06530011 Fatimatus Zahroh.ps

KAJIAN KESETIMBANGAN ADSORPSI Cr(VI) PADA BIOMASSA KANGKUNG AIR (Ipomoea aquatica FORSK)

SKRIPSI

Oleh:

FATIMATUS ZAHROH NIM. 06530011

JURUSAN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2010


SKRIPSI

Diajukan Kepada:

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN)

Maulana Malik Ibrahim Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh:

FATIMATUS ZAHROH

NIM. 06530011

JURUSAN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2010

SURAT PERNYATAAN

ORISINALITAS PENELITIAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Fatimatus Zahroh

NIM : 06530011

Fakultas/Jurusan : Sains dan Teknologi/Kimia

Judul Penelitian : Kajian Kesetimbangan Adsorpsi Cr(VI) pada Biomassa

Kangkung Air (Ipomea aquatica Forsk)

Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa hasil penelitian saya ini

tidak terdapat unsur-unsur penjiplakan karya penelitian atau karya ilmiah yang

pernah dilakukan atau dibuat oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis dikutip

dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.

Apabila ternyata hasil penelitian ini terbukti terdapat unsur-unsur jiplakan,

maka saya bersedia untuk mempertanggung jawabkan, serta diproses sesuai

peraturan yang berlaku.

Malang, 2 Agustus 2010

Yang Membuat Pernyataan,

Fatimatus Zahroh

NIM. 06530011


SKRIPSI

Oleh:


Telah disetujui oleh:

Dosen Pembimbing

Rini Nafsiati Astuti, M.Pd NIP. 19750531 200312 2 003

Pembimbing Agama

Dr. Munirul Abidin, M. Ag NIP. 19722004 200212 0 003

Malang, 31 Juli 2010

Mengetahui, Ketua Jurusan Kimia

Diana Candra Dewi, M.Si NIP. 19770720 200312 2 001


SKRIPSI

Oleh:


Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji Tugas Akhir dan

Dinyatakan Diterima Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Malang, 31 Juli 2010

Susunan Dewan Penguji Tanda Tangan 1. Penguji Utama : Diana Candra Dewi, M.Si ( ) NIP. 19770720 200312 2 001 2. Ketua : Tri Kustono Adi, M.Si ( ) NIP.19710311 200312 1 002 3. Sekretaris : Rini Nafsiati Astuti, M.Pd ( ) NIP. 19750531 200312 2 003 4. Anggota : Anton Prasetyo, M.Si ( ) NIP. 19770925 200604 1 003 : Dr. Munirul Abidin, M.Ag ( ) NIP.19722004 200212 0 003

Mengetahui dan Mengesahkan Ketua Jurusan Kimia

Diana Candra Dewi, M.Si NIP. 19770720 200312 2 001

HALAMANHALAMANHALAMANHALAMAN PERSEMBAHANPERSEMBAHANPERSEMBAHANPERSEMBAHAN

Karya kecil ini kupersembahkan untuk Ibunda tercinta Hj.Zubaidah

serta ayahanda terkasih H.Chasan. Engkaulah malaikat yang

dikirim Allah untuk menjagaku dengan penuh kasih sayang. Serta

untuk calon suamiku yang selalu setia menungguku.

Ta’lupa ku ucap terimakasih kepada………

Allahurabbi Sang pemilik alam ini. Beserta Muhammad SAW sang pembebas dari

kejahiliyaan.

Kakak ku mbak habiba, yang selalu menasehati aku, dan adik ku sholikin yang slalu

aku repotkan.

Ibu Rini yang sangat baik kepada saya, meluangkan waktu dan saran-sarannya.

Bapak Anton, atas pengetahuan, pengalaman, waktu dan saran-sarannya.

Semua dosen Kimia yang memberikan saran untuk kebaikan.

Semua teman-teman kimia 2006 dan angkatan berapapun, serta semua pihak yang

telah membantu (Mbak Nia, Mbak Rika).

MOTTO:

”Carilah ilmu untuk dirimu sendiri, Carilah ilmu untuk dirimu sendiri, Carilah ilmu untuk dirimu sendiri, Carilah ilmu untuk dirimu sendiri, janganlah kamu mencari ilmu hanya untuk janganlah kamu mencari ilmu hanya untuk janganlah kamu mencari ilmu hanya untuk janganlah kamu mencari ilmu hanya untuk

sebuah angka atau prioritas besebuah angka atau prioritas besebuah angka atau prioritas besebuah angka atau prioritas belaka.laka.laka.laka. Karena semua itu akan lebih berguna untuk Karena semua itu akan lebih berguna untuk Karena semua itu akan lebih berguna untuk Karena semua itu akan lebih berguna untuk

kehidupanmu”kehidupanmu”kehidupanmu”kehidupanmu”

$$$$ pp ppκκκκ šš šš‰‰‰‰ rr rr'''' ‾‾ ‾‾≈≈≈≈ tt ttƒƒƒƒ tt tt ÏÏ ÏÏ%%%% ©© ©©!!!! $$ $$#### (( ((#### þþ þþθθθθ ãã ããΖΖΖΖ tt ttΒΒΒΒ#### uu uu #### ss ssŒŒŒŒ ÎÎ ÎÎ)))) ŸŸ ŸŸ≅≅≅≅ŠŠŠŠ ÏÏ ÏÏ%%%% öö ööΝΝΝΝ ää ää3333 ss ss9999 (( ((####θθθθ ßß ßßssss ¡¡ ¡¡¡¡¡¡ xx xx�� ss ss???? †††† ÎÎ ÎÎûûûû ÄÄ ÄÄ§§§§ ÎÎ ÎÎ====≈≈≈≈ yy yyffff yy yyϑϑϑϑ øø øø9999 $$ $$#### (( ((####θθθθ ßß ßßssss || ||¡¡¡¡ øø øøùùùù $$ $$$$$$ ss ssùùùù ËË ËËxxxx || ||¡¡¡¡ øø øø�� tt ttƒƒƒƒ ªª ªª!!!! $$ $$####

öö ööΝΝΝΝ ää ää3333 ss ss9999 (( (( #### ss ssŒŒŒŒ ÎÎ ÎÎ)))) uu uuρρρρ ŸŸ ŸŸ≅≅≅≅ŠŠŠŠ ÏÏ ÏÏ%%%% (( ((####ρρρρ ââ ââ““““ àà àà±±±±ΣΣΣΣ $$ $$#### (( ((####ρρρρ ââ ââ““““ àà àà±±±±ΣΣΣΣ $$ $$$$$$ ss ssùùùù ÆÆ ÆÆìììì ss ssùùùù öö öö�� tt ttƒƒƒƒ ªª ªª!!!! $$ $$#### tt tt ÏÏ ÏÏ%%%% ©© ©©!!!! $$ $$#### (( ((####θθθθ ãã ããΖΖΖΖ tt ttΒΒΒΒ#### uu uu öö ööΝΝΝΝ ää ää3333ΖΖΖΖ ÏÏ ÏÏΒΒΒΒ tt tt ÏÏ ÏÏ%%%% ©© ©©!!!! $$ $$#### uu uuρρρρ (( ((####θθθθ èè èè????ρρρρ éé éé&&&& zz zzΟΟΟΟ ùù ùù==== ÏÏ ÏÏèèèè øø øø9999 $$ $$####

;; ;;MMMM≈≈≈≈ yy yy____ uu uu‘‘‘‘ yy yyŠŠŠŠ 44 44 ªª ªª!!!! $$ $$#### uu uuρρρρ $$$$ yy yyϑϑϑϑ ÎÎ ÎÎ//// tt ttββββθθθθ èè èè==== yy yyϑϑϑϑ ÷÷ ÷÷èèèè ss ss???? ×× ××�� ÎÎ ÎÎ7777 yy yyzzzz ∩∩∩∩⊇⊇⊇⊇⊇⊇⊇⊇∪∪∪∪

”Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman dan

orang-orang yang berilmu”

(QS.Al Mujadilah: 11)

KATA PENGANTAR

ÉÉ ÉÉΟΟΟΟ óó óó¡¡¡¡ ÎÎ ÎÎ0000 «« ««!!!! $$ $$#### ÇÇ ÇÇ≈≈≈≈ uu uuΗΗΗΗ ÷÷ ÷÷qqqq §§ §§��9999 $$ $$#### ÉÉ ÉÉΟΟΟΟŠŠŠŠ ÏÏ ÏÏmmmm §§ §§��9999 $$ $$####

Assalamu'alaikum Wr. Wb.

Segala puji bagi Allah SWT karena atas rahmat, taufiq dan hidayah-Nya,

penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul “Kajian

Kesetimbangan Adsorpsi Cr(VI) pada Biomassa Kangkung Air (Ipomoea

aquatica Forsk)” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

(S.Si). Sholawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada manusia paling

sempurna yakni baginda Rasulullah yang telah menjadi suri tauladan bagi kita

semua.

Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah

memberikan konstribusi baik dukungan moral maupun spiritual demi suksesnya

penyusunan skripsi ini kepada:

1. Bapak H.Chasan dan Ibunda Hj.Zubaidah atas segala pengorbanan yang

tak terhitung.

2. Bapak Prof. Dr.H. Imam Suprayogo selaku Rektor UIN Maulana Malik

Ibrahim Malang.

3. Bapak Prof. Drs. Sutiman Bambang Sumitro, SU., D.Sc selaku Dekan

Fakultas Sains dan Teknologi UIN Maulana Malik Ibrahim Malang.

4. Ibu Diana Candra Dewi, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia UIN Maulana

Malik Ibrahim Malang.

i

5. Ibu Rini Nafsiati Astuti, M.Pd selaku pembimbing utama, karena atas

bimbingan, pengarahan, dan kesabaran, sekaligus berbagai pengalaman,

penulisan tugas akhir ini dapat terselesaikan.

6. Bapak Anton Prasetyo, M.Si dan Ustadz Dr.Munirul Abidin, M.Ag,

karena atas bimbingan, saran dan pengarahan, penulisan tugas akhir ini

dapat terselesaikan.

7. Semua pihak yang telah membantu.

Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah khazanah ilmu

pengetahuan dan diridhai Allah SWT, Amin.

Wassalamu'alaikum Wr. Wb.

Malang, Juli 2010

Penulis

ii

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ........................................................................................ i DAFTAR ISI ....................................................................................................... iii DAFTAR TABEL .............................................................................................. v DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... vi DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... viii ABSTRAK ......................................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian ............................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 4 1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 4 1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 4 1.5 Batasan Masalah ........................................................................................... 5 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Biomassa ....................................................................................................... 6 2.2 Kangkung ...................................................................................................... 7 2.1.1 Kandungan Kimia dalam Kangkung Air ................................................... 8 2.3 Protein ........................................................................................................... 9 2.3.1 Mekanisme Ikatan Protein dengan Ion Logam .......................................... 12 2.4 Karbohidrat ................................................................................................... 13 2.4.1 Mekanisme Ikatan Selulosa dengan Ion Logam ........................................ 15 2.5 Adsorpsi ........................................................................................................ 15 2.5.1 Isotermis Adsorpsi ..................................................................................... 19 2.5.1.1 Isotermis Adsorpsi Langmuir ................................................................. 19 2.5.1.2 Isotermis Adsorpsi Freundlich ................................................................ 21 2.5.2 Kapasitas adsorpsi ...................................................................................... 23 2.5.3 Energi Adsorpsi ........................................................................................ 24 2.6 Kromium ....................................................................................................... 25 2.7 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak (UV-VIS) ....................................... 27 2.8 Spektrofotometri Inframerah......................................................................... 30 2.9 Kajian Keagamaan ....................................................................................... 31 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................... 37 3.2 Bahan ............................................................................................................ 37 3.3Alat ................................................................................................................. 37 3.4 Tahapan Penelitian ........................................................................................ 37 3.5 Cara Kerja ..................................................................................................... 38 3.5.1 Preparasi Biomassa Batang Kangkung Air ................................................ 38 3.5.2 Pembuatan Larutan Stok Cr(VI) 200 ppm ................................................ 38 3.5.3 Penentuan panjang gelombang maksimum Kompleks Cr-

Difenilkarbazida ......................................................................................... 39 3.5.4 Penentuan pH Optimum Kompleks Cr6+ dengan Difenilkarbazida ........... 40

iii

3.5.5 Penentuan Kurva Baku Cr(VI) ................................................................... 40 3.5.6 Penentuan pH Optimum Adsorpsi Cr(VI) ................................................. 41 3.5.7 Pembuatan Larutan Kontrol Cr(VI) 6 ppm ................................................ 42 3.5.8 Penentuan Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Cr(VI) .............................. 42 3.5.9 Penentuan Banyaknya Cr(VI) yang Teradsorpsi ...................................... 43 3.5.10 Karakterisasi Biomassa Batang Kangkung Air ........................................ 43 3.5.11 Analisa Data ............................................................................................ 44 3.5.11.1 Penentuan Persamaan Isotermis Adsorpsi dan Kapasitas Adsorpsi..... 44 3.5.11.2 Penentuan Energi Adsorpsi .................................................................. 48 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Adsorpsi Biomassa Batang Kangkung Air Terhadap Cr(VI) ....................... 49 4.1.1 Preparasi Sampel Biomassa Batang Kangkung Air .................................. 49 4.1.2 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Kompleks Cr-

Difenilkarbazida ......................................................................................... 51 4.1.3 Penentuan pH Optimum Kompleks Cr6+ dengan Difenilkarbazida ........... 53 4.1.4 Penentuan pH Optimum Adsorpsi Cr(VI) ................................................ 55 4.1.5 Penentuan Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Cr(VI) .............................. 58 4.1.6 Penentuan Stabilitas Kompleks Cr-difenilkarbazon ................................. 60 4.1.7 Persamaan Isotermis Adsorpsi .................................................................. 61 4.1.7.1 Penentuan Banyaknya Cr(VI) yang Teradsorpsi ................................... 61 4.1.7.2 Persamaan Isotermis Adsorpsi dan Kapasitas Adsorpsi ........................ 63 4.1.7.3 Energi Adsorpsi ..................................................................................... 66 4.2 Karakterisasi Biomassa Batang Kangkung Air ............................................ 71 4.3 Pemanfaatan Hasil Penelitian Dalam Pespektif Islam ................................. 76 BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 80 5.2 Saran ............................................................................................................ 80 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 81

iv

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kandungan Gizi dalam 100 g Kangkung Air Segar ........................... 8 Tabel 2.2 Daftar Kolerasi Gugus Fungsi pada Spektra IR .................................. 30 Tabel 4.1 Perhitungan Isotermis Adsorpsi Langmuir ........................................ 63 Tabel 4.2 Perhitungan Isotermis Adsorpsi Freundlich ....................................... 64 Tabel 4.3 Perbandingan Isotermis Adsorpsi Langmuir dengan Freundlich ...... 66 Tabel 4.4 Daftar Kolerasi Gugus Fungsi pada Spektra IR ................................. 73

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kangkung Air .................................................................................. 7 Gambar 2.2 Strutur Umum Protein ..................................................................... 10 Gambar 2.3 Struktur Umum Asam Amino ......................................................... 11 Gambar 2.4 Perubahan Muatan pada Asam Amino ............................................ 12 Gambar 2.5 Mekanisme Gaya Elektrostatik (Van der Walls) Antara

Biomassa dengan Cr(VI) ................................................................... 12

Gambar 2.6 Struktur Glukosa ............................................................................. 13 Gambar 2.7 Struktur Selulosa ............................................................................. 14 Gambar 2.8 Grafik Isotermis Adsorpsi Langmuir .............................................. 21 Gambar 2.9 Grafik Isotermis Adsorpsi Freundlich ............................................. 22 Gambar 2.10 Reaksi Kompleks Difenilkarbazida .............................................. 29 Gambar 3.1 Grafik Isotermis Adsorpsi Langmuir .............................................. 45 Gambar 3.2 Grafik Isotermis Adsorpsi Freundlich ............................................. 46 Gambar 4.1 Panjang Gelombang Maksimum Cr(VI) ........................................ 51 Gambar 4.2 Reaksi Kompleks Difenilkarbazida................................................. 52 Gambar 4.3 pH Optimum Cr(VI) dengan Difenilkarbazida .............................. 54 Gambar 4.4 pH Optimum Adsorpsi Cr(VI) ....................................................... 56 Gambar 4.5 Variasi Waktu Kontak Adsorpsi Cr(VI) ........................................ 59 Gambar 4.6 Kestabilan Cr(VI) Terhadap Waktu Reaksi ................................... 61 Gambar 4.7 Variasi Konsentrasi Adsorpsi Cr(VI) ............................................. 62 Gambar 4.8 Grafik Persamaan Isotermis Adsorpsi Langmuir ........................... 64 Gambar 4.9 Grafik Persamaan Isotermis Adsorpsi Freundlich ......................... 65

vi

Gambar 4.10 Penempelan Molekul pada Permukaan Adsorben Membentuk Lapisan Monolayer .......................................................................... 68 Gambar 4.11 Penempelan Molekul pada Permukaan Adsorben Membentuk Lapisan Multilayer ........................................................................... 69 Gambar 4.12 Mekanisme Gaya Elektrostatik (Van der Walls) Antara

Biomassa dengan Cr(VI) ................................................................... 70 Gambar 4.13 Perubahan Muatan pada Asam Amino (Poedjiadi, 2007) ............ 71 Gambar 4.14 Spektra FTIR Biomassa Batang Kangkung Air Sebelum Diinteraksikan dengan Cr(VI) .......................................................... 72 Gambar 4.15 Spektra FTIR Biomassa Batang Kangkung Air Sesudah Diinteraksikan dengan Cr(VI) .......................................................... 73

vii

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Kerangka Konsep Penelitian ......................................................... 87 Lampiran 2. Preparasi Larutan ........................................................................... 88 Lampiran 3. Diagram Alir ................................................................................... 91 Lampiran 4. Perhitungan Analisa Data .............................................................. 101 Lampiran 5. Foto Penelitian ............................................................................... 104 Lampiran 6. Data Analisa Spektroskopi UV-VIS .............................................. 107

viii

ABSTRAK Zahroh, Fatimatus. 2010. Kajian Kesetimbangan Adsorpsi Cr(VI) Pada

Biomassa Kangkung Air (Ipomoea aquatica FORSK). Pembimbing: Rini Nafsiati Astuti, M.Pd; Konsultan: Anton Prasetyo, M.Si.

Kata Kunci: Biomassa, adsorpsi, isotermis dan FTIR.

Biomassa adalah pemanfaatan material padat bahan alam untuk mengadsorpsi logam berat yang terlarut dalam larutan. Faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi adalah pH larutan dan waktu kontak. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pH optimum, waktu kontak optimum, persamaan isotermis adsorpsi Langmuir dan Freundlich serta kapasitas adsorpsi Cr(VI) menggunakan biomassa batang kangkung air.

Tahapan penelitian ini adalah pembuatan biomassa batang kangkung air. Pembuatan larutan stok Cr(VI) 200 ppm. Penentuan panjang gelombang maksimum kompleks Cr-difenilkarbazida. Penentuan pH optimum kompleks Cr-difenilkarbazida. Pembuatan kurva baku. Penentuan pH optimum adsorpsi Cr(VI). Pembuatan larutan kontrol Cr(VI) 6 ppm. Penentuan waktu kontak optimum adsorpsi Cr(VI). Penentuan banyaknya Cr(VI) yang teradsorpsi. Penentuan persamaaan isotermis adsorpsi serta karakterisasi biomassa batang kangkung air.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa panjang gelombang maksimum kompleks Cr-difenilkarbazida adalah 543 nm. pH optimum kompleks Cr-difenilkarbazida pada pH 2. pH optimum adsorpsi adalah pH 2 dan waktu kontaknya adalah 45 menit. Hasil perbandingan nilai koefisien regresi (R2) dari persamaan isotermis adsorpsi Langmuir dan Freundlich menunjukkan bahwa persamaan isotermis adsorpsi Langmuir memiliki nilai R2 mendekati 1 yaitu 0,9795 dan persamaan isotermis adsorpsi Freundlich yaitu 0,9688. Sehingga dapat diasumsikan bahwa adsorpsi Cr(VI) pada biomassa batang kangkung air mengikuti persamaan isotermis adsorpsi Langmuir dengan kapasitas adsorpsi 12,54 x 10-5 mol/g dan Freundlich dengan kapasitas adsorpsi 2,82 mol/gr. Proses adsorpsi biomassa batang kangkung air dengan Cr(VI) terjadi secara kimia dan fisika dengan nilai energi kimia sebesar 29,38 kJ/mol. Untuk fisika energi adsorpsinya sebesar 3,67 kJ/mol. Pada spektra FTIR biomassa batang kangkung terlihat bahwa sebagian besar serapan mengalami pergeseran bilangan gelombang. Hal ini dapat dilihat pada serapan 3340,48 cm-1. Pergeseran serapan pada bilangan gelombang tersebut dimungkinkan karena adanya interaksi antara Cr(VI) dengan N–H (amina sekunder).

ix

ABSTRACT Zahroh, Fatimatus. 2010. Study of Adsorption Equilibrium of Cr(VI) On

Biomass Of Water Spinach (Ipomoea aquatica FORSK). Supervisor: Rini Nafsiati Astuti, M.Pd; Consultant: Anton Prasetyo, M.Si.

Keywords: Biomass, adsorption, isotherm and FTIR

Biomass is solid material the use of natural materials for adsorpting heavy metals dissolved in solution. Factor influencing process of adsorpsi is solution pH and contact time. This study aims to determine the optimum pH, optimum contact time, the equation of Langmuir and Freundlich adsorption isotherm and adsorption capacity of Cr(VI) using the biomass of water spinach stems.

Stages of this research inclutes the creation of stem biomass of water spinach. Of stock solution of Cr(VI) 200 ppm making. The determination of the maximum wavelength kompleks Cr-difenilkarbazida. The determination of optimum pH kompleks Cr-difenilkarbazida. The standard curve. The determination of optimum pH of adsorption of Cr(VI). The making the control solution of Cr(VI) 6 ppm. The determination of optimum contact time of adsorption of Cr(VI). The determination of the number of Cr(VI) adsorption. The determination of equation isothermic adsorpsi and characterization of the biomass of water spinach stems.

The results showed that the maximum wavelength of Cr(VI) was 543 nm. The optimum pH kompleks Cr-difenilkarbazida is 2. The optimum pH and contact time of adsorption pH 2 and 45 minutes. Results comparison of coefficient regresi (R2) values from the equation of Langmuir and Freundlich adsorption isotherm showed that the Langmuir adsorption isotherm equation has an R2 value of 0,9795. Freundlich adsorption isotherm equation has R2 value of 0,9688. It can be assumd that the adsorption of Cr(VI) on biomass of water spinach follows Langmuir adsorption equation with the adsorption capacity of 12,54 x 10-5 mol/g and Freundlich with capacities of adsorpsi 2,82 mol/gr. The adsorption of water spinach stems biomass with Cr(VI) occurs chemically and physically with energy chemical value obtained of 29,38 kJ/mol and 3,67 kJ/mol. Respectivley in the FTIR spectra showed that biomass of water spinach stems absorption wave numbers largely shifted. Were as can be seen in the uptake of 3340.48. Shift in absorption at wave numbers are due to the interaction between Cr(VI) with N–H (sekunder amine).

x

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Meningkatnya aktivitas di berbagai sektor pembangunan terutama pada

sektor industri mengakibatkan pencemaran lingkungan. Terjadinya pencemaran

disebabkan karena pembuangan limbah dari industri yang belum mempunyai unit

pengolahan limbah sendiri. Limbah ini telah terbukti meracuni perairan dan

berdampak buruk bagi kesehatan makhluk hidup di sekitarnya.

Pencemaran lingkungan didominasi oleh buangan logam-logam berat yang

sangat berbahaya bagi keseimbangan ekosistem lingkungan. Salah satu logam

berat tersebut adalah logam kromium (Cr) yang mempunyai sifat karsinogenik

jika terakumulasi dalam tubuh dan sangat beracun (Kartohardjono, 2008).

Dalam Al-Qur’an surat Ar Ruum ayat 41 dijelaskan bahwa telah terjadi

kerusakan–kerusakan alam yang diakibatkan ulah manusia:

““““ ÏÏ ÏÏ%%%% ©© ©©!!!! $$ $$#### ÙÙÙÙ ÷÷ ÷÷èèèè tt tt//// ΝΝΝΝ ßß ßßγγγγ ss ss))))ƒƒƒƒ ÉÉ ÉÉ‹‹‹‹ ãã ãã‹‹‹‹ ÏÏ ÏÏ9999¨̈̈̈$$$$ ¨¨ ¨¨ΖΖΖΖ9999 $$ $$#### ““““ ÏÏ ÏÏ‰‰‰‰ ÷÷ ÷÷ƒƒƒƒ rr rr&&&& MMMM tt tt6666 || ||¡¡¡¡ xx xx.... $$$$ yy yyϑϑϑϑ ÎÎ ÎÎ////�� óó óóssss tt tt7777 øø øø9999 $$ $$#### uu uuρρρρ �� yy yy9999 øø øø9999 $$ $$####’’’’ ÎÎ ÎÎûûûû ŠŠŠŠ$$$$ || ||¡¡¡¡ xx xx�� øø øø9999 $$ $$#### �� yy yyγγγγ ss ssßßßß

∩∩∩∩⊆⊆⊆⊆⊇⊇⊇⊇∪∪∪∪ ββββθθθθ ãã ããèèèè ÅÅ ÅÅ____ öö öö�� tt ttƒƒƒƒΝΝΝΝ ßß ßßγγγγ ‾‾ ‾‾==== yy yyèèèè ss ss9999 ####θθθθ èè èè==== ÏÏ ÏÏΗΗΗΗ xx xxåååå

Artinya: “Telah nampak kerusakan di darat dan di laut disebabkan Karena perbuatan tangan manusia, supaya Allah merasakan kepada mereka sebahagian dari (akibat) perbuatan mereka, agar mereka kembali (ke jalan yang benar)” (Q.S. Ar-Ruum 41).

1

Dalam Al-Qur’an surat Ar-Ruum ayat 41 terdapat penegasan bahwa

berbagai kerusakan yang terjadi di daratan dan di lautan adalah akibat perbuatan

manusia. Diantaranya adalah pembuangan limbah logam kromium baik di daratan

maupun di lautan. Hal tersebut hendaknya disadari oleh manusia untuk

menghentikan perbuatan yang berdampak buruk bagi kehidupan manusia.

Manusia dapat menggantinya dengan perbuatan baik dan bermanfaat untuk

kelestarian alam seperti mencari metode yang dapat digunakan untuk mengatasi

permasalahan limbah terutama limbah logam kromium.

Pemanfaatan logam kromium digunakan dalam industri pelapisan krom,

penyamakan kulit, elektrolisa pengambilan tembaga, menetralisir kadmium,

magnesium dan seng. Limbah yang boleh dialirkan ke air permukaan untuk

Cr(VI) sebesar 0,05-1 mg/L (Kartohardjono dkk, 2008).

Beberapa metode yang dapat digunakan untuk menurunkan konsentrasi

ion logam dalam limbah cair diantaranya adalah adsorpsi, pengendapan, penukar

ion dengan menggunakan resin, dan filtrasi. Adsorpsi merupakan metode yang

paling umum dipakai karena memiliki konsep yang lebih sederhana dan dapat

diregenerasi serta ekonomis (Puspitasari, 2005).

Metode adsorpsi telah dikembangkan menggunakan biomassa tumbuhan

yang dikenal dengan fitofiltrasi. Dasar pemikiran dari fitofiltrasi adalah dengan

menggunakan biomassa tumbuhan yang telah mati sebagai pengikat ion logam

(Gamez, et al., 1999). Metode adsorpsi menggunakan biomassa merupakan

metode yang efektif dalam mengikat ion logam berat, baik anionik maupun

kationik.

2

Penelitian Seregeg dkk (2005) menunjukkan bahwa tanaman kangkung air

termasuk salah satu tanaman yang mudah menyerap logam berat dari media

tumbuhnya. Hal serupa juga dilakukan oleh Prasetyawati (2007) di perairan taman

wisata Wendet Malang. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kangkung air

(Ipomoea aquatica Forsk) mampu menyerap logam berat yaitu merkuri (Hg) pada

batang 0,69 ppm, daun tua 0,61 ppm dan daun muda 0,1 ppm.

Menurut Marianto (2009) kandungan gizi dalam 100 g kangkung air segar

adalah protein 3,90 g dan karbohidrat 4,40 g. Protein tersusun dari beberapa asam

amino yang apabila larut dalam air gugus karboksilat (COOH) akan melepaskan

ion H+ dan gugus amina (NH2) akan menerima ion H+ membentuk NH3+

(Poedjiadi, 2007). Ion tersebut sangat reaktif untuk berikatan dengan ion-ion

logam yang larut dalam air termasuk kromium.

Proses adsorpsi ion logam menggunakan biomassa tumbuhan dipengaruhi

oleh beberapa faktor diantaranya adalah pH larutan dan waktu kontak. Efisiensi

adsorpsi optimum untuk ion logam kationik pada pH 5-6 dan efisiensi adsorpsi

optimum untuk logam anionik pada pH 2. Dengan demikian biomassa dapat

digunakan untuk mengadsorpsi ion logam kationik dan anionik (Dokken, et al.,

1996). Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan maka diperlukan

serangkaian penelitian tentang kajian kesetimbangan adsorpsi Cr(VI) pada

biomassa kangkung air (Ipomoea aquatica Forsk).

3

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan maka permasalahan

dalam penelitian ini adalah:

1. Berapakah pH optimum dan waktu kontak optimum adsorpsi Cr(VI) pada

biomassa kangkung air?

2. Bagaimanakah persamaan isotermis adsorpsi yang sesuai dengan proses

adsorpsi Cr(VI) pada biomassa kangkung air?

3. Berapakah kapasitas adsorpsi Cr(VI) menggunakan biomassa kangkung air?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dalam penelitian ini adalah:

a. Untuk mengetahui pH optimum dan waktu kontak optimum terhadap adsorpsi

Cr(VI) pada biomassa kangkung air.

b. Untuk mengetahui persamaan isotermis adsorpsi yang sesuai dengan proses

adsorpsi Cr(VI) pada biomassa kangkung air.

c. Untuk mengetahui kapasitas adsorpsi Cr(VI) menggunakan biomassa

kangkung air.

1.4 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan alternatif pemecahan

masalah tentang pengolahan limbah yang mengandung logam Cr(VI) dengan

menggunakan biomassa kangkung air.

4

1.5 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan penelitian yang lebih terarah maka penelitian ini perlu

dibatasi sebagai berikut:

a. Kangkung air yang digunakan dalam penelitian ini adalah kangkung yang

berusia 1,5 bulan dan diperoleh dari daerah Corogo kabupaten Jombang.

b. Kangkung air yang digunakan biomassa pada bagian batang.

c. Variasi pH yang digunakan adalah pH 2, 3, 4, 5, dan 6.

d. Lama waktu kontak yang digunakan adalah 4, 8, 15, 30, 45 dan 60 menit.

e. Variasi konsentrasi Cr(VI) yang digunakan adalah 8, 12, 16, 20, 24 dan 28

mg/L.

f. Temperatur yang digunakan adalah temperatur ruang 25o C.

5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Biomassa

Biomassa adalah pemanfaatan material padat bahan alam untuk

mengadsorpsi logam berat yang terlarut dalam larutan. Metode ini sangat baik

dalam mengolah limbah industri yang mengandung logam berbahaya dan

memberikan kapasitas penyerapan yang tinggi. Biomassa merupakan bahan yang

berasal dari zat-zat organik yang dapat diperbaharui dan dari makhluk hidup baik

hewan maupun tumbuhan. Beberapa bahan biomassa adalah ganggang laut,

bakteri, alfalfa dan portulaca oleracea (Kartohardjono, 2008).

Biomassa dapat mengadsorpsi ion logam disebabkan adanya kandungan

protein dan selulosa. Gugus yang berperan dalam protein adalah asam amino dan

dalam selulosa adalah hidroksil. Kedua gugus tersebut dapat berperan sebagai

penukar ion dan sebagai adsorben terhadap logam berat dalam air limbah

(Ni’mah, 2007).

Malkoc (2007) menjelaskan bahwa biomassa yang sudah digunakan

sebagai adsorben diantaranya adalah ganggang hijau, serbuk gergaji dari kayu,

ampas tebu, lempung, karbon aktif, rumput gajah, daun enceng gondok, dan daun

teh. Keuntungan menggunakan biomassa tersebut adalah memerlukan biaya yang

lebih ekonomis.

Dalam penelitian Diantariani (2008) pada biosorpsi rumput laut

(Eucheuma spinosum) pH 1-5 jumlah ion logam Cr(VI) yang terserap tiap gram

6

biosorben cenderung konstan. Tetapi untuk pH diatas 5 ion logam Cr(VI)

membentuk endapan Cr(OH)3. Hal ini mengakibatkan jumlah Cr(VI) yang

terserap pada biosorben berkurang. Dengan demikian Pada pH 5 merupakan pH

optimum yang mampu menyerap ion logam Cr(VI) sebesar 8,52 mg/g.

2.2 Kangkung

Tanaman kangkung digolongkan menjadi dua jenis yaitu kangkung darat

(Ipomoea reptans) dan kangkung air (Ipomoea aquatica Forsk). Tanaman

kangkung darat memiliki bunga berwarna putih kemerah-merahan dan batang

berwarna kehijau-hijauan. Sedangkan kangkung air berbunga putih bersih dan

berbatang hijau (Marianto, 2009).

Gambar 2.1 Kangkung Air

(Dasuki, 1991)

Menurut Dasuki (1991), klasifikasi tumbuhan kangkung air (Ipomoea

aquatica Forsk) adalah sebagai berikut:

Kingdom: Plantae.

Divisi: Magnoliophyta.

7

Kelas: Magnoliopsida.

Ordo: Solanales.

Famili: Convolvulaceae.

Genus: Ipomoea.

Spesies: Ipomoea aquatica Forsk.

2.2.1 Kandungan Kimia dalam Kangkung Air

Kandungan Gizi dalam 100 g kangkung air segar dapat dilihat pada tabel

2.1 berikut.

Tabel 2.1 Kandungan Gizi dalam 100 g Kangkung Air Segar Komposisi Kadar

Air 89,70 g Protein 3,90 g Lemak 0,60 g Karbohidrat 4,40 g Serat 1,40 g Kalsium 71,00 mg Zat Besi 3,20 mg Phospor 67,00 mg Kalium 458,00 mg Natrium 49,00 mg Vitamin B2 0,24 mg Vitamin C 59,00 mg Vitamin E 0,85 mg Vitamin A 4825,00 mg Kalori 30,00 cal

Sumber: Marianto, 2009

Menurut penelitian yang dilakukan Kohar dkk (2005) bahwa kangkung air

adalah salah satu tanaman yang mudah menyerap logam berat dari media

8

tumbuhnya. Penelitian lainnya menjelaskan bahwa di perairan taman wisata

Wendet Malang menunjukkan bahwa kangkung air (Ipomoea aquatica Forsk)

mampu menyerap logam berat yaitu merkuri (Hg) pada batang 0,69 ppm, daun tua

0,61 ppm dan daun muda 0,1 ppm (Prasetyawati, 2007).

Kandungan protein dan karbohidrat dalam 100 g kangkung air segar

adalah 3,90 g dan 4,40 g (Marianto, 2009). Hal tersebut menyebabkan kangkung

air berpotensi sebagai biomassa. Protein tersusun dari beberapa asam amino yang

apabila larut dalam air gugus karboksilat (COOH) akan melepaskan ion H+ dan

gugus amina (NH2) akan menerima ion H+ membentuk NH3+. Ion tersebut sangat

reaktif untuk berikatan dengan ion-ion logam yang larut dalam air termasuk

kromium (Poedjiadi, 2007).

Gugus fungsional dari rantai selulosa adalah gugus hidroksil (-OH). Gugus

ini dapat berinteraksi dengan gugus lain yaitu –O, -N, dan –S membentuk ikatan

hidrogen. Ikatan yang terjadi antara ion logam dengan selulosa dapat terjadi

melalui ikatan hidrogen dan gaya Van der Walls. Hal inilah yang menyebabkan

tanaman kangkung air dapat dimanfaatkan sebagai bioadsorben logam berat.

Gugus-OH selulosa menyebabkan permukaan selulosa menjadi hidrofilik

sehingga mudah larut dalam air (Hawab, 2004).

2.3 Protein

Protein adalah senyawa organik kompleks yang terdiri atas unsur-unsur

karbon (50-55%), hidrogen (7%), oksigen (23%), dan nitrogen (16%) (Deman,

1997). Protein merupakan polipeptida yang mempunyai bobot molekul bervariasi

9

antara 5000 sampai jutaan. Dengan cara hidrolisis oleh asam atau enzim, protein

akan menghasilkan asam-asam amino (Poedjiadi, 2007).

Protein merupakan polimer yang terdiri dari satuan asam-asam amino

karboksilat yang terikat melalui suatu ikatan yang disebut ikatan kovalen. Ikatan

kovalen tersebut dibentuk oleh suatu ikatan amida sederhana yaitu antara gugus

amino suatu asam amino dengan gugus asam karboksilat. Ikatan amida ini disebut

dengan ikatan peptida (Lehninger, 1982). Struktur protein tersebut dapat dilihat

pada gambar 2.2 berikut:

H2N C C

H

O

HN C C

H

O

HN C C

H

OH

OR1

ikatan peptida ikatan peptida

R2 R3

Gambar 2.2 Struktur Umum Protein (Lehninger, 1982)

Dalam molekul protein terdapat 20 jenis asam amino. Asam amino ialah

asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Asam amino yang terdapat

sebagai komponen protein mempunyai gugus –NH2 pada atom karbon α dari

posisi gugus –COOH. Asam-asam amino ini terikat satu dengan yang lain oleh

ikatan peptida (Poedjiadi, 2007). Struktur asam amino tersebut dapat dilihat pada

gambar 2.3 berikut:

10

R CH C

NH2

OH

O

Gambar 2.3 Struktur Umum Asam Amino (Poedjiadi, 2007)

Asam amino apabila larutan dalam air dapat membentuk ion yang

bermuatan positif dan negatif (zwitterion) atau ion amfoter. Gugus karboksilat

akan melepaskan ion H+ dan gugus amina menerima ion H+. Keadaan ini sangat

tergantung pada pH larutan. Apabila larutan asam amino dalam air ditambahkan

basa maka asam amino akan membentuk ion –COO- karena konsentrasi ion OH-

yang tinggi mampu mengikat ion-ion H+ yang terdapat pada gugus –NH3+.

Apabila larutan asam amino ditambahkan asam, maka konsentrasi ion H+ yang

tinggi mampu berikatan dengan ion –COO- sehingga terbentuk gugus –COOH

(Poedjiadi, 2007). Perubahan muatan pada asam amino dapat dilihat pada gambar

2.4 berikut:

H2N CH C

R

O

O

H +H3N CH C

R

O-

O

+ H2O

ion amfoter (zwitter ion)

+H3N CH C

R

O-

O

+ H+ +H3N CH C

R

OH

O

11

+H3N CH C

R

O-

O

+ OH- H2N CH C

R

O-

O

+ H2O

Gambar 2.4 Perubahan Muatan pada Asam Amino (Poedjiadi, 2007)

2.3.1 Mekanisme Ikatan Protein dengan Ion Logam

Faktor yang menyebabkan biomassa dapat menyerap ion-ion logam yang

larut dalam air karena terjadi pertukaran anion HCrO4-, CrO4

2- dan Cr2O72- dengan

ion H+ (Puspitasari, 2005). Mekanisme dugaan gaya elektrostatik (Van der Walls)

antara biomassa dengan Cr(VI) dapat dilihat pada gambar 2.5 berikut:

RCHC

NH3+

HO

O

+ HCrO4-

RCHC

NH3+HCrO4

-

HO

O

RCHC

NH3+

HO

O

+ CrO42-

RCHC

NH3+CrO4

2-

HO

O

RCHC

NH3+

HO

O

+ Cr2O72-

RCHC

NH3+Cr2O7

2-

HO

O

Gambar 2.5 Mekanisme Gaya Elektrostatik (Van der Walls) Antara Biomassa dengan Cr(VI) (Puspitasari, 2005)

12

Mekanisme gaya elektrostatik (Van der Walls) antara biomassa dengan

Cr(VI) terjadi ketika gugus amina (NH2) pada asam amino yang terprotonasi

akibat hadirnya ion-ion H+ dalam larutan, sehingga gugus amina berubah menjadi

NH3+ yang sangat reaktif untuk berikatan dengan Cr(VI). Dalam larutan Cr(VI)

berada dalam bentuk anion yaitu HCrO4-, CrO4

2- dan Cr2O72- (Puspitasari, 2005).

2.4 Karbohidrat

Karbohidrat merupakan zat-zat yang sangat melimpah di alam, baik dalam

tumbuhan, hewan maupun dalam tubuh manusia. Hal ini dikarenakan lebih dari

separuh senyawa-senyawa organik yang ditemukan di alam dalam bentuk

karbohidrat, seperti selulosa yang merupakan karbohidrat dalam tumbuhan yang

mempunyai fungsi sebagai kerangka batang dan daun (Hawab, 2004).

Karbohidrat dapat dibagi berdasarkan jumlah yang dihasilkan pada

hidrolisa, antara lain (Deman, 1997):

a. Monosakarida

Karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisa lagi menjadi molekul yang lebih

kecil. Misalnya glukosa (dextrose, gula anggur), fruktosa (levulose, gula buah–

buahan). Struktur glukosa tersebut dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut:

Gambar 2.6 Struktur Glukosa (Deman, 1997)

13

b. Disakarida

Karbohidrat yang pada hidrolisa menghasilkan molekul monosakarida,

misalnya sakarosa (gula tebu).

c. Oligosakarida

Karbohidrat yang pada hidrolisa terurai menjadi 2–6 molekul monosakarida.

d. Polisakarida

Karbohidrat yang dapat terhidrolisa lebih dari 10 molekul monosakarida.

Misalnya pati dan selulosa.

Selulosa merupakan molekul glukosa yang dapat membentuk sebuah

rantai panjang tidak bercabang seperti pada amilosa. Unit-unit glukosa dalam

selulosa terikat melalui ikatan β-1-4 glikosidik (Lehninger, 1982). Ikatan

glikosidik adalah ikatan kovalen yang terbentuk antara dua monosakarida melalui

reaksi dehidrasi. Ikatan antar glukosa ini dinamakan glikosidik beta-1,4 karena

konfigurasi glukosa dalam selulosa semuanya berbentuk beta. Ketika glukosa

membentuk cincin, gugus hidroksil yang terikat dengan karbon nomor 1 akan

berikatan dengan sumbu cincin. Struktur selulosa tersebut dapat dilihat pada

gambar 2.7 berikut:

beta(1-4) beta(1-4)

beta(1-4)

Gambar 2.7 Struktur Selulosa (Lehninger, 1982)

14

Selulosa ditemukan sebagai dinding sel tumbuhan, tidak larut dalam air,

ditemukan banyak pada batang, dahan, tangkai, daun, dan hampir semua jaringan

tumbuhan. Kayu, katun, kapas, bambu, dan serat tumbuhan mengandung selulosa

sebesar (98%-99%) (Hawab, 2004).

2.4.1 Mekanisme Ikatan Selulosa dengan Ion Logam

Gugus fungsional dari rantai selulosa adalah gugus hidroksil (-OH), gugus

ini dapat berinteraksi dengan gugus lain yaitu –O, -N, dan –S membentuk ikatan

hidrogen. Ikatan yang terjadi antara ion logam dengan ion O- dari gugus hidroksil

(-OH) dapat berikatan dengan ion logam yang larut dalam air. Struktur rantai

selulosa distabilkan oleh ikatan hidrogen yang kuat disepanjang rantai. Setiap

rantai selulosa diikat bersama-sama dengan ikatan hidrogen (Hawab, 2004).

Kemungkinan adanya gugus fungsional –OH yang berperan dalam

pengikatan ion logam yang terkandung dalam senyawa karbohidrat pada

biomassa daun enceng gondok. Beberapa gugus –OH juga dapat bertindak sebagai

atom donor. Dengan demikian, deprotonasi pada gugus –OH juga dapat berperan

dalam pengikatan ion logam (Al Ayubi, 2008).

2.5 Adsorpsi

Adsorpsi adalah proses berpindahnya komponen dari suatu fasa menuju

permukaan yang lain atau peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain

sehingga terjadi perubahan konsentrasi pada permukaan. Adsorpsi akan terjadi

karena adanya perbedaan energi potensial antara permukaan adsorben dan zat

15

yang terserap (Ketaren, 2008). Adsorpsi menggunakan istilah adsorbat dan

adsorben. Zat yang menyerap disebut adsorben sedangkan ion, atom atau molekul

yang diserap disebut adsorbat (Kriswiyanti dan Danarto, 2007).

Berdasarkan sifatnya, adsorpsi dapat digolongkan menjadi adsorpsi fisik

dan kimia. Adsorpsi fisik adalah adsorpsi yang melibatkan gaya intermolekul

(gaya Van der Walls dan ikatan hidrogen) antar adsorbat dan substrat (adsorben)

(Atkins, 1999). Pada adsorpsi ini adsorbat tidak terikat kuat pada permukaan

adsorben sehingga dapat bergerak dari satu bagian kebagian lain dalam adsorben.

Sifat adsorpsinya adalah reversible yaitu dapat dilepaskan kembali dengan adanya

penurunan konsentrasi larutan dan membentuk lapisan multilayer (Lilik, 2008).

Adsorpsi kimia adalah adsorpsi yang melibatkan ikatan kovalen. Ikatan

tersebut terjadi sebagai hasil dari pemakaian bersama elektron oleh adsorben dan

adsorbat. Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan dengan

membentuk ikatan kimia yaitu ikatan kovalen. Sifat adsorpsinya adalah

irreversible dan membentuk lapisan monolayer (Atkins, 1999).

Proses adsorpsi melibatkan berbagai macam gaya yaitu gaya Van der

Walls, ikatan hidrogen, dan ikatan kovalen. Gaya Van der Walls timbul dari

pergerakan awan elektron dari molekul-molekul atau atom-atom yang berdekatan.

Pergerakan ini menimbulkan dipol-dipol yang muatannya berlawanan dalam atom

yang menyebabkan adanya tarikan lemah antara atom atau molekul satu sama lain

(Khoirunnisa, 2005).

Ikatan hidrogen terjadi apabila atom hidrogen terikat oleh dua atau lebih

atom lain yang memiliki keelektronegatifan tinggi seperti atom N, O, dan F.

16

Berdasarkan banyaknya molekul yang terlibat dalam pembentukan ikatan

hidrogen. Ikatan hidrogen dibagi menjadi dua jenis yaitu ikatan hidrogen

intramolekul (satu molekul) seperti pada o-nitrofenol dan ikatan hidrogen

antarmolekul (antara 2 molekul atau lebih) seperti pada dimer air (Effendy, 2006).

Ikatan kovalen dapat terjadi antara dua atom yang sama seperti ikatan

kovalen pada H2, F2, dan P4 atau antara dua atom yang berbeda seperti ikatan

kovalen pada HCl, CCl4 dan PCl5. Ikatan kovalen yang terjadi antara dua atom

yang sama dan memiliki keelektronegatifan yang sama disebut ikatan kovalen

non-polar. Ikatan kovalen yang terjadi antara dua atom yang berbeda disebut

ikatan kovalen polar (Effendy, 2006). Ikatan kovalen terbentuk melalui

penggunaan pasangan elektron secara bersama-sama atau pembentukan ikatan

kompleks antara gugus donor dengan akseptor tunggal (Khoirunnisa, 2005).

Proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain (Hassler,

1962; Weber, 1972; Sawyer and Mc Carty, 1983):

a. Sifat Adsorbat

Besarnya adsorpsi zat terlarut tergantung pada kelarutannya pada pelarut.

Kenaikan kelarutan menunjukkan ikatan yang kuat antara zat terlarut dengan

pelarut. Apabila adsorbat memiliki kelarutan yang besar, maka ikatan antara

zat terlarut dan pelarut makin kuat sehingga adsorpsi akan semakin kecil

karena sebelum adsorpsi terjadi diperlukan energi yang besar untuk

memecahkan ikatan zat terlarut dengan pelarut.

17

b. Konsentrasi Adsorbat

Adsorpsi akan meningkat dengan kenaikan konsentrasi adsorbat. Adsorpsi

akan konstan jika terjadi kesetimbangan antara konsentarasi adsorbat yang

terserap dengan konsentrasi yang tersisa dalam larutan.

c. 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.

d. Temperatur

Reaksi yang terjadi pada adsorpsi biasanya eksotermis, oleh karena itu

adsorpsi akan besar jika temperatur rendah.

e. Waktu Kontak dan Pengocokan

Waktu kontak yang cukup diperlukan untuk mencapai kesetimbangan

adsorpsi. Jika fasa cair berisi adsorben diam, maka difusi adsorbat melalui

permukaan adsorben akan lambat. Oleh karena itu, diperlukan pengocokan

untuk mempercepat proses adsorpsi.

f. pH (Derajat Keasaman)

Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan

dengan penambahan asam-asam mineral. Hal ini disebabkan karena

kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut,

18

sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali,

adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.

2.5.1 Isotermis Adsorpsi

Isotermis adsorpsi adalah hubungan antara banyaknya zat yang teradsopsi

persatuan berat adsorben dengan konsentrasi zat terlarut pada temperatur tertentu.

Kesetimbangan adsorpsi terjadi apabila jumlah antara adsorbat yang diserap oleh

adsorben (pada fasa permukaan) dengan adsorbat yang tersisa dalam larutan (pada

fasa ruah) relatif tetap terhadap waktu pengocokan (Herawati, dkk, 2009).

Isotermis adsorpsi digunakan untuk karakterisasi dari persamaan antara

jumlah adsorbat yang terakumulasi dalam adsorben dan konsentrasi larutan

adsorbat. Isotermis adsorpsi Langmuir dan Isotermis adsorpsi Freundlich adalah

dua persamaan isotermis yang sering dipakai (Rousseaus, 1987).

Dalam menetapkan korelasi yang paling sesuai untuk data keseimbangan

didalam rancangan sistem adsorpsi, terdapat dua model isoterm yang digunakan

yaitu Langmuir dan Freundlich. Aplikasi persamaan isoterm dibandingkan dengan

nilai koefisien regresi linier yaitu R2 (Hameed dan R. Krishni, 2009).

2.5.1.1 Isotermis Adsorpsi Langmuir

Menurut Adamson (1990) Isotermis adsorpsi diasumsikan sebagai proses

adsorpsi yang terjadi pada permukaan dengan sisi adsorpsi dan energi yang sama,

dengan satu molekul yang terserap persisi adsorpsi sampai menutup satu lapisan

permukaan biomassa. Model adsorpsi Langmuir memperkirakan kapasitas

19

adsorpsi maksimum pada seluruh permukaan satu lapisan (monolayer) molekul

pada permukaan adsorben (Hameed dan R. Krishni, 2009).

Langmuir menggambarkan bahwa pada permukaan adsorben terdapat

sejumlah tertentu situs aktif yang sebanding dengan luas permukaan. Pada setiap

situs aktif hanya ada satu molekul yang dapat diadsorpsi (Khoirunnisa, 2005).

Isotermis Langmuir memiliki beberapa asumsi yaitu masing-masing

adsorben hanya dapat mengikat satu ion (monolayer), semua adsorben memiliki

energi yang sama, tidak ada interaksi antar ion atau molekul-molekul yang

terserap. Bersifat irreversibel dan proses adsorpsi terjadi secara kimia (P´erez-

Mar´ın dkk, 2007). Persamaan isotermis adsorpsi Langmuir adalah (Adamson,

1990):

Qe = Xm KCe ................................................................................................... (2.1) (1 + KCe)

Dimana: Q e = banyaknya zat yang terserap per satuan berat adsorben (mol/g)

Ce = Konsentrasi adsorbat pada saat kesetimbangan (mol/L)

Xm = Kapasitas adsorpsi maksimum (mol/g)

K = Konstanta Langmuir (L/mol)

Persamaan diatas dapat disusun secara linear menjadi:

Ce = 1 + Ce ............................................................................................. (2.2) Qe Xm K Xm

20

Sehingga dapat disusun menjadi grafik sebagai berikut:

Ce/Qe

1/Xm

1/Xm K

Ce

Gambar 2.8 Grafik Isotermis Adsorpsi Langmuir (Adamson, 1990)

2.5.1.2 Isotermis Adsorpsi Freundlich

Menurut Adamson (1990) persamaan isotermis adsorpsi Freundlich

merupakan perbandingan zat yang teradsorpsi perberat adsorben dalam

konsentrasi larutan. Isotermis adsorpsi Freundlich memiliki beberapa asumsi yaitu

adsorben mempunyai permukaan yang heterogen. Setiap molekul adsorben

mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-beda (multilayer). Dan teori

isotermis adsorpsi Freundlich ini berlaku untuk adsorpsi fisika yaitu membentuk

lapisan multilayer (Kriswiyanti dan Danarto, 2007). Persamaan isotermis adsorpsi

Freundlich adalah:

Qe = K f C e 1/n ................................................................................................. (2.3)

21



n = Kapasitas adsorpsi maksimum (mol/g)

Kf = Konstanta Freundlich (L/mol)

Persaman diatas dapat diubah kedalam bentuk linier dengan mengambil

bentuk logaritmanya:

Cen

KfQe log1

loglog += .............................................................................. (2.4)

Sehingga dapat dibuat grafik sebagai berikut:

log Qe

1/n

log Kf

log Ce Gambar 2.9 Grafik Isotermis Adsorpsi Freundlich (Adamson, 1990)

Bentuk linear dapat digunakan untuk menentukan kelinearan data

percobaan dengan cara mengeplotkan C/Q vs Ce. Konstanta Langmuir K dan

konstanta Freundlich Kf dapat diperoleh dari kemiringan garis lurusnya,

22

sedangkan harga 1/Xm dan 1/n merupakan harga slop. Bila Xm dan n diketahui

maka K dan Kf dapat dicari, semakin besar harga K dan Kf maka daya adsorpsi

akan semakin baik dari harga K dan Kf yang diperoleh, maka energi adsorpsi

akan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut (Rousseau, 1987):

E ads = RT ln K ................................................................................................. (2.5)

Dengan R adalah tetapan gas ideal (8,314 J/Kmol), T adalah temperatur (dalam

Kelfin), dan K adalah konstanta keseimbangan adsorpsi.

2.5.2 Kapasitas Adsorpsi

Kapasitas adsorpsi ion oleh adsorben adalah jumlah gugus yang dapat

dipertukarkan dalam adsorben. Kapasitas penukaran adsorpsi ion dari suatu

adsorben ialah jumlah ion yang dapat ditukar untuk setiap 1 g adsorben kering,

atau jumlah ion yang dapat ditukar untuk setiap 1 mL adsorben basah. Besarnya

nilai kapasitas adsorpsi suatu adsorben bergantung dari jumlah gugus-gugus ion

yang dapat ditukarkan yang terkandung dalam setiap g adsorben tersebut.

Semakin besar jumlah gugus-gugus tersebut semakin besar pula nilai kapasitas

adsorpsinya (Underwood, 2002).

23

2.5.3 Energi Adsorpsi

Energi adsorpsi merupakan jumlah energi elektrostatik dan energi adsorpsi

kimia yang terlibat dalam adsorpsi yang dapat dinyatakan sebagai energi bebas

standar adsorpsi. Persamaan energi adsorpsi dapat dituliskan sebagai berikut:

Energi adsorpsi = -∆Go ……………………………………………… (2.6)

Harga ∆Go diukur dalam keadaan standar, sedangkan untuk sembarang keadaan

lainnya, harga energi bebas gibbs (∆G) adalah:

∆G = ∆Go + RT ln K ……………………………………………… (2.7)

Pada kondisi setimbang ∆G = 0 , sehingga diperoleh:

∆Go = - RT ln K ……….……………………………………………… (2.8)

Jika persamaan (2.6) dan (2.8) digabungkan diperoleh:

Energi adsorpsi = RT ln K …..……….....…………………………… (2.9)

Energi adsorpsi dapat dihitung dari harga K yang diperoleh dari persamaan linier

isoterm Langmuir (Khoirunnisa, 2005).

24

Menurut Adamson (1990) besarnya energi adsorpsi yang menyertai

adsorpsi fisika sekitar 10 kJ/mol dan lebih rendah dari energi adsorpsi kimia. Pada

adsorpsi kimia terjadi pembentukan dan pemutusan ikatan, sehingga energi

adsorpsinya berada pada kisaran yang sama dengan reaksi kimia. Selain itu ikatan

antara adsorben dengan adsorbat cukup kuat sehingga tidak terjadi spesiasi,

karena zat yang teradsorpsi menyatu dengan adsorben membentuk satu lapisan

monolayer dan relatif bersifat irreversibel. Menurut Adamson (1990) batas

minimal energi adsorpsi kimia adalah 20,92 kJ/mol, sedangkan menurut Oscik

(1982) perkiraan harga energi adsorpsi kimia berkisar antara 80-650 kJ/mol dan

menurut Lyman dkk (1995) besar energi adsorpsi kimia adalah 42-420 kJ/mol.

2.6 Kromium

Kromium merupakan logam transisi yang mempunyai konfigurasi elektron

[Ar] 2s13d5. memiliki massa atom 51, 996 g/mol. Titik didih 2665oC, titik leleh

1875oC dan jari-jari atom 128 pm (Sugiyarto, 2003). Krom mempunyai tingkat

oksidasi +6 (oksidator), +3 (stabil), dan +2 (reduktor) (Nitiatmodjo, 1987).

Kromium tidak larut dalam air dan asam nitrat, larut dalam asam sulfat encer dan

asam klorida. (Sugiyarto, 2003).

Kromium(VI) oksida (CrO3) dapat diperoleh dari penambahan asam sulfat

pada larutan pekat alkali dikromat menurut persamaan reaksi berikut (Sugiyarto,

2003):

K2Cr2O7 (aq) + H2SO4 (aq) 2CrO3 (s) + K2SO4 (aq) + H2O (l) ...... (2.10)

25

Dalam larutan basa diatas pH 6, CrO3 membentuk ion kromat CrO42- yang

berwarna kuning dengan struktur tetrahedron menurut persamaan reaksi berikut:

CrO3 (s) + 2OH – (aq) CrO42- (aq) + H2O (l) .........................(2.11)

kuning

Dalam larutan asam antara pH 2-6 terbentuk ion HCrO4- dan ion Cr2O7

2-

dalam kesetimbangan membentuk warna merah-jingga menurut persamaan reaksi

berikut (Cotton dan Wilkinson, 1989):

CrO4 2- (aq) + H2O (l) HCrO4

- (aq) + OH – (aq) ....................(2.12) kuning merah orange

2CrO4 2- (aq) + H + (l) Cr2O7

2- (aq) + OH – (aq) ....................(2.13) kuning merah orange

sehingga dalam kondisi asam Cr2O72- lebih dominan dan dalam suasana basa

CrO42- menjadi lebih dominan. Dalam larutan asam kuat dikromat direduksi

menjadi kromium Cr(III) yang berwarna hijau. Reaksinya sebagai berikut

(Sugiyarto, 2003):

Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr 3+ + 7H2O .................................(2.14)

hijau

26

Spesies utama akuatik Cr(VI) adalah HCrO4-, CrO4

2-, dan Cr2O72-. Pada

pH dibawah 1 spesies yang utama adalah H2CrO4 (Cotton dan Wilkinson, 1989).

Pada pH lebih besar dari 6,5 kadar kromat (CrO42-) lebih dominan sedangkan

HCrO4- mendominasi pada rentang pH lebih kecil dari 6,5. Pembentukan dikromat

(Cr2O72-) berlangsung pada kondisi asam dengan adanya konsentrasi Cr(VI) yang

tinggi (Mardiana, 1998).

Kromium banyak digunakan secara luas sebagai penyepuhan, penyamakan

kulit, pelapis kromat dan pelapis logam (Malkoc, 2006). Krom merupakan bahan

berbahaya yang banyak dijumpai dalam bentuk oksida Cr(III) dan Cr(VI). Di

dalam bahan alam, kromium berada dalam bentuk senyawa bervalensi tiga,

sedangkan kromium bervalensi enam sukar dijumpai di alam karena merupakan

oksidator yang sangat kuat. Kromium valensi tiga memiliki sifat racun yang lebih

rendah dibanding valensi enam. Logam krom memiliki toksisitas yang tinggi dan

bersifat karsinogenik. Konsentrasi Cr(VI) yang diizinkan di dalam air minum

adalah 0.05 mg L-1 (Sawitri dan Sutrisno, 2006).

2.7 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak (UV-VIS)

Spektroskopi UV-VIS berkaitan dengan proses transisi elektron dalam

molekul. Informasi yang didapat cenderung untuk molekul keseluruhan bukan

bagian-bagian molekulnya (Khopkar, 2003). Spektrofotometer UV-VIS

digunakan untuk penentuan konsentrasi senyawa-senyawa yang dapat menyerap

radiasi pada daerah ultraviolet (200 – 400 nm) atau daerah visibel (400 – 800 nm)

(Sastrohamidjojo, 1991).

27

Metode spektrofotometri untuk analisis kuantitatif suatu senyawa

didasarkan pada pengukuran terjadinya serapan radiasi elektromagnetik oleh

molekul pada panjang gelombang yang spesifik. Hubungan antar panjang jalan

medium yang dilewati oleh intensitas cahaya dan hubungan antar serapan radiasi

dengan konsentrasi dikenal dengan Hukum Lambert-Beer, yaitu (Vogel, 1990):

A = ε . b . c atau A = a . b . c .......................................................................(2.15)

Dimana : A = Absorbansi

ε = Absorptivitas molar (mol/L)

a = Absorptivitas (gr/L)

b = Tebal kuvet (nm)

c = Konsentrasi (ppm)

Absorpsivitas molar (ε) dan absorpsivitas (a) adalah suatu konstanta dan

nilainya spesifik untuk jenis zat dan panjang gelombang tertentu, sedangkan tebal

media (sel) dalam prakteknya tetap. Dengan demikian absorbansi suatu spesies

akan merupakan fungsi linier dari konsentrasi, sehingga dengan mengukur

absorbansi suatu spesies konsentrasinya dapat ditentukan dengan

membandingkannya dengan konsentrasi larutan standar (Azis, 2007).

Analisa kuantitatif Cr(VI) dilakukan dengan cara spektrofotometer

menggunakan pereaksi difenilkarbazida sebagai reagen pengkompleks. Tahapan

yang dilakukan adalah larutan sampel diasamkan menggunakan H2SO4 encer

kemudian ditambahkan reagen difenilkarbazida yang menghasilkan kompleks

28

warna merah tua apabila konsentrasi kromium tinggi dan menghasilkan kompleks

warna lembayung (ungu) apabila konsentrasi kromium rendah (Vogel, 1990).

Pada saat reaksi kromat direduksi menjadi Cr(II) dan kemudian terbentuk

menjadi difenilkarbazon, hasil reaksi yang terjadi menghasilkan kompleks dengan

warna yang khas. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut (Vogel, 1990):

CNH-NH-C6H5

NH-NH-C6H5

O+ CrO4

2- C

N

OCr2+ + 4H2O

NC6H5

+

difenilkarbazida difenilkarbazin

NC6H5N

C

N

OCr2+

NC6H5

+

difenilkarbazin

NC6H5N

C

N

O

N

difenilkarbazon (lembayung)

NN C6H5

C6H5

Cr

2+

Gambar 2.10 Reaksi Kompleks Difenilkarbazida (Vogel, 1990)

Penelitian yang menggunakan spektrofotometer untuk menganalisis

Cr(VI) diantaranya adalah Alveira (2006), Ningsih (2006) dan Warmi (2006).

Tahapan analisis yang digunakan adalah larutan stok kromium(VI) dalam gelas

beaker ditambah H2SO4 0,1 M sampai pH 1, kemudian ditambahkan

difenilkarbazida 0,5 % sebanyak 2 mL. Dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL.

Larutan didiamkan selama 5-10 menit agar terbentuk kompleks warna lembayung.

Diukur absorbansinya pada panjang gelombang 540 nm.

29

2.8 Spektrofotometri Inframerah

Spektrofotometri inframerah digunakan untuk menentukan struktur,

khususnya senyawa organik. Sumber radiasi yang umum digunakan Neslert atau

lampu glower dan menggunakan detektor termal. Radiasi inframerah hanya

terbatas pada perubahan energi tingkat molekul, yang terjadi perbedaan dalam

keadaan vibrasi. Syarat terbentuknya vibrasi pada molekul harus memiliki

perubahan momen dipol (Sastrohamidjojo, 1992).

Kelebihan dari FT-IR adalah ukuran sampel yang kecil. Instrumen ini

memiliki komputer yang terdedikasi sehingga memiliki kemampuan untuk

menyimpan dan memanipulasi spektrum. Kelebihan lainya adalah spektrumnya

bisa discan, disimpan dan ditransformasikan dalam hitungan detik. Cara

penanganan sampel tergantung dari jenis cuplikan yaitu apakah berbentuk gas,

cairan dan padatan. Ada tiga cara umum untuk mengolah cuplikan yang berupa

padatan yaitu lempeng KBr, mull, dan bentuk lapian tipis (Hayati, 2007).

Secara umum digunakan diagram korelasi dalam mengidentifikasi gugus

fungsi seperti pada tabel 2.2 berikut (Socrates, 1994):

Tabel 2.2 Daftar Kolerasi Gugus Fungsi pada Spektra IR Bilangan gelombang

(cm-1) Intensitas Jenis vibrasi

3500-3200* Leber Uluran O-H 3500-3300 Lemah Uluran N-H amina sekunder 3000-2800 Kuat Uluran C-H alifatik 2500-2000 Lemah Uluran –C=N alifatik nitril 1650-1550 Kuat Uluran C=O asimetri dari garam

asam karoksilat 1600-1475* Sedang-lemah Uluran C=C dari aromatik 1465-1440 Sedang CH asimetri dari CH3

30

1450-1375* Sedang Tekukan C-H dari CH3

1390-1370 Sedang CH asimetri dari CH3 1320-1210* Kuat Uluran C-O dari asam karoksilat 1280-1180 Sedang Uluran C-N amina 1490-11150 Sedang Tekukan H-C-H 1310-1020 Lemah Uluran C-O-C dari eter 1290-1000 Sedang-lemah Tekukan C-H aromatik 770-650 Lemah Tekukan O-H 750-600 Sedang Tekukan N-H 850-500 Sedang Uluran C-C 455-450 Sedang-lemah Tekukan C-N-C amina sekunder

700-400** - Ikatan M-C 500-300** - Ikatan M-N

Sumber: Socrates, 1994; *Sastrohamidjojo, 1992 dan **Brisdon, 1998.

2.9 Kajian Keagamaan

Al-Quran adalah sumber utama dan pertama dari ajaran agama Islam.

Apabila kita menyimak dan mengkaji Al-Quran, kita akan menemukan dasar-

dasar keimanan, sendi-sendi peribadatan pedoman-pedoman hidup dalam

pergaulan manusia, petunjuk-petunjuk tentang akhlak mulia, undang-undang

umum, prinsip-prinsip hukum dan pelajaran kepada manusia. Tujuannya adalah

agar manusia dapat mempergunakan tenaga dan pikirannya, untuk mengambil

manfaat dari isi alam yang luas ini bagi kesejahteraan hidup manusia itu sendiri

(Gani, 1986).

Makhluk yang ada dalam lingkungan hidup satu dengan yang lainnya

mempunyai hubungan. Hal yang menarik dalam hubungan ini adalah tentang

tatanan lingkungan hidup (ekosistem) yang diciptakan Allah itu mempunyai

hukum keseimbanggan. Demi terpeliharanya keseimbangan dan kelestarian

lingkungan alam untuk kesejahteraan hidup manusia dan makhluk-makhluk yang

31

lainnya, maka jauh sebelumnya Allah telah memerintahkan kepada manusia untuk

menjaga kelestarian lingkungan (Gani, 1986).

Dalam Al-Qur’an surat Al A’raf ayat 56 dijelaskan larangan untuk

berbuat kerusakan dimuka bumi:

Ÿωuρ (#ρß‰Å¡ ø�è? †Îû ÇÚö‘ F{$# y‰÷èt/ $ yγÅs≈ n=ô¹Î) çνθ ãã÷Š $#uρ $]ùöθ yz $�èyϑsÛuρ 4 ¨βÎ) |M uΗ÷q u‘ «!$#

Ò=ƒÌ� s% š∅ÏiΒ tÏΖÅ¡ ós ßϑø9 $# ∩∈∉∪

Artinya: “Dan janganlah kamu membuat kerusakan di muka bumi,

sesudah (Allah) memperbaikinya dan berdoalah kepada-Nya dengan rasa takut (Tidak akan diterima) dan harapan (akan dikabulkan). Sesungguhnya rahmat Allah amat dekat kepada orang-orang yang berbuat baik” .

Maksud Allah SWT melarang umat manusia berbuat kerusakan dimuka

bumi adalah manusia tidak boleh merusak sesuatu berupa materi atau benda.

Selain itu sikap, perbuatan tercela atau maksiat serta perbuatan lainnya. Seperti

membuang limbah di perairan yang akan berdampak buruk bagi ekosistem

perairan seperti ikan, tumbuh-tumbuhan yang hidup di perairan dan yang lainnya

(Hadi, 2010).

Selain itu ayat Al-Quran yang mendorong manusia untuk mengendalikan

diri agar tidak membuat kerusakan di bumi, baik terhadap sumber alam maupun

lingkungan hidup diantaranya yaitu telah terjadi kerusakan–kerusakan alam yang

di akibatkan ulah manusia:

““““ ÏÏ ÏÏ%%%% ©© ©©!!!! $$ $$#### ÙÙÙÙ ÷÷ ÷÷èèèè tt tt//// ΝΝΝΝ ßß ßßγγγγ ss ss))))ƒƒƒƒ ÉÉ ÉÉ‹‹‹‹ ãã ãã‹‹‹‹ ÏÏ ÏÏ9999¨̈̈̈$$$$ ¨¨ ¨¨ΖΖΖΖ9999 $$ $$#### ““““ ÏÏ ÏÏ‰‰‰‰ ÷÷ ÷÷ƒƒƒƒ rr rr&&&& MMMM tt tt6666 || ||¡¡¡¡ xx xx.... $$$$ yy yyϑϑϑϑ ÎÎ ÎÎ////�� óó óóssss tt tt7777 øø øø9999 $$ $$#### uu uuρρρρ �� yy yy9999 øø øø9999 $$ $$####’’’’ ÎÎ ÎÎûûûû ŠŠŠŠ$$$$ || ||¡¡¡¡ xx xx�� øø øø9999 $$ $$#### �� yy yyγγγγ ss ssßßßß

∩∩∩∩⊆⊆⊆⊆⊇⊇⊇⊇∪∪∪∪ ββββθθθθ ãã ããèèèè ÅÅ ÅÅ____ öö öö�� tt ttƒƒƒƒΝΝΝΝ ßß ßßγγγγ ‾‾ ‾‾==== yy yyèèèè ss ss9999 ####θθθθ èè èè==== ÏÏ ÏÏΗΗΗΗ xx xxåååå

32

Artinya: “Telah nampak kerusakan di darat dan di laut disebabkan Karena perbuatan tangan manusi, supay Allah merasakan kepada mereka sebahagian dari (akibat) perbuatan mereka, agar mereka kembali (ke jalan yang benar)” (Q.S. Ar Ruum 41).

Al-Quran surat Ar-rum ayat 41, terdapat penegasan Allah bahwa berbagai

kerusakan yang terjadi di daratan dan di lautan adalah akibat perbuatan manusia.

Hal tersebut hendaknya disadari oleh umat manusia dan karenanya manusia harus

segera menghentikan perbuatan-perbuatan yang menyebabkan timbulnya

kerusakan di daratan dan di lautan dan menggantinya dengan perbuatan baik dan

bermanfaat untuk kelestarian alam (Syamsuri, 2004: 116).

Kata zhahara pada mulanya berarti terjadinya sesuatu dipermukaan bumi,

karena terjadi dipermukaan, maka menjadi peristiwa ini nampak dan terang serta

dapat diketahui dengan jelas. Sedangkan kata al-fasad menurut al-ashfahani

adalah keluarnya sesuatu dari keseimbangan, baik sedikit maupun banyak. Kata

ini menunjukkan apa saja, baik jasmani, jiwa, maupun hal-hal lain (Quraish

shihab, 2005: 76).

Surat Ar-Rum Ayat 41 tersebut menyebutkan darat dan lautan sebagai

tempat terjadinya fasad itu. Ini dapat berarti daratan dan lautan menjadi arena

kerusakan, yang mengakibatkan ketidak seimbangan lingkungan (Quraish shihab,

2005: 77). Kerusakan ini dapat berarti semakin meningkatnya pencemaran

lingkungan akibat aktifitas manusia.

Al-Quran memerintahkan atau menganjurkan kepada manusia untuk

memperhatikan dan mempelajari alam raya dalam rangka memperoleh manfaat

dan kemudahan bagi kehidupannya, serta untuk mengantarkannya kepada

kesadaran akan Keesaan dan Kemahakuasaan Allah SWT. Dari perintah ini

33

tersirat pengertian bahwa manusia memiliki potensi untuk mengetahui dan

memanfaatkan hukum-hukum yang mengatur fenomena alam tersebut.

Nampaknya dari waktu-kewaktu keberadaan teknologi tidak selalu membawa

kebaikan. Penemuan manusia harus senantiasa diimbangi oleh kesadaran lebih

tinggi tentang keseimbangan alam. Peringatan Allah dalam Al-Quran mutlak

benar, kerusakan lingkungan hidup disebut sebaagai akibat kerusakan tangan

manusia, faktanya memang demikian. Manusia adalah perusak ekosistem,

penyebab dari kerusakan ini adalah keserakahan manusia untuk mengeksploitasi

sumber daya alam demi keuntungan sesaat tanpa mengindahkan hak hidup

makhluk lain.

Penelitian terhadap keseimbangan adsorpsi kromium pada biomassa

batang kangkung air diharapkan memberikan pengaruh yang sangat besar

terhadap penanggulangan pencemaran kromium di perairan yang disebabkan oleh

perbuatan manusia.

Allah menciptakan suatu makhluk baik yang hidup di bumi, udara, dan air

mempunyai hikmah yang sangat besar, semua itu menggambarkan kebesaran dan

kekuasaan Allah. Allah tidak akan menciptakan makhluk sekecil apapun jika tidak

punya maksud dan tujuan tertentu. Sebagaimana telah dijelaskan dalam surat Al-

Imran ayat 191 yang berbunyi:

tÏ% ©!$# tβρã� ä.õ‹tƒ ©!$# $Vϑ≈ uŠÏ% # YŠθãè è%uρ 4’n? tãuρ öΝÎγ Î/θ ãΖã_ tβρã� ¤6x�tGtƒ uρ ’ Îû È, ù=yz ÏN≡ uθ≈ uΚ¡¡9 $#

ÇÚö‘ F{ $#uρ $ uΖ−/u‘ $ tΒ |Mø)n=yz #x‹≈yδ Wξ ÏÜ≈t/ y7 oΨ≈ ys ö6 ß™ $ oΨÉ)sù z>#x‹ tã Í‘$ ¨Ζ9 $# ∩⊇⊇∪

34

Artinya: ”(yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): "Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan Ini dengan sia-sia, Maha Suci Engkau, Maka peliharalah kami dari siksa neraka (Q.S. Al-Imran ayat 191).

Al-Quran surat Al-Imran ayat 191 menjelaskan bahwa tiada sesuatupun yang

sia-sia dari apa yang telah diciptakan oleh Allah. Begitu pula dengan tanaman

kangkung air, banyak masyarakat yang menganggap bahwa tanaman kangkung air

tersebut lebih dari sekedar sayur-sayuran, akan tetapi Allah punya maksud lain

menumbuhkan tanaman kangkung air yaitu bisa dimanfaatkan sebagai obat-

obatan dan penjernih air (Quraish shihab, 2005 ).

Dari Abi Musa Radhiallahu Anhu berkata, Nabi SAW bersabda:

Perumpamaan petunjuk dan ilmu pengetahuan yang oleh karena itu Allah

mengutus aku (Muhammad) untuk menyampaikanya seperti hujan lebat jatuh ke

bumi. Bumi itu ada yang subur menyerap air menumbuhkan tumbuh-tumbuhan

dan rumput-rumput yang banyak. Ada pula yang keras tidak menyerap air

sehingga tergenang maka Allah memberi manfaat dengan hal itu kepada manusia

(Al ‘Utsaimin. 2010).

Hadits Rosullullah SAW tersebut menjelaskan bahwa tumbuh-tumbuhan yang

subur oleh air hujan akan banyak memberikan manfaat bagi kehidupan manusia

(Al ‘Utsaimin. 2010), seperti kangkung air yang dapat tumbuh dengan subur

karena adanya genangan air. Kangkung air ini selain dikonsumsi sebagai sayuran,

juga dapat dimanfaatkan sebagai biomassa untuk menyerap logam-logam berat

yang larut dalam air (Kohar dkk, 2005). Biomassa batang kangkung air akan dapat

35

di gunakan untuk penanggulangan pencemaran limbah di perairan yang semakin

lama semakin meningkat.

Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji penanggulangan pencemaran logam

berat diperairan khususnya kromium yang semakin lama semakin besar dengan

menggunakan biomassa batang kangkung air. Urgensi penelitian ini adalah bahwa

penanggulangan pencemaran dengan menggunakan biomassa batang kangkung air

diharapkan tidak menimbulkan masalah lain karena biomassa batang kangkung air

merupakan senyawa organik yang mudah diuraikan oleh mikroba (Gani, 1986).

36

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium kimia fisika jurusan kimia

Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang dan Universitas

Brawijaya Malang, pada bulan April 2010.

3.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah batang dari tanaman

kangkung air. Sedangkan bahan kimia yang digunakan adalah aquademineral,

NaOH 0,1 M, HCl 0,01 M, H2SO4 5 M, aseton, 1,5 difenilkarbazida 0,25% dan

K2Cr2O7 200 ppm.

3.3 Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat-alat gelas, oven,

pengaduk magnet, shaker, ayakan 120 mesh dan 150 mesh, blender, kertas saring,

pH meter, spektrofotometer IR, dan seperangkat spektroskopi UV-VIS.

3.4 Tahapan Penelitian

Tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berkut:

a. Preparasi sampel.

b. Pembuatan larutan stok Cr(VI) 200 ppm.

c. Penentuan panjang gelombang maksimum kompleks Cr-difenilkarbazida.

37

d. Penentuan pH optimum kompleks Cr6+ dengan difenilkarbazida.

e. Pembuatan kurva baku Cr(VI).

f. Penentuan pH optimum adsorpsi Cr(VI).

g. Pembuatan larutan kontrol Cr(VI) 6 ppm.

h. Penentuan waktu kontak optimum adsorpsi Cr(VI).

i. Penentuan banyaknya Cr(VI) yang teradsorpsi.

j. Karakterisasi biomassa batang kangkung air.

k. Analisa data.

- Penentuan persamaan isotermis adsorpsi.

- Penentuan energi adsorpsi Cr(VI).

3.5 Cara Kerja

3.5.1 Preparasi Biomassa Batang Kangkung Air (Al-Ayubi, 2008)

Tanaman kangkung air yang diperoleh dari desa Corogo Kabupaten

Jombang. Kemudian dihilangkan bagian daun dan akar. Batang kangkung air yang

telah bersih dikeringkan dengan oven pada suhu 90o C sampai diperoleh berat

konstan. Sampel yang telah kering kemudian ditumbuk sampai halus dan disaring

dengan ayakan berukuran 120 mesh. Sampel yang lolos disaring kembali dengan

ayakan ukuran 150 mesh. Sampel yang digunakan adalah sampel yang tertinggal

pada ayakan berukuran 150 mesh. Sampel direndam dan disheker dengan HCl

0,01 M selama 1 jam untuk melarutkan logam-logam yang terikat pada biomassa.

Sampel direndam dengan aquades sampai filtrat yang diperoleh tidak terdapat ion

Cl- sisa rendaman. Filtrat yang diperoleh dicek dengan menggunakan reagen

38

AgNO3 sampai tidak terbentuk endapan putih, kemudian dikeringkan dengan oven

pada suhu 50-60oC sampai diperoleh berat konstan.

3.5.2 Pembuatan Larutan Stok Cr(VI) 200 ppm (Puspitasari, 2005)

Padatan K2Cr2O7 ditimbang 0,282 g untuk dimasukkan kedalam gelas

beaker 250 mL. Ditambahkan H2SO4 5 M beberapa tetes untuk melarutkan

K2Cr2O7 dan memberikan suasana asam pada pH 1 ± 0,3. Ditambahkan

aquademineral 200 mL. Larutan K2Cr2O7 dipindahkan kedalam labu ukur 500 mL

dan ditambahkan aquademineral yang memiliki pH 1 ± 0,3 sampai tanda batas,

selanjutnya dikocok agar menjadi homogen. Dicek dengan pH meter sampai pH

1±0,3.

3.5.3 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Kompleks Cr-

Difenilkarbazida (Cahyono, 2005)

Dipipet 1 mL larutan stok 20 mg/L. Dimasukkan kedalam gelas beaker,

kemudian ditambahkan 0,1 M H2SO4 sampai pH 1 ± 0,3. Dicek menggunakan pH

meter sampai pH 1 ± 0,3. Ditambahkan 2 mL difenilkarbazida (0,25%) kemudian

dipindahkan kedalam labu ukur 25 mL. Ditandabataskan dengan aquademineral

yang memiliki pH 1 sampai tanda batas sehingga diperoleh konsentrasi akhir

larutan Cr(VI) 0,8 mg/L. Didiamkan selama 10 menit. Diukur adsorbansinya,

sebagai blangko digunakan aquademineral yang memiliki pH 1 ± 0,3 dan 2 mL

larutan difenilkarbazida (0,25%). Ditentukan panjang gelombang maksimumnya

39

dengan spektrofotometri UV-VIS dengan rentang panjang gelombang 500-600

nm.

3.5.4 Penentuan pH Optimum Kompleks Cr6+ dengan Difenilkarbazida

(Vogel, 1990)

Dipipet 1 mL larutan stok 200 mg/L. Dimasukkan kedalam gelas beaker,

kemudian ditambahkan 0,1 M H2SO4 sampai pH 1 ± 0,3. Dicek menggunakan pH

meter sampai pH 1 ± 0,3. Ditambahkan 2 mL difenilkarbazida (0,25%) kemudian

dipindahkan kedalam labu ukur 50 mL. Ditandabataskan dengan aquademineral

yang memiliki pH 1 ± 0,3 sampai tanda batas sehingga diperoleh konsentrasi

akhir larutan Cr(VI) 4 mg/L. Didiamkan selama 10 menit. Diukur adsorbansinya

dengan spektrofotometri UV-VIS pada λ = 543 nm. Perlakuan diulang dengan

prosedur yang sama untuk pH 2, 3, dan 4.

3.5.5 Penentuan Kurva Baku Cr(VI) (Vogel, 1990)

Untuk membuat kurva baku Cr(VI) dengan konsentrasi 0,2; 1; 2; 3; 4 dan

6 mg/L maka dipipet larutan Cr(VI) 10 mg/L sebanyak 0,5; 2,5; 5; 7,5; 10 dan 15

mL. Dimasukkan kedalam gelas beaker. Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH

optimum dari perlakuan (3.5.4). Dicek menggunakan pH meter sampai pH

optimum. Ditambahkan 2 mL larutan difenilkarbazida (0,25%). Dipindahkan

kedalam labu ukur 25 mL. Ditandabataskan larutan kromium tersebut dengan

aquademineral yang memiliki pH optimum dari perlakuan (3.5.4). Larutan

didiamkan 10 menit. Kemudian ditentukan adsorbansinya dengan

40

spektrofotometer UV-VIS pada λ = 543 nm. Dibuat kurva baku berdasarkan

regresi linear yang menyatakan hubungan antara konsentrasi Cr(VI) sebagai

sumbu x dan adsorbansi Cr(VI) sebagai sumbu y. Maka akan diperoleh persamaan

garis y = a x + b.

3.5.6 Penentuan pH Optimum Adsorpsi Cr(VI) (Puspitasari, 2005)

Dipipet 3 mL larutan kromium dengan konsentrasi 200 mg/L dimasukkan

dalam beaker gelas. Ditambahkan aquademineral 20 mL dan diatur pH larutan

dengan penambahan H2SO4 0,1 M dan atau NaOH 0,1 M. Dicek menggunakan

pH meter sampai pH 2 ± 0,3. Dipindahkan kedalam labu ukur 50 mL dan

ditandabataskan larutan kromium tersebut dengan aquademineral yang memiliki

pH 2 ± 0,3. Selanjutnya diambil 25 mL larutan kromium 12 mg/L dan

dimasukkan erlenmeyer. Ditambahkan biomassa 0,1 g dan dikocok menggunakan

shaker selama 45 menit dengan kecepatan 150 rpm pada suhu ruang 25oC

kemudian suspensi disaring dengan menggunakan kertas saring. Setelah itu

supernatan yang diperoleh dipipet 10 mL dan dimasukkan kedalam gelas beaker.

Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH optimum dari perlakuan (3.5.4). Dicek

menggunakan pH meter sampai pH optimum. Ditambahkan 2 mL larutan

difenilkarbazida (0,25%). Dimasukkan labu ukur 25 mL dan diencerkan sampai

tanda batas dengan aquademineral yang memiliki pH optimum dari perlakuan

(3.5.4). Larutan didiamkan 10 menit. Kemudian ditentukan adsorbansinya dengan

spektrofotometer UV-VIS pada λ = 543 nm. Perlakuan diulang dengan prosedur

yang sama untuk pH 3, 4, 5 dan 6.

41

3.5.7 Pembuatan Larutan Kontrol Cr(VI) 6 ppm (Lilik, 2008)

Diambil 12,5 mL larutan Cr(VI) 12 ppm dan dimasukkan kedalam gelas

beaker. Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH optimum dari perlakuan (3.5.4).

Dicek menggunakan pH meter sampai pH optimum. Ditambahkan 2 mL larutan

difenilkarbazida (0,25%). Dipindahkan kedalam labu ukur 25 mL.

Ditandabataskan larutan kromium tersebut dengan aquademineral yang memiliki

optimum. Kemudian ditentukan adsorbansinya dengan spektrofotometer UV-VIS

pada λ = 543 nm. Larutan Cr(VI) diamati perubahannya setiap 4, 8, 15, 30, 45 dan

60 menit.

3.5.8 Penentuan Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Cr(VI) (Cahyono, 2005)

Diambil 25 mL larutan Cr(VI) 12 mg/L pada pH optimum yang telah

diperoleh. Dimasukkan dalam erlenmeyer yang berisi biomassa 0,1 g. Kemudian

dikocok menggunakan shaker selama 4 menit dengan kecepatan 150 rpm pada

suhu ruang 25oC. Suspensi yang diperoleh disaring menggunakan kertas saring,

selanjutnya supernatan yang diperoleh dipipet 10 mL dan dimasukkan kedalam

gelas beaker. Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH optimum dari perlakuan

(3.5.4). Dicek menggunakan pH meter sampai pH optimum. Ditambahkan 2 mL

larutan difenilkarbazida (0,25%). Dimasukkan labu ukur 25 mL dan diencerkan

sampai tanda batas dengan aquademineral yang memiliki pH optimum dari

perlakuan (3.5.4). Larutan didiamkan 10 menit. Kemudian ditentukan

adsorbansinya dengan spektrofotometer UV-VIS pada λ = 543 nm. Perlakuan

diulang dengan prosedur yang sama untuk lama pengocokan 8, 15, 30, 45 dan 60

menit.

42

3.5.9 Penentuan Banyaknya Cr(VI) yang Teradsorpsi (Cahyono, 2005)

Diambil 25 mL larutan Cr(VI) 8 mg/L pada pH optimum yang telah

diperoleh. Dimasukkan dalam erlenmeyer yang berisi biomassa 0,1 g. kemudian

dikocok menggunakan shaker selama waktu optimum dengan kecepatan 150 rpm

pada suhu 25oC. Suspensi yang diperoleh disaring menggunakan kertas saring,

selanjutnya supernatan yang diperoleh dipipet 10 mL dan dimasukkan kedalam

gelas beaker. Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH optimum dari perlakuan

(3.5.4). Dicek menggunakan pH meter sampai pH optimum. Ditambahkan 2 mL

larutan difenilkarbazida (0,25%). Dimasukkan labu ukur 25 mL dan diencerkan

sampai tanda batas dengan aquademineral yang memiliki pH optimum dari

perlakuan (3.5.4). Larutan didiamkan 10 menit. Kemudian ditentukan

adsorbansinya dengan spektrofotometer UV-VIS pada λ = 543 nm. Perlakuan

diulang dengan prosedur yang sama untuk konsentrasi 12, 16, 20, 24 dan 28

mg/L.

3.5.10 Karakterisasi Biomassa Batang Kangkung Air (Lilik, 2008)

Sampel biomassa batang kangkung air sebelum dan sesudah diinteraksikan

dengan kromium dibuat dalam bentuk pelet dengan KBr. Pelet dibuat dengan

penghalus bersama biomassa batang kangkung air dengan KBr kering dan diberi

tekanan dalam kondisi hampa udara. Sampel dalam bentuk pelet kemudian

dikarakterisasi dengan spektrofotometer inframerah pada bilangan gelombang

4000-400 cm-1.

43

Hasil pengujian gugus fungsi dibandingkan antara biomassa batang

kangkung air sebelum diinteraksikan dengan Cr(VI) dan sesudah diinteraksikan

dengan Cr(VI). Dengan demikian dapat diketahui interaksi antara biomassa

batang kangkung air dengan Cr(VI) dari perubahan-perubahan gugus fungsi pada

kedua spektra.

3.5.11 Analisa Data

3.5.11.1 Penentuan Persamaan Isotermis Adsorpsi dan Kapasitas Adsorpsi

(Adamson, 1990)

Data yang digunakan untuk menentuka persamaan isotermis adsorpsi

diperoleh dari analisis spektroskopi UV-VIS larutan kromium yang dilakukan

pada percobaan sebelumnya. Konsentrasi awal kromium sebelum di adsorpsi

biomassa (Co) adalah 8, 12, 16, 20, 24 dan 28 mg/L dan konsentrasi Cr(VI)

(adsorbat) pada saat kesetimbangan atau setelah dilakukan adsorpsi oleh biomassa

(Ce). Kedua variabel ini digunakan untuk menentukan nilai Qe yaitu banyaknya

zat yang terserap per satuan berat adsorben 0,1 g dengan persamaan barikut

(Amaria dkk, 2007):

Qe = ( Co – Ce ) V ........................................................................................ (3.1) W

Dimana : Qe = banyaknya zat yang teradsorpsi (mg/g)

Co = konsentrasi awal adsorbat (mg/L)

44

Ce = konsentrasi akhir adsorbat (mg/L)

V = volume larutan (L)

W = berat adsorben yang digunakan (gr).

Isotermis adsorpsi Cr(VI) pada biomassa batang kangkung air diduga

memiliki salah satu persamaan isotermis adsorpsi Langmuir dan Freundlich.

Persamaan isotermis adsorpsi dapat diketahui dengan menggunakan persamaan

regresi linier isotermis adsorpsi Langmuir dan isotermis adsorpsi Freundlich.

Persamaan isotermis Langmuir dapat diperoleh dengan membuat hubungan antara

Ce dengan Ce/Q e . Seperti pada gambar 3.1 berikut.

Ce/Qe

1/Xm

1/Xm K

Ce

Gambar 3.1 Grafik Persamaan Isotermis Langmuir (Adamson, 1990)

Sedangkan untuk menghitung nilai kapasitas adsorpsi maksimum (Xm)

menggunakan persamaan 3.1 berikut.

Qe = Xm KCe ................................................................................................... (3.1) (1 + KCe)

45



Xm = Kapasitas adsorpsi maksimum (mol/g)

K = Konstanta Langmuir (L/mol)

Persamaan 3.1 tersebut dapat disusun secara linear menjadi:

Ce = 1 + Ce ............................................................................................ (3.2) Qe Xm K Xm

Berdasarkan grafik persamaan isotermis Langmuir pada gambar 3.1 didapatkan

sebuah persamaan garis y = ax + b dengan sumbu y = Ce/Qe sedangkan sumbu x =

Ce.

Penentuan persamaan isotermis Freundlich dapat diperoleh dengan

membuat hubungan antara log Ce dan log Qe. Seperti pada gambar 3.2 berikut.

log Qe

1/n

log Kf

log Ce Gambar 3.2 Grafik Persamaan Isotermis Freundlich (Adamson, 1990)

46

Sedangkan untuk menghitung nilai kapasitas adsorpsi maksimum (Xm)

menggunakan persamaan 3.3 berikut.

Qe = K f C e 1/n ........................................................................................... (3.3)



n = Kapasitas adsorpsi maksimum (mol/g)

Kf = Konstanta Freundlich (L/mol)

Persamaan 3.3 tersebut dapat disusun secara linier dengan mengambil

bentuk logaritmanya:

Cen

KfQe log1

loglog += ............................................................................... (3.4)

Berdasarkan grafik persamaan isotermis Freundlich didapatkan sebuah persamaan

garis y = ax + b dengan sumbu y = log Qe sedangkan sumbu x = log Ce.

Hasil persamaan garis y = ax + b dari persamaan isotermis Langmuir dan

persamaan isotermis Freundlich dapat diketahui besarnya nilai R2 (koefisien

regresi linier). Apabila nilai R2 mendekati 1 maka adsorpsi isotermis Cr(VI)

terhadap biomassa batang kangkung air sesuai dengan persamaan isotermis

Langmuir atau persamaan isotermis Freundlich yang mempunyai nilai R2

mendekati 1.

47

3.5.11.2 Penentuan Energi Adsorpsi (Adamson, 1990)

Perhitungan nilai K berdasarkan persamaan isotermis adsorpsi Langmuir

dan persamaan isotermis Freundlich. Data K tersebut digunakan untuk

menghitung energi adsorpsi dengan rumus Eads = RT ln K, dengan R adalah

tetapan gas ideal (8,341 KJ/mol), T adalah temperatur (dalam Kelvin), dan K

adalah konstanta keseimbangan adsorpsi.

48

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Adsorpsi Biomassa Batang Kangkung Air Terhadap Cr(VI)

4.1.1 Preparasi Sampel Biomassa Batang Kangkung Air

Untuk mendapatkan biomassa batang kangkung air yang dijadikan sebagai

adsorben maka batang kangkung air dipotong 5 cm, kemudian dioven pada suhu

900C selama 5 jam sampai diperoleh berat konstan. Setelah itu dihaluskan dan

diayak sehingga diperoleh ukuran partikel 120-150 mesh untuk mendapatkan luas

permukaan adsorben yang optimal. Menurut Oscik dan Cooper (1982), efisiensi

adsorpsi merupakan fungsi luas permukaan adsorben. Semakin besar luas

permukaan adsorben semakin besar pula kapasitas suatu adsorben dalam

mengadsorpsi suatu adsorbat.

Sebelum digunakan, terlebih dahulu biomassa batang kangkung air

direndam dengan HCl 0,01 M sambil disheker selama 1 jam untuk melarutkan

logam-logam yang terikat pada biomassa, serta untuk mengaktifasi biomassa agar

kemampuannya dalam mengikat ion Cr2O72- dan ion HCrO4

- dalam larutan

semakin besar karena pada permukaan biomassa tersebut akan banyak terdapat

ion H+ yang terikat pada permukaan adsorben akibat ionisasi dari ion H+ dari

molekul HCl yang terlarut dalam air (Danarto dan Artati, 2005).

Setelah itu biomassa disaring dan direndam kembali dengan aquades

selama 2 jam sambil di stirer atau di aduk. Biomassa disaring, filtrat yang

49

diperoleh direaksikan dengan AgNO3 untuk memastikan ion Cl- dari hasil ionisasi

molekul HCl yang terserap pada permuakan biomassa sudah tidak ada lagi.

Perendaman dan pengadukan dengan aquades dilakukan sampai filtrat

yang dihasilkan tidak terbentuk endapan putih apabila direaksikan dengan AgNO3

dengan reaksi sebagai berikut (Vogel, 1990):

Ag+ + Cl- AgCl (s) ........................................................................ (4.1) Endapan putih

Dengan tidak terbentuknya endapan pada filtrat tersebut maka dapat

dipastikan bahwa biomassa batang kangkung air telah bebas dari ion Cl- dan yang

tersisa pada biomassa adalah ion H+. Apabila biomassa batang kangkung air

masih mengandung ion Cl- maka akan menghalangi proses adsorpsi pada

biomassa. Ion Cr2O72- dan ion HCrO4

- dalam larutan tidak dapat terikat secara

maksimal pada permukaan adsorben akibat adanya ion Cl- yang terika pada

permukaan adsorben.

Interaksi antar ion H+ dengan permukaan adsorben terjadi akibat adanya

ikatan hidrogen antara ion H+ dengan gugus aktif pada permukaan adsorben.

Sedangkan interaksi antara ion Cr2O72- dan ion HCrO4

- dengan permukaan

adsorben terjadi melalui gaya elektrostatik (gaya vander Walls) akibat adanya

perbedaan muatan serta melalui ikatan kovalen antara gugus aktif pada permukaan

adsorben dengan ion Cr2O72- dan ion HCrO4

-.

50

Karena kondisi biomassa menjadi basah kembali oleh aquades maka

biomassa dioven kembali pada suhu 60o C selama 1 jam untuk menghilangkan air

sampai diperoleh berat konstan.

4.1.2 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Kompleks Cr-

Difenilkarbazida

Penentuan panjang gelombang serapan maksimum Cr(VI) dilakukan

dengan cara mengukur larutan Cr(VI) 0,8 mg/L pada pH 1 menggunakan

spektroskopi UV-VIS dengan reagen pengompleks difenilkarbazida pada panjang

gelombang antara 500 sampai 600 nm. Berdasarkan penelitian didapatkan bahwa

panjang gelombang maksimum Cr(VI) dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut:

Gambar 4.1 Panjang Gelombang Maksimum Kompleks Cr-Difenilkarbazida

Berdasarkan gambar 4.1 tersebut, didapatkan bahwa panjang gelombang

maksimum dari senyawa kompleks Cr-difenilkarbazon adalah 543 nm (A =

0,518). Panjang gelombang maksimum yang diperoleh tidak berbeda jauh dengan

Vogel (1985) yang menyatakan bahwa panjang gelombang senyawa kompleks Cr-

difenilkarbazon adalah 540 nm.

51

Analisa kuantitatif Cr(VI) dilakukan dengan cara spektrofotometer UV-

VIS menggunakan pereaksi difenilkarbazida sebagai reagen pengkompleks.

Tahapan yang dilakukan adalah larutan sampel diasamkan menggunakan H2SO4

encer kemudian ditambahkan reagen difenilkarbazida yang menghasilkan

kompleks warna lembayung (ungu) (Vogel, 1990).

Pada saat reaksi dikromat akan direduksi menjadi Cr(II) dan kemudian

terbentuk menjadi difenilkarbazon, hasil reaksi yang terjadi menghasilkan

kompleks dengan warna ungu. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut (Vogel,

1990):

CNH-NH-C6H5

NH-NH-C6H5

O + Cr2O72- C

N

OCr2+ + 7H2O

NC6H5

+

difenilkarbazida difenilkarbazin

NC6H5N

C

N

OCr2+

NC6H5

+

difenilkarbazin

NC6H5N

C

N

O

N

difenilkarbazon (lembayung)

NN C6H5

C6H5

Cr

2+

Gambar 4.2 Reaksi Kompleks Cr-Difenilkarbazida (Vogel, 1990)

Reaksi Kompleks Cr-difenilkarbazida melibatkan reaksi reduksi, yaitu

penurunan bilangan oksidasi dari ion Cr2O72- menjadi ion Cr2+. Reaksi reduksi

tersebut dapat di lihat pada persamaan 4.1 berikut:

52

14 H+ + Cr2O72- + 10e Cr2+ + 7H2O ........................................ (4.2)

Warna dari suatu kompleks timbul akibat adanya transisi elektron, yaitu

transisi elektron dari tingkat energi terendah (keadaan dasar) ketingkat energi

yang lebih tinggi. Kompleks akan berwarna apabila transisi elektron tersebut

memerlukan radiasi yang termasuk dalam spektrum sinar tampak (Effendy, 2006).

Transisi yang terjadi pada kompleks Cr-Difenilkarbazida adalah transfer muatan

logam ke ligan (metal to ligand charge transfers (MLCT)) dan transfer muatan

ligan ke logam (LMCT).

Warna yang tampak pada kompleks Cr-Difenilkarbazida yaitu warna

ungu merupakan warna komplementer dari warna yang diserap oleh kompleks Cr-

Difenilkarbazida. Warna yang diserap oleh spektrum sinar tampak pada kompleks

Cr-Difenilkarbazida adalah warna hijau. Hal ini dapat dilihat dari nilai panjang

gelombang maksimum kompleks Cr-Difenilkarbazida yaitu 543 nm. Warna yang

diserap oleh spektrum sinar tampak adalah hijau dan warna komplementer (yang

terlihat mata) adalah ungu (Effendy, 2006).

4.1.3 Penentuan pH Optimum Kompleks Cr6+ dengan Difenilkarbazida

Penentuan pH optimum kompleks Cr6+ dalam bereaksi dengan reagen

pengompleks difenilkarbazida dilakukan pada variasi pH 1, 2, 3, dan 4. Penentuan

pH optimum ini bertujuan untuk mengetahui pH optimum larutan Cr(VI) dalam

bereaksi dengan difenilkarbazida sebagai reagen pengompleks. Kemudian

53

dilakukan analisa dengan UV-VIS. Berdasarkan penelitian didapatkan bahwa

penentuan pH optimum spesies Cr(VI) dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut:

pH Optimum Cr(VI) dengan Difenilkarbazida

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 1 2 3 4 5

pH Larutan

Abs

orba

nsi

Gambar 4.3 pH Optimum Cr(VI) dengan Difenilkarbazida

Berdasarkan gambar 4.3 tersebut dapat dilihat bahwa pada pH 2

merupakan pH optimum reaksi antara Cr(VI) dengan difenilkarbazida sebagai

reagen pengompleks dengan nilai absorbansi tertinggi yaitu 2,47. Pada pH 2

spesies yang utama adalah ion Cr2O72- (Cotton dan Wilkinson, 1989). Ion Cr2O7

2-

ini akan stabil pada pH sangat asam yaitu pada pH 2 sehingga spesies Cr2O72-

akan banyak ditemukan pada pH 2. Pada pH 1 spesies yang dominan pada larutan

adalah H2CrO4, spesies ini kurang stabil apabila bereaksi dengan difenilkarbazida

dalam pembentukan senyawa kompleks sehingga pada pH 1 konsentrasi H2CrO4

yang bereaksi dengan difenilkarbazida adalah kecil.

54

Pada pH 3 dan pH 4 terjadi penurunan konsentrasi ion Cr2O72- dalam

bereaksi dengan difenilkarbazida. Pada pH ini kestabilan ion Cr2O72- dalam

pembentukan senyawa kompleks terjadi penurunan karena pada pH 3 dan pH 4

konsentrasi ion Cr2O72- dalam larutan berkurang akibat bertambahnya pH. Oleh

sebab itu pH optimum ion Cr2O72- dalam bereaksi dengan difenilkarbazida dalam

pembentukan senyawa kompleks Cr-Difenilkarbazon terjadi pada pH 2. Karena

pada pH 2 kestabilan ion Cr2O72- dalam bereaksi dengan defenilkarbazida serta

banyaknya konsentrasi ion Cr2O72- pada larutan yang tinggi mengakibakan

konsentrasi ion Cr2O72- dalam bereksi secara optimum dengan difenilkarbazida

terjadi pada pH 2.

4.1.4 Penentuan pH optimum Adsorpsi Cr(VI)

Penentuan pH optimum pada adsorpsi Cr(VI) menggunakan adsorben

batang kangkung air dilakukan pada variasi pH 2, 3, 4, 5 dan 6. Penentuan pH

optimum ini bertujuan untuk mengetahui pH optimum larutan Cr(VI) yang dapat

teradsorpsi secara maksimal oleh adsorben batang kangkung air. Berdasarkan

penelitian didapatkan bahwa hubungan antara pH larutan terhadap konsentrasi

Cr(VI) yang teradsorpsi dapat dilihati pada gambar 4.4 berikut:

55

pH Optimum Adsorpsi Cr(VI)

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8

pH Larutan

Kon

sent

rasi

Cr(

VI)

T

erad

sorp

si (

mg/

L)

Gambar 4.4 pH Optimum Adsorpsi Cr(VI)

Berdasarkan gambar 4.4 tersebut dapat dilihat bahwa adsorpsi Cr(VI) pada

pH 2 sampai 6 mengalami penurunan konsentrasi ion Cr2O72- dan ion HCrO4

-

yang teradsorpsi. Dapat dikatakan bahwa pada pH 2 merupakan pH optimum. Hal

ini dikarenakan dalam larutan asam yaitu pH 2 jumlah konsentrasi ion H+ akan

semakin meningkat akibat adanya penambahan larutan asam. Peningkatan jumlah

konsentrasi ion H+ dalam larutan menyebabkan permukaan adsorben akan

semakin banyak mengikat ion H+ sehingga kemampuan adsorben dalam

mengadsorpsi ion Cr2O72- dan ion HCrO4

- akan semakin besar.

Setelah pH optimum tercapai, terjadi penurunan konsentrasi ion Cr2O72-

dan ion HCrO4- yang teradsorpsi yaitu pada pH 3 sampai 6. Hal ini dikarenakan

dalam larutan pH 3 sampai 6 jumlah konsentrasi ion H+ dalam larutan semakin

berkurang akibat semakin meningkatnya pH larutan. Sehingga kemampuan

adsorben dalam mengadsorpsi ion Cr2O72- dan ion HCrO4

- akan semakin kecil dari

pH 3 sampai pH 6.

56

Menurut Lestari (2007) derajad keasaman (pH) dapat mempengaruhi

proses adsorpsi. pH larutan dapat menyebabkan perubahan sifat permukaan

adsorben, sifat molekul adsorbat dan perubahan komposisi larutan. Selain itu pH

juga akan mempengaruhi spesies logam yang ada dalam larutan sehingga akan

mempengaruhi terjadinya interaksi ion logam dengan adsorben. pH larutan akan

menentukan banyaknya konsentrasi ion H+ dari suatu larutan. Pada pH rendah

konsentrasi ion H+ akan semakin banyak karena pada larutan tersebut bersifat

asam sehingga konsentrasi ion H+ pada larutan akan semakin besar. Sedangkan

semakin tinggi pH larutan maka tingkat keasaman suatu larutan akan semakin

kecil. Maka konsentrasi ion H+ pada larutan akan semakin berkurang.

Hal serupa juga dikatakan Cotton dan Wilkinson (1989) bahwa dalam

larutan asam antara pH 2-6 terbentuk ion HCrO4- dan ion Cr2O7

2- dalam

kesetimbangan membentuk warna orange menurut persamaan reaksi berikut:

CrO4 2- (aq) + H2O (l) HCrO4

- (aq) + OH – (aq) ....................(4.3) kuning orange 2CrO4

2- (aq) + H + (l) Cr2O72- (aq) + OH – (aq) ....................(4.4)

kuning orange

Semakin tinggi pH suatu larutan maka disekitar adsorben batang kangkung

air jumlah konsentrasi ion H+ akan semakin berkurang. Hal ini mengakibatkan

interaksi ion H+ dengan ion HCrO4- dan ion Cr2O7

2- semakin kecil. Semakin

sedikitnya konsentrasi ion H+ pada permukaan adsorben mengakibatkan efisiensi

57

penyerapan ion Cr2O72- dan ion HCrO4

- yang teradsorpsi pada permukaan

adsorben akan turun.

Pada pH 2 sampai 6 terjadi penurunan konsentrasi ion Cr2O72- dan ion

HCrO4- yang teradsorpsi. Semakin rendah pH suatu larutan maka konsentrasi ion

H+ akan banyak disekitar adsorben. Dengan kelimpahan konsentrasi ion H+ dalam

larutan dan pada permukaan adsorben serta adanya kestabilan ion Cr2O72- dalam

bereaksi dengan difenilkarbazida pada larutan asam pH 2 mengakibatkan interaksi

ion H+ dengan ion Cr2O72- semakin besar. Sehingga efisiensi penyerapan ion

Cr2O72- pada permukaan adsorben akan besar pada pH 2.

4.1.5 Penentuan Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Cr(VI)

Penentuan waktu kontak optimum pada proses adsorpsi Cr(VI) oleh

biomassa batang kangkung air dilakukan pada kondisi pH 2 dengan beberapa

variasi waktu kontak yaitu 4, 8, 15, 30, 45 dan 60 menit. Penentuan waktu kontak

optimum ini bertujuan untuk mengetahui dan menentukan waktu Cr(VI) dapat

teradsorpsi secara maksimal oleh biomassa batang kangkung air. Waktu kontak

optimum adsorpsi tercapai ketika terjadi keseimbangan antara fasa permukaan

(adsorbat yang diserap oleh adsorben) dengan fasa ruah (adsorbat yang tersisa

dalam larutan). Pada kondisi ini jumlah adsorbat yang teradsorpsi oleh adsorben

relatif tetap terhadap waktu kontak (Herawati, 2009). Berdasarkan penelitian

didapatkan bahwa hubungan antara waktu kontak dengan konsentrasi Cr(VI) yang

teradsorpsi dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut:

58

Variasi Waktu Kontak

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80

Waktu Kontak (menit)

Kon

sent

rasi

Cr(

VI)

T

erad

sorp

si (

mg/

L)

Gambar 4.5 Variasi Waktu Kontak Adsorpsi Cr(VI)

Berdasarkan gambar 4.5 tersebut menunjukkan bahwa lama pengocokan

dari 4 menit sampai 60 menit mengalami peningkatan adsorpsi ion Cr2O72-. Hal

ini disebabkan karena semakin lama waktu kontak antara adsorbat dengan

permukaan adsorben maka semakin besar kemungkinan adsorbat untuk masuk

kedalam rongga pori akibat adanya tumbukan yang terjadi antara adsorbat dengan

permukaan adsorben, sehingga mengakibatkan semakin besar ion Cr2O72- yang

teradsorpsi pada permukaan adsorben (Agung, 2007).

Kenaikan konsentrasi ion Cr2O72- yang teradsorpsi dari waktu 4 ke 30

menit adalah sedikit. Hal ini disebabkan karena waktu pengocokan dari 4 ke 30

menit rongga pori adsorben masih kosong sehingga memudahkan adsorbat masuk

kepermukaan meskipun jumlahnya sedikit. Sedangkan dari 30 ke 60 menit

merupakan waktu adsorpsi yang cukup lama untuk ion Cr2O72- teradsorpsi pada

permukaan adsorben sehingga diperkirakan adsorben sudah terisi lebih banyak ion

ion Cr2O72-.

59

Waktu adsorpsi optimum tercapai apabila terjadi keseimbangan antara

adsorbat yang diserap oleh adsorben (pada fasa permukaan) dengan adsorbat yang

tersisa dalam larutan (pada fasa ruah). Pada saat tercapai kesetimbangan adsorpsi

jumlah adsorbat yang teradsorpsi relatif tetap terhadap waktu pengocokan

(Agung, 2007).

Waktu kontak optimum tercapai pada 45 menit. Pada waktu 45 menit

diperkirakan sudah terjadi kesetimbangan antara adsorbat yang diserap oleh

adsorben (fasa permukaan) dengan adsorbat yang tersisa dalam larutan (fasa

ruah). Hal ini dapat dilihat pada jumlah adsorbat yang teradsorpsi relatif tetap

terhadap waktu pengocokan yaitu pada waktu 45-60 menit. Karena pada waktu 60

menit, konsentrasi adsorbat yang teradsorpsi hampir sama jumlahnya dengan

konsentrasi yang terserap pada biomassa pada 45 menit.

4.1.6 Penentuan Stabilitas Kompleks Cr-difenilkarbazon

Penentuan stabilitas kompleks Cr(VI) dilakukan melalui pengukuran

absorbansi larutan kompleks Cr(VI) pada panjang gelombang 543 nm. Larutan

Cr(VI) 3 mg/L ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH 2 dan ditambahkan 2 mL

larutan difenilkarbazida (0,25%). Diamati perubahannya setiap 4, 8, 15, 30, 45

dan 60 menit. Penentuan stabilitas kompleks Cr(VI) bertujuan untuk mengetahui

kestabilan Cr(VI) dalam bereaksi dengan difenilkarbazida dalam rentang waktu 0-

60 menit. Berdasarkan penelitian didapatkan bahwa penentuan stabilitas kompleks

Cr(VI) terhadap waktu reaksi dengan difenilkarbazida dapat dilihat pada gambar

4.6 berikut:

60

Kestabilan Cr(VI) Terhadap Waktu

0

0.5

1

1.5

2

0 20 40 60 80

Waktu (menit)

Abs

orba

nsi

Gambar 4.6 Kestabilan Cr(VI) Terhadap Waktu Reaksi

Berdasarkan gambar 4.6 tersebut menunjukkan bahwa kestabilan ion

Cr2O72- dalam bereaksi dengan difenilkarbazida dalam rentang waktu 0-60 menit

relatif stabil. Kestabilan tersebut dapat dilihat dari nilai absorbansi yang

dihasilkan perubahannya tidak terlalu jauh yaitu antara 1,83-1,81.

4.1.7 Persamaan Isotermis Adsorpsi

4.1.7.1 Penentuan Banyaknya Cr(VI) yang Teradsorpsi

Penentuan banyaknya Cr(VI) yang teradsorpsi oleh biomassa batang

kangkung air dilakukan pada berbagai variasi konsentrasi yaitu 8, 12, 16, 20, 24

dan 28 mg/L. Adsorpsi Cr(VI) dilakukan pada pH 2 dengan waktu kontak 45

menit pada suhu 25oC. Variasi konsentrasi ini bertujuan untuk mengetahui

kapasitas adsorpsi maksimum pada tiap gram biomassa batang kangkung air.

Berdasarkan penelitian didapatkan bahwa data hasil analisa variasi konsentrasi

61

Cr(VI) terhadap banyaknya Cr(VI) yang teradsorpsi dapat dilihat pada gambar 4.7

berikut:

Variasi Konsentrasi Cr(VI)

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30

Konsentrasi Cr(VI) (mg/L)

Kon

sent

rasi

Cr(

VI)

T

erad

sorp

si (

mg/

L)

Gambar 4.7 Variasi Konsentrasi Adsorpsi Cr(VI)

Pada gambar 4.7 tersebut menunjukkan terjadi peningkatan jumlah

konsentrasi adsorpsi Cr(VI) pada biomassa batang kangkung air dari 8-28 ppm.

Semakin besar konsentrasi ion Cr2O72- yang terlarut dalam larutan maka semakin

banyak jumlah konsentrasi ion Cr2O72- yang teradsorpsi pada permukaan

adsorben. Hal ini disebabkan karena adanya interaksi antara permukaan adsorben

dengan adsorbat semakin besar akibat kelimpahan ion Cr2O72- pada larutan,

sehingga apabila konsentrasi ion Cr2O72- yang terlarut dalam larutan semakin

banyak maka gaya tarik menarik antar ion Cr2O72- dengan permukaan adsorben

juga semakin besar.

62

4.1.7.2 Persamaan Isotermis Adsorpsi dan Kapasitas Adsorpsi

Jenis adsorpsi yang terjadi pada biomassa batang kangkung air terhadap

ion Cr(VI) dapat diketahui dengan menguji persamaan regresi linier isotermis

adsorpsi Langmuir dan persamaan isotermis Freundlich. Isotermis adsorpsi

Langmuir memiliki asumsi bahwa adsorben mempunyai permukaan yang

homogen. Setiap molekul adsorben hanya dapat mengadsorpsi satu molekul

adsorbat (monolayer). Dan teori isotermis adsorpsi Langmuir ini juga berlaku

untuk adsorpsi kimia yaitu membentuk lapisan monolayer (P´erez-Mar´ın, 2007).

Asumsi Isotermis adsorpsi Freundlich adalah adsorben mempunyai permukaan

yang heterogen. Setiap molekul adsorben mempunyai potensi penyerapan yang

berbeda-beda (multilayer). Dan teori isotermis adsorpsi Freundlich ini berlaku

untuk adsorpsi fisika yaitu membentuk lapisan multilayer (Kriswiyanti dan

Danarto, 2007).

Penentuan isotermis adsorpsi Langmuir dapat diperoleh dengan mencari

nilai konsentrasi adsorbat pada saat kesetimbangan (Ce) serta banyaknya zat yang

terserap per satuan berat adsorben (Qe). Nilai perhitungan isotermis adsorpsi

Langmuir tersebut dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut:

Tabel 4.1 Perhitungan Isotermis Adsorpsi Langmuir Cr(VI) Awal (Co) Cr(VI) Stabil (Ce) Cr(VI) Teradsorpsi (Qe) Ce/Qe Mg/L Mol/L Mg/L Mol/L Mg/L Mg/g Mol/g g/L

8 0,000154 0,02 0,0000004 4,02 1,01 0,000019 0,02 12 0,000231 0,25 0,0000048 11,75 2,94 0,000056 0,09 16 0,000308 0,75 0,0000144 15,25 3,81 0,000073 0,20 20 0,000385 1,50 0,0000288 18,50 4,62 0,000089 0,32 24 0,000461 2,00 0,0000385 22,00 5,50 0,000106 0,36 28 0,000538 3,50 0,0000673 24,50 6,12 0,000118 0,57

63

Setelah didapatkan nilai Ce dan Ce/Qe maka dapat dibuat grafik persamaan

isotermis adsorpsi Langmuir yang ditunjukkan pada gambar 4.8 berikut:

Isotermis Adsorpsi Langmuir

y = 7970.6x + 0.0565

R2 = 0.9795

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008

Ce (mol/L)

Ce/

Qe

(gr/

L)

Gambar 4.8 Grafik Persamaan Isotermis Adsorpsi Langmuir

Penentuan persamaan isotermis adsorpsi Freundlich dapat diperoleh

dengan mencari nilai konsentrasi adsorbat pada saat kesetimbangan (Ce). Dan

banyaknya zat yang terserap per satuan berat adsorben (Qe). Nilai perhitungan

isotermis adsorpsi Freundlich dapat dilihat pada tabel 4.2 berikut:

Tabel 4.2 Perhitungan Isotermis Adsorpsi Freundlich Cr(VI) Awal (Co) Cr(VI) Stabil (Ce) Cr(VI) Teradsorpsi (Qe) Mg/L Mol/L Mg/L Log Ce Mg/L Mg/g Log Qe

8 0,000154 0,02 -1,70 4,02 1,01 0,004 12 0,000231 0,25 -0,60 11,75 2,94 0,468 16 0,000308 0,75 -0,12 15,25 3,81 0,581 20 0,000385 1,50 0,18 18,50 4,62 0,665 24 0,000461 2,00 0,30 22,00 5,50 0,740 28 0,000538 3,50 0,54 24,50 6,12 0,787

64

Setelah didapatkan nilai log Ce dan log Qe maka dapat dibuat grafik

persamaan isotermis adsorpsi Freundlich yang ditunjukkan pada gambar 4.9

berikut:

Isotermis Adsorpsi Freundlich

y = 0.3548x + 0.6449

R2 = 0.9688

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1

Log Ce

Log

Qe

Gambar 4.9 Grafik Persamaan Isotermis Adsorpsi Freundlich

Penentuan persamaan isotermis adsorpsi Langmuir dan Freundlich dapat

diketahui dengan cara melihat nilai R2. Isotermis adsorpsi Cr(VI) pada biomassa

batang kangkung air mengikuti persamaan yang mempunyai nilai R2 mendekati 1.

Hasil perbandingan nilai R2 dari persamaan isotermis adsorpsi Langmuir dan

Freundlich menunjukkan bahwa persamaan isotermis adsorpsi Langmuir memiliki

nilai R2 mendekati 1 yaitu 0.9795.

Persamaan isotermis adsorpsi Freundlich juga meniliki nilai R2 mendekati

1 yaitu 0,9688. Sehingga dapat diasumsikan bahwa adsorpsi Cr(VI) pada

biomassa batang kangkung air mengikuti persamaan isotermis adsorpsi Langmuir

dan persamaan isotermis adsorpsi Freundlich dengan memiliki nilai R2 (koefisien

65

regresi linier) mendekati 1. Perbandingan antara hasil persamaan isotermis

adsorpsi Langmuir dengan isotermis adsorpsi Freundlich dapat dilihat pada tabel

4.3 berikut:

Tabel 4.3 Perbandingan Isotermis Adsorpsi Langmuir dengan Freundlich Isotermis Adsorpsi Langmuir Isotermis Adsorpsi Freundlich

K (L/mol)

E (kJ/mol)

R2 Xm (mol/g)

K (L/mol)

E (kJ/mol)

R2 n (mol/g)

141143,26 29,38 0,9795 12,54 x 10-5

4,41 3,67 0,9688 2,82

Kapasitas Cr(VI) yang teradsorpsi biomassa batang kangkung air dari

persamaan Isotermis Adsorpsi Langmuir sebesar 12,54 x 10-5 mol/g. Untuk

persamaan Isotermis Adsorpsi Freundlich sebesar 2,82 mol/g. Isotermis Adsorpsi

Freundlich memiliki nilai kapasitas yang lebih besar dari Isotermis Adsorpsi

Langmuir. Hal ini disebabkan karena proses adsorpsi untuk persamaan Isotermis

Adsorpsi Freundlich terjadi secara fisika. Sehingga permukaan adsorben memiliki

kapasitas penyerapan yang lebih besar dari Isotermis Adsorpsi Langmuir yang

proses adsorpsinya terjadi secara kimia.

4.1.7.3 Energi Adsorpsi

Dari hasil penelitian didapatkan bahwa energi yang diperoleh dari

persamaan isotermis adsorpsi Langmuir pada proses adsorpsi biomassa batang

kangkung air sebesar 29,38 kJ/mol dan untuk persamaan isotermis adsorpsi

Freundlich sebesar 3,67 kJ/mol. Menurut Adamson (1990) terdapat dua jenis

66

energi adsorpsi yang menyertai proses adsorpsi yaitu energi adsorpsi fisika dan

energi adsorpsi kimia. Besarnya energi pada adsorpsi fisika adalah 10 kJ/mol.

Sedangkan pada adsorpsi kimia energi adsorpsinya adalah 20,92 kJ/mol.

Persamaan isotermis adsorpsi Langmuir dan persamaan isotermis adsorpsi

Freundlich merupakan dua persamaan yang sesuai dengan proses adsorpsi

biomassa batang kangkung air, sehingga dapat diasumsikan bahwa proses

adsorpsi Cr(VI) pada biomassa batang kangkung air terjadi secara kimia dan

fisika. Menurut Kriswiyanti (2007), persamaan isotermis adsorpsi Langmuir

berlaku untuk adsorpsi kimia. Untuk persamaan isotermis adsorpsi Freundlich

terjadi secara fisika.

Adsorpsi kimia memerlukan energi yang lebih besar dari pada adsorpsi

fisika karena pada adsorpsi kimia terjadi pemutusan dan pembentukan ikatan

baru. Selain itu molekul adsorbat terikat melalui ikatan kovalen pada permukaan

adsorben, sehingga diperlukan energi yang besar untuk pembentukan ikatan antara

adsorbat dengan permukaan adsorben. Sedangkan adsorpsi fisika tidak terjadi

pemutusan dan pembentukan ikatan baru. Molekul terikat melalui gaya

intermolekul (gaya Van der Walls dan ikatan hidrogen) antara adsorbat dan

substrat (adsorben) (Atkins, 1999).

Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan adsorben dengan

membentuk ikatan kovalen. Dimana ikatan tersebut terjadi sebagai hasil dari

pemakaian bersama elektron oleh adsorben (biomassa) dan adsorbat (Cr(VI)).

Ikatan ini sangat kuat sehingga energi yang diperlukan dalam proses adsorpsi

biomassa batang kangkung air besar yaitu 29,38 kJ/mol. Sedangkan pada adsorpsi

67

fisika adsorbat tidak terikat kuat pada permukaan adsorben sehingga dapat

bergerak dari satu bagian kebagian lain dalam adsorben oleh karena itu

membutuhkan energi yang kecil yaitu 2,82 kJ/mol.

Sifat adsorpsi kimia adalah irreversible dan membentuk lapisan monolayer

yaitu setiap molekul adsorben hanya dapat mengadsorpsi satu molekul adsorbat

karena adsorben mempunyai permukaan yang bersifat homogen (Atkins, 1999).

Akibatnya ikatan menjadi kuat antara adsorben dengan adsorbat sehingga molekul

adsorbat yang berikatan dengan adsorben akan sulit terlepas kembali. Proses

menempelnya adsorbat pada permukaan adsorben dapat dilihat pada gambar 4.10

berikut:

Gambar 4.10 Penempelan Molekul pada Permukaan Adsorben Membentuk

Lapisan Monolayer (Deny, 2010)

Adsorpsi kimia (kemisorpsi) terjadi melalui ikatan kovalen yaitu melalui

penggunaan pasangan elektron secara bersama-sama antara ion HCrO4- dan ion

Cr2O72- dengan permukaan adsorben (Khoirunnisa, 2005).

Selain adsorpsi kimia, proses adsorpsi biomassa batang kangkung air juga

terjadi secara fisika. Adsorpsi fisika adalah adsorpsi yang melibatkan gaya

intermolekul (gaya Van der Walls dan ikatan hidrogen) antara adsorbat dengan

adsorben (Atkins, 1999). Pada adsorpsi ini adsorbat tidak terikat kuat pada

lapisan adsorbat monolayer

adsorben

68

permukaan adsorben. Molekul terikat pada permukaan adsorben melalui gaya

Van der Walls dan ikatan hidrogen sehingga molekul adsorbat dapat bergerak dari

satu bagian kebagian lain dalam adsorben. Sifat adsorpsinya adalah reversible

yaitu dapat dilepaskan kembali dan berlangsung sangat cepat sehingga

membutuhkan energi yang kecil yaitu 3,67 kJ/mol.

Setiap molekul adsorben mempunyai potensi penyerapan yang berbeda-

beda (multilayer) karena adsorben mempunyai permukaan yang bersifat

heterogen. Proses menempelnya adsorbat pada permukaan adsorben dapat dilihat

pada gambar 4.11 berikut:

Gambar 4.11 Penempelan Molekul pada Permukaan Adsorben Membentuk

Lapisan Multilayer (Deny, 2010)

Gugus aktif yang berpengaruh pada proses adsorpsi fisika adalah gugus

amina (NH2) dan hidroksil (OH-). Kedua gugus tersebut akan mengakibatkan

terjadinya gaya elektrostatik (Van der Walls) dan ikatan hidrogen (Ni’mah, 2007).

Mekanisme dugaan gaya elektrostatik (Van der Walls) antara biomassa dengan

Cr(VI) dapat dilihat pada gambar 4.12 berikut:

lapisan adsorbat multilayer

adsorben

69

RCHC

NH3+

HO

O

+ HCrO4-

RCHC

NH3+HCrO4

-

HO

O

RCHC

NH3+

HO

O

+ Cr2O72-

RCHC

NH3+Cr2O7

2-

HO

O

Gambar 4.12 Mekanisme Gaya Elektrostatik (Van der Walls) Antara Biomassa dengan Cr(VI) (Puspitasari, 2005)

Mekanisme gaya elektrostatik (Van der Walls) pada biomassa batang

kangkung air terjadi ketika gugus amina (NH2) pada asam amino yang

terprotonasi akibat hadirnya ion-ion H+ dalam larutan, sehingga gugus amina

berubah menjadi NH3+ yang mengakibatkan terjadinya gaya elektrostatik. Gaya

ini timbul akibat adanya dipol-dipol yang muatannya berlawanan yaitu ion NH3+

dengan ion HCrO4- dan ion Cr2O7

2-, sehingga menyebabkan adanya tarikan antara

dengan ion HCrO4- dan ion Cr2O7

2- dengan molekul adsoben yaitu ion NH3+

(Puspitasari, 2005).

Senyawa asam amino yang apabila terlarut dalam larutan dapat

membentuk ion yang bermuatan positif dan negatif (zwiterion) atau ion amfoter.

Larutan asam amino dalam air ketika ditambahkan basa maka asam amino akan

membentuk ion –COO- karena konsentrasi ion OH- yang tinggi mampu mengikat

ion-ion H+ yang terdapat pada gugus –NH3+. Apabila larutan asam amino

ditambahkan asam, maka konsentrasi ion H+ yang tinggi mampu berikatan dengan

70

ion –COO- sehingga terbentuk gugus –COOH (Poedjiadi, 2007). Perubahan

muatan pada asam amino dapat dilihat pada gambar 4.13 berikut:

+H3N CH C

R

O-

O

+ H+ +H3N CH C

R

OH

O

Gambar 4.13 Perubahan Muatan pada Asam Amino (Poedjiadi, 2007)

Perubahan muatan pada asam amino yaitu gugus –NH2 menjadi –NH3+

yang mengakibatkan terjadinya gaya elektrostatik dengan ion HCrO4- dan ion

Cr2O72-. Gugus inilah yang dimungkinkan terjadinya reaksi antara biomassa

batang kangkung air dengan ion HCrO4- dan ion Cr2O7

2-.

Selain itu interaksi antara adsorbat dengan permukaan adsorben juga

terjadi melalui ikatan hidrogen antara atom hidrogen pada selulosa dengan atom O

pada ion HCrO4- dan ion Cr2O7

2-. Ikatan hidrogen terjadi apabila atom hidrogen

terikat oleh dua atau lebih atom lain yang memiliki keelektronegatifan tinggi

seperti atom N, O, dan F (Effendy, 2006).

4.2 Karakterisasi Biomassa Batang Kangkung Air

Biomassa yang digunakan dalam penelitian ini adalah batang kangkung air

yang sudah diaktifasi dengan pengasaman menggunakan HCl 0,01 M. Biomassa

yang diperoleh dianalisa dengan spektroskopi FTIR. Hasil spektra FTIR biomassa

batang kangkung air sebelum diinteraksikan dengan Cr(VI) dibandingkan dengan

71

spektra biomassa batang kangkung air yang sesudah diinteraksikan dengan

Cr(VI).

Spektra biomassa batang kangkung air sebelum diinteraksikan dengan

Cr(VI), jika dibandingkan dengan spektra biomassa batang kangkung air yang

sesudah diinteraksikan dengan Cr(VI) dapat dilihat pada gambar 4.14 dan 4.15

berikut:

5007501000125015001750200025003000350040001/cm

0

1.5

3

4.5

6

7.5

9

%T

3440.77

3302.87

2921.96 2852.52

2363.60

2129.27

1740.64

1637.45

1533.30

1427.23

1375.15

1320.18

1255.57

1160.10

1105.14

1060.78

1034.74

896.84

760.87

668.29

622.00

538.10

Bio massa Gambar 4.14 Spektra FTIR Biomassa Batang Kangkung Air Sebelum

Diinteraksikan dengan Cr(VI)

72

5007501000125015001750200025003000350040001/cm

-0.75

0

0.75

1.5

2.25

3

3.75

4.5

5.25

6

%T

3458.13

3340.48

3296.12 2921.96

2854.45

2338.53

2170.73

1735.81

1641.31

1541.02

1438.80

1375.15

1333.68

1260.39

1159.14

1106.10

1060.78

1032.81

896.84

831.26

668.29

620.07

534.25 475.42

14 ppm Gambar 4.15 Spektra FTIR Biomassa Batang Kangkung Air Sesudah


Secara umum digunakan diagram korelasi dalam mengidentifikasi gugus

fungsi pada spektra IR seperti pada tabel 4.4 berikut (Socrates, 1994):

Tabel 4.4 Daftar Kolerasi Gugus Fungsi pada Spektra IR No Bilangan Gelombang (cm-1)

Biomassa Batang Kangkung Air

Bilanga Gelombang Referensi

(cm-1)

Intensitas Referensi

Vibrasi Referensi

Sebelum mengadsorp

si Cr(VI)

Setelah mengadsorpsi

Cr(VI) 1 3440,77 3458,13 3500-3200* Lebar Uluran O-H 2 3302,87 3340,48 3500-3300 Lemah Uluran N-H amina

sekunder 3 2921,96 2921,96 3000-2800 Kuat Uluran C-H alifatik 4 2852,52 2854,45

5 2363,6 2338,53 2500-2000 Lemah Uluran –C=N alifatik

73

6 2129,27 2170,73 nitril 7 1637,45 1641,31 1650-1550 Kuat Uluran C=O asimetri

dari garam asam karoksilat

8 1533,3 1541,02 1600-1475* Sedang-lemah

Uluran C=C dari aromatik

9 1427,23 1438,8 1450-1375* Sedang Tekukan C-H dari CH3

10 1375,15 1375,15 1390-1370 Sedang CH asimetri dari CH3 11 1320,18 1333,68 1320-1210* Kuat Uluran C-O dari

asam karoksilat 12 1255,57 1260,39 1280-1180 Sedang Uluran C-N amina 13 1160,1 1159,14 1490-11150 Sedang Tekukan H-C-H 14 1105,14 1106,1 1310-1020 Lemah Uluran C-O-C dari

eter 15 1060,78 1060,78 1290-1000 Sedang-

lemah Tekukan C-H

aromatik 16 1034,74 1032,81 17 896,84 896,84 900-600 lemah Tekukan =C-H keluar

bidang dari aromatik 18 - 831,26 19 760,87 - 770-650 Lemah Tekukan O-H 20 668,29 668,29 21 622 620,07 750-600 Sedang Tekukan N-H 22 538,1 534,25 850-500 Sedang Uluran C-C

Sumber: Socrates, 1994; *Sastrohamidjojo, 1992 dan **Brisdon, 1998.

Berdasarkan spektra FTIR gambar 4.14 pada biomassa batang kangkung

air sebelum diinteraksikan dengan Cr(VI) terdapat pita serapan lebar pada

bilangan 3440,77 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi ulur O-H. Pita serapan lemah

pada bilangan gelombang 3302,87 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi uluran N-H

dari amina sekunder. Pita serapan kuat pada bilangan gelombang 2921,96 dan

2852,52 cm-1 merupakan vibrasi ulur C-H alifatik. Pita serapan kuat pada bilangan

gelombang 1637,45 cm-1 merupakan vibrasi ulur C=O dari garam asam

karboksilat. Pita serapan sedang sampai lemah pada bilangan gelombang 1533,3

cm-1 menunjukkan adanya vibrasi uluran C=C dari senyawa aromatik.

74

Pita serapan sedang pada bilangan gelombang 1427,23 cm-1 menunjukkan

adanya vibrasi tekukan CH3. Pita serapan sedang juga terjadi pada bilangan

gelombang 1375,15 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi CH asimetri dari CH3.

Serapan dengan intensitas kuat pada bilangan gelombang 1320,18 cm-1

menunjukkan adanya vibrasi uluran C-O dari asam karboksilat. Adanya uluran C-

N amina dengan serapan sedang ditunjukkan pada bilangan gelombang 1255,57

cm-1.

Pita serapan sedang sampai lemah pada bilangan gelombang 1060,78 dan

1034,74 cm-1 menunjukkan adanya tekukan C-H aromatik. Pada bilangan

gelombang 668,29 cm-1 dengan serapan lemah menunjukkan adanya tekukan O-

H. Adanya tekukan N-H ditunjukkan dengan serapan lemah pada bilangan

gelombang 622 cm-1.

Pada spektra FTIR biomassa batang kangkung air sesudah diinteraksikan

dengan Cr(VI) seperti pada gambar 4.15, terlihat bahwa sebagian besar serapan

mengalami pergeseran bilangan gelombang. Hal ini dapat dilihat pada serapan

3340,48 cm-1 dan 2170,73. Pada serapan tersebut mengalami selisih pergeseran

bilangan gelombang yang besar dibandingkan serapan yang lain. Pergeseran

serapan pada bilangan gelombang tersebut dimungkinkan karena adanya interaksi

antara gugus N-H (amina sekunder) dan gugus –C=N dari alifatik nitril dengan

ion Cr(VI).

Peningkatan intensitas spektra pada serapan 3340,48 cm-1 menunjukkan

terjadinya penurunan serapan N-H (amina) yang menyebabkan konsentrasi N-H

75

(amina) semakin berkurang. Hal ini diperkirakan sebagian gugus N-H dalam

biomassa pada pH 2 terprotonasi saat pengocokan berlangsung selama 45 menit.

Spektra FTIR biomassa batang kangkung air sesudah diinteraksikan

dengan Cr(VI) juga memperlihatkan adanya pengurangan puncak serapan. Hal ini

dapat dilihat pada serapan 760,87 cm-1. Lemahnya puncak serapan pada bilangan

gelombang 760,87 cm-1 diperkirakan konsentrasi O-H sedikit sehingga pada saat

proses adsorpsi berlangsung serapan tersebut tidak terdeteksi lagi pada spektra

biomassa batang kangkung air sesudah diinteraksikan dengan Cr(VI).

4.3 Analisa Hasil Penelitian Dalam Pespektif Islam

Manusia diciptakan Allah SWT untuk beribadah kepada Allah, selain itu

manusia juga diciptakan sebagai khalifah dimuka bumi. Sebagai khalifah,

manusia memiliki tugas untuk memanfaatkan, mengelola dan memelihara alam

semesta. Allah telah menciptakan alam semesta untuk kepentingan dan

kesejahteraan semua makhluk Nya, khususnya manusia.

Allah SWT menciptakan segala sesuatu di bumi ini tidak lain sebagai

penunjuk kehidupan umat manusia. Allah SWT menumbuhkan tumbuh-tumbuhan

yang baik dan memberikan banyak manfaat serta kenikmatan kepada manusia

agar manusia dapat berfikir. Salah satunya adalah surat A'basa ayat 27-32 berikut:

$ uΖ÷Kt7 /Ρr' sù $ pκ� Ïù ${7 ym ∩⊄∠∪ $Y6 uΖÏãuρ $ Y7ôÒ s%uρ ∩⊄∇∪ $ ZΡθ çG÷ƒ y— uρ Wξ øƒwΥ uρ ∩⊄∪ t, Í←!#y‰tn uρ $ Y6 ù=äñ ∩⊂⊃∪

Zπ yγÅ3≈ sùuρ $|/r& uρ ∩⊂⊇∪ $Yè≈ tG̈Β ö/ ä3©9 ö/ ä3Ïϑ≈ yè ÷ΡL{uρ ∩⊂⊄∪

76

Artinya: “Lalu kami tumbuhkan biji-bijian di bumi itu, Anggur dan sayur-sayuran, Zaitun dan kurma, Kebun-kebun (yang) lebat, Dan buah-buahan serta rumput-rumputan, Untuk kesenanganmu dan untuk binatang-binatang ternakmu’ (Q.S. A'basa: 27-32).

Al-Quran surat A'basa ayat 27-32 menjelaskan tentang macam-macam

tumbuhan yang dapat di makan oleh makhluk hidup salah satunya adalah sayuran.

Kangkung air merupakan salah satu sayuran yang di sebutkan didalam Al-Quran.

Selain dapat dikonsumsi sebagai sayuran, kangkung air dapat dimanfaatkan

sebagai pengolah limbah industri. Kangkung air tersebut dapat dijadikan adsorben

untuk mengolah limbah industri terutama limbah yang mengandung logam

kromium.

Dalam penelitian ini kangkung air dapat dijadikan sebagai biomassa

khususnya pada bagian batang. Biomassa ini dapat digunakan untuk menyerap

logam-logam berat yang terdapat di perairan akibat dari pembuangan limbah

industri. Kemampuan biomassa batang kangkung air sebagai adsorben dalam

menyerap Cr(VI) tersebut disebabkan adanya interaksi antara situs aktif biomassa

batang kangkung air dengan ion Cr(VI). Peran dari situs-situs aktif ini dapat

menunjukkan dan mengingatkan kepada kita akan adanya kebesaran dan

kekuasaan Allah, salah satunya adalah melalui tumbuh-tumbuhan. Sebagaimana

yang telah tercantum dalam Al-quran Surat Al-Syu’ara ayat 7 yang berbunyi:

öΝs9 uρr& (# ÷ρt� tƒ ’n<Î) ÇÚ ö‘F{ $# ö/x. $oΨ÷Gu;/Ρr& $ pκ� Ïù ÏΒ Èe≅ä. 8l ÷ρy— AΟƒÍ� x. ∩∠∪

77

Artinya: “Dan apakah mereka tidak memperhatikan bumi, berapakah banyaknya kami tumbuhkan di bumi itu berbagai macam tumbuh-tumbuhan yang baik”. (Q.S Al-Syu’ara :7).

Hasil penelitian membuktikan bahwa batang kangkung air dapat menyerap

ion Cr2O72- dan ion HCrO4

- secara fisika dan kimia. Secara fisika batang

kangkung air dapat menyerap ion Cr2O72- dan ion HCrO4

- sebesar 2,82 (mol/g)

dan secara kimia sebesar 12,54 x 10-5 mol/gr. Kangkung air dapat menyerap ion

Cr2O72- dan ion HCrO4

- karena mengandun protein dan selulosa tinggi yang

memiliki gugus aktif sebagai pengikat ion-ion logam yang terlarut. Kromium ini

dapat membahayakan kesehatan manusia. Apabila Cr(VI) ini terakumulasi

didalam tubuh akan menyebabkan kanker. Oleh sebab itu manusia harus berhati-

hati dalam mengkonsumsi kangkung air. Apabila kangkung air ini tumbuh

diperairan yang tercemar limbah maka jika dikonsumsi akan menyebabkan

penyakit dan membahayakan bagi kesehatan tubuh, sebagaimana anjuran Allah

SWT kepada hambanya untuk selalu mengkonsumsi makanan-makanan yang

tidak hanya halal tapi juga harus baik.

Anjuran memakan yang halal dan baik telah dijelaskan dalam Al-Qur’an

surat Al-Maidah ayat 88 yang berbunyi:

(#θ è=ä.uρ $ £ϑÏΒ ãΝä3x%y— u‘ ª!$# Wξ≈n=ym $ Y7Íh‹ sÛ 4 (#θ à)̈?$#uρ ©!$# ü“ Ï%©!$# Ο çFΡr& ÏµÎ/ šχθ ãΖÏΒ÷σãΒ ∩∇∇∪

Artinya: ”Dan makanlah makanan yang halal lagi baik dari apa yang Allah Telah rezekikan kepadamu, dan bertakwalah kepada Allah yang kamu beriman kepada-Nya” (QS. Al-Maidah ayat 88).

Al-Quran surat Al-Maidah ayat 88 menjelaskan tentang anjuran memakan

makanan yang halal. Maksut dari makanan yang halal ini adalah makanan yang

78

baik dan dapat menyehatkan tubuh. Apabila kita memakan kangkung air yang

tumbuh di perairan yang tercemar limbah, besar kemungkinan kangkung tersebut

mengandung logam-logam berat yang membahayakan bagi kesehatan.

Penelitian Prasetyawati (2007) di perairan taman wisata Wendet Malang,

menunjukkan bahwa kangkung air (Ipomoea aquatica Forsk) mampu menyerap

logam berat yaitu merkuri (Hg) pada batang 0,69 ppm, daun tua 0,61 ppm dan

daun muda 0,1 ppm. Hal ini menunjukkan bahwa kemampuan kangkung air

dalam menyerap logam berat yang terdapat diperairan sangat besar.

Para ilmuan muslim selain berwawasan luas, sudah sepatutnya memiliki

kepribadian yang baik serta mencerminkan sifat Ulil-albab. Ulil-albab merupakan

orang-orang yang berakal, punya nalar untuk berfikir serta mampu mengambil

pelajaran dari kisah para nabi dan mampu mengaplikasikan keilmuannya kepada

masyarakat.

Dalam Al-Quran Allah menjelaskan tentang Ulil Albab sebanyak 16 kali.

Ulil Albab merupakan seseorang yang menggunakan karunia akal untuk

merenungkan setiap kejadian di alam semesta yang luas ini. Orang-orang yang

melihat sesuatu melalui petunjuk yang diberikan Allah SWT, sehingga mereka

mampu mempelajari dan memanfaatkan segala sesuatu yang diciptakan oleh

Allah dengan baik.

Imam Al-Ghazali menyatakan bahwa jalan untuk mengenal Allah

(ma’rifatullah) dan mengagungkanNya itu adalah dengan cara memikirkan setiap

mahlukNya, merenungkan keajaiban-keajaiban dan memahamkan hikmah-hikmah

yang terkandung dalam seluruh ciptaanNya. Oleh sebab itu sepatutnya kita

79

sebagai hamba yang diberi keistimewaan oleh Allah berupa akal mampu

mengembangkan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi umat manusia seperti

pemanfaatan batang kangkung air yang di jadikan sebagai biomassa untuk

menyerap logam-logam berat yang dapat membahayakan kesehatan.

Mereka itulah orang-orang yang mendapatkan petunjuk dari Allah yang

bersungguh-sungguh mencari ilmu, mengembangkannya dan bersedia

menyampaikan ilmunya kepada orang lain untuk memperbaiki masyarakat.

Mereka tidak hanya duduk berpangku tangan di labolatorium, hanya membaca

buku-buku di perpustakaan. Namun mereka mampu mengamalkan ilmunya

kepada masyarakat. Itulah ciri-ciri seorang Ulil Albab yang mampu mempelajari

ilmu, memahami, dan tetap berpegang teguh pada keyakinan Allah sebagai Tuhan

pemilik alam semesta.

80

BAB V

KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

1) pH optimum adsorpsi Cr(VI) pada biomassa batang kangkung air adalah pH 2

dan waktu kontak optimumnya adalah 45 menit.

2) Adsorpsi Cr(VI) pada biomassa batang kangkung air mengikuti persamaan

isotermis adsorpsi Langmuir dan persamaan isotermis adsorpsi Freundlich.

3) Kapasitas adsorpsi (Xm) untuk persamaan isotermis adsorpsi Langmuir

sebesar 12,54 x 10-5 (mol/g). Energi adsorpsi (Eads) 29,39 (kJ/mol) dan

konstanta adsorpsi (K) 141143,26 (L/mol). Sedangkan untuk persamaan

isotermis adsorpsi Freundlich Kapasitas adsorpsi (n) 2,82 (mol/g). Energi

adsorpsi (Eads) 3,67 (kJ/mol) dan konstanta adsorpsi (K) 4,41 (L/mol).

5.2 Saran

1) Perlu adanya penelitian lebih lanjut tentang proses desorpsi ion Cr(VI) pada

biomassa batang kangkung air.

2) Perlu adanya penelitian lebih lanjut tentang kinetika adsorpsi Cr(VI) pada

biomassa batang kangkung air.

81

DAFTAR PUSTAKA

Adamson. 1990. Physical Chemistry of Surface. New York. John Wiley and Sons Inc.

Agung, Desak Putu. 2007. Studi Kemampuan Adsorpsi Biomassa Daun Rumput

Gajah (penissetum purpureum) terhadap Cr(VI). Tugas Akhir Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Brawijaya Malang. Malang.

Al Ayubi. 2008. Study Keseimbangan Adsorpsi Merkuri(II) pada Biomassa Daun

Enceng gondok (Eichhornia crassipes). Skripsi Jurusan Kimia Fakultas SAINTEK. Universitas Islam Negeri Malang. Malang.

Ansari, R. 2005. Aplication of Polyaniline and its Composites for Adsorption

Recovery of Chromium(VI) from Aquous Solution. Scientific Paper. Chemistry Department. Faculty of Science. Guilan University. Iran. Pp 53-94.

Atkins. 1999. Kimia Fisika Jilid Dua, Erlangga. Jakarta. Azis. 2007. Analisis Kandungan Sn, Zn, dan Pb dalam Susu Kental Manis

Kemasan Kaleng Secara Spektrofotometri Serapan Atom. Jurnal Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Islam Indonesia Jogjakarta. Tahun 2007. Jogjakarta.

Cotton dan Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Alih Bahasa Suharto,

Sahati. UI-Press. Jakarta. Darmono. 2008. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup, UI Press, Jakarta. Dasuki. 1991. Klasifikasi Kangkung Air. http://eyesbeam.wordpress.

com/2009/03/ 11/ pengetahuan-umum-tentang-kangkung-air. Diakses tanggal 09 September 2009.

Deman, John M. 1997. Kimia Makanan, edisi dua. ITB. Bandung. Diantariani, Sudiarta, dan N. K. Elantiani. 2008. Proses Biosorpsi dan Desorpsi

ion Cr(VI) pada Biosorben Rumput Laut (Eucheuma spinosum). Bukit Jimbaran. Jurnal Kimia 2 (1), Januari 2008 : Vol 45-52. Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana.

Dokken, G. Gamez, I. Herrera, K.J. Tiemann, N.E. Pingitore, R.R. Chianelli, and

J.L. Gardea-Torresdey. Characterization of Chromium(VI)

82

Bioreduction and Chromium(III) Binding To Alfalfa Biomass. Proceedings of the 1999 Conference on Hazardous Waste Research, pp. 101-113.

Effendy. 2006. Teori VSEPR Kepolaran dan Gaya Antar Molekul. Bayumedia.

Malang Jawa Timur. Gamez, Dokken, J. Tiemann, Herrera, J. Yacaman, W. Renner, R. Furenlid, and

L. Gardea-Torresdey. Spectroscopic Studies of Gold(III) Binding to Alfalfa Biomass. Proceedings of the 1999 Conference on Hazardous Waste Research, pp. 78-90.

Hameed dan R. Krishni. 2009. A Novel Agricultural Waste Adsorbent for the

Removal of Cationic Dye from Aqueous Solutions. Journal of Hazardous Materials 162 (2009), pp. 305–311.

Hassler, J.W. 1963. Activated Carbon. Chemical Publishing Co. Inc., New York,

pp. 174-176. Hawab. 2004. Pengantar Biokimia. Bayumedia. Malang Jawa Timur. Hayati, Elok kamilah. 2007. Dasar-Dasar Analisis Spektroskopi. Universitas

Islam Negeri Malang. Malang. Herawati, Melly. Desi Runti Asmuni, dan Puguh Priyo Widodo. 2009. Produksi

Isopropil Alkohol Murni untuk Aditif Bensin yang Ramah Lingkungan Sebagai Wujud Pemanfaatan Produk Samping Pada Industri Gas Alam. Jurnal Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahian Alam Universitas Negeri Malang. Malang.

Kartohardjono, Sutrasno. Ali Lukman dan G.P. Manik. 2008. Pemanfaatan Kulit

Batang Jambu Biji (Psidium Guajava) Untuk Adsorpsi Cr(VI) dari Larutan. Jurnal Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Tahun 2008. Jakarta.

Kasir, Ibnu. Penerjemah Bahrun Abu Bakar. 2001. Tafsir Ibnu Kasir Juz 7. Sinar

Baru Algesindo. Bandung. Kasir, Ibnu. Penerjemah Bahrun Abu Bakar. 2001. Tafsir Ibnu Kasir Juz 19. Sinar

Baru Algesindo. Bandung. Ketaren, S. 2008. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI-Press.

Jakarta. Khoirunnisa, Fitri. 2005. Kajian Adsorpsi dan Desorpsi Ag(S2O3)2

3- dalam Limbah Fotografi pada dan dari Adsorben Kitin dan Asam Humat

83

Terimobilisasi pada Kitin. Tesis Jurusan Ilmu Kimia Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Program Pasca Sarjana Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.

Khopkar. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI-Press. Jakarta. Kohar, Indrajati. Poppy Hartatie Hardjo, dan Imelda Inge Lika. 2004. Studi

Kandungan Logam Pb dalam Batang dan Daun Kangkung (Ipomoea reptans) yang Direbus dengan Penmahan NaCl dan Asam Asetat. Jurnal Kimia Sains, vol. 8, no. 3, desember 2004: 85-88.

Kriswiyanti, Enny A dan Danarto, Y.C. 2007. Model Kesetimbangan Adsorpsi Cr

Dengan Rumput Laut. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik UNS. Ekuilibrium Vol. 6 No. 2 Juli 2007: 47-52. Semarang.

Lehninger. 1982. Dasar-dasar Biokimia, jilid 1. Alih Bahasa Thenawidjadja. M.

Erlangga. Jakarta. Lestari, Sri. Eko Sugiarto dan Mudasir. 2007. Studi Kemampuan Adsorpsi

Biomassa Sacharoyices Cerevisiae Yang Terimibilkan Pada Silika Gel Terhadap Tembaga(II). Tesis Jurusan Ilmu Kimia Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Program Pasca Sarjana Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.

Lilik, R. 2008. Studi Kinetika Adsorpsi Merkuri(II) pada Biomassa Daun Enceng

Gondok (Eichhornia crassipes). Skripsi Jurusan Kimia Fakultas SAINTEK. Universitas Islam Negeri Malang. Malang.

Mahran, Jamaludin dan Abdul Azhim Hanfa Mubasyir. 2006. Al-Qur’an Bertutur

Tentang Makanan dan Obat-obatan. Mitra Pustaka. Yogyakarta. Malkoc, Emine dan Yasar Nuhoglu. 2007. Potential of Tea Factory Waste for

Chomium(VI) Removal from Aqueous Solution, Thermodynamic and Kinetic Studies. Jurnal Separation and Purification Technology, Pp. 54 (2007) 291–298.

Marianto, Lukito Adi. 2009. Tanaman Air. http://www.plantamor.com/index.

php?plant=710. Diakses tanggal 09 September 2009. Mardiana, D. Ismuyanto dan T. Setianingsih. 1998. Kajian Mekanisme dan

Kinetika reaksi reduksi Limbah di Lingkungan Industri Elektroplating. Universitas Brawijaya. Malang.

Mukarromah, Lailatul. 2008. Efektifitas Bioflokulan Biji Kelor (Moringa Oleifera

Lamk) dengan Mengurangi Kadar Cr(VI). Skripsi Jurusan Kimia Fakultas SAINTEK. Universitas Islam Negeri Malang. Malang.

84

Mustafa, A. 1992. Terjemah Tafsir Al-Maraghi 7. CV. Toha Putra. Semarang. Ni’mah, Yatim Lailun dan Ita Ulfin. 2007. Penurunan Kadar Tembaga Dalam

Larutan dengan Menggunakan Biomassa Bulu Ayam. Jurnal Kimia Vol. 2 No. 1 Oktober 2007: 57 –66. Laboratorium Kimia Analitik Jurusan Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Keputih. Surabaya.

Oscik, J dan Cooper, L. 1982. Adsorptionz. Ellis Horwoo Limited John Wiley and

Sons. Newyork. Pérez-Mar´ın, V. Meseguer Zapata , J.F. Ortuño, M. Aguilar, J. Sáez, dan M.

Lloréns. 2007. Removal of Cadmium from Aqueous Solutions by Adsorption Onto Orange Waste. Journal of Hazardous Materials B139 (2007), pp. 122–131.

Prasetyawati, Reni. 2007. Uji Kandungan Logam Berat Merkuri (Hg) dan

Kadmium (Cd) pada Kangkung Air (Ipomea aquatica Forsk) di Taman Wisata Wendet Malang. Skripsi Jurusan Biologi Fakultas SAINTEK. Universitas Islam Negeri Malang. Malang.

Poedjiadi, Ana. 2007. Dasar-dasar Biokimia. UI-Press. Jakarta. Puspitasari, Novita. 2005. Adsorpsi Kromium (VI) dalam Larutan oleh Biomassa

Akar Rumput Gajah (Pennisetum Purpureum Schumach). Tugas Akhir Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Brawijaya Malang. Malang.

Rousseaus, R. W. 1987. Handbook of Separation Process Technology. John

Wiley and Sons Inc. United States. Pp. 67. Sastrohamidjojo. 1992. Spektroskopi Inframerah. Liberty. Jakarta. Sawitri, Dewi Erina dan Sutrisno, Tri. 2006. Adsorpsi Khrom (VI) dari Limbah

Cair Industri Pelapisan Logam dengan Arang Eceng Gondok (Eichornia crossipes). Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang.

Setiawan, Hendri. 2005. Adsorpsi Kromium(III) dalam Larutan oleh Biomassa

Akar Rumput Gajah (Pennisetum Purpureum Schumach). Tugas Akhir Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Brawijaya Malang. Malang.

Socrates. 1994. Infrared Characteristic Group Frequencies Tobles and Charts Second Edition, New York. John Wiley and Sons Inc.

85

Sugiyarto, K. 2003. Kimia Anorganik II. Jica. Jurusan Kimia Fakultas Pendidikan MIPA UNY. Yogyakarta.

Underwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga. Jakarta. Vogel. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro

Edisi Kelima. PT Kalman Media Pusaka. Jakarta.

86

Lampiran 1. Kerangka Konsep Penelitian

Isotermis Langmuir Isotermis Freundlich

Kangkung Air (Ipomoea aquatica Forsk)

Biomassa

Adsorpsi Cr(VI)

pH Optimum Waktu Kontak Optimum Karakterisasi IR

Penentuan Cr(VI) yang teradsorpsi

Model Isotermis Adsorpsi

Energi Adsorpsi Energi Adsorpsi

Fisisorpsi ± 10 kJ/mol

Kimisorpsi 20,90-420 kJ/mol

Fisisorpsi ± 10 kJ/mol

Kimisorpsi 20,90-420 KJ/mol

Perubahan Gugus Fungsi Biomassa

Kapasitas Adsorpsi Maksimum Kapasitas Adsorpsi Maksimum

87

Lampiran 2. Preparasi Larutan

L.2.1 Perhitungan Preparasi Larutan

L.2.1.1 Larutan HCl 0,01 M

Untuk membuat larutan HCl 0,01 M sebanyak 500 mL adalah:

Mol HCl (n) = m x V

= 0,01 M x 0,5 L

= 0,005 mol

Massa HCl = n x Mr

= 0,005 mol x 36,45 g/mol

= 0,182 gram

Volume HCl = massa = 0,182 = 0,41 mL % x bj 0,37 x 1,19

L.2.1.2 Larutan H2SO4 5 M

Untuk membuat larutan H2SO4 5 M sebanyak 100 mL adalah:

Mol H2SO4 (n) = m x V

= 5 M x 0,1 L

= 0,5 mol

Massa H2SO4 = n x Mr

= 0,5 mol x 98 g/mol

= 49 gram

Volume H2SO4 = massa = 49 = 27,85 mL % x bj 0,96 x 1,8325

88

L.2.1.3 Larutan NaOH 0,1 M

Untuk membuat larutan NaOH 0,1 M sebanyak 500 mL adalah:

Mol NaOH (n) = m x V

= 0,1 M x 0,5 L

= 0,05 mol

Massa NaOH = n x Mr

= 0,05 mol x 40 g/mol

= 2 gram

L.2.1.4 Larutan Baku Cr (VI) 200 ppm (mg/L)

Untuk membuat larutan Cr (VI) 200 ppm sebanyak 500 mL dari K2Cr2O7

adalah:

200 ppm Cr (VI) = mg/L jika volume 0,5 L maka

200 ppm Cr (VI) = X mg 0,5 L

X (Berat Cr VI ) = 100 mg

Sehingga K2Cr2O7 yang ditimbang adalah:

Berat Cr (VI) = 2 BA Cr x berat K2Cr2O7 BM K2Cr2O7

100 mg = 2 x 52 x berat K2Cr2O7 294

Berat K2Cr2O7 = 29400 = 282,69 mg = 0,282 gram 104

Contoh perhitungan larutan baku Cr6+ 2 ppm sebanyak 100 mL dibuat dari larutan

standar Cr (VI) 200 ppm, menggunakan rumus:

89

M1 x V1 = M2 x V2

2 ppm x 50 mL = V2 x 200 ppm

V2 = 0,5 mL

L.2.2 Pembuatan Larutan

L.2.2.1 Larutan HCl 0,01 M

HCl pekat (37%, bj = 1,19 g/mL) dipipet 0,414 mL dan dimasukkan dalam

labu takar 500 mL yang telah diisi aquades seperempat bagian, kemudian

diencerkan dengan aquades sampai tanda batas.

L.2.2.2 Larutan H2SO4 5 M

H2SO4 5 M pekat (96%, bj = 1,8325 g/mL) dipipet 27,85 mL dan

dimasukkan dalam labu takar 100 mL yang telah diisi aquademineral seperempat

bagian, kemudian diencerkan dengan aquademineral sampai tanda batas.

L.2.2.3 Larutan NaOH 0,1 M

NaOH ditimbang 2 gram dalam gelas beaker, dimasukkan dalam labu

takar 500 mL. Kemudian diencerkan dengan aquademin sampai tanda batas.

L.2.2.4 Pembuatan Reagen 1.5 Difenilkarbazida (Puspitasari, 2005)

1,5 Difenilkarbazid ditimbang 0,25 g. Larutkan dalam gelas beaker dengan

50 mL aseton dan akuades 50 mL. Larutan dipindahkan kedalam labu ukur 100

mL. Diencerkan dengan akuades sampai tanda batas. Larutan disimpan dalam

botol berwarna gelap.

90

Lampiran 3 Diagram Alir L.3.1 Preparasi Biomassa Batang Kangkung Air

Kangkung Air

Batang Kangkung Air

Serbuk Batang Kangkung air

Biomassa

Dihilangkan bagian daun dan akarnya

Dikeringkan dengan oven pada suhu 90 o C sampai diperoleh berat konstan

Diblender sampai halus

Disaring dengan ayakan berukuran 120 mesh

Disaring kembali sampel yang lolos dengan ayakan ukuran 150 mesh

Direndam dengan HCl 0,01 M satu jam

Direndam dengan aquades

Dikeringkan dengan oven pada suhu 50-60 o C sampai diperoleh berat konstan

Dishaker untuk melarutkan logam-logam

Direaksikan dengan reagen AgNO3 sampai filtrat tidak terbentuk endapan putih

91

L.3.2 Pembuatan Larutan Stok Cr(VI) 200 ppm

Ditambahkan H2SO4 5 M beberapa tetes sampai pH 1±0,3

Padatan K2Cr2O7

Ditimbang 0,282 g

Dimasukkan kedalam gelas beaker 250 mL

Ditambahkan aquademineral 200 mL

Dipindahkan kedalam labu ukur 500 mL

Ditambahkan aquademineral yang memiliki pH 1±0,3 sampai tanda batas

Dikocok agar menjadi homogen

Hasil

Dicek dengan pH meter sampai pH 1±0,3

92

L.3.3 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Kompleks Cr-Difenilkarbazida

Larutan Cr(VI) 20 mg/L

Dipipet 1 mL

Dimasukkan kedalam gelas beaker

Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH 1±0,3

Dicek menggunakan pH meter sampai pH 1±0,3

Ditambahkan 2 mL larutan difenilkarbazida

Ditandabataskan dengan aquademineral yang memiliki pH 1±0,3

Didiamkan 10 menit

Dianalisa dengan spektroskopi UV-VIS pada λ = 500-600 nm

Dibuat blangko aquademineral pH 1±0,3 dan 2 mL difenilkarbazida

Hasil


93

L.3.4 Penentuan pH Optimum Kompleks Cr6+ dengan Difenilkarbazida


Dipipet 1 mL


Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH 1±0,3

Dicek menggunakan pH meter sampai pH 1±0,3



Didiamkan 10 menit

Dianalisa dengan spektroskopi UV-VIS pada λ = 543 nm

Diulang dengan prosedur yang sama untuk pH 2, 3, dan 4

Hasil


94

L.3.5 Penentuan Kurva Baku Cr(VI)


Dipipet 0,5 mL


Dibuat kurva baku berdasarkan regresi linear

Hasil


Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH optimum

Dicek menggunakan pH meter sampai pH optimum


Ditandabataskan dengan aquademineral yang memiliki pH optimum

Didiamkan 10 menit


Diulang dengan prosedur yang sama untuk volume 2,5; 5; 7,5; 10, dan 15 mL

95

L.3.6 Penentuan pH optimum Adsorpsi Cr(VI)

Diulang dengan prosedur yang sama untuk pH 3; 4; 5 dan 6

Hasil

Diambil 3 mL

Diambil 10 mL dan dimasukkan kedalam gelas beaker

Larutan Kromium(VI) 200 ppm

Dimasukkan dalam labu ukur 50 mL

Ditambahkan aquademineral sekitar 20 mL

Ditambahkan H2SO4 0,1 M dan atau NaOH 0,1 M

Dicek dengan pH meter sampai pH 2±0,3

Dikocok menggunakan shaker selama 45 menit kecepatan 150 rpm suhu 25 oC

Disaring dengan menggunakan kertas saring

Filtrat Endapan


Diambil 25 mL larutan kromium 12 ppm

Dimasukkan erlenmeyar

Ditambahkan biomassa 0,1 g

Ditambahkan H2SO4 0,1 M sampai pH optimum dan 2 mL larutan difenilkarbazida dan dimasukkan labu ukur 25 mL

Didiamkan 10 menit


96

L.3.7 Pembuatan Larutan Kontrol Cr(VI)

Larutan Cr(VI) 12 ppm

Diambil 12,5 mL dan dimasukkan kedalam gelas beaker mesh

Dimasukkan kedalam kuvet

Diamati perubahannya tiap 4, 8, 15, 30, 45 dan 60 menit

Hasil



Ditambahkan H2SO4 0,1M sampai pH optimum



97

L.3.8 Penentuan Waktu Kontak Optimum Terhadap Adsorpsi Cr(VI)

Dimasukkan dalam erlenmeyer yang berisi biomassa 0,1 g

Dikocok menggunakan shaker selama 4 menit dengan kecepatan 150 rpm pada suhu 25 oC


25 mL larutan kromium 12 mg/L pada pH optimum

Diulang dengan prosedur yang sama untuk lama pengocokan 8, 15, 30, 45 dan 60 menit.

Hasil


Filtrat Endapan


Didiamkan 10 menit





98

L.3.9 Penentuan Banyaknya Cr(VI) yang Teradsorpsi

Dimasukkan dalam erlenmeyer yang berisi biomassa 0,1 g

25 mL larutan kromium 8 mg/L pada pH optimum

Dikocok menggunakan shaker selama waktu optimum dengan kecepatan 150 rpm pada suhu 25 oC


Diulang dengan prosedur yang sama untuk konsentrasi 12, 16, 20, 24 dan 28 mg/L.

Hasil


Filtrat Endapan


Didiamkan 10 menit





99

L.3.10 Karakterisasi Biomassa Batang Kangkung Air

Ditimbang 0,1 g

Dikarakterisasi dengan spektrofotometer inframerah pada bilangan gelombang 4000-400 cm-1

Hasil

Biomassa Batang Kangkung Air


Dibuat dalam bentuk pelet dengan KBr

Dibuat dengan penghalus bersama biomassa batang kangkung air dengan KBr kering

Diberi tekanan dalam kondisi hampa udara

Diulang dengan prosedur yang sama tetapi biomassa tidak di interaksikan dengan Cr(VI)

Dibandingkan hasil antara biomassa batang kangkung air sebelum dan sesudah diinteraksikan dengan Cr(VI)

100

Lampiran 4. Perhitungan Analisa Data 1. Perhitungan Isotermis Adsorpsi Langmuir. Cr(VI) Awal (Co) Cr(VI) Stabil (Ce) Cr(VI) Teradsorpsi (Qe) Ce/Qe Mg/L Mol/L Mg/L Mol/L Mg/L Mg/g Mol/g g/L

8 0,000154 0,02 0,0000004 4,02 1,01 0,000019 0,02 12 0,000231 0,25 0,0000048 11,75 2,94 0,000056 0,09 16 0,000308 0,75 0,0000144 15,25 3,81 0,000073 0,20 20 0,000385 1,50 0,0000288 18,50 4,62 0,000089 0,32 24 0,000461 2,00 0,0000385 22,00 5,50 0,000106 0,36 28 0,000538 3,50 0,0000673 24,50 6,12 0,000118 0,57

Isotermis Adsorpsi Langmuiry = 7970.6x + 0.0565

R2 = 0.9795

00.1

0.20.30.40.5

0.60.7

0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008

Ce (m ol/L)

Ce/

Qe

(gr/

L)

Y

Linear (Y)

Ce = 1 + 1 Ce Qe Xm K Xm

Y = 7970,6x + 0,0565 ax (slop) = 1 b (intersep) = 1 Xm XmK 1 = 7970,6 ; Xm = 12,54 x 10-5 mol/g Xm 1 = 0,0565 ; K = 1 = 141143,26 L/mol XmK 0,0565 x 12,54 x 10-5

101

E = RT ln K = 8,314 J/K x 298 K ln 141143,26 L/mol = 29,38 kJ/mol

2. Perhitungan Isotermis Adsorpsi Freundlich.

Cr(VI) Awal (Co) Cr(VI) Stabil (Ce) Cr(VI) Teradsorpsi (Qe) Mg/L Mol/L Mg/L Log Ce Mg/L Mg/g Log Qe

8 0,000154 0,02 -1,70 4,02 1,01 0,004 12 0,000231 0,25 -0,60 11,75 2,94 0,468 16 0,000308 0,75 -0,12 15,25 3,81 0,581 20 0,000385 1,50 0,18 18,50 4,62 0,665 24 0,000461 2,00 0,30 22,00 5,50 0,740 28 0,000538 3,50 0,54 24,50 6,12 0,787

Isotermis Adsorpsi Freundlichy = 0.3548x + 0.6449

R2 = 0.9688

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1

Log Ce

Lo

g Q

e

Y

Linear (Y)

Cen

KfQe log1

loglog +=

Y = 0,3548x + 0,6449 ax (slop) = 1 b (intersep) = log K n 1 = 1 ; n = 2,82 mol/g n 0,3548 log K = 0,6449; K = 4,41 mol/L E = RT ln K = 8,314 J/K x 298 K ln 4,41 mol/L = 3,67 kJ/mol

102

3. Perhitungan Analisa UV-VIS.

a. Penentuan pH Optimum Adsorpsi Cr(VI) 12 ppm.

pH M1 (ppm) M2 (ppm) V1 (mL) V2 (mL) Konsentrasi yang Teradsorpsi (ppm)

2 0,10 0,25 25 10 11,75 3 1,60 4,00 25 10 8,00 4 2,00 5,00 25 10 7,00 5 2,10 5,25 25 10 6,75

b. Penentuan Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Cr(VI) 12 ppm.

Waktu Kontak (menit)

M1 (ppm) M2 (ppm) V1 (mL) V2 (mL) Konsentrasi yang Teradsorpsi (ppm)

4 1,100 2,750 25 10 9,25 8 0,800 2,000 25 10 10,00 15 0,400 1,000 25 10 11,00 30 0,035 0,087 25 10 11,91 45 0,001 0,002 25 10 11,99 60 0,005 0,013 25 10 11,99

c. Penentuan Banyaknya Cr(VI) yang Teradsorpsi.

Konsentrasi (ppm)

M1 (ppm) M2 (ppm) V1 (mL) V2 (mL) Konsentrasi yang Teradsorpsi (ppm)

8 0,01 0,02 25 10 7,98 12 0,10 0,25 25 10 11,75 16 0,30 0,75 25 10 15,25 20 0,60 1,50 25 10 18,50 24 0,80 2,00 25 10 22,00 28 1,40 3,50 25 10 24,50

103

Lampiran 5. Foto Penelitian

Gambar 1. Kangkung air

Gambar 2. Batang kangkung air

Gambar 3. Batang kangkung air hasil oven

Gambar 4. Batang setelah diayak

Gambar 5. biomassa setelah dioven

Gambar 6. Biomassa

Gambar 7. Sebelum disheker

Gambar 8. Sheker

104

Gambar 9. filtrat pH 2

Gambar 10. filtrat pH 3

Gambar 11. filtrat + difenilkarbazid pH 2

Gambar 12. filtrat + difenilkarbazid pH 3

Gambar 13. pH 2, waktu 45 menit

Gambar 14. 45 menit + difenilkarbazid

Gambar 15. 4 ppm, 45 menit, pH 2

Gambar 16. filtrat + difenilkarbazid 4ppm

105



106

Lampiran 6. Data Analisa Spektroskopi UV-VIS 1. Panjang Gelombang Maksimum Kompleks Cr-Difenilkarbazida

Scan Analysis Report Report Time : Sat 17 Apr 10:21:33 PM 2010 Method: Batch: D:\Zahroh 2006\Cr(VI) pH 1.DSW Software version: 3.00(339) Operator: Nia

Sample Name: Cr(VI) pH1 Collection Time 4/17 /2010 10:21:51 PM Peak Table Peak Style Peaks Peak Threshold 0.0100 Range 800.1nm to 400.0n m Wavelength (nm) Abs ________________________________ 543.0 0.518

2. Penentuan pH Optimum Kompleks Cr6+ dengan Difenilkarbazida

Advanced Reads Report Report time 4/20/2010 2:59:30 AM Method Batch name D:\Zahroh 2006\pH op timum konsentrasi 2ppm Application Advanced Reads 3.00( 339) Operator Nia

Instrument Settings Instrument Cary 50 Instrument version no. 3.00 Wavelength (nm) 543.0 Ordinate Mode Abs Ave Time (sec) 0.1000 Replicates 3 Sample averaging OFF

107

Comments: Sampel 2 ppm Cr(VI)

Zero Report Read Abs nm ________________________________________________ Zero (0.0839) 543.0

Analysis Collection time 4/20/2010 2:59:30 AM Sample F Mean SD %RSD Readings ___________________________________________________ _________ pH 4 2.2717 2.2670 2.3211 0.0897 3.87 2.4247 pH 3 2.3395 2.4553 2.4235 0.0734 3.03 2.4755 pH 2 2.4998 2.4275 2.4716 0.0387 1.56 2.4876 pH 1 1.7378 1.7366 1.7397 0.0044 0.25 1.7447

3. Penentuan Kurva Baku Cr(VI)

Concentration Analysis Report Report time 4/23/2010 1:32:50 AM Method Batch name D:\Zahroh 2006\ vari asi pH adsorbsi Cr(VI) tgl 22 april\ variasi konsentrasi.BCN Application Concentration 3.00(339) Operator Nia

Instrument Settings Instrument Cary 50 Instrument version no. 3.00 Wavelength (nm) 543.0 Ordinate Mode Abs Ave Time (sec) 0.1000 Replicates 3 Standard/Sample averaging OFF Weight and volume corrections OFF Fit type Linear Direct Min R² 0.9 5000 Concentration units mg/L

108


Calibration Collection time 4/30/2010 11:21:45 P M Standard Concentration F Mean S D %RSD Readings mg/L ___________________________________________________ ___________________ Std 1 0.0956 0.0956 0.1 0.0956 0. 0001 0.06 0.0955 Std 2 0.5544 0.5544 0.5 0.5546 0. 0003 0.06 0.5549 Std 3 1.1338 1.1352 1.0 1.1358 0. 0023 0.20 1.1384 Std 4 1.6360 1.6354 1.5 1.6336 0. 0036 0.22 1.6294 Std 5 2.1746 2.1708 2.0 2.1690 0. 0067 0.31 2.1616 Std 6 2.9854 3.0170 3.0 3.0459 0. 0791 2.60 3.1354

Calibration eqn Abs = 1.05080*Conc Correlation Coefficient 0.99706 Calibration time 4/23/2010 1:32:50 AM

4. pH Optimum Adsorpsi Cr(VI) Analysis Collection time 4/25/2010 2:45:48 AM Sample Concentration F Mean S D %RSD Readings mg/L ___________________________________________________ ___________________ A2 0.1127 0.1125 0.1 R 0.1126 0. 0001 0.06 0.1125 A3 1.8631 1.8691 1.6 R 1.8672 0. 0035 0.19 1.8693 A4 2.3074 2.3458 2.0 R 2.3302 0. 0202 0.87 2.3372 A5 2.1157 2.1144 2.1 R 2.1141 0. 0074 0.33 2.1123

109

A6 2.0808 2.0549 2.2 R 2.070 1 0.0136 0.65 2.0746

5. Larutan Kontrol Cr(VI) 1,5 ppm

Advanced Reads Report Report time 4/28/2010 2:50:12 AM Method Batch name D:\Zahroh 2006\ stabilisasi tgl 27April\ stabilisasi.BAB Application Advanced Reads 3.00( 339) Operator Nia

Instrument Settings Instrument Cary 50 Instrument version no. 3.00 Wavelength (nm) 543.0 Ordinate Mode Abs Ave Time (sec) 0.1000 Replicates 3 Sample averaging OFF Comments: pengaruh stabilisasi


Analysis Collection time 4/28/2010 2:50:12 AM Sample F Mean SD %RSD Readings ___________________________________________________ _________ 4 menit 1.8327 1.8318 1.8316 0.0011 0.06 1.8304 8 menit 1.8314 1.8207 1.8262 0.0053 0.29 1.8265 15 menit 1.8314 1.8358 1.8291 0.0081 0.44 1.8202 30 menit 1.8223 1.8171 1.8226 0.0056 0.31 1.8284 45 menit 1.8043 1.8194 1.8138 0.0083 0.46 1.8177 60 menit 1.8175 1.8149 1.8154 0.0020 0.11 1.8137

110

6. Waktu Kontak Optimum Adsorpsi Cr(VI)

Concentration Analysis Report Report time 4/29/2010 2:49:00 AM Method Batch name Application Concentration 3.00(3 39) Operator Nia

Instrument Settings Instrument Cary 50 Instrument version no. 3.00 Wavelength (nm) 543.0 Ordinate Mode Abs Ave Time (sec) 0.1000 Replicates 3 Standard/Sample averaging OFF Weight and volume corrections OFF Fit type Linear Direct Min R² 0.95000 Concentration units mg/L


Analysis Collection time 4/29/2010 2:49:00 AM Sample Concentration F Mean S D %RSD Readings mg/L ___________________________________________________ ___________________ 60 menit 0.0054 0.0054 0.0 R 0.0054 0. 0000 0.22 0.0054 45 menit 0.0010 0.0011 0.0 R 0.0010 0. 0001 6.67 0.0010 30 menit 0.0359 0.0359 0.0 R 0.0359 0. 0000 0.08 0.0358 15 menit 0.4456 0.4458 0.4 R 0.4456 0. 0003 0.06 0.4453 8 menit 0.8360 0.8301 0.8 R 0.8341 0. 0035 0.41 0.8362 4 menit 1.1481 1.1504 1.1 R 1.1493 0. 0011 0.10 1.1494 Read sequence cancelled

Results Flags Legend U = Uncalibrated O = Overrange N = Not used in calibration R = Repeat reading

111

7. Banyaknya Cr(VI) yang Teradsorpsi Analysis Collection time 4/30/2010 11:27:29 P M Sample Concentration F Mean S D %RSD Readings mg/L ___________________________________________________ ___________________ 4 ppm 0.0092 0.0093 0.0 0.0093 0. 0002 1.75 0.0095 6 ppm 0.0913 0.0912 0.1 0.0912 0. 0001 0.07 0.0912 8 ppm 0.3267 0.3267 0.3 0.3267 0. 0001 0.02 0.3266 10 ppm 0.6305 0.6311 0.6 R 0.6306 0. 0004 0.06 0.6304 12 ppm 0.4436 0.4438 0.4 0.4438 0. 0002 0.05 0.4440 14 ppm 0.7417 0.7446 0.7 0.7443 0. 0025 0.33 0.7466

112

06530011 Fatimatus Zahroh.ps

Documents

Transcript of 06530011 Fatimatus Zahroh.ps