View
3
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
i
KARAKTERISTIK DAN AKTIVASI CAMPURAN
TANAH ANDISOL / LEMPUNG BAYAT / ABU SEKAM
SEBAGAI PENJERAP LOGAM BERAT KROMIUM (Cr)
TESIS
Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Magister
Program Studi Ilmu Lingkungan
Oleh
Agus Suprapto
NIM : A130908001
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
ii
iii
iv
v
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah dan segala puji bagi Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmatnya sehingga penulis mampu menyelesaikan tesis
sebagai syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains Program Studi Ilmu
Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis menyadari bahwa dalam penelitian dan penyusunan tesis ini masih
jauh dari kesempurnaan. Berbagai kendala dan hambatan banyak dijumpai baik
selama penelitian maupun dalam penyusunan naskah tesis. Dengan bantuan
masukan, saran dan kritik dari berbagai pihak membuat penulis mampu
menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis dengan lebih baik. Oleh karena
itu, penulis menyampaiakan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya
kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis, yaitu sebagai berikut :
1. Kepala Badan Lingkungan Hidup Kabupaten Sukoharjo yang telah
memberikan izin Tugas Belajar kepada penulis dan selalu mendorong penulis
untuk menyelesaikan Tugas Belajar dengan tepat waktu.
2. Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd., selaku Direktur Program
Pascasarjana Universitas Sebelas Maret yang memberikan izin penelitian tesis.
3. Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiatuti, M.Si., selaku Kepala Program Studi Ilmu
Lingkungan yang telah memberikan izin penelitian dan selalu memberikan
motivasi kepada penulis dalam penyusunan tesis hingga akhir.
4. Prof. Dr. rer.nat. Sajidan, M.Si., selaku dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan mengarahkan penulis dalam penyusunan tesis hingga
selesai.
5. Dr. Pranoto, M.Sc., selaku dosen Pembimbing II yang telah membimbing
dan mengarahkan penulis dalam penyusunan tesis hingga selesai.
6. Dr. M. Masykuri, M.Si., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan
masukan untuk perbaikan tesis ini.
7. Seluruh dosen dan staf di Program Studi Ilmu Lingkungan yang telah
memberikan dukungan dan bantuan sehingga meringankan penulis dalam
menyelesaikan tesis ini.
vi
Penulis menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam penyusunan
tesis ini, untuk kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis hargai.
Akhirnya peneliti berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi peneliti sendiri
dan bermanfaat untuk masyarakat.
Surakarta, Juli 2015
Penulis,
Agus Suprapto
vii
ABSTRAK
Agus Suprapto. A130908001. 2015. Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah
Andisol / Lempung Bayat / Abu Sekam sebagai Penjerap Logam Berat Kromium
(Cr). Pembimbing I. Prof.Dr.rer.nat. Sajidan, M.Si, Pembimbing II. Dr. Pranoto,
M.Sc Program Studi Magister Ilmu Lingkungan, Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Tercemarnya lingkungan perairan akibat limbah logam berat kromium
(Cr) dapat mempengaruhi kualitas air permukaan maupun air tanah. Oleh
karena itu diperlukan usaha untuk meningkatkan kualitas air dengan
mengurangi kandungan ion logam kromium (Cr). Konsentrasi Cr dalam air dapat
dikurangi dengan cara penjerapan (adsorbsi). Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui pengaruh komposisi tanah andisol / lempung bayat / abu sekam,
suhu aktivasi dan waktu kontak terhadap kapasitas jerapan Cr dalam larutan
model; kondisi optimum jerapan dan efektivitas filter keramik dan pipa penjernih
untuk menurunkan Cr dalam air.
Campuran tanah andisol, lempung bayat dan abu sekam digunakan
sebagai penjerap (adsorben) ion logam Cr3+
dengan metode batch. Filter
keramik dan pipa penjernih digunakan untuk mengurangi kandungan Cr dalam
air sumur. Identifikasi dan karakterisasi penjerap dilakukan dengan uji NaF,
Spektroskopi infra merah (FTIR), difraksi sinar-x (XRD), luas permukaan
spesifik dan keasaman total spesifik. Konsentrasi logam Cr dianalisis dengan
spektroskopi serapan atom. Isoterm jerapan ditentukan dengan persamaan
Freundlich dan Langmuir. Filter keramik dan Pipa Penjerap dibuat dengan
komposisi tanah andisol /lempung bayat / abu sekam menurut perbandingan
80/10/10.
Hasil penelitian menunjukkan sampel tanan andisol dan lempung bayat
mengandung mineral-mineral alofan, felspar, kaolin, gibsit dan monmorilonit.
Kondisi optimum jerapan dicapai pada suhu aktivasi 150 0C, waktu kontak 30
menit dan komposisi tanah andisol / lempung bayat / abu sekam menurut
perbandingan 80 / 10 / 10. Isoterm Freundlich jerapan Cr dengan koefisien
determinasi (R2) (0,999), lebih tinggi dibandingkan Langmuir (0,380). Hasil
pengukuran menunjukkan filter keramik efektif menurunkan padatan terlarut
(TDS) dan kandungan Cr dalam air sumur dengan persentase penurunan
masing-masing sebesar 75,91 % dan 9,44 %. Sedangkan pipa penjernih mampu
menurunkan padatan terlarut (TDS) dari 260 ppm menjadi 249 ppm dan
kandungan Cr dari 0,064 ppm menjadi 0,052 ppm.
Kata kunci : Kromium, jerapan, andisol, lempung bayat, abu sekam
viii
ABSTRACT
Agus Suprapto. A130908001. 2015. Characteristics and Activation of Mixed
Andisol Soil / Bayat Clay / Rice Husk Ash used as Adsorbent Heavy Metal
Chromium (Cr). Supervisor I. Prof.Dr.rer.nat. Sajidan, M.Si, Supervisor II. Dr.
Pranoto, M.Sc. Environmental Science Program Of Graduate School, Sebelas
Maret University of Surakarta.
The pollution of the water environment as a result of heavy metal waste
chromium (Cr) can affect the quality of surface water and groundwater. Therefore,
it takes effort to improve water quality by reducing the metal ion containing of
chromium (Cr3+
). Cr concentration in water can be reduced by adsorption. This
study aims to determine the effect of composition andisol soil / bayat clay / husk
ash, activation temperature and contact time on the adsorption capacity of Cr in
the solution of the model; The optimum adsorption conditions and the
effectiveness of ceramic filters and pipe purifiers to reduce Cr in the water.
Andisol soil, bayat clay and rice husk ash are used as adsorbent Cr metal
ions with a batch method. Ceramic filters and purifiers pipe are used to reduce the
content of Cr in the water. Identification and characterization adsorben have been
done with NaF test, Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD),
specific surface area and a specific total acidity. Cr metal concentrations are
analyzed by atomic absorption spectroscopy. Sorption isotherms are determined
by Freundlich and Langmuir equation. Ceramic filters and pipe purifiers are made
with the composition of the soil / bayat clay / husk ash by comparison 80 / 10 / 10.
The results show the samples empire andisol soil and bayat clay minerals
containing allophane, feldspar, kaolin, gibsit and montmorillonite. Sorption
optimum condition is achieved at the activation temperature of 150 0C, contact
time of 30 minutes and composition andisol soil: bayat clay: husk ash by
comparison 80: 10: 10. The sorption isotherms Freundlich Cr with a coefficient of
determination (R2) (0.999), higher than the Langmuir (0.380). The measurement
results show a ceramic filter effectively lower dissolved solids (TDS) and Cr
content in water with a percentage decreasing respectively by 75.91% and 9.44%.
While the pipe purifiers are able to lower dissolved solids (TDS) from 260 ppm to
249 ppm and Cr content of 0.064 ppm to 0.052 ppm
Keywords: chromium, sorption, Andisol, bayat clay, rice husk ash
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING ...................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI ............................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN ............................................................................ iv
KATA PENGANTAR ........................................................................................ v
ABSTRAK .......................................................................................................... vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN................................................................................ 1
A. Latar Belakang ..................................................................................... 1
B. Rumusan Masalah ................................................................................ 7
C. Tujuan Penelitian ... ............................................................................. 7
D. Manfaat Penelitian .............................................................................. 7
BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................... 9
A. Tinjauan Pustaka .................................................................................. 9
1. Logam Berat Kromium (Cr)............................................................. 9
2. Penjerapan (Adsorbsi) ...................................................................... 10
3. Abu Sekam ....................................................................................... 13
4. Lempung .......................................................................................... 14
5. Tanah Andisol .................................................................................. 16
6. Alternatif Model Penjernihan Air .................................................... 21
7. Asas-Asas Lingkungan..................................................................... 24
B. Kerangka Berpikir ................................................................................ 25
C. Hipotesis ............................................................................................... 27
x
BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................... 29
A. Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................. 29
B. Tata Laksana Penelitian ....................................................................... 29
1. Alat ................................................................................................... 29
2. Bahan ............................................................................................... 30
3. Cara Kerja ....................................................................................... 30
a. Preparasi Penjerap ........................................................................ 30
b. Identifikasi dan Karakterisasi Penjerap ........................................ 31
c. Aktivasi Penjerap.......................................................................... 32
d. Uji Kinerja Penjerap ..................................................................... 33
e. Penentuan Isoterm Jerapan ........................................................... 34
f. Pembuatan Alternatif Model Penjernih ........................................ 34
C. Teknik Pengumpulan Data dan Analisis .............................................. 35
D. Jadwal Penelitian .................................................................................. 38
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................... 39
A. Identifikasi Penjerap............................................................................. 39
1. Analisis Uji NaF ............................................................................... 39
2. Analisis Uji FTIR ............................................................................. 39
3. Analisis Difraksi Sinar X ................................................................. 43
4. Analisis Luas Permukaan ................................................................. 44
5. Analisis Keasaman ........................................................................... 45
B. Aktivasi Penjerap ................................................................................. 46
C. Uji Kinerja Penjerap ............................................................................. 47
D. Penentuan Jenis Isoterm Jerapan .......................................................... 54
E. Uji Kinerja Filter Keramik dan Pipa Penjernih .................................... 56
1. Filter Keramik .................................................................................. 57
2. Pipa Penjernih .................................................................................. 57
F. Aspek Lingkungan ............................................................................... 57
xi
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 58
A. Kesimpulan .......................................................................................... 58
B. Saran ..................................................................................................... 58
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 59
LAMPIRAN ........................................................................................................ 69
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Sifat Fisika dan Kimia Abu Sekam ............................................... 13
Tabel 2. Komposisi Kimia dalam Lempung ............................................... 14
Tabel 3. Jenis Kation yang Cenderung Terikat ........................................... 15
Tabel 4. Data Hasil Analisis Gugus Fungsi ................................................ 41
Tabel 5. Perbandingan Sampel Alofan dengan Standar .............................. 44
Tabel 6. Data Luas Permukaan ................................................................... 44
Tabel 7. Kapasitas Jerapan Ion Logam Cr .................................................. 47
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Sebaran Gunung Vulkanik di Indonesia ........................... 4
Gambar 2. Tahap-Tahap Jerapan ........................................................ 10
Gambar 3. Struktur Alofan.................................................................. 18
Gambar 4. Sebaran Andisol di Pulau Jawa ......................................... 20
Gambar 5. Hubungan Logis antara 14 Asas Lingkungan ................... 24
Gambar 6. Kerangka Berpikir ............................................................. 27
Gambar 7. Spektrum Sampel .............................................................. 40
Gambar 8. Difraktogram Sampel ........................................................ 43
Gambar 9. Komposisi Penjerap terhadap Kapasitas Jerapan 100 C ... 49
Gambar 10. Komposisi Penjerap terhadap Kapasitas Jerapan 150 C ... 49
Gambar 11. Komposisi Penjerap terhadap Kapasitas Jerapan 200 C ... 50
Gambar 12. Kurva Isoterm Langmuir ................................................... 55
Gambar 13. Kurva Isoterm Freundlich ................................................. 55
Recommended