10
JUDUL: Adsorpsi Ion Pb2+ Oleh Limbah Serbuk Gergaji Kayu
Tersulfonasi yang Diaktivasi dengan Pelarut Etanol-Toluena.
IDENTITAS
Nama
: Putu Dody Setiawan
NIM
: 1113031017
Semester/Kelas: VI/B
BAB I PENDAHULUANA. Latar BelakangPencemaran logam-logam berat
sangat berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia. Kontaminasi
logam berat dalam lingkungan akuatik dapat menimbulkan: (1)
resistensinya di lingkungan perairan serta kemungkinan
transformasinya menjadi senyawa yang lebih toksik, (2) bioakumulasi
dan biomagnifikasi oleh organisme akuatik, (3) efek kronik dan
subletal bagi organisme pada konsentrasi rendah, (4) kemungkinan
masuknya ke dalam tubuh manusia melalui air minum dan makanan yang
berasal dari organisme akuatik, (5) kemungkinan akumulasinya oleh
tubuh manusia yang semakin lama semakin meningkat, akhirnya
mencapai tingkat toksisitas, (6) sensitivitas yang tinggi pada
anak-anak untuk beberapa logam berat, (7) kemungkinan sifat
karsinogenik dan teratogenik dari beberapa logam berat dan
senyawanya, (8) efek sinergetik logam berat pada organisme
(Giyatmi, 2008).Logam berat yang berbahaya dan sering mencemari
lingkungan antara lain merkuri (Hg), timbal/timah hitam (Pb), arsen
(As), tembaga (Cu), kadmium (Cd), khrom (Cr), dan nikel (Ni).
Logam-logam berat tersebut diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh
organisme, dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu yang
lama sebagai racun yang terakumulasi (Palar, 1994).Timbal (Pb)
adalah salah satu golongan logam berat yang bersifat racun bagi
tubuh manusia. Apabila dalam jumlah tertentu terserap ke dalam
sistem tubuh manusia, maka akan dapat mengganggu fungsi kerja
darah, sistem saraf, sistem pencernaan, sistem reproduksi dan
ginjal pada manusia. (Kirk & Othmer,1994) Selain itu, limbah
logam timbal juga berpotensi menjadi zat yang sangat beracun dan
menyebabkan masalah kesehatan yang serius bagi makhluk hidup
lainnya, baik yang hidup di darat maupun di air. Dengan demikian
penanganan terhadap limbah logam timbal harus dilakukan.Usaha-usaha
yang telah dilakukan untuk mengurangi kadar pencemar pada perairan
biasanya dilakukan melalui kombinasi biologi, fisika dan kimia.
Pada proses fisika, dilakukan dengan mengalirkan air yang tercemar
ke dalam bak penampung yang telah diisi campuran pasir, kerikil
serta ijuk. Hal ini lebih ditujukan untuk mengurangi atau
menghilangkan kotoran-kotoran kasar dan penyisihan lumpur. Pada
proses kimia, dilakukan dengan menambahkan bahan-bahan kimia untuk
mengendapkan zat pencemar misalnya persenyawaan karbonat (Sutrisno,
2002). Pengurangan zat pencemar secara kimia juga sering dilakukan
dengan menggunakan bahan-bahan yang dapat menjerap zat-zat pencemar
seperti karbon aktif, biomassa sel dan lempung. Lempung dapat
digunakan sebagai adsorben untuk menjerap senyawa fosfat dari air
limbah. Sementara itu, Amri, dkk (2004) melaporkan bahwa zeolit
alam terimpregnasi 2-merkaptobenzotiazol dapat digunakan untuk
menjerap ion Cd (II) dan Cr (III). Namun, bahan-bahan tersebut
relatif sulit diperoleh dan karbon aktif mempunyai harga yang cukup
mahal. Oleh karena itu, penelusuran terhadap material baru yang
lebih murah, mudah didapat serta mempunyai daya adsorpsi besar
sangat perlu diupayakan. Bahan-bahan alam organik mempunyai gugus
hidroksil (-OH) dapat dipakai untuk mengadsorpsi ion-ion logam
berat (Yantri, 1998).
Serbuk gergaji kayu merupakan salah satu bahan organik yang
mengandung komponen-komponen kimia seperti selulosa, hemiselulosa,
lignin dan zat ekstraktif. Terdapatnya selulosa dan hemiselulosa
menjadikan serbuk gergaji kayu berpotensi untuk digunakan sebagai
bahan penjerap. Serbuk gergaji kayu sebagai hasil samping dari
industri gergaji kayu sampai saat ini hanya sebagian kecil saja
dimanfaatkan oleh masyarakat, seperti digunakan dalam pembuatan
batu-bata, industri keramik, campuran dalam pembuatan pupuk
organik, sedangkan selebihnya terbuang secara percuma. Pemanfaatan
serbuk gergaji kayu sebagai bahan material penjerap merupakan salah
satu teknologi yang murah karena bahan bakunya mudah didapat
mengingat negara Indonesia merupakan negara yang memiliki hutan
yang sangat luas.Sukarta (2008) melaporkan bahwa, serbuk gergaji
kayu dapat digunakan sebagai adsorben untuk menjerap ion nikel dan
zat warna safranin sebesar 1119 ppm. Namun dalam penelitian
tersebut tidak disebutkan jenis kayu yang dipakai sebagai penjerap
zat warna safranin. Setiawan (2004) juga melaporkan kemampuan
mengadsorpsi zat warna kationik oleh serbuk gergaji kayu dapat
ditingkatkan dengan memodifikasi gugus aktif permukaan menggunakan
gugus sulfonat. Dari hasil penelitian tersebut, serbuk gergaji kayu
yang tersulfonasi kapasitas jerapannya mengalami peningkatan dua
kali lebih besar dibandingkan dengan kapasitas jerapan serbuk
gergaji kayu alami.Metode sulfonasi adalah metode yang dilakukan
dengan memodifikasi gugus reaktif permukaan adsorben dengan gugus
sulfonat dengan pengsulfonasian sorben batubara sedemikian hingga
menjadi material sejenis kation exchange. Sulfonasi merupakan
reaksi subtitusi elektrofilik dimana terjadi pembentukan gugus
sulfonat (-HS03). Ion positif dari logam berat akan bertukar dengan
ion negatif gugus ini. Proses adsorpsi kemudian akan diikuti dengan
proses difusi, dimana ion logam akan terjerap dari permukaan sorben
ke bagian pusat membentuk suatu ikatan molekul sampai mencapai
suatu reaksi kesetimbangan, sehingga ion logam akan tetap diam di
dalam adsorben (serbuk gergaji kayu).
Berdasarkan permasalahan di atas, maka penulis mencoba meneliti
tentang Adsorpsi Ion Pb2+ Oleh Limbah Serbuk Gergaji Kayu
Tersulfonasi yang Diaktivasi dengan Pelarut Etanol-Toluena. Serbuk
gergaji kayu yang digunakan adalah serbuk gergaji kayu berukuran 50
mesh yang sebelumnya disulfonasi dan diaktivasi dengan campuran
etanol-toluena dengan perbandingan volume 1:1 dengan cara ekstraksi
Sokhlet.
B. Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang yang telah
dikemukakan dalam penelitian ini, permasalahan dalam penelitian ini
dapat dirumuskan sebagai berikut.
1. Berapa daya serbuk gergaji kayu tersulfonasi yang diaktivasi
dengan campuran etanol-toluena (1:1) digunakan untuk mengadsorpsi
ion Pb2+?2. Bagaimana pola absorpsi ion Pb2+ oleh serbuk gergaji
kayu tersulfonasi yang diaktivasi dengan campuran etanol-toluena
?
C. Tujuan MasalahDari rumusan masalah yang disampaikan, tujuan
dari penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Untuk mengetahui daya serbuk gergaji kayu tersulfonasi yang
diaktivasi dengan campuran etanol-toluena (1:1) digunakan
mengadsorpsi ion Pb2+.2. Untuk mengetahui pola adsorpsi maksimum
ion Pb2+ oleh serbuk gergaji kayu yang diaktivasi dengan campuran
etanol-toluena.D. Manfaat Penelitian1) Bagi Pemilik Industri
Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat bagi pemilik industri
yang menghasilkan limbah ion Pb2+ sebagai solusi untuk menaggulangi
permasalah limbah yang dihasilkan oleh industri tekstil yang
dimilikinya dengan keunggulan tidak menimbulkan masalah lingkungan
yang baru serta dengan biaya yang relatif murah.
2) Bagi Peneliti
Dari hasil penelitian ini, peneliti akan lebih memahami
pentingnya menangani permasahan lingkungan yang disebabkan oleh
limbah industri tekstil.BAB II KAJIAN TEORI1. Komponen Kimia
KayuSecara umum, kayu mengandung komponen-komponen kimia seperti
selulosa dan hemiselulosa. Dengan adanya komponen-komponen ini
menjadikan serbuk gergaji kayu berpotensi untuk digunakan sebagai
penjerap.Selulosa (C6H10O5)n adalah polimer alami yang tersusun
oleh monomer glukosa dan dihubungkan oleh ikatan 1,4- -glikosida.
Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan
tidak dapat dicerna oleh manusia. Struktur selulosa ditunjukkan
pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur Selulosa
(Sumber: Sukarta, 2008)
Secara biokimia, hemiselulosa adalah semua polisakarida yang
dapat diekstraksi dalam larutan basa (alkalis). Dilihat dari
strukturnya, selulosa dan hemiselulosa mempunyai potensi yang
sangat besar untuk dijadikan sebagai penjerap karena gugus OH yang
terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat. Adanya gugus
OH pada selulosa dan hemiselulosa, menyebabkan terjadinya sifat
polar pada adsorben tersebut. Dengan demikian selulosa dan
hemiselulosa lebih kuat menjerap zat yang bersifat polar dari pada
zat yang bersifat kurang polar (Yantri, 1998).
2. Adsorpsi Ion Logam oleh PadatanAdsorpsi merupakan terjerapnya
suatu zat (molekul atau ion) pada permukaan adsorben. Mekanisme
penjerapan tersebut dapat dibedakan menjadi dua yaitu, jerapan
secara fisika (fisisorpsi) dan jerapan secara kimia (kemisorpsi).
Pada proses fisisorpsi gaya yang mengikat adsorbat oleh adsorben
adalah gaya-gaya Van Der Waals. Molekul terikat sangat lemah dan
energi yang yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah
sekitar 20 kJ/mol (Sutariani, 2004). Sedangkan pada proses adsorpsi
kimia, interaksi adsorbat dengan adsorben melalui pembentukan
ikatan kimia. Kemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisika
yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben
melalui gaya van der Waals atau melalui ikatan hidrogen. Kemudian
diikuti oleh adsorpsi kimia yang terjadi setelah adsorpsi fisika.
Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan dengan
membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen) dan cenderung
mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan
substrat (Atkins, 1999).S OH S OH
+ M2+
M2+
S OH S OH
Gambar 2. Mekanisme Pengikatan Ion Logam Divalen oleh Gugus
OH
(Sumber: Yantri, 1998)
3. Timbal (Pb)
Timbal/timah hitam merupakan suatu unsur kimia dengan simbol Pb
dengan nomor atom 82. Timbal tergolong dalam logam berat yang lunak
serta mudah dibentuk dan memiliki warna putih kebiru-biruan. Timbal
memiliki sifat konduksi listrik dan daya tahan korosi yang baik,
tahan juga terhadap zat zat kimia serta pelindung yang baik
terhadap pancaran radioaktif dan peredam yang baik terhadap suara
dan getaran ( Wikipedia,2010). Sebagai bahan konstruksi, timbal
tidak begitu diperlukan tetapi sangat penting sebagai unsur paduan.
Sebagai unsur paduan boleh dikatakan timbal tidak larut di dalam
logam-logam lain melainkan terpisah dalam bentuk bola bola kecil
timbal yang bebas dan bola-bola kecil ini berfungsi sebagai pelumas
darurat (Van Vliet,et.all.,1984). Timbal memiliki dua bilangan
oksidasi, yaitu +2 dan +4, namun bilangan oksidasi yang umum dari
timbal adalah +2. Sifat-sifat fisik logam timbal disajikan pada
Tabel 1.
Tabel 1. Sifat-Sifat Fisik Logam Timbal (Pb)ParameterHarga
Massa atom (gram/mol)
Keelektronegatifan
Panas penguapan (kj/mol)
Panas peleburan (kj/mol)
Kapasitas panas spesifik (j/gK)
Jari-jari atom (pm)
Jari-jari kovalen (pm)
Massa jenis (g/mL)
Titik leleh (0C)
Titik didih (0C)207.22,33179,54,7726,650175
14611.34
327.46
1749
(Sumber: Pkimunlan, 2008)
Dari sifat-sifat fisiknya, timbal termasuk salah satu logam
berat. Logam berat adalah logam yang memiliki massa jenis lebih
besar daripada 5,0 g/mL. Tembaga merupakan logam murni yang kuat,
keras, berwarna merah terang, dapat ditempa, tahan lama, mempunyai
struktur kristal kubik berpusat muka, dan sangat banyak
dimanfaatkan oleh manusia (Palar, 1994).Sesuai sifatnya sebagai
logam berat yang berbahaya, apabila Pb dalam jumlah tertentu
terserap ke dalam sistem tubuh manusia, maka akan dapat mengganggu
fungsi kerja darah, sistem saraf, sistem pencernaan, sistem
reproduksi dan ginjal pada manusia. (Kirk & Othmer,1994) Selain
itu, limbah logam Pb juga berpotensi menjadi zat yang sangat
beracun dan menyebabkan masalah kesehatan yang serius bagi makhluk
hidup lainnya, baik yang hidup di darat maupun di air.4.
Spektroskopi Serapan Atom (SSA)
Spektrofotometer serapan atom (SSA) ditujukan untuk analisis
kuantitatif terhadap unsur-unsur logam. Alat ini memiliki
sensitivitas yang sangat tinggi, sehingga sering dijadikan sebagai
pilihan utama dalam menganalisis unsur logam yang konsentrasinya
sangat kecil (ppm bahkan ppb) (Muderawan, 2007).Prinsip dasar
pengukuran dengan SSA adalah penyerapan energi (sumber cahaya) oleh
atom-atom dalam keadaan dasar menjadi atom-atom dalam keadaan
tereksitasi. Atom-atom dalam keadaan dasar (M0) akan menyerap
energi sumber energi berupa lampu katode berongga, yang mana jumlah
energi yang diserap adalah sebanding dengan populasi atau
konsentrasi atom-atom dalam sampel. Penentuan konsentrasi unsur
logam dalam sampel dapat dilakukan dengan bantuan kurva kalibrasi
(Gambar 3) yang merupakan aluran antara absorbansi terhadap
konsentrasi larutan standard. Hal ini sesuai dengan Hukum
Lambert-Beer yang menyatakan bahwa energi yang terserap
(absorbansi) adalah sebanding dengan konsentrasi (C) (Muderawan,
2007).
BAB III
BAB III METODE PENELITIAN1. Rancangan Penelitian
Penelitian ini termasuk penelitian eksperimen laboratorium
mengenai daya adsorpsi ion Pb2+ oleh limbah serbuk gergaji kayu
tersulfonasi yang diaktivasi dengan campuran etanol-toluena dengan
perbandingan volume 1:1 secara ektraksi sokhlet. Limbah gergaji
kayu yang digunakan diperoleh dari industri penggergajian UD. Dayak
Bali yang terletak di Desa Baktiseraga, Singaraja. Secara garis
besar tahapan penelitian ini dapat disajikan dalam rancangan
penelitian pada Gambar 4.
Gambar 4. Rancangan Penelitian2. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Jurusan
Pendidikan Kimia, Fakultas MIPA Universitas Pendidikan Ganesha
Singaraja. 3. Subjek dan Objek Penelitian
Subjek dalam penelitian ini adalah serbuk gergaji kayu
tersulfonasi yang diaktivasi dengan campuran etanol-toluena dengan
perbandingan volume 1:1. Sedangkan objek penelitian adalah (1) data
kuantitatif tentang daya adsorpsi ion Pb2+ oleh serbuk gergaji kayu
tersulfonasi yang diaktivasi campuran etanol-toluena dengan
perbandingan volume 1:1 secara ektraksi Sokhlet, dan (2) daya
adsorpsi maksimum ion Pb2+ oleh serbuk gergaji kayu tersulfonasi
yang diaktivasi dengan campuran etanol-toluena dengan perbandingan
volume 1:1 secara ekstraksi Sokhlet.4. Tahap-tahap Penelitian
Penelitian ini dibagi dalam dua tahap yaitu tahap persiapan dan
tahap pelaksanaan penelitian.
4.1. Tahap Persiapan
4.1.1. Penyedian Alat dan Bahan
Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian in adalah SSA
model AA-6300 merek Shimadzu, oven, blender, Sokhlet, dan neraca
analitik, serta beberapa peralatan tambahan yaitu kaca arloji,
spatula, pipet tetes, batang pengaduk, gelas kimia, labu ukur,
biuret, botol kosong, pengocok (shaker) dan ayakan ukuran 50 mesh.
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah serbuk
gergaji kayu serta bahan-bahan kimia yang digunakan antara lain :
Pb(NO3)2, etanol, toluena, Na2SO3, NaHCO3, kertas saring dan
aquades. 4.1.2. Penghancuran dan Pencucian Limbah Gergaji Kayu
Untuk menjadikan serbuk, limbah gergaji kayu terlebih dahulu
dihancurkan dengan cara memblender limbah gergaji kayu, selanjutnya
diayak dengan ayakan berukuran 50 mesh. Serbuk gergaji kayu
kemudian ditimbang sebanyak 50 gram, dimasukan dalam gelas kimia
ukuran 1 liter, kemudian ditambahkan aquades sebanyak 500 mL.
Campuran tersebut diaduk menggunakan pengocok (shaker) selama 1
jam. Campuran didekantasi dan serbuk gergaji kayu dikeringkan dalam
oven pada suhu 1000C selama 2 jam sampai massa serbuk gergaji kayu
konstan.
4.1.3. Aktivasi Serbuk Gergaji Kayu
Serbuk gergaji kayu yang sudah dicuci dan dikeringkan, ditimbang
sebanyak 30 gram. Serbuk gergaji kayu tersebut selanjutnya
diaktivasi dengan campuran etanol-toluena dengan perbandingan
volume 1:1 dengan cara ekstraksi Sokhlet, selama kurang lebih 2
jam. Serbuk gergaji kayu yang sudah diaktivasi tersebut selanjutnya
dikeringkan dalam oven pada suhu 1000C selama 2 jam sampai massa
serbuk gergaji kayu konstan.
4.2 Tahapan Pelaksanaan Penelitian
4.2.1 Pembuatan Kurva Kalibrasi
Ke dalam 5 buah gelas kimia ukuran 50 mL, masing-masing diisi
larutan standar ion Pb2+ 5 ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm, dan 25 ppm
sebanyak 50 mL. Kelima larutan ini diukur absorbansinya dengan SSA
model AA-6300 pada panjang gelombang 324,7 nm (Khopkar, 1990). Data
absorbansi tersebut selanjutnya digunakan untuk membuat kurva
kalibrasi.4.2.2 Penentuan Absorbansi Maksimum
Ke dalam 5 buah labu Erlenmeyer ukuran 100 mL, dimasukkan
masing-masing sebanyak 1 gram serbuk gergaji kayu yang telah
diaktivasi. Selanjutnya, ke dalam labu Erlenmeyer tersebut
dimasukkan berturut-turut 50 mL larutan Pb2+ dengan konsentrasi 10
ppm, 20 ppm, 30 ppm, 40 ppm, 50 ppm dan 60 ppm. Campuran tersebut
didiamkan selama 2 hari, kemudian disaring dan filtratnya ditampung
untuk diukur kadar timbalnya (Pb2+) dengan SSA. 5. Analisis
Data
Data yang diperoleh adalah data kuantitatif tentang daya
adsorpsi ion Pb2+ oleh serbuk gergaji kayu tersulfonasi yang
diaktivasi dengan campuran etanol-toluena dengan perbandingan
volume 1:1. Daya adsorpsi maksimum dari adsorben ditentukan dengan
membuat kurva hubungan antara konsentrasi dan daya adsorpsi per
gram adsorben. DAFTAR RUJUKANAmri A, Supranto M, Fahrurozi. 2004.
Kesetimbangan Adsorpsi Optional Campuran Biner Cd(II) dan Cr(III)
dengan Zeolit Alam Terimpregnasi 2- merkaptobenzotiazol. Jurnal
Natur Indonesia 6(2): 111-117.
Atkins PW. 1999. Physical Chemistry. Terjemahan Indarto Purnomo
Wahyu. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga. Connel, D. W. 1995.
Bioakumulasi Senyawa Xenobiotik. Jakarta: UI Press.
Giyatmi, dkk. 2008. Penurunan Kadar Cu,Cr dan Ag Dalam Limbah
Cair Industri Perak di Kotagede Setelah Diadsorpsi Dengan Tanah
Liat Dari Daerah Godean. ISSN 1978-0176 (Halaman 99-106).Muderawan,
I Wayan. 2007. Buku Ajar Analisis Instrumen. Jurusan Pendidikan
Kimia, Universitas Pendidikan Ganesha. (Tidak diterbitkan).
Palar, H.1994. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Jakarta:
Rineka Cipta.
Pkimunlan, 2008. Adsorpsi Ion Logam. Tersedia pada
http://pkimunlam.wordpress.com/2008/11/09/adsorbsi-ion-logam/#more-11
(diakses tanggal 12 Juni 2013).
Setiawan, A.H., dkk. 2004. Peningkatan Kemampuan Daya Serap
Sorben Serbuk Gergaji dengan Pengsulfonasian dan Pengujiannya
dengan Zat Warna Tekstil Kationik. Alchemy. Volume 3, No. 2,
Halaman 10-15.
Sukarta, I Nyoman. 2008. Adsorpsi Ion Cr3+ Oleh Serbuk Gergaji
Kayu Albizia (Albizzia falcata). Tesis (tidak diterbitkan). Sekolah
Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Yantri Ni Ketut. 1998. Pemanfaatan Jerami Padi (Oryza Sativa)
Sebagai Bahan Penyerap Ion Cu2+, Cd2+ dan Pb2+ Pada Limbah
Pencelupan Perusahaan Garmen. Skripsi (tidak diterbitkan). Jurusan
Pendidikan Kimia, STKIP Negeri Singaraja.
A
A
Gambar 3. Kurva Kalibrasi
(Sumber: Muderawan, 2007)
C
Limbah Gergaji Kayu
Diblender dan diayak
Serbuk Gergaji Kayu dengan ukuran 50 mesh
Dicuci dengan aquades dan dikeringkan
Aktivasi dan Sulfonasi
Dikeringkan
Dimasukkan dalam Larutan Standar Pb2+ 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm, 40
ppm, 50 ppm, dan 60 ppm
Disaring
Residu
Filtrat
AAS
Larutan Standar Pb2+
_1433061709.cdx
