halaman - rosadewipratiwi.files.wordpress.com · molekul pada permukaan zat padat atau zat cair...
TRANSCRIPT
MIPALAPORAN PENBLITIAN
PEMANFAATAN KULIT DURIAN SEBAGAI ADSORBENBIODEGRADABLE LIMBAH DOMESTIK CAIR
Oleh:
ShafaNoer, M.Si (0321038603)
Rosa Dewi pratiwi, M.pd (031106g302)
Efri Grcsinta, M.ptt.Si (030610g701)
Dibiayai Oleh:universitas Indraprasta pGRI Jakarta Merarui LppM Sesuai dengan Kontrak
Peneritian Nomor : 009q/Kp/L..M/ININDRA/IV 12014
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGIFAKULTAS TEKNIK, MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI
JAKARTA
2014
--
PGRI
HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN
1. Judul
2. Bidang Ilmu3. Ketua Tim Pengusul
a. Nama Lengkapb. Jenis Kelaminc. NIDNd. Disiplin Ilmue. Jabatan Akademikf. Program Studig. Fakultash. Alamat
i. Telepon/[IP/E-mail4. Jumlah AnggotaNama Anggota INamaAnggota II5. Lokasi Penelitian6. J angka Waktu Penelitian
:Pemanfaatan Kulit Durian sebagaiB i o de gr a d ab I e Limbah Domestik C air.
MIPA
Shafa Noer. M.SiPerempuan032r038603BioteknologiTenaga PengajarPendidikan BiologiTeknik, Matematika dan IlmLr Pengetahuan AlaniJl. Raya Condet. Gg. FI.M.Izi no 67, rtlrw015/005. JakTim081314941055/ shafa [email protected] OrangRosa Dewi Pratiwi, M.PdEfri Gresinta, M.Pd.SiUniversitas Indraprasta PGRi4 (empat) BulanRp 2.500.000,00
.Iakarta. l4 Agustus 2014
Adsorben
Pendidikan Biologi,
Dra. Yulistiana,M.PdNrK. 041907969090
Kepala Pusat
ShafaNoer, M.SiNIDN.0321038603
Menyetujui.Mateniatika dan ilmu Pengetahuan Alam
PGRI
NrK.972904610t7
iIt
I
I
I
7.
M.Pd.
11
BAB I
PENDAHULUAN
Indonesia adalah salah satu negara tropis yang memiliki keanekaragaman
buah buahan. Durian adalah salah satu komoditas tanaman buah yang sangat
terkenal di Asia tenggara terutama Indonesia. Konsumsi buah durian di Indonesia
relatif cukup tinggi dan mencakup semua golongan baik golongan menengah ke
atas maupun menengah ke bawah.
Menurut riset dari Badan Pusat Statistik pada tahun 2011, Indonesia
mampu mencapai 1.818.949 ton untuk produksi durian. Pada umumnya,
masyarakat Indonesia hanya mengkonsumsi daging durian dan beberapa ada juga
yang mengolah biji durian menjadi makanan tertentu .Jika kita pikirkan lebih
dalam, konsumsi durian sebanyak itu sudah tentu menghasilkan limbah berupa
kulit durian yang tidak sedikit pula. Limbah tersebut jika dibiarkan akan
menimbulkan bau yang tidak sedap dan jika dibakar akan menimbulkan
pencemaran udara.
Gambar 1. Limbah Kulit Durian Belum Dimanfaatkan
Berdasarkan penelitian dari University Chulalongkom Thailand yang
menyebutkan bahwa kulit durian memilki kandungan selulosa terbanyak sekitar
50%-60% carboxymethylcellulose dan lignin 5%. Penggunaan selulosa ini dapat
diaplikasikan karena bahan ini dapat mengikat bahan logam. Selulosa pada kulit
durian memiliki tiga gugus hidroksil yang reaktif dan memiliki unit berulang-
ulang yang membentuk ikatan hidrogen intramolekul dan antar molekul. Ikatan
ini memiliki pengaruh yang besar pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus
lain. Polimer selulosa terdiri dari monomer D-glukosa yang dapat dimodifikasi
oleh gugus fosfat (Soekardjo, 1990). Dari karakteristik tersebut, kuliat durian
dapat dgunakan sebagai bahan baku yang potensial dalam pembuatan karbon
aktif.
Karbon aktif dapat berbentuk serbuk dan butiran yang merupakan suatu
senyawa karbon yang mempunyai ciri-ciri khas berupa permukaan pori yang luas
dan dalam jumlah yang banyak. Karbon aktif dengan luas permukaan yang besar
dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, diantaranya sebagai penghilang warna,
penghilang rasa, penghilang bau dan agen pemurni dalam industri makanan.
Selain itu juga banyak digunakan dalam proses pemurnian air baik dalam proses
produksi air minum maupun dalam penanganan limbah.
Dari latar belakang tersebut maka perlu dilakukan penelitian tentang
pemanfaatan kulit durian agar tidak menumpuk sia-sia. Penelitian yang dimaksud
adalah pembuatan adsorben berupa arang aktif berbahan baku kulit durian.
Pemanfaatan limbah kulit durian sebagai karbon aktif akan mengatasi dua
masalah sekaligus, yaitu akan mengurangi volume limbah kulit durian itu sendiri,
serta dapat membantu mengurangi limbah domestik cair.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Kulit Durian
Berdasarkan penelitian dari University Chulalongkom Thailand
yang menyebutkan bahwa kulit durian memilki kandungan selulosa
terbanyak sekitar 50%-60% carboxymethylcellulose dan lignin 5%.
Penggunaan selulosa ini dapat diaplikasikan karena bahan ini dapat
mengikat bahan logam. Selulosa pada kulit durian memiliki tiga gugus
hidroksil yang reaktif dan memiliki unit berulang-ulang yang membentuk
ikatan hidrogen intramolekul dan antar molekul. Ikatan ini memiliki
pengaruh yang besar pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus lain.
Polimer selulosa terdiri dari monomer D-glukosa yang dapat dimodifikasi
oleh gugus fosfat (Soekardjo, 1990).
B. Adsorben dari Karbon Aktif
Adsorpsi merupakan peristiwa pejerapan yaitu proses pemisahan
bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang akan dipisahkan ditarik oleh
permukaan zat padat. Zat yang menadsorpsi disebut adsorben sedangkan
yang diadsorpsi disebut adsorbat. Kebanyakan zat pengadsorpsi adalah
bahan-bahan yang berpori dan adsorpsi berlangsung pada dinding-dinding
pori. Pemisahan terjadi karena perbedaan berat molekul atau karena
perbedaan polaritas menyebabkan sebagian molekul melekat pada
permukaan itu lebih berat daripada molekul-molekul lainnya. Adsorpsi
adalah suatu proses penyerapan suatu gas atau cairan pada permukaan
padatan atau fasa antar muka. Secara umum proses ini dapat dibedakan atas
adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Kemampuan adsorben menyerap suatu
senyawa sangat dipengaruhi oleh sifat adsorben itu sendiri serta jenis zat
yang diserap (adsorbat). Disamping hal ini, kemampuan penyerapan juga
dipengaruhi oleh partikel serta sifat permukaan adsorben, suhu, dan waktu
kontak antar adsorben dan adsorbat.
Menurut Sukardjo dalam Apriani, dkk (2013) bahwa molekul-
molekul pada permukaan zat padat atau zat cair mempunyai gaya tarik ke
arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang mengimbangi. Adanya gaya-
gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair mempunyai gaya adsorpsi.
Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk
ke dalam absorben sedang pada adsorpsi zat yang diserap hanya pada
permukaan.
Karbon aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung
85-95% karbon, dihasilkan dari bahanbahan yang mengandung karbon
dengan pemanasan pada suhu tinggi (Chand dkk, 2005). Beberapa limbah
hasil pertanian seperti jerami padi, jerami gandum, kulit kacang, bambu dan
serabut kelapa dapat dimanfaatkam menjadi produk karbon aktif dan telah
dikaji secara mendalam dengan berbagai prosedur yang berbeda (Yalçin,
2000; Lartey, 1999; Baksi dkk, 2003).
Menurut Molina dalam Suhendra dan Gunawan (2010), ada dua metode
utama yang dapat digunakan untuk membuat karbon aktif dari bahan dasar
organik, yaitu cara aktivasi fisik (physical activation) dan cara aktivasi
kimiawi (chemical activation). Aktivasi fisik biasanya terdiri dari dua tahap.
Tahap pertama adalah karbonisasi bahan dasar dengan pemanasan pada
suhu sekitar 700 oC yang dilanjutkan dengan tahap berikutnya, yaitu
mengalirkan uap karbon dioksida, dan/atau pemanasan pada suhu 800–1000
oC. Secara kimiawi, hal ini umumnya dilakukan dengan mengkondisikan
bahan dasar dengan dehydrating agent kuat, misalnya asam fosfat, yang
dilanjutkan dengan pemanasan campuran tersebut pada suhu 400–800 oC
yang bertujuan untuk membentuk karbon sekaligus mengaktifkannya.
Ahmadpour dalam Suhendra dan Gunawan (2010) menyatakan
bahwa berbagai keunggulan cara aktivasi kimiawi dibandingkan dengan
aktivasi fisik diantaranya meliputi (1) pada proses aktivasi kimiawi, di
dalam penyiapannya sudah terdapat zat kimia pengaktif sehingga proses
karbonisasi sekaligus proses aktivasi karbon yang terbentuk sehingga
metode ini sering disebut juga metode aktivasi satu langkah (one-step
activation), (2) aktivasi kimiawi biasanya terjadi pada suhu lebih rendah dari
pada metode aktivasi fisik, (3) efek dehydrating agent dapat memperbaiki
pengembangan pori di dalam struktur karbon, dan (4) produk dengan
menggunakan metode ini lebih banyak jika dibandingkan dengan aktivasi
secara fisik.
Jenis bahan kimia yang dapat digunakan sebagai aktifator adalah
hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari
logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam anorganik seperti
H2SO4 dan H3PO4, dan uap air pada suhu tinggi. Unsur-unsur mineral dari
persenyawaan kimia yang ditambahkan tersebut akan meresap ke dalam
arang dan membuka permukaan yang semula tertutup oleh komponen kimia
sehingga volume dan diameter pori bertambah besar (Michael, 1995).
Pemilihan jenis aktivator akan berpengaruh terhadap kualitas karbon aktif.
Beberapa jenis senyawa kimia yang sering digunakan dalam industri
pembuatan karbon aktif adalah ZnCl2, KOH, dan H2SO4 (Sembiring, 2003;
Yalçin, 2000). Masing-masing jenis aktifator akan memberikan
efek/pengaruh yang berbeda-beda terhadap luas permukaan maupun volume
pori-pori karbon aktif yang dihasilkan.
C. Limbah Domestik
Berdasarkan asalnya, limbah dibedakan menjadi 3, yaitu: limbah
pertanian, limbah pabrik, dan limbah domestik. Limbah pertanian biasanya
berasal dari pemakaian pestisida ataupun insektisidan pertanian. Sedangkan
limbah pabrik atau yang juga disebut dengan limbah industri adalah limbah
yang dihasilkan sebagai akibat dari sebuah proses produksi. Limbah
domestik sendiri sering disebut dengan limbah rumah tangga karena limbah
domestik merupakan limbah yang berasal dari rumah tangga.
Pada limbah domestik, dibedakan menjadi 2 berdasarkan
bentuknya, yaitu limbah domestik cair dan limbah domestiik padat. Limbah
domestik cair biasanya berupa air bekas cucian yang mengandung detergen,
air bekas mandi yng mengandung sabun, minyak goreng bekas, dll.
Sedangkan limbah domestik padat bisa berupa sisa sayur, sisa makanan, dll
(www.wikipedia.org). Dalam penelitian ini, adsorben dari kulit durian
digunakan untuk menjerap limbah domestik cair.
7
BAB III
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
A. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui:
1. Cara mengolah kulit durian menjadi karbon aktif yang memiliki daya
guna.
2. Pengaruh variasi konsentrasi aktivator basa terhadap sifat karakteristik
adsorben karbon aktif dari kulit durian.
3. Pengaruh variasi temperatur aktivasi fisika terhadap sifat karakteristik
adsorben karbon aktif kulit durian.
4. Pengaruh variasi waktu kontak limbah domestik cair dengan adsorben
karbon aktif kulit durian.
B. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini antara lain:
a. Kulit durian dapat dimanfaatkan sebagai adsorben biodegradable limbah
cair.
b. Hasil penelitian ini dapat diaplikasikan bagi masyarakat pada umumnya
dan industri pada khususnya.
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini akan dilaksanakan di laboratorium kimia dan biologi Universitas
Indraprasta PGRI. Penelitian ini akan dilaksanakan pada bulan Maret-Agustus
2014.
B. Bahan dan Alat
Alat yang digunakan adalah peralatan penggiling atau penumbuk, oven pemanas,
timbangan digital, pengaduk, gelas porselin, dan pH meter. Bahan yang digunakan
adalah kulit durian, NaOH, dan limbah domestik cair.
C. Perlakuan penelitian
Penelitian ini adalah tentang pembuatan arang aktif dari prekursor limbah kulit
durian dan penggunaannya sebagai penjerap (adsorben) limbah cair domestik.
Metode pembuatan arang aktif yang digunakan adalah metode aktivasi kimiawi
dengan aktivator NaOH dan aktifasi fisika dengan menggunakan panas. Karbon
aktif kulit durian dalam bentuk serbuk disintesis dengan mencampurkan arang
kulit durian dan NaOH dengan konsentrasi 25%. Untuk menghasilkan karbon aktif
digunakan metode karbonisasi yaitu dengan melakukan pemanasan pada suhu 400
oC, selama 2 jam dan variasi waktu untuk proses aktivasi pada suhu 500 oC, 600
oC, 700 oC dan 800oC selama 2 jam. Karbon aktif yang diperoleh diaplikasikan
pada limbah domestik cair. Proses ini dilakukan dengan mencampurkan 100 ml
limbah domestik cair dengan karbon aktif sebanyak 5 gram. Lama waktu kontak
dengan limbah divariasi mulai dari 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Setelah itu pengamatan
yang mencakup parameter kimia dan fisika dilakukan terhadap limbah tersebut.
D. Variabel Penelitian
1. Variabel terikat yaitu variable yang akan diukur. Variable terikat yang dimaksud
dalam penelitian ini adalah parameter fisika
2. Variabel bebas yaitu variabel yang mempengaruhi atau yang menjadi sebab
perubahannya atau timbulnya variabel Dependen (terikat). Variable bebas yang
dimaksud dalam penelitian ini adalah suhu aktivasi, konsentrasi NaOH dan waktu
kontak adsorben dengan limbah (zat warna dan minyak)
E. Skema Penelitian
1. Pembuatan adsorben
2. Aplikasi adsorben ke limbah cair
Kulit durian dibersihkan
menggunakan air
Kulit durian dikarbonisasi selama 2
jam pada suhu 400°C
Dihaluskan menggunakan alu dan
mortar
Diaktivasi menggunakan larutan NaOH 10, 15,
25%, dengan variasi temperature dari 700 dan
800°C selama 2 jam
Adsorben dari kulit durian siap pakai
Adsorben sebanyak 2 gram dikontakkan dengan limbah
cair menggunakan variasi waktu 1, 2, dan 3 jam.
Diamati kualitas limbah cair menggunakan parameter
fisika (bau dan warna) serta parameter kimia yaitu pH.
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
a. Kinerja Adsorben I
Adsorben I yang dimaksud disini adalah adsorben yang dibuat dari kulit
durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 10%. Tekstur adsorben yang
dihasilkan adalah kasar, sedikit padat dan berwarna hitam. Sedangkan
kinerja adsorben ini ketika dikontakan dengan limbah tekstil skala
laboratorium menggunakan methylene blue 1% yang dilarutkan dalam 200
ml air dengan variasi waktu 1 jam, 2 jam dan 3 jam adalah sebagai berikut:
Gambar 2. Efektifitas Adsorben I Terhadap Limbah Tekstil
b. Kinerja Adsorben II dan III
Adsorben II yang dimaksud disini adalah adsorben yang dibuat dari kulit
durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 15%. Tekstur adsorben yang
dihasilkan adalah kasar, padat dan berwarna hitam. Kinerja adsorben ini
terhadap limbah berdasarkan variasi waktu sama dengan kinerja adsorben
I. Semakin lama waktu kontak antara adsorben dengan limbah semakin
banyak limbah yang terjerap, dibuktikan dengan semakin pudarnya warna
1
2
3
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
rendah sedang t inggi
wak
tu k
on
tak
tingkat adsorpsi
EFEKTIFITAS ADSORBEN KULIT DURIAN
limbah. Sedangkan adsorben III yang dimaksud disini adalah adsorben yang
dibuat dari kulit durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 25%.
Adsorben ini memiliki tekstur yang padat, berwarna abu-abu diatasnya.
Efektifitas adsorben III sama dengan adsorben I ataupun II, semakin lama
waktu kontak semakin baik kinerja adsorben. Namun, jika dibandingkan
diantara ketiga adsorben tersebut adsorben III adalah adsorben yang
memiliki kinerja terbaik. Kesimpulannya, semakin tinggi konsentrasi
activator dan semakin lama waktu kontak adsorben dengan limbah maka
kinerja adsorben semakin baik. Selulosa yang terdapat pada kulit durian ini
dapat diaplikasikan menjadi karbon aktif karena bahan ini dapat mengikat
bahan logam. Selulosa pada kulit durian memiliki tiga gugus hidroksil yang
reaktif dan memiliki unit berulang-ulang yang membentuk ikatan hidrogen
intramolekul dan antar molekul. Ikatan ini memiliki pengaruh yang besar
pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus lain seperti methylen blue.
Adsorben IV, V, VI adalah adsorben yang dibuat dengan suhu aktivasi
800ᵒC dengan variasi konsentrasi aktivator NaOH 10%, 15% dan 25%yang
dikontakkan terhadap limbah methylene blue masing-masing 1 jam, 2 jam
dan 3 jam. Efektifitas adsorben IV, V dan VI memiliki kecenderungan yang
sama. Semakin banyak konsentrasi aktivator NaOH dan semakin lama
waktu kontak adsorben terhadap limbah maka efektifitas adsorben lebih
tinggi.
Gambar 2. Methylen blue
Adsorb en yang diaktivasi pada suhu 800C lebih