kajian efektivitas pengolahan air minum … · adsorben lempung dan andisol dengan koefisien...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

KAJIAN EFEKTIVITAS PENGOLAHAN AIR MINUM

MENGGUNAKAN CAMPURAN LEMPUNG DAN ANDISOL

UNTUK MENJERAP LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) DAN

BAKTERI PATOGEN

TESIS

Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Magister

Program Studi Ilmu Lingkungan

Oleh

FATHONI FIRMANSYAH

NIM A131302003

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user

ii




BAKTERI PATOGEN

TESIS

Oleh:

Fathoni Firmansyah

A131302003

Komisi

Pembimbing Nama Tanda Tangan Tanggal

Pembimbing I

Dr. Pranoto, M.Sc

………………….

…. ....................2015

NIP. 196811241994031001

Pembimbing II Inayati, S.T.,M.T,Ph.D …………………. …. ................... 2015

NIP. 195406051991031002

Telah dinyatakan memenuhi syarat

Pada tanggal ...................... 2015

Kepala Program Studi Ilmu Lingkungan

Program Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si

NIP. 19591205 198503 2 001


commit to user

iii




BAKTERI PATOGEN

TESIS

Oleh:

Fathoni Firmansyah

A131302003

Telah dipertahankan di depan penguji

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

pada tanggal

Tim Penguji :

Jabatan Nama Tanda Tangan

Kepala Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si ………………..

NIP. 195912051985032001

Sekretaris Dr. Sunarto, M.S

………………..

NIP. 195406051991031002

Anggota Penguji Dr. Pranoto, M.Sc ………………...

NIP. 196811241994031001

Anggota Penguji Inayati, S.T.,M.T,Ph.D ………………...

NIP. 195406051991031002

Mengetahui,

Direktur Program Pascasarjana

Kepala Program Studi Ilmu Lingkungan

Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd.

Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si

NIP. 196007271987021001

NIP. 195912051985032001


commit to user

iv

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS

Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa:

Tesis yang berjudul: “KAJIAN EFEKTIVITAS PENGOLAHAN AIR

MINUM MENGGUNAKAN CAMPURAN LEMPUNG DAN ANDISOL

UNTUK MENJERAP LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) DAN BAKTERI

PATOGEN” ini adalah karya penelitian saya sendiri dan bebas plagiat, serta

tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk

memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah

ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai

acuan dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka.

Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka

saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan

(Permendiknas No. 17 tahun 2001).

Publikasi sebagian atau keseluruhan isi tesis pada jurnal atau forum ilmiah lain

harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs-UNS

sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester

(enam bulan sejak pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi dari sebagian

atau keseluruhan tesis ini, maka Prodi Ilmu Lingkungan PPs-UNS berhak

mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi Ilmu

Lingkungan. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini,

maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku.

Surakarta, 2015

Fathoni Firmansyah


commit to user

v

ABSTRAK

Fathoni Firmansyah. A131302003. 2015. Kajian Efektivitas Pengolahan Air

Minum Menggunakan Campuran Lempung Dan Andisol Untuk Menjerap Logam

Berat Kadmium (Cd) Dan Bakteri Patogen. Pembimbing I Dr. Pranoto, M.Sc.,

Pembimbing II Inayati, S.T.,M.T,Ph.D. Program Studi Ilmu Lingkungan,

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Air merupakan sumber daya alam yang sangat penting bagi semua mahluk

hidup. Keberadaan polutan logam berat salah satunya kadmium (Cd) di dalam

badan air merupakan masalah lingkungan yang memberi dampak negatif terhadap

kualitas sumber air. Adsorpsi merupakan salah satu cara atau metode yang sering

digunakan untuk pengolahan air limbah menjadi air bersih. Lempung dan andisol

digunakan sebagai penjerap (adsorben) ion logam kadmium (Cd) dengan metode

batch. Teknologi penjernih air menggunakan filter keramik digunakan untuk

mengurangi kandungan logam kadmium (Cd) dan bakteri patogen dalam air.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh komposisi lempung dan

andisol, suhu aktivasi dan waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi logam

kadmium (Cd) dalam larutan model, kondisi optimum adsorpsi dan efektivitas

pengolahan air minum sesuai Permenkes menggunakan adsorben campuran

lempung dan andisol dalam menjerap logam kadmium (Cd) dan bakteri patogen.

Identifikasi dan karakterisasi adsorben dilakukan dengan uji NaF,

Spektroskopi infra merah (FTIR), difraksi sinar-x (XRD), luas permukaan spesifik

dan keasaman total spesifik. Konsentrasi logam kadmium (Cd) dianalisis dengan

spektroskopi serapan atom. Isoterm adsorpsi ditentukan dengan persamaan

Freundlich dan Langmuir. Teknologi penjernih air dimodifikasi menggunakan

filter keramik yang dibuat dengan komposisi campuran lempung dan andisol.

Hasil penelitian menunjukkan sampel lempung dan andisol mengandung

mineral-mineral alofan. Kondisi optimum adsorpsi dicapai pada suhu aktivasi

200oC, waktu kontak 60 menit dan komposisi adsorben 60:40% lempung

berbanding andisol. Isoterm Freundlich mewakili adsorpsi kadmium (Cd) pada

adsorben lempung dan andisol dengan koefisien determinasi (R2) (0,98) dan

konstanta (k) (1,59), lebih tinggi dibandingkan Langmuir. Hasil pengukuran

menunjukkan teknologi penjernih air menggunakan filter keramik efektif

menurunkan kandungan logam kadmium (Cd) yaitu sebesar 99% dan bakteri

patogen dalam air yaitu sebesar 100%.

Kata kunci : Kadmium, Adsorpsi, Lempung, Andisol, Teknologi Penjernih Air

Filter Keramik.


commit to user

vi

ABSTRACT

Fathoni Firmansyah. A131302003. 2015. A Study on the Effectiveness of

Drinking Water Processing Using Clay and Andisol Mixture to Adsorb Cadmium

(Cd) Heavy Metal and Pathogenic Bacteria. First Counselor: Dr. Pranoto, M.Sc.

Second Counselor Inayati, S.T., M.T. Ph.D. Ecological Study Program, Surakarta

Sebelas Maret University.

Water is a natural resource very important to all of living organism. The

existence of heavy metal pollutants, one of which is Cadmium (Cd) in water body

is an environmental problem exerting negative effect on the quality of water

source. Adsorption is a way or method frequently used to process liquid waste

into clean water. Clay and andisol is used as adsorbent of cadmium (Cd) metallic

ion with batch method. Water purifying technology using ceramic filter was used

to reduce Cadmium (Cd) metal content and pathogenic bacteria in the water. This

research aimed to find out the effect of clay and andisol composition, activation

temperature and contact time on cadmium (Cd) metal adsorption in model

solution, adsorption optimum condition and effectiveness of drinking water

processing according to Permenkes using adsorbent made of clay and andisol

mixture in adsorbing Cadmium (Cd) metal and pathogenic bacteria.

Identification and characterization of adsorbent was conducted with NaF

test, infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), specific surface

width and total specific acidity. Cadmium (Cd) metal concentration was analyzed

with atomic adsorption spectroscopy. Adsorption isotherm was determined using

Freundlich and Langmuir. Water purifying technology was modified using

ceramic filter made of clay and andisol mixture composition.

The result of research showed that clay and andisol sample contained

allophane mineral. The optimum condition of adsorption was achieved at

activation temperature of 200oC, contact time of 60 minuets and adsorbent

composition of 60:40% (clay : andisol). Freundlich isotherm represented

Cadmium (Cd) adsorption in clay and andisol adsorbent with coefficient of

determination (R2) (0.98) and constant (k) (1.59) higher than Langmuir. The result

of measurement showed that water purifying technology using ceramic filter

effectively lowered cadmium (Cd) metal content of 99% and pathogenic bacteria

of 100% in water.

Keywords: Cadmium, Adsorption, Clay, Andisol, Water Purifying Technology,

Ceramic Filter.


commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur senantiasa dipanjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan penyusunan tesis dengan judul “Kajian Efektivitas Pengolahan Air

Minum Menggunakan Campuran Lempung dan Andisol Untuk Menjerap Logam

Berat Kadmium (Cd) dan Bakteri Patogen”.

Tesis ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mencapai

derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Ucapan terima kasih Penulis sampaikan kepada Dr. Pranoto, M.Sc. selaku

pembimbing utama dan Inayati, M.T., Ph.D, selaku pembimbing anggota yang

telah menyediakan waktu, tenaga dan pikiran di sela-sela kesibukannya untuk

membimbing dan mengarahkan Penulis mulai dari penyusunan proposal,

penelitian, ujian, dan penyusunan Tesis.

Tidak lupa pada kesempatan ini Penulis juga menyampaikan terima kasih

kepada:

1. Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd., selaku Direktur Program

Pascasarjana Universitas Sebelas Maret yang memberikan ijin penelitian

tesis.

2. Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si, selaku Kepala Program Studi Ilmu

Lingkungan UNS yang sudah memberikan ijin penelitian tesis.

3. Dr. Sunarto, M.S., selaku Sekretaris Penguji yang telah memberikan koreksi

demi

kesempurnaan penyusunan tesis ini.

4. Seluruh dosen dan staf di Program Studi Ilmu Lingkungan yang sudah

membantu dalam menyeleseikan tesis ini.

5. Orang tua, mertua, istri, kakak dan adik-adik yang selalu memberikan doa,

nasihat, kasih sayang, dan dukungan baik moril maupun materiil yang tidak

ternilai harganya sehingga Penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini.


commit to user

viii

6. Kepala dan staf Laboratorium Pusat, Sub Laboratorium Kimia dan Biologi

Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mengijinkan dan membantu

Penulis untuk melakukan penelitian di laboratorium.

7. Teman-teman Ilmu Lingkungan 2013 yang selalu memberikan motivasi.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh

karena itu dengan kerendahan hati Penulis menerima masukan berupa saran dan

kritik membangun dari para pembaca. Besar harapan Penulis, semoga Tesis ini

bermanfaat bagi semua dan pihak-pihak terkait.

Surakarta, 2015

Penyusun


commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI TESIS ......................... iv

ABSTRAK ......................................................................................................... v

ABSTRACT ....................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ........................................................... 1

B. Rumusan Masalah .................................................................... 4

C. Tujuan Penelitian ...................................................................... 5

D. Manfaat Penelitian ................................................................... 5

BAB II LANDASAN TEORI ...................................................................... 6

A. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 6

1. Air ........................................................................................ 6

2. Lempung .............................................................................. 7

3. Andisol ................................................................................ 9

4. Logam Berat Kadmium (Cd) ................................................ 10

5. Adsorpsi ............................................................................... 13

6. Bakteri Patogen dan Indikator Air Minum .......................... 16

7. Teknologi Penjernihan Air ................................................... 19

B. Kerangka Berpikir .................................................................... 22

C. Hipotesis ................................................................................... 23

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................ 24

A. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................. 24


commit to user

x

B. Metode Penelitian ..................................................................... 24

C. Alat dan Bahan ......................................................................... 24

D. Prosedur Penelitian.................................................................... 25

E. Teknik Pengumpulan Data dan Analisis Data ......................... 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 34

A. Karakteristik Adsorben ............................................................ 34

B. Uji Kinerja Adsorben terhadap Ion Logam Kadmium (Cd) .... 39

C. Penentuan Isoterm Adsorpsi .................................................... 44

D. Teknologi Penjernih Air ........................................................... 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 51

A. Kesimpulan .......................................................................... 51

B. Saran .................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 52

LAMPIRAN ....................................................................................................... 58


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Data hasil analisis gugus fungsi lempung dan andisol .......................... 36

Tabel 2. Hasil Analisis XRD tanah Lempung dan Andisol ............................... 37

Tabel 3. Data penentuan luas permukaan .......................................................... 38

Tabel 4. Data penentuan keasaman .................................................................... 39

Tabel 5. Persamaan Regresi Linear Jerapan Ion Logam Kadmium (Cd)

Larutan Model ....................................................................................... 46

Tabel 6. Data hasil pemeriksaan awal air sumur ................................................ 48

Tabel 7. Data hasil pemeriksaan air sumur melalui teknologi penjernih air ..... 49


commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Ilustrasi Adsorbsi dengan persamaan Langmuir .............................. 15

Gambar 2. Membran spiral wound atau Lilit-spiral .......................................... 21

Gambar 3. Kerangka Berpikir ............................................................................ 22

Gambar 4. Spektra FT-IR alofan ...................................................................... 35

Gambar 5. Spektra FT-IR Lempung ................................................................. 35

Gambar 6. Difraktogram XRD lempung dan tanah andisol .............................. 37

Gambar 7. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Berbagai Variasi Suhu

Aktivasi dan Waktu Kontak terhadap Komposisi Adsorpsi............. 43

Gambar 8. Perbandingan kapasitas adsorpsi adsorben terbaik dengan

komposisi lempung:andisol ............................................................. 44

Gambar 9. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Berbagai Komposisi

Adsorben dan Waktu Kontak terhadap Suhu Aktivasi..................... 45

Gambar 10.Perbandingan kapasitas adsorpsi variasi komposisi

lempung:tanah andisol dan suhu kalsinasi terhadap variasi waktu

kontak. .............................................................................................. 46

Gambar 11. Kurva Isoterm Langmuir Ion Logam Kadmium (Cd) ..................... 48

Gambar 12. Kurva Isoterm Freundlich Ion Logam Kadmium (Cd) ................... 49


commit to user

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Data pengambilan sampel tanah andisol ........................................ 59

Lampiran 2. Hasil analisis gugus fungsi tanah andisol dengan FT-IR .............. 60

Lampiran 3. Hasil analisis gugus fungsi tanah andisol dengan FT-IR ............. 61

Lampiran 4. Hasil analisis gugus fungsi lempung dan tanah andisol sebelum adsorpsi

dengan FTIR ................................................................................. 62

Lanpiran 5. Hasil analisis gugus fungsi lempung dan tanah andisol sesudah

adsorpsi dengan FTIR .................................................................... 63

Lampiran 6. Spektra FT-IR Alofan Standar (Devnita, 2005) ............................. 64

Lampiran 7. Kurva standar ion logam Kadmium (Cd) ...................................... 64

Lampiran 8. Data JCPDS (Joint Committee On Difraction Standarts) .............. 65

Lampiran 9. Tabel Jarak d Mineral-mineral Lempung (Radiasi Cu Kα) (Tan,

1982) ............................................................................................. 67

Lampiran 10.Data konsentrasi sisa hasil analisis adsorpsi ion logam

Kadmium (Cd) oleh adsorben dengan AAS pada larutan model ... 68

Lampiran 11.Data perhitungan kapasitas adsorpsi dan % Kadmium (Cd)

teradsorp ........................................................................................ 72

Lampiran 12. Hasil analisis luas permukaan lempung dengan SAA ................. 75

Lampiran 13. Hasil analisis luas permukaan tanah andisol dengan SAA .......... 76

Lampiran 14. Perhitungan penentuan keasaman ................................................ 86

Lampiran 15. Data isoterm adsorpsi ion logam Kadmium (Cd) ........................ 87

Lampiran 16. Hasil Laboratorium air sumur sebelum dan sesudah melalui

teknologi penjernih air ...................................................................... 88

Lampiran 17. Gambar alat teknologi penjernih air .............................................. 90

Lampiran 18. Biodata .......................................................................................... 91


commit to user

1

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Air merupakan sumber daya alam yang penting bagi semua mahluk hidup.

Manusia dalam kehidupan sehari-hari memerlukan air untuk berbagai keperluan

mulai dari air minum, mencuci, mandi, dan kegiatan-kegiatan vital lainnya

sehingga pengelolaan air menjadi pertimbangan yang utama untuk menentukan

apakah sumber air yang telah diolah menjadi sumber air yang dapat digunakan

atau tidak (Kusnaedi, 2002). Hal utama yang perlu diperhatikan dalam mengolah

air yang akan dikonsumsi adalah menyediakan air yang aman dikonsumsi dari

segi kesehatan. Sumber air, baik air permukaan maupun air tanah, akan terus

mengalami peningkatan kontaminasi pencemar disebabkan meningkatnya

aktivitas pertanian dan industri. Air hasil produksi yang diharapkan konsumen

adalah air yang bebas dari warna, kekeruhan, rasa, bau, nitrat, ion logam

berbahaya dan berbagai macam senyawa kimia organik seperti pestisida dan

senyawa terhalogenasi. Permasalahan kesehatan yang berkaitan dengan

kontaminan tersebut di atas meliputi kanker, gangguan pada bayi yang lahir,

kerusakan jaringan saraf pusat, dan penyakit jantung (Sawyer, 1994).

Di Indonesia rata-rata keperluan air adalah 60 liter per kapita, meliputi 30

liter untuk keperluan kamar mandi, 15 liter untuk keperluan minum dan sisanya

untuk kepeluan lainnya. Untuk negara-negara yang sudah maju ternyata jumlah

tersebut sangat tinggi, seperti untuk kota Chicago dan Los Angeles (Amerika

Serikat) masing masing 800 dan 640 liter, kota Paris 480 liter, kota Tokyo 530

liter dan kota Uppsala 750 liter per kapita per hari (Widiyanti dkk, 2004).

Sejalan dengan kemajuan dan peningkatan taraf kehidupan, maka jumlah

penyediaan air selalu meningkat untuk setiap saat. Akibatnya kegiatan untuk

pengadaan sumber-sumber air baru, setiap saat terus dilakukan antara lain dengan:

1) Mencari sumber-sumber air baru baik berbentuk air tanah, air sungai, air

danau.


commit to user

2

2) Mengolah dan menawarkan air laut.

3) Mengolah dan menjernihkan kembali sumber air kotor yang telah tercemar

seperti air sungai, air danau.

Pengadaan air bersih untuk kepentingan rumah tangga seperti untuk air

minum, air mandi dan sebagainya harus memenuhi persyaratan yang sudah

ditentukan peraturan internasional (WHO dan APHA) ataupun peraturan nasional.

Dalam hal ini kualitas air bersih di Indonesia harus memenuhi persyaratan yang

tertuang dalam Permenkes No. 492/Menkes/Per/IV/2010.

Keberadaan polutan logam berat di dalam badan air merupakan masalah

lingkungan saat ini yang secara signifikan memberi dampak negatif terhadap

kualitas sumber air karena material ini bersifat toksik dan tidak terbiodegradasi.

Peningkatan konsentrasi logam berat di lingkungan menyebabkan logam-

logam tersebut terkumpul di dalam rantai kehidupan air - tumbuhan - hewan -

manusia sehingga menjadi ancaman yang luar biasa bagi metabolisme kehidupan.

Karena itu, adanya logam berat di dalam air akan membahayakan kesehatan

karena daya racunnya yang tinggi (Naiya et al., 2009).

Upaya pengolahan air limbah menjadi air bersih telah dilakukan beberapa

cara. Adsorpsi merupakan salah satu cara atau metode yang sering digunakan

karena prosesnya relatif sederhana dan bahan-bahannya mudah diperoleh.

Lempung (clay), alofan, karbon aktif, zeolit, dan biomassa merupakan beberapa

contoh adsorben yang sering digunakan (Sistha, 2013).

Selain itu proses pengolahan air baku menjadi air minum, diperlukan

pengolahan yang memenuhi standar kualitas yang ada, agar produk yang

dihasilkan berkualitas tinggi dan tidak membahayakan kesehatan manusia.

Pengolahan air minum yang sudah diterapkan di Indonesia berupa pengolahan

konvensional yang terdiri dari koagulasi-flokulasi, sedimentasi dan filtrasi.

Pengolahan konvensional ini memiliki keterbatasan seperti membutuhkan luas

lahan besar, operasional dan perawatan yang rumit hingga kualitas air yang masih

di bawah standar. Hal ini menimbulkan pemikiran untuk mengembangkan lebih

jauh bahkan hingga memodifikasinya dengan teknologi baru. Akhir-akhir ini,

salah satu teknologi yang banyak digunakan di negara- negara maju adalah


commit to user

3

teknologi membran. Teknologi ini merupakan teknologi yang ramah lingkungan

karena tidak menimbulkan dampak yang buruk bagi lingkungan teknologi

membran ini dapat mengurangi senyawa organik dan anorganik yang berada

dalam air tanpa adanya penggunaan bahan kimia dalam pengoperasiannya

(Wenten, 1999).

Indonesia merupakan salah satu daerah vulkanis paling aktif di dunia, yang

mempunyai sekitar 129 gunung api yang tersebar di berbagai pulau (Sudradjat,

1992). Aktivitas gunung api menghasilkan bahan piroklastik yang merupakan

sumber bahan induk tanah vulkanis, yang dalam sistem taksonomi tanah

diklasifikasikan sebagai andisol (Soil Survey Staff, 1990). Luas tanah andisol di

Indonesia mencapai 6,5 juta ha atau sekitar 3,4 % dari luas daratan dan merupakan

areal pertanian yang penting, terutama untuk tanaman hortikultura dan

perkebunan (Lembaga Penelitian Tanah, 1972).

Andisol termasuk tanah yang produktif, akan tetapi sebagian besar belum

dimanfaatkan secara optimal. Tanah ini mempunyai sifat yang unik dan khas

seperti berat jenis (bulk density) rendah, permeabilitas tinggi, struktur tanah stabil,

kandungan Al/Fe aktif tinggi, fiksasi fosfat tinggi, dan muatan. Sifat dan ciri

kimia, fisika dan morfologi andisol ini berkaitan erat dengan mineral liat non

kristalin seperti alofan dan ferihidrit serta mineral liat parakristalin imogolit yang

dijumpai pada tanah ini (Wada, 1989). Alofan merupakan mineral liat tanah yang

paling reaktif karena mempunyai daerah permukaan khas yang sangat luas dan

mempunyai banyak gugus fungsional aktif (Farmer et al., 1991).

Munir (1996) menyatakan bahwa alofan mempunyai porositas, daya serap,

dan pertukaran kation yang tinggi, sehingga alofan bisa dimanfaatkan sebagai

adsorben, misalnya adsorben logam berat dalam limbah industri. Beberapa

penelitian sebelumnya telah dilakukan dengan memanfaatkan alofan sebagai

adsorben dalam menyerap tembaga, arsen, sianida, phospat, dan kadmium. Alofan

alam dari Gunung Lawu telah dimanfaatkan sebelumnya oleh Heraldy dkk (2004)

untuk adsorpsi ion logam seng (Zn) pada limbah elektroplating.

Lempung merupakan bagian dari tanah liat yang memiliki pori-pori, situs

aktif pada permukaannya, dan berkomposisi alumunium silikat hidrous


commit to user

4

(Al2O3.2SiO2.3H2O) (Army, 2009). Lempung secara mudah dapat dikenal dari

warnanya yang abu-abu dan sifatnya yang liat. Jenis lempung tergantung pada

kandungan mineral dan susunan struktur dasarnya. Menurut Bhattacharyya dan

Gupta (2008), lempung yang umumnya mengandung komposisi mineral kaolinit

dalam tanah berperan aktif sebagai perangkap alami polutan-polutan seperti logam

berat yang mengalir bersama air di permukaan tanah melalui peristiwa adsorpsi

atau pertukaran ion. Keunggulan lempung sebagai adsorben ditunjang pula oleh

sifat-sifat yang dimilikinya, antara lain luas permukaan spesifik yang tinggi, stabil

secara kimia dan mekanik, struktur permukaan yang bervariasi, kapasitas

pertukaran ion yang tinggi serta adanya asam-asam Bronsted dan Lewis.

Berdasarkan permasalahan di atas dimana kebutuhan air semakin meningkat,

keunggulan karakter tanah andisol dan lempung serta pencampuran dan aktivasi

dalam penelitian ini, maka diharapkan ada peningkatan kemampuan sebagai

adsorben terhadap ion logam berat seperti kadmium (Cd) dan bakteri patogen

dalam air sehingga dapat dimanfaatkan sebagai air yang layak minum.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, peneliti merumuskan permasalahan

sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh komposisi tanah lempung dan andisol, suhu aktivasi dan

waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam

larutan model?

2. Bagaimana kondisi optimum adsorpsi campuran tanah lempung dan andisol

sebagai penjerap ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model?

3. Bagaimana efektivitas pengolahan air minum menggunakan campuran

lempung dan andisol untuk menjerap logam berat kadmium (Cd) dan bakteri

patogen?


commit to user

5

C. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh komposisi tanah lempung dan andisol, suhu aktivasi

dan waktu kontak terhadap kapasitas adsorpsi ion logam kadmium (Cd)

dalam larutan model.

2. Mengetahui kondisi optimum adsorpsi campuran tanah lempung dan andisol

sebagai penjerap ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model.

3. Mengetahui efektivitas pengolahan air minum menggunakan campuran

lempung dan andisol untuk menjerap logam berat kadmium (Cd) dan bakteri

patogen.

D. Manfaat Penelitian

1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan bukti empiris tentang efektivitas

pengolahan air minum menggunakan campuran lempung banding andisol.

2. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukan bagi pengembangan

ilmu pengetahuan dan teknologi, terutama yang berkaitan dengan sifat kimia-

fisika dari lempung, andisol, dan campuran lempung dan andisol serta

aktivasi campuran lempung dan andisol sehingga dapat meningkatkan

kemampuan daya serap campuran lempung dan andisol dalam pengolahan air

minum.

3. Penelitian ini diharapkan mendapatkan adsorben alternatif yang ramah

lingkungan dan efektif dalam pengolahan air minum yaitu campuran lempung

dan andisol.


commit to user

6

BAB II. LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Air

Air merupakan unsur yang mempunyai peran utama dalam kehidupan di bumi

ini. Air dikenal sebagai sumber daya yang terbarukan, namun dari segi kualitas

maupun kuantitas membutuhkan upaya dan waktu untuk dapat berlangsung baik.

Kriteria dan standar kualitas air didasarkan atas beberapa hal antara lain

keberadaan logam berat, anorganik, tingkat toksisitas, dan teremisinya pencemar

ke lingkungan. Air adalah pelarut yang baik, oleh sebab itu di dalamnya paling

tidak terlarut sejumlah kecil zat-zat anorganik dan organik. Dengan kata lain,

tidak ada air yang benar-benar murni dan hal ini menyebabkan dalam setiap

analisis air ditemukan zat-zat terlarut (Wijayanti, 2008).

Air sebagai komponen lingkungan hidup akan mempengaruhi dan

dipengaruhi oleh komponen lainnya. Air yang kualitasnya buruk akan

mengakibatkan kondisi lingkungan hidup menjadi buruk sehingga akan

mempengaruhi kondisi kesehatan (Slamet, 2002; Azwar, 1990). Penyakit yang

ditularkan melalui air yang tidak saniter kerap disebut sebagai water borne

disease diantaranya adalah diare, penyakit kulit, dan konjungtivitis (Djohari,

1998).

Penurunan kualitas air pada sumber air mengancam kualitas kesehatan dari

air minum yang disuplai dan telah banyak tindakan peningkatan kualitas air yang

sudah dilakukan melalui instalasi pengolahan air minum dengan proses rekayasa

teknologi. Tujuan kesemua aktivitas tersebut adalah untuk menjamin kualitas air

minum yang dikonsumsi oleh manusia (Jiuhui et al., 2007).

Berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 mengelompokkan

kualitas air menjadi beberapa kelas menurut peruntukkannya, yaitu :

a. Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air

minum, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama

dengan kegunaan tersebut.


commit to user

7

b. Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana

rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi

pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang

sama dengan kegunaan tersebut.

c. Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan

ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau

peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan

tersebut.

d. Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi

pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang

sama dengan kegunaan tersebut.

2. Lempung

Lempung termasuk batuan rombakan (sedimen) yang dapat berupa endapan

residu ataupun endapan sedimen. Mineral penyusun batuan asal pembentuk

lempung adalah felsfar, olivin, piroksin, amfibol dan mika. Istilah lempung

mempunyai arti dan pengertian yang sangat luas. Bagi orang awam nama lempung

dipakai untuk menerangkan jenis tanah yang mempunyai sifat plastis (liat) tanpa

membedakan jenisnya, baik menurut istilah perdagangan, maupun istilah geologi.

Lempung dan mineral lempung sering ditemukan di permukaan tanah.

Lempung merupakan salah satu komponen tanah yang tersusun atas senyawa

alumina silikat dengan ukuran partikel lebih kecil dari 2μm (Lestari, 2002).

Lempung memiliki kandungan silika (SiO2) dan alumina (Al2O3) masing-masing

sebesar 61,43% dan 18,99% (Tamam, 2010). Menurut Urabe (2006), lempung

alam merupakan material yang berpori sehingga memiliki kemampuan untuk

mengadsorpsi serta memiliki ion yang bisa dipertukarkan dengan ion dari luar.

Lempung memiliki luas permukaan spesifik, stabil secara kimia dan mekanik,

dengan sifat dan struktur permukaan yang bervariasi serta memiliki kapasitas

pertukaran ion yang tinggi. Sifat-sifat ini yang membuat lempung dapat berperan

sebagai adsorben yang unggul. Adanya asam-asam Bronsted dan Lewis pada

permukaan lempung juga menambah kapasitas adsorpsinya pada suhu tinggi tanpa


commit to user

8

mengubah bentuknya. Ada 3 jenis fire clay, yaitu flin fire clay yang memiliki

struktur kuat, plastic fire clay yang memiliki kemampuan kerja yang baik, serta

high alumina clay yang sering digunakan sebagai refraktori dan bahan tahan api.

Kandungan mineral tanah lempung dibedakan menjadi bentonit (smektit),

kaolinit, haloisit, klorit dan ilit. Peningkatan efektivitas penyerapan pada adsorben

dapat dilakukan dengan aktivasi. Aktivasi dilakukan dengan tujuan untuk

meningkatkan luas permukaan spesifik pori dan situs aktifnya (Widihati, 2008).

Lihin, dkk (2012) telah membandingkan aktivitas antara lempung alam yang

diaktivasi kimia (NaOH 1M) dengan lempung alam tanpa aktivasi kimia.

Hasilnya, daya serap antara lempung alam tanpa aktivasi kimia dengan lempung

alam yang diaktivasi kimia ialah tidak berbeda signifikan, yaitu 95,23% dan

95,73% terhadap ion logam timbal (Pb) pada suhu sistem 30oC. Dengan demikian,

dapat dikatakan bahwa lempung alam dapat langsung dimanfaatkan tanpa

dilakukan aktivasi kimia. Aktivasi secara fisika dapat dilakukan dengan kalsinasi

pada suhu tinggi. Suhu aktivasi yang baik untuk lempung berada pada 100 ≤ T ≤

200oC (Igbokwe et al., 2011).

Daya adsorpsi lempung dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah

luas permukaan, struktur lapis molekul, kapasitas tukar kation dan keasamaan

permukaan. Semakin tinggi nilai karakter-karakter tersebut maka semakin baik

daya adsorpsinya (Battacharyya dan Gupta, 2008). Lempung alam memiliki

kelemahaan antara lain, struktur lapis yang mudah rusak dan porositasnya dapat

hilang bila mengalami pemanasan pada suhu tinggi. Kelemahan tersebut dapat

diatasi dengan melakukan aktivasi secara kimia dan fisika sehingga diperoleh

lempung dengan karakter yang lebih baik dengan daya serap yang tinggi.

Kelemahan lempung alam dapat diatasi dengan melakukan aktivasi secara

kimia dan fisika. Aktivasi lempung secara kimia dilakukan dengan menggunakan

asam (Butar-butar, 1998), basa, kation surfaktan dan polihidroksikation (Sirait,

2012). Aktivasi secara fisika dapat dilakukan melalui pemanasan, yaitu kalsinasi.

Proses kalsinasi bermanfaat untuk menjaga stabilitas termal lempung dan

memperbesar pori-pori permukaannya (Sukamta dkk., 2009). Lempung kalsinasi

memiliki beberapa kelebihan antara lain stabilitas termal yang lebih tinggi hingga


commit to user

9

suhu 600oC, volume pori dan luas permukaan yang lebih besar (Nusyirwan,

2005).

3. Andisol

Andisol di Jawa terdapat di daerah lereng pada ketinggian 700 - 1.500 meter

di atas permukaan laut, dengan kondisi iklim agak dingin dan lebih basah

daripada di dataran rendah. Pada tempat yang tinggi, keadaan iklim kurang cocok

untuk terjadinya kristalisasi mineral, oleh karena itu andisol banyak dijumpai

alofan dan bahan-bahan amorf. Curah hujan tahunan bervariasi dari 2.000 - 7.000

mm, temperatur tahunan bervariasi antara 18oC – 22

oC (Munir, 1996).

Andisol merupakan tanah yang berwarna hitam kelam, sangat porous,

mengandung bahan organik dan liat tipe amorf, terutama alofan serta sedikit silika

dan alumina atau hidroksida besi, daya pengikat airnya sangat tinggi, jika ditutup

vegetasi selalu jenuh air, sangat gembur tetapi mempunyai derajat ketahanan

struktur yang tinggi sehingga mudah diolah (Darmawijaya, 1990). Tanah ini

mempunyai sifat andik, yaitu kadar bahan organik kurang dari 25% dan

kandungan bahan amorf (alofan, imogolit, ferrihidrit, atau senyawa komplek Al-

humus) cukup tinggi.

Alofan merupakan mineral liat tanah yang paling reaktif karena mempunyai

daerah permukaan khas yang sangat luas dan mempunyai banyak gugus

fungsional aktif (Farmer et al., 1991). Adanya alofan memberikan sifat-sifat unik

pada andisol. Hal ini karena alofan mempunyai muatan variasi yang besar,

struktur acak dan terbuka, serta dapat mengikat fosfat (Wada, 1989; Tan, 1982;

Ranst, 1995). Akibat kuatnya fiksasi fosfat oleh mineral ini, maka ketersediaan

fosfat yang mudah larut akan berkurang. Andisol hanya 10% dari pupuk P yang

diberikan yang dapat digunakan tanaman akibat tingginya fiksasi fosfat tanah ini.

Tingginya persentase kehilangan pupuk P merupakan masalah serius yang banyak

dijumpai pada andisol.

Alofan diklasifikasikan sebagai bahan yang bersifat “short range-ordered”

karena memilki struktur yang berulang pada skala molekul dan komposisinya

relatif teratur. Bahan “short range-ordered” umumnya terbentuk sangat cepat


commit to user

10

melalui proses kristalisasi, dimana “inti” benih kristal terjadi dengan mudah dan

banyak benih yang dibentuk. Besarnya jumlah benih disebabkan pembentukan

mikrokristal yang memiliki lebar dimensi sekitar 10-1000 Å (Wada, 1989).

Alofan yang mempunyai Al/Si molar ratio 2,0 telah diidentifikasi pada

andisol di Selandia Baru dan Jepang serta di tanah Podzol di Skotlandia (Parfitt

dan Hemni, 1980). Hasil identifikasi tersebut menjadi data dasar dalam

menentukan pengelolaan andisol disana. Oleh karena itu estimasi dan identifikasi

alofan di Indonesia perlu dilakukan, agar manajemen dan produktifitas andisol

bisa optimal.

Alofan sendiri termasuk kelompok alumino silikat alam yang bersifat amorf

terhadap difraksi sinar X, yang komponen utamanya terdiri dari Si, Al, dan

HB2BO. Molekul rasio Si/Al mineral ini 1/1 atau 2/1, serta mempunyai struktur

mineral yang acak dan terbuka/berpori. Antara lembar tetrahedral dan oktahedral

terdapat banyak daerah kosong sehingga molekul air dapat dengan mudah ke luar

masuk, dan anion seperti fosfat dan nitrat dapat terjerap. Alofan mempunyai

daerah permukaan spesifik yang luas. Luas permukaan yang besar ini

mengakibatkat sistem koloid tanah menjadi sangat reaktif sehingga pertukaran

kation, anion, jerapan air, dan fiksasi menjadi lebih tinggi (Tan, 1982).

Identifikasi alofan dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain:

a. Pengukuran pH setelah diperlakukan dengan pengekstrak kuat seperti NaF

yang akan menghasilkan data kualitatif dan semi kuantitatif.

b. Pengukuran retensi fosfat yang menghasilkan data kualitatif (Blakemore,

1977).

c. Pengukuran dengan DTA (Differntial Thermal Analysis) yang

mengungkapkan keberadaan alofan secara kualitatif dan kuantitatif.

d. Penggunaan mikroskop elektron yang menghasilkan data kualitatif.

e. Pemakaian larutan ammonium oksalat, DCB (Dithionite Citrate Bicarbonate)

dan asam pirofosfat, ketiga larutan ini dikenal sebagai larutan selective

dissolution menghasilkan data kualitatif dan kuantitatif.

f. Pemakaian spektroskopi inframerah yang menghasilkan data kualitatif.


commit to user

11

g. Menurut Taxonomy dalam Munir (1996), menyebutkan bahwa alofan

mempunyai ciri-ciri dari tanah andisol antara lain:

1) Mengandung bahan piroklastik (bahan vulkanik) tinggi (lebih dari 80%).

2) Mengandung bahan organik lebih dari 1% dan sedikit Al dapat ditukar.

3) Kapasitas Tukar Kation (KTK) lebih dari 150 meq/100 g pada pH 8,2.

4) Luas permukaan besar dan banyak menahan air.

5) pH dari 1 gram tanah 50 cc NaF 1N lebih dari 9,4 setelah 2 menit.

4. Logam Berat Kadmium (Cd)

Logam berat merupakan unsur alam yang diperoleh dari laut, erosi batuan,

vulkanisme dan sebagainya (Carlk, 1986). Logam berat tidak dapat dihancurkan

secara alami dan cenderung terakumulasi dalam rantai makanan (Darmono, 1995).

Logam berat menjadi berbahaya karena tidak dapat didegradasi oleh tubuh,

memiliki sifat toksisitas (racun) pada makhluk hidup walaupun pada konsentrasi

yang rendah dan dapat terakumulasi dalam jangka waktu tertentu (Buhani, 2009).

Menurut Khasanah (2009), logam berat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu

logam berat esensial dan non esensial. Logam berat esensial adalah logam yang

keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup

tapi dalam jumlah berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat

ini adalah Cu, Zn, Fe, CO, Mn, dan lain sebagainya. Sedangkan logam berat non

esensial adalah logam yang keberadaannya dalam tubuh belum diketahui

manfaatnya atau bahkan dapat bersifat racun, seperti merkuri (Hg), kadmium

(Cd), timbal (Pb), khrom (Cr), dan lain-lain.

Logam kadmium (Cd) memiliki karakteristik berwarna putih keperakan

seperti logam aluminium, tahan panas, tahan terhadap korosi. Kadmium (Cd)

digunakan untuk elektrolisis, bahan pigmen untuk industri cat, enamel dan plastik.

Logam kadmium (Cd) biasanya selalu dalam bentuk campuran dengan logam lain

terutama dalam pertambangan timah hitam dan seng (Darmono 1995).

Unsur kadmium (Cd) dalam Sistem Periodik Unsur (SPU) terletak dalam

golongan IIB dengan nomor atom 48, jari-jari ion 0,97 Å dan konfigurasi elektron

[Kr]4d10

5s2. Kadmium (Cd) hampir selalu ditemukan pada tingkat valensi 2+.


commit to user

12

Kadmium (Cd) merupakan logam yang di alam biasanya bersama-sama dengan

logam seng (Zn). Kadmium (Cd) merupakan logam berat yang paling banyak

ditemukan pada lingkungan, khususnya lingkungan perairan, serta memiliki efek

toksik yang tinggi, bahkan pada konsentrasi yang rendah (Almeida et al., 2009).

Logam kadmium (Cd) digunakan untuk elektrolisis, bahan pigmen untuk

industri cat, enamel dan plastik. Logam kadmium (Cd) masuk ke dalam jaringan

tubuh makhluk hidup melalui beberapa cara seperti pernafasan, pencernaan dan

penetrasi melalui kulit (Krisnawati dkk, 2013).

Kadmium (Cd) diketahui memiliki waktu paruh yang panjang dalam tubuh

organisme hidup dan umumnya terakumulasi di dalam hepar dan ginjal (Flora,

2009). Pada manusia, kadmium (Cd) dapat bersifat karsinogenik, merusak

kelenjar endokrin, sistem kardiovaskular dan juga terdapat pada sistem saraf yang

memicu kerusakan neurologis dan berasosiasi dengan kanker paru-paru, prostat,

pankreas dan ginjal (Bobocea et al., 2008 & Flora, 2009). Pal (2006) menjelaskan

bahwa pada konsentrasi yang tinggi, kadmium merupakan logam berat yang

bersifat karsinogen, mutagenik dan teratogenik pada beberapa jenis hewan. Hal ini

menunjukan bahwa logam berat kadmium memberikan efek terhadap proses

genomic dan postgenomic pada liver, ginjal, paru-paru, dan otak. Sifat

karsinogenik kadmium menyebabkan logam berat tersebut diurutkan sebagai

peringkat pertama (Class 1) agen mutagenik bagi organisme hidup (Nordic, 2003

dan Flora et al., 2008).

Kadmium (Cd) memiliki sifat reaktif yang sangat tinggi dan dapat

menginaktifkan berbagai macam aktivitas enzim yang diperlukan oleh sel. Setelah

diadsorpsi, logam berat kadmium (Cd) akan terakumulasi di dalam organ target

yang utamanya adalah ginjal kemudian menimbulkan toksisitas. Di dalam ginjal,

akumulasi kadmium (Cd) terjadi umumnya di dalam tubulus proximal serta

segmen-segmen nefron lainnya yang hanya terjadi pada akhir tahap intoksifikasi

(Yokouchi et al., 2007). Selain itu, Ohta et al. (2000) melaporkan bahwa

pemberian logam berat kadmium (Cd) terhadap tikus putih jantan (Male Wistar

Rats) dapat menyebabkan osteoporosis serta umumnya terdeposit di dalam organ

liver dan ginjal.


commit to user

13

Kadmium (Cd) masuk dalam tubuh manusia dan hewan melalui makanan,

minuman dan pernapasan. Dalam tubuh, kadmium (Cd) dapat mengganti ion Ca2+

dalam tulang, sehingga tulang menjadi keropos. Kadmium (Cd) mempunyai

waktu paruh 30 tahun sehingga dapat terakumulasi pada ginjal dan dapat

menyebabkan disfungsi ginjal. Kadmium (Cd) juga dapat menyebabkan tekanan

darah tinggi dan menimbulkan penyakit anemia karena kadmium (Cd) dapat

menghambat kerja enzim –SH dalam protein (Darmono, 1995). Menurut badan

dunia FAO/WHO, konsumsi per minggu yang ditoleransikan bagi manusia adalah

400 – 500 gram per orang atau 7 mg per kilogram berat badan. Kadmium (Cd)

dalam tubuh manusia diperoleh melalui makanan, tembakau, air minum dan

udara.

Keracunan oleh kadmium (Cd) menunjukkan gejala yang mirip dengan gejala

penyakit akibat keracunan senyawa merkuri (Hg) atau penyakit Minamata.

Berdasarkan baku mutu air minum yang dikeluarkan oleh WHO (1971), kadar

kadmium maksimum dalam air minum yang dibolehkan yakni 0,01 mg/l

sedangkan menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 492 Tahun

2010, kadar maksimum kadmium dalam air minum yang dibolehkan yakni 0,003

mg/l. Kadmium (Cd) juga dapat menginduksi kerusakan pada fungsi membran

dengan merusak komposisi lipid pada membran sel.

5. Adsorpsi

Adsorpsi adalah akumulasi suatu zat pada antar muka (interface) diantara dua

fase. Zat yang dijerap disebut adsorbat/solute dan zat yang menjerap disebut

adsorben. Banyak zat dipakai sebagai adsorben untuk menjerap zat pengotor

dalam cairan. Adsorben yang umum dipakai secara komersial misalnya, silika gel,

alumina, molekul-molekul penyaring dan karbon aktif. Adsorben adalah bahan-

bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding pori

atau pada letak-letak tertentu di dalam partikel itu. Pemisahan terjadi karena

perbedaan bobot molekul atau karena perbedaan polaritas yang menyebabkan

sebagian molekul melekat pada permukaan itu menjadi lebih erat daripada

molekul-molekul lainnya. Efektivitas adsorpsi sangat dipengaruhi oleh beberapa


commit to user

14

faktor, antara lain konsentrasi awal larutan, luas permukaan adsorben, temperatur,

ukuran partikel, pH, dan waktu kontak (Cheremisinof , 2000).

Jenis adsorpsi yang umum dikenal adalah adsorpsi kimia (kemisorpsi) dan

adsorpsi fisika (fisisorpsi).

a. Adsorpsi kimia (kemisorpsi)

Adsorpsi kimia terjadi karena adanya gaya-gaya kimia dan diikuti oleh reaksi

kimia. Pada afsorpsi kimia hanya stu lapisan gaya yang terjadi. Besarnya energi

adsorpsi kimia ±100 kJ/mol. Adsorpsi jenis ini menyebabkan terbentuknya ikatan

kimia sehingga diikuti dengan reaksi kimia, maka adsorpsi jenis ini akan

menghasilkan produksi reaksi berupa senyawa yang baru. Ikatan kimia yang

terjadi pada kemisorpsi sangat kuat mengikat molekul gas atau cairan dengan

permukaan padatan sehingga sangat sulit untuk dilepaskan kembali (irreversibel).

Dengan demikian dapat diartikan bahwa pelepasan kembali molekul yang terikat

di adsorben pada kemisorpsi sangat kecil (Alberty and Daniel, 1997).

b. Adsorpsi fisika (fisisorpsi)

Adsorpsi fisika terjadi karena adanya gaya-gaya fisika. Pada jenis adsorpsi fisika

ini, terjadi beberapa lapisan gas. Besarnya energi adsorpsi fisika ±10 kj/mol.

Molekul-molekul yang diadsorpsi secara fisika tidak terikat kuat pada permukaan,

dan biasanya terjadi proses balik cepat (reversibel), sehingga mudah untuk diganti

dengan molekul yang lain. Adsorpsi fisika didasarkan pada gaya Van Der Waals,

dan dapat terjadi pada permukaan yang polar dan non polar. Adsorpsi juga

mungkin terjadi dengan mekanisme pertukaran ion. Permukaan padatan dapat

mengadsorpsi ion-ion dari larutan dengan mekanisme pertukaran ion. Oleh karena

itu, ion pada gugus senyawa permukaan padatan adsorbennya dapat bertukar

tempat dengan ion-ion adsorbat. Mekanisme pertukaran ini merupakan

penggabungan dari mekanisme kemisorpsi dan fisisorpsi, karena adsorpsi jenis ini

akan mengikat ion-ion yang diadsorpsi dengan ikatan secara kimia, tetapi ikatan

ini mudah dilepaskan kembali untuk dapat terjadi pertukaran ion (Atkins, 1990).

Isoterm adsorpsi merupakan suatu keadaan kesetimbangan, yaitu tidak ada

lagi perubahan konsentrasi adsorbat baik di fase terjerap maupun pada fase gas


commit to user

15

atau cair. Isoterm adsorpsi biasanya digambarkan dalam bentuk kurva berupa plot

distribusi kesetimbangan adsorbat antara fase padat dengan fase gas atau cair pada

suhu konstan. Isoterm adsorpsi merupakan hal yang mendasar dalam penentuan

kapasitas dan afinitas adsorpsi suatu adsorbat pada permukaan adsorben (Kundari

dkk., 2008).

a. Isoterm Langmuir

Model isoterm Langmuir diterapkan dengan asumsi bahwa seluruh permukaan

penjerap mempunyai afinitas yang relatif sama atau perbedaannya tidak signifikan

terhadap logam. Proses jerapan berlangsung secara kemisorpsi satu lapisan. Pada

setiap situs aktif hanya ada satu molekul yang dapat dijerap, sehingga sekali

molekul terjerap menempati tempat tidak ada lagi penjerapan yang terjadi pada

tempat tersebut.

Gambar 1. Ilustrasi Adsorbsi dengan persamaan Langmuir

Isoterm 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, sehingga sekali molekul

adsorbat menempati tempat tidak ada lagi penyerapan yang terjadi pada tempat

tersebut. Oleh karena itu, model Langmuir valid untuk adsorpsi monolayer pada

permukaan dengan jumlah terbatas. Isoterm Langmuir biasanya digunakan untuk

menggambarkan proses kemisorpsi. Persamaan adsorpsi isoterm Langmuir dapat

dituliskan sebagai berikut (Tan, 1982) :

Xe = k1. Ce

m 1 + k2. Ce

Keterangan :

Ce = konsentrasi adsorbat pada keadaan setimbang (mg/L)


commit to user

16

Xe = jumlah teradsorp (mg/L)

k1, k2 = konstanta

m = massa adsorben (gram)

b. Isoterm Freundlich

Isoterm Freundlich merupakan isoterm yang umumnya digunakan untuk

menggambarkan karakteristik adsorpsi padatan terhadap suatu limbah. Isoterm

Freundlich menyatakan bahwa penyerapan senyawa organik oleh permukaan

adsorben dalam kondisi tertentu yang meliputi waktu kontak dan konsentrasi terjadi

karena adanya penyerapan secara fisika. Persamaan Freundlich dapat ditulis sebagai

berikut (Tan, 1982) :

Xe = k. Ce 1/n

m

Keterangan:



Ce = konsentrasi larutan pada keadaan setimbang (mg/L)

k dan n = konstanta

6. Bakteri Patogen dan Indikator Air Minum

Beberapa mikroorganisme patogen dan parasit biasanya ditemukan di dalam

air limbah domestik dan juga di dalam efluen dari unit pengolahan air limbah.

Tinja atau kotoran binatang (fecal matter) mengandung lebih dari 1012

bakteria

per gram. Kandungan bakteria di dalam tinja mecapai kira-kira 9% dari berat

basah (Dean and Lund, 1981). Bakteria yang ada di dalam air limbah telah

diklasifikasikan menjadi beberapa grup yakni :

a. Bakteria gram negatif fakultatif anaerobik misalnya Aeromonas,

Plesiomonas, Vibrio, Enterobacter, Klebsiella dan Shigella.

b. Bakteria gram negatif aerobik misalnya Pseudomonas, Alcalligenes,

Lavobacterium dan Acinetobacter.

c. Bakteria gram positif pembentuk spora misalnya Bacillus spp.


commit to user

17

d. Bakteria gram positif non spora misalnya Arthrobacter, Corynebacterium,

Rhodococcus.

Kompilasi dari bakteria yang terpenting yang mungkin bersifat patogen

terhadap manusia dan yang dapat berpindah baik secara langsung atau tak

langsung melalui air limbah. Bitton (1994) menyatakan bahwa beberapa

mikroorganisme patogen penting yang ada di dalam air limbah antara lain

Salmonella, Vibrio Cholerae, E. Coli, Yersina, Campylobacter dan Lepstospira.

Dalam bidang mikrobiologi pangan dikenal dengan istilah bakteri indikator

sanitasi. Dalam hal ini, pengertian pangan adalah pangan seperti yang tercantum

dalam Undang-Undang Nomor 7 Tahun 1996 yang mencakup makanan dan

minuman (termasuk air minum).

Bakteri indikator sanitasi adalah bakteri yang keberadaannya dalam pangan

menunjukkan bahwa air atau makanan tersebut pernah tercemar oleh feses

manusia. Bakteri-bakteri indikator sanitasi umumnya adalah bakteri yang lazim

terdapat dan hidup pada usus manusia. Jadi, adanya bakteri tersebut pada air atau

makanan menunjukkan bahwa dalam satu lebih tahap pengolahan air atau

makanan pernah mengalami kontak dengan feses yang berasal dari usus manusia

dan oleh karenanya mungkin mengandung bakteri patogen lain yang berbahaya.

Koliform merupakan suatu grup bakteri yang digunakan sebagai indikator

adanya polusi kotoran dan kondisi yang tidak baik terhadap air, makanan, susu

dan produk-produk susu. Koliform sebagai suatu kelompok yang dicirikan sebagai

bakteri berbentuk batang, gram negatif, tidak membentuk spora, aerobik dan

anerobik fakultatif yang memfermentasi laktosa dengan menghasilkan asam dan

gas dalam waktu 48 jam pada suhu 350C. Adanya bakteri Koliform di dalam

makanan atau minuman menunjukkan kemungkinan adanya mikroba yang bersifat

enteropatogenik dan atau toksigenik yang berbahaya bagi kesehatan. Bakteri

Koliform dapat dibedakan menjadi 2 grup yaitu Koliform fekal misalnya

Escherichia Coli dan Koliform non fekal misalnya Enterobacter aerogenes.

Escherichia Coli merupakan bakteri yang berasal dari kotoran hewan atau

manusia, sedangkan Enterobacter Aerogenes biasanya ditemukan di hewan atau

tanaman yang telah mati (Fardiaz, 1993). Escherichia Coli yang ada dalam air


commit to user

18

minum menunjukkan bahwa air minum itu pernah terkontaminasi feses manusia

dan mungkin dapat mengandung patogen usus. Oleh karena itu, standar air minum

mensyaratkan Escherichia Coli harus nol dalam 100 ml (Ni Luh dan Ni Putu,

2004).

Beberapa persyaratan kualitas air minum menentukan bahwa air minum aman

bagi kesehatan apabila memenuhi persyaratan fisika, mikrobiologis, kimiawi, dan

radioaktif. Hal tersebut tertulis dalam Pasal 3 Peraturan Menteri Kesehatan

Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan

Kualitas Air Minum. Syarat-syarat dan pengawasan kualitas air minum

menyebutkan bahwa dalam rangka pengawasan air minum maka parameter

kualitas air minimal yang perlu diuji adalah sebagai berikut:

a. Parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan meliputi parameter

mikrobiologi dan kimia an-organik seperti E.coli, total koliform, arsen,

fluoride, kromium-val.6, kadmium, sianida dan selenium.

b. Parameter yang tidak langsung berhubungan dengan kesehatan meliputi

parameter fisik seperti bau, warna, jumlah zat padat terlarut, rasa, suhu,

kekeruhan, dan parameter kimiawi seperti aluminium, besi, kesadahan,

klorida, mangan, pH, seng, sulfat, tembaga, ammonia.

7. Teknologi Penjernihan Air

Penjernihan air dapat dilakukan secara sederhana melalui teknik penjernihan

air menggunakan filter keramik. Beberapa bahan yang digunakan untuk penjernih

air yang lain yaitu:

a. Lempung berfungsi sebagai perangkap alami polutan-polutan seperti logam

berat yang mengalir bersama air di permukaan tanah melalui peristiwa

adsorpsi atau pertukaran ion.

b. Andisol berfungsi sebagai adsorben logam berat dalam limbah industri

c. Membran berfungsi untuk memisahkan partikel berukuran lebih kecil. Yofita

(2012) pada penelitiannya menyatakan bahwa terdapat penghilangan bakteri

patogen pada air yang melalui proses biofiltrasi menggunakan metode

membran.


commit to user

19

d. Metode reverse osmosis (RO) adalah teknik penjernihan air dengan membran

reverse osmosis yang mempunyai ukuran pemfilteran sebesar 0.0001 mikron,

yang akan berfungsi menurunkan Total Dissolved Solids (TDS) dalam air.

Membran ini terbuat dari bahan semi permeable dan mampu menyaring

kandungan logam, virus dan bakteri dalam air (Endarko dkk, 2013). William

(2003) mengatakan bahwa membran untuk kebutuhan komersial harus memiliki

sifat permeabilitas yang tinggi terhadap air dan memiliki derajat

semipermeabilitas yang tinggi dalam arti laju transportasi air melewati membran

harus jauh lebih tinggi dibandingkan laju transportasi ion-ion yang terlarut dalam

umpan. Membran juga harus memiliki ketahanan (stabil) terhadap variasi pH dan

suhu. Kestabilan dari sifat-sifat tersebut dalam periode waktu dan kondisi tertentu

dapat didefinisikan sebagai umur membran yang biasanya berkisar antara 3-5

tahun.

Membran reverse osmosis (RO) bertindak sebagai ”barrier” yang bersifat

semi permeabel yang dengan mudah melewatkan komponen secara selektif

(pelarut, biasanya air) dan menghalangi zat terlarut secara parsial maupun

keseluruhan. Air akan berpindah dari sisi umpan ke sisi permeat dengan proses

difusi dengan tekanan sebagai driving force (Mustofa, 2007). Gradien potensial

kimia pada membran menghasilkan driving force -Δμs yaitu gradien potensial

kimia zat terlarut, biasanya berupa perbedaan konsentrasi dan -Δμw yaitu gradien

potensial kimia pelarut, biasanya berupa perbedaan tekanan yang mendorong

larutan untuk melewati membran (William, 2003). Tekanan operasi pada

membran RO berkisar antara 3,4-60 bar. Proses yang terjadi pada membran RO

merupakan proses hiperfiltrasi yang dapat menahan komponen-komponen seperti

bakteri, garam, gula, protein, serta komponen lain yang memiliki berat molekul

lebih dari 150-250 daltons (Mustofa, 2007).

Tipe membran RO dibagi menjadi dua kategori yaitu, membran asimetrik

yang terdiri dari satu jenis polimer dan membran komposit dengan lapisan tipis

(thin film composite membrane) yang terdiri dari dua atau lebih jenis lapisan

polimer. Membran asimetrik memiliki lapisan permselektif yang sangat tipis (0.1-

1 μm) pada bagian permukaannya yang berpengaruh pada fluks serta selektifitas


commit to user

20

dari membran. Lapisan bawah berupa lapisan penyangga berpori merupakan

penyangga mekanis yang tidak terlalu berpengaruh pada proses pemisahan.

Membran komposit dengan lapisan tipis (Thin film composite membrane) terdiri

dari lapisan polimer yang sangat tipis (≤ 0,1μm) bertindak sebagai ”barrier” yang

menghasilkan fluks air tinggi. Biasanya lapisan ini menggunakan jenis polimer

yang berbeda dengan lapisan permukaan. Membran RO yang paling sering

digunakan dalam industri pemurnian air adalah membran yang berbahan selulosa

asetat (CA), selulosa triasetat (CTA), dan poliamida (PA) (Mustofa, 2007).

Desain modul membran juga berpengaruh pada keefektifan membran RO

sebagai salah satu teknologi pemisahan. Jenis modul membran antara lain plate-

and-frame, tubular, spiral-wound, dan hollow-fiber. Modul plate-and-frame

terdiri dari lembaran membran yang disusun pada rangka yang memiliki jarak

tertentu satu dengan yang lainnya. Modul tubular terdiri dari membran berbentuk

pipa berdiameter 1,3 cm, disusun pada pipa stainless steel. Modul spiral-wound

terdiri dari lembaran membran yang disusun lalu digulung menyerupai gulungan

kain. Modul ini lebih efektif dari segi teknis dan ekonomi apabila dibandingkan

dengan modul plate-and-frame dan tubular. Modul hollowfiber terdiri dari banyak

membran berbentuk pipa kapiler dengan diameter ≤ 200 μm yang ditempatkan

pada vessel bertekanan. Modul ini memiliki kelemahan antara lain sangat mudah

terkena fouling dan tidak dapat diterapkan pada beberapa proses pemisahan

(William, 2003).

Gambar 2. Membran spiral wound atau Lilit-spiral


commit to user

21

William (2003) mengatakan bahwa osmosis merupakan fenomena alam yaitu

peristiwa mengalirnya pelarut (biasanya air) mengalir melewati dinding lapisan

semi permeabel, dari larutan konsentrasi zat terlarut rendah ke larutan dengan

konsentrasi zat terlarut tinggi. Pada sistem pemisahan air, akan dihasilkan air

murni dari konsentrasi zat terlarut tinggi ke konsentrasi rendah dengan

menggunakan konsep reverse osmosis.

Memban reverse osmosis telah banyak diterapkan di berbagai bidang

termasuk desalinasi air laut dan air payau, penanganan air limbah, industri

makanan dan minuman, separasi biomedical, purifikasi air untuk air minum dan

kebutuhan industri. Selain itu membran reverse osmosis juga digunakan untuk

memproduksi ”ultra pure water” untuk industri semikonduktor (Dessy, 2009).

Agmalini, dkk (2013) menyatakan bahwa membran keramik terbentuk dari

kombinasi logam (aluminium, titanium, zirkonium) dengan non logam dalam

bentuk oksida, nitrida atau karbida. Contohnya adalah membran alumina atau

zirkonia. Adanya oksida logam pada membran keramik menghasilkan muatan

listrik sehingga performance permukaan material keramik lebih kuat. Secara fisik,

membran keramik dapat berbentuk tube atau disk, bersifat porous.

Hartopo (2014) menyatakan bahwa filter air keramik bekerja berdasarkan

porositas bahan-bahannya (lempung) yang mampu melewatkan molekul air dan

menahan partikulat dan mikroba berbahaya. Li and Lee (2009) meneliti

pembuatan membran keramik sebagai penjernih air. Pori membran keramik

berperan besar dalam pemurnian air karena sifat-sifatnya, yaitu stabil pada suhu

tinggi, kekuatan mekanis tinggi dan mudah regenerasinya. Filter keramik dibuat

dengan mencampurkan lempung dengan serbuk gergaji, kulit beras (Henry et

al.,2013). Setelah dibentuk dengan cara di pres, lalu bahan filter di bakar pada

suhu 700oC – 950

oC. Ketika campuran lempung dan material organik dibakar,

maka material organik yang terbakar akan meninggalkan lubang pori kecil

berukuran kira-kira 1 μm, yang mampu menyaring mikroba-mikroba berbahaya.

Penyaring lempung sederhana dapat menghilangkan 97,86% sampai 99,97%

bakteri E. Coli yang merupakan indikator utama pencemaran air. Selain itu,


commit to user

22

penyaring lempung juga mampu menghilangkan partikulat dan protozoa (~3-30

μm) yang mempunyai ukuran lebih besar dari bakteri (~0,5-3μm). Agmalini, dkk.

(2013) menggunakan membran keramik berbahan tanah liat dan abu terbang

batubara untuk meningkatkan kualitas air rawa.


commit to user

23

B. Kerangka Berpikir

Gambar 3. Kerangka Berpikir

Mineral alumino silikat

(Si-OH, Al-OH, -OH)

Adsorben ion logam

Kadmium (Cd)

Lempung lekat

sewaktu basah

L : A

Adsorben ion logam berat

Kadmium (Cd)

Pembukaan pori dan

peningkatan luas

permukaan.

Aktivasi

Lempung Bekonang

Sukoharjo Tanah andisol (Alofan)

Gunung Lawu

kondisi optimum

FT-IR, XRD, Adsorpsi

Amonia

Isoterm Adsorpsi

(Freundlich/Langmuir)

Filter Keramik bahan L:A

Air Layak Minum

Uji Bakteri E Coli,

Koliform, Kadmium (Cd)

sesuai PERMENKES

Metode reverse osmosis

menggunakan filter

keramik


commit to user

24

C. Hipotesis

Berdasarkan tinjauan pustaka dan kerangka pemikiran di atas dapat diajukan

hipotesis sebagai berikut :

1. Komposisi tanah lempung dan andisol, suhu aktivasi dan waktu kontak

berpengaruh terhadap kapasitas adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam

larutan model.

2. Pada kondisi optimum penjerap campuran tanah lempung dan andisol mampu

menjerap ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model dengan maksimal.

3. Pengolahan air minum menggunakan filter keramik campuran lempung dan

andisol efektif untuk mengurangi kandungan ion logam kadmium (Cd) dan

bakteri patogen dalam air.


commit to user

25

BAB III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan bulan Juni 2014 – Februari 2015 di Laboratorium

Terpadu Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta dan Balai Riset dan

Standarisasi Industri Samarinda.

B. Tata Laksana Penelitian

1. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu :

a. Seperangkat alat Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) merk Shimadzu

tipe AA-6650 F (di UNS).

b. Seperangkat alat Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) merk Shimadzu

type FT-IR-8201 PC (di UNS).

c. Seperangkat alat X-Ray Diffraction (XRD) merk Shimadzu type 600 (di

UNS).

d. Seperangkat alat Surface Area Analyzer (SAA) merk Quantachrome

instrumen tipe nova 1200e Surface Area and Pore Size Analyzer (di UNS).

e. Hot plate + stirrer merk Thermolyne type 1000 Stirrer plate.

f. Seperangkat alat shaker merk Ogawa Seiki tipe OSK 6445.

g. Neraca analitik listrik merk Mettler PB 300 tipe ER-182 .

h. Furnace.

i. Centrifuge.

j. Ayakan ukuran 150 mesh.

k. Lumpang dan mortal.

l. Tang penjepit (tangkrus).

m. Desikator.

n. Pengaduk magnetic.

o. Indikator universal.

p. Seperangkat alat gelas.

q. Autoklaf (Hirayama, Japan).


commit to user

26

r. Lemari bersih yang dilengkapi dengan laminar air flow (ESCO).

s. Incubator (Mmmert-WG, Imperial III Lab-Line).

t. Vortex (Fischer Scientific).

u. Oven (WTB binder, Lab-Line).

v. Timbangan analitik

w. Lemari pendingin dan alat-alat gelas.

2. Bahan :

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu ;

a. Lempung dari Bekonang, Sukoharjo, Jawa Tengah.

b. Andisol dari Cemoro Kandang, Gunung Lawu, Jawa Tengah.

c. Air bawah tanah, PT United Tractors Samarinda

d. Aquades.

e. HNO3 pekat.

f. Larutan induk Cd (Cd standart solution)

g. NaF.

h. Amonia.

i. Kertas saring (Whatman 40).

3. Cara Kerja

a. Preparasi adsorben

Lempung yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari daerah Bekonang,

Sukoharjo, Jawa Tengah. Lempung yang diperoleh dibersihkan dari pengotor dan

dikeringkan dengan cara diangin-anginkan di udara terbuka hingga kering, lalu

lempung digerus hingga halus. Lempung kemudian diayak dengan ayakan 150

mesh. Serbuk yang lolos 150 mesh direndam dalam aquades dan disaring, lalu

dikeringkan pada temperatur 105oC selama 4 jam (Sulistyarini, 2012).

Andisol yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari daerah Cemoro

Kandang, Gunung Lawu, Jawa Timur. Tanah andisol yang diperoleh dibersihkan

dari pengotor, dicuci dengan air dan dikeringkan dengan cara diangin-anginkan di

udara terbuka hingga kering, lalu andisol digerus hingga halus. Selanjutnya, tanah


commit to user

27

andisol diayak dengan ayakan 150 mesh. Serbuk yang lolos 150 mesh direndam

dalam aquades dan disaring, lalu dikeringkan pada temperatur 105oC selama 4

jam (Sulistyarini, 2012).

b. Identifikasi dan Karakterisasi adsorben

Identifikasi adsorben dilakukan dengan uji pH Natrium Flourida (NaF), XRay

Diffraction (XRD), Foriur Tranform Infra-Red (FT-IR), sedangkan Surface Area

Analyzer (SAA), dan uji keasaman total spesifik dengan metode adsorpsi amonia.

1) Pengukuran pH dengan uji NaF

a) Pembuatan larutan NaF 1 M

NaF sebanyak 8 gram dilarutkan dengan aquades dalam gelas beker sambil

diaduk-aduk. Setelah NaF larut, selanjutnya dimasukkan ke dalam labu

ukur 250 ml dan ditambahkan aquades sampai batas.

b) Pengukuran sampel (andisol)

Andisol sebanyak 1 gram dimasukkan ke dalam gelas beker dan

ditambahkan 50 ml NaF 1 M sambil diaduk-aduk. Kemudian sampel yang

telah bercampur dengan NaF diukur pHnya dengan pH meter selama 2

menit.

2) Analisis FT-IR

Analisis lempung dan andisol dengan FT-IR menggunakan teknik butiran

KBr, yaitu pelet dibuat dengan cara mencampurkan 2% (b/b) andisol dalam

KBr. Sampel pelet dianalisis dengan spektrofotometer Shimadzu model FTIR

820431 PC pada daerah pengamatan bilangan gelombang 400-4000 cm-1

3) Analisis XRD

Analisis lempung dan andisol dengan XRD menggunakan metode serbuk

dengan radiasi yang ditimbulkan oleh Cdkα (pada panjang gelombang 1,5406

nm dan 1,54439 nm) dengan filter kadmium (Cd). Bubuk andisol ditempatkan

pada permukaan glass slide (tempat sampel) lalu difraktogram direkam pada

daerah (2θ) 2,0-60,0o untuk menentukan jenis dan komposisi mineral dalam

lempung dan tanah andisol (Sulistyarini, 2012).


commit to user

28

4) Analisis SAA

Analisis luas permukaan andisol dan lempung dilakukan dengan Surface Area

Analyzer (SAA).

5) Uji keasaman total spesifik

Uji keasaman total spesifik dari lempung dan andisol dilakukan dengan

metode adsorpsi amonia (Sulistyarini, 2012). Krus porselin tempat sampel

diisi dengan 0,5 gram lempung lalu ditimbang dan dimasukkan ke dalam

desikator yang tengah-tengahnya diletakkan piringan kecil berisi amonia.

Kemudian, desikator ditutup rapat dan dibiarkan selama 24 jam. Setelah itu,

tutup desikator dibuka dan dibiarkan selama 2 jam supaya uap amonia yang

tidak teradsorpsi menguap ke udara terbuka. Selanjutnya, krus tersebut

ditimbang sehingga diperoleh berat basa yang teradsorpsi pada permukaan

padatan (Sulistyarini, 2012).

c. Aktivasi Adsorben

Aktivasi adsorben dilakukan secara kimia dan fisika. Aktivasi kimia hanya

dilakukan untuk andisol, yaitu sebanyak 50 gram tanah andisol ditambahkan 250

ml NaOH dengan konsentrasi 3 M. Selanjutnya campuran tersebut diaduk pada

temperatur 70oC dengan waktu pengadukan selama 5 jam, lalu didinginkan.

Setelah campuran tersebut dingin kemudian disaring dan dicuci dengan aquades

sampai pH filtratnya netral atau sama dengan pH pelarut. Setelah itu, tanah

andisol dikeringkan dalam oven selama 4 jam atau sampai dengan kering pada

temperatur 105oC (Sulistyarini, 2012).

Selanjutnya dibuat variasi komposisi adsorben antara lempung dan andisol,

yaitu 0:100, 20:80, 40:60, 50:50, 60:40, 80:20 dan 100:0 dimana pencampuran

antara lempung dan tanah andisol tersebut dilakukan dengan cara pengadukan

(stirer) selama 1 jam dan disonikasi selama 1 jam. Setelah itu, disaring dan fasa

padat dicuci dengan aquades beberapa kali, kemudian dilanjutkan dengan

pengeringan dalam oven pengering selama 4 jam atau sampai kering pada

temperatur 105°C. Lempung:tanah andisol yang sudah kering lalu digerus dengan

lumpang dan diayak dengan ayakan 150 mesh lagi.


commit to user

29

Lempung:tanah andisol selanjutnya dilakukan aktivasi fisika pada variasi

suhu kalsinasi, yaitu 100, 200, dan 400oC selama 3 jam. Adsorben tersebut

kemudian digunakan untuk uji kinerja adsorben guna mencari kondisi optimum

terhadap penyerapan ion logam Kadmium (Cd) dalam larutan model setelah itu

adsorben yang terbaik digunakan bersama teknologi penjernih air reserve osmosis

untuk menjerap bakteri patogen dan efektivitasnya ketika diaplikasikan dalam

pengolahan air minum perkotaan.

d. Uji Kinerja Adsorben

Penentuan kondisi terbaik dari adsorben terhadap ion logam Kadmium (Cd)

dalam larutan model.

1. Pembuatan larutan blanko (HNO3 0,05 M)

Sejumlah larutan HNO3 pekat dimasukkan ke dalam labu ukur 1000 ml

kemudian ditambahkan aquades sampai batas sehingga diperoleh larutan

HNO3 0,05 M.

2. Membuat larutan kadmium (Cd) 6 ppm

Sebanyak 6 ml larutan Kadmium (Cd) 1000 ppm dimasukkan ke dalam labu

ukur 1000 ml kemudian ditambahkan larutan blanko HNO3 0,05 M sampai

batas.

3. Membuat kurva standar kadmium (Cd)

Membuat larutan kadmium (Cd) dengan konsentrasi 0 ppm; 0,1 ppm; 0,2

ppm; 0,5 ppm; 1 ppm; 2 ppm; 4 ppm, larutan tersebut diukur absorbansinya

dengan AAS lalu dibuat kurva hubungan antara absorbansi dengan

konsentrasi ion logam (Sulistyarini, 2012).

4. Adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam larutan model.

Proses adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dilakukan dengan metode

perendaman (batch), yaitu dengan cara sebanyak 5 gram adsorben terbaik

dimasukkan ke dalam gelas beker 100 ml yang berisi 15 ml larutan Kadmium

(Cd) 6 ppm. Kemudian dikocok dengan kecepatan konstan pada temperatur

kamar selama 30, 60, dan 120 menit (Sulistyarini, 2012). Selanjutnya disaring

dengan kertas Whatman No. 40 dan filtratnya diukur dengan Atomic

Absorption Spectroscopy (AAS) untuk mengetahui konsentrasi ion logam


commit to user

30

kadmium (Cd) yang tidak terjerap oleh adsorben. Selanjutnya dibuat tabel

hasil daya serap adsorben terhadap ion logam kadmium (Cd) (mg/g) untuk

mengetahui waktu kontak adsorpsi mana yang mempunyai daya serap

maksimum. Ion logam kadmium (Cd) yang teradsorp dihitung dari

konsentrasi kadmium (Cd) mula-mula dikurangi dengan konsentrasi setelah

proses adsorpsi. Kemudian dibuat grafik konsentrasi kadmium (Cd) yang

terserap dengan variasi waktu.

e. Penentuan Isoterm Adsorpsi

Adsorben terbaik yang telah diperoleh kemudian dilakukan adsorpsi dengan

variasi konsentrasi adsorbat untuk mengetahui jenis isoterm adsorpsinya.

Sebanyak 0,5 gram adsorben terbaik dimasukkan ke dalam gelas beker 25 ml dan

ditambahkan masing-masing 15 ml larutan kadmium (Cd) dengan variasi

konsentrasi 2, 4, 6, 8 dan 10 ppm lalu diaduk pada waktu optimum yang

diperoleh. Hasil adsorpsi tersebut disaring dengan kertas Whatman No. 40,

selanjutnya filtrat yang diperoleh diukur dengan AAS untuk mengetahui ion

logam kadmium (Cd) yang tidak terserap. Hasil yang diperoleh lalu dianalisis

dengan isoterm Langmuir dan Freundlich.

f. Pembuatan Filter Keramik

Proses pembuatan filter keramik dilakukan oleh pengrajin gerabah di daerah

Bayat, Klaten dengan bahan baku dan komposisi menyesuaikan keinginan

peneliti.

Adapun tahap-tahap pembuatannya adalah :

1) Dilakukan pencampuran secara kering antara tanah lempung, tanah andisol

dan serbuk tepung dengan perbandingan berat 6 : 4 : 1.

2) Campuran ketiga bahan tersebut ditambahkan air secukupnya lalu diaduk

hingga terbentuk campuran yang liat.

3) Campuran bahan dicetak berbentuk silinder dengan cetakan gipsum dengan

ukuran diameter dalam 4 cm, diameter luar 5 cm, ketebalan 0,5 cm dan

panjang 20 cm.

4) Bahan dikeluarkan dari cetakan dan dikeringkan pada suhu kamar selama 7

hari


commit to user

31

5. Dibakar diatas tungku kayu selama 12 jam, yaitu 4 jam dilakukan pengasapan

dan 8 jam pembakaran.

g. Uji Kinerja Filter Keramik

Air dilewatkan tiga housing yang berisi filter keramik, karbon aktif granul,

karbon block, lalu menuju housing berisi membran osmosis dan terakhir melewati

serbuk karbon aktif. Air yang sudah melewati pori-pori membran RO keluar dan

dianalisa mengenai kandungan logam kadmium (Cd), bakteri E Coli dan koliform

sesuai Permenkes No. 492 tahun 2010.

C. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data

Hasil yang diperoleh dalam penelitian dapat diaplikasikan untuk skala rumah

tangga. Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen di

laboratorium sehingga diperoleh data kualitatif dan kuantitatif. Metode yang di

gunakan meliputi uji NaF, Fourier Transform Infra-Red (FT-IR), X-Ray

Diffraction (XRD), Surface Area Analyzer (SAA), uji keasaman total spesifik

dengan metode adsorpsi amonia dan dan penentuan kadar ion logam Kadmium

(Cd) dengan Atomic Absorbtion Spectroscopy (AAS).

Data-data dari awal hingga akhir dalam penelitian ini diperoleh untuk

menjawab rumusan masalah yang ada dan setiap data yang diperoleh merupakan

acuan untuk melakukan langkah berikutnya. Dari data yang diperoleh tersebut

dapat dianalisis sebagai berikut:

1. Data kualitatif NaF digunakan untuk mengetahui pH dan keberadaan alofan

alam pada sampel tanah andisol yang direndam dalam larutan NaF selama 2

menit.

2. Data kualitatif FT-IR digunakan untuk mengetahui gugus-gugus fungsional

pada lempung, andisol, dan lempung: andisol sebelum dan setelah proses

adsorpsi dengan melihat spektrum gugus fungsi yang terbentuk pada daerah

pengamatan bilangan gelombang 400-4000 cm-1

serta membandingkan

dengan spektra FT-IR andisol dan lempung standar.

3. Data kualitatif XRD digunakan untuk melihat puncak difraksi dari mineral-

mineral yang ada dalam lempung, andisol, dan lempung: andisol. Data yang


commit to user

32

diperoleh berupa nilai d (jarak antar bidang atom dalam kristal) dari

difraktogram sampel kemudian membandingkan harga d dan I/Io dari spektra

difraksi sampel dengan harga d dan I/Io data JCPDS (Join Committee Powder

on Diffraction Standard) maupun literatur.

4. Data kuantitatif SAA digunakan untuk mengukur besarnya kenaikan luas

permukaan spesifik dari lempung, andisol, dan lempung andisol sebelum dan

setelah proses adsorpsi.

5. Data keasaman total spesifik diperoleh menggunakan metode adsorpsi amonia

untuk melihat perbedaan keasaman lempung, andisol, dan lempung: andisol

sebelum dan setelah proses adsorpsi. Keasaman total spesifik dapat diketahui

dengan membandingkan berat sampel sebelum dan sesudah terjadi adsorpsi

terhadap amonia. Harga keasaman total spesifik dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut (Sulistyarini, 2012) :

Keasamaan = (A-B) x 1000 mmol

BMNH3 x m Adsorben gram

Keterangan:

A = berat krus + sampel setelah adsorpsi (gram)

B = berat krus + sampel sebelum adsorpsi (gram)

BMNH3 = 17 (gram/mol)

Massa adsorben = 0,5 (gram)

6. Data kuantitatif AAS digunakan untuk mengetahui konsentrasi sebelum dan

sesudah proses adsorpsi dilakukan serta dapat digunakan untuk menghitung

efisiensi adsorpsi, kapasitas adsorpsi, dan isoterm adsorpsi. Penentuan isoterm

adsorpsi dilakukan dengan uji regresi linear sederhana menggunakan persamaan

Langmuir dan Freundlich sebagai berikut (Tan, 1982) :

a. Persamaan Langmuir

Xe = k1. Ce

m 1 + k2. Ce

Keterangan :

Ce = konsentrasi adsorbat pada keadaan setimbang (mg/L)


commit to user

33


k1, k2 = konstanta


b. Persamaan Freundlich

Xe = k. Ce 1/n

m

Keterangan:



Ce = konsentrasi larutan pada keadaan setimbang (mg/L)

k dan n = konstanta

Persamaan diatas dapat juga ditulis sebagai berikut:

log Xe = log k + 1 log Ce

m n

Kurva persamaan garis lurus Langmuir dan Freundlich diperoleh

dengan memplot berturut-turut vs Ce dan log vs log Ce dan dari

persamaan isoterm tersebut dapat dicari kapasitas adsorpsi optimum

adsorben terhadap adsorbat dimana harga R2 yang diperoleh dan yang

paling mendekati 1 akan menunjukkan isoterm adsorpsi dan jenis

adsorpsinya.

7. Pengolahan air bersih menjadi air minum menggunakan filter keramik dan

teknologi membran reverse osmosis. Prosedur penelitian yang dilakukan

yaitu air sumur. Air baku tersebut dianalisa di laboratorium untuk mengetahui

kualitasnya. Parameter yang dianalisa yaitu kadmium (Cd), bakteri E.Coli dan

koliform sesuai dengan Permenkes No.492 tahun 2010. Hasil analisa akhir

dapat diketahui hasilnya apakah layak disebut sebagai air minum.

Xe

m

Xe

m


commit to user

34

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Karakteristik Adsorben

1. Analisis Uji NaF

Uji NaF dilakukan untuk mengetahui keberadaan alofan dalam sampel tanah

andisol. Dari hasil uji NaF diperoleh nilai pH 10,18 sehingga dapat disimpulkan

bahwa pada sampel tanah andisol mengandung alofan yang memadai. Munir

(1996) menyatakan bahwa kandungan alofan dalam tanah dapat diketahui dengan

mengukur pH dari 1 gram tanah dalam 50 ml larutan NaF 1 M selama 2 menit dan

apabila nilai pH lebih besar dari 9,4 menunjukkan bahwa terdapat kandungan

alofan yang tinggi dalam tanah. NaF dapat memberikan reaksi yang cepat ketika

ditambahkan ke dalam sampel alofan, yaitu F dapat bereaksi dengan Al dan

memecah struktur sehingga akan melepaskan OH- (Parfit and Henmi, 1980).

2. Analisis Fourier Tranform Infra-Red (FT-IR)

Analisis FT-IR dilakukan bertujuan untuk mengetahui gugus fungsional

utama di dalam struktur lempung dan andisol. Pengamatan sampel lempung dan

andisol dilakukan pada bilangan gelombang antara 400 – 4000 cm-1

dengan

menggunakan butiran pellet KBr. Hasil spektra FT-IR ditunjukkan pada Gambar 4

dan 5.

Gambar 4. Spektra FT-IR andisol

%T


commit to user

35

Gambar 5. Spektra FT-IR lempung

Data hasil analisis gugus fungsi lempung dan andisol dapat dilihat pada

Tabel 1. Dari tabel tersebut dapat diamati perbandingan serapan bilangan

gelombang pada sampel dengan hasil analisis dari penelitian yang lain.

%T


commit to user

36

Tabel 1. Data hasil analisis gugus fungsi lempung dan andisol

Gugus Fungsi Bilangan gelombang (

cm-1)

Pustaka Lempung Andisol

Uluran –OH

3700-3000 (1)

3455(2)

3697,710

3627,29

3226,08

3405,47

Vibrasi tekuk

H-O-H 1640

(3) 1640,53 1654,03

Rentangan asimetris

O-Si-O dan atau

O-Al-O

973, 1108 (2)

1039,6 (1)

1035,82

1010,74

1008,81

1004,96

Vibrasi tekuk Si-O

dan atau Al-O

470,6 (1)

485, 579 (2)

795,67

750,34 790,85

Kaolinit 3600-3800

(5)

1030 (4)

3627,29;

3697,7;

1010,74;

1035,82

1004,96;

1008,81

Gibsit

1030;

3400-3500 (5)

1025;

974 (7)

1010,74;

1035,82

3405,47;

1004,96;

1008,81

Felspar 647

(4) 690,55 666,43

Alofan

3400; 1640;

1040; 470 (2)

; 670; 430

(7)

1035,82;

1640,53;

430,14;

466,79;

690,55

3405,47;

1635,71;

1654,03;

443,65;

464,86;

1008,81;

1004,96

Keterangan: (1)

: Wijaya dalam Wogo, dkk. (2013); (2)

: Devnita, dkk. (2005); (3)

:

Permanasari,dkk. (2010), (4)

Hemamalini et al., (2011); (5)

Tan (1982); Plasvic et al.,

(1999); (7)

Iyoda et al, (2011);

Serapan-serapan tersebut dapat disimpulkan bahwa dalam sampel tanah

lempung maupun andisol terdapat kandungan alofan dengan ditandai adanya

gugus-gugus Si-O atau Al-O, O-Si-O atau O-Al-O, dan –OH.

3. Analisis X-Ray Diffraction (XRD)

Analisis kualitatif XRD digunakan untuk menentukan jenis mineral yang

terkandung dalam lempung dan andisol. Hasil analisis tersebut ditunjukkan pada

Gambar 6.


commit to user

37

Gambar 6. Difraktogram XRD lempung dan andisol

Tabel 2. Hasil Analisis XRD tanah Lempung dan Andisol

d (Å)

Gugus Fungsi Pustaka Sampel Lempung Sampel Andisol

Alofan 3,3000; 2,2500; 1,8000;

1,4000(1)

3,3280; 1,8129 3,2868; 1,7412;

1,3581

Felspar 4,00-4,20; 6,30-6,45;

3,80-3,90; 3,73-3,75;

3,64-3,67; 3,44-3,48;

3,00-3,25 (2)

3,2755;

3,2266; 3,5931;

3,7574; 3,4384; (3)

4,0260; 4,2201; 3,7400;

3,6120;

3,1987

4,0414; 3,7136;

3,7006; 6,4687;

3,2171; 3,1978;

2,9829

Gibsit 4,34; 4,83; 3,30 (2)

4,8500; 4,3600; 2,4500;

2,3800 (4)

3,4471; 2,5273; 3,4138

Kaolinit 7,10-7,20; 4,45-4,46;

4,35- 4,36; 4,17; 4,12;

3,84; 3,56-3,58 (2)

8,9059; 4,6513; 4,1447;

3,8126;

3,5100 (5)

8,3402; 7,1353; 7,0865; 3,7553;

3,8919; 4,3423

Monmorilonit 12,00-15,00; 5,90 (2)

15,00; 1,49; 2,53; 1,29;

4,05 (6)

2,5098; 1,4862 5,4808; 2,6191

Keterangan : (1)=JCPDS 38-0449, (2)=Tan (1982), (3)=JCPDS 70-1862,

(4)=JCPDS 01-0264, (5)=JCPDS 72-2300, (6)=JCPDS 02-0014


commit to user

38

Hasil analisis berdasarkan Gambar 3 dan Tabel 2 menunjukkan bahwa sampel

lempung dan andisol yang akan digunakan dalam penelitian ini mengandung

beberapa mineral yang dibuktikan dengan munculnya puncak-puncak difraksi

pada d(Å) yang karakteristik. Mineral yang terkandung dalam penjerap tanah

lempung dan tanah andisol, yaitu alofan, felspar, gibsit, kaolin dan monmorilonit.

4. Analisis Luas Permukaan

Luas permukaan merupakan faktor penting dalam proses adsorpsi karena

semakin besar luas permukaan maka semakin besar pula kemampuan

adsorpsinya. Luas permukaan dinyatakan dalam jumlah total luas permukaan

sampel yang berbentuk serbuk dalam setiap massa sampel. Analisis yang

digunakan untuk menentukan luas permukaan dilakukan dengan SAA.

Tabel 3. Data penentuan luas permukaan

Sampel Luas permukaan (m2/g)

Andisol 245,7900 (1)

Lempung 56,5410

Keterangan : (1)

Sistha (2013)

Berdasarkan data pada Tabel 3 tersebut dapat dilihat bahwa luas permukan

andisol lebih besar dengan perrbedaan secara signifikan. Luas permukaan inilah

yang menyediakan luasan area pada permukaan lempung maupun andisol dalam

proses adsorpsi terhadap ion logam kadmium (Cd) yang berlangsung.

5. Analisis Keasaman

Analisis keasaman dilakukan dengan menggunakan metode adsorpsi basa

amonia, yaitu melalui pengukuran jumlah basa amonia yang bereaksi dengan

gugus asam padatan, dimana jumlah basa amonia yang diadsorpsi oleh permukaan

padatan adalah sebanding dengan jumlah asam pada permukaan padatan yang

menyerap basa tersebut.


commit to user

39

Tabel 4. Data penentuan keasaman

Sampel Keasamaan (mmol/g)

Andisol 2,352

Lempung 3,529

Berdasarkan data pada Tabel 4 tersebut dapat dilihat bahwa keasaman lempung

lebih tinggi dibandingkan andisol. Hal tersebut menunjukkan bahwa permukaan

lempung menyediakan situs aktif yang lebih banyak daripada permukaan andisol

dimana situs aktif ini akan menjadi media dalam proses adsorpsi ion logam

kadmium (Cd).

B. Uji Kinerja Adsorben terhadap Ion Logam Kadmium (Cd)

Aktivasi dilakukan pada tanah lempung dan andisol untuk meningkatkan

karakter fisika kimia. Aktivasi dilakukan secara kimia hanya untuk tanah andisol

yang mengandung alofan, yaitu dengan perendaman NaOH 3M selama 5 jam,

karena aktivasi kimiawi menggunakan larutan basa mampu melarutkan pengotor

yang dapat larut dalam basa yang berada dibagian luar kerangka dan yang

menutupi pori-pori permukaan. Penambahan NaOH juga berfungsi untuk

melarutkan pengotor-pengotor organik maupun anorganik yang mengisi rongga

dan pori-pori pada tanah andisol sehingga pori-pori pada permukaannya menjadi

terbuka. Dengan berkurangnya pengotor pada rongga-rongga tanah andisol maka

permukaan padatannya menjadi bersih dan luas serta keasamannya juga

meningkat. Hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Husna

(2012) yang mengalami peningkatan luas permukaan sebesar 22,661% dan

keasaman sebesar 63,704% pada tanah andisol alam setelah diaktivasi dengan

NaOH. Secara fisik, tanah andisol yang telah diaktivasi dengan NaOH

mempunyai warna yang lebih terang dibandingkan tanah andisol tanpa aktivasi.

Tanah andisol tanpa aktivasi berwarna coklat gelap, sedangkan setelah aktivasi

warna coklat gelap memudar menjadi warna coklat terang.


commit to user

40

Lempung yang digunakan dalam penelitian ini tidak dilakukan aktivasi

secara kimia. Hal ini didasarkan pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan

oleh Lihin, dkk. (2012) dimana lempung yang diaktivasi kimia dan lempung tanpa

aktivasi kimia memiliki nilai kapasitas adsorpsi yang tidak berbeda signifikan.

Kemampuan lempung ini dapat ditingkatkan dengan cara aktivasi fisik maupun

kimia (Talaat et al., 2011). Oleh karena itu, pada penelitian ini lempung tidak

dilakukan aktivasi secara kimia.

Tanah andisol dilakukan aktivasi secara kimia, selanjutnya dilakukan

pembuatan variasi komposisi perbandingan lempung:tanah andisol (0:100, 20:80,

40:60, 50:50, 60:40, 80:20 dan 100:0). Masing-masing campuran tersebut

selanjutnya dilakukan aktivasi secara fisika menggunakan variasi suhu kalsinasi,

yaitu 100, 200, dan 4000C. Sama halnya dengan aktivasi kimia, aktivasi fisika ini

juga berfungsi untuk melarutkan pengotor-pengotor organik maupun anorganik

yang mengisi rongga dan pori-pori pada adsorben sehingga pori-pori pada

permukaannya menjadi terbuka.

Proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya yaitu tingkat

keasaman (pH), waktu kontak, ukuran partikel, dan suhu. Pada penelitian ini,

faktor yang ingin diketahui pengaruhnya adalah komposisi penyusun adsorben,

suhu kalsinasi adsorben, dan waktu kontak adsorpsi terhadap ion logam kadmium

(Cd) dimana akan dibuktikan dengan nilai kapasitas adsorpsi atau % adsorpsi

yang diperoleh.

Adsorben yang telah diaktivasi selanjutnya digunakan dalam proses

adsorpsi terhadap larutan kadmium (Cd) 6 ppm dengan variasi waktu kontak 30,

60, dan 120 menit menggunakan metode batch. Hasil kurva standar untuk ion

logam kadmium (Cd) dapat dilihat pada Lampiran 6. Adsorben dengan variasi

komposisi lempung:tanah andisol, suhu kalsinasi, dan waktu kontak adsorpsi

terbaik ditentukan dari nilai kapasitas adsorpsi atau % adsorpsi yang tertinggi.

Data hasil adsorpsi yang diperoleh dapat dilihat pada lampiran 7-8. Berdasarkan

data hasil adsorpsi tersebut dapat disimpulkan bahwa variasi adsorben terbaik

diperoleh pada perbandingan lempung:tanah andisol 60:40 dengan suhu kalsinasi

200⁰C menggunakan waktu kontak adsorpsi 60 menit.


commit to user

41

Variasi komposisi adsorben terbaik diperoleh pada perbandingan lempung

dan tanah andisol 60:40. Jika dilihat dari gugus aktif keduanya, lempung dan

tanah andisol termasuk dalam kelompok mineral alumino silikat alam yang

memiliki gugus aktif berupa Si-OH, Al-OH, dan –OH sehingga keduanya dapat

menyediakan muatan elektronegatif pada permukaannya yang memungkinkan

terjadinya pertukaran kation maupun proses adsorpsi ion logam kadmium (Cd).

Sifat lempung yang lekat sewaktu basah membantu melekatnya tanah andisol

pada lempung sehingga semakin banyak kandungan lempung dari pada tanah

andisol pada perbandingan lempung dan tanah andisol tersebut menyebabkan

daya adsorp optimal. Tingginya perbandingan komposisi lempung pada kondisi

ini juga didukung dengan suhu kalsinasi yang hanya 200⁰C dimana lempung

memiliki ketahanan terhadap panas dan kapasitas adsorpsi optimum pada suhu

100 ≤ T ≤ 200⁰C (Igbokwe, et al., 2011). Dari segi praktisnya, preparasi lempung

lebih mudah dilakukan karena pada penelitian ini lempung yang digunakan tidak

perlu diaktivasi secara kimia untuk meningkatkan kemampuan adsorpsinya

sedangkan tanah andisol diaktivasi secara kimia. Selain itu, keberadaan lempung

juga lebih melimpah dibandingkan tanah andisol dimana tanah andisol merupakan

bagian kecil yang terkandung dalam mineral lempung (Sajidu, et al., 2006).

Adsorben tanah lempung dan andisol mempunyai afinitas yang tinggi

terhadap ion logam karena keduanya mempunyai gugus-gugus aktif Si-OH, Al-

OH dan –OH sehingga keduanya mampu menyediakan muatan elektronegatif

pada permukaannya yang memungkinkan terjadinya pertukaran kation dalam

proses adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dalam larutan (Itou et al., 2009;

Schulze, 2005). Kemampuan jerapan mineral silikat berasal dari banyaknya

muatan negatif pada struktur mineral silikat. Muatan negatif tersebut akan

dinetralkan dengan penjerapan ion terjerap bermuatan positif, misalnya kation

logam berat (Visekruna et al., 2011). Berdasarkan data hasil adsorpsi pada

lampiran di bawah ini menunjukkan bahwa kedua adsorben tanah lempung dan

andisol keduanya mempunyai kemampuan menjerap ion logam dengan kapasitas

adsorben yang berbeda.


commit to user

42

Gambar 7. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Berbagai Variasi Suhu Aktivasi

dan Waktu Kontak terhadap Komposisi Adsorpsi

Penjerap dengan komposisi 100% tanah andisol (0:100) mempunyai

kapasitas jerapan yang lebih besar dibandingkan penjerap tanah lempung 100%

(100:0). Jumlah ion logam yang teradsorp semakin berkurang dengan

meningkatnya prosentase penjerap lempung dalam komposisi penjerap campuran

tanah lempung dan andisol. Hal ini memperlihatkan bahwa keberadaan tanah

lempung dalam campuran adsorben kurang mendukung kemampuan penjerap

dalam menjerap ion logam kadmium (Cd). Berkurangnya kemampuan adsorpsi

dari campuran tanah lempung dan andisol ini dapat dijelaskan berdasarkan data

luas permukaan maupun bilangan keasaman dari masing-masing penjerap.

Luas permukaan merupakan salah satu faktor yang menentukan dalam

proses adsorpsi karena luas permukaan inilah yang menyediakan luasan area pada

permukaan adsorben dalam proses adsorpsi terhadap ion logam kadmium (Cd).

Sehingga semakin besar luas permukaan adsorben maka kapasitas adsorpsinya

semakin besar pula. Tanah lempung mempunyai luas permukaan sebesar

245,7900 m2/gram, sedangkan tanah andisol mempunyai luas permukaan jauh

lebih besar, yaitu 56,5410 m2/gram. Sanchez et al., (1999) telah membuktikan

bahwa luas permukaan berpengaruh terhadap kapasitas adsorpsi. Hasil

penelitiannya menjelaskan bahwa adsorben sepiolite dengan ukuran partikel kecil


commit to user

43

mempunyai kapasits jerapan yang lebih baik dibanding dengan penjerap dengan

ukuran partikel lebih besar. Ukuran partikel yang kecil mampu menyediakan

bidang adsorpsi yang lebih besar dibanding partikel dengan ukuran yang lebih

besar oleh karena itu interaksinya dengan ion logam lebih maksimal. Penelitian

lain juga menjelaskan bahwa keberadaan material lain dalam campuran adsorben

dengan alofan dapat meningkatkan kapasitas adsorpsinya atau justru menurunkan

kapasitas adsorpsinya.

Efektivitas perbandingan komposisi lempung:tanah andisol pada kondisi

terbaik tersebut terhadap ion logam kadmium (Cd) dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Perbandingan kapasitas adsorpsi adsorben terbaik dengan komposisi

lempung:andisol lainnya pada suhu 200 C dan waktu kontak 60 menit.

Berdasarkan diagram pada Gambar 8 dapat ditunjukkan bahwa kapasitas

adsorpsi komposisi lempung dan tanah andisol pada kondisi terbaik (60:40)

sebesar 18,2092. Kemudian jika dibandingkan antara komposisi lempung:tanah

andisol 0:100 dan 100:0 terdapat perbedaan yang cukup signifikan dengan

kapasitas adsorpsi 16,9113 dan 11,0652. Hal ini membuktikan bahwa besarnya

prosentase tanah andisol dalam campuran penjerap berpengaruh besar terhadap

kapasitas jerapannya terhadap ion logam kadmium (Cd).

Pemanasan penjerap pada berbagai suhu aktivasi dilakukan untuk

membersihkan pengotor organik dan anorganik sehingga permukaan rongga lebih

bersih dan pori akan terbuka. Hal ini menyebabkan luas permukaan spesifik

penjerap menjadi lebih besar sehingga meningkatkan kapasitas jerapan dalam


commit to user

44

menyerap molekul adsorbat. Pemanasan pada campuran penjerap tanah lempung

dan andisol juga dimaksudkan untuk membebaskan molekul air, baik air yang

terikat secara fisik maupun yang terikat secara kimia dalam bentuk terhidrat

(Hartopo, 2014).

Pembebasan molekul air yang terikat secara lemah (fisik) dapat dilakukan

dengan pemanasan pada temperatur diatas titik didih air. Namun pada

pembebasan molekul air terhidrat, diperlukan temperatur yang lebih tinggi (400 –

500°C) dan dikenal dengan istilah kalsinasi. Pada penelitian ini aktivasi penjerap

dilakukan pada variasi suhu 100, 200 dan 400°C. Melalui aktivasi pada ketiga

variasi suhu tersebut akan diketahui pengaruh perbedaan suhu terhadap

kemampuan penjerap dalam menyerap ion logam kadmium (Cd).

Gambar 9. Perbandingan Kapasitas Adsorpsi Berbagai Komposisi Adsorben dan

Waktu Kontak terhadap Suhu Aktivasi

Berdasarkan Gambar 9, adsorben dengan suhu aktivasi 100°C dan 200°C

mempunyai kapasitas adsorpsi yang relatif sama dengan sebagian besar variasi

komposisi campuran adsorben. Kapasitas adsorpsi semakin turun dengan

meningkatnya suhu aktivasi menjadi 400°C. Tingginya kapasitas adsorpsi pada

variasi suhu aktivasi 100°C dan 200°C, dan semakin berkurangnya kapasitas

adsorpsi pada variasi suhu aktivasi 400°C dapat dijelaskan berdasarkan luas

permukaan spesifiknya. Peningkatan suhu aktivasi mampu membebaskan molekul

air yang terperangkap dalam matrik tanah lempung dan andisol sehingga


commit to user

45

meninggalkan struktur rongga berpori dan meningkatkan luas permukaan bidang

adsorpsinya. Suhu aktivasi yang lebih tinggi dari pada suhu optimum

menyebabkan rusaknya struktur adsorben dan menyebabkan penurunan luas

permukaannya sehingga media jerapannya terbatas (Alemayehu et al., 2012).

Gambar 10 menunjukkan bahwa pada perbandingan antara lempung dan

tanah andisol 0:100 mengalami penurunan kapasitas adsorpsi dengan

meningkatnya variasi suhu kalsinasi dan waktu kontak adsorpsi atau dengan kata

lain nilai kapasitas adsorpsi yang terbaik diperoleh dengan suhu 200⁰C dan waktu

60 menit. Hal ini dapat disebabkan oleh terjadinya proses desorpsi ketika suhu

ditingkatkan menjadi 400⁰C serta waktu kontak ditingkatkan menjadi 90 menit.

Gambar 10. Perbandingan kapasitas adsorpsi variasi komposisi lempung:tanah

andisol dan suhu kalsinasi terhadap variasi waktu kontak.

Perbandingan antara lempung dan tanah andisol 0:100, 20:80, 40:60, 50:50,

60:40, 80:20 dan 100:0 pada suhu 200⁰C memiliki kapasitas adsorpsi yang

meningkat dengan bertambahnya waktu kontak. Sedangkan ketika suhu kalsinasi

ditingkatkan menjadi 400⁰C dan dengan bertambahnya waktu kontak,

perbandingan lempung:andisol tersebut memiliki kapasitas adsorpsi yang semakin

menurun. Hal ini dapat menunjukkan bahwa pada suhu 200⁰C, pengotor sudah

hilang dan pori-pori pada permukaan lempung maupun tanah andisol sudah dapat

terbuka sehingga menyediakan luasan area untuk terjadinya proses adsorpsi,

sedangkan suhu yang lebih tinggi kemungkinan sudah melebihi batas ketahanan


commit to user

46

suhu dari lempung tanah andisol sehingga mengakibatkan kurang optimalnya

proses adsorpsi.

Disamping itu, waktu kontak juga sangat menentukan dalam proses

adsorpsi. Perbandingan lempung:tanah andisol 0:100 dan 100:0 atau dengan kata

lain komposisi ini hanya terdiri dari tanah andisol dan lempung saja memiliki

waktu kontak optimum 60 menit. Selama 60 menit terjadi proses difusi dan

penempelan ion logam kadmium (Cd) pada gugus aktif yang dimiliki tanah

andisol maupun lempung. Akan tetapi, konsentrasi ion logam kadmium (Cd) akan

mengalami penurunan ketika waktu kontaknya telah cukup. Ketika waktu kontak

telah cukup atau bahkan berada pada titik jenuh, maka akan terjadi peristiwa

desorpsi atau ion logam kadmium (Cd) tidak diterima lagi oleh permukaan

adsorben melainkan akan dilepas kembali ke dalam larutan. Oleh karena itu, nilai

kapasitas adsorpsinya menurun ketika waktu ditambah menjadi 120 menit.

Pada waktu kontak 60 menit, sebagian besar situs aktif pada permukaan

tanah lempung dan andisol telah ditempati oleh ion logam kadmium (Cd) dan

terjadi gaya tolak antar ion logam kadmium (Cd) terjerap dan ion logam dalam

larutan untuk menempati situs-situs aktif sehingga dengan adanya gaya tolak dan

persaingan antar ion logam kadmium (Cd) tersebut menyebabkan kapasitas

jerapan ion logam kadmium (Cd) menjadi berkurang (Alemayehu et al.,2012; Eba

et al., 2010). Penyebab lainnya, dengan bertambahnya waktu kontak maka

semakin banyak terbentuk kation terhidrat dengan jari-jari yang lebih besar dari

pada jari-jari ion logamnya sehingga menghalangi proses jerapan (Hartopo, 2014 ;

Muhdarina, dkk., 2010).

C. Penentuan Isoterm Adsorpsi

Penentuan jenis adsorpsi dilakukan melalui penentuan isoterm adsorpsi.

Penentuan ini dilakukan dengan melakukan adsorpsi ion logam kadmium (Cd)

dengan adsorben terbaik pada perbandingan komposisi lempung dan andisol

60:40 pada suhu 200⁰C dan waktu kontak 60 menit terhadap variasi konsentrasi

larutan kadmium (Cd) 2, 4, 6, 8, dan 10 ppm.


commit to user

47

Berdasarkan data pada Lampiran 12 tersebut kemudian dilakukan uji secara

regresi linear sederhana dengan menggunakan persamaan Langmuir dan

Freundlich. Persamaan isoterm Langmuir ditentukan dengan menggunakan

persamaan isoterm Langmuir lalu dibuat kurva

Ce vs dengan hasil kurva isoterm yang diperoleh seperti dibawah ini:

Gambar 11. Kurva Isoterm Langmuir Ion Logam Kadmium (Cd)

Selanjutnya, persamaan isoterm Freundlich ditentukan dengan menggunakan

persamaan isoterm Freundlich Log Q = Log K + Log C lalu dibuat kurva Log C

vs Log Q dengan hasil kurva isoterm yang diperoleh seperti dibawah ini:

Ce

Qe

1

K Qmax

Ce

Qmax

+

=

y = -0,110x+1,703

Ce

Qe

1

n

Ce/Q

e

Ce


commit to user

48

Gambar 10. Kurva Isoterm Freundlich Ion Logam Kadmium (Cd)

Dari hasil perhitungan keduanya, diperoleh kurva linear antara

Ce dan untuk persamaan Langmuir dan kurva linear antara log Ce dan Log

Qe untuk persamaan Freundlich. Untuk melihat persamaan isoterm yang sesuai

untuk penelitian ini, maka dapat dibuktikan melalui koefisien korelasi (R2) yang

ditunjukkan pada grafik linear masing-masing persamaan dimana nilai R2 yang

mendekati 1 maka dapat dikatakan jenis isoterm adsorpsi mengikuti persamaan

isoterm tersebut.

Berdasarkan Gambar 9 dan 10 serta Tabel 5 menunjukkan bahwa persamaan

isoterm Langmuir memiliki R2 sebesar 0,979 dengan persamaan garisnya

y = -0,110x+1,703. Sedangkan untuk persamaan Freundlich diperoleh nilai R2

sebesar 0,998 dengan persamaan garisnya y = 0,761x+0,201. Jika dilihat dari nilai

R2 keduanya, nilai R

2 dari persamaan Freundlich lebih besar daripada nilai R

2 dari

persamaan isoterm Langmuir, sehingga dapat disimpulkan jenis isoterm pada

penelitian ini mengikuti persamaan Freundlich dengan harga konstanta dapat

dilihat pada Tabel 5 di bawah ini.

y = 0,761x+0,201

Ce

Qe

Lo

g (

Xe/

m)

Log Ce


commit to user

49

Tabel 5. Harga konstanta Freundlich

Jenis Isoterm Konstanta Harga

Freundlich k 1,59

n 1,314

Isoterm Freundlich merupakan isoterm yang menggambarkan proses

adsorpsi secara fisika. Persamaan isoterm Freundlich menjelaskan bahwa jerapan

terjadi pada lebih dari satu permukaan (multilayer) dan penjerap mempunyai

bidang permukaan heterogen dengan energi pengikat yang berbeda-beda. Jerapan

ion logam kadmium (Cd) oleh penjerap campuran tanah lempung dan andisol

terjadi secara fisisorpsi. Jenis jerapan ini cocok untuk mekanisme jerapan yang

membutuhkan proses regenerasi karena zat yang terjerap hanya terikat lemah pada

permukaan penjerap. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai k sebesar 1,59

dan n sebesar 1,314 dengan isoterm Freundlich. Sebagai perbandingan, adsorpsi

ion logam kadmium (Cd) oleh adsorben cangkang telur bebek mengikuti isoterm

Freundlich dengan nilai k sebesar 1,4077 mg/g dan nilai n sebesar 0,9969

(Krisnawati dkk, 2013).

Malik (2002) menyatakan bahwa koefisien adsorpsi k secara kasar dapat

digunakan sebagai indikator kapasitas adsorpsi dan adalah intensitas adsorpsi.

Secara umum, semakin tinggi nilai k, semakin tinggi juga kapasitas adsorpsi.

Sementara itu, nilai eksponen memberikan indikasi yang mendukung adsorpsi,

nilai n >1 merupakan adsorpsi yang disukai.

D. Teknologi Penjernih Air

Air di bumi umumnya tidak dalam keadaan murni (H2O), melainkan

mengandung berbagai zat baik terlarut maupun tersuspensi termasuk mikroba,

oleh karena itu sebelum dikonsumsi, air arus diolah terlebih dahulu untuk

menghilangkan atau menurunkan kadar bahan pencemar sampai tingkat yang

aman untuk dikonsumsi. Menurut definisi, air bersih adalah air jernih yang tidak

berwarna dan tidak berbau belum tentu aman untuk dikonsumsi. Persyaratan

kualitas air minum (air yang aman dikonsumsi langsung) diatur dalam Peraturan

1

n

1

n


commit to user

50

Menteri Kesehatan No. 492/MENKES/Per/IV/2010 (Menteri Kesehatan RI,

2010). Dalam peraturan tersebut disebutkan bahwa air minum harus memenuhi

persyaratan fisik, kimia dan mikrobiologi. Pada penelitian ini bahan pencemar

yang dianalisis adalah logam kadmium (Cd) dan parameter airnya adalah bakteri

E Coli dan Koliform.

Hasil awal uji bakteri dan logam yang terkandung pada air sumur

berdasarkan pemeriksaan yang telah dilakukan di Baristand Industri Samarinda

dapat dilihat pada tabel 6.

Tabel 6. Data hasil pemeriksaan awal air sumur

No Parameter Hasil Kadar maksimum

yang

diperbolehkan

Keterangan

1 E Coli 10 0 TMS

2 Total Koliform 30 0 TMS

3 Kadmium (Cd) 0,1 0,003 TMS

Standar menurut PERMENKES NO. 492/MENKES/Per/IV/2010

Keterangan: MS (Memenuhi Syarat), TMS (Tidak Memenuhi Syarat)

Berdasarkan tabel di atas dapat diketahui bahwa air bersih yang diuji

mengandung logam kadmium (Cd) dan bakteri Escherichia Coli dan Koliform.

Kandungan adanya logam kadmium (Cd), bakteri E.Coli dan Koliform di dalam

makanan/minuman menunjukan kemungkinan adanya mikroba yang bersifat

enteropatogenik dan toksigenik yang berbahaya bagi kesehatan. Bakteri E.Coli

dan Koliform dalam jumlah tertentu dapat menjadi indikator suatu kondisi yang

bahaya dan adanya kontaminasi bakteri patogen (Balia dkk, 2011).

RO (Reverse Osmosis) dengan menggunakan filter keramik berbahan

campuran lempung dan andisol diharapkan dapat menghilangkan 90-99% dari

patogen dan kandungan logam yang ditemukan dalam air. Metode Reverse

Osmosis (RO) adalah teknik penjernihan air dengan membran reverse osmosis

yang mempunyai ukuran pemfilteran sebesar 0.0001 mikron, yang akan berfungsi

menurunkan Total Dissolved Solids (TDS) dalam air. Membran ini terbuat dari

bahan semi permeable dan mampu menyaring kandungan logam, virus dan bakteri

dalam air (Endarko dkk, 2013). Selain itu ditambahkan dengan filter keramik


commit to user

51

berbahan campuran lempung dan andisol pada reserve osmosis. Li and Lee (2009)

menjelaskan bahwa sifat-sifat istimewa membran keramik berpori, seperti

kestabilan terhadap suhu tinggi, kekuatan mekanis dan mudah dalam hal

regenerasi. Bahan-bahan untuk membuat filter keramik dapat bervariasi namun

sebagai bahan utamanya adalah tanah liat karena kemampuannya untuk dibentuk

dan tahan pada suhu tinggi.

Hasil uji bakteri dan logam yang terkandung pada air sumur sesudah melalui

teknologi penjernih air sistem reserve osmosis dengan menggunakan filter

keramik dapat dilihat pada tabel 7.

Tabel 7. Data hasil pemeriksaan air sumur melalui teknologi penjernih air

No Parameter Hasil Kadar maksimum

yang

diperbolehkan

Keterangan

1 E Coli 0 0 MS

2 Total Koliform 0 0 MS

3 Kadmium (Cd) <0,001 0,003 MS

Standar menurut PERMENKES NO. 492/MENKES/Per/IV/2010

Keterangan: MS (Memenuhi Syarat), TMS (Tidak Memenuhi Syarat)

Dari hasil yang ditunjukan di atas, terlihat bahwa air bersih hasil pengolahan

melalui teknologi penjernih air sistem reserve osmosis dengan menggunakan filter

keramik telah memenuhi standard air minum PERMENKES. Setelah mengalami

perlakuan kandungan logam kadmium (Cd), bakteri E.Coli dan Koliform

mengalami penurunan menjadi 0 sesuai dengan kadar maksimum yang telah

ditentukan. Hal ini menunjukkan bahwa teknologi penjernih air sistem reserve

osmosis menggunakan filter keramik mempunyai keefektifan dalam menurunkan

kadar logam kadmium (Cd) dan bakteri patogen dalam air sumur. Filter keramik

mampu menurunkan berbagai bahan pencemar fisik, kimia dan biologi sehingga

diperoleh air bersih yang dapat ditoleransi untuk air minum. Hartopo (2014)

menyatakan bahwa filter keramik efektif dalam menurunkan kadar ion logam Mn

dalam air dengan tingkat keefektifan sebesar 98,9%.

Penelitian ini, penyerapan ion logam kadmium (Cd) terhadap lempung dan

tanah andisol dibuktikan pada larutan model melalui metode batch dengan


commit to user

52

persentase 97,9%, hal ini dikarenakan air sumur tidak mengandung ion logam

kadmium (Cd). Partikel tanah lempung memilki kemampuan untuk mengembang

apabila kontak dengan air serta memilki kapasitas pertukaran ion yang tinggi

sehingga mampu menahan kation pada partikelnya dalam jumlah besar

(Bhatacharya and Gupta, 2006; Zhao et al., 2011; Grasi et. al., 2012). Selain itu,

adanya partikel tanah andisol yang mempunyai porositas, luas permukaan dan

daya tukar kation yang tinggi (Pranoto et al., 2013; Heraldy, dkk., 2004; Munir,

1996) menyebabkan kemampuan menurunkan ion logam kadmium (Cd)

meningkat.

Osmosis merupakan proses perpindahan air dari larutan yang konsentrasinya

rendah menuju larutan yang konsentrasinya tinggi dikarenakan adanya tekanan

osmosis. Proses perpindahan ini melalui membran semipermeabel, dimana proses

perpindahan air akan berhenti setelah konsentrasi kedua larutan sama. RO

membutuhkan tekanan hidrostatik lebih besar daripada perbedaan tekanan

osmotiknya sehingga air bisa mengalir dari larutan yang konsentrasinya lebih

tinggi melalui membran semipermeabel. Sistem RO umumnya terdiri dari 4

proses, yaitu :

1. Pengolahan Awal (pretreatment)

Air umpan terlebih dahulu diolah agar sesuai dengan kondisi membran

dengan menghilangkan padatan tersuspensi, menyesuaikan pH operasi dan

menambahkan inhibitor untuk control scaling yang disebabkan konstituen-

konstituen seperti kalsium sulfat.

2. Pemberian Tekanan

Air umpan yang sudah diolah dinaikkan tekanannya dengan pompa sampai

tekanan operasi yang diinginkan agar sesuai dengan membran dan kadar garam air

umpan.

3. Separasi Membran

Membran semipermeabel menghambat jalannya air umpan yang

melewatinya. Air hasil keluaran dari membran berupa air bersih yang disebut

permeate, dan yang tertahan pada membran disebut concentrate. Namun, karena


commit to user

53

tidak ada membran yang dapat bekerja 100% sempurna, maka ada sebagian kecil

garam yang masih dapat melewati membran.

4. Stabilisasi

Air hasil keluaran membran (air produk) biasanya disesuaikan pHnya terlebih

dahulu sebelum ditransfer ke sistem distribusi.


commit to user

54

BAB V. PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian, maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1. Variasi komposisi lempung dan andisol, suhu kalsinasi, dan waktu kontak

berpengaruh pada adsorpsi terhadap ion logam kadmium (Cd).

2. Kondisi optimum adsorpsi adsorben lempung dan andisol diperoleh pada

perbandingan lempung dan tanah andisol 60:40 dengan suhu kalsinasi 200⁰C

dan waktu kontak 60 menit.

3. Teknologi penjernih air menggunakan filter keramik campuran lempung dan

andisol efektif umtuk mengurangi kandungan logam kadmium (Cd) dalam air

sebesar 99% dan bakteri patogen dalam air sebesar 100 %.

B. Saran

1. Perlu dilakukan modifikasi alat teknologi penjernih air menggunakan filter

keramik lempung andisol untuk menurunkan kadar parameter yang lainnya

sesuai Permenkes no. 492 Tahun 2010.

2. Menambah altenatif lain selain andisol dan lempung dalam menjerap logam

berat dan bakteri patogen.


commit to user

55

DAFTAR PUSTAKA

Agmalini, S., Lingga, N.N., Nasir, S., 2013. Peningkatan Kualitas Air Rawa

Menggunakan Membran Keramik Berbahan Tanah Liat Alam dan Abu

Terbang Batubara. Jurnal Teknik Kimia. No.2, Vol.19, hlm.59-68

Alberty, R. A. and Daniel, F. 1983. Kimia Fisika. Jilid I. Terjemahan: Physical

Chemistry. Erlangga. Jakarta

Alemayehu, D. D., Sing, S. J., and Tessema, D. A., 2012. Assessment of the

Adsorption of Fired Clay Soils From Jimma (Ethiopia) for The Removal of

Cr (VI) from Aqueous Solution.Universal Journal of Environmental

Research and Technology. Volume 2, Issue 5, hlm. 411-420

Almeida, J. A., Barreto, R. E., Novelli, L. B., Castro, F. J., and Moron, S. E.,

2009. Oxidative Stress Biomarkers and Aggressive Behavior in Fish

Exposed to Aquatic Cadmium Contamination. Neotropical Ichtyology, Vol

7, pp. 103-108.

Army, A. 2009. Lempung Aktif sebagai Adsorben Ion Fosfat dalam Air. Jurnal

Chemical. Vol: 10. Nomer 2: 14-23.

Atkins, P.W. 1990. Kimia Fisika. Jilid II. Terjemahan: Physical Chemistry 4th

edition. Erlangga. Jakarta dalam Sistha, P. W. V., 2014. Uji Efektifitas

Lempung:Tanah Andisol terhadap Limbah Ion Tembaga (Cu)

Menggunakan Metode Batch. Skripsi Jurusan Kimia. Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sebelas Maret Surakarta

Azwar, A. 1990. Pengantar Ilmu Kesehatan Lingkungan. Jakarta: Mutiara

Sumber Widya.

Balia, Rostita., Harlia., Ellin., Suryanto dan Denny. 2011. Deteksi Coliform Pada

Daging Sapi Giling Spesial yang Dijual di Hipermarket Bandung.

Pustaka.unpad.ac.id. (Diakses 19 Januari 2015).

Bhattacharayya, K.G. and Gupta, S.S. 2006. Kaolinite, montmorillonite, and their

modified derivatives as adsorbents for removal of Cu(ll) from aqueous

solution. Separation and Purification Technology 50, 388-397.

Bhattacharyya, K.G. and Gupta, SS. 2008. Kaolinite and montmorillonite as

adsorbent for Fe(III), Co(II) and Ni(II) in aqueous medium. Applied Clay

Science. 41 : 1-9.

Bitton, G. 1990. Intoduction to Enviromental Virology. Wiley, New York.


commit to user

56

Blakemore, L.C., Scarle, P.L., and Daly, B.K. 1987. Soil Bureau Laboratory

Methods for Chemical Analysis of Soil. New Zealand Soil mBureau. Soil

rep. 10 A. DSIRO. New Zealand.

Bobocea, A.C., Fertig, E.T., Pislea, M., Seremet, T., Katona, G., Magdalena

Mocanu, I.O., Doagă, I.O., Radu, E., Horváth, J., Tanos, E,. Katona, L.,

and Katona, E., 2008. Cadmium and Soft Laser Radiation Effects on

Human T Cells Viability and Death Style Choices. Romanian J. biophys,

Vol. 18, pp, 179–193.

Buhani. 2007. Alga sebagai Bioindikator dan Bioadsorben Logam Berat (Bagian

I:Bioindikator).http://www.chemistry.org/artikelkimia/biokimia/alga_seba

gai_bioindikator_dan_biosorben_logam_berat_bagian_I_bioindikator/

.diakses tanggal 22 Agustus 2014.

Butar-butar. A. 1998. Kemungkinan Pemanfaatan Lempung Alam Sebagai

Alternatif Pengganti Resin Penukar Kation. Skripsi. Jurusan Kimia

FMIPA. Universitas Riau, Pekanbaru.

Cheremisinof, N. P. 2000. Adsorption Handbook of Chemical Processing Equipment.

Butterworth-Heinemann Publisher. Woburn

Clark, R. B. 1986. Marine Polution. Claredon Press. Oxford.

Darmawijaya, I. 1990. Klasifikasi Tanah. Gajah Mada University Press.

Yogyakarta.

Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. UI-Press : Jakarta.

Dessy, A. 2009. Studi Metode Autoflush: Pengendalian Scaling Pada Sistem

Membran Reverse Osmosis Skala Rumah Tangga. Tesis Undip :

Semarang.

Devnita, R., Yuniarti, A., dan Hudhaya, R. 2005. Penggunaan Metode Selective

Dissolution dan Spektroskopi Inframerah dalam Menentukan Kadar

Alofan Andisol. Laporan Penelitian-Fakultas Pertanian UNPAD.

Djohari. 1998. Peran Air Bersih Dalam Penanggulangan Diare Pada

Masyarakat. Majalah Kedokteran Indonesia, Vol. XI :213.

Eba, F., Gueu, S., Eya’A-Mvongbote, A., Ondo, J. A., Yao, B. K., Nlo, J. Ndong,

Biboutou, R. Kouya, 2010. Evaluation of The Adsorption Capacity of The

Natural Clay from Bikougou (Gabon) to Remove Mn(II) from Aqueous

Solution. International Journal of Engineering Science and Technology.

Vol. 2(10),hlm.5001-5016


commit to user

57

Endarko, Triswantoro P., Nike I. N., Nuning A., Adi W., Agus R., dan Melania S.

M. 2013. Rancang Bangun Sistem Dekontaminasi dan Sterilisasi Pada

Proses Penjernihan Air Sungai Berbasis Lampu Ultraviolet (UV). Jurusan

Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Alam Institut Teknologi Sepuluh

Nopember Surabaya. Vol. 16, No. 3, Juli 2013, hal 75 – 84. ISSN : 1410 –

9662.

Farmer, V. C., Russell, J.D., and Smith, B.F.L.. 1983. Extraction of inorganic

forms of translocated Al, Fe and Si in a podzol Bs horizon. J. Soil Sci. 34 :

571 – 576.

Flora, S.J.S., Mittal, M., and Mehta, A., 2008. Heavy Metal Induced Oxidative

Stress & Its Possible Reversal by Chelation Therapy. Indian J. Med. Res

Vol. 128. pp. 501-523.

Flora, S. J. S., 2009. Metal Poisoning: Treatment and Management. Review

Article. Al Ameen. J. Med. Sci, Vol 2, pp. 4-26.

Grasi, M., Kaykioglu, G., Belgiorno, V., and Lofrano, G. 2012. Removal of

Emerging Contaminants from Water and Wastewater by Adsorption

Process. dalam Lofrano, G. (edt.). SpringerBriefs in Green Chemistry for

Sustainability. Department of Civil Engineering, University of Salerno.

Fisciano. DOI: 10.1007/978-94-007-3916-1_2. ISBN : 978-94-007-3915-

4.

Hartopo. 2014. Kajian Efektivitas Campuran Lempung Bekonang dan Andisol

Gunung Lawu Sebagai Penjerap Logam Berat Mangan (Mn) Untuk

Peningkatkan Kualitas Air. UNS : Surakarta.

Henry, M., Maley, S., and Mehta, K. 2013. Designing a Low-Cost Ceramic Water

Filter Press. International Journal for Service Learning in Engineering.

Vol.8, No.1, pp.62-77. ISSN 1555-9033

Heraldy, E., Pranoto, dan Prowida, D. 2004. Studi Karakterisasi dan Aktivasi

Alofan Alam serta Aplikasinya sebagai Adsorben Logam Berat Zn

Menggunakan Metode Kolom. Journal Alchemy. 3(1), hlm. 32-42

Hermamalini, R., and Velraj, G. 2011. FT-IR X-Ray Diffraction and Thermal

Analysis to Estimate The Firing Temperature of The Archeological

Samples Excavated Recently at Banahalli in Karnataka, South India.

Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences. 4:135-140

Husna, M. N. 2012. Identifikasi, Aktivasi, dan Karakterisasi Alofan Gunung

Papandayan sebagai Adsorben Logam Krom (Cr). Skripsi Jurusan Kimia.

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret


commit to user

58

Igbokwe, P.K., Olebunhe, F. L., and Nwakaudu, M. S. 2011. Effect of Activation

Parameters on Conversion in Clay-Catalyzed Esterification of Acetic Acid.

Interrnational Journal of Basic and Aplied Sciences IJBAS-IJENS.

11(5):1-6

Itou, Y., Shozugawa, K., and Matsuo, M. 2009. XAFS Speciation of Adsorbed

Zinc Ion on Allophane in Presence of Humic Acid. Photon Factory Activity

Report. 2009#27 Part B (2010). Graduate School of Arts and Sciences,

The University of Tokyo, Tokyo

Iyoda, F., Hayashi, S., Arakawa, S., and Okamoto, M. 2011. Nanostructure and

Adsorption Behaviour of Natural/Synthetic Allophanes. PPS-27, 27th

World Congress of the Polymer Processing Society, May 10-14,

Marrakech, Morocco.

Jahn. 1979. Traditional Water Purification in Tropical Developing Countries :

Existing Methods and Potential Application. GTZ. Eschborn

Jihui, Q.U., Chengqing, Y., Min, Y., and Huijuan, L. 2007. Development and

Application of Innovative Technologies Drinking Water Quality Assurance

in China. Front. Environ. Sci. Engin. China, 1(3): 257-269.

Khasanah dan Eliya, N. 2009. Adsorpsi Logam Berat. Oseana. Vol. XXXIV No.

4: 1-7. UPT Loka Konversi Biota Laut-LIPI Bitung.

Krisnawati, Jasinda dan Iriany. 2013. Penjerapan Logam Kadmium (Cd2+

) dengan

Adsorben Cangkang Telur Bebek Yang Telah Diaktivasi. J Teknil Kimia

Vol 2, No 3 : Universitas Sumatera Utara.

Kundari, A.N. dan Slamet, W. 2008. Tinjauan Kesetimbangan Adsorpsi Tembaga

dalam Limbah Pencuci PCB dengan Zeolit. Prosiding Seminar Nasional IV

SDM Teknologi Nuklir. Yogyakarta. ISSN 1978-0176:489-496.

Kusnaedi. 2002. Mengolah Gambut dan Air Kotor untuk Air Minum. Penebar

Swadaya : Jakarta.

Lembaga Penelitian Tanah. 1972. Peta Tanah Bagan Indonesia Skala 1 : 2 500

000. Dok Bagan Indonesia Skala 1 : 2 500 000. Dok. Lembaga Penelitian

Tanah : Bogor.

Lestari dan Edward. 2004. Dampak Pencemaran Logam Berat terhadap Kualitas

Air Laut dan Sumberdaya Perikanan. Makara, Sains. 8(2): 52-58

Lihin S., Nurhayati dan Erman. 2012. net a dsor s at on o eh

e ng a esa a ana ang a t as a ada a s nas h

. Fakultas MIPA Universitas Riau.


commit to user

59

Li, L., and Lee, R. 2009. Purification of Produced Water by Ceramic Membranes:

Material Screening, Process Design and Economics. Separation Science

and Technology, 44: 3455–3484, ISSN: 0149-6395 print=1520-5754

online DOI: 10.1080/01496390903253395

Maksum, R., Heria, O., dan Herman, S. 2008. Pemeriksaan Bakteriologis Air

Minum Isi Ulang Di Beberapa Depo Air Minum Isi Ulang Di Daerah

Lenteng Agung Dan Srengseng Sawah Jakarta Selatan. Vol. V, No. 2, hal

101 – 109. ISSN : 1693-9883. UI : Depok.

Muhdarina, Muhammad, A. B., dan Muchtar, A., 2010. Prospektif Lempung Alam

Cengar sebagai Adsorben Polutan Anorganik di dalam Air : Kajian

Kinetika Adsorpsi Kation Co(II). Reaktor, Vol. 13 No.2, Desember, hlm.

81-88

Munir, 1996. Tanah-Tanah Utama Indonesia. Pustaka Jaya. Jakarta, hlm:71-75

Mustofa, G.M.. 2007. The Study of Pretreatment Options for Composite Fouling

of Reverse osmosis Membrane Used in Water Treatment and Production.

School of Chemical Science and Engineering. University of South Wales.

Naiya, T.K., Chowdhury, P., Bhattacharya, A.K., and Das, S.K. 2009. Sawdust

and Neem bark as Low-cost Natural Biosorbent for Adsorptive Removal of

Zn(II) and Kadmium (Cd)(II) ions from Aqueous Solutions, Chemical

Engineering Journal, 148, pp. 68–79.

Ni Made S. M., Anak, A. B. P., dan James, S. 2013. Pemanfaatan Arang Batang

Pisang (Musa paradisiacal) Untuk Menurunkan Kesadahan Air. Jurnal

Kimia. MIPA : Universitas Udayana.

Nordic. 2003. Cadmium Review. Denmark: Prepared by COWI A/S on behalf of

the Nordic Council of Ministers.

Nusa, I. S. 2009. Uji Kinerja Pengolahan Air Siap Minum dengan Proses

Biofiltrasi, Ultrafiltrasi dan Reverse Osmosis (RO) dengan Air Baku Air

Sungai. JAI Vol 5. No. 2.

Nusyirwan. 2005. Karakter Permukaan dan Rasio Si/Al dari Hasil Pemillaran

e ng “ a ng” dengan on egg n. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA.

Universitas Indonesia, Jakarta.

Ohta, H., Yamauchi, Y., Nakakita, M., Tanaka, H., Asami, S., Seki, Y and

Yoshikawa, H. 2000. Relationship between Renal Dysfunction and Bone

Metabolism Disorder in Male Rats after Long-Term Oral Quantitative

Cadmium Administration. Industrial Healthol, Vol 38, pp. 339–355.


commit to user

60

Pal, M., Horvarth, E., Janda, T., Paldi, E., and Szalai, G. 2006. Physiological

Changes and Defense Mechanisme Induced by Cadmium Stress in Maize.

Review article. J. Plant. Nutr. Soil Sci, Vol 159, 230-246.

Parfitt, R. L. and T. Hemni. 1980. Structure of some Allophane from New

Zealand. Clay and Clay Minerals. 28 (4): 285-294.

Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan

Pengendalian Pencemaran Air.

Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang

Persyaratan Kualitas Air Minum.

Permanasari, A., Siswaningsih, W., dan Wulandari, I. 2010. Uji Kinerja Adsorben

Kitosan-Bentonit terhadap Logam Berat dan Diazinon secara Simultan.

Jurnal Sains dan teknologi Kimia. 1(2): 12-134

Plasvic, B., Kobe, S., and Orel, B. 1999. Identification of Crystallization Forms of

CaCO3 with FT-IR Spectroscopy. Kovine, Zlitine, Tehnologije. 33:517-

521

Pranoto. 2013. Pemanfaatan Adsorben Alam Alofan Gunung Vulkanik Jawa

Sebagai Penyerap Logam Berat Untuk Penjernih Air Dalam

Meningkatkan Kualitas Air Minum Perkotaan. UNS : Disertasi.

Pranoto, Sugiyarto K. H., Suranto and Ashadi. 2013. Javanese Volcanic

Allophane as Heavy Metal Adsorber to Improve the Quality of Drinking

Water in Surakarta. Journal of Environment and Earth Science. Vol. 3,

No.5, ISSN 2224-3216 (Paper) ISSN 2225-0948 (Online).

Ranst, Van. 1995. Clay Mineralogy. Lecture Notes. ITC for Post Graduate Soil

Scientist. University of Ghent. 287 p.

Sajidu, S. M. I., Person, I., Masamba, W.R.L, Henry, E.M.T., and

Kayambazinthu, D. 2006. Removal of Cd2+, Cr3+, Cu2+, Hg2+, Pb2+ and

Zn2+ Cations and AsSO43-Anions from Aqueous Solutions by Mixed Clay

from Tonolulu in Characterization of the Clay. Water SA. 32(4):519-527

Sanchez, A. G., Ayuso, E. A., and De Blas, J., 1999. Sorption of Heavy Metal

from Industrial Waste Water by Low-Cost Mineral Silicates. Clay

Minerals. 34, 469-477

Sawyer, C. N. 1994. Chemistry For Environmental Engineering, Fourth Edition.

McGraw-Hill, Inc. Singapore.


commit to user

61

Schulze, D. G., 2005. Clay Minerals. Purdue University, West Lafayette, IN, USA

http://www.geoinfo.amu.edu.pl/geoinf/m/GLEB/1b%20Clay%20minerals_

EncSoilEnv_S CHULZE%2005.pdf. Diakses tanggal 16 Januari 2015.

Sirait, R. 2012. Pengaruh Suhu Kalsinasi pada Karakter Lempung Alam Desa

Talanai yang Diaktivasi dengan NaOH. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA.

Universitas Riau, Pekanbaru.

Sistha, P. W. V. 2013. Uji Efektivitas Adsorpsi Lempung/Alofan terhadap Logam

Tembaga (Cu) Limbah Pertambangan Tembaga menggunakan Metode

Batch. Skripsi Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam. UNS : Surakarta.

Slamet, J. S. 2002. Kesehatan Lingkungan. Yogyakarta: Gajah Mada University

Press.

Sobsey, M.D., and B. Olson. 1983. Microbial agents of waterborne disease, in :

Assesment of Microbilogy and Turbidity Standards of Drinking Water, P.S

Berger and Argaman. Eds EPA Repor.

Soil Survey Staff, 1999. Soil Taxonomy. A Basic System of Soil Classification for

Making and Interpreting Soil Surveys. Second edition. USDA.

Suardana, L. N. 2003. Optimalisasi daya adsorpsi zeolit terhadap ion chrom (III).

Jurnal Penelitian dan Pengembangan Sains dan Humaniora 2:1 hal 17-33.

Sudradjat, A. 1992. Seputar Gunung api dan Gempa bumi. Jakarta. hal : 164.

Sukamta, B. A., Sutijan, Bening, A., dan Budiharto, S. 2009. Pemecahan Senyawa

Kompleks dalam Kaolin dan Pengambilan Alumina dengan Metode

Kalsinasi dan Elutrasi. Jurnal Teknologi Technoscienta 1 (2): 1-5.

Sulistyarini, A. 2012. Identifikasi, Aktivasi, dan Karakterisasi Tanah Vulkanik

Gunung Arjuna sebagai Adsorben Logam Tembaga (Cu). Prosiding

Skripsi Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret.

Talaat, H. A., El Delrawy, N. M., Abulnour, A. G. dan Hani, H. A., 2011.

Evaluation of Heavy Metals Removing Using Some Egyptian Clays. 2nd

International Conference on Environmental Science and Technology.

IPCBEE. Vol. 6. IACSIT Press

Tan, K. H. 1982. Dasar-Dasar Kimia Tanah. Terjemahan : Principles of Soil

Chemistry. University Gajah Mada Press. Yogyakarta.

Tan, K. H. 1984. Andosols. Van Nostrand Reinhold Company. New York. 418 p.

http://www.geoinfo.amu.edu.pl/geoinf/m/GLEB/1b%20Clay%20minerals_EncSoilEnv_S

http://www.geoinfo.amu.edu.pl/geoinf/m/GLEB/1b%20Clay%20minerals_EncSoilEnv_S


commit to user

62

Urabe, M. 1986. Interaction of Metal Ion with Clays: I. A case study with Cu (II).

Applied Clay Science. 30: 199-208.

Visekruna, A., Strkalj, A., and Pajc, L. M. 2011. The Use of Low Cost Adsorbents

for Purification Wastewater. The Holistic Approach to Environment.

1(2011)1, 29-37. ISSN 1848-0071

Wada, K. 1989. Allophane and Imogolite. In : J. B. Dixon and S. B. Weed.

Minerals in Soil Environments. SSSA. Madison. Pp 1051-1087.

Wenten, I. G. 1999. Teknologi Membran Industri. Bandung.

Widayanti dan Ristiati. 2004. Analisis Kualitatif Bakteri Kaliform Pada Depo Air

Minum Isi Ulang Di Kota Singaraja Bali. Jurnal Pendidikan Biologi MIPA

IKIP Negeri Singaraja.

Widihati, I. A. G. 2008. Adsorpsi Anion Cr (VI) oleh Batu Pasir Teraktivasi Asam

dan Tersalut Fe2O3. Jurnal Kimia. 1(2): 25-30

Wijayanti, F. K. 2008. Profil Pencemaran Logam Berat Di Air Dan Sedimen

Sungai Citarum Segmen Dayeuh Kolot Sampai Nanjung. Tugas Akhir S1.

Program Studi teknik Lingkungan, FTSL, ITB : Bandung

William, M. E. 2003. A Brief Review of Reverse osmosis Membrane Technology.

EET Corporation and Williams Engineering Services Company.

Wogo, H. E., Nitbani, F. O., dan Tjitda, P. J. P. 2013. Sintesis Lempung

Terinterkalasi Anilin dan Pemanfaatannya sebagai Adsorben Fenol. Jurnal

Sains dan Terapan Kimia. 7(1):29-41.

Yokouchi, M., Hiramatsu, N., Hakayawa, R., Kasal, A., Takano, Y., Yao, J and

Kitamura, M. 2007. Atypical, bidirection regulation of cadmium-induced

apoptosis via disctinct siganaling of unfolded protein response. Cell Death

and Differentiation, Vol 14, pp.1467-1474.

Yuan, P., Fan, M., Yang, D., He, H., Lui, D., Yuan, A., Zhu, J., and Chen, T.

2009. Monmorilonit-Supported Magnetite Nanopaticles for The Removal

of Hexavalent Chromium Cr(VI) from Aqueous Solutions, J. Hazard

Mater. No.166, hlm.821- 829 dalam Alemayehu, D. D., Sing, S. J., and

Tessema, D. A., 2012. Assessment of the Adsorption of Fired Clay Soils

From Jimma (Ethiopia) for The Removal of Cr (VI) from Aqueous

Solution.Universal Journal of Environmental Research and Technology.

Volume 2, Issue 5, hlm. 411-420.


commit to user

63

Zhao, G., Wu, X., Tan, X., dan Wang, X. 2011. Sorption of Heavy Metal Ions

from Aqueous Solution: A Review. The Open Colloid Science Journal. 4.

19-31


commit to user

64

LAMPIRAN


commit to user

65

Lampiran 1. Data pengambilan sampel tanah andisol

Warna tanah = coklat

Kecerahan warna = cerah

Struktur = halus

Waktu pengambilan = 5 April 2014

Lokasi = daerah Cemoro Kandang, salah satu lereng Gunung

Lawu, Jawa Timur

pH NaF = 10,18

Keterangan:

Uji dengan pH NaF dilakukan dengan mengukur pH dari 1 gram tanah dalam 50

ml dalam larutan NaF 1M selama 2 menit, sehingga diperoleh hasil pH 10,18.

Hasil ini didukung dengan pernyataan Maeda (1980) yang telah menggunakan uji

pH NaF untuk mengetahui keberadaan alofan dengan prosedur yang sama, yaitu 1

gram sampel tanah dilarutkan dalam 50 ml larutan NaF 1 M sehingga diperoleh

pH 10,5.


commit to user

66

Lampiran 2. Hasil analisis gugus fungsi tanah andisol dengan FTIR


commit to user

67

Lampiran 3. Hasil analisis gugus fungsi lempung dengan FTIR


commit to user

68

Lampiran 4. Hasil analisis gugus fungsi lempung dan tanah andisol sebelum adsorpsi

dengan FTIR


commit to user

69

Lampiran 5. Hasil analisis gugus fungsi lempung dan tanah andisol sesudah adsorpsi

dengan FTIR


commit to user

70

Lampiran 6. Spektra FT-IR Alofan Standar (Devnita, 2005)


commit to user

71

Lampiran 7. Kurva standar ion logam Kadmium (Cd)


commit to user

72

Lampiran 8. Data JCPDS (Joint Committee On Difraction Standarts)


commit to user

73


commit to user

74


commit to user

75

Lampiran 9. Tabel Jarak d Mineral-mineral Lempung (Radiasi Cu Kα) (Tan,

1982)


commit to user

76


commit to user

77

Lampiran 10. Data konsentrasi sisa hasil analisis adsorpsi ion logam Kadmium

(Cd) oleh adsorben dengan AAS pada larutan model

Komposisi

(L:A)

Suhu

(ºC)

Waktu

(Menit)

Absorbansi Konsentrasi sisa

(ppm) Rata-

rata 1 2 1 2

0 : 100

100

30 0,1133 0,1118 0,3038 0,3032 0,2080

60 0,2550 0,2584 1,2056 1,2075 0,7316

120 0,4550 0,4850 2,0700 2,1900 1,3000

200

30 0,1293 0,1229 0,2794 0,2876 0,2048

60 0,3710 0,4020 0,5480 0,5778 0,4747

120 0,5790 0,5891 0,8770 0,9430 0,7470

400

30 0,1410 0,1407 0,4686 0,4679 0,3046

60 0,5165 0,6154 1,0487 1,0450 0,8064

120 0,0221 0,0311 0,8339 0,8305 0,4294

20 : 80

100

30 0,0143 0,0140 0,2763 0,2250 0,1324

60 0,2173 0,2184 0,5545 0,6590 0,4123

120 0,2500 0,2450 0,7495 0,8400 0,5211

200

30 0,3079 0,4103 0,5157 0,5202 0,4385

60 0,2511 0,2674 0,3526 0,4062 0,3193

120 0,2106 0,2109 0,5080 0,5098 0,3598

400

30 0,4562 0,4827 0,8543 0,8763 0,6674

60 0,6154 0,6106 1,0450 1,0288 0,8250

120 1,0168 1,0166 2,0498 2,0491 1,5331

40 : 60

100

30 0,3192 0,3198 0,6623 0,6648 0,4915

60 0,2184 0,2576 0,2290 0,2094 0,2286

120 0,0121 0,0122 0,0899 0,9420 0,2641

200

30 0,1909 0,1981 0,7705 0,8002 0,4899

60 0,3806 0,3851 0,8860 0,8951 0,6367

120 0,4104 0,4102 0,8782 0,8575 0,6391


commit to user

78

400

30 0,3699 0,3803 1,2420 1,2770 0,8173

60 0,8560 0,8493 2,1668 2,1648 1,5092

120 0,6537 0,7536 2,1743 2,1740 1,4389

50 : 50

100

30 0,0649 0,0625 0,2508 0,2409 0,1548

60 0,2258 0,3536 0,9145 1,4420 0,7340

120 0,3087 0,4009 1,0224 2,0234 0,9389

200

30 0,0834 0,0822 0,3446 0,3397 0,2125

60 1,0548 1,5510 1,2290 1,2307 1,2664

120 2,0108 2,0113 1,5595 1,2612 1,7107

400

30 4,7900 4,1910 1,5270 1,4960 3,0010

60 6,8950 6,4850 2,2950 2,1700 4,4613

120 1,8700 1,9400 2,5100 2,7350 2,2638

60 : 40

100

30 0,4265 0,4301 1,7420 1,7570 1,0889

60 0,4105 0,5818 1,6764 2,3830 1,2629

120 0,4077 0,4116 1,3690 1,3820 0,8926

200

30 0,3976 0,3947 1,6232 1,6112 1,0067

60 0,0517 0,0512 0,1305 0,1300 0,0909

120 0,3690 0,3631 0,9760 0,9211 0,6573

400

30 0,3600 0,3650 1,9000 1,8850 1,1275

60 1,4190 1,4185 2,5950 2,5275 1,9900

120 1,0137 1,0122 3,0393 3,0342 2,0249

80 : 20

100

30 0,9140 0,8990 2,5850 2,0400 1,6095

60 0,6150 0,6270 1,9900 1,3950 1,1568

120 0,6200 0,5650 1,1200 1,9350 1,0600

200

30 7,8800 7,2600 2,1150 1,9650 4,8050

60 6,5540 6,4370 2,5990 2,5565 4,5366

120 6,1750 6,1700 3,2450 3,2250 4,7038

400 30 0,8701 0,8534 1,7740 1,4591 1,2392


commit to user

79

60 1,2535 1,2078 2,3008 2,2994 1,7654

120 1,1400 0,9900 3,8850 3,2400 2,3138

100 : 0

100

30 1,0050 0,9450 3,3000 3,0550 2,0763

60 1,0341 1,0116 3,4500 3,3700 2,2164

120 1,0950 1,0800 3,3500 3,3000 2,2063

200

30 1,5950 1,4550 2,7350 2,1550 1,9850

60 1,1290 1,0994 2,5530 2,4702 1,8129

120 0,6100 0,6005 2,8900 2,3015 1,6005

400

30 8,8650 8,7800 2,7300 2,7050 5,7700

60 1,4800 1,4000 2,6500 2,3800 1,9775

120 1,6700 1,7000 3,2900 3,3900 2,5125


commit to user

80

Lampiran 11. Data perhitungan kapasitas adsorpsi dan % Kadmium (Cd) teradsorp

Komposisi

(L:A)

Suhu

(ºC)

Waktu

(Menit)

Konsentrasi

teradsorb

(ppm)

Kapasitas

Adsorpsi

%Kadmium

(Cd)

Teradsorp

0 : 100

100

30 5,8965 17,68953 95,12

60 4,99345 14,98035 80,54

120 4,07 12,21 65,65

200

30 5,9165 17,7495 95,43

60 5,6371 16,9113 90,92

120 5,29 15,87 85,32

400

30 5,73175 17,19525 92,45

60 5,15315 15,45945 83,12

120 5,3678 16,1034 86,58

20 : 80

100

30 5,949345 17,848035 95,96

60 5,59325 16,77975 90,21

120 5,40525 16,21575 87,18

200

30 5,68205 17,04615 91,65

60 5,8206 17,4618 93,88

120 5,6911 17,0733 91,79

400

30 5,3347 16,0041 86,04

60 5,1631 15,4893 83,27

120 4,15055 12,45165 66,944

40 : 60

100

30 5,53645 16,60935 89,31

60 5,9808 17,9424 96,46

120 5,68405 17,05215 91,68

200

30 5,41465 16,24395 87,33

60 5,30945 15,92835 85,63


commit to user

81

120 5,33215 15,99645 86,00

400

30 4,9405 14,8215 79,68

60 4,0342 12,1026 65,06

120 4,02585 12,07755 64,93

50 : 50

100

30 5,95415 17,86245 96,03

60 5,02175 15,06525 80,99

120 4,6771 14,0313 75,44

200

30 5,85785 17,57355 94,48

60 4,97015 14,91045 80,16

120 4,7897 14,36895 77,25

400

30 4,6885 14,0655 75,62

60 3,9675 11,9025 63,9

120 3,5775 10,7325 57,70

60 : 40

100

30 4,4505 13,3515 71,78

60 4,1703 12,5109 67,26

120 4,8245 14,4735 77,81

200

30 4,5828 13,7484 73,91

60 6,06975 18,20925 97,89

120 5,25145 15,75435 84,70

400

30 4,3075 12,9225 69,47

60 3,63875 10,91625 58,68

120 3,16325 9,48975 51,02

80 : 20

100

30 3,8875 11,6625 62,70

60 4,5075 13,5225 72,70

120 4,6725 14,0175 75,36

200 30 4,16 12,48 67,09


commit to user

82

60 3,62225 10,86675 58,42

120 2,965 8,895 47,82

400

30 4,58345 13,75035 73,92

60 3,8999 11,6997 62,90

120 2,6375 7,9125 42,54

100 : 0

100

30 3,0225 9,0675 48,75

60 2,7900 8,37 45

120 2,875 8,625 46,37

200

30 3,755 11,265 60,56

60 3,6884 11,0652 59,49

120 3,60425 10,81275 58,13

400

30 3,4825 10,4475 56,16

60 3,685 11,055 59,43

120 2,86 8,58 46,12

Berdasarkan data tersebut, dapat disimpulkan bahwa adsorben terbaik diperoleh

dari adsorben dengan perbandingan komposisi lempung:tanah andisol 60 :40 pada

suhu kalsinasi 200 C dengan aktu kontak adsorpsi selama 60 menit (1), diikuti

oleh adsorben lempung:tanah andisol 50:50 pada suhu kalsinasi 200 C dengan

waktu kontak adsorpsi selama 60 menit (2), dan lempung:tanah andisol 40:60

pada suhu kalsinasi 100 C dengan waktu kontak adsorpsi selama 60 menit (3).

Contoh Perhitungan kapasitas adsorpsi dan % Kadmium (Cd) teradsorp:

K = Ct.V % Kadmium (Cd) teradsorp = Ct x 100%

S Ci Keterangan :

k = kapasitas adsorpsi (mg/g)

Ct = konsentrasi teradsorp (mg/L)

= konsentrasi awal larutan (Ci) – konsentrasi akhir larutan (Ca)

V = Volume larutan (L)

S = massa adsorben (g)


commit to user

83

Lampiran 12. Hasil analisis luas permukaan lempung dengan SAA


commit to user

84

Lampiran 13. Hasil analisis luas permukaan tanah andisol dengan SAA (Sistha,

2013)


commit to user

85

Lampiran 14. Perhitungan penentuan keasaman

Keasaman = A – B x1000 mmol/berat sampel (g)

BMNH3

Keterangan :

A = berat wadah + sampel setelah terjadi adsorpsi (g)

B = berat wadah + sampel mula-mula (g)

BMNH3 = 17 g/mol

Berat sampel = 0,5 gram

a. Alofan (1)

Keasamaan = 11,814 - 11, 794 x 1000/0,5 = 2,3529 mmol/g

17

Alofan (2)

Keasamaan = 13,469 - 13,449 x 1000/0,5 = 2,3529 mmol/g

17

b. Lempung (1)


17

Lempung (2)


17


commit to user

86

Lampiran 15. Data isoterm adsorpsi ion logam Kadmium (Cd)

Konsentrasi (ppm)

x/m C

x/m Log C Log x/m Awal (C) Sisa Teradsorp

1,97 1,49 0,47 0,95 1,57 -0,02 0,17

3,96 2,90 1,06 2,12 1,36 0,32 0,46

6,10 4,29 1,81 3,62 1,18 0,55 0,63

8,23 5,62 2,60 5,21 1,07 0,71 0,75

10,43 6,89 3,54 7,09 0,97 0,85 0,83=


commit to user

87

Lampiran 16. Hasil Laboratorium air baku PT United Tractors Tbk Cabang

Samarinda


commit to user

88


commit to user

89

Lampiran 17. Gambar Alat Penjernih Air

Filter Keramik

Alat Penjernih Air


commit to user

90

Lampiran 18. Biodata

Nama : Fathoni Firmansyah

Tempat, tanggal lahir : Karanganyar, 13 Maret 1988

Profesi/Jabatan : Staff EHS PT. United Tractors Tbk

Alamat rumah : Perum Waru Surya Indah Blok B7 Sukoharjo.

Telp. : 085728745489

e-mail : [email protected]

Riwayat pendidikan di Perguruan Tinggi:

Institut Bidang Ilmu Tahun Gelar

Universitas Sebelas Maret

Surakarta (UNS)

Kesehatan Kerja 2010 SST

Karya Ilmiah

Judul Penerbit/Forum

Ilmiah Tahun

Pengaruh Intensitas Penerangan Terhadap

Kelelahan Mata pada Tenaga Kerja Bagian

Pengepakan PT. Ikapharmindo Putramas Jakarta

Timur

Skripsi FK –

D4 Kesehatan

Kerja UNS

2010

Surakarta, 2015

Fathoni Firmasyah

mailto:[email protected]

kajian efektivitas pengolahan air minum … · adsorben lempung dan andisol dengan koefisien...

Documents