BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Seiring dengan meningkatnya kemajuan teknologi dan berkembangnya

kegiatan industri, selain membawa dampak positif juga membawa dampak negatif

untuk lingkungan. Dengan adanya pertumbuhan industri yang pesat berarti juga

semakin banyak limbah yang dikeluarkan dan mengakibatkan permasalahan yang

kompleks bagi lingkungan. Diantara limbah-limbah yang ada, limbah yang sangat

berbahaya dan memiliki daya racun tinggi umumnya berasal dari buangan

industri, terutama industri kimia, termasuk industri logam serta industri

pertambangan sehingga proses penanganan limbah menjadi bagian yang sangat

penting dalam suatu industri. Salah satunya adalah limbah logam Pb2+. Hal ini

harus dianggap serius karena keberadaan limbah logam dapat menyebabkan

penurunan kualitas sumber daya alam kita seperti air sungai, air laut, tanah, dan

lain-lain yang dapat berdampak buruk bagi kelangsungan hidup makhluk hidup,

khususnya manusia.

Ada beberapa cara mengatasi limbah logam Pb2+ di lingkungan kita, yaitu

dengan ekstraksi, pertukaran ion, presipitasi kimia, dan proses pemisahan dengan

menggunakan membran. Akan tetapi metode-metode yang ada tersebut memiliki

beberapa kelemahan, seperti biaya operasi yang tinggi (mahal), selektivitas yang

rendah, dan proses-proses tersebut dapat berpotensi menimbulkan limbah kimia

lainnya sehingga pemindahan logam berat dengan cara-cara tersebut dianggap

tidak optimal. Cara efektif yang harus dikembangkan adalah bagaimana membuat

bahan penyerap limbah logam yang bisa dimanfaatkan untuk meminimalisir

keberadaan limbah logam di lingkungan tanpa menimbulkan limbah lagi. Oleh

karena itu, dilakukan penelitian pembuatan bioadsorben dari limbah kulit pisang

sebagai adsorben limbah logam Pb2+. Cara ini dinilai lebih efektif dan aman

karena tidak ada efek samping pencemaran yang muncul kembali.

1

Salah satu limbah biomassa hasil kegiatan pertanian yang melimpah di

Indonesia adalah limbah kulit pisang sebagai hasil samping komoditas buah

pisang. Di Indonesia sendiri, produksi pisang cukup besar. Di Asia, Indonesia

termasuk penghasil pisang terbesar, karena 50% dari produksi pisang Asia

dihasilkan oleh Indonesia, Dan setiap tahun produksinya makin meningkat.

(Sunarjono, 2002).

Potensi ketersediaan Pisang yang cukup melimpah inilah yang turut

menghasilkan limbah. Kulit pisang yang merupakan bagian dari buah pisang

umumnya hanya dibuang sebagai sampah. Peraturan pemerintah No.18 tahun

1999 tentang kegiatan memperoleh kembali atau menggunakan kembali atau daur

ulang bertujuan untuk mengubah suatu limbah menjadi suatu produk yang dapat

digunakan dan juga aman bagi lingkungan dan kesehatan manusia. (Sutrasno, et

al, 2008).

Dipilihnya kulit pisang sebagai bahan dasar adsorben ini disebabkan karena

selama ini pemanfaatan terhadap kulit pisang kurang begitu maksimal. Selain itu,

disebabkan karena ketersediannya di pasar yang mudah untuk didapatkan dan juga

nantinya diharapkan dapat menjadi bioadsorben yang murah.

Kulit pisang yang mengandung selulosa (crude fiber) yang cukup tinggi

inilah yang kemudian juga dijadikan pertimbangan untuk menggunakannya

sebagai adsorben logam-logam berat. Pada penelitian ini kulit pisang akan

digunakan sebagai adsorben untuk menyerap logam Timbal (Pb).

1.2. Rumusan Masalah

Perumusan masalah yang ada dalam pembuatan bioadsorben dari kulit

Pisang Raja antara lain adalah:

1. Dapatkah pisang dimanfaatkan sebagai bioadsorben?

2. Jenis pisang apa yang kulitnya dapat dijadikan bioadsorben?

3. Bahan kimia apa yang dapat digunakan sebagai pengaktivasi bioadsorben?

4. Berapa pH dan waktu optimum dalam penyerapan logam Pb(II)?

2

Dari permasalahan di atas, penulis memilih pH dan waktu optimum yang

dijadikan tolak ukur untuk menentukan pengaruh daya adsorpsi bioadsorben dari

kulit pisang Raja.

1.3. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah membuat bioadsorben dari kulit pisang Raja

dan mempelajari pengaruh modifikasi kimia dengan larutan basa (NaOH)

terhadap limbah kulit pisang sebagai adsorben logam timbal (Pb2+) dengan

variabel pH dan waktu untuk mengetahui kondisi optimum penyerapan.

1.4. Luaran Penelitian

Bioadsorben dibuat dari kulit pisang Raja yang diaktivasi menggunakan

basa. Hasil penelitian akan dibahas dalam laporan penelitian ini.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian Aktivasi Bioadsorben dari Kulit Pisang Raja

menggunakan Natrium Hidroksida untuk Penyerapan Logam Pb(II) adalah:

1. Memanfaatkan limbah kulit pisang Raja sebagai bahan baku pembuatan

bioadsorben.

2. Menambah alternatif bahan baku adsorben, dan

3. Menambah nilai ekonomis dari kulit pisang Raja sebagai limbah yang dapat

dimanfaatkan sebagai adsorben logam Pb(II).

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2. 1. Pisang

Pisang adalah tanaman buah berupa herba yang berasal dari kawasan di Asia

Tenggara (termasuk Indonesia). Tanaman ini kemudian menyebar ke Afrika

(Madagaskar), Amerika Selatan dan Tengah. Di Jawa Barat, pisang disebut

dengan Cau, di Jawa Tengah dan Jawa Timur dinamakan gedang. (Kemal

Prihatman, 2000). Tumbuhan ini berdasarkan klasifikasi ilmiahnya tergolong

dalam keluarga besar Musaceae, sebagaimana penggolongan dari tingkat

Kingdom hingga species berikut ini :

Kerajaan : Plantae

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Liliopsida

Bangsa : Zingiberales

Keluarga : Musaceae

Marga : Musa

Spesies : Musa Paradisiaca, Linn.

Pisang merupakan tumbuhan asli Asia Tenggara, yaitu berasal dari

Semenanjung Malaysia dan Filipina. Tetapi ada juga yang menyebutkan bahwa

pisang berasal dari Brasil dan India. Dari sini kemudian menyebar hingga ke

daerah Pasifik (Cinthya, 2006). Tinggi tanaman pisang (dewasa) berkisar antara 2

– 8 m (tergantung jenisnya), dengan daun-daun yang panjangnya ada yang

mencapai 3,5 m. Tanaman pisang akan menghasilkan satu tandan buah pisang,

sebelum dia mati dan digantikan oleh batang pisang baru. Untuk satu tandan

pisang sendiri terdiri atas 5–20 sisir, yang masing-masing sisir terdiri lebih dari 20

buah pisang. Pisang berkembang dengan subur pada daerah tropis yang lembab,

terutama di dataran rendah. Di daerah hujan turun merata sepanjang tahun,

produksi pisang dapat berlangsung tanpa mengenal musim. Indonesia (Cinthya,

4

2006). Dari hasil berbagai penelitian diketahui bahwa buah pisang mengandung

gizi yang sangat baik. Di dalam buahnya terdapat energi yang cukup tinggi

dibandingkan buah-buahan yang lain. Pisang kaya mineral seperti kalium,

magnesium, fosfor, besi dan kalsium. Berdasarkan kandungan energi dalam buah

pisang maka pisang direkomendasikan oleh para ahli herbal untuk mengobati

berbagai jenis penyakit, seperti: pendarahan rahim, sariawan usus, ambeien, cacar

air, telinga dan tenggorokan bengkak, disentri, amandel, kanker perut, sakit

kuning, pendarahan usus besar, diare, dll. Pisang juga dapat mengobati tekanan

darah tinggi, karena pisang mengandung potassium yang tinggi yang berguna bagi

orang yang harus melakukan diet rendah garam.

Varietas-varietas pisang di seluruh dunia yang ditanam dapat dibagi dalam

empat golongan besar (Ngraho, 2008), yaitu:

a. Pisang yang dimakan buahnya setelah ranum, misalnya Pisang Ambon, Pisang

Susu, Pisang Raja, Pisang Cavendish, Pisang Barangan dan Pisang Mas.

b. Pisang yang dimakan setelah direbus atau digoreng, misalnya Pisang Nangka,

Pisang Tanduk dan Pisang Kepok.

c. Pisang yang berbiji biasanya dimanfaatkan daunnya, misalnya Pisang

Klutuk.

d. Pisang yang diambil seratnya, misalnya Pisang Manila.

Produksi pisang di Indonesia cukup besar. Indonesia termasuk penghasil

pisang terbesar di Asia karena 50% produksi pisang Asia dihasilkan oleh

Indonesia. Buah pisang juga merupakan buah dengan jumlah produksi paling

banyak di Indonesia jika dibandingkan dengan produksi buah lainnya (Ngraho,

2008).

Kulit pisang merupakan bahan buangan (limbah buah pisang) yang cukup

banyak jumlahnya. Pada umumnya kulit pisang belum dimanfaatkan secara nyata,

hanya dibuang sebagai limbah organik saja atau digunakan sebagai makanan

ternak seperti kambing, sapi, dan kerbau. Jumlah kulit pisang yang cukup banyak

5

akan memiliki nilai jual yang menguntungkan apabila bisa dimanfaatkan sebagai

bahan baku makanan (Susanti, 2006).

Menurut Basse (2000) jumlah dari kulit pisang cukup banyak, yaitu kira-

kira 1/3 dari buah pisang yang belum dikupas. Kandungan unsur gizi kulit pisang

cukup lengkap, seperti karbohidrat, lemak, protein, kalsium, fosfor, zat besi,

vitamin B, vitamin C dan air. Unsur-unsur gizi inilah yang dapat digunakan

sebagai sumber energi dan antibodi bagi tubuh manusia (Munadjim, 1988).

Buah pisang banyak mengandung karbohidrat baik isinya maupun

kulitnya. Pisang mempunyai kandungan khrom yang berfungsi dalam

metabolisme karbohidrat dan lipid. Khrom bersama dengan insulin memudahkan

masuknya glukosa ke dalam sel-sel. Kekurangan khrom dalam tubuh dapat

menyebabkan gangguan toleransi glukosa. Umumnya masyarakat hanya memakan

buahnya saja dan membuang kulit pisang begitu saja. Di dalam kulit pisang

ternyata memiliki kandungan vitamin C, B, kalsium, protein, dan juga lemak yang

cukup.

2. 2. Logam Timbal (Pb)

Timbal (Pb) adalah logam beracun yang dapat terakumulasi dalam organ

tubuh manusia dan hewan. Kumulatif dari pengaruh racun adalah menghancurkan

jaringan tubuh yang serius, otak, fatal pada anemia dan ginjal. Timbal (Pb)

merupakan logam berat berwarna kelabu kebiruan dengan titik leleh 327oC dan

titik didih 1.620oC. Pada suhu 550–600oC, timbal menguap dan bereaksi dengan

oksigen dalam udara membentuk timbal dioksida. Bentuk oksida yang paling

umum adalah timbal II dan senyawa orano metalik. Bentuk yang terpenting adalah

timbal tetra etil (TEL), timbal tetra metil (TML) dan timbal stearat.

Logam berat Pb dapat meracuni tubuh manusia baik secara angkut maupun

kronis. Pengaruh toksisitas kronis paling sering dijumpai pada pekerja di

pertambangan dan pabrik pemurnian logam. Senyawa Pb organik mempunyai

senyawa racun yang lebih kuat dibandingkan dengan senyawa Pb anorganik.

Senyawa Pb dapat masuk kedalam tubuh manusia dengan cara melalui saluran

6

pernafasan, saluran pencernaan makanan maupun kontak langsung dengan kulit.

Masuknya partikel Pb ke dalam tubuh melalui pernapasan adalah sangat penting

dan merupakan jalan masuk ke dalam tubuh yang dominan. Keracunan Pb yang

angkut dapat menimbulkan gangguan fisiologis dan efek keracunan yang kronis

pada anak yang sedang mengalami tumbuh kembang akan menyebabkan ganguan

fisik dan mental.6 Pb merupakan logam lunak yang berwarna kebiru-biruan atau

abu-abu keperakan dengan titik leleh pada 327,5ºC dan titik didih 1.740ºC pada

tekanan atmosfer. Pb mempunyai nomor atom terbesar dari semua unsur yang

stabil, yaitu 82.7.

Penggunaan Pb untuk proses pembuatan makanan kaleng sudah banyak

menurun, tetapi sumber toksisitas pada anak sekitar 2 tahun ialah 45% dari

makanan terkontaminasi, 45% dari debu, dari barang yang dijilat atau dimakan

8% dan 1% dari udara. Menurut Vettorazzi yang dikutip Darmono (2001)

menetapkan batas rekomendasi untuk kandungan Pb yang diperoleh dari WHO

terhadap bahanbahan seperti udara, makanan dan minuman yang dikonsumsi.

Karena itu, logam Pb dari buangan air limbah industri perlu di hilangkan

terlebih dahulu sebelum air buangan industri dialirkan ke lingkungan. Sejumlah

teknologi telah dikembangkan bertahun-tahun untuk memindahkan logam berat

dari air buangan industri. Teknologiyang sangat penting adalah termasuk

koagulasi/flokulasi. Teknologi konvensional secara kimia adalah presipitasi,

ionexchange, proses elektrokimia dan teknologi membran. Seluruh metode kimia

telah dibuktikan membutuhkan biaya tinggi dan kurang efisien.

2. 3. Natrium Hidroksida

Natrium hidroksida (Na OH ), juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium

hidroksida, adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium Hidroksida terbentuk

dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida

membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air. Ia digunakan

di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam

proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen.

7

Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium

kimia. Berikut sifat fisika dan kimia Natrium hidroksida:

Tabel 1. Sifat – sifat Fisika dan Kimia Natrium Hidroksida

Sifat

Rumus molekul NaOH

Massa molar 39,9971 g/mol

Penampilan zat padat putih

Densitas 2,1 g/cm³, padat

Titik lebur 318 °C (591 K)

Titik didih 1390 °C (1663 K)

Kelarutan dalam air 111 g/100 ml (20 °C)

Kebasaan (pKb) -2,43

Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk

pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. Ia bersifat lembap cair dan

secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam

air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Ia juga larut dalam etanol dan

metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada

kelarutan KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya.

Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.

(Wikipedia.org, 2013)

2. 4. Bioadsorben Kulit Pisang Raja

Adsorben merupakan suatu bahan (padatan) yang dapat mengadsorpsi

adsorbat. Biosorben merupakan biomassa yang dimanfaatkan dalam proses

biosorpsi (Fransiscus et al., 2007). Bahan yang dapat digunakan sebagai adsorben

harus mempunyai sifat resistensi yang tinggi, stabil pada suhu tinggi dan ukuran

diameter pori yang kecil (mikro) yang menghasilkan luas permukaan yang besar

sehingga mempunyai kapasitas adsorpsi yang tinggi (Anonim, 2007).

Untuk adsorben dengan luas permukaan dan berat tertentu, zat yang

diadsorpsi tergantung pada konsentrasi larutan di sekitar solven. Makin tinggi

8

konsentrasinya, makin besar pula zat yang diadsorpsi. Proses adsorpsi terjadi

dalam keadaan setimbang. Apabila kecepatan suatu zat ditambah atau dikurangi

maka akan terjadi keadaan setimbang yang baru. Syarat–syarat adsorben yang

baik (Haryati et al. 2009), antara lain :

1. Mempunyai daya serap yang besar

2. Berupa zat padat yang mempunyai luas permukaan yang besar

3. Tidak boleh larut dalam zat yang akan diadsorpsi

4. Tidak boleh mengadakan reaksi kimia dengan campuran yang akan

dimurnikan

5. Dapat diregenerasi kembali dengan mudah

6. Tidak beracun

Adsorben yang sedang dikembangkan saat ini adalah kulit pisang yang

mampu menyerap logam berat (Metian et al. 2008). Kulit pisang diketahui efektif

dalam menghilangkan ion logam dan senyawa organik polar pada air limbah

(Rubin et al. 2005). Hasil analisis kimia menunjukkan bahwa komposisi kulit

pisang banyak mengandung air yaitu 68,90 %. Komposisi nutrisi kulit pisang

dapat dilihat pada tabel 2 di bawah ini :

Tabel 2. Kandungan Nutrisi Kulit Musa sapientum

Parameter Konsentrasi

Materi Organik (%) 91.50 ± 0.05

Protein (%) 0.90 ± 0.25

Crude lipid (%) 1.70 ± 0.10

Karbohidrat (%) 59.00 ± 1.36

Crude fibre (%) 31.70 ± 0.25

(Sumber: Anhwange et al., 2009)

9

2. 5. Adsorpsi

Salah satu metode yang digunakan untuk menghilangkan zat pencemar dari

air limbah adalah adsorpsi (Sukarta 2008). Adsorpsi merupakan suatu gejala

permukaan dimana terjadi penyerapan atau penarikan molekul-molekul gas atau

cairan pada permukaan adsorben (Yun et al. 2001). Istilah biosorpsi

dideskripsikan sebagai proses adsorpsi yang menggunakan biomassa sebagai

adsorben. Pemanfaatan biomassa sebagai adsorben bukan hanya menguntungkan

secara ekonomi, tetapi akan mendukung prinsip zerowaste, khususnya pada

industri-industri yang menghasilkan biomassa tersebut sebagai produk samping

(Esposito et al., 2001).

Adsorbsi dapat diklasifikasikan menjadi adsorbsi fisik dan kimia. Adsorbsi

fisik terjadi karena adanya gaya Van der Walls dan bersifat reversibel. Adsorben

yang digunakan dalam adsorbsi fisik harus memiliki luas permukaan yang luas

sebagai tempat terkumpulnya solute. Sedangkan adsorbsi secara kimia biasanya

bersifat irreversibel. Karena molekul – molekul dalam zat padat tiap – tiap arah

sama maka gaya tarik menarik antara satu molekul dengan yang lain di

sekelilingnya adalah seimbang. Sebab daya tarik yang satu akan dinetralkan oleh

yang lain yang letaknya simetris. Lain halnya yang ada di permukaan, gaya – gaya

tersebut tidak seimbang karena pada suatu arah di sekeliling tersebut tidak ada

molekul lain yang menariknya. Akibatnya zat tersebut akan mempunyai sifat

menarik molekul–molekul gas atau solute ke permukaannya.

Adsorpsi terjadi dengan melibatkan interaksi antara adsorbat dengan

adsorben. Kekuatan interaksi adsorbat dengan adsorben dipengaruhi oleh sifat dari

adsorbat maupun adsorbennya. Gejala yang umum dipakai untuk meramalkan

komponen mana yang diadsorpsi lebih kuat adalah kepolaran adsorben dengan

adsorbatnya. Apabila adsorbennya bersifat polar, maka komponen yang bersifat

pori adsorben (disebut difusi internal). Bila kapasitas adsorpsi masih sangat besar,

sebagian akan teradsorpsi terikat di permukaan, namun bila permukaan sudah

jenuh atau mendekati jenuh dengan adsorbat, dapat terbentuk lapisan adsorpsi

kedua dan seterusnya di atas adsorbat yang telah terikat pada permukaan.

10

Beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi (Sembiring dan Sinaga

2003):

1. Sifat adsorben

Adsorpsi secara umum terjadi pada semua permukaan, namun besarnya

ditentukan oleh luas permukaan adsorben yang kontak dengan adsorbat. Luas

permukaan adsorben sangat berpengaruh terhadap proses adsorpsi. Adsorpsi

merupakan suatu kejadian permukaan sehingga besarnya adsorpsi sebanding

dengan luas permukaan. Semakin banyak permukaan yang kontak dengan

adsorbat maka akan semakin besar pula adsorpsi yang terjadi.

2. Sifat serapan

Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran

molekul serapan dari struktur yang sama. Adsorpsi juga dipengaruhi oleh gugus

fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan.

3. Temperatur

Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsorpsi adalah viskositas

dan stabilitas termal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-

sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekompisisi, maka

perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi

dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur lebih

kecil.

4. pH (derajat keasaman)

Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan,

yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Hal ini disebabkan karena

kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut.

Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan, yaitu dengan menambahkan alkali,

adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.

11

5. Waktu kontak

Suatu adsorben yang ditambahkan ke dalam suatu cairan membutuhkan

waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding

terbalik dengan jumlah adsorben yang digunakan. Selain ditentukan oleh dosis

adsorben, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan

dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel adsorben untuk

bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai

viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama.

2. 6. Hipotesa

Penelitian ini mengacu pada modifikasi bioadsorben yang dihasilkan

menggunakan larutan basa. Modifikasi adsorben bertujuan meningkatkan

kapasitas dan efisiensi adsorpsi dari adsorben. Modifikasi dapat dilakukan dengan

memberi perlakuan kimia seperti direaksikan dengan asam dan basa atau

perlakuan fisika seperti pemanasan dan pencucian (Marshall and Mitchell 1996).

Dalam proses adsorpsi, pengaruh waktu kontak bioadsorben terhadap

larutan yang diserap sangat berkaitan. Semakin lama waktu kontak maka semakin

banyak pula serapan bioadsorben terhadap logam. Begitupun terhadap pengaruh

pH. Semakin asam pH larutan maka semakin meningkat daya adsorpsinya

terhadap logam. (Sembiring dan Sinaga 2003)

12

BAB III

METODELOGI PENELITIAN

3. 1. Tempat dan Waktu

3.1.1.Tempat

Penelitian ini dilakukan di laboratorium uji PT SGS Indonesia. Lokasi

berada di Jl. Raya Cilandak KKO, Kawasan Cilandak Commersial Estate No. 108

C, Jakarta Selatan.

3.1.2.Waktu

Penelitian ini dilakukan selama 9 bulan, periode April – Desember 2013.

3. 2. Bahan dan Alat

3.2.1.Bahan

Bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Air

b. Etanol absolut

c. Kalsium klorida 1,5M

d. Limbah Timbal (Pb) 20 ppm

e. Natrium hidroksida 0,5M

f. Serbuk kulit pisang 100 mesh

3.2.2.Alat

Peralatan yang digunakan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Beaker glass

b. Blender

c. Corong

13

d. Kertas pH indikator universal 1-14

e. Oven

f. Shaker

g. Tabung bertutup

3. 3. Metode Penelitian

Metode dalam penelitian ini dibagi menjadi 3 tahapan, yaitu sebagai berikut:

3.3.1.Preparasi Pembuatan Bioadsorben

1. Disiapkan kulit pisang Raja yang telah dipotong-potong dalam bentuk kecil.

2. Kulit pisang Raja kemudian dikeringkan dalam oven selama 12 jam dengan

temperature 500C.

3. Setelah dikeringkan, sampel kulit pisang kemudian dihaluskan dengan

blender sehingga berbentuk serbuk.

4. 100 gram serbuk kulit pisang Raja dimasukkan kedalam campuran larutan

yang terdiri dari 500 mL ethanol, 250 mL NaOH 0.5 M dan 250 mL CaCl 2

1.5 M.

5. Campuran dibiarkan selama 24 jam, kemudian dilakukan penyaringan untuk

memisahkan bioadsorben dengan larutannya.

6. Bioadsorben kemudian dicuci dengan aquades sampai pH larutan pencuci

menjadi 7.0.

7. Bioadsorben kemudian dikeringkan dalam oven selama 12 jam dengan

temperature 500C.

8. Setelah kering, bioadsorben dapat digunakan.

3.3.2.Penentuan pH Optimum.

1. Disiapkan 5 buah tabung bertutup yang ditambahkan 25 mL limbah Timbal

(Pb(II)) 20 ppm.

2. Atur pH masing masing beaker gelas menjadi 1, 2, 3, 4, dan 5 dengan

menambahkan H2SO4 1M atau NaOH 1M.

14

3. Pada masing masing beaker gelas dimasukkan 0.5 gram sampel

bioadsorben.

4. Campuran kemudian diaduk selama 3 jam, kemudian disaring dengan kertas

saring dan filtratnya dianalisis dengan menggunakan ICP-OES.

3.3.3.Penentuan Waktu Kontak Optimum

1. Disiapkan 7 buah tabung bertutup berisi 25 mL limbah Timbal (Pb(II))

dengan pH optimum yang telah diperoleh sebelumnya.

2. Pada masing masing beaker gelas dimasukkan 0.5 gram sampel

bioadsorben.

3. Campuran kemudian diaduk selama 10, 20, 30, 60, 120, 180 dan 240 menit.

kemudian disaring dengan kertas saring dan filtratnya dianalisis dengan

menggunakan ICP-OES.

3. 4. Metode Analisa Data

Metode analisa data yang digunakan untuk pengolahan data penelitian akan

menggunakan metode Regresi Linier, dimana menghasilkan hubungan antara daya

serap (adsorpsi) (sumbu Y) dengan pH dan waktu (sumbu X). Daya serap logam

Pb(II) terhadap bioadsorben dihitung dengan rumus:

Q=(Co−Ce )

mxV

Dimana:

Q = daya serap bioadsorben (mg logam Pb(II)/gram bioadsorben)

Co = konsentrasi awal (mg/L)

Ce = konsentrasi akhir(mg/L)

V = volume akhir (L)

m = bobot bioadsorben (g)

15

Pemotongan bahan Baku (kulit pisang Raja)

Pengeringan kulit pisang Raja selama 12 jam suhu 500C dalam oven

Aktivasi Bioadsorben:Perendaman 100 gram serbuk bioadsorben dalam larutan campuran yang terdiri

dari 500 mL ethanol, 250 mL NaOH 0.5 M dan 250 mL CaCl2 1.5 M selama 24 jam.

Bioadsorben dari kulit pisang dapat digunakan sebagai adsorben

Pencucian dengan aquadest hingga pH netral (pH 7)

Pengeringan bioadsorben selama 12 jam, suhu 500C dalam oven.

Penghalusan dan pengayakan kulit pisang Raja

Bioadsorben 100 mesh

Tidak

Ya

3. 5. Diagram Alir

3.5.1. Preparasi Pembuatan Bioadsorben

16

Bagan 1. Pembuatan Bioadsorben dari Kulit Pisang Raja dengan Aktivasi menggunakan Natrium Hidroksida

Bioadsorben kulit pisang Raja 100 mesh dan limbah Pb.

Penyaring dengan kertas saring, filtrat ditampung.

Hasil berupa pH optimum yang paling banyak mengadsorpsi logam Pb.

Persiapan peralatan 5 buah beaker glass berisi 25 mL limbah Pb(II) 20 ppm yang diatur pH 1, 2, 3, 4, dan 5 menggunakan H2SO4 1M atau NaOH 1M.

Bioadsorben seberat 0,5 gram dimasukan ke dalam masing–masing larutan.

Pengadukan campuran selama 180 menit.

Analisa filtrat menggunakan ICP-OES.

3.5.2. Penentuan pH Optimum

im

17

Bagan 2. Penentuan pH Optimum

Biosorben kulit pisang Raja 100 mesh dan limbah Pb.

Disaring dengan kertas saring, filtrat ditampung.

Didapatkan waktu optimum yang paling banyak mengadsorpsi logam Pb.

Disiapkan 6 buah beaker glass berisi 25 mL limbah Pb yang telah diatur pH optimum yang telah didapatkan dari percobaan sebelumnya.

Dimasukan bioadsorben seberat 0,5 gram ke dalam masing–masing larutan.

Campuran kemudian diaduk selama 10, 20, 30, 60, 120, dan 180 menit.

Filtrat diukur dengan menggunakan ICP-OES.

Biosorben kulit pisang Raja 100 mesh dan limbah Pb.

Penyaringan dengan kertas saring, filtrat ditampung.

Hasil berupa waktu optimum yang paling banyak mengadsorpsi logam Pb.

Persiapan peralatan 7 buah beaker glass berisi 25 mL limbah Pb yang telah diatur pH optimum yang telah didapatkan dari percobaan sebelumnya.

Bioadsorben seberat 0,5 gram dimasukan ke dalam masing–masing larutan.

Pengadukan campuran selama 10, 20, 30, 60, 120, 180 dan 240 menit.

Analisa filtrat menggunakan ICP-OES.

3.5.3.Penentuan Waktu Optimum

18

Bagan 3. Penentuan Waktu Kontak Optimum

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengamatan

Data pengamatan yang didapatkan dari hasil penelitian Aktivasi

Bioadsorben dari Kulit Pisang Raja menggunakan Natrium Hidroksida untuk

Penyerapan Logam Pb(II).

4.1.1. Penentuan pH Optimum

Berikut data penentuan pH optimum yang ditentukan oleh perubahan pH

larutan limbah Pb(II) terhadap bioadsorben selama waktu kontak 180 menit.

Tabel 3. Hasil Pengamatan Penentuan pH Optimum

Adsorben Kulit

Pisang RajapH m (g) V (L)

C0

(mg/L)

Ce

(mg/L)

Logam Pb (II) yang

terserap

Q (mg/g) %

Penentuan pH

Optimum

10.503

70.025 18.846 0.5281 0.909 97.20

20.504

10.025 18.846 0.5687 0.906 96.98

30.506

20.025 18.846 0.5335 0.904 97.17

40.504

10.025 18.846 0.3104 0.919 98.35

50.505

80.025 18.846 0.3275 0.915 98.26

Tabel 3 di atas menjelaskan kemampuan bioadsorben menyerap logam

Pb(II) di beberapa titik pH. Dari hasil tersebut didapatkan pH optimum terjadinya

19

penyerapan logam Pb(II) paling banyak adalah pada pH 4.0 dengan daya serap

0.919 mg Logam Pb(II)/ gram bioadsorben kulit pisang Raja.

4.1.2.Penentuan Waktu Kontak Optimum

Berikut data penentuan waktu kontak optimum yang ditentukan oleh

perubahan waktu kontak larutan limbah Pb(II) terhadap bioadsorben pada pH

optimum (pH 4.0).

Tabel 4. Hasil Pengamatan Penentuan Waktu Kontak Optimum

Adsorben

Kulit Pisang

Raja

pH m (g) V (L)Waktu

(menit)

C0

(mg/L)

Ce

(mg/L)

Logam Pb(II) yang

terserap

Q (mg/g) %

Penentuan

Waktu

Kontak

Optimum

4

0.5018 0.025 10 18.846 1.2748 0.875 93.24

0.5029 0.025 30 18.846 0.9049 0.892 95.20

0.5056 0.025 60 18.846 0.5488 0.905 97.09

0.5042 0.025 90 18.846 0.5881 0.905 96.88

0.5015 0.025 180 18.846 0.3104 0.924 98.35

0.5037 0.025 240 18.846 0.4489 0.913 97.62

Tabel 4 di atas menjelaskan kemampuan bioadsorben menyerap logam

Pb(II) di beberapa titik waktu kontak dengan pH optimum yang sudah didapatkan

pada percobaan sebelumnya, yaitu pH 4.0. Dari hasil tersebut didapatkan waktu

kontak optimum terjadinya penyerapan logam Pb(II) paling banyak adalah pada

180 menit dengan daya serap 0.924 mg Logam Pb(II)/ gram bioadsorben kulit

pisang Raja.

4.2. Pembahasan

Perolehan hasil data penelitian ditinjau dari 2 variabel, yaitu pH optimum

penyerapan dan waktu kontak antara larutan limbah Pb(II) dengan bioadsorben

kulit pisang Raja. Pengukuran dilakukan menggunakan instrumen ICP-OES pada

panjang gelombang pembacaan Pb(II) 220 nm.

20

Derajat keasaman (pH) merupakan faktor yang sangat mempengaruhi proses

adsorpsi ion logam, karena keberadaan ion H+ dalam larutan akan berkompetisi

dengan kation untuk berikatan dengan situs aktif. Selain itu, pH juga akan

mempengaruhi spesies ion yang ada dalam larutan sehingga akan mempengaruhi

terjadinya interaksi ion dengan situs aktif adsorben. (Lestari, dkk, 2003).

Kenaikan pH akan menurunkan jumlah ion H+ sehingga ion H+ yang mengelilingi

gugus aktif pada permukaan adsorben berkurang dan gugus aktif mengalami

ionisasi sehingga bermuatan negatif. (Isagai, 2008).

Penentuan pH optimum dilakukan pada pH 1, 2, 3, 4, dan 5 karena karena

pada pH 6 logam Pb mengendap. Kondisi pH yang semakin tinggi, menyebabkan

penurunan kapasitas adsorpsi. pH yang tinggi dapat menyebabkan reaksi antara

Pb2+ dengan OH─, sehingga membentuk endapan Pb(OH)2. Endapan ini akan

menghalangi proses adsorpsi yang berlangsung.

Gambar 1. Larutan limbah Pb(II) pada pH 6 membentuk endapan putih Pb(OH)2

Penentuan pH optimum bertujuan untuk mengetahui pH yang optimum

dalam proses penyerapan logam Pb(II) terhadap bioadsorben kulit pisang Raja.

Berikut grafik hasil penentuan pH optimum penyerapan.

21

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.895

0.9

0.905

0.91

0.915

0.92

0.925

f(x) = 0.00107142857142852 x² − 0.00392857142857105 x + 0.910599999999999R² = 0.499818247909847

Grafik Penentuan pH Optimum

Y-ValuesPolynomial (Y-Values)

pH

Kons

. Pb(

II) y

ang

ters

erap

(mg/

g)

Gambar 2. Grafik Hasil Penentuan pH Optimum

Pada gambar 2 tersebut terlihat bahwa serapan logam paling kecil adalah

0.919 mg logam Pb(II)/ gram bioadsorben pada pH 3, dan serapan logam paling

besar adalah 0.904 mg logam Pb(II)/ gram bioadsorben pada pH 4. Rendahnya

penyerapan yang terjadi pada pH 3 disebabkan karena pada pH rendah gugus

fungsional yang ada pada bioadsorben dikelilingi oleh ion H+ sehingga mencegah

terjadinya interaksi antara logam Pb2+ dengan gugus fungsional dikarenakan

adanya persaingan antara H+ dengan logam Pb2+ untuk berinteraksi dengan gugus

fungsional yang ada pada permukaan bioadsorben.

Berikut adalah grafik penentuan waktu kontak optimum penyerapan logam

Pb(II) menggunakan bioadsorben kulit pisang Raja.

22

0 50 100 150 200 250 3000.850.860.870.880.89

0.90.910.920.93

f(x) = − 1.71408325200184E-06 x² + 0.000583518094818171 x + 0.872348385356918R² = 0.946216894724508

Grafik Penentuan Waktu Kontak Optimum

Y-ValuesPolynomial (Y-Values)

Waktu Kontak (menit)

Kons

. Pb(

II) y

ang

ters

erap

(mg/

g)

Gambar 3. Grafik Hasil Penentuan Waktu Kontak Optimum

Grafik di atas menjelaskan bahwa waktu kontak optimum yang paling baik

untuk penyerapan logam Pb(II) menggunakan bioadsorben kulit pisang Raja

adalah pada 180 menit dengan daya serap 0.924 mg logam Pb(II)/ gram

bioadsorben kulit pisang Raja.

Pada kurva dapat terlihat bahwa proses adsorpsi mencapai titik

kesetimbangan pada rentang waktu antara 180 – 240 menit. Namun dalam rentang

waktu tersebut tidak mengalami pengurangan yang signifikan. Hal ini dikarenakan

packing bioadsorben sudah mengalami kejenuhan. Oleh karena itu ditetapkan

bahwa titik 180 menit merupakan waktu kontak paling optimum antara

bioadsorben dan logam Pb(II).

23

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan dalam penelitian

Aktivasi Bioadsorben dari Kulit Pisang Raja menggunakan Natrium Hidroksida

untuk Penyerapan Logam Pb(II) dapat disimpulkan bahwa untuk variabel pH

optimum dalam penyerapan logam Pb(II) menggunakan bioadsorben dari kulit

pisang Raja adalah pada pH 4.0. Hal ini dibuktikan oleh hasil penyerapan tertinggi

pada pengukuran menggunakan instrumen ICP-OES yaitu sebesar 0.919 mg

logam Pb(II)/ gram bioadsorben kulit pisang Raja.

Sedangkan untuk variabel waktu kontak optimum dalam penyerapan

logam Pb(II) menggunakan bioadsorben dari kulit pisang Raja adalah pada 180

menit, dengan daya serap logam Pb(II) sebesar 0.924 mg logam Pb(II)/ gram

bioadsorben kulit pisang Raja.

5.2. Saran

Untuk mendapatkan bioadsorben yang bagus perlu dilakukan penelitian

lanjutan. Variabel pada penelitian ini hanya mencakup pengukuran pH optimum

dan waktu kontak optimum, oleh karena itu diharapkan pada penelitian

selanjutnya menambahkan variabel lainuntuk mendapatkan kualitas adsorben

yang lebih baik. Serta perlu diteliti kembali mengenai daur ulang bioadsorben

yang telah terpakai agar dapat dipakai kembali.

24

DAFTAR PUSTAKA

Haryati, Sri, dkk, 2011, Pengujian Performance Adsorben Serat Buah Mahkota

Dewa (Phaleria marcocarpa (Scheff)) dan Clay Terhadap Larutan yang

mengandung Logam Kromium, Sriwijaya University. Sumatera Selatan.

Darmayanti, 2012, Adsorpsi Timbal (Pb) dan Zink (Zn) dari Larutannya

menggunakan Arang Hayati (Biocharcoal) Kulit Pisang Kepok berdasarkan

Variasi pH, University of Tadulako, Palu.

Kusuma, Heri Septya, 2012, Inovasi Pemanfaatan Kulit Pisang Raja sebagai

Biosorben untuk Menyerap Logam Berat, Universitas Airlangga, Surabaya.

Suhartini, Meri, 2012, Modifikasi Limbah Kulit Pisang untuk Adsorben Ion

Logam Mn(II) dan Cr(VI), PATIR – BATAN, Jakarta.

Wattimury, John Hendrik, 2012, Studi Adsorpsi Ion Logam Crom(III)

menggunakan Kulit Pisang Kepok (Musa normalis L.), Universitas Negeri

Papua, Manokwari.

Ginting, Ferdinan D., 2008, Dasar Teori Adsorpsi, Fakultas Teknik Universitas

Indonesia, Jakarta.

25

LAMPIRAN I

Data Analisa:

26

27

28

29

30

31

26

27

28

29

30

LAMPIRAN 2

Perhitungan adsorpsi logam Pb(II) menggunakan bioadsorben dari kulit

pisang Raja yang diaktivasi dengan natrium hidroksida:

Q=(Co−Ce )

mxV

Dimana:

Q = daya serap bioadsorben (mg logam Pb(II)/gram bioadsorben)

Co = konsentrasi awal (mg/L)

Ce = konsentrasi akhir(mg/L)

V = volume akhir (L)

m = bobot bioadsorben (g)

Contoh perhitungan adsorpsi:

1. pH 1

Logam yang terserap oleh bioadsoben:

a. dalam mg/gram

Q=(Co−Ce )

mxV

Q=(18.846−0.5281 )

0.5037x 25

Q=0.909 mg logam Pb ( II ) yang terserap

gram bioadsorben

b. dalam %

Q=(Co−Ce )

Cox100 %

Q=(18.846−0.5281 )

18.846x 100 %

Q=97.20%

31

2. pH 2

Logam yang terserap oleh bioadsoben:

a. dalam mg/gram

Q=(Co−Ce )

mxV

Q=(18.846−0.5687 )

0.5041x 25

Q=0.906 mg logam Pb ( II ) yang terserap

gram bioadsorben

b. dalam %

Q=(Co−Ce )

Cox100 %

Q=(18.846−0.5687 )

18.846x 100 %

Q=96.98%

3. pH 3

Logam yang terserap oleh bioadsoben:

a. dalam mg/gram

Q=(Co−Ce )

mxV

Q=(18.846−0.5335 )

0.5062x 25

Q=0.904 mglogam Pb (II ) yang terserap

gram bioadsorben

b. dalam %

Q=(Co−Ce )

Cox100 %

Q=(18.846−0.5335 )

18.846x 100 %

Q=97.17%

32

4. pH 4

Logam yang terserap oleh bioadsoben:

a. dalam mg/gram

Q=(Co−Ce )

mxV

Q=(18.846−0.3104 )

0.5041x25

Q=0.919 mg lo gam Pb ( II ) yang terserap

grambioadsorben

b. dalam %

Q=(Co−Ce )

Cox100 %

Q=(18.846−0.3104 )

18.846x100 %

Q=98.35%

5. pH 5

Logam yang terserap oleh bioadsoben:

a. dalam mg/gram

Q=(Co−Ce )

mxV

Q=(18.846−0.3275 )

0.5058x 25

Q=0.915 mg logam Pb ( II ) yang terserap

gram bioadsorben

b. dalam %

Q=(Co−Ce )

Cox100 %

Q=(18.846−0.3275 )

18.846x 100 %

Q=98.26%

33