karbon aktif dari batang gumitir sebagai adsorben ion
TRANSCRIPT
Extended Abstract SEMINAR NASIONAL SAINSTEK 2016 Bukit Jimbaran, Bali – 19 November 2016
1
KARBON AKTIF DARI BATANG GUMITIR SEBAGAI
ADSORBEN ION LOGAM Cu(II) DAN Cr(III)
I Made Siaka1§, Emmy Sahara
1
1Laboratorium Kimia Analitik-FMIPA-Universitas Udayana
Email: [email protected]
Email: [email protected]
EXTENDED ABSTRACT
Budidaya tanaman gumitir (Tagetes erecta), khususnya di Bali, semakin hari semakin meningkat dan
meluas. Bagian tanaman yang paling banyak digunakan adalah bagian bunganya, yang biasanya
digunakan sebagai sarana persembahyangan ataupun sebagai hiasan guna menambah nilai estetika.
Tanaman gumitir adalah tanaman yang mempunyai banyak manfaat, diantaranya sebagai sumber
lutein yang merupakan suatu suplemen makanan, sebagai pewarna makanan[1], obat anti nyamuk[2],
anti nematode[3], insektisida[4], dan juga sebagai antioksidan[5]. Peningkatan budidaya tanaman ini
mengakibatkan adanya peningkatan limbahnya yang merupakan suatu biomassa. Tanaman gumitir
varietas Tagetes patula yang tumbuh di daerah dengan suhu 20o – 30
oC dilaporkan mengandung
berbagai mineral diantaranya N, P, K, Ca, Mg, S, Al, B, Cu Fe, Mn, Mo, Na, Zn dan C. Karbon (C)
merupakan unsur yang paling tinggi kadarnya yaitu sebesar 42 – 44%[6]. Adanya karbon yang cukup
tinggi ini memungkinkan limbah tanaman gumitir dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan
karbon aktif yang kemudian dapat diterapkan dalam penanganan pencemaran perairan oleh logam
berat dari zat warna sintetis.
Dari tahun ke tahun permintaan dunia terhadap karbon aktif selalu meningkat. Banyaknya
bermunculan proses industri di dalam maupun di luar negeri dan semakin banyaknya kasus
pencemaran semakin banyak pula kebutuhan akan karbon aktif. Dengan demikian, peluang untuk
memproduksi dan memasarkan karbon aktif[7] semakin terbuka. Berbagai bahan seperti pelepah
kelapa[8], kulit akasia[9], batang jagung[10], batang pisang[11], rumput[12], kulit biji kopi[13],
bamboo[14], kulit singkong[15], sampah organik padat[16], dan lain sebagainya telah dilaporkan
dapat digunakan untuk membuat karbon aktif[17].
Tujuan khusus penelitian ini adalah membuat dan mengkarakterisasi karbon aktif dari batang tanaman
gumitir yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai adsorben ion Cu(II) dan Cr(III) dalam limbah cair
pencelupan.
Pembuatan karbon dari limbah batang gumitir dilakukan dengan melakukan pirolisis pada berbagai
suhu yaitu 200oC – 500
oC selama 60 menit. Karbon yang terbentuk selanjutnya dikarakterisasi dengan
melihat kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu total, kadar karbon terikat daya serap
terhadap iodin dan daya serap terhadap metilen biru. Karakter karbon yang dihasilkan dibandingkan
dengan standar mutu dari SNI 06-3730-1995 tentang karbon aktif teknis[18]. Kemudian, dilakukan
pirolisis pada suhu optimum selama berbagai waktu pirolisis dari 30 menit sampai 180 menit,
dilanjutkan dengan karakterisasi. Karbon yang dihasilkan dari pirolisis pada suhu dan waktu optimum
selanjutnya dianalisis gugus fungsinya dengan FTIR. Aktivasi secara kimia dilakukan dengan
perendaman dengan H3PO4 pada berbagai konsentrasi yaitu 5%, 10%, 15%, 20% dan 25%,
dilanjutkan dengan karakterisasi terhadap karbon aktif tersebut. Karbon dengan karakter yang terbaik
selanjutnya dianalisis gugus fungsinya dengan FTIR dan selanjutnya diterapkan untuk penyerapan ion
logam Cu(II) dan Cr(III) dalam larutan simulasi dan limbah cair pencelupan. Kondisi penyerapan
I Made Siaka; Emmy Sahara Karbon Aktif dari Batang Gumitir
2
dioptimasi dengan menentukan waktu kontak/waktu setimbang, isoterm adsorpsi, menentukan
kinetika adsorpsi, pengaruh pH pada adsorpsi terhadap ion Cu(II) dan Cr(III) dan menentukan
kapasitas adsorpsi karbon aktif terhadap ion Cu(II) dan Cr(III).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pirolisis pada suhu 300oC menghasilkan karbon dengan karakter
yang memenuhi standar SNI, sehingga suhu ini diterapkan untuk penentuan waktu pirolisis. Pirolisis
pada 300oC selama 90 menit memberikan hasil karakterisasi yang terbaik sebagai berikut: kadar air
(2,00 ± 0,03) %; kadar zat mudah menguap (2,87 ± 0,07)%; kadar abu (9,68 ± 1,17)%; kadar karbon
terikat 85,44%; daya serap terhadap iodine (647,46 ± 0,15) mg/g dan daya serap terhadap metilen biru
(136,20 ± 1,28) mg/g. Hasil identifikasi dengan FTIR menunjukkan bahwa karbon yang berasal dari
batang tanaman gumitir mengandung gugus fungsi O-H, dan C-H alifatik[19]. Aktivasi terhadap 1 g
karbon dengan 150 mL H3PO4 15% menghasilkan karbon aktif dengan karakteristik yang terbaik,
yaitu: kadar air (4,67 ± 0,33)%, kadar zat mudah menguap (5,59 ± 0,33%), kadar abu (5,67 ± 0,33)%,
kadar karbon (84,33 ± 2,50)%, daya serap terhadap metilen biru sebesar (162,84 ± 0,50) mg/g dan
daya serap terhadap I2 sebesar (759,62 ± 3,07) mg/g. Hasil identifikasi dengan spektrofotometer
inframerah terhadap karbon aktif ini menunjukkan bahwa karbon aktif yang berasal dari batang
tanaman gumitir yang diaktivasi dengan asam fosfat mengandung gugus fungsi O-H, C-H alifatik,
P=O, dan P-OH.
Waktu kontak yang optimum/waktu setimbang adsorpsi terhadap ion Cu(II) dan Cr(III) terjadi pada
penyerapan selama 40 menit. Isoterm adsorpsi dari adsorben karbon aktif terhadap ion logam Cu(II)
dan Cr(III) mengikuti pola isoterm adsorpsi tipe L (isoterm Langmuir) yang mengasumsikan bahwa
kapasitas adsorpsi maksimum terjadi akibat adanya lapisan tunggal (monolayer) adsorbat di
permukaan adsorben[21]. Pola kinetika adsorpsi yang terjadi untuk ion Cu(II)dan Cr(III) adalah
mengikuti kinetika orde dua dengan nilai konstanta laju adsorpsi berturut-turut sebesar 3,09 x 10-5
dan
2,49 x 10-5
menit-1
ppm-1
[22], sedangkan adsorpsi terhadap logam ion Cu(II) dan Cr(III) yang
optimum terjadi pada pH 2. Daya adsorpsi karbon aktif batang tanaman gumitir terhadap Cu(II) dan
Cr(III) dalam larutan berturut-turut adalah 0.2015 mg/g dan 0.2259 mg/g dengan waktu kontak 40
menit dengan konsentrasi awal kedua logam masing-masing 10 mg/L. Aplikasi karbon aktif dari
batang gumitir terhadap limbah cair pencelupan menunjukkan bahwa karbon aktif ini mampu
menurunkan kadar Cu(II) dan Cr(III) berturut-turut sebesar 23% dan 27,77 %.
DAFTAR PUSTAKA
[1] C. Qin, Y. Chen and J. Gaon, Manufacture and Characterization of Activated Carbon From
Marigold Straw (Tagetes erecta L) by H3PO4 Chemical Reaction, Materials Letters, 135, pp.
123-126, 2014.
[2] E. K. Patel, A. Gupta and R.J. Oswal, A Review on: Mosquito Repellent Methods,
International Journal of Pharmaceutical, Chemical and Biologyca Sciences, vol. 2(3), pp. 310-
317, 2012.
[3] K. Wang, C. R. Hooks and A. Ploeg, Protecting Crops from Nematode Pest: Using Marigold as
an Alternative to Chemical Nematicides, Cooperative Extension Service, 35, University of
Hawai, Manoa, pp. 1-6, 2007.
[4] M. L. Parugrug and A. C. Roxas, Insecticidal Action of Five Plants Against Maize Weevil,
Sitophilus Zeamais Motsch. (Coleoptera: Curculionidae), KMITL Sci. Tech, vol. 8(01), pp 24-
38, 2008.
[5] Y. Gong, X. Liu, W. He, H. Xu, F. Yuan and Y. Gao, Investigation into Antioxidant Activity
Extended AbstractSEMINAR NASIONAL MATEMATIKA II BALI – 19 Nopember 2016
3
and Chemical Composition of Alcoholic Extracts from Defatted Marigold (Tagetes erecta L.)
Residue, Fitoterapia, 83, pp. 481-489, 2012.
[6] M. W. van Lersel, Respiratory Q10 of Marigold (Tagetes patula) in Response to Long-Term
Temperature Differences and Its Realtionship to Growth and Maintenance Respiration,
Physiologia Plantarum, 128, pp: 289-301, 2006.
[7] G. Alfathoni, Produksi Karbon Aktif Dengan Lampiran Kelayakan Ekonomi, P. T. Buana
Petrolindo Nusantara, Yogyakarta. 2011.
[8] A. F. Ramdja, M. Halim dan J. Handi, Pembuatan Karbon Aktif dari Pelepah Kelapa (Cocus
nucifera), Jurnal Teknik Kimia, vol. 15(2), pp: 1-8, 2008.
[9] N. Fauziah, Pembuatan Karbon Aktif Secara Langsung dari Kulit Acacia mangium Wild
dengan Aktivasi Fisika dan Aplikasinya Sebagai Adsorben, Skripsi, Dept. Hasil Hutan, Fakultas
Kehutanan, IPB, Bogor, 2009.
[10] D. Suhendra dan E. R. Gunawan, Pembuatan Karbon Aktif dari Batang Jagung Menggunakan
Aktivator Asam Sulfat dan Penggunaannya pada Penjerapan Ion Tembaga (II), Makara, Sains,
vol. 14(1), pp: 22-26, 2010.
[11] I. A. G. Widihati, Ni G. A. M. D. A. Suastuti dan M. A. Y. Nirmalasari, Studi Kinetika
Adsorpsi Larutan Ion Logam Kromium (Cr) menggunakan Karbon Batang Pisang (Musa
paradissiaca), Jurnal Kimia, vol.6(1), p: 8-16. 2012.
[12] P. Kalyani, A. Ariharaputhiran, and A. Darchen, Activated Carbon from Grass – A Green
Alternative Catalyst Support fot Water Electrolysis, available on URL: https://hal-univ-
rennes1-archives.fr/hal-00925850, 2014, diunduh pada 18 April 2015.
[13] S. E. Purnomo, Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Biji Kopi dan Aplikasinya sebagai
Adsorben Zat Warna Methylene Blue (Kation) dan Naphtol Yellow (Anion), Skripsi, Prodi
Kimia, F. Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sunankalijaga, Yogyakarta, 2010.
[14] D. Suheryanto dan L. S. S. Hastuti, Pembuatan Karbon Bambu (Bamboo Charcoal) pada Suhu
Rendah untuk Produk Kerajinan, Simposium Nasional RAPI XII, FT UMS, pp: 51-53, 2013.
[15] A. H. Soetomo, Pembuatan Karbon Aktif dari Limbah Kulit Singkong dengan Menggunakan
Furnace, Laporan Tugas Akhir, P. S. Diploma III Teknik Kimia, F.Teknik, Universitas
Diponegoro, 2012.
[16] A. G. Haji, Pembuatan Arang Aktif dari Sampah Organik Padat dengan Aktivator Asam Fosfat,
Prosiding: Seminar Nasional Sains & Teknologi – III Lembaga Penelitian – Universitas
Lampung, “Peran Strategis Sains & Teknologi dalam Mencapai Kemandirian Bangsa“ 18 – 19
Oktober 2010.
[17] S. A. Dean, Plant-derived Biosorbents for Metal Removal, Thesis, School of Biotechnology
Dublin City University, Dublin, Ireland, 1999.
[18] Standar Nasional Indonesia, SNI 06-3730-1995: Arang Aktif Teknis, Badan Standardisasi
Nasional, Jakarta, 1995.
[19] R.M. Silverstein, G. C. Bassler and T. C. Morrill, Spectrometric Identification of Organic
Compounds, 7th edition, John Wiley and Sons, USA, 2005.
[20] D. Lin-Vien, N. B. Colthup, W. G. Fately and J. G. Grasselli, Infrared and Raman
Characteristic Frequencies of Organic Molecules, Academic Press, San Diego, 1991.
[21] H. Van-Olphen, An Introduction to Clay Colloid Chemistry for Clay Technologist, Geologist
Soil Scientist, 2nd
ed., a Willey-Intersciene-Pnb, Canada,1997.
[22] R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring dan J. D. Madura, Kimia Dasar, Prinsip-prinsip
dan Aplikasi Modern, S. T. Achmadi, edisi ke 9, Jilid 2, Jakarta, 2011.
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI
UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
Kampus Bukit Jimbaran, Badung – Bali, Telp. (0361) 701954 ext 226 Website: http://www.fmipa.unud.ac.id/ Email: [email protected]
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Denpasar, 16 November 2016
Kepada Yth,
Bpk/Ibu/Sdr Pemakalah
Dengan ini kami memberitahukan bahwa abstrak Bpk/Ibu/Sdr yang berjudul:
“Karbon Aktif dari Batang Gumitir Sebagai Adsorben Ion
Logam Cu(II) dan Cr(III)”
Pemakalah: I Made Siaka
Penulis: I Made Siaka, Emmy Sahara
Telah diterima untuk dipresentasikan secara lisan pada SEMINAR NASIONAL SAINSTEK
2016, Fakultas MIPA Universitas Udayana pada tanggal 19 November 2016 di Kampus Bukit
Jimbaran, Badung - Bali.
Oleh karena itu, kami mengharapkan kehadiran Bpk/Ibu/Sdr pada kegiatan Seminar Nasional
SAINSTEK tersebut.
Atas perhatian dan kerjasamanya kami mengucapkan banyak terimakasih.
Hormat Kami,
Ketua Penitia
Dr. I Ketut Gede Suhartana, S.Kom.,M.Kom.
Seminar N"'ional SAINSTEK 20X6
Nomor: 53OO,/UN L 4. | .2a/PB/2O | 6
Diberikan kepada:
.,;,i;.,:::,!:1,..,,.r;,,,,,, ,. ..,,r,,:..,.,,:,.,'.r',.,:i:iil,tri.aii:i
n M"dffi.k&Atas parlisipasinya dalam seminar **af"f
"{tff Seh€: "Penguaran Riser Perguru.rn Tinggi unnrkPengernbangan sains dan Teknotogi 1fungBeffi@laSfwg diselenggamkan oleh Fakldlas MIPA
universiras udayana paoa rftSr ..t1: xce,*n&&o t o iii universitas udayanaKampus Bukit Jimbaran, Badung - Bali
, Sebagai '
PEN[,{K,{N-AFil
Dengan judul:
ii . fli'' i:l' :t;t..rr.t ilillllllliiii:!..: r):::at. rrf
*Karbon Aktif dari Batang Gumitir Sebagai Adsorben lon Logam Cu(II) dan Cr(III)"
trMIPA UNUDBukit Jimbaran, l9 November 2o-1e-
Ketua Panitia,
e'l1LDr. I Ketut Gede Suhartana, S.Kom., M.Kom.NIP. 19720-1 lO 2008r2 l OOI
Made Suaskara, M.Sit997o2 t OOI