adsorpsi pewarna methylene blue …eprints.uny.ac.id/8424/1/bagian depan.pdf · i adsorpsi pewarna...
TRANSCRIPT
i
ADSORPSI PEWARNA METHYLENE BLUE MENGGUNAKAN PASIR VULKANIK GUNUNG MERAPI
SKRIPSI
Diajukan kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta Untuk Memenuhi Sebagian
Persyaratan Guna Memperoleh Sarjana Sains Kimia
Oleh :
MARIAH RIHAN FASYIR
NIM : 08307141032
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2012
ii
PERSETUJUAN
Skripsi yang berjudul ‘‘Adsorpsi Pewarna Methylene Blue Menggunakan
Pasir Vulkanik Gunung Merapi’’ yang disusun oleh Mariah Rihan Fasyir, NIM
08307141032 ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diujikan.
Disetujui pada tanggal :
10 September 2012
Menyetujui,
Pembimbing Utama, Pembimbing Pendamping,
Dr. Endang Widjajanti LFX M. Pranjoto Utomo, M.Si.
NIP. 19621203 198601 2 001 NIP. 19710408 199802 1 002
Koordinator Tugas Akhir Skripsi
Program Studi Kimia,
Dr. Endang Widjajanti LFX
NIP. 19621203 198601 2 001
iii
PENGESAHAN
Skripsi yang berjudul ‘‘Adsorpsi Pewarna Methylene Blue Menggunakan Pasir
Vulkanik Gunung Merapi” yang disusun oleh Mariah Rihan Fasyir, NIM
08307141032 ini telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 19
September 2012 dan dinyatakan lulus.
DEWAN PENGUJI
Nama Lengkap Jabatan Tanda Tangan
Tanggal
Dr. Endang Widjajanti LFX
NIP. 19621203 198601 2 001
Ketua Penguji .................... ................
M. Pranjoto Utomo, M.Si.
NIP. 19710408 199802 1 002
Sekretaris Penguji .................... ................
Marfuatun, M.Si.
NIP. 19840406 200604 2 001
Penguji Utama .................... ................
Regina Tutik P, M.Si
NIP. 19650911 199101 2 001
Penguji Pendamping .................... ................
Yogyakarta, September 2012
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Yogyakarta
Dekan,
Dr. Hartono NIP. 19620329 198702 1 002
iv
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Mariah Rihan Fasyir
NIM : 08307141032
Program Studi : Kimia
Fakultas : MIPA
Judul Penelitian : Adsorpsi Pewarna Methylene Blue Menggunakan Pasir
Vulkanik Gunung Merapi
Menyatakan bahwa penelitian ini adalah hasil pekerjaan saya yang tergabung
dalam penelitian payung: Dr. Endang Widjajanti LFX yang berjudul: Adsorpsi
Pewarna Azo Menggunakan Pasir Vulkanik Gunung Merapi. Dan Sepanjang
pengetahuan saya tidak berisi materi atau data yang telah dipublikasikan atau
ditulis oleh orang lain atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan
studi pada universitas atau institut lain, kecuali pada bagian-bagian yang telah
dinyatakan dalam referensi.
Tanda tangan dosen penguji yang tertera dalam halaman pengesahan adalah asli.
Jika tidak asli, saya siap menerima sanksi ditunda yudisium pada periode
berikutnya.
Yogyakarta, 19 September 2012
Yang menyatakan,
Mariah Rihan Fasyir NIM. 08307141032
v
MOTTO
“…Allah akan Meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan
orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derjat…”
(QS. Al-Mujadilah: 11)
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”
(QS. Al-Insyirah: 5-6)
Seseorang dengan tujuan yang jelas akan membuat kemajuan walaupun
melewati jalan yang sulit. Seseorang yang tanpa tujuan, tidak akan
membuat kemajuan walaupun ia berada di jalan yang mulus.
(Thomas Carlyle)
“Sesungguhnya segala sesuatu itu tergantung pada niatnya…”
(Hadits)
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Allah SWT…Terima kasih atas segala petunjuk dan kemudahan yang Engkau
berikan dalam hidupku. Segalanya menjadi berarti dengan ridla-Mu.
Karya ini aku persembahkan untuk:
Abi dan Umi tercinta…yang tak pernah berhenti menyayangi, membimbing
dan memberi motivasi kepadaku
adek-adekku tersayang...Mush’ab, Khaulah, Syaima’ & Zinirah,
yang selalu memberi keceriaan & kehangatan, hingga membuat hidupku
terasa begitu indah
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga dengan izin-Nya penulis dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul “Adsorpsi Pewarna Methylene Blue
Menggunakan Pasir Vulkanik Gunung Merapi”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini
tidak terlepas dari bimbingan, arahan dan bantuan serta motivasi dari berbagai
pihak. Oleh karena itu, melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Dr. Hartono, selaku Dekan FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.
2. Dr. Hari Sutrisno, selaku Ketua Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UNY.
3. Dr. Eli Rohaeti, selaku Sekretaris Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA
Universitas Negeri Yogyakarta.
4. Dr. Endang Widjajanti LFX, selaku koordinator Tugas Akhir Skripsi
Program Studi Kimia FMIPA UNY serta Dosen Pembimbing Utama yang
telah memberikan pengarahan, masukan, dan saran dalam penyelesaian
Tugas Akhir Skripsi.
5. M. Pranjoto Utomo, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Pendamping yang telah
memberikan bimbingan, saran serta masukan dalam penyelesaian Tugas
Akhir Skripsi.
6. Marfuatun, M.Si., selaku dosen penguji utama, terima kasih atas pertanyaan,
saran dan masukannya demi sempurnanya laporan Tugas Akhir Skripsi.
7. Regina Tutik Padmaningrum, M.Si., selaku dosen penguji pendamping,
terima kasih atas pertanyaan, saran dan masukannya dalam penyelesaian
laporan Tugas Akhir Skripsi.
8. Susila Kristianingrum, M.Si. selaku pembimbing akademik Program Studi
Kimia FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.
9. Bapak-Ibu Kepala Laboratorium Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA
Universitas Negeri Yogyakarta yang telah membantu pelaksanaan penelitian.
viii
10. Laboran Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.
11. Seluruh Dosen dan Staff Jurusan Pendidikan Kimia.
12. Abi, Umi, adek dan semua keluarga atas do’a, dukungan, motivasi dan kasih
sayangnya.
13. Teman-teman seperjuangan de kiler 2008 atas kebersamaannya selama ini.
14. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Terima kasih
telah mendukung hingga selesainya penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari adanya keterbatasan kemampuan, pengetahuan dan
pengalaman sehingga dalam penulisan skripsi ini masih terdapat banyak
kekurangan. Saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan.
Akhirnya besar harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi
pembaca sekalian.
Yogyakarta, September 2012
Penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL…………………………………………................. i
PERSETUJUAN…………………………………................................... ii
PENGESAHAN………………………………………............................ iii
SURAT PERNYATAAN……………………………………………….. iv
MOTTO.....................................................................................................
HALAMAN PERSEMBAHAN..............................................................
v
vi
KATA PENGANTAR………………………………………….………. vii
DAFTAR ISI………………………………………………………..…... ix
DAFTAR TABEL………………………………………………………. xi
DAFTAR GAMBAR...…………………………………………………. xii
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………….... xiv
ABSTRAK………………………………………………………..……... xv
ABSTRACT………………………………………………………..…… xvi
BAB I PENDAHULUAN………………………………………............
A. Latar Belakang Masalah ……………………………………..............
B. Identifikasi Masalah ………………………..………………..............
C. Pembatasan Masalah …..…………………………………….............
D. Perumusan Masalah ………………………….…………...................
E. Tujuan Penelitian ……………………………………........................
F. Manfaat Penelitian …………………………………..........................
BAB II KAJIAN PUSTAKA ...………………………………...............
A. Deskripsi Teori ………………………………………………............
1. Pasir Vulkanik ………………….………………………….........
2. Methylene Blue…………………………………………………..
3. Adsorpsi………………………………………............................
4. Spektrofotometri UV-Vis ……..…….………………….............
5. Spektrofotometri Inframerah…………..……………………….
1
1
3
3
3
4
4
5
5
5
6
8
11
12
x
6. Difraksi Sinar-X …...…………………………...………….........
B. Penelitian yang Relevan …………………………..………................
C. Kerangka Berfikir ………………………………………...................
BAB III METOE PENELITIAN………………....................................
A. Subjek dan Objek Penelitian ……………………...............................
B. Variabel Penelitian……………………...............................................
C. Alat dan Bahan Penelitian…………………………............................
D. Prosedur Penelitian …………………………….................................
E. Teknik Analisis Data …....……………………..................................
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ……………..
A. Hasil Penelitian ……………………………………………………...
1. Aktivasi dan Karakter Pasir Vulkanik Sebelum dan Setelah Aktivasi………………………………………………………….
2. Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue…….
a. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu…….
b. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi
3. Karakter Pasir Vulkanik Sebelum dan Setelah Adsorpsi……….
B. Pembahasan …………………………………………………............
1. Aktivasi dan Karakter Pasir VulkanikSebelum dan Setelah Aktivasi………………………………………………………….
2. Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue…….
c. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu…….
d. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi
3. Karakter Pasir Vulkanik Sebelum dan Setelah Adsorpsi……….
4. Perubahan pH …………………………………………………..
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………………………….........
A. Kesimpulan………………………...……….…..................................
B. Saran ……………………………………...…....................................
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………..........
LAMPIRAN..............................................................................................
13
14
15
16
16
16
16
17
20
21
21
21
22
22
23
24
26
26
26
26
28
30
31
33
33
33
34
37
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Nama dan Struktur Kimia Kromofor…………………………….. 8
Tabel 2. Data Waktu Kontak, pH, Konsentrasi Awal Terukur, Konsentrasi Akhir dan Daya Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu……………………………... 23
Tabel 3. Data Konsentrasi Awal Teoritis, pH, Konsentrasi Awal Terukur, Konsentrasi Akhir dan Daya Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi ……….……. 24
Tabel 4. Interpretasi Spektrum Inframerah Pasir Vulkanik Sebelum Adsorpsi …………………………………………………………. 25
Tabel 5. Interpretasi Spektrum Inframerah Pasir Vulkanik Setelah Adsorpsi …………………………………………………………. 25
Tabel 6. Data Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu………………………………………………….. 27
Tabel 7. Data Adsorpsi Pasir Vulkanik terhadap Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi……………………………………………. 28
Tabel 8. Data Absorbansi dan Konsentrasi Larutan Standar Methylene Blue................................................................................................. 40
Tabel 9. Data Waktu Kontak, Konsentrasi Awal Terukur, Konsentrasi Akhir dan Daya Adsorpsi pada Fungsi Waktu ………………….. 42
Tabel 10. Data Konsentrasi Awal Teoritis, Konsentrasi Awal Terukur, Konsentrasi Akhir dan Daya Adsorpsi pada Fungsi Konsentrasi... 43
Tabel 11. Data Isoterm Langmuir ………………………………………….. 44
Tabel 12. Data Isoterm Freundlich ………………………………………… 45
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Struktur Albit...………………………………………………… 6
Gambar 2. Difraktogram Albit …………………………………..………… 6
Gambar 3. Struktur Kimia Molekul Methylene Blue ………………………. 7
Gambar 4. Grafik Hubungan antara Absorbansi dengan Konsentrasi …….. 12
Gambar 5. Pantulan Sinar-X oleh Bidang Atom S1S1 dan S2S2 Terpisah pada Jarak d…………………………………………………….. 14
Gambar 6. Difraktogram Pasir Vulkanik (a) Sebelum Aktivasi (b) Setelah Aktivasi…………………………………………………………. 21
Gambar 7. Spektrum Inframerah Pasir Vulkanik (a) Sebelum Adsorpsi (b) Setelah Adsorpsi ……………………………………………….. 25
Gambar 8. Grafik Daya Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu…………………………………………………………… 26
Gambar 9. Grafik Daya Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi …………………………………………………….. 28
Gambar 10. Grafik Isoterm Langmuir ………………………………………. 29
Gambar 11. Grafik Isoterm Freundlich ……………………………………... 30
Gambar 12. Kurva Larutan Standar Pewarna Methylene Blue ……………… 40
Gambar 13. Aktivasi Pasir Vulkanik...................................…………………. 46
Gambar 14. Pembuatan Larutan Induk... ……………………………………. 46
Gambar 15. Pembuatan Larutan Standar Pewarna Methylene Blue ..……….. 47
Gambar 16. Pengukuran Panjang Gelombang Maksimum Pewarna Methylene Blue ……………….…............................................... 48
Gambar 17. Pembuatan Adsorbat untuk Variasi Waktu ………....................
48
xiii
Gambar 18. Pembuatan Adsorbat untuk Variasi Konsentrasi………………. 48
Gambar 19. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Berbagai Variasi Waktu Kontak…………………………….…………………….. 49
Gambar 20. Adsorpsi Pewarna Methylene Blue pada Berbagai Konsentrasi Pewarna ………………………………………………………... 50
Gambar 21. Difraktogram Pasir Vulkanik Sebelum Aktivasi ………………. 51
Gambar 22. Difraktogram Pasir Vulkanik Setelah Aktivasi ……………….. 53
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Pembuatan Larutan Methylene Blue …………………………… 37
Lampiran 2. Pembuatan Kurva Larutan Standar Pewarna Methylene Blue …. 40
Lampiran 3. Perhitungan Daya Adsorpsi pada Fungsi Waktu …….……….... 41
Lampiran 4. Perhitungan Daya Adsorpsi Pasir pada Fungsi Konsentrasi…… 43
Lampiran 5. Perhitungan Parameter Isoterm Langmuir ……………….......... 44
Lampiran 6. Perhitungan Parameter Isoterm Freundlich………………......... 45
Lampiran 7. Skema Prosedur Penelitian ………………................................. 46
Lampiran 8. Difraktogram Pasir Vulkanik……………................................... 51
Lampiran 9. Spektrum Pasir Vulkanik………..………................................... 55
Lampiran 10. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum………..................... 57
Lampiran 11. Absorbansi Larutan Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Waktu……………....................................................................... 58
Lampiran 12. Absorbansi Larutan Pewarna Methylene Blue pada Fungsi Konsentrasi……………............................................................... 61
Lampiran 13. Absorbansi Larutan Standar Pewarna Methylene Blue ……….... 65
xv
ADSORPSI PEWARNA METHYLENE BLUE MENGGUNAKAN PASIR VULKANIK GUNUNG MERAPI
Oleh
Mariah Rihan Fasyir
08307141032
Pembimbing Utama : Dr. Endang Widjajanti LFX Pembimbing Pendamping : M. Pranjoto Utomo, M. Si.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakter pasir vulkanik Gunung Merapi, mengetahui waktu maksimum adsorpsi pewarna methylene blue oleh pasir vulkanik, mengetahui daya adsorpsi pasir vulkanik pada berbagai variasi konsentrasi pewarna methylene blue pada waktu maksimumnya, serta mengetahui pola isoterm adsorpsi pasir vulkanik terhadap pewarna methylene blue.
Pasir vulkanik diaktivasi dengan asam nitrat pekat selama 6 hari, kemudian disaring menggunakan penyaring buchner dan dikeringkan dengan oven pada suhu 150 °C selama 12 jam. Sampel dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis, spektrofotometer FTIR dan difraksi sinar-X. Adsorpsi dilakukan pada variasi waktu kontak selama 10 sampai 360 menit dan variasi konsentrasi pewarna methylene blue yaitu 10 sampai 70 ppm. Daya adsorpsi ditentukan dengan menghitung banyaknya pewarna yang berkurang per gram adsorben (mg/g).
Data difraktogram difraksi sinar-X menunjukkan bahwa pada pasir vulkanik terdapat albit, baik sebelum maupun setelah aktivasi. Data spektrum inframerah menunjukkan bahwa sebelum dan setelah adsorpsi terdapat gugus O-H, Si-OH, Si-O dan Al-OH. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu maksimum adsorpsi adalah 15 menit dan daya adsorpsi pada variasi konsentrasi pewarna methylene blue menunjukkan kenaikan dari 10 sampai 70 ppm. Pola isoterm adsorpsi pewarna methylene blue mengikuti pola isoterm Freundlich. Kata Kunci : pasir vulkanik, methylene blue, adsorpsi
xvi
ADSORPTION OF METHYLENE BLUE USING MERAPI VOLCANIC SAND
By :
Mariah Rihan Fasyir
08307141032
Supervisor : Dr. Endang Widjajanti LFX Co - Supervisor : M. Pranjoto Utomo, M. Si
ABSTRACT
The aims of this research were to know the characteristic of Merapi volcanic sand, to find out the maximum time of volcanic sands onto methylene blue dye using adsorption, to know the adsorption capacity of volcanic sand to the methylene blue dye within various dye concentration on the maximum exposure time and to determine the adsorption isotherm of methylene blue adsorption onto volcanic sand.
Volcanic sand was soaked with pure nitric acid (HNO3) for 6 days. Volcanic sands then filtered by buchner and dried in oven at 150˚C for 12 hours. Sample was analized by UV-Vis spectrophotometer, FTIR spectrophotometer, and XRD. The adsorption processes was done by contacting volcanic sand with methylene blue dye in various exposure time and dye concentration. The exposure times were from 10 to 360 minutes and the dye concentrations were from 10 to 70 ppm. Adsorption capacity was determined by calculate amount of dye which decrease per gram adsorbent (mg/g).
The XRD diffractogram showed that the compound of volcanic sand was albite. The infrared spectrum showed O-H, Si-OH, Si-O, dan Al-OH were found before and after the adsorption. The result of the research showed that the optimum exposure time was 15 minutes and the adsorption capacity increase in various dye concentration from 10 to 70 ppm. The adsorption processes was Freundlich isotherm.
Keywords : volcanic sand, methylene blue, adsorption