan berbanding terbalik dengan persen penyerapan pada variasi jumlah adsorben penyerapan logam besi dan ion Ca2 .
Dari grafik diatas menunjukkan bahwa semakin menurunnya nilai penyerapan maka semakin banyaknya jumlah adsorben yang diberikan.
Hal ini dikarenakan bahwa semakin banyak adsorben yang ada maka kemungkinan pori-pori adsorben yang ada akan dipenuhi oleh logam berat Fe2 dan ion Ca2 sehingga adsorben tidak mampu menyerap lagi.
Waktu kontak dan jumlah Adsorben berpengaruh besar dalam kapasitas penyerapan logam Fe2 dimana kapasitas penyerapan maksimum diperoleh sebesar 0,042 mg/gr pada waktu kontak maksimum yaitu 120 menit dan jumlah adsorben minimum yaitu 2,5 gram.
Sedangkan pada kapasitas penyerapan ion Ca2 diperoleh sebesar 0,07 mg/g pada waktu kontak 90 menit dengan jumlah Nur Annisa / Chemical Engineering Journal Storage 3 :1 (April 2.
139-150 adsorben maksimum 4 gram.
Dapat disimpulkan bahwa penyerapan logam Fe2 menggunakan adsorben limbah ampas tebu menghasilkan penyerapan dan kapasitas adsorpsi yang lebih baik dibandingkan penyerapan kadar ion Ca2 menggunakan adsorben ampas tebu dengan variasi massa adsorben dan waktu kontak yang sama.
Simpulan dan Saran Kesimpulan Arang aktif yang terbuat dari ampas tebu dapat digunakan sebagai adsorben logam besi (F.
dan kesadahan pada air sumur, dapat dilihat dari hasil uji daya serapnya menggunakan Spektrokopi Serapan Atom (SSA).
Kadar penyerapan maksimum pada ampas tebu terhadap logam Fe dan kesadahan air sumur diperoleh sebesar 99,81 % dengan waktu kontak maksimum yaitu 120 menit dan sebesar 53,846% dengan waktu kontak 90 menit dengan jumlah adsorben maksimum yaitu 4 gram.
Waktu kontak dan jumlah Adsorben berpengaruh besar dalam kapasitas penyerapan logam Fe dimana kapasitas penyerapan maksimum diperoleh sebesar 0,042 mg/gr pada waktu kontak maksimum yaitu 120 menit dan jumlah adsorben minimum yaitu 2,5 gram.
Sedangkan pada kapasitas penyerapan ion Ca diperoleh sebesar 0,07 mg/g pada waktu kontak 90 menit dengan jumlah adsorben maksimum 4 gram.
Saran Adapun saran yang dapat diberikan penulis untuk peneliti selanjutnya adalah dengan menambahkan variasi ukuran partikel dalam penyerapan logam berat dan kesadahan pada air sumur agar dapat menghasilkan kadar logam yang lebih baik.
Diharapkan pada penelitian selanjutnya dapat mencoba arang akatif dari ampas tebu pada air limbah industri lainnya.
Daftar Pustaka