pemanfaatan limbah kulit buah kakao theobroma …
TRANSCRIPT
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT BUAH KAKAO
(Theobroma cacao) SEBAGAI ADSORBEN UNTUK
PENYERAPAN ION LOGAM KROMIUM (VI)
PADA LIMBAH ELEKTROPLATING
DI BUKITTINGGI
SKRIPSI
OLEH
ULET PUTRI HAYATI
YAYASAN MUHAMMAD YAMIN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI
(STTIND) PADANG
2016
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT BUAH KAKAO
(Theobroma cacao) SEBAGAI ADSORBEN UNTUK
PENYERAPAN ION LOGAM KROMIUM (VI)
PADA LIMBAH ELEKTROPLATING
DI BUKITTINGGI
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
guna memperoleh gelar Sarjana Teknik
OLEH
ULET PUTRI HAYATI
NPM : 1210024426008
YAYASAN MUHAMMAD YAMIN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI
(STTIND)PADANG
2016
HALAMAN PERSETUJUAN SKRIPSI
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT BUAH KAKAO (Theobroma cacao)
SEBAGAI ADSORBEN UNTUK PENYERAPAN ION LOGAM
KROMIUM (VI) PADA LIMBAH ELEKTROPLATING
DI BUKITTINGGI
Nama : Ulet Putri Hayati
NPM : 1210024428006
Program Studi : Teknik Lingkungan
Padang, Agustus 2016
Menyetujui :
Pembimbing I, Pembimbing II,
Ir. Hendri Sawir, S.T, M. Si Sri Yanti Lisha, S.T
NIDN. 1015086704 NIDN. 1028017902
Ketua Program Studi, PLT Ketua STTIND Padang,
Yaumal Arbi, S.T, M.T Tri Ernita, S.T, M.P
NIDN. 1007058407 NIDN. 1028027801
THE USE OF CACAO (Theobroma cacao) PEELS AS AN
ADSORBENT FOR ADSORPTION METAL IONS
CHROMIUM (VI) OF ELECTROPLATING
WASTE IN BUKITTINGGI
Name : Ulet Putri Hayati
Student ID : 1210024428006
Supervisor : Ir. Hendri Sawir, S.T, M.Si
Co-Supervisor : Sri Yanti Lisha, S.T
ABSTRACT
The ability of cacao (Theobroma cacao) peels to remove metal ions chromium
(VI) from waste water has been investigated. Effect of pH, initial concentrationof
metal ions solution, contact time, adsorbent mass and particle size of adsorbent
with batch method has been studied. The optimum conditions for metal ions
chromium (VI) was found at pH 6 with initial concentration of 750 mg/L, contanct
time 15 minutes, adsorbent mass 0,1 gram and particle size 32 µm. This optimum
conditions have been applied to electroplating waste in Jirek – Bukittinggi, gave
capacity of adsorption metal ions chromium (VI) about 0,0776 mg/g and
efficiency of adsorption about 84,07 %.
Keywords : Cacao (Theobroma cacao) peels, metal ions chromium (VI),
adsorbent and adsorption
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT BUAH KAKAO
(Theobroma cacao) SEBAGAI ADSORBEN UNTUK
PENYERAPAN ION LOGAM KROMIUM (VI)
PADA LIMBAH ELEKTROPLATING
DI BUKITTINGGI
Nama : Ulet Putri Hayati
NPM : 1210024428006
Dosen Pembimbing 1 : Ir. Hendri Sawir, S.T, M.Si
Dosen Pembimbing 2 : Sri Yanti Lisha, S.T
ABSTRAK
Penelitian ini mempelajari tentang kemampuan kulit buah kakao (Theobroma
cacao) untuk mengurangi konsentrasi ion logam kromium (VI) pada limbah cair.
Dalam penelitian dilakukan uji terhadap : pengaruh pH, konsentrasi awal larutan
ion logam, waktu kontak, massa adsorben dan ukuran partikel dengan
menggunakan metode batch. Kondisi optimum untuk ion logam kromium (VI)
diperoleh pada pH 6, dengan konsentrasi awal 750 mg/L, waktu kontak 15 menit,
massa adsorben 0,1 gram dan ukuran partikel 32 µm. Kondisi optimum telah
diaplikasikan pada limbah elektroplating di Jirek – Bukittinggi, diperoleh
kapasitas penyerapan ion logam kromium (VI) 0,0776 mg/g dengan efisiensi
penyerapan 84,07 %.
Kata Kunci : Kulit buah kakao (Theobroma cacao), ion logam kromium (VI),
adsorben dan penyerapan
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian
yang berjudul “Pemanfaatan Limbah Kulit Buah Kakao (Theobroma cacao)
sebagai Adsorben Untuk Penyerapan Ion Logam Kromium (VI) pada
Limbah Elektroplating di Bukittinggi”. Laporan penelitian ini merupakan salah
satu syarat untuk menyelesaikan perkuliahan pada jenjang pendidikan Strata 1
(S1) di Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang.
Rasa cinta dan bangga penulis persembahkan kepada Ayahanda, Ibunda,
serta adik-adik tercinta atas do’a dan semangat yang diberikan sehingga penulis
dapat menyelesaikan laporan penelitian ini.
Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan
kepada :
1. Bapak Ir. Hendri Sawir, S.T, M. Si, selaku pembimbing I dan Ibu Sri Yanti
Lisha, S.T selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan
pemikiran sehingga laporan penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik;
2. Bapak Ir. H. Riko Ervil, M.T selaku Ketua Yayasan Muhammad Yamin
Padang ;
3. Ibu Tri Ernita, S.T, M.P selaku PLT Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Industri
(STTIND) Padang ;
4. Bapak Yaumal Arbi, S.T, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Lingkungan
yang telah menyumbangkan ide dan saran serta petunjuk teknis semenjak
awal penyusunan laporan penelitian ini ;
5. Seluruh staf pengajar, karyawan dan karyawati Sekolah Tinggi Teknologi
Industri (STTIND) Padang.
6. Seluruh rekan–rekan sesama mahasiswa/i di Sekolah Tinggi Teknologi
Industri (STTIND) Padang, serta semua pihak yang telah membantu penulis
dalam penyusunan laporan penelitian ini.
Semoga Allah SWT memberikan balasan atas segala kebaikan dengan
pahala yang berlipat ganda. Penulis sadar bahwa laporan penelitian ini masih jauh
dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran demi
peningkatan di masa depan. Semoga laporan penelitian ini dapat memberikan
manfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan masyarakat luas pada umumnya.
Padang, Agustus 2016
Ulet Putri Hayati
NPM. 1210024428006
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL
HALAMAN PERSETUJUAN SKRIPSI
ABSTRACT
ABSTRAK
KATA PENGANTAR………………………………………………………........ii
DAFTAR ISI.……………………………………………………………….........iv
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………….......viii
DAFTAR TABEL………………………………………………………….........ix
DAFTAR LAMPIRAN..……………………………………………………........x
BAB I. PENDAHULUAN..………………………………………………….......1
1.1 Latar Belakang..…………………………………………………......1
1.2 Identifikasi Masalah..…………………………………………..........4
1.3 Batasan Masalah………………………………………………..........4
1.4 Rumusan Masalah……………………………………………….......5
1.5 Tujuan Penelitian………………………………………………........5
1.6 Manfaat Penelitian……………………………………………..........5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA…………………………………………...........7
2.1 Landasan Teori………………………………………………...........7
2.1.1 Buah Kakao (Theobroma cacao)……………………...........7
2.1.2 Kulit Buah Kakao……………………………..…..............10
2.1.3 Logam Berat…………………………………..………........12
2.1.4 Kromium (Cr)……………………………..…………….....13
2.1.4.1 Penyebaran dan Sifat...............................................13
2.1.4.2 Toksisitas Kromium (Cr)………………………......15
2.1.5 Kromium (Cr) dalam Limbah..............................................16
2.1.6 Adsorpsi……………………………………………............16
2.6.3.1 Sejarah Singkat Adsorpsi…………………….........16
2.1.7 Biosorpsi……………………………………………...........17
2.1.8 AdsorbendanAdsorbat.........................................................20
2.1.9 Elektroplating……………………………………................21
2.1.10 Limbah Cair Elektroplating....………………………..........21
2.1.11 Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)..............................22
2.2 Kerangka Konseptual……………………………………...............24
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN………………………………….....25
3.1 Jenis Penelitian.………………………………………………….....25
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian....…………………………………....25
3.3 Populasi dan Sampel.……………………………………………....25
3.3.1 Populasi...………………………………………………......25
3.3.2 Sampel..………………………………………………….....26
3.4 Variabel Penelitian...…………………………………………….....26
3.5 Data dan Sumber Data...…………………………………………...26
3.5.1 Data....………………………………………………….......26
3.5.2 Sumber Data...……………………………………………...27
3.6 Teknologi Pengolahan dan Analisis Data..………………………...27
3.6.1 Alat.………………………………………………………...27
3.6.2 Bahan……………………………………………………....27
3.6.3 Prosedur Kerja……………………………………………...27
3.6.3.1 Pembuatan Reagen HNO3 0,01 M............………....27
3.6.3.2 Pembuatan Reagen NaOH 0,01 M..……………......28
3.6.3.3 Pembuatan Buffer Ammonia.……………………...28
3.6.3.4 Pembuatan Buffer Asetat...………………………...28
3.6.3.5 Pembuatan Larutan Induk K2Cr2O7...……………....29
3.6.3.6 Pembuatan Adsorben Kulit Buah Kakao......……...29
3.6.4 Pengaruh pH Larutan terhadap Penyerapan Ion Logam
Cr (VI).................................................................................29
3.6.5 Pengaruh Konsentrasi Awal terhadap Penyerapan Ion Logam
Cr (VI)..................................................................................30
3.6.6 Pengaruh Waktu Kontak terhadap Penyerapan Ion Logam
Cr (VI)..................................................................................30
3.6.7 Pengaruh Massa Adsorben terhadap Penyerapan Ion Logam
Cr (VI)..................................................................................30
3.6.8 Pengaruh Ukuran Partikel terhadap Penyerapan Ion Logam
Cr (VI)........................................................................…......31
3.6.9 Aplikasi Kondisi Optimum pada Limbah Elektroplating.....31
3.6.10 Analisis Data........................................................................31
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.…………………….33
4.1 Pengaruh pH pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI)..............…..…33
4.2 Pengaruh Konsentrasi Awal pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI).34
4.3 Pengaruh Waktu Kontak pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI)......35
4.4 Pengaruh Massa Adsorben pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI)...37
4.5 Pengaruh Ukuran Partikel pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI)…38
4.6 Aplikasi Kondisi Optimum pada Limbah Elektroplating........…....39
BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN................................…………………41
5.1 Kesimpulan.....................................................……...…..…………41
5.2 Saran........................................................................................…....42
DAFTAR KEPUSTAKAAN.…………………………………………………....43
LAMPIRAN............................…………………………………………………..46
LEMBARAN KONSULTASI...…………………………………………..........49
SURAT PERNYATAAN….…...…………………………………….................55
BIODATA WISUDAWAN/TI…...……………………………………………..56
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Buah Kakao..................................…………..………………………..7
Gambar 2.2 Kulit Buah Kakao.....................................................…..…………...12
Gambar 2.3 Cara Kerja Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).…..….......……23
Gambar 4.1 Pengaruh pH pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI)...…..…………..32
Gambar 4.2 Pengaruh Konsentrasi Awal pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI)...33
Gambar 4.3 Pengaruh Waktu Kontak pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI)….....34
Gambar 4.4 Pengaruh Massa Adsorben pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI).…36
Gambar 4.5 Pengaruh Ukuran Partikel pada Penyerapan Ion Logam Cr (VI)..….38
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Persentase Bagian-Bagian dan Buah Kakao......................……………..8
Tabel 2.2 Komposisi Nutrisi Kulit Buah Kakao................................…………...10
Tabel 2.3 Bentuk-Bentuk Oksida, Ion dan Warna Ion Krom............……………14
Tabel 2.4 Karakteristik Limbah Elektroplating.................................……………21
Tabel 2.5 Baku Mutu Limbah Cair Industri Pelapisan Logam..........……………22
Tabel 4.1 Tabel Aplikasi Kondisi Optimum Adsorben pada Limbah
Elektroplating........................................................................................40
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Contoh Perhitungan.......................................................……………45
Lampiran 2. Pengaruh pH terhadap kapasitas penyerapan dan efisiensi
penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah
kakao................................................................................................45
Lampiran 3. Pengaruh konsentrasi awal terhadap kapasitas penyerapan dan
efisiensi penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben
kulit buah kakao...............................................................................46
Lampiran 4. Pengaruh waktu kontak terhadap kapasitas penyerapan dan efisiensi
penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah
kakao.................................................................................................46
Lampiran 5. Pengaruh massa adsorben terhadap kapasitas penyerapan dan
efisiensi penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben
kulit buah kakao...............................................................................46
Lampiran 6. Pengaruh ukuran partikel terhadap kapasitas penyerapan dan efisiensi
penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah
kakao.................................................................................................47
Lampiran 7. Pengaruh kondisi optimum adsorben terhadap kapasitas penyerapan
dan efisiensi penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan
adsorben kulit buah kakao...............................................................47
Lampiran 8. Adsorben Kulit Buah Kakao................................................……......47
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan bidang industri di Indonesia pada saat ini cukup pesat. Hal
ini ditandai dengan semakin banyaknya industri yang memproduksi berbagai jenis
kebutuhan manusia seperti industri logam, kertas, tekstil, percetakan,
elektroplating dan sebagainya. Seiring dengan pertambahan industri tersebut,
maka semakin banyak pula hasil sampingan yang diproduksi sebagai limbah.
Salah satu limbah tersebut adalah limbah logam berat.
Kontaminasi lingkungan oleh logam berat dapat berasal dari pembuangan
limbah yang mengandung logam ke badan air, dapat menumpuk di sepanjang
rantai makanan yang menyebabkan bahaya ekologi dan kesehatan. Limbah ini
akan menyebabkan pencemaran serius terhadap lingkungan jika kandungan logam
berat yang terdapat di dalamnya melebihi ambang batas serta mempunyai sifat
racun yang sangat berbahaya. Logam berat diakui sebagai kontaminan berbahaya
dalam jangka panjang karena toksisitasnya tinggi, dapat terakumulasi dan retensi
di dalam tubuh manusia, misalnya seperti limbah elektroplating yang mengandung
logam berat seperti tembaga (Cu), timbal (Pb), seng (Zn), nikel (Ni), kadmium
(Cd) dan kromium (Cr).
Elektroplating di wilayah Sumatera Barat khususnya di Bukittinggi
ditemukan dalam bentuk bengkel dengan skala usaha kecil menengah.
Berdasarkan survei lapangan yang dilakukan bengkel elektroplating di Bukittinggi
terdapat di beberapa lokasi yakni di daerah Gulai Bancah, Aua Ateh, Jirek,
Munggu dan Tanjung Alam. Namun, bengkel elektroplating yang ditemukan pada
umumnya tidak memperbolehkan konsumen untuk melihat secara langsung
bagaimana proses dari elektroplating yang dilakukan, ini dikarenakan bengkel
yang ada di Bukittinggi tersebut tidak memiliki perizinan secara resmi dari Kantor
Lingkungan Hidup (KLH) setempat. Hal ini ditakutkan dapat membahayakan
lingkungan apabila dibiarkan begitu saja mengingat bahwa limbah elektroplating
mengandung logam berat yang berbahaya bagi lingkungan.
Belakangan ini penelitian untuk menemukan teknik pengolahan baru bagi
limbah logam berat semakin banyak dilakukan. Salah satunya ialah proses
adsorpsi (penyerapan) logam berat dengan menggunakan bahan-bahan yang
bersumber dari alam (biomaterial). Bahan tersebut dapat diperoleh dari limbah
pertanian ataupun perkebunan. Bahan yang dimanfaatkan tersebut biasanya
berasal dari daun, batang, buah, biji, kulit ataupun akar. Mengingat bahwa
Indonesia khususnya provinsi Sumatera Barat merupakan daerah dengan sektor
pertanian dan perkebunan yang cukup luas tentunya juga menghasilkan limbah
pertanian dan perkebunan yang besar dan cenderung tidak dimanfaatkan
seutuhnya.
Salah satu daerah di Sumatera Barat dengan sektor perkebunan yang luas
adalah Pasaman Barat. Selain kelapa sawit Pasaman Barat juga banyak
menghasilkan buah kakao dengan luas lahan perkebunan rakyat sebesar 154.129
hektare dan hasil produksi kakao mencapai 88.967 ton/tahun, karena mayoritas
masyarakat Pasaman Barat memiliki kebun buah kakao sebagai sumber penambah
penghasilan. Disamping buah kakao membantu meningkatkan ekonomi
masyarakat, buah kakao ini juga menimbulkan masalah yaitu adanya limbah kulit
buah kakao. Produksi limbah kulit buah kakao ini mencapai sekitar (60-75%) dari
total produksi buah kakao atau enam kali lipat produksi biji kakao kering
(Balitbang Pertanian 2007; Yuli Yetri 2015). Limbah kulit kakao ini timbul
karena banyak masyarakat yang tidak tahu bagaimana cara mengolah limbah buah
kakao tersebut. Limbah kulit buah kakao ini menimbulkan adanya masalah
lingkungan seperti : estetika, bau dan sumber penyakit. Biasanya masyarakat
setelah panen kakao, kulit kakao tersebut hanya ditumpuk di suatu tempat dan
dibiarkan membusuk secara alami. Oleh sebab itu, untuk menjaga keseimbangan
dan kelestarian alam maka perlu digalakkan penggunaan limbah kulit buah kakao
menjadi bahan yang berdaya guna tinggi guna meningkatkan nilai ekonomis dari
kulit buah kakao yang selama ini hanya terbuang percuma saja.
Maka pada penelitian ini penulis bermaksud memanfaatkan limbah kulit
buah kakao yang diperoleh dari Pasaman Barat sebagai biomaterial dalam
penyerapan logam berat dari limbah elektroplating di salah satu bengkel
elektroplating di Bukittingi dan untuk memperoleh hasil penelitian maka penulis
melakukan pengujian di Laboratorium Biota Sumatera – UPT Sumber Daya
Hayati Universitas Andalas Padang. Dengan demikian penelitian ini diberi judul
“Pemanfaatan Limbah Kulit Buah Kakao (Theobroma cacao) sebagai
Adsorben Untuk Penyerapan Ion Logam Kromium (VI) pada Limbah
Elektroplating di Bukittingi”.
1.2 Identifikasi Masalah
Dari uraian latar belakang di atas maka didapatkan identifikasi masalah
sebagai berikut :
1. Limbah kulit buah kakao (Theobroma cacao) dalam jumlah yang cukup
besar cenderung tidak termanfaatkan sepenuhnya dan terbuang percuma
saja di sekitar lingkungan sehingga dapat memicu berbagai masalah
lingkungan;
2. Limbah dari elektroplating cenderung mengandung berbagai macam
logam berat seperti kromium (Cr) yang dapat menimbulkan
pencemaran bagi lingkungan (ekologi) dan kesehatan;
3. Adanya keterbatasan dan teknis yang rumit dalam pengolahan limbah
sehingga diperlukan metode pengolahan yang lebih ekonomis dan
bersahabat.
1.3 Batasan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah diatas, penulis membatasi masalah
tersebut yakni sebagai berikut :
1. Penelitian dilakukan dengan memanfaatkan limbah kulit buah kakao
(Theobroma cacao) yang berasal dari perkebunan rakyat di Pasaman
Barat, Provinsi Sumatera Barat;
2. Penelitian dilakukan dengan mereduksi limbah kulit buah kakao
(Theobroma cacao) menjadi serbuk kulit buah kakao yang
dimanfaatkan sebagai adsorben ion logam kromium (VI) dengan
perlakuan/ variasi tertentu yakni : pH (3-7), konsentrasi (10, 50, 100,
250, 500, 750 ppm), waktu kontak (15, 30, 90, 120 menit), massa
adsorben (0,1, 0,3, 0,6, 0,9 gram) dan ukuran partikel (32, 160, 425 µm)
;
3. Penelitian dilakukan terhadap penyerapan ion logam kromium (VI) dari
limbah elektroplating yang diperoleh dari salah satu usaha elektroplaing
di Jirek - Kota Bukittinggi.
1.4 Rumusan Masalah
Berdasarkan masalah di atas, maka yang menjadi rumusan masalah dalam
penelitian ini adalah:
1. Apakah limbah kulit buah kakao (Theobroma cacao) dapat dijadikan
sebagai adsorben terhadap penyerapan ion logam kromium (VI) ?
2. Bagaimanakah kondisi optimum terjadinya proses adsorpsi ion logam
kromium (VI) oleh adsorben limbah kulit buah kakao (Theobroma
cacao), apakah telah memenuhi baku mutu PERMENLH No. 5 tahun
2014 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan /atau Kegiatan
Industri Pelapisan Logam?
1.5 Tujuan Penelitian
Berdasarkan uraian dari rumusan masalah tersebut, maka tujuan dari
pelaksanaan penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui bahwa limbah kulit buah kakao dapat dijadikan
sebagai adsroben dalam menyerap ion logam kromium (VI) ;
2. Untuk mengetahui kondisi optimum dari proses adsorpsi ion logam
kromium (VI) oleh adsorben limbah kulit buah kakao dan dibandingkan
dengan baku mutu PERMENLH No. 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu
Air Limbah Bagi Usaha dan /atau Kegiatan Industri Pelapisan Logam.
1.6 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat baik secara langsung
maupun tidak langsung kepada:
1. Penulis
Sebagai tambahan ilmu dan wawasan dalam memberikan pengetahuan
mengenai kemampuan limbah kulit buah kakao (Theobroma cacao)
sebagai adsorben dalam penyerapan ion logam kromium (VI) serta
memberikan informasi mengenai teknik adsorpsi ion logam kromium
(VI) ;
2. Instansi/ Lembaga
Sebagai syarat bagi penulis dalam penyelesaian studi di Jurusan Teknik
Lingkungan, Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang dan
menambah koleksi perpustakaan berupa skripsi berwawasan
lingkungan;
3. Masyarakat
Sebagai alternatif pemecahan masalah pencemaran lingkungan oleh
logam berat, dan memberikan informasi bagi masyarakat dalam
mengurangi limbah padat organik demi memperbaiki estetika
lingkungan dan keseimbangan alam.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Landasan Teori
Kecendrungan pencemaran lingkungan saat ini adalah mengarah kepada
dua hal yaitu, pembuangan senyawa kimia tertentu dan pengunaan berbagai
produk bahan-bahan berbahaya oleh berbagai kegiatan industri (Achmad, 2004).
Salah satu bahan pencemar yang dihasilkan berupa logam berat, seperti raksa
(Hg), kromium (Cr), timbal (Pb), Cadmium (Cd), tembaga (Cu), seng (Zn), dan
besi (Fe). Limbah logam berat ini seringkali dibuang ke lingkungan perairan tanpa
pengolahan yang baik. Persoalan spesifik logam berat di lingkungan terutama
karena akumulasinya sampai pada rantai makanan dan keberadaannya di alam,
serta meningkatnya sejumlah logam berat yang menyebabkan pencemaran
terhadap tanah, udara dan air meningkat (Suhendrayatna, 2001).
2.1.1 Buah Kakao (Theobroma cacao)
Gambar 2.1 Buah Kakao
Kakao (Theobroma cacao) merupakan tumbuhan berwujud pohon yang
berasal dari Amerika Selatan. Dari biji tumbuhan ini dihasilkan produk olahan
yang dikenal sebagai cokelat.
Klasifikasi buah kakao :
Nama binomial Theobroma cacao
Kerajaan : Plantae
Divisi : Magnoliophyta
Kelas : Magnoliopsida
Ordo : Malvales
Family : Malvaceae (Sterculiaceae)
Genus : Theobroma
Spesies : T. Cacao
Buah kakao terbagi atas kulit buah, pulp, placenta, dan biji. Kulit buah
adalah kulit bagian terluar yang menyelubungi buah kakao dengan tekstur
kasar,tebal, dan agak keras. Sedangkan kulit biji adalah kulit yang tipis, lunak dan
agak berlendir yang menyelubungi biji kakao. Kulit buah kakao terdiri dari 10
alur (5 dalam dan 5 dangkal) berselang seling. Permukaan buah ada yang halus
dan ada yang kasar, warna buah beragam ada yang merah hijau, merah muda dan
merah tua (Poedjiwidodo, 1996).
Persentase bagian-bagian buah coklat dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut
ini :
Tabel 2.1
Persentase Bagian-Bagian dan Buah Kakao
Komponen Segar (%) Kering (%)
Kulit Buah 68,5 47,2
Placenta 2,50 2,0
Biji 29,0 50,8
Sumber: Siregar, dkk, 1992
Kakao secara umum adalah tumbuhan menyerbuk silang dan memiliki
sistem inkompatibilitas sendiri. Buah tumbuh dari bunga yang diserbuki, ukuran
buah jauh lebih besar dari bunganya, dan berbentuk bulat hingga memanjang.
Buah terdiri dari 5 daun buah dan memiliki ruang serta di dalamnya terdapat biji.
Warna buah berubah-ubah, sewaktu muda berwarna hijau hingga ungu dan
apabila masak kulit luar buah biasanya berwarna kuning. Dari data yang diperoleh
pada tahun 2005, Indonesia merupakan penghasil kakao terbesar ketiga setelah
dua negara di benua Afrika yaitu Pantai Gading dan Ghana. Di Indonesia tanaman
kakao sendiri tersebar sebagian besar di beberapa pulau seluruh wilayah Indonesia
yaitu diantaranya di pulau Jawa, Sumatera, Kalimantan, Sulawesi, dan Papua. Di
Indonesia sendiri tanaman ini dapat tumbuh pada ketinggian kurang dari 800 m
dibawah permukaan laut dengan curah hujan rata-rata 1100 – 3000 mm per tahun.
Suhu ideal bagi tanaman kakao untuk tumbuh adalah 30–32 derajat Celcius
(Maksimum) dan 18–21 derajat Celcius (Minimum). Tanaman kakao dapat
tumbuh dengan baik pada tanah yang memiliki bahan organik tanah yang tinggi
masaman pH 6–7,5 tidak lebih tinggi dari 8 dan tidak lebih rendah dari 6,
kebutuhan air dan hara yang cukup serta membutuhkan naungan dalam
pertumbuhannnya.
Kakao sebagai komoditas perdagangan biasanya dibedakan menjadi dua
kelompok besar : kakao mulia (edel cacao) dan kakao curah/lindak (bulk cacao).
Sebagian besar daerah produsen kakao di Indonesia menghasilkan kakao curah.
Kakao curah berasal dari kultivar-kultivar yang self-incompatible. Kualitas kakao
curah biasanya rendah, meskipun produksinya lebih tinggi. Bukan rasa yang
diutamakan tetapi biasanya kandungan lemaknya. Produksi kakao telah meningkat
dari 1,5 juta ton pada tahun 1983-1984 menjadi 3,5 juta ton pada tahun 2003-
2004, hampir seluruhnya karena perluasan area produksi daripada menghasilkan
meningkat. Kakao ditanam baik oleh perkebunan besar dan agroindustri produsen
kecil, sebagian besar produksi berasal dari jutaan petani yang memiliki beberapa
pohon masing-masing.
2.1.2 Kulit Buah Kakao
Kulit buah kakao adalah bagian dari buah kakao yang pemanfaatannya
masih terbatas. Umumnya kulit buah kakao dapat dibenamkan kembali kedalam
tanah sebagai penambah unsur hara atau pupuk. Selain itu kulit buah kakao juga
sering dijadikan pakan ternak karena kandungan protein dan karbohidratnya
cukup tinggi. Pada perkebunan rakyat umumnya kulit buah kakao yang dihasilkan
dari panen biji kakao dari buah yang telah matang hanya dibiarkan membusuk di
sekitar area perkebunan kakao tersebut. Padahal pembusukan kulit buah kakao
dapat menghasilkan hama-hama yang dapat mengganggu kelangsungan hidup dari
tanaman kakao itu sendiri. Kulit buah kakao mengandung air dan senyawa-
senyawa lain. Komposisi kimia kulit buah kakao tergantung pada jenis dan tingkat
kematangan buah kakao. Sedangkan kandungan gizi pada kulit kakao dapat dilihat
pada tabel 2.2 seperti yang terlihat di bawah ini :
Tabel 2.2
Komposisi Nutrisi Kulit Buah Kakao
Komponen Persentase (%)
Bahan Kering 91,33
Protein Kasar 9,71
Lemak 0,9
Serat Kasar 40,33
Abu 14,8
BETN 34,26
TDN 40
ADF 65,12
NDF 66,26
Hemiselulosa 1,14
Selulosa 37,17
Silika 0,7
Lignin 27,15
Sumber : Amirroenas (1990)
Kasus penanganan limbah pertanian dan perkebunan sampai saat ini masih
merupakan kendala dalam program penanganan limbah di tingkat petani. Masalah
ini di antaranya adalah keterbatasan waktu, tenaga kerja, maupun keterbatasan
areal pembuangan. Disamping itu limbah pertanian dan perkebunan belum banyak
dimanfaatkan walaupun dalam beberapa kondisi memiliki potensi sebagai bahan
pakan ternak maupun bahan baku pembuatan kompos, sehingga perlu dilakukan
pengamatan dalam mendukung program pemanfaatan limbah kulit buah kakao.
Limbah kulit buah kakao ini banyak manfaatnya seperti bisa digunakan
untuk pakan teknak, untuk peptin, kosmetik termasuk menjadikan briket
pengganti bahan bakar, dan lain-lain. Selain memanfaatkan kulit kakao yang
terbuang dapat juga dapat menambah nilai kulit kakao, menjadikan kulit kakao
bernilai ekonomis bahkan dapat menjadi mata pencaharian masyarakat. Oleh
sebab itu pada perkebunan kakao masyarakat, limbah kulit kakao selalu tersedia
mengingat buah kakao pada perkebunan rakyat dapat dipanen sepanjang tahun.
Kulit buah kakao dapat dilihat seperti gambar 2.1 di bawah ini :
Gambar 2.2 Kulit Kakao
2.1.3 Logam Berat
Logam-logam dalam lingkungan perairan umumnya berada dalam bentuk
ion. Ion-ion tersebut dapat merupakan ion bebas, pasangan ion organik, ion
kompleks dan bentuk-bentuk ion lainnya. Selain itu juga terdapat logam-logam
dalam bentuk persenyawaan di dalam perairan, seperti senyawa hidroksida,
senyawa oksida, senyawa karbonat dan senyawa sulfida. Senyawa-senyawa
tersebut sangat mudah larut dalam air. Namun demikian, pada badan perairan
yang mempunyai derajat keasaman (pH) mendekati normal atau pada daerah
kisaran pH 7 sampai 8, kelarutan dari senyawa-senyawa ini cenderung stabil
(Palar, 2004).
Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang
sama dengan logam-logam lain, yaitu sebagai penghantar panas dan listrik yang
baik, memiliki rapatan yang tinggi, dapat membentuk alloy dengan logam lain,
dan dapat ditempa untuk yang berbentuk padat. Perbedaannya terletak pada
pengaruh yang dihasilkan bila logam ini berikatan dan atau masuk kedalam tubuh
organisme hidup. Karakteristik dari kelompok logam berat adalah sebagai berikut
(Palar, 1994) :
a. Memiliki berat jenis yang sangat besar (lebih dari 4);
b. Memiliki nomor atom 22-34 dan 40-50 serta unsur-unsur lantanida dan
aktinida;
c. Mempunyai respon biokimia spesifik pada organisme hidup.
Berbeda dengan logam-logam lainnya, logam berat biasanya menimbulkan
efek-efek khusus pada makhluk hidup. Dapat dikatakan bahwa semua logam berat
dapat menjadi racun pada tubuh makhluk hidup. Sebagai contoh adalah logam
raksa (Hg), cadmium (Cd), timbal (Pb), dan kromium (Cr) (Palar, 1994).
2.1.4 Kromium (Cr)
2.1.4.1 Penyebaran dan Sifat
Kata kromium berasal dari bahasa Yunani (Chroma) yang berarti warna.
Dalam bahan kimia, kromium di lambangkan dengan “Cr”. Sebagai salah satu
unsur logam berat, kromium mempuyai momor atom 24 danberat atom 51,996.
Logam kromium (Cr) ditemukan pertama kali oleh Vagualine pada tahun 1797
(Palar, 1994). Kromium (Cr) adalah logam kristalin putih, tak begitu liat, dan
dapat ditempa. Logam krom melebur pada suhu 17650C, logam ini larut dalam
asam khlorida encer atau pekat (Vogel, 1985).
Logam kromium (Cr) murni tidak pernah ditemukan di alam. Logam ini di
alam ditemukan dalam persenyawaan pada tatau mineral dengan unsur-unsur lain.
Sebagai bahan mineral, kromium (Cr) paling banyak ditemukan dalam bentuk
“Chromite” (FeOCr2O3). Kadang-kadang pada batuan mineral chromite juga
ditemukan logam-logam magnesium (Mg), alumunium (Al) dan senyawa silikat
(SiO3). Logam-logam dan senyawa silikat tersebut dalam mineral chromite
bukanlah merupakan penyusunan pada chromite melainkan berperan sebagai
pengotor (impurities) (Palar, 1994).
Sesuai dengan tingkat valensinya, logam atau ion-ion kromium yang telah
membentuk senyawa, mempunyai sifat yang berbeda-beda sesuai dengan tingkat
ionitasnya. Senyawa yang terbentuk dari ion logam Cr2+
akan bersifat basa,
senyawa yang terbentuk dari ion logam Cr3+
bersifat amfoter dan senyawa yang
terbentuk dari ion logam Cr6+
akan bersifat asam. Ion cromat (CrO42-
) bila berada
dalam suasana asam, akan menimbulkan sifat sebagai penyebab terjadinya
peristiwa reduksi (oksidator) yang sangat kuat (Palar, 1994). Krom mempunyai 3
macam bilangan oksidasi yaitu 2, 3 dan 6. Bentuk oksida dan ion-ionnya dapat
dilihat pada tabel 2.1 berikut :
Tabel 2.3
Bentuk–bentuk Oksida, Ion danWarna Ion Krom
Oksida Formula Bentuk Ion Warna Ion
Krom (II) oksida CrO Cr2+
Biru
Krom(III) oksida Cr2O3 Cr3+
Ungu
Krom(VI) oksida CrO3
Cr(OH)4-
Kromit Hijau
CrO42-
Kromat Kuning
Cr2O72-
Dikromat Jingga
Sumber : Indah, 2004
2.1.4.2 Toksisitas Kromium (Cr)
Di dalam tubuh manusia persenyawaan kromium (Cr) dapat berguna atau
beracun tergantung pada valensi ion dan konsentrasinya. Cr (III) dalam
konsentrasi kecil berguna untuk membantu proses metabolisme karbohidrat pada
tubuh. Sementara itu, Cr (VI) bersifat lebih toksik dan mutagenik.
Ion Cr6+
merupakan bentuk logam kromium (Cr) yang paling banyak
dipelajari sifat racunnya bila dibandingkan dengan ion-ion Cr2+
dan Cr3+
. Sifat
racun yang dibawa oleh logam ini juga dapat mengakibatkan terjadinya keracunan
akut dan keracunan kronis. Keracunan akut yang disebabkan olehs enyawa
K2Cr2CrO7 pada manusia ditandai dengan kecenderungan terjadinya
pembengakakkan pada hati. Tingkat keracunan kromium (Cr) pada manusia
diukur melalui kadar atau kandungan kromium (Cr) dalam urin. Kristal asam
kromat sering digunakan sebagai obat kulit, akan tetapi penggunaan senyawa
tersebut seringkali mengakibatkan keracunan (Palar, 1994).
Senyawa-senyawa yang memiliki berat molekul rendah, seperti yang
terdapat dalam sel darah, dapat melarutkan kromium (Cr) dan seterusnya ikut
terbawa kedalam tubuh bersama peredaran darah. Senyawa – senyawa ligan
penting yang terdapat dalam tubuh juga dapat mengubah kromium (Cr) menjadi
bentuk yang mudah terdifusi sehingga dapat masuk kedalam jaringan. Diantara
ligan– ligan tersebut adalah piropospat, metionin, serin, glisin, leusin, lisin dan
prolin (Palar, 1994).
Logam atau persenyawaan kromium (Cr) yang masuk kedalam tubuh akan
ikut dalam proses fisiologis atau metabolisme tubuh. Ion-ion Cr6+
dalam proses
metabolisme tubuh akan menghalangi atau mampu menghambat kerjadari enzim
benzoperin hidroksilase. Penghalangan kerja enzim benzoperin hidroksilase dapat
mengakibatkan perubahan dalam kemampuan pertumbuhan sel, sehingga sel-sel
menjadi tumbuh secara liar dan tidak terkontrol, atau lebih dikenal dengan istilah
kanker. Selain itu, percobaan laboratorium menunjukkan bahwa Cr3+
dapat
mengendapkan RNA dan DNA pada pH 7. Cr6+
dan Cr3+
dapat menyebabkan
denaturasi pada albumin.
2.1.5 Kromium (Cr) dalam Limbah
Logam kromium (Cr) banyak dimanfaatkan secara luas dalam kehidupan
manusia. Logam ini banyak digunakan sebagai bahan pelapis (plating) pada
bermacam-macam peralatan. Mulai dari peralatan rumah tangga sampai ke
kendaraan bermotor. Kromium (Cr) juga banyak dibentuk untuk menjadi alloy.
Selain itu, persenyawaan lain yang dapat dibentuk dengan menggunakan logam
kromium (Cr) seperti senyawa-senyawa kromat dan dikromat sangat banyak
digunakan dalam industri tekstil, penyamakan, pencelupan, fotografi, zat warna,
sebagai bahan peledak dan sebagai geretan (korek kapi) dan lain sebagainya.
Menurut Nemerrow (1971), limbah yang dikeluarkan dari industri
penyamakan kulit rata-rata mengandung 40 ppm Cr (III). Sedangkan efluen
industri electroplating mengandung kira-kira 100 mg/L Cr (VI).
2.1.1 Adsorpsi
2.1.6.1 Sejarah Singkat Adsorpsi
Proses adsorpsi pada larutan pertama kalinya dilakukan oleh Lowitz pada
tahun 1785 untuk menghilangkan warna pada proses pengolahan gula. Pada
pertengahan terakhir abad ke-19, filter arang kayu tanpa diaktivasi digunakan
dalam pengolahan air di Amerika. Selama Perang Dunia I, diproduksi Granular
Activated Carbon (GAC) dalam jumlah besar untuk digunakan pada masker
pelindung. Powdered Activated Carbon (PAC) digunakan di Chicago pada tahun
1920-an untuk mengontrol rasa dan bau dalam proses pengolahan air minum.
GAC pertama kali digunakan dalam proses air minum di Hamm, Jerman pada
tahun 1929 dan di Bay City, Michigan, New Milford dan New Jerseypada tahun
1930. Untuk beberapa dekade berikutnya PAC lebih banyak digunakan khususnya
untuk mengontrol rasa dan bau pada pengolahan air.
Pada pertengahan tahun 1970-an, proses adsorpsi banyak digunakan dalam
menyisihkan zat-zat organik pada proses pengolahan air minum dan lebih lanjut
digunakan untuk menyisihkan kontaminan pada buangan industri, limbah kimia
pertanian dan proses akhir pengolahan air buangan. Sekarang ini proses adsorpsi
juga digunakan untuk menyisihkan bahan kimia organik, warna, logam berat dan
proses desinfeksi.
2.1.7 Biosorpsi
Proses penyerapan yang menggunakan material biologi (biomaterial)
sebagai adsorben disebut dengan biosorpsi. Biosorpsi didefenisikan sebagai
proses penggunaan bahan alami untuk mengikat logam berat. Adsorben yang
seringkali digunakan untuk proses penurunan kadar logam berat dalam larutan
pada umumnya berasal dari tanaman atau berasal dari limbah biomassa (Munaf,
dkk 2014).
Teknik biosorpsi mempunyai keuntungan dibandingkan dengan
konvensional adalah :
1. Murah
Harga biosorben yang murah, dikarenakan mereka sendiri adalah
limbah ;
2. Selektif terhadap ion logam dan zat warna
Setiap ion logam dan zat warna dapat diserap oleh biosorben yang
berbeda ;
3. Regeneratif
Biosorben dapat digunakan kembali setelah diregenerisasi ;
4. Cepat ;
5. Efisien.
Proses biosorpsi sendiri melibatkan fasa padat (biosorben, adsorben,
material biologi) dan fasa cair (pelarut, air) yang mengandung zat terlarut yang
akan diserap (adsorban/ zat warna / logam berat). Afinitas yang tinggi dari
adsorben untuk menyerap, sehingga adsorban tertarik dan membentuk ikatan
dengan adosrben dengan mekanisme yang berbeda-beda. Proses biosorpsi terus
berlanjut sampai tercapai kesetimbangan. Ada beberapa faktor yang
mempengaruhi biosorpsi :
1. Luas Permukaan
Semakin kecil ukuran partikel, berarti luas permukaannya semakin
besar, sehingga tempat adsorban yang akan terikat pada adsorben juga
akan semakin banyak ;
2. Konsentrasi Adsorban
Semakin besar konsentrasi adsorban, maka akan semakin banyak juga
jumlah adsorban yang akan diserap oleh adsorben ;
3. pH
pH sebuah larutan dapat mempengaruhi sifat ion logam dalam larutan,
sehingga menghasilkan daya serap yang berbeda-beda pada suasana
yang berbeda ;
4. Temperatur
Temperatur lingkungan akan memberikan pengaruh pada daya serap
biosorben, karena pada suhu tinggi, biosorben yang didalamnya
terdapat senyawa organik bisa rusak dan menyebabkan daya serap
menjadi kecil ;
5. Kecepatan Pengadukan
Kecepatan Pengadukan berpengaruh pada daya serap biosorben, dimana
pengadukan mempengaruhi pendistribusian molekul zat warna atau
logam berat dalam larutan dan pembentukan lapisan batas luar dari
molekul zat warna disekitar ikatan aktif pada permukaan biosorben.
Sehingga, daya serap akan optimum pada kecepatan pengadukan
tertentu ;
6. Massa Biosorben
Massa dari biosorben akan memberikan pengaruh pada daya serap,
dimana jika massa biosorben kecil, maka daya serap dari biosorben
akan meningkat, sedangkan jika massa biosorben besar menyebabkan
daya serapnya menjadi kecil.
2.1.8 Adsorben dan Adsorbat
Adsorben merupakan zat padat yang dapat menyerap komponen tertentu
dari fase fluida (Saragih, 2008). Kebanyakan adsorben adalah bahan-bahan
berpori dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding pori-pori atau pada letak-
letak tertentu di dalam partikel itu. Oleh karena permukaan pori-pori biasanya
sangat kecil maka luas permukaan dalam menjadi beberapa orde besaran lebih
besar dari pada permukaan luar dan bisa mencapai 200m/g. Pemisahan terjadi
karena perbedaan bobot molekul atau karena perbedaan polaritas yang
menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan tersebut lebih erat dari
pada molekul lainnya.
Adsorben yang digunakan secara komersial dapat dikelompokkan menjadi
dua yaitu adsorben polar dan adsorben non polar. Adsorben polar disebut juga
hydrophilic. Jenis adsorben yang termasuk ke dalam kelompok ini adalah silica
gel, alumina aktif dan zeolit. Adsorben non polar disebut juga hydrophobic. Jenis
adsorben yang termasuk kedalam kelompok ini adalah polimer adsorben dan
karbon aktif. Menurut IUPAC (International Union of Pure of Applied Chemical)
ada beberapa klasifikasi pori yakni : a. Mikropori : diameter < 2 nm, b. Mesopori :
diameter : 2 – 50 nm, c. Makropori : diameter > 50 nm.
Sedangkan adsorbat adalah substansi dalam bentuk cair atau gas yang
terkonsentrasi pada permukaan adsorben. Adsorbat terdiri atas 2 kelompok yakni
kelompok polar dan non polar. Kelompok polar seperti air dan kelompok non
polar seperti methanol, ethanol dan kelompok hidrokarbon (Saragih, 2008).
2.1.9 Elektroplating
Elektroplating adalah proses pelapisan yang menggunakan prinsip
pengendapan logam dengan cara elektrokimia. Speseimen besi atau baja yang
akan dilapisi dijadikan katoda, seddangkan logam yang melapisi dijadikan sebagi
anoda. Kedua elektroda berada dalam larutan elektrolit dan dihubungkan dengan
satu daya arus searah yaitu DC Power Supply.
Elektrolit yang digunakan merupakan larutan yang mengandung ion-ion
yang sama dengan logam yang digunakan sebagai pelapis atau anoda. Permukaan
logam anoda akan melepaskan atau membentuk ion-ion logam yang larut dalam
larutan elektrolit. Ion-ion logam ini bergerak ke arah katoda ataubenda kerja dan
mengendap pada permukaan spesimen. Misalnya pelapisan logam tembaga (Cu)
dan nikel (Ni).
2.1.10 Limbah Cair Elektroplating
Limbah cair elektroplating adalah limbah yang dihasilkan dari proses
elektroplating yang terkontaminasi oleh logam Cu, Pb, Cr, Cd, Ni dan Zn (Ajmal
et al., 2001 ; Mastuti dan Prayanto, 2007). Adapun karateristik limbah
elektroplating dapat dilihat pada tabel 2.3 di bawah ini :
Tabel 2.4
Karakteristik Limbah Elektroplating
Parameter Nilai
TSS (mL/L) 23
Ph 7,89
COD (mg O2/L) 59,4
Cu (mg/L) 18,9
Zn (mg/L) 76,3
Cd (mg/L) 8,52
Cr (mg/L) 81
Mg (mg/L) 62,6
Sumber : Sciban et al., 2007
Sedangkan berdasarkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No. 5
Tahun 2014 mengenai Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan
Industri Pelapisan Logam (Elektroplating) sebagaimana pada tabel 2.4 di bawah
ini :
Tabel 2.5
Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau
Kegiatan Industri Pelapisan Logam
Parameter
Kadar Paling
Tinggi Pelapisan
Logam (mg/L)
Beban Paling Tinggi Pelapisan
Logam (gram/m2)
TSS 20 0.4
Cu 0.5 0.01
Zn 1.0 0.02
Cr+6 0.1 0.002
Cr 0.5 0.01
Cd 0.05 0.001
Pb 0.1 0.002
Ni 1.0 0.02
CN 0.2 0.004
Ag 0.5 0.01
pH 6 - 9
Kuantitas air limbah paling
tinggi 20 L per m2 produk pelapisan logam
Sumber : PERMENLH No. 5 Tahun 2014
2.1.11 Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)
Konsentrasi logam dapat diukur dengan menggunakan
Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) yang merupakan alat pengukuran
untuk menentukan suatu sampel secara kualitatif dan kuantitatif dengan
menyemprot larutan sampel ke alat pembakaran lalu diberikan penyinaran
cahaya oleh lampu terhadap sampel. Sampel yang diradiasi akan
menghasilkan cahaya berupa spektrum tertentu. Cahaya berupa spektrum yang
diteruskan oleh sampel akan dibaca oleh alat detektor sebagai transmitan (T).
Transmitan didefenisikan sebagai rasio antara penyinaran cahaya awal (Io) dan
cahaya yang diteruskan oleh sampel (I). Nilai absorban merupakan nilai yang
penting dalam menentukan secara kuantitatif suatu sampel dalam SSA, karena
nilai absorben memiliki hubungan yang linear dengan konsentrasi sampel.
Alat ini memiliki sensitivitas yang tinggi, sehingga dapat menganalisis unsur
logam yang konsentrasinya sangat kecil bahkan hingga part per billion (ppb).
Gambar 2.3 Cara Kerja Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)
2.2 Kerangka Konseptual
Adapun kerangka konseptual di atas
Keterangan :
1. Input, merupakan dasar permasalahan yang di butuhkan untuk dilakukan
tindak lanjutnya ;
2. Proses, merupakan langkah yang akan dilakukan sehingga menghasilkan
output dari penelitian ini ;
3. Output, yakni hasil dari proses yang telah dilakukan.
1. Limbah
elektroplating ;
2. Limbah pertanian
berupa kulit buah
kakao
(Theobroma
cacao).
1. Metode
Adsorpsi secara
Batch
(Permukaan)
1. Untuk mengetahui bahwa
limbah kulit buah kakao dapat
dijadikan sebagai adsroben
dalam menyerap ion logam
kromium (VI) ;
2. Untuk mengetahui kondisi
optimum dari proses adsorpsi
ion logam kromium (VI) oleh
adsorben limbah kulit buah
kakao dan dibandingkan
dengan baku mutu
KEPMENLH No.51 tahun
1995 tentang Baku Mutu
Limbah Cair Industri
Pelapisan Logam.
INPUT PROSES OUTPUT
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah penelitian
rancangan percobaan. Penelitian rancangan percobaan adalah penelitian yang
bertujuan untuk menilai pengaruh suatu perlakuan/ tindakan/ treatment terhadap
suatu objek atau menguji hipotesis tentang ada – tidaknya pengaruh tindakan itu
bila dibandingkan dengan tindakan lain. Berdasarkan hal tersebut maka tujuan
umum percobaan adalah untuk meneliti pengaruh dari suatu perlakuan tertentu
terhadap gejala suatu kelompok tertentu di banding dengan kelompok lain yang
menggunakan perlakuan yang berbeda (Sumadi, 1998).
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di tiga tempat yang berbeda yakni di Jirek –
Bukittinggi untuk pengambilan limbah elektroplating, di Pasaman Barat untuk
pengambilan limbah kulit buah kakao (Theobroma cacao) dan di Laboratorium
Biota Sumatera – UPT Sumber Daya Hayati Universitas Andalas Padang.
Penelitian ini berlangsung pada bulan April s.d Juni 2016.
3.3 Populasi dan Sampel
3.3.1 Populasi
Populasi adalah jumlah dari keseluruhan objek kajian penelitian yang
memiliki karakteristik tertentu. Yang menjadi populasi pada penelitian ini adalah
limbah elektroplating yang diperoleh dari bengkel elektroplating di daerah Jirek –
Bukittinggi, Provinsi Sumatera Barat.
3.3.2 Sampel
Sampel merupakan bagian dari populasi data yang dianggap mewakili
populasi keseluruhan. Yang menjadi sampel pada penelitian ini adalah limbah
elektroplating untuk pelapisan krom yang diberikan perlakuan dalam penyerapan
kadar ion logam kromium (VI) menggunakan adsorben limbah kulit buah kakao
(Theobroma cacao) dengan variasi tertentu.
3.4 Variabel Penelitian
Variabel penelitian adalah parameter yang akan dikaji dalam melakukan
penelitian. Adapun parameter yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah :
Penentuan pH optimum adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao),
konsentrasi optimum, waktu kontak optimum, massa adsorben optimum dan
ukuran partikel optimum terhadap penyerapan ion logam kromium (VI) yang
diindikasikan dari penurunan kadar ion logam kromium (VI) pada limbah
elektroplating.
3.5 Data dan Sumber Data
3.5.1 Data
Data yang dibutuhkan untuk penelitian ini adalah :
a. Sampling untuk percobaan pendahuluan
Sampel limbah langsung diambil dari bengkel elektroplating di Jirek -
Bukittinggi ;
b. Sampling untuk pembuatan adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao)
Sampel limbah kulit buah kakao (Theobroma cacao) diambil dari
perkebunan rakyat di kawasan Pasaman Barat.
c. Sampling untuk percobaan utama.
3.5.2 Sumber Data
Dalam penelitian ini, data yang akan diambil adalah data primer yaitu data
yang diambil langsung dari hasil pengujian di laboratorium. Untuk sumber data
yang penulis gunakan adalah data primer hasil uji laboratorium.
3.6 Teknologi Pengolahan dan Analisis Data
Berikut akan dijelaskan mengenai teknologi pengolahan dan analisis data
yang berkaitan dengan penelitian ini.
3.6.1 Alat
Alat yang digunakan adalah pH meter (Metrohm), neraca analitik (Kern &
Sohn GmbH), rotary shaker (Edmun Buhler 7400 Tubingen), AAS, Oven
(Memmert), pipet gondok, erlenmeyer, gelas piala, labu ukur, pipet takar dan
peralatan gelas laboratorium lainnya. Disamping itu juga digunakan alat lain
yakni pisau dan grinder.
3.6.2 Bahan
Bahan yang digunakan adalah HNO3 0,01 M, NaOH 0,01 M, Buffer
Ammonia, Buffer Asetat, Larutan induk K2Cr2O7, aquadest dan kulit buah kakao
(Theobroma cacao).
3.6.3 Prosedur Kerja
3.6.3.1 Pembuatan Reagen HNO3 0,01 M
Dipipet 1,37 mL HNO3 65 % dikarutkan dengan aquades hingga volume
2 L.
3.6.3.2 Pembuatan Reagen NaOH 0,01 M
Ditimbang 0,2 gram NaOH dilarutkan dengan aquades hingga volume
500 mL.
3.6.3.3 Pembuatan Buffer Ammonia
Larutan stok A : 0,1 M larutan Ammonium hidroksida (NH4OH) dengan
larutan stok B : 0,1 M larutan Ammonium khlorida (NH4Cl) dicampurkan dengan
perbandingan volume :
Larutan Stok A (mL) Larutan Stok B (mL)
5,52 94,48
0,58 99,42
Sumber : Marissa, 2015
3.6.3.4 Pembuatan Buffer Asetat
Larutan stok A : 0,1 M larutan Asam asetat (CH3COOH) dengan larutan
stok B : 0,1 M larutan Natrium asetat (CH3COONa.3H2O) dicampurkan dengan
perbandingan volume :
Sumber : Marissa, 2015
Larutan Stok A (mL) Larutan Stok B (mL)
98,23 1,77
84,75 15,25
35,71 64,74
5,26 94,74
3.6.3.5 Pembuatan Larutan Induk K2Cr2O7 1000 mg/L
Ditimbang 2,8360 gram K2Cr2O7 dilarutkan dengan aquadest dalam labu
ukur 1000 mL.
3.6.3.6 Pembuatan Adsorben Kulit Buah Kakao (Theobroma cacao)
Kulit buah kakao (Theobroma cacao) dicuci terlebih dahulu dengan air
kran mengalir, kemudian dikeringkan pada temperatur kamar. Setelah kering kulit
buah kakao (Theobroma cacao) dicincang menggunakan pisau agar lebih mudah
diolah, kemudian dikeringkan hingga benar-benar kering. Kulit buah kakao
(Theobroma cacao) yang telah kering dihaluskan dengan menggunakan grinder
sampai berbentuk serbuk, serbuk diayak dengan ayakan 425, 160 dan 32 μm.
Kemudian serbuk direndam dengan larutan HNO3 0,01 M selama 3 jam, disaring
kemudian dibilas menggunakan air destilasi sampai netral. Serbuk kulit buah
kakao (Theobroma cacao) dikeringkan pada temperatur ruangan. Adsorben kulit
buah kakao (Theobroma cacao) siap digunakan.
3.6.4 Pengaruh pH Larutan terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
Adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao) sebanyak 0,1 gram
berukuran 160 μm dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang berisi 10 mL ion logam
Cr (VI) 50 mg/L. Larutan ion logam tersebut dibuat dengan variasi pH 3,4,5,6 dan
7. Pengaturan pH dilakukan dengan penambahan HNO3 0,01 M dan NaOH 0,01
M dan dilakukan penambahan larutan buffer untuk mempertahankan pH larutan.
Pengadukan dlakukan dengan kecepatan 200 rpm selama 15 menit. Larutan
disaring dan filtratnya dianalisis dengan AAS pada panjang gelombang 357,9 nm.
3.6.5 Pengaruh Konsentrasi Awal terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
Adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao) sebanyak 0,1 gram
berukuran 160 μm dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang berisi 10 mL larutan
ion Cr (VI) dengan konsentrasi 10, 50, 100, 250, 500 dan 750 mg/L pada pH
optimum. Pengadukan dilakukan dengan kecepatan 200 rpm selama 15 menit.
Larutan disaring dan filtratnya dianalisis dengan AAS pada panjang gelombang
357,9 nm.
3.6.6 Pengaruh Waktu Kontak terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
Adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao) sebanyak 0,1 gram
berukuran 160 μm dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang berisi 10 mL larutan
ion Cr (VI) dengan konsentrasi dan pH optimum. Percobaan dilakukan dengan
variasi waktu kontak 15, 30, 90, 120 menit. Pengadukan dilakukan dengan
kecepatan 200 rpm. Larutan disaring dan filtratnya dianalisis dengan AAS pada
panjang gelombang 357,9 nm.
3.6.7 Pengaruh Massa Adsorben terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
Adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao) dengan variasi massa 0,1 ;
0,3 ; 0,6 dan 0,9 gram berukuran 160 μm ditambahkan ke dalam erlenmeyer yang
berisi 10 mL larutan ion Cr (VI) dengan konsentrasi dan pH optimum.
Pengadukan dilakukan selama waktu kontak optimum dengan kecepatan 200 rpm.
Larutan disaring dan filtratnya dianalisis dengan AAS pada panjang gelombang
357,9 nm.
3.6.8 Pengaruh Ukuran Partikel Adsorben terhadap Penyerapan Ion
Logam Cr (VI)
Adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao) dengan variasi ukuran
partikel 425, 160 dan 32 μm, ditambahkan ke dalam erlenmeyer berisi 10 mL
larutan ion Cr (VI) dengan konsentrasi dan pH optimum sebanyak masa adsorben
optimum. Pengadukan dilakukan selama waktu kontak optimum dengan
kecepatan 200 rpm. Larutan disaring dan filtratnya dianalisis dengan AAS pada
panjang gelombang 357,9 nm.
3.6.9 Aplikasi Kondisi Optimum pada Limbah Elektroplating
Sampel limbah elektroplating disaring terlebih dahulu untuk memisahkan
partikel-partikel padat. Sebanyak 10 mL sampel dimasukkan ke dalam
erlenmeyer, diatur pH sesuai dengan pH optimum yang didapatkan. Adsorben
kulit buah kakao (Theobroma cacao) dengan ukuran partikel optimum dan masa
optimum ditambahkan kedalamnya, kemudian diaduk selama waktu kontak
optimum dengan kecepatan 200 rpm. Larutan disaring dan filtratnya dianalisis
dengan AAS pada panjang gelombang 357,9 nm.
3.6.10 Analisis Data
Setelah percobaan di laboratorium selesai, tahap penelitian selanjutnya
adalah melakukan pengolahan data hasil percobaan dan pembahasannya.
Pengolahan data dan pembahasan meliputi efisiensi penyerapan dan penentuan pH
optimum, konsentrasi optimum, waktu kontak, massa adsorben dan ukuran
partikel, maka dapat di analisis data berdasarkan isoterm adsorpsi yakni hubungan
yang menunjukkan distribusi adsorben antara fase teradsorpsi pada permukaan
adsorben pada kondisi tertentu. Jumlah logam per unit adsorben yang diserap
dapat ditentukan dengan rumus berikut (Marissa, 2015) :
Sedangkan untuk % penghilangan atau efisiensi penyerapan yang
menyatakan besarnya penyerapan Cr (VI) oleh adsorben kulit buah kakao
(Theobroma cacao) dinyatakan dalam persentase yang ditentukan dengan rumus
(Marissa, 2015) :
dimana :
Q = Kapasitas adsorpsi (mg/g)
% X = Efisiensi penyerapan / % penghilangan (%)
[in] = Konsentrasi awal (mg/L)
[out] = Konsentrasi akhir (mg/L)
V = Volume larutan (L)
m = Masa adsorben (gram)
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.6.10 Pengaruh pH Terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
pH merupakan parameter yang penting pada proses penyerapan ion
Cr (VI) oleh adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao). Nilai pH
mempengaruhi dua aspek yaitu kelarutan ion logam dan jumlah muatan
biosorben. Karena proton dapat terserap atau dilepaskan. Pengaruh pH dipelajari
pada rentang 3 – 7. Hasil yang didapat ditunjukkan pada Gambar.4.1
Gambar.4.1. Pengaruh pH pada penyerapan ion logam Cr (VI) ;10 mL
larutan ion logam; konsentrasi 10mg/L; massa adsorben 0,1 g; ukuran partikel
160µm; waktu kontak 15 menit; kecepatan pengadukan 200 rpm
Berdasarkan Gambar 4.1, pada pH 3 kapasitas penyerapan ion logam
Cr (VI) kecil. Hal ini terjadi karena adanya kompetisi antara ion logam Cr (VI)
dengan ion lain yang berasal dari larutan untuk dapat berikatan dan terjerap pada
permukaan adsorben. Kapasitas penyerapan ion Cr (VI) meningkat pada pH 4
sampai 7 namun peningkatan kapasitas penyerapan tersebut tidak menunjukkan
peningkatan yang signifikan. Kapasitas penyerapan optimum ion logam Cr (VI)
terjadi pada pH 6 yakni 0,9934 mg/g. Namun berbeda pada penyerapan ion logam
Cr (VI) menggunakan adsorben kulit jagung, kapasitas penyerapan optimum
terjadi pada pH 4.
4.2 Pengaruh Konsentrasi Awal terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
Konsentrasi awal larutan ion logam dipelajari untuk mengetahui seberapa
banyak ion logam yang dapat berikatan dengan sisi aktif dari adsorben.
Pengamatan terhadap pengaruh konsentrasi awal dilakukan pada pH optimum
yakni pada pH 6. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar.4.2 dibawah ini.
Gambar.4.2. Pengaruh konsentrasi awal pada penyerapan ion logam
Cr (VI) dengan 10 mL larutan ion dengan berbagai konsentrasi; pH 6; massa
adsorben 0,1 g; ukuran partikel 160µm; waktu kontak15 menit; kecepatan
pengadukan 200 rpm
Jumlah ion logam yang diserap oleh adsorben kulit buah kakao
(Theobroma cacao) meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi larutan
logam. Hal ini terjadi karena, pada konsentrasi tinggi semakin banyak ion logam
yang akan bersaing untuk dapat berikatan pada gugus aktif dari adsorben. Namun
terlihat jelas pada konsentrasi 10 mg/L sampai dengan 500 mg/L tidak terjadi
penyerapan yang begitu signifikan. Hal ini disebabkan karena pada konsentrasi
tertinggi ion logam saling berkompetisi dalam berikatan dengan adsorben
sehingga pada konsentrasi tertinggilah kapasitas penyerapan menjadi optimum
yakni pada konsentrasi 750 mg/L dengan kapasitas penyerapan sebesar 17,0450
mg/g.
4.3 Pengaruh Waktu Kontak terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
Pengamatan waktu kontak terhadap kapasitas penyerapan ion logam
Cr (VI) dapat dilihat pada Gambar 4.3 dibawah ini :
Gambar.4.3. Pengaruh waktu kontak pada penyerapan ion logam Cr (VI)
dengan 10 mL larutan ion; pH 6; konsentrasi 750 mg/L; massa adsorben 0,1 g;
ukuran partikel 160µm; kecepatan pengadukan 200 rpm.
Perlakuan ini dilakukan untuk mengetahui waktu optimum yang
dibutuhkan oleh adsorben kulit buah kakao (Theobroma cacao) agar dapat
menyerap ion logam Cr (VI) dengan baik. Pada Gambar.4.3 terlihat bahwa waktu
optimum untuk penyerapan ion logam Cr (VI) adalah pada saat 15 menit.
Pada saat 15 menit sisi aktif dari biosorben lebih banyak tersedia sehingga
ion logam dapat berinteraksi dengan mudah dan lebih leluasa, sehingga pada
rentang waktu awal tersebut ion logam sudah lebih dahulu berikatan secara
maksimal dengan permukaan adsorben sehingga pada waktu kontak selanjutnya
yakni 30 menit, 90 menit dan 120 menit kapasitas penyerapan ion logam pun
semakinn menurun. Hal ini disebabkan karena hampir semua permukaan adsorben
telah berikatan dengan ion logam secara maksimal pada awal waktu kontak yakni
15 menit. Dengan demikian waktu kontak optimum pada penyerapan ion logam
Cr (VI) adalah pada saat 15 menit dengan kapasitas penyerapan 52,0100 mg/g
dengan efisiensi penyerapan sebesar 69,35 %.
Sedangkan utuk penyerapan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben
kulit jagung terjadi perbedaan waktu optimum yakni selama 3,5 jam percobaan
dengan metoda kolom, jika dibandingkan dengan adsorpsi dengan kulit buah
kakao maka adsorben kulit jagung membutuhkan waktu yang cukup lama
dibanding dengan adsorben kulit buah kakao yang hanya membutuhkan waktu
optimum selama 15 menit. Berbeda lagi dengan adsorpsi menggunakan zeolit,
waktu kontak optimum yang didapatkan adalah selama 50 menit.
4.4 Pengaruh Massa Adsorben terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
Pengamatan massa adsorben terhadap kapasitas penyerapan ion logam
Cr (VI) dilakukan pada rentang 0,1 gram, 0,3 gram, 0,6 gram dan 0,9 gram.
Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4.4 dibawah ini :
Gambar.4.4. Pengaruh massa adsorben terhadap penyerapan ion logam
Cr (VI) ukuran partikel 160µm; dengan 10 mL larutan ion logam; pH 6;
konsentrasi 750 mg/L; massa adsorben berbagai variasi; waktu kontak 15 menit;
kecepatan pengadukan 200 rpm.
Jumlah adsorben yang digunakan menentukan potensi adsorben untuk
menghilangkan ion logam pada konsentrasi awal yang diberikan. Berdasarkan
Gambar.4.4 semakin besar dengan bertambahnya massa dari adsorben maka
kapasitas penyerapan ion logam menjadi semakin menurun.
Peningkatan massa biosorben mengakibatkan turunnya kapasitas
penyerapan ion logam Cr (VI). Ini terjadi karena terlalu banyaknya sisi aktif pada
permukaan adsorben sedangkan jumlah ion logam tetap sama. Pada massa
adsorben rendah, jumlah ion teradsorpsi per satuan berat adsorben menjadi tinggi.
Peningkatan penyerapan ion logam dapat dilakukan dengan meningkatkan
dosis adsorben karena akan menyebabkan peningkatan jumlah situs aktif dan luas
permukaan yang tersedia. Dalam aplikasi nyata, massa adsorben yang paling
menguntungkan harus didefinisikan sebagai jumlah terendah yang memberikan
tingkat efisiensi penyerapan yang sesuai. Maka massa adsorben optimum adalah
pada 0,1 gram adsorben dengan kapasitas penyerapan ion logam sebesar
52,0100 mg/g.
Namun berbeda dengan proses adsorpsi ion logam Cr (VI) menggunakan
zeolit, kapsitas penyerapan optimum diperoleh pada percobaan masssa adsorben
sebanyak 25 gram. Ini menunjukkan jumlah yang jauh berbeda dengan adsorpsi
ion logam Cr (VI) menggunakan kulit buah kakao (Theobroma cacao).
4.5 Pengaruh Ukuran Partikel terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI)
Ukuran partikel adsorben berhubungan dengan luas permukaan yang akan
berinteraksi dengan ion logam. Pengamatan pengaruh ukuran partikel adsorben
dapat ditunjukkan pada Gambar.4.5 terlihat bahwa penyerapan optimum untuk ion
logam adalah dengan menggunakan adsorben dengan ukuran paling kecil, yaitu
32 µm.
Gambar.4.5. Pengaruh ukuran partikel pada penyerapan ion logam
Cr (VI), dengan 10 mL larutan ion logam; pH 6; konsentrasi 750 mg/L; massa
adsorben 0,1 g; waktu kontak 15 menit; kecepatan pengadukan 200 rpm.
Kapasitas penyerapan ion logam Cr (VI) adalah 27,6350 mg/g. Efisiensi
penyerapan merupakan fungsi luas permukaan adsorben. Semakin kecil ukuran
partikel maka semakin besar luas permukaan adsorben sehingga kapasitas suatu
adsorben dalam menyerap suatu adsorbat juga akan bertambah besar. Terbukti
pada percobaan ini bahwa ukuran partikel optimum adalah ukuran partikel terkecil
yakni 32 μm. Ini sama halnya dengan adsorpsi ion logam Cr (VI) menggunakan
kulit jagung dengan ukuran partikel terkecil dari percobaan yakni 0,075-0,250
mm. Sedangkan pada percobaan adsorpsi ion logam Cr (VI) menggunakan zeolit
diperoleh ukuran partikel optimum sebesar 60 μm.
4.6 Aplikasi Kondisi Optimum pada Limbah Elektroplating
Kondisi optimum terhadap penyerapan ion logam Cr (VI) diaplikasikan
pada limbah elektroplating yang berasal dari salah satu bengkel elektroplating
yang ada di Bukittingi. Dapat dilihat bahwa adsorben dari kulit buah kakao
(Theobroma cacao) ini dapat digunakan untuk menyerap ion Cr logam (VI).
Namun efisiensi penyerapan atau % penghilangan ion logam belum mencapai
100%. Ini disebabkan karena adanya keberadaan ion logam lain yang terdapat
pada limbah tersebut. Sehingga terjadi kompetisi antar ion logam untuk dapat
berikatan dengan sisi aktif pada permukaan adsorben kulit buah kakao
(Theobroma cacao) tersebut.
Pada percobaan ini diperoleh konsentrasi awal limbah elektroplating
sebesar 0,9230 mg/L, jika dibandingkan dengan baku mutu PERMENLH No. 5
tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan /atau Kegiatan
Industri Pelapisan Logam tertera bahwa batas maksimal keberadaan ion logam
Cr (VI) adalah sebesar 0,1 mg/L. Ini menunjukkan bahwa limbah tersebut telah
melampaui baku mutu dan perlu diolah sebelum di buang ke lingkungan. Oleh
sebab itu, penelitian ini bermanfaat untuk meminimalisir pencemaran oleh logam
berat Cr (VI) sebagaimana terlihat pada tabel 4.1 di bawah ini :
Tabel.4.1
Data Aplikasi Kondisi Optimum Adsorben Kulit Buah Kakao (Theobroma
cacao) Terhadap Penyerapan Ion Logam Cr (VI) pada Limbah Elektoplating
pH Limbah Ion Logam Konsentrasi
Awal (mg/L)
Konsentrasi
Akhir
(mg/L)
Q %X
6 Cr (VI) 0,9230 0,1470 0,0776 84,07
Sumber : Hasil Penelitian
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dan analisis data
menunjukkan bahwa kulit buah kakao (Theobroma cacao) yang diperlakukan
dengan HNO3 0,01 M maka dapat diperoleh kesimpulan :
1. Limbah kulit buah kakao (Theobroma cacao) dapat dijadikan sebagai
adsorben untuk mengurangi konsentrasi ion logam Cr (VI) dalam
limbah cair elektroplating ;
2. Kondisi optimum untuk penyerapan ion logam Cr (VI) diperoleh pada
pH 6, konsentrasi awal 750 mg/L, waktu kontak 15 menit, massa
adsorben 0,1 g dan ukuran partikel adsorben 32 µm. Kapasitas
penyerapan ion pada kondisi optimum adalah sebesar 0,0776 mg/g
dengan efisiensi penyerapan ion logam mencapai 84,07 % yang
diaplikasikan pada limbah elektroplating. Dimana konsentrasi ion
logam Cr (VI) pada limbah elektroplating yang diperbolehkan adalah
sebesar 0,1 mg/L, sedangkan hasil konsentrasi akhir ion logam Cr (VI)
dari proses adsorpsi pada kondisi optimum adalah sebesar 0,1470 mg/L
sehingga hasil yang diperoleh belum mencapai standar baku mutu yang
ditetapkan pada PERMENLH No. 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu
Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Industri Pelapisan Logam.
Dengan demikian, pemanfaatan limbah kulit buah kakao (Theobroma
cacao) sebagai adsorben ion logam sudah dapat dilakukan sebagai salah satu
upaya atau metode yang sederhana dalam mengolah limbah kulit buah kakao yang
cenderung tidak termanfaatkan dan dibuang secara percuma walaupun belum
dapat terlaksana secara optimal, sehingga dapat mengurangi permasalahan
lingkungan dan meningkatkan pengetahuan masyarakat khususnya para petani
kakao di wilayah Sumatera Barat dalam mengolah limbah perkebunan kakao
tersebut.
5.2. Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang telah didapatkan, maka penelitian
selanjutnya disarankan untuk:
1. Penelitian selanjutnya, untuk mengurangi atau menghilangkan
kandungan/ konsentrasi ion logam Cr (VI) pada limbah elektroplating,
untuk lebih sempurnanya perlu dilakukan kombinasi adsorben yang
digunakan dan variabel uji lainnya agar penyerapan ion logam Cr (VI)
menjadi lebih optimal dan memenuhi standar baku mutu PERMENLH
No. 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau
Kegiatan Industri Pelapisan Logam.
2. Penelitian lanjutan untuk melihat morfologi dari permukaan adsorben ;
3. Penelitian lanjutan dengan menjadikan kulit buah kakao kedalam
bentuk lain sehingga memiliki daya guna yang tinggi dan bernilai
ekonomis misalnya pemanfaatan adsorben untuk pengolahan air di
PDAM.
DAFTAR KEPUSTAKAAN
Achmad, Rukaesih. Kimia Lingkungan, Yogyakarta : Andi, 2004.
Al-Homaidan, A., Al-Houri, H.J., Al-Hazzani, A.A., Elgaaly, G., Moubayed,
N.M.S. Biosorption of Copper Ions From Aqueous Solutions By Spirulina
Platensis Biomass. Arab J. Chem. Vol. 7, 57 – 62, 2014.
Amirroenas, D. E. Mutu Ransum Berbentuk Pellet Dengan Bahan Serat
Biomassa POD Coklat Untuk Pertumbuhan Sapi Perah Jantan, Tesis
Fakultas Pascasarjana, Institute Pertanian, Bogor, 1990.
Ervil, Riko. dkk. Buku Panduan Penulisan dan Ujian Skripsi, Padang: STTIND
Padang, 2013.
Garcia, R., Bez, A. P. Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS), Mexyco,
2012
H. M. F. Freundlich,. “Uber Die Adsorption In Losungen, “ Zeitschrift fuer
Physikalische Chemie, Vol. 57, pp. 385-470, 1906.
Igwe, et. al. Competitive Adsorption of Zn (II), Cd (II) and Pb (II) Ions from
Aqueous and Non-Aqueous Solution by Maizecob and Husk, African
Journal of Biotechnology. Vol. 4. No.10, 2005.
Indah, Shinta. Pengaruh Variasi Proses Aktivasi Terhadap Kulit Jagung (Zea
mays. L) Sebagai Adsorben Pada Penyisihan Logam Besi (Fe) dan Mangan
(Mn) dari Air Tanah, Fakultas Teknik Lingkungan. Universitas Andalas.
Padang, 2004.
Janes M. Montgomery. Water Treatment Principles and Design, USA : John
Willey & Sons, Inc, 1985.
PERMENLH. Baku Mutu Limbah Cair Untuk Bagi Usaha dan/atau Kegiatan
Industri Pelapisan Logam dan Galvanis, Lampiran I. Baku Mutu Air
Limbah, 2014.
Lindawati. Pengaruh Variasi Ketinggian dan Diameter Adsorben Kulit Jagung
(Zea mays. L) Terhadap Penyerapan Cr(VI) dalam Air, Fakultas Teknik.
Universitas Andalas. Padang, 2014.
Marissa. Pemanfaatan Cangkang Pensi (Carbicula moltkiana) Sebagai
Biosorben Ion Logam Cd (II) dan Cr (VI) dalam Limbah Cair, Fakultas
Matematika Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Andalas. Padang, 2015.
Metcalf & Eddy. Wastewater Engineering : Treatment Disposal, and Reuse. 4th
Edition, USA : Mc – Graw Hill, Inc, 1991.
Munaf, E & R. Zein. The Use of Rice Husk for The Removal of Toxic Metals
from Wastewater, Environ – Technol. Vol. 18, 1997.
Munaf, F. Hayuni, R. Zein and H. Suyani. The use of snake fruit (Salacca
sumatrana) seeds powder for removal of Cd(II), Cu(II) and Zn(II) ions from
environmental water, Res. J. Pharm. Biol. Chem. Sci., 5(2), 1535-1543.
(SCOPUS-Cited Publication), 2004.
Nemerow, N.L. Liquid Wastewater Management Handhook, Mc. Grow Hill,.
New York, 1971.
Palar, Heryando. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, Jakarta : Rineka
Cipta, 1994.
Poedjiwidodo, Y. Sambung Samping Kakao, Trubus Agriwidya. Ungaran, 1996.
Purnomo, Herry, dkk. Penurunan Kadar Krom VI dalam Limbah Cair dengan
Zeolit, Yogyakarta, 2003.
Reynolds, Tom D. Unit Operation and Processes in Enviromental Engineering,
California : Brooks/ Cole Engineering Division, 1982.
Saragih. Pembuatan dan Karakterisasi Karbon Aktif dari Batu Bara Riau
Sebagai Adsorben, Universitas Indonesia. Jakarta, 2008.
Siregar, T.T.S., dkk. Budidaya Pengolahan Dan Pemasaran Coklat, Penebar
Swadaya, Jakarta, 1992.
Suhendrayatna. Bioremoval Logam Berat dengan Menggunakan
Mikroorganisme, 2001.
Suryabrata, Sumadi. Metodologi Penelitian. Jakarta, 1998.
Veneu, D.M,. Torem, M.L., Pino, G.A.H. Fundamental Aspects Of Copper And
Zinc Removal From Aqueous Solutions Using A Streptomyces
Lunalinharesii Strain. Miner Eng, Vol. 48:44.50, 2013.
Vogel. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, Edisi
Kelima. PT Kalman Media Pusaka : Jakarta, 1985.
Yetri, Yuli. Inhibisi Korosi dan Pemulihan Sifat Mekanik Baja Lunak
Menggunakan Ekstrak Kulit Buah Kakao (Theobroma cacao) dalam Media
Asam, Universitas Andalas : Padang, 2015.
Lampiran 1. Contoh perhitungan
1.1. Menghitung kapasitas penyerapan (Q) ion logam Cr (VI) pada pH 6.
Konsentrasi awal [in] = 10 mg/L
Konsentrasi akhir [out] = 0,066 mg/L
Massa adsorben (m) = 0,1 gram
Volume larutan (V) = 0,01Liter
1.2. Menghitung % penghilangan ion logam Cr (VI) pada limbah
elektroplating
Konsentrasi awal [in] = 0,9230 mg/L
Konsentrasi akhir [out] = 0,1470 mg/L
Lampiran 2. Pengaruh pH terhadap kapasitas penyerapan dan efisiensi
penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah kakao
(Theobroma cacao)
pH Cin (mg/L) Cout (mg/L) Q % X
3 10 2,2700 0,7730 77,30
4 10 0,3430 0,9657 96,57
5 10 0,3255 0,9675 96,75
6 10 0,0660 0,9934 99,34
7 10 0,1585 0,9842 98,42
Lampiran 3. Pengaruh konsentrasi terhadap kapasitas penyerapan dan efisiensi
penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah kakao
(Theobroma cacao)
Konsentrasi (Cin)
mg/L Cout (mg/L) Q % X
10 1,3171 0,8683 86,83
50 23,4825 2,6518 53,04
100 50,6650 4,9335 49,34
250 184,4500 6,5550 26,22
500 423,3000 7,6700 15,34
750 579,5500 17,0450 22,73
Lampiran 4. Pengaruh waktu kontak terhadap kapasitas penyerapan dan efisiensi
penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah kakao
(Theobroma cacao)
Waktu
Kontak
(Menit)
Cin (mg/L) Cout (mg/L) Q % X
15 750 229,9000 52,0100 69,35
30 750 243,7750 50,6225 67,50
90 750 281,0500 46,8950 62,53
120 750 289,2000 46,0800 61,44
Lampiran 5. Pengaruh massa adsorben terhadap kapasitas penyerapan dan
efisiensi penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah
kakao (Theobroma cacao)
Massa
Adsorben
(gram)
Cin (mg/L) Cout (mg/L) Q % X
0,1 750 229,9000 52,0100 69,35
0,3 750 28,4750 24,0508 96,20
0,6 750 4,1090 12,4315 99,45
0,9 750 1,4210 8,3175 99,81
Lampiran 6. Pengaruh ukuran partikel adsorben terhadap kapasitas penyerapan
dan efisiensi penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah
kakao (Theobroma cacao)
Ukuran
Partikel (µm) Cin (mg/L) Cout (mg/L) Q % X
32 750 473,6500 27,6350 36,85
160 750 483,6000 26,6400 35,52
425 750 531,9000 21,8100 29,08
Lampiran 7. Pengaruh kondisi optimum adsorben terhadap kapasitas penyerapan
dan efisiensi penghilangan ion logam Cr (VI) menggunakan adsorben kulit buah
kakao (Theobroma cacao)
pH
Limbah
Ion
Logam
Konsentrasi
Awal (mg/L)
Konsentrasi
Akhir
(mg/L)
Q %X
6 Cr (VI) 0,9230 0,1470 0,0776 84,07
Lampiran 8. Asorben Kulit Buah Kakao (Theobroma cacao)
LEMBARAN KONSULTASI
Nama : ULET PUTRI HAYATI
NPM : 1210024428006
Program Studi : Teknik Lingkungan
Judul Penelitian : Pemanfaatan Limbah Kulit Buah Kakao (Theobroma
cacao) sebagai Adsorben Untuk Penyerapan Ion Logam
Kromium (VI) pada Limbah Elektroplating di
Bukittinggi
No Tanggal Catatan / Saran / Perbaikan Paraf
1.
2.
Sabtu/
19 Maret 2016
Sabtu/
16 April 2016
Perbaikan BAB I. Pendahuluan, antara lain :
a. Latar belakang;
b. Identifikasi masalah ;
c. Rumusan masalah ;
d. Batasan masalah ;
e. Tujuan penelitan ;
f. Manfaat penelitian.
Penyusunan BAB II. Tinjauan Pustaka, antara
lain :
a. Landasan teori berisikan informasi
mengenai jagung secara umum dan
diteruskan dengan logam berat.
Perbaikan BAB I. Pendahuluan, antara lain :
a. Batasan masalah;
b. Tujuan penelitian.
Penambahan beberapa informasi pada BAB II.
Tinjauan Pustaka, antara lain :
a. Jenis-jenis jagung ;
b. Contoh industri elektroplating ;
Perbaikan BAB III. Metodologi Penelitian,
antara lain :
a. Populasi dan sampel ;
b. Variabel penelitian ;
3.
4.
5.
6.
7.
Sabtu/
30 April 2016
Minggu/
22 Mei 2016
Sabtu/
04 Juni 2016
Rabu/
15 Juni 2016
Kamis/
23 Juni 2016
c. Input dan output.
Penambahan informasi tentang usaha
elektroplating.
Diskusi perbaikan setelah Seminar Proposal
pada Sabtu/21 Mei 2016, antara lain :
a. Penambahan data bengkel elektroplating
yang ada di Bukittinggi ;
b. Penambahan data jumlah produksi jagung
di Sumatera Barat ;
c. Penambahan data mengenai jenis-jenis
jagung yang ada di Sumatera Barat ;
d. Penambahan variasi adsorben : variasi dari
jenis jagung ;
e. Perbaikan untuk penulisan kata yang tidak
tepat ;
f. Perbaikan untuk pemberian spasi pada kata
;
g. Perbaikan untuk penulisan yang seharusnya
dicetak miring.
Diskusi pengajuan pertukaran sampel,
adsorben semula yakni kulit jagung sudah
banyak dilakukan pada penelitian
sebelumnya, maka adsorben yang akan
digunakan untuk penelitian selanjutnya
adalah kulit buah kakao (Theobroma cacao).
Diskusi mengenai hasil pengujian
menggunakan adsorben kulit buah kakao,
Acc Seminar Hasil.
Konsultasi perbaikan setelah Seminar Hasil “
a. Perbaikan latar belakang ;
b. Perbaikan dan penambahan landasan teori ;
8.
9.
10
Sabtu
24 Sept 2016
Jumat/
14 Okt 2016
Jumat/
21 Okt 2016
c. Perbaikan susunan prosedur kerja ;
d. Penambahan daftar pustaka ;
e. Penambahan saran ;
f. Melengkapi lampiran baku mutu industri
pelapisan logam ;
g. Acc Komprehensif.
Perbaikan cover halaman depan, sesuaikan
dengan modul panduan metodologi penelitian.
Perbaikan judul pada kurva hasil penelitian
pada BAB IV
Acc Jilid Skripsi
Padang, 29 Oktober 2016
Pembing I,
Ir. Hendri Sawir, S.T, M. Si
NIDN 1015086704
Nama : ULET PUTRI HAYATI
NPM : 1210024428006
Program Studi : Teknik Lingkungan
Judul Penelitian : Pemanfaatan Limbah Kulit Buah Kakao (Theobroma
cacao) sebagai Adsorben Untuk Penyerapan Ion Logam
Kromium (VI) pada Limbah Elektroplating di
Bukittinggi
No Tanggal Catatan / Saran / Perbaikan Paraf
1.
2.
Sabtu/
19 Maret 2016
Sabtu/
16 April 2016
Perbaikan BAB I. Pendahuluan, antara lain :
a. Latar belakang;
b. Identifikasi masalah ;
c. Rumusan masalah ;
d. Batasan masalah ;
e. Tujuan penelitan ;
f. Manfaat penelitian.
Penyusunan BAB II. Tinjauan Pustaka, antara
lain :
a. Landasan teori berisikan informasi
mengenai jagung secara umum dan
diteruskan dengan logam berat.
Perbaikan BAB I. Pendahuluan, antara lain :
a. Batasan masalah;
b. Tujuan penelitian.
Penambahan beberapa informasi pada BAB II.
Tinjauan Pustaka, antara lain :
a. Jenis-jenis jagung ;
b. Contoh industri elektroplating ;
Perbaikan BAB III. Metodologi Penelitian,
antara lain :
a. Populasi dan sampel ;
b. Variabel penelitian ;
3.
4.
5.
6.
7.
Sabtu/
30 April 2016
Minggu/
22 Mei 2016
Sabtu/
04 Juni 2016
Rabu/
15 Juni 2016
Kamis/
23 Juni 2016
c. Input dan output.
Penambahan informasi tentang usaha
elektroplating.
Diskusi perbaikan setelah Seminar Proposal
pada Sabtu/21 Mei 2016, antara lain :
a. Penambahan data bengkel elektroplating
yang ada di Bukittinggi ;
b. Penambahan data jumlah produksi jagung
di Sumatera Barat ;
c. Penambahan data mengenai jenis-jenis
jagung yang ada di Sumatera Barat ;
d. Penambahan variasi adsorben : variasi dari
jenis jagung ;
e. Perbaikan untuk penulisan kata yang tidak
tepat ;
f. Perbaikan untuk pemberian spasi pada kata
;
g. Perbaikan untuk penulisan yang seharusnya
dicetak miring.
Diskusi pengajuan pertukaran sampel,
adsorben semula yakni kulit jagung sudah
banyak dilakukan pada penelitian
sebelumnya, maka adsorben yang akan
digunakan untuk penelitian selanjutnya
adalah kulit buah kakao (Theobroma cacao).
Diskusi mengenai hasil pengujian
menggunakan adsorben kulit buah kakao,
Acc Seminar Hasil.
Konsultasi perbaikan setelah Seminar Hasil “
a. Perbaikan latar belakang ;
b. Perbaikan dan penambahan landasan teori ;
8.
9.
10.
Sabtu
24 Sept 2016
Jumat/
14 Okt 2016
Jumat/
21 Okt 2016
c. Perbaikan susunan prosedur kerja ;
d. Penambahan daftar pustaka ;
e. Penambahan saran ;
f. Melengkapi lampiran baku mutu industri
pelapisan logam ;
g. Acc Komprehensif.
Perbaikan cover halaman depan, sesuaikan
dengan modul panduan metodologi penelitian.
Perbaikan judul pada kurva hasil penelitian
pada BAB IV
Acc Jilid Skripsi
Padang, 29 Oktober 2016
Pembing II,
Sri Yanti Lisha, S.T
NIDN 1028017902
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Ulet Putri Hayati
NPM : 1210024428006
Program Studi : Teknik Lingkungan
dengan ini menyatakan bahwa skripsi yang saya susun dengan judul :
“Pemanfaatan Limbah Kulit Buah Kakao (Theobroma cacao) sebagai
Adsorben Untuk Penyerapan Ion Logam Kromium (VI) pada
Limbah Elektroplating di Bukittinggi”
adalah benar-benar hasil karya saya sendri dan bukan merupakan plagiat dari
Skripsi orang lain. Apabila kemudian hari pernyataan saya tidak benar, maka saya
bersedia menerima sanksi akademis yang berlaku (dicabut predikat kelulusan dan
gelar kesarjanaannya).
Demikian Pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, untuk dapat dipergunakan
sebagaimana mestinya.
Padang, 29 Oktober 2016
Ulet Putri Hayati
NPM. 1210024428006
BIODATA WISUDAWAN/TI
No. Urut : -
Nama : Ulet Putri Hayati
Jenis Kelamin : Perempuan
Tempat / Tgl Lahir : Padang/ 13 Oktober 1992
NPM : 1210024428006
Program Studi : Teknik Lingkungan
Tanggal Lulus : 02 Juli 2016
IPK : 3,72
Predikat Lulus : Dengan Pujian
Judul Skripsi : Pemanfaatan Kulit Buah Kakao
(Theobroma cacao) sebagai
Adsorben Untuk Penyperapan Ion
Logam Kromium (VI) pada Limbah
Elektroplating di Bukittinggi
Dosen Pembimbing : 1. Ir. Hendri Sawir, S.T, M.Si
2. Sri Yanti Lisha, S.T
Asal SMA : SMAK Padang
Nama Orang Tua : Efirman
Alamat / Tlp / Hp : JL. DR. M. Hatta No. 13 RT 001
RW 001 Kel. Anduring Kec.
Kuranji, Padang – Sumatera Barat/
082389434845