Laporan Adsorpsi

A.    Tujuan Praktikum

 

  1. Mengetahui pH, kekeruhan, DHL dan, TDS dari air limbah sebelum dilakukan proses adsorpsi dan setalah dilakukan proses adsorpsi menggunakan karbon aktif.
  2. Menentukan  kurva breaktrough fluida yang melalui permukaan karbon aktif

B. Teori Dasar

Air limbah adalah air yang tidak bersih dan mengandung berbagai zat yang dapat membahayakan kehidupan manusia dan mahluk hidup lainnya dan lazimnya muncul karena hasil aktivitas manusia terutama aktivitas rumah tangga. Air limbah yang banyak dihasilkan adalah dari air buangan yang mengandung detergen, misalnya limbah bekas cucian pakaian.  Untuk mengolah air buangan yang mengandung detergen maka dilakukan penyisihan bahan-bahan tersebut, yang pada prinsipnya berlangsung melalui penyerapan partikel pada permukaan zat. Partikel koloid sol memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi partikel pendispersi pada permukaanya. Daya adsorpsi partikel koloid tergolong besar Karena partikelnya memberikan sesuatu permukaan yang luas. Sifat ini telah digunakan dalam berbagai proses seperti penjernihan air.

             

2.1              Detergen Dan Limbah Bekas Cucian Pakaian

Detergen merupakan suatu senyawa sintetis zat aktif permukaan (surface active agent) yang dipakai sebagai zat pencuci yang baik untuk keperluan rumah tangga, industri tekstil, kosmetik, obat-obatan, logam, kertas, dan karet. Detergen memiliki sigat pendispersi, pencucian, dan pengelmusi. Penyusun utama senyawa ini adalah Dodecyl Benzena Sulfonat (DBS) yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan busa (Dini et al., 2007).Detergen adalah surfaktan anionik dengan gugus alkil umumnya C9-C15 atau garam dari sulfonat atau sulfat berantau panjang dari natrium (RSO3-Na+ dan ROSO3-Na+) yang berasal dari turunan minyak nabati atau minyak bumi (fraksi parafin dan olefin).

Limbah bekas cucian pakaian yang dihasilkan oleh detergen mengandung pospat yang tinggi. Pospat ini berasal dari Sodium Tripolyphospate (STPP) yang merupakan salah satu bahan pembentuk yang kadarnya besar dalam detergen (Dini et al., 2007). Dalam detergen, STTP ini berfungsi sebagai builder yang merupakan unsur terpenting kedua setelah surfaktan karena kemampuannya menonaktifkan mineral. Selain STTP, pemutih, air softener, surfaktan merupakan bahan terpenting pada detergen.

Tanpa mengurangi makna manfaat detergen dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari, harus diakui bahwa bahan kimia yang digunakan pada detergen dapat menimbulkan dampak negative baik terhadap kesehatan maupun lingkungan. Dua bahan terpenting dari pembentuk detergen yakni surfaktan dan builder diidentifikasi mempunyai pengaruh langsung dan tidak langsung terhadap manusia dan lingkungannya.

2.2              Adsorpsi

Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan.

Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya (Indra, 2008).

Adsorpsi adalah pengumpulan dari adsorbat diatas permukaan adsorben, sedang absorpsi adalah penyerapan dari adsorbat kedalam adsorben dimana disebut dengan fenomena sorption. Materi atau partikel yang diadsorpsi disebut adsorbat, sedang bahan yang berfungsi sebagai pengadsorpsi disebut adsorben (Brady, 1999).

Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh gaya Van Der Waals (penyebab terjadinya kondensasi gas untuk membentuk cairan) yang ada pada permukaan adsorbens) dan adsorpsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan adsorben, banyaknya zat yang teradsorpsi tergantung pada sifat khas zat padatnya yang merupakan fungsi tekanan dan suhu).

Kinetika adsorpsi yaitu laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam suatu jangka waktu tertentu. Kinetika adsorpsi suatu zat dapat diketahui dengan mengukur perubahan konsentrasi zat teradsorpsi tersebut, dan menganalisis nilai k (berupa slope/kemiringan) serta memplotkannya pada grafik. Kinetika adsorpsi dipengaruhi oleh kecepatan adsorpsi. Kecepatan adsorpsi dapat didefinisikan sebagai banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu. Kecepatan atau besar kecilnya adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya :

–          Macam adsorben

–          Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)

–          Luas permukaan adsorben

–          Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)

–          Temperatur

2.3              Karbon Aktif/Arang Aktif/Norit

Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses adsorpsi, disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan diadsorpsi. Tiap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik menarik. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat.

Jenis adsorben yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah karbon aktif/arang aktif/norit. Sejak perang dunia pertama arang aktif produksi dari peruraian kayu sudah dikenal sebagai adsorben atau penyerap yang afektif sehingga banyak dipakai sebagai adsorben pada topeng gas arang aktif adalah bahan berupa karbon bebas yang masing-masing berikatan secara kovalen atau arang yang telah dibuat dan diolah secara khusus melalui proses aktifasi, sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian mempunyai daya serap yang besar terhadap zat-zat lainnya, baik dalam fase cair maupun dalam fase gas. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non-polar. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, dimana semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan. Karbon aktif ini cocok digunakan untuk mengadsorpsi zat-zat organik. Komposisi arang aktif terdiri dari silika (SiO2), karbon, kadar air dan kadar debu. Unsur silika merupakan kadar bahan yang keras dan tidak mudah larut dalam air, maka khususnya silika yang bersifat sebagai pembersih partikel yang terkandung dalam air keruh dapat dibersihkan sehingga diperoleh air yang jernih.

Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Untuk menghilangkan bahan-bahan terlarut dalam air, biasa menggunakan arang aktif dengan mengubah sifat permukaan partikel karbon melalui proses oksidasi. Partikel ini akan menyerap bahan-bahan organik dan akan terakomulasi pada bidang permukaannya. Pada umumnya ion organik dapat diturunkan dengan arang aktif.

Adsorpsi oleh arang aktif akan melepaskan gas, cairan dan zat padat dari larutan dimana kecepatan reaksi dan kesempurnaan pelepasan tergantung pada pH, suhu, konsentrasi awal, ukuran molekul, berat molekul dan struktur molekul. Penyerapan terbesar adalah pada pH rendah. Dalam Laboratorium Manual disebutkan bahwa pada umumnya kapasitas penyerapan arang aktif akan meningkat dengan turunnya pH dan suhu air. Pada pH rendah aktifitas dari bahan larut dengan larutan meningkat sehingga bahan-bahan larut untuk tertahan pada arang aktif lebih rendah.

C. Prosedur

Picture16

 

 

Picture17

 

 

E. Pembahasan

Pada percobaan ini dilakukan pengolahan limbah air bekas cucian pakaian dengan menggunakan adsorben yaitu karbon aktif. Dengan penggunaan karbon aktif ini, adsorbat akan diserap oleh adsorben dimana akan terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya. Partikel-partikel kecil zat penyerap dilepaskan pada adsorpsi kimia yang merupakan ikatan kuat antara penyerap dan zat yang diserap sehingga tidak mungkin terjadi proses yang bolak-balik. Limbah yang digunakan adalah limbah bekas cucian pakaian dengan kekeruhan awal yaitu 90,34 NTU, pH awal sebesar 8,18, DHL awal sebesar 3,17, dan TDS sebesar 215.

4.1         Pengaruh Waktu Adsorpsi terhadap Kekeruhan Limbah Bekas Cucian Pakaian

Lamanya waktu pengolahan limbah bekas cucian pakaian oleh partikel adsorben dalam proses adsorpsi akan mempengaruhi kekeruhan dari effluent.

Berdasarkan gambar 4.1 dapat diketahui bahwa kekeruhan terhadap waktu semakin menurun seiring berjalannya waktu. Namun pada awal proses terjadi kenaikan kekeruhan terlebih dahulu hal ini disebabkan karena tidak konstannya pengadukan pada sampel. Kecepatan pengadukan yang rendah menyebabkan kurang efektifnya tumbukan yang terjadi antar adsorben dengan adsorbat sehingga daya serap yang ada bernilai kecil. Untuk kondisi sebaliknya dengan kecepatan pengadukan yang terlalu cepat, maka kemungkinan yang terjadi struktur adsorben cepat rusak, sehingga proses adsorpsi kurang optimal (Alimatun dalam Mulyatna, 2003). Maka dari itu pada waktu 0-20 menit terjadi kenaikan kekeruhan dan penurunan kekeruhan pada menit selanjutnya.

Penurunan kekeruhan pada dasarnya terjadi apabila penyerapan dilakukan dalam jangka waktu yang lama dan debit yang keluar tidak terlalu besar, maka hasil dari adsorban akan terlihat lebih jernih dan nilai kekeruhan akan lebih kecil dibandingkan sampel awal sebelum diserap oleh adsorbat. Hal itu dikarenakan proses interaksi tarik-menarik antara adsorben dan adsorbat akan semakin lama sehingga nilai kekeruhan pun akan semakin turun. Namun, pada waktu tertentu nilai kekeruhan akan mengalami peningkatan kembali dikarenakan karbon aktif yang digunakan sebagai adsorben telah jenuh sehingga proses penyerapannya pun akan berkurang sehingga dapat diketahui seberapa besar penyerapan maksimum yang dapat dilakukan oleh karbon aktif. Tetapi pada grafik menunjukkan sebelum adsorben mengalami penjenuhan, proses telah berhenti. Pada grafik terlihat dari menit ke-20 hingga menit ke-50 grafik terlihat menurun sedangkan pada menit ke 60 nilainya meningkat hanya sedikit yaitu 84,7 NTU, dikarenakan kenaikan grafik hanyalah sedikit atau tidak signifikan sehingga kemungkinan jika grafik diteruskan maka akan masih mengalami penurunan, sehingga dari kurva ini belum didapatkan breaktrough. Hal itu dikarenakan debit yang digunakan pada saat proses berlangsung terlalu besar sehingga volume effluen tidak cukup untuk sampai mendapatkan hasil penyerapan maksimum karbon aktif. 

4.1         Pengaruh Waktu Adsorpsi terhadap pH Air Limbah Bekas Cucian Pakaian

Lamanya waktu pengolahan air limbah bekas cucian pakaian oleh partikel adsorben dalam proses adsorpsi akan mempengaruhi effluent. Pengaruh lamanya waktu proses adsorpsi terhadap pH ditunjukkan pada Gambar 4.2

Berdasarkan Gambar 4.2 dapat diketahui bahwa effluent hasil proses adsorpsi air limbah menggunakan karbon aktif mengalami kenaikan dan penurunan pH seiring dengan bertambahnya waktu adsorpsi. Menurut Bai & Abraham dalam Afrianita (2001), pH adsorbat mempengaruhi gaya elektrostatik ion untuk berhubungan dengan gugus fungsi pada adsorben (Bai & Abraham dalam Afrianita 2001). Pada pH rendah, anion akan muncul ke permukaan yang disebabkan banyaknya ion H+yang muncul pada permukaan adsorben. Hal ini akan mengganggu penyerapan adsorbat. Maka dari itu terjadi ketidakstabilan pH seiring dengan bertambahnya waktu. Selain itu, semakin bertambahnya waktu adsorpsi maka semakin meningkat juga proses penyerapan senyawa – senyawa kimia yang terlarut dalam air limbah tersebut, sehingga ion-ion logam dalam air limbah juga akan terserap. Ion-ion logam tersebut melepas pasangan anion-anionnya sehingga effluent mengandung banyak anion yang menyebabkan pH effluent menjadi bertambah basa.  Tetapi pada menit tertentu effluent mengalami kenaikan pH.  Didalam air limbah bekas cucian pakaian, dikarenakan terdapat detergen yang bersifat basa didalamnya maka pH air limbah pada awalnya adalah basa yaitu 8,18, sehingga pengolahan air yang baik adalah pH air dapat menurunkan pH hingga pH yang dihasilkannya adalah mendekati netral agar hasil proses pengolahan dapat dibuang ke lingkungan. Sehingga kurva yang didapat seharusnya pH akan turun hingga pada titik tertentu kemudian akan naik kembali dimana titik pH terendah yang mendekati netral adalah penurunan optimum pH pada waktu tertentu. Dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa pada proses awal pH terlihat menurun sehingga pH mendekati pH netral yaitu pada menit ke 20 hingga pH mencapai 7,72, akan tetapi pada  menit ke-40 kurva nilai pH meningkat dan turun kembali hingga pH akhir mencapai 7,74. Nilai pH yang meningkat disebabkan karena adsorben sudah mencapai kondisi jenuh sehingga kemampuan adsorben menyerap partikel kimia atau pengotor dalam air limbah bekas cucian pakaian mengalami penurunan. Kemudian setelah pH meningkat, nilai pH kembali turun hingga 7,74. Naik turunnya kurva ini diakibatkan proses adsorpsi menunjukan bahwa hasil proses adsorpsi belum stabil, dimana bila grafik terus dilanjutkan maka kurva masih akan terus turun mendekati pH netral 7. Sehingga untuk penentuan breaktrough pada kurva ini belum dapat ditentukan dikarenakan bila diambil titik pada menit ke 20 dengan pH 7,72, kurva pada menit ke 40 pH turun kembali sehingga kemungkinan kurva belum mendapatkan titik optimum untuk penurunan pH yang mendekati netral, dikarenakan sampel air limbah yang telah habis sehingga tidak dapat melanjutkan proses. Dari data yang dihasilkan didapatkan pH awal sebesar 8,18 dan pH akhir sebesar 7,74. Dan berdasarkan PP no. 82 tahun 2001 air yang baik berada pada kisaran pH sekitar 6-9. Dari data tersebut bisa diketahui bahwa kisaran pH pada proses yang telah dilakukan memenuhi syarat sebagai kualitas air yang baik. Sehingga aplikasinya air hasil pengolahan ini dapat dibuang ke lingkungan bila ditinjau dari segi kisaran pH yang memenuhi syarat sebagai kualitas air yang baik.

4.1         Pengaruh Waktu Adsorpsi terhadap TDS dan DHL Limbah Air Bekas Cucian Pakaian

Berdasarkan data yang diperoleh, lamanya proses adsorpsi akan berpengaruh terhadap perubahan nilai TDS dan DHL pada effluen yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.1

Prinsip daya hantar listrik yaitu semakin lama waktu alir maka daya hantar listriknya akan semakin tinggi dikarenakan waktu alir yang lama dapat dipastikan menghasilkan adsorbat yang jernih (Udin, 2011). Tinggi rendahnya daya hantar listrik pada air dapat menunjukkan banyaknya jumlah logam yang terlarut dalam air. Semakin banyak garam-garan terlarut terionisasi, semakin tinggi pula nilai DHL. Asam, basa dan garam merupakan penghantar listrik yang baik sedangkan bahan organic merupakan penghantar listrik yang buruk.

Adsorbat yang jernih, sedikit mengandung bahan-bahan terlarut didalamnya sehingga pergerakan elektrolit atau ion-ion dalam larutan dapat bergerak dengan cepat sehingga menyebabkan daya hantar listriknya menjadi besar, berbeda dengan larutan yang mengandung berbagai macam bahan-bahan terlarut didalamnya, pergerakan ion akan terganggu dan lebih lambat sehingga menyebabkan daya hantar listrik menjadi kecil. Maka semakin besar DHL maka semakin besar nilai daya hantar listriknya maka dapat disimpulkan kualitas air tersebut semakin baik. Untuk pengaruh DHL terhadap waktu, seharusnya grafik terus meningkat hingga pada satu waktu tertentu, nilai DHL kemudian menurun dimana nilai DHL tertinggi adalah kenaikan DHL optimum pada proses pengolahan menggunakan proses adsorpsi karbon aktif. Akan tetapi pada kurva 4.3.1 pada proses awal terjadi penurunan DHL kemudian DHL naik. Pada kurva ini belum dapat ditentukan breaktrough dikarenakan DHL masih meningkat dan belum terjadi penurunan yang tajam. Sementara itu, pada hubungan antara pengaruh waktu adsorpsi terhadap TDS dapat terlihat dari Gambar 4.3.2

Nilai TDS akan menurun dengan bertambahnya waktu. Penurunan nilai TDS menunjukkan bahwa ukuran kandungan dari bahan-bahan organik maupun anorganik yang terdapat pada limbah air bekas cucian pakaian mengecil. Namun, pada waktu tertentu nilai TDS akan mengalami peningkatan kembali. Pada Gambar 4.3.2 dapat terlihat bahwa nilai TDS pada awal proses mengalami penurunan hingga 91,97 dan 94,48 kemudian kurva meningkat dengan bertambahnya waktu. Dari kurva ini didapat breaktrough pada menit ke 15 dengan nilai TDS sebesar 82 NTU. Dikarenakan pada menit ke 15 ini merupakan penurunan TDS optimum, sehingga proses adsorpsi dapat menurunkan TDS hingga 85 NTU dengan waktu 15 menit. Nilai TDS itu sendiri menunjukan ukuran kandungan gabungan semua bahan anorganik dan organik yang terkandung dalam cairan dalam: (sol koloid) molekul, terionisasi atau mikro-butiran bentuk ditangguhkan. Pada saat nilai TDS meningkat kembali menunjukkan bahwa ukuran kandungan bahan anorganik maupun bahan anorganik yang berasal dari limbah air bekas cucian pakaian membesar. Hal ini dikarenakan karbon aktif yang digunakan sebagai adsorben telah jenuh sehingga proses penyerapannya pun akan berkurang sehingga dapat diketahui seberapa besar penyerapan maksimum yang dapat dilakukan oleh karbon aktif.

TDS yang dihasilkan pada awal sebesar 215 mg/l. Sedangkan pada menit ke 15 menghasilkan TDS sebesar 82 mg/L. Menurut PP no. 85 tahun 2001 standar besarnya TDS pada air berkisar antara 3 – 2000 mg/l. Hal ini menunjukkan bahwa air limbah bekas cucian pakaian tersebut masuk kedalam rentang yang telah ditentukan.

 

Baca laporan selengkapnya disini🙂

Bales Dong

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: