PENYISIHAN LOGAM KROMIUM (Cr) AIR LIMBAH … · (BBKKP), Daerah Istimewa Yogyakarta (DIY ... ikan...
Transcript of PENYISIHAN LOGAM KROMIUM (Cr) AIR LIMBAH … · (BBKKP), Daerah Istimewa Yogyakarta (DIY ... ikan...
PENYISIHAN LOGAM KROMIUM (Cr) AIR LIMBAH PENYAMAKAN
KULIT MENGGUNAKAN ORGANICREMOVAL SEBAGAI TREATMENT
AWAL AIR PASOK KEGIATAN BUDIDAYA IKAN
NURINA PRATIWI
DEPARTEMEN BUDIDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul :
PENYISIHAN LOGAM KROMIUM (Cr) AIR LIMBAH PENYAMAKAN
KULIT MENGGUNAKAN ORGANICREMOVAL SEBAGAI TREATMENT
AWAL AIR PASOK KEGIATAN BUDIDAYA IKAN
adalah benar merupakan hasil karya yang belum diajukan dalam bentuk apapun
kepada perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal
atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain
telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian
akhir skripsi ini.
Bogor, Mei 2012
NURINA PRATIWI
C14080034
PENYISIHAN LOGAM KROMIUM (Cr) AIR LIMBAH PENYAMAKAN
KULIT MENGGUNAKAN ORGANICREMOVAL SEBAGAI TREATMENT
AWAL AIR PASOK KEGIATAN BUDIDAYA IKAN
NURINA PRATIWI
SKRIPSI
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada
Program Studi Teknologi & Manajemen Perikanan Budidaya
Departemen Budidaya Perairan,
Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN BUDIDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Judul Skripsi : Penyisihan Logam Kromium (Cr) Air Limbah Penyamakan
Kulit Menggunakan Organicremoval Sebagai Treatment
Awal Air Pasok Kegiatan Budidaya Ikan
Nama Mahasiswa : Nurina Pratiwi
Nomor Pokok : C14080034
Disetujui
Pembimbing I
Dr. Ir. Kukuh Nirmala, M.Sc
NIP. 19610625 198703 1 001
Pembimbing II
Dr. Ir. Eddy Supriyono, M.Sc.
NIP. 19630212 198903 1 003
Diketahui
Ketua Departemen Budidaya Perairan
Dr. Ir. Odang Carman, M.Sc
NIP. 19591222 198601 1 001
Tanggal Lulus:
KATA PENGANTAR
Puji serta syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia Nya sehingga skripsi yang berjudul ” Penyisihan Logam Kromium (Cr)
Air Limbah Penyamakan Kulit Menggunakan Organicremoval Sebagai Treatment
Awal Air Pasok Kegiatan Budidaya Ikan ” berhasil diselesaikan. Penelitian
dilaksanakan pada tanggal 13 Februari 2012 sampai 7 Maret 2012, bertempat di
Laboratorium Produksi Bersih Lingkungan, Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik
(BBKKP), Daerah Istimewa Yogyakarta (DIY).
Penulis mengucapkan terimakasih dan rasa hormat kepada kedua orang
tua, Drs. Mawardi, M.M dan Dra. Siti Kadarinah yang telah berjasa dalam
mendidik, selalu memberikan doa, dan atas kasih sayangnya. Bapak Dr. Ir. Kukuh
Nirmala, M.Sc. selaku dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan
dan arahan selama penelitian. Bapak Dr. Ir. Eddy Supriyono, M.Sc selaku dosen
Pembimbing II dan dosen Pembimbing Akademik yang memberikan bimbingan
kepada penulis, dan Ibu Dr. Sri Nuryati, S.Pi., M.Si. sebagai dosen penguji.
Ungkapan terimakasih atas semangat, kasih sayang, dan dorongan disampaikan
kepada Aprilia Nur Vita, Indiah Ratna Dewi Dardanela sekeluarga, keluarga
besar H. Sastro Suparto dan Heru Achamdi, tak lupa kepada Aldilla, Desi Lestari,
Ai Tety, Rosita Defi atas persahabatan, keluarga WE (Andi, Shinta, Lia, Tari,
Desi, Etika, Ida, Tofa, Iza), BDP angkatan 45, terutama Anggih, Ipha, Diska, Tira,
teman-teman Laboratorium Lingkungan, teman-teman wisma kompeten, dan
BBKKP (Ibu Christina) yang telah memberi dukungan selama penelitian serta
semua pihak yang telah membantu hingga penelitian selesai.
Penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, maka dari itu
penyusun memohon saran yang berguna dan membangun untuk menyempurnakan
penyusunannya. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2012
Nurina Pratiwi
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Klaten tanggal 24 Mei 1990 dari pasangan Drs.
Mawardi, M.M dan Dra. Siti Kadarinah, penulis merupakan anak pertama dari dua
bersaudara.
Pendidikan formal yang dilalui penulis adalah TK Pertiwi Karanganom,
SDN 2 Karanganom , SMPN 1 Karanganom, serta SMAN 1 Karanganom dan
lulus pada tahun 2008. Pada tahun yang sama, penulis lulus seleksi masuk IPB
melalui jalur Undangan Seleksi Mahasiswa IPB (USMI) dan melalui Program
Mayor-Sc tahun 2009 serta memilih mayor Teknologi dan Manajemen Perikanan
Budidaya, Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
Institut Pertanian Bogor.
Selama masa perkuliahan, penulis aktif menjadi Asisten Praktikum pada
mata kuliah yaitu Fisika Kimia Perairan (2011 dan 2012) dan Manajemen Kualitas
Air (2011), serta aktif dalam HIMAKUA (Himpunan Mahasiswa Akuakultur)
sebagai anggota divisi PPSDM tahun 2009-2011. Untuk meningkatkan
pengetahuan di bidang perikanan budidaya, penulis mengikuti kegiatan IPB Goes
to Field pada tahun 2010 di Kabupaten Brebes selama 1 bulan dengan tema
kegiatan pembenihan ikan air tawar bertempat di Balai Benih Ikan (BBI)
Malahayu, Brebes dan Praktik Lapangan Akuakultur pembesaran lobster di Balai
Budidaya Laut (BBL) Lombok, Nusa Tenggara Timur (2011). Selama di IPB
penulis mendapatkan beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) periode
2010-2012. Tugas akhir dalam pendidikan tinggi diselesaikan penulis dengan
menulis skripsi berjudul ” Penyisihan Logam Kromium (Cr) Air Limbah
Penyamakan Kulit Menggunakan Organicremoval Sebagai Treatment Awal Air
Pasok Kegiatan Budidaya Ikan ”.
ABSTRAK
NURINA PRATIWI. Penyisihan logam kromium (Cr) air limbah penyamakan
kulit menggunakan organicremoval sebagai treatment awal air pasok kegiatan
budidaya ikan. Dibimbing oleh KUKUH NIRMALA dan EDDY SUPRIYONO.
Salah satu alternatif penggunaan sumber air tawar untuk kegiatan budidaya
ikan adalah penggunaan air yang berasal dari limbah industri penyamakan kulit
yang mengandung logam kromium (Cr). Sebelum digunakan sebagai air pasok, air
limbah harus diolah terlebih dahulu agar kandungan logam kromium berkurang.
Salah satu teknologi penghilangan logam berat yang mudah dan berbiaya murah
adalah pemanfaatan kulit singkong dan kulit kacang tanah sebagai
organicremoval logam Cr sehingga air limbah penyamakan kulit dapat digunakan
sebagai air pasok kegiatan budidaya ikan. Perlakuan terhadap kulit singkong atau
kulit kacang tanah meliputi pencucian air destilasi (DWO), serta modifikasi asam
nitrat (NAO) dan asam fosfat (PAO). Modifikasi asam terhadap kulit singkong
dan kulit kacang tanah dilakukan untuk meningkatkan kemampuan penjerapan
logam kromium. Asam yang digunakan adalah asam nitrat 0,6 M dan asam fosfat
0,6 M dengan waktu adsorbsi 40 menit. Efektifitas adsorbsi tertinggi adalah
97,83% dan kapasitas adsorbsi 56,25 µgCr/g organicremoval oleh
organicremoval singkong termodifikasi asam nitrat. Organicremoval kulit
singkong NAO mampu menurunkan kadar kromium lebih dari 90%. Adsorben
kulit singkong mampu menggurangi kandungan kromium dari 1,15 mg/L menjadi
0,025 mg/L. Kemampuan adsorbsi adsorben kulit singkong relatif lebih baik
dibandingkan kulit kacang tanah.
Kata kunci: air limbah penyamakan kulit, logam kromium, air pasok, kulit
singkong, kulit kacang tanah.
---------------------------
ABSTRACT
NURINA PRATIWI. Elimination of chromium (Cr) metal from leather
tanning’s wastewater using organicremoval as fisheries supply water intial
treatment. Supervised by KUKUH NIRMALA and EDDY SUPRIYONO
Alternative way to use freshwater in fisheries is exertion water from
tannery that contain Cromium (Cr) metal. Firstly it must be treated to reduce Cr
metal so it could be used as supply water. Using cassava’s bark and shell nut as an
organicremoval of Cr metal is the one metal removal technology easily and
cheaper, so the tannery’s wastewater can be applied as fisheries supply water.
Treatment toward cassava’s bark and shell nut consist of washing of destilation
water (DWO), nitric acid modification (NAO) and phosporic acid modification
(PAO). Acid modification against cassava’s bark and shell nut can increase ability
of Cr metal adsorbtion. The acids are nitrite acid 0.6 M and phosporic acid 0.6 M
within 40 minutes time adsorbtion. The highest adsorbtion effectivity is 97.83%
and adsorption capasity 56.25 µgCr/g organicremoval by cassava’s bark
organicremoval NAO. Cassava’s bark adsorben could decreases Cr contain from
1.15 to 0.025 mg/L. Cassava’s bark organicremoval could decreases Cr rate more
than 90%. Adsorption ability of cassava’s bark is better than shell nut relatively.
Keyword : tannery wastewater, chromium metal, water supplay, cassava’s bark,
shell nut.
---------------------------
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xi
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................ xii
I. PENDAHULUAN ................................................................................ 1
II. BAHAN DAN METODE ................................................................... 4
2.1 Bahan dan Alat ............................................................................. 4
2.2 Prosedur Kerja ............................................................................ 4
2.2.1 Preparasi Bahan ................................................................... 4
2.2.2 Pencucian dengan Air .......................................................... 5
2.2.3 Modifikasi dengan Asam ..................................................... 5
2.3.4 Penyisihan Ion Cr Menggunakan Organicremoval ............. 5
2.3 Rancang Percobaan dan Analisa Data ........................................ 6
III. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 8
3.1 Hasil ............................................................................................. 8
3.1.1 Perolehan Organicremoval ................................................. 8
3.1.2 Konsentrasi, Absorbansi Larutan Ion Cr, dan Kurva Standar
Cr ......................................................................................... 9
3.1.3 Kapasitas dan Efektivitas Adsorbsi ...................................... 10
3.2 Pembahasan .................................................................................. 14
IV. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 21
4.1 Kesimpulan ................................................................................... 21
4.2 Saran ............................................................................................ 21
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 22
LAMPIRAN .............................................................................................. 24
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Perolehan Organicremoval Kulit Singkong .................................... 8
2. Perolehan Organicremoval Kulit Kacang Tanah ............................ 8
3. Konsentrasi dan Absorbansi Larutan Ion Cr pada Pembuatan
Kurva Standar Cr ............................................................................
9
4. Konsentrasi Larutan Ion Cr pada Masing-Masing Organicremoval 10
5. Kapasitas dan Efektivitas Adsorbsi Organicremoval Kulit
Singkong .........................................................................................
11
6. Kapasitas dan Efektivitas Adsorbsi Organicremoval Kulit Kacang
Tanah ...............................................................................................
11
7. Beban Pencemar Air Limbah Penyamakan Kulit dengan Penyamak
Kromium di Indonesia ....................................................................
16
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Kurva Standar Kromium ................................................................. 9
2. Kapasitas Organicremoval .............................................................. 11
3. Efektivitas Organicremoval............................................................... 12
4. Grafik Rata-Rata Konsentrasi Kromium Terhadap Organicremoval 13
5.
6.
Grafik Rata-Rata Konsentrasi Kromium Terhadap Perlakuan Asam
Adsorbsi Logam Kromium oleh Selulosa .......................................
13
18
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Bagan Alir Penelitian ...................................................................... 24
2. Kebutuhan Kalium Dikromat dan Asam ......................................... 25
3. Organicremoval (Kulit Singkong dan Kulit Kacang Tanah) ...... 25
4. Kapasitas Adsorbsi (Q) Ion Cr oleh Organicremoval Kulit
Singkong .........................................................................................
26
5. Kapasitas Adsorbsi (Q) Ion Cr oleh Organicremoval Kulit Kacang
Tanah ................................................................................
26
6. Efektivitas Organicremoval Kulit Singkong terhadap Penjerapan
Logam Cr ........................................................................................
26
7. Efektivitas Organicremoval Kulit Kacang Tanah terhadap
Penjerapan Logam Cr .....................................................................
27
8. Analisis Ragam ANOVA ................................................................ 27
9. Kalkulasi Penggunaan Air Penyamakan Kulit ................................ 28
10. Kalkulasi Penggunaan Kulit Singkong ........................................... 29
I. PENDAHULUAN
Target peningkatan produksi perikanan sebesar 353% pada tahun 2015 yang
dicanangkan oleh KKP, membuat proses produksi dalam kegiatan budidaya
mengalami kenaikan. Proses produksi budidaya air tawar yang bertujuan
menghasilkan komoditas perikanan membutuhkan sarana produksi, salah satunya
adalah air tawar. Penggunaan air akan semakin meningkat seiring meningkatnya
proses produksi komoditas akuakultur, peningkatan tersebut membuat persediaan
air tawar semakin berkurang. Keberadaan air tawar di Indonesia yang semakin
berkurang akan berpengaruh terhadap ketersediaan air untuk kegiatan budidaya,
pemenuhan kebutuhan air tawar untuk manusia akan lebih diutamakan
dibandingkan penggunaan air untuk kegiatan budidaya. Menurut Lubis (2008)
Indonesia termasuk salah satu negara yang akan mengalami krisis air pada 2025
seperti dikutip pada Forum Air Dunia II (World Water Forum) di Den Haag bulan
Maret 2000. Pernyataan tersebut membuat pelaku kegiatan budidaya air tawar
harus lebih efektif dan efisien dalam menggunakan air.
Sebelum kelangkaan air tawar terjadi dan berdampak pada kegiatan
budidaya, maka diperlukan alternatif sumber air untuk kegiatan budidaya. Air
yang akan digunakan tidak hanya tersedia dalam jumlah yang cukup, tetapi juga
harus memenuhi kualitas air yang baik untuk kehidupan ikan. Salah satu alternatif
sumber air adalah penggunaan air yang berasal dari limbah industri penyamakan
kulit. Industri penyamakan kulit membutuhkan air yang tidak sedikit, pemakaian
air untuk melakukan penyamakan kulit berkisar antara 30-70 L/kg kulit mentah
(Yunanto 2011). Menurut Badan Pusat Statistik (BPS) Yogyakarta (2009),
terdapat 17 perusahaan penyamakan kulit yang setiap harinya mampu mengolah
kulit mentah sebanyak 2-20 ton. Apabila dikalkulasikan produksi rata-rata 17
perusahaan penyamakan kulit mampu menyamak 10 ton kulit mentah/hari, maka
setiap harinya dihasilkan air limbah penyamakan kulit sebanyak 8.500.000 L/hari.
Selama satu minggu air total air limbah penyamakan kulit yang dihasilkan
58.500.000 L dan dapat digunakan untuk mengisi 98 kolam budidaya ikan
berukuran 20 x 20 x 1,5 m.
Air sisa proses penyamakan kulit yang jumlahnya tidak sedikit
kemungkinan dapat dimanfaatkan untuk kegiatan budidaya, tetapi air sisa
penyamakan kulit mengandung bahan pencemar logam berat yaitu kromium total
(Cr) dengan kandungan Cr sebesar 0,21-0,60 mg/L (Priyadi et al. 2011). Air yang
berasal dari limbah industri penyamakan kulit oleh sebagian pelaku industri
terutama industri besar diolah terlebih dahulu melalui Instalasi Pengolahan Air
Limbah (IPAL) sehingga kandungan kromiumnya berkurang, sementara sebagian
industri menengah ke bawah membuang air limbah penyamakan kulit langsung ke
badan sungai tanpa proses pengolahan terlebih dahulu. Dengan demikian air
sungai yang seharusnya dapat dimanfaatkan secara langsung untuk kegiatan
budidaya harus diolah terlebih dahulu karena kandungan kromium yang ada pada
air limbah penyamakan kulit dapat membahayakan organisme akuatik seperti
terganggunya proses osmoregulasi, terganggunya fungsi enzim, dan pola makan,
karena ambang batas kandungan Cr untuk kegiatan budidaya air tawar berkisar
antara 0,015 – 0,10 mg/L (Moore 1991 dalam Effendi 2003).
Presipitasi, pertukaran ion, treatment elektrokimia, dan teknik elektrolit
merupakan teknik penghilangan logam yang sering digunakan, tetapi
membutuhkan biaya yang mahal dan sering kali hasilnya kurang efektif, terutama
ketika logam yang akan dihilangkan jumlahnya sedikit (Yang et al. 1998 dalam
Baig et al. 1999). Sebagai alternatif telah berkembang penelitian mengarah pada
pemanfaatan massa bahan organik termodifikasi asam sebagai organicremoval.
Organicremoval didefinisikan sebagai bahan sisa dari makhluk hidup (bahan
organik) yang digunakan dalam adsorbsi bahan pencemaran dari suatu cairan,
selanjutnya melalui proses desorpsi, bahan ini dapat dibuang dan ramah
lingkungan. Prinsip kerja organicremoval adalah adsorpsi, dengan bahan organik
sebagai adsorben. Modifikasi asam merupakan cara paling umum yang digunakan
untuk mengaktivasi organicremoval, sehingga efektivitas adsorbsinya jauh lebih
besar dibandingkan arang aktif (Vaughan et al. 2001).
Beberapa produk samping pertanian yang berpotensi sebagi organicremoval
logam berat diantaranya adalah tongkol jagung, gabah padi, gabah kedelai, biji
kapas, jerami, ampas tebu, dan kulit kacang tanah. Modifikasi asam terhadap
bahan organik mengarah pada aktivitas gugus hidroksi yang banyak terdapat pada
pati dan selulosa. Menurut Dewi (2005) gugus hidroksi dalam selulosa akan
berikatan dengan asam membentuk ester. Keberadaan asam dalam ester tersebut
mampu meningkatkan muatan negatif total, sehingga dapat memperbesar
kemampuan berikatan dengan logam. Sifat inilah yang diasumsikan dapat
menjadikan kulit singkong dan kulit kacang tanah sebagai organicremoval logam
berat yang potensial. Bahan yang akan digunakan dalam pembuatan
organicremoval ini adalah kulit singkong dan kulit kacang tanah, bahan ini
diindikasikan berpotensi sebagai organicremoval seperti yang dilaporkan
Marshall et. al. (1996).
Penelitian ini bertujuan untuk menguji kemampuan bahan organik (kulit
singkong dan kulit kacang tanah) di dalam mengadsorbsi logam kromium dari air
limbah penyamakan kulit, sehingga air penyamakan kulit bebas dari logam
kromium dan dapat ditreatment lebih lanjut sehingga dapat digunakan sebagai air
pasok kegiatan budidaya ikan.
II. BAHAN DAN METODE
Bahan organik yang digunakan dalam pembuatan organicremoval logam
berat, merupakan massa kulit singkong dan kulit kacang tanah. Konsep yang
digunakan dalam pembuatan organicremoval ini adalah modifikasi massa berbasis
asam. Asam yang digunakan terdiri dari dua macam, yaitu asam nitrat (HNO3)
dan asam fosfat (H3PO4) konsentrasi 0,6 M. Kemampuan organicremoval kulit
singkong dan kulit kacang tanah dapat diketahui dari efektivitas dan kapasitas
adsorpsi kedua organicremoval tersebut terhadap logam berat kromium total.
2.1 Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan adalah kulit singkong, kulit kacang tanah,
air limbah penyamakan kulit yang diambil dari lokasi penyamakan kulit PT. Fajar
Makmur yang berlokasi di Daerah Istimewa Yogyakarta, H3PO4 85%, HNO3
65%, dan air destilasi. Alat-Alat yang digunakan adalah alat ukur kromium berupa
Atomic Absorbsion Spectrofotometer (AAS).
2.2 Prosedur Kerja
Prosedur kerja pembuatan organicremoval dimulai dari preparasi bahan
sehingga dihasilkan organicremoval berupa adsorben organicremoval dengan
pencucian air destilasi (DWO), organicremoval termodifikasi asam nitrat (NAO),
dan organicremoval termodifikasi asam fosfat (PAO) (Lampiran 1).
2.2.1 Preparasi Bahan
Bahan organik yang digunakan terlebih dahulu dicuci dan dibersihkan dari
kotoran ataupun tanah yang menempel. Bahan organik yang digunakan sebagai
organicremoval kulit singkong merupakan kulit singkong bagian dalam atau
endodermis, sedangkan kulit kacang tanah yang digunakan merupakan seluruh
bagian dari kulit kacang tanah tersebut. Setelah dicuci bersih, baik kulit singkong
maupun kulit kacang tanah dijemur di bawah sinar matahari sampai kering dan
selanjutnya dihaluskan dengan blender hingga berukuran + 100 mesh (Marshall et
al. 1999).
2.2.2 Pencucian dengan Air
Sebanyak 100 g bahan organik yang telah dihaluskan dimasukkan ke
dalam gelas piala 2 L, ditambahkan air destilasi sebanyak 660 mL untuk kulit
singkong dan 1.020 mL untuk kulit kacang tanah atau sampai semua bahan
terendam. Campuran diaduk dengan pengaduk magnet selama 20 menit kemudian
airnya dibuang. Pencucian dilakukan sebanyak dua kali, selanjutnya dikeringkan
dalam oven pada suhu 50 °C selama 24 jam (Marshall et al. 1999).
Organicremoval tanpa pencucian asam (DWO) dihasilkan dari proses pencucian
dengan air.
2.2.3 Modifikasi dengan Asam
Setelah dilakukan pencucian dengan air destilasi, masing-masing bahan
organik dimasukkan dalam gelas piala 1 L dan ditambah 660 mL asam. Asam
yang digunakan adalah asam nitrat atau asam fosfat dengan konsentrasi 0,6 M.
Campuran diaduk manual selama 30 menit, kemudian disaring. Bahan organik
dikeringkan dalam oven pada suhu 50 °C selama 24 jam, kemudian suhu
dinaikkan selama 30-60 menit menjadi 120 °C, kemudian didinginkan selama 90
menit. Setelah dingin, bahan direndam dalam air destilasi yang panas bersuhu 60-
80 °C untuk menghilangkan kelebihan asam sampai air tidak keruh. Kemudian
dikeringkan pada suhu 50 °C selama 24 jam (Marshall et al. 1999).
Organicremoval dengan pencucian asam nitrat (NAO) dan pencucian asam fosfat
(PAO) akan dihasilkan dari proses modifikasi dengan asam.
2.2.4 Penyisihan Ion Kromium Menggunakan Organicremoval
Sampel air yang digunakan merupakan sampel air yang berasal dari air
limbah penyamakan kulit. Sebelum ditreatmen kandungan kromium didalam
sampel air limbah diukur terlebih dahulu, untuk menentukan kandungan awal
logam. Apabila kandungan logam kromium belum mencapai 1 mg/L maka
kandungan logam kromium pada air limbah penyamakan kulit dinaikkan dengan
penambahan K2Cr2O7 (kalium dikromat), sehingga kandungan logam di air limbah
mencapai 1 mg/L (Lampiran 2). Proses penghitungan jumlah air yang akan
ditreatment adalah sebanyak 1 g setiap modifikasi organicremoval dimasukkan
dalam 50 mL air limbah penyamakan kulit. Campuran dikocok dengan pengaduk
magnet berkecepatan 300 rpm selama 40 menit dan disaring. Sebanyak 40 mL
supernatan diambil, dimasukkan dalam gelas piala dan ditambahkan 5 mL HNO3
pekat dan 3 mL HClO4, kemudian larutan dipanaskan agar kelebihan Cl hilang
(ditandai dengan berkurangnya asap putih), ditambah air destilasi 40 mL,
dipanaskan 10 menit kemudian didinginkan. Larutan disaring dan dilakukan
perlakuan dengan penambahan HNO3 (apabila pH kurang asam) maupun NaOH
(apabila pH terlalu asam) sampai pH kurang dari dua, selanjutnya ditambahkan
aquadest pH 2 sampai volume total 50 mL. Larutan dianalisis dengan AAS pada
panjang gelombang tertentu untuk menentukan konsentrasi ion logam bebas yang
masih terlarut. Panjang gelombang untuk pengukuran Cr adalah 540 nm.
Kapasitas adsorbsi dapat dihitung dengan rumus:
Q =
Efektivitas adsorbsi dapat dihitung dengan rumus :
Efektivitas =
Keterangan :
Q = kapasitas adsorbsi per bobot organicremoval (µg/g organicremoval)
V = volume larutan (mL)
Co = konsentrasi awal larutan (mg/L)
Ca = konsentrasi akhir larutan (mg/L)
m = massa organicremoval (g)
2.3 Rancangan Percobaan dan Analisa Data
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Faktorial (RAF) yang terdiri
dari dua faktor yaitu faktor A merupakan penggunaan jenis kulit yang berbeda
yaitu kulit ketela dan kulit kacang tanah, faktor B adalah perlakuan tanpa asam
(DWO), penambahan asam nitrat (NAO), dan penambahan asam fosfat (PAO).
Selanjutnya dihitung kandungan logam kromium di setiap sampel dan dilihat
apakah kedua jenis kulit tersebut mampu mengadsorbsi limbah kromium pada
masing-masing ion logam yang akan dihitung konsentrasinya. Ada dua ulangan
untuk masing-masing perlakuan.
Data yang telah diperoleh kemudian ditabulasi dan dianalisis menggunakan
bantuan program Microsoft Excel 2007 dan SPSS 17.0, yang meliputi Analisis
Ragam (ANOVA) dengan uji F pada selang kepercayaan 95%, digunakan untuk
menentukan ada atau tidaknya pengaruh perlakuan terhadap kandungan logam
kromium didalam limbah penyamakan kulit. Apabila berpengaruh nyata, untuk
melihat perbedaan antar perlakuan (penggunaan asam dan perbedaan jenis kulit),
diuji menggunakan uji Beda Nyata Jujur atau Tukey. Selanjutnya data disajikan
dalam bentuk tabel dan grafik. Model percobaan yang digunakan sesuai dengan
Walpole R.E (1982), yaitu:
Yij = µ + αi + βj + (αβ) ij + ε ij
Keterangan :
Yij = Nilai pengamatan pada satuan percobaan ke-k yang memperoleh kombinasi perlakuan ij (tarf ke-i di
faktor A dan taraf ke-j di faktor B)
µ = Rataan umum populasi
αi = Pengaruh aditif taraf ke-i difaktor A
βj = Pengaruh aditif taraf ke-j difaktor B
ε ij = Galat disatuan percobaan ke-k yang memperoleh kombinasi perlakuan ij
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil
3.1.1 Perolehan Organicremoval
Hasil pembuatan organicremoval dari kulit singkong dan kulit kacang tanah
dari 100 gram kulit mentah diperoleh hasil sebagai berikut (Tabel 1 dan Tabel 2).
Tabel 1. Perolehan Organicremoval Kulit Singkong
Organicremoval Bobot Awal (g) Bobot Akhir (g) % Perolehan
DWO 100,00 61,80 61,65
NAO 19,13 13,05 68,20
PAO 16,79 12,89 76,77
Keterangan :
DWO : Organicremoval pencucian air deionisasi (Destilation Water Organicremoval) NAO : Organicremoval termodifikasi asam nitrat (Nitric Acid Organicremoval)
PAO : Organicremoval termodifikasi asam fosfat (Phosphatic Acid Organicremoval)
Perolehan organicremoval kulit singkong untuk setiap jenis
organicremoval diatas 60% dari bobot awal bahan. Perolehan adsorben organik
kulit singkong yang dicuci dengan air destilasi (DWO) adalah 61,80 g dari 100,00
g bahan awal, perolehan adsorben organik kulit singkong modifikasi asam nitrat
(NAO) adalah 13,0493 g dari 19,1329 g bahan awal, sedangkan perolehan
adsorben organik kulit singkong modifikasi asam fosfat (PAO) adalah 12,89 g
dari 16,79 g bahan awal. Hasil menunjukkan setiap jenis adsorben organik
berkurang 30-40% dari bobot awal untuk setiap perlakuan.
Tabel 2. Perolehan Organicremoval Kulit Kacang Tanah
Organicremoal Bobot Awal (g) Bobot Akhir (g) % Perolehan
DWO 101,08 84,14 83,23
NAO 28,90 23,94 82,83
PAO 28,05 24,97 89,02
Keterangan :
DWO : Organicremoval pencucian air deionisasi (Destilation Water Organicremoval)
NAO : Organicremoval termodifikasi asam nitrat (Nitric Acid Organicremoval)
PAO : Organicremoval termodifikasi asam fosfat (Phosphatic Acid Organicremoval)
Perolehan organicremoval kulit kacang tanah yang dicuci dengan air
destilasi (DWO) adalah 84,14 g dari 101,08 g bahan awal, perolehan
organicremoval kulit kacang tanah modifikasi asam nitrat (NAO) adalah 23,94 g
dari 28,90 g bahan awal, sedangkan perolehan organicremoval kulit kacang tanah
modifikasi asam fosfat (PAO) adalah 24,97 g dari 28,05 g bahan awal. Bobot
akhir organicremoval pada setiap perlakuan berkurang antara 11-19% dari bobot
awal.
3.1.2 Konsentrasi, Absorbansi Larutan Ion Cr, dan Kurva Standar Cr
Konsentrasi dan absorbansi larutan ion Cr untuk pembuatan kurva standar
ditunjukkan pada Tabel 3 sedangkan grafik kurva ditunjukkan pada Gambar 1.
Tabel 3. Konsentrasi dan Absorbansi Larutan Ion Cr pada Pembuatan Kurva
Standar Cr Kode Konsentrasi (mg/L) Absorbansi
Std 1 0,10 0,002
Std 2 0,50 0,011
Std 3 1,00 0,021
Std 4 2,00 0,036
Std 5 3,00 0,053
Std 6 4,00 0,060
Gambar 1. Kurva Standar Kromium
Kurva standar Cr diperoleh dari pengukuran larutan standar kromium
dengan AAS, kurva digunakan dalam penghitungan konsentrasi kromium dalam
satuan mg/L. Pembuatan kurva standar menghasilkan persamaan y = 0,015x +
0,003. Konsentrasi akhir kandungan Cr didalam air limbah penyamakan kulit
setelah diberi perlakuan organicremoval ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Konsentrasi Larutan Ion Cr pada Masing-Masing Organicremoval
Kode Ulangan Konsentrasi awal
(mg/L)
Konsentrasi akhir
(mg/L) Jenis kulit Adsorben organik
Singkong
DWO sg 1 1,15 1,13
DWO sg 2 1,15 1,04
NAO sg 1 1,15 0,04
NAO sg 2 1,15 0,01
PAO sg 1 1,15 0,08
PAO sg 2 1,15 0,05
Kacang tanah
DWO kc 1 1,15 1,24
DWO kc 2 1,15 1,37
NAO kc 1 1,15 0,50
NAO kc 2 1,15 0,49
PAO kc 1 1,15 0,48
PAO kc 2 1,15 0,50 Keterangan :
sg : singkong kc : kacang tanah
Setelah dilakukan treatment pada air limbah penyamakan kulit dengan
kadar Cr awal 1,15 mg/L menggunakan berbagai jenis organicremoval diperoleh
hasil yang ditunjukkan pada Tabel 4, konsentrasi awal logam Cr didalam air
limbah penyamakan kulit sebelum dilakukan treatment menggunakan
organicremoval kulit singkong maupun kulit kacang tanah adalah 1,15 mg/L dan
setelah organicremoval dimasukkan ke dalam air limbah, kandungan logam Cr
ada yang bertambah dan ada yang berkurang, nilai kandungan Cr bervariasi antara
0,01-1,37 mg/L.
3.1.3 Kapasitas dan Efektivitas Adsorbsi
Kapasitas organicremoval ditunjukkan pada Tabel 5 dan Gambar 2,
sedangkan efektivitas organicremoval ditunjukkan pada Tabel 6 dan Gambar 3.
Kapasitas adsorbsi merupakan seberapa banyak kandungan logam Cr yang
mampu diadsorbsi pergram massa adsorben organik. Kemampuan kulit singkong
sebagai adsorben logam Cr selain dibuktikan dengan nilai kapasitas adsorbsi juga
dapat dibuktikan dengan efektivitas adsorbsi. Efektivitas menggambarkan
seberapa besar kemampuan organicremoval mengadsorbsi logam Cr pada air
limbah penyamakan kulit. Efektivitas akan berbanding lurus dengan kapasitas
adsorbsi. Tabel 5 menyajikan kapasitas dan efektivitas adsorbsi organicremoval
kulit singkong, sedangkan Tabel 6 menyajikan kapasitas dan efektivitas adsorbsi
organicremoval kulit kacang tanah.
Tabel 5. Kapasitas dan Efektivitas Adsorbsi Organicremoval Kulit Singkong
Organicremoval Ulangan
ke-
Konsentrasi
awal (mg/L)
Konsentrasi
akhir (mg/L)
Q (µgCr/g
organicremoval)
Efektivitas
(%)
DWO 1 1,15 1,13 1,00 1,73
2 1,15 1,04 5,50 9,57
rata-rata 1,15 1,09 3,25 5,65
NAO 1 1,15 0,04 55,50 96,52
2 1,15 0,01 57,00 99,13
rata-rata 1,15 0,03 56,25 97,83
PAO 1 1,15 0,08 53,50 93,04
2 1,15 0,05 55,00 95,65
rata-rata 1,15 0,07 54,25 94,35
Tabel 6. Kapasitas dan Efektivitas Adsorbsi Organicremoval Kulit Kacang Tanah
Organicremoval Ulangan
ke-
Konsentrasi
awal (mg/L)
Konsentrasi
akhir (mg/L)
Q (µgCr/gCr/g
organicremoval)
Efektivitas
(%)
DWO 1 1,15 1,24 -4,50 -7,82
2 1,15 1,37 -11,00 -19,13
rata-rata 1,15 1,31 -7,75 -13,48
NAO 1 1,15 0,50 32,50 56,52
2 1,15 0,49 33,00 57,39
rata-rata 1,15 0,50 32,75 56,96
PAO 1 1,15 0,53 31,00 53,91
2 1,15 0,50 32,50 56,52
rata-rata 1,15 0,51 31,75 55,22
Kapasitas adsorbsi organicremoval ditunjukkan pada Gambar 2, kapasitas
adsorbsi tertinggi adalah 56,25 µgCr/g organicremoval oleh NAO singkong.
Kapasitas adsorbsi terendah sebesar -7,75 µgCr/g organicremoval merupakan
nilai kapasitas adsorbsi yang dimiliki oleh DWO kacang tanah.
Keterangan : Huruf yang sama (a) antara perlakuan menunjukkan bahwa antara setiap perlakuan tidak berbeda nyata
(p>0,05), sedangkan huruf yang berbeda antara perlakuan menunjukkan bahwa antara setiap perlakuan berbeda nyata
(p<0,05).
Gambar 2. Kapasitas Organicremoval
a
b
b
c
d
d
Keterangan : Huruf yang sama (a) antara perlakuan menunjukkan bahwa antara setiap perlakuan tidak berbeda nyata
(p>0,05), sedangkan huruf yang berbeda antara perlakuan menunjukkan bahwa antara setiap perlakuan berbeda nyata
(p<0,05).
Gambar 3. Efektivitas Organicremoval
Gambar 3 memperlihatkan keefektifan kulit kacang tanah dan kulit
singkong sebagai adsorben logam Cr, dari dua jenis kulit yang digunakan sebagai
adsorben organik, adsorben kulit singkong yang dimodifikasi asam nitrat (NAO)
merupakan organicremoval yang paling efektif sebagai adsorben logam Cr.
Keefektifan organicremoval kulit singkong NAO mencapai 97,83%, sedangkan
untuk organicremoval kulit kacang tanpa modifikasi asam (DWO) memiliki nilai
keefektifan sebesar -13,48%. Nilai keefektifan organicremoval kulit kacang
DWO merupakan nilai terendah dibandingkan dengan organicremoval yang lain.
Berdasarkan Tabel 5 dan Tabel 6 dapat disimpulkan modifikasi asam
terhadap kulit singkong dan kulit kacang tanah dapat menaikkan efektivitas
adsorbsi logam Cr di air. Efektivitas akan berbanding lurus dengan kapasitas
adsorbsi, hal ini terbukti dari hasil perhitungan kapasitas adsorbsi dan efektivitas
semua jenis organicremoval. NAO singkong yang memiliki nilai efektivitas
tertinggi juga memiliki nilai kapasitas adsorbsi tertinggi. DWO kacang tanah yang
memiliki efektivitas terendah juga memiliki nilai kapasitas adsorbsi terendah.
Hasil perhitungan ANOVA pada selang kepercayaan 95%, diperoleh hasil
bahwa pemberian asam pada bahan organik memberikan pengaruh yang berbeda
nyata (P<0,05) terkait dengan adsorbsi logam krom dalam air limbah penyamakan
kulit. Sedangkan perhitungan ANOVA pada selang kepercayaan 95%, diperoleh
a
b
b
c
d
d
hasil bahwa kulit singkong dan kulit kacang tanah sebagai organicremoval
memberikan pengaruh yang berbeda nyata (P<0,05) terkait dengan adsorbsi logam
krom dalam air limbah penyamakan kulit. Grafik hubungan antara perlakuan asam
dengan rata-rata konsentrasi kromium ditunjukkan pada Gambar 4. Hubungan
antara organicremoval dengan rata-rata konsentrasi kromium pada setiap
perlakuan asam dapat dilihat pada Gambar 5.
Keterangan : Huruf yang sama (a) antara perlakuan menunjukkan bahwa antara setiap perlakuan tidak berbeda nyata (p>0,05), sedangkan huruf yang berbeda antara perlakuan menunjukkan bahwa antara setiap perlakuan berbeda nyata
(p<0,05).
Gambar 4. Grafik Rata-Rata Konsentrasi Kromium Terhadap Organicremoval
Keterangan : Huruf yang sama (a) antara perlakuan menunjukkan bahwa antara setiap perlakuan tidak berbeda nyata
(p>0,05), sedangkan huruf yang berbeda antara perlakuan menunjukkan bahwa antara setiap perlakuan berbeda nyata
(p<0,05).
Gambar 5. Grafik Rata-Rata Konsentrasi Kromium terhadap Perlakuan Asam
a
b
b
a
Perhitungan ANOVA pada selang kepercayaan 95% untuk interaksi antara
organicremoval dengan perlakuan asam, diperoleh hasil bahwa interaksinya
memberikan pengaruh yang berbeda nyata (P<0,05). Analisis ragam untuk
pengaruh perbedaan organicremoval, pengaruh pemberian asam, dan interaksi
antara organicremoval dengan pengaruh pemberian asam disajikan pada
Lampiran 7.
3.2 Pembahasan
Kulit singkong dan kulit kacang tanah yang dimanfaatkan sebagai
adsorben organik logam kromium (Cr) pada air limbah penyamakan kulit
merupakan suatu alternatif pengelolaan air limbah yang murah dan mudah
dilakukan. Air limbah penyamakan kulit yang sudah mengalami adsorbsi
diharapkan dapat digunakan sebagai media untuk kegiatan budidaya ikan.
Sebelum digunakan sebagai organicremoval, kulit singkong dan kulit kacang
tanah dimodifikasi terlebih dahulu menggunakan asam. Asam yang digunakan
adalah asam nitrat dan asam fosfat. Modifikasi organicremoval bertujuan untuk
meningkatkan efektivitas dan kapasitas adsorbsi bahan. Modifikasi
organicremoval dengan asam paling umum dan terbukti sangat efektif dalam
meningkatkan kapasitas dan efisiensi organicremoval (Gufta 1998).
Organicremoval berupa kulit singkong dan kulit kacang tanah dicuci dan
dibersihkan terlebih dahulu, pada tahap ini juga dilakukan pemilihan kulit yang
bertujuan memperoleh kulit yang baik dan bersih dari kotoran. Kulit singkong dan
kulit kacang tanah dikeringudarakan, kemudian dihaluskan sampai ukuran 100
mesh. Bahan yang telah halus dibuat berbagai macam modifikasi adsorben
organik yaitu adsorben organik pencucian air destilasi (DWO), adsorben organik
modifikasi asam nitrat (NAO), dan adsorben organik modifikasi asam fosfat
(PAO). Selama proses modifikasi, massa organicremoval kulit singkong
berkurang 30-40% dari massa awal, sedangkan organicremoval kulit kacang tanah
berkurang 11-19% (Tabel 1 dan Tabel 2).
Berkurangnya bobot kulit singkong dan kulit kacang tanah dikarenakan
perbedaan kandungan air dan kandungan selulosa pada masing-masing bahan.
Menurut Sangseethong dan Klanarong (2000) dalam Dewi (2005), kulit singkong
kering tersusun oleh 70,62% pati; 25,90% serat; 1,16% protein; 0,12% lemak; dan
2,11% abu. Kadar air kulit singkong basah adalah 68,60% (Dewi 2005).
Sedangkan kulit kacang tanah tersusun atas selulosa 45,3%; hemiselulosa 8,1%;
protein 4,9%; abu 2,3%; dan kadar air 7,75% (Marshall et.al 1999). Maka dari itu,
penurunan bobot kulit singkong selama proses pembuatan organicremoval lebih
besar dibandingkan dengan kulit kacang tanah. Organicremoval modifikasi asam
akan berwarna lebih terang dibandingkan organicremoval pencucian air destilasi.
NAO berwarna kuning kecokelatan sedangkan PAO berwarna kuning cerah
(Lampiran 3).
Organicremoval tersebut digunakan sebagai adsorben logam kromium
(Cr) pada air limbah penyamakan kulit. Logam kromium memiliki massa jenis (20
°C) 7,19 g/cm3, titik leleh 1.907 °C, dan titik didih 2.672 °C. Kromium termasuk
logam mengkilap, keras serta tahan karat sehingga sering digunakan sebagai
pelindung logam lain (Lenntech 1998). Logam kromium ditemukan pada
lingkungan perairan dalam bentuk trivalen dan heksavalen. Kromium heksavalen
memiliki sifat yang lebih toksik dibandingkan dengan kromium trivalen. Dalam
dosis yang rendah, kromium (trivalent) merupakan mineral esensial yang
diperlukan dalam metabolisme glukosa dan dalam proses produksi hormon
insulin. Sedangkan dalam jumlah yang besar, kelebihan kromium (terutama
kromium heksavalent) pada organisme akuatik dapat menyebabkan terganggunya
aktivitas enzim, nafsu makan menurun, serta terganggunya proses osmoregulasi.
Sedangkan dampak kromium heksavalent terhadap manusia adalah ion-ion
heksavalent di dalam proses metabolisme tubuh akan menghalangi atau mampu
menghambat kerja enzim benzopiren hidroksilase, akibatnya terjadi perubahan
dalam kemampuan pertumbuhan sel sehingga sel-sel menjadi tumbuh secara liar
dan tidak terkontrol, yang disebut kanker. Limbah kromium dalam bentuk
heksavalent berasal dari limbah industri, seperti industri pelapisan logam,
pembuatan semen, pertambangan, dan penyamakan kulit (Mudhoo 2010).
Logam Cr digunakan dalam proses penyamakan, untuk membantu
mengubah kulit mentah menjadi kulit masak atau menstabilkan sifat kulit. Jenis
kromium yang digunakan dalam penyamakan kulit adalah standar kromium 1000
mg/L dan garam kromium dengan kandungan C2O3 26%. Penggunaan kromium
sekitar 2-3% dari massa total kulit yang disamak. Dari proses penyamakan kulit
menggunakan bahan penyamak kromium dihasilkan limbah dengan pH 5,0-10,5,
BOD (20 °C) 2,19-2.110,00 mg/L, dan kromium 0,007-20,55 mg/L (KLH 2002).
Tabel 7. Beban Pencemaran Air Limbah Penyamakan Kulit dengan Penyamak
Kromium di Indonesia No Penyamakan parameter Satuan Nilai
1. pH 5,00-10,50
2. BOD (5 hari, 20◦C) mg/L 2,19-2.110,0
3. COD mg/L 5,07-8.827,88
4. Minyak lemak mg/L 0,00-44,00
5. Amoniak mg/L 0,125-459,54
6. Krom (Cr) mg/L 0,007-20,55
7. Sulfida mg/L 0,000-0,60
8. Total solid mg/L 0,89-433,00
Sumber : (Kementrian Lingkungan Hidup 2002)
Menurut Effendi (2003), kriteria kualitas air yang layak untuk biota
akuatik adalah 7-8,5 untuk nilai pH; BOD 0,5-7,0 mg/L; COD kurang dari 20
mg/L; 0,02-0,2 mg/L; 25-80 mg/L; dan kromium 0,015-0,10 mg/L. Berdasarkan
hasil lapang diperoleh data kandungan kromium pada limbah penyamakan kulit
yang berasal dari PT. Fajar Makmur, Imogiri, DIY yang diuji oleh BBKKP
Yogyakarta memiliki kandungan kromium 0,21 mg/L, air limbah diambil dari
outlet IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah). Kandungan kromium yang
terdapat pada air limbah penyamakan kulit PT. Fajar Makmur masih tinggi, maka
dari itu dilakukan treatment untuk memperbaiki kualitas air dari air limbah
penyamakan kulit. Sebelum dilakukan pengelolaan air menggunakan
organicremoval kulit kacang tanah dan kulit singkong, kandungan Cr didalam air
limbah dinaikan terlebih dahulu menjadi 1,15 mg/L dengan penambahan K2Cr2O7,
hal ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas dan kapasitas adsorbsi maksimal
dari organicremoval.
Organicremoval kulit singkong dan kulit kacang tanah digunakan untuk
menyisihkan logam Cr dari limbah industri penyamakan kulit. Penggunaan
organicremoval yang merupakan biomassa yang tidak hidup sebagai pengikat
logam berat akan menghasilkan keuntungan yang besar karena pada dosis logam
berat yang tinggi, dosis ini tidak akan mempengaruhi organicremoval (Horsfall et
al. 2003). Apabila menggunakan biomassa dari makhluk yang masih hidup seperti
alga atau bakteri, dosis logam berat yang tinggi akan mempengaruhi kehidupan
mereka.
Kemampuan adsorbsi organicremoval diujikan pada limbah penyamakan
kulit. Hasil maksimal adsorbsi ion logam Cr di dalam limbah penyamakan kulit,
dihasilkan oleh organicremoval kulit singkong modifikasi asam nitrat. Hal ini
dibuktikan dari efektivitas dan kapasitas adsorbsi yang nilainya paling tinggi
dibandingkan organicremoval yang lain, efektivitas adsorbsi sebesar 97,83 % dan
kapasitas adsorbsi 56,25 µgCr/g organicremoval. Organicremoval kulit singkong
NAO mampu menurunkan kadar krom sebesar 1,125 mg/L, dari kandungan
kromium awal 1,15 mg/L menjadi 0,025 mg/L. Organicremoval kulit singkong
PAO memiliki nilai efektivitas 94,34%, sedangkan NAO kulit kacang tanah
memiliki nilai efektivitas 56,96% dan PAO kulit kacang tanah memiliki nilai
efektivitas 55,21%. Organicremoval kulit singkong NAO dan PAO mampu
menurunkan kadar krom lebih dari 90%. Sehingga organicremoval kulit singkong
NAO dan PAO baik digunakan untuk mengadsorbsi air limbah penyamakan kulit
yang mengandung kromium, sehingga air limbah dapat digunakan sebagai air
pasok budidaya ikan. Efektivitas dan kapasitas adsorbsi organicremoval yang lain
dapat dilihat pada hasil di Tabel 5 dan 6.
Hasil penelitian menunjukkan organicremoval dengan modifikasi asam
merupakan organicremoval yang efektif untuk adsorbsi logam berat pada air
limbah penyamakan kulit dibandingkan dengan biomassa yang tidak
termodifikasi. Hasil ini menguatkan kesimpulan Wafwoyo et al. (1999), bahwa
biomassa termodifikasi asam fosfat maupun asam nitrat mampu meningkatkan
efektivitas penjerapan logam berat. Kandungan asam nitrat maupun asam fosfat
terikat pada selulosa kulit singkong maupun kulit kacang tanah melalui proses
esterifikasi. Kedua asam akan terlebih dahulu membentuk asam polinitrat dan
asam polifosfat selama pemanasan dalam oven pada suhu 50 °C. Asam polinitrat
ataupun polifosfat dapat berekasi dengan gugus –OH selulosa menghasilkan ester
nitrat atau ester fosfat. Reaksi ini dapat berjalan pada suhu 110-150 °C. Satu
molekul air akan dihasilkan dari reaksi tersebut, akibat penggabungan gugus
hidroksi yang terlepas dari asam dengan hidrogen dari selulosa (Marshall et al
1999). Pengikatan logam Cr melibatkan interaksi elektrostatik antara gugus
bermuatan negatif pada dinding sel dan kation logam (Baig et al. 1999).
Gambar 6. Adsorbsi Logam Kromium oleh Selulosa (Hubble et al. 2011)
Asam nitrat dan asam fosfat merupakan asam yang sering digunakan
dalam modifikasi biomassa, selain HCl dan asam sitrat. Berdasarkan hasil
perhitungan kapasitas adsorbsi dan efektivitas organicremoval, menunjukkan
penggunaan asam nitrat maupun asam fosfat dalam modifikasi biomassa akan
menghasilkan hasil yang sama efektifnya dalam melakukan penjerapan logam
berat di air limbah, nilai kapasitas dan efektivitas adsorbsi tidak jauh berbeda
(Table 5 dan Tabel 6). Hasil penelitian ini menguatkan pendapat Marshall et al.
(1999), yang menyatakan penggunaan asam nitrat maupun asam fosfat mampu
meningkatkan kapasitas dan efektivitas adsorbsi dengan nilai yang tidak jauh
berbeda, hal ini diduga karena perlakuan asam meningkatkan gugus karboksil
pada permukaan kulit singkong maupun kulit kacang tanah, demikian pula dapat
meningkatkan kemampuan adsorbsi ion logam bermuatan positif. Selain itu hasil
tidak jauh berbeda dikarenakan kemiripan struktur asam fosfat dengan asam nitrat.
Gugus asam nitrat memiliki tiga atom oksigen dan termasuk asam kuat,
sedangkan asam fosfat memiliki empat gugus oksigen dan termasuk asam lemah.
Kelebihan satu oksigen pada asam fosfat diharapkan mampu meningkatkan
muatan negatif total organicremoval dan mampu meningkatkan kapasitas adsorbsi
logam berat. Asam nitrat dapat menghasilkan muatan negatif yang lebih banyak
dari kekuatan asamnya, sedangkan asam fosfat dapat menghasilkan muatan
negatif yang lebih banyak dari kelebihan satu gugus oksigen. Faktor lain yang
diduga menyebabkan kedua jenis asam memiliki nilai keefektifan yang sama
adalah pencucian menggunakan air bersuhu 60-80 °C untuk menggurangi
kelebihan asam pada organicremoval.
Berdasarkan hasil perhitungan ANOVA penggunaan bahan organik (kulit
singkong dan kulit kacang tanah) memberikan hasil yang berbeda nyata. Hal ini
diperkuat dengan perhitungan efektivitas dan kapasitas adsorbsi yang tercantum
pada Tabel 5 dan Tabel 6, tabel hasil menunjukkan penggunaan kulit singkong
dalam mengadsorbsi logam krom lebih efektif dibandingkan dengan kulit kacang
tanah (P<0,05). Kandungan selulosa kulit singkong yang lebih banyak
dibandingkan kandungan selulosa kulit kacang tanah, menyebabkan jumlah
muatan negatif yang dihasilkan dari reaksi esterifikasi antara asam dengan gugus
selulosa menjadi lebih banyak jumlahnya. Perbedaan kandungan selulosa dan
bagian kulit yang digunakan mempengaruhi keefektifan adsorben organik dalam
melakukan penjerapan logam krom.
Kandungan logam krom yang bertambah pada organicremoval kulit
kacang tanah DWO dari kadar kromium awal 1,15 mg/L menjadi 1,30 mg/L yang
menyebabkan nilai keefektifannya menjadi negatif (Gambar 3), diduga
adsorbennya (kulit kacang tanah) tidak murni, adanya logam lain yang terkandung
pada kulit kacang tanah dengan panjang gelombang hampir sama dengan panjang
gelombang logam krom sehingga terbaca oleh alat AAS. Hal ini didukung dengan
nilai keefektifan organicremoval kulit kacang tanah NAO dan PAO kurang dari
60%, jauh berbeda dengan organicremoval kulit singkong NAO dan PAO yang
nilainya diatas 90% (Gambar 3).
Penggunaan organicremoval dari kulit singkong dan kulit kacang tanah
sebagai adsorben logam berat merupakan salah satu langkah yang baik untuk
mengatasi permasalahan kualitas air limbah penyamakan kulit, penyisihan logam
kromium pada air limbah penyamakan kulit diharapkan memperbaiki mutu air
sehingga air dapat digunakan kembali untuk kegiatan yang lain seperti kegiatan
budidaya ikan. Modifikasi asam terhadap organicremoval menarik untuk dikaji,
adanya modifikasi asam membuat massa dari kulit singkong dan kulit kacang
tanah yang biasanya menjadi limbah dapat digunakan sebagai pengadsorbsi logam
berat yang memiliki nilai jual yang lebih. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat
disimpulkan bahwa limbah kulit tanaman singkong dan kacang tanah dapat
digunakan sebagai pengadsorbsi logam berat melalui modifikasi asam, sehingga
air limbah penyamakan kulit dapat dimanfaatkan kembali.
IV. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Air limbah penyamakan kulit dapat dikurangi konsentrasi logam kromium
di dalamnya menggunakan organicremoval dari kulit singkong dan kulit kacang
tanah, sehingga air limbah dapat digunakan kembali sebagai penyedia air pasok
kegiatan budidaya ikan. Organicremoval dari kulit singkong termodifikasi asam
nitrat (NAO) baik digunakan untuk mengadsorbsi logam kromium dalam limbah
air penyamakan kulit, dengan efektivitas adsorbsi sebesar 97,83%, kapasitas
adsorbsi 56,25 µgCr/g organicremoval dan mampu menurunkan kadar kromium
sebesar 1,125 mg/L.
4.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian ini, maka tahapan selanjutnya yang perlu
dilakukan adalah menentukan dosis efektif adsorben organik untuk melakukan
adsorbsi logam kromium di dalam limbah penyamakan kulit.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Pusat Statistik Yogyakarta, 2009. Jumlah perusahaan menurut subsektor.
http://www.bps.go.id. [22 Desember 2011].
Baig, T.H., Garcia, A.E., Tiemann, K.J., Gardea-Torresdey., 1999. Adsorption of
heavy metal ions by the biomass of Solanum elaeagnifolium (Silverleaf
nightshade). Proceedings ot the Conference on Hazardous Waste Research.
Dewi, I.R., 2005. Modifikasi Asam Terhadap Kulit Singkong Sebagai Bioremoval
Logam Pb(II) Dan Cd(II). [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Effendi, H., 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumberdaya dan
Lingkungan Perairan. Kanisius. Yogyakarta.
Hubble, Martin A., Hasan, S.H., Ducoste, Joel J., 2011. Cellulosic substrates for
removal of pollutants from aqueous systems: a review. 1. Metals. J
BioResources 6(2): 2161-2287.
Gufta, F.K., 1998. Utilization of bagasse fly ash generated in the sugar industry
for removal and recovery of phenol and ρ-Nitrophenol from wastewater. J
Chem Technol Biotechnol 70: 180-186.
Kementrian Lingkungan Hidup (KLH), 2002. Teknologi Pengendalian Dampak
Lingkungan Industri penyamakan Kulit. KLH, Jakarta.
Lenntech, 1998. Chemical of Chromium. [Terhubung Berkala].
http://[email protected]. [22 Desember 2011].
Lubis, R.F. 2008. Krisis air di kota: masalah dan upaya pemecahannya
(perbandingan dengan upaya pemecahannya di Jepang). [Terhubung
Berkala]. http:// www.geotek.lipi.go.id.htm. [22 Desember 2011].
Horsfall, M Jnr, Abia, A.A., Spiff, A.I., 2003. Removal of Cu(II) and Zn(II) ions
from wastewater by cassava (Manihot esculenta) waste biomass. African J
Biotechnol 66: 192-198.
Marshall, W.E., Mitchell M Jhons, 1996. Agriculture by-product as metal
adsorbent: Sorption properties and resistance to mechanical abrasion. J
Chem Technol Biotechnol 69:263-268.
Marshall, W.E., Mitchell M Jhons, 1999. Utilization of peanut shells as adsorbents
for selected metals. J Chem Technol Biotechnol 74:1117-1121.
Mudhoo, 2010. Heavy Metals: Toxicity and Removal by Biosorption. J Science
Direct 70: 406-409.
Priyadi R., Iskandar R., Nuryati R., 2011. IPTEK bagi Masyarakat (ibM)
Sukaregang Garut yang menghadapi masalah air limbah industri
penyamakan kulit. [Makalah Pribadi]. http://www.jurnal.upi.edu.pdf. [22
Desember 2011].
Vaughan, T, Seo, C.W., Marshall, W.E., 2001. Removal of selected metal ions
from aqeous solution using modified corncobs. Biores Technol 78:133-139.
Walpole R.E., 1982. Pengantar Statistik. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.
Wafwoyo, W., Seo, C.W., Marshall, W.E., 1999. Utilization of peanut shells as
adsorbent for selected metals. J Chem Technol Biotechnol 74: 1117-1121.
Yunanto. 2011. Pengolahan limbah hasil penyamakan kulit. [Terhubung Berkala].
http://www.p4tksb.jogja.com. [22 Desember 2011].
Lampiran 1. Bagan Alir Penelitian
Keterangan :
DWO : Organicremoval pencucian air destilasi (Destilasi Water
Organicremoval)
NAO : Organicremoval termodifikasi asam nitrat (Nitric Acid
Organicremoval)
PAO : Organicremoval termodifikasi asam fosfat (Phosphatic Acid
Organicremoval)
Kulit singkong atau kulit kacang tanah
Preparasi sampel
Pencucian dengan air destilasi
DWO
Modifikasi HNO3
NAO
Modifikasi H3PO4
PAO
Adsorpsi ion logam
Lampiran 2. Kebutuhan Kalium Dikromat dan Asam
Kebutuhan asam nitrat untuk membuat asam nitrat 0.6 M sebanyak 660 mL =
Asam Nitrat
Asam Nitrat
Asam Nitrat
Kebutuhan asam fosfat untuk membuat asam fosfat 0.6 M sebanyak 660 mL =
Asam Fosfat
Asam Fosfat
Asam Fosfat
Kebutuhan kalium dikromat untuk membuat limbah yang mengandung 2 ppm
kalium dikromat =
Kalium dikromat
Kalium dikromat
Kalium dikromat = 28,29 mg
Lampiran 3. Organicremoval (Kulit Singkong dan Kulit Kacang Tanah)
Gambar Organicremoval kulit kacang
tanah, (a). DWO, (b). NAO, dan
(c). PAO.
Gambar Organicremoval kulit
singkong, (a). DWO, (b). NAO, dan (c).
PAO.
Lampiran 4. Kapasitas Adsorbsi (Q) Ion Cr oleh Organicremoval Kulit
Singkong
Organicremoval Ulangan
ke-
Bobot
adsorben(g)
Konsentrasi
awal
(mg/L)
Volume
(mL)
Konsentrasi
akhir
(mg/L)
Q (µgCr/g
organicremoval)
DWO sg 1 1,00 1,15 50 1,13 1,0
2 1,00 1,15 50 1,04 5,5
NAO sg 1 1,00 1,15 50 0,04 55,5
2 1,00 1,15 50 0,01 57,0
PAO sg 1 1,00 1,15 50 0,08 53,5
2 1,00 1,15 50 0,05 55,0
Lampiran 5. Kapasitas Adsorbsi (Q) Ion Cr oleh Organicremoval Kulit
Kacang
Organicremoval Ulangan
ke-
Bobot
adsorben(g)
Konsentrasi
awal (mg/L)
Volume (mL) Konsentrasi
akhir
(mg/L)
Q (µgCr/g
organicremoval)
DWO kc 1 1,00 1,15 50 1,24 -4,5
2 1,00 1,15 50 1,37 -11,0
NAO kc 1 1,00 1,15 50 0,50 32,5
2 1,00 1,15 50 0,49 33,0
PAO kc 1 1,00 1,15 50 0,48 33,5
2 1,00 1,15 50 0,50 32,5
Lampiran 6. Efektivitas Organicremoval Kulit Singkong terhadap
Penjerapan Logam Cr
Organicremoval Ulangan
ke-
Bobot
adsorben (g)
Konsentrasi
awal (mg/L)
Konsentrasi
akhir (mg/L)
Efektivitas (%)
DWO sg 1 1,00 1,15 1,13 1,73
2 1,00 1,15 1,04 9,57
NAO sg 1 1,00 1,15 0,04 96,52
2 1,00 1,15 0,01 99,13
PAO sg 1 1,00 1,15 0,08 93,04
2 1,00 1,15 0,05 95,65
Lampiran 7. Efektivitas Organicremoval Kulit Kacang Tanah terhadap
Penjerapan Logam Cr
Organicremoval Ulangan
ke-
Bobot
adsorben
(g)
Konsentrasi
awal
(mg/L)
Konsentrasi
akhir
(mg/L)
Efektivitas (%)
DWO kc 1 1,00 1,15 1,24 -7,82
2 1,00 1,15 1,37 -19,13
NAO kc 1 1,00 1,15 0,50 56,52
2 1,00 1,15 0,49 57,39
PAO kc 1 1,00 1,15 0,48 58,26
2 1,00 1,15 0,50 53,91
Lampiran 8. Analisis Ragam ANOVA
Tests of Between-Subjects Effects
Dependent Variable:KonsentrasiKromium
Source
Type III Sum
of Squares df Mean Square F Sig.
Corrected Model 2.738a 6 .456 167.281 .000
Intercept 4.002 1 4.002 1466.857 .000
Ulangan 8.333E-6 1 8.333E-6 .003 .958
JenisKulit .414 1 .414 151.891 .000
PerlakuanAsam 2.288 2 1.144 419.386 .000
JenisKulit *
PerlakuanAsam
.036 2 .018 6.509 .041
Error .014 5 .003
Total 6.754 12
Corrected Total 2.752 11
a. R Squared = ,995 (Adjusted R Squared = ,989)
KonsentrasiKromium
Tukey HSDa,,b
PerlakuanAsam N
Subset
1 2
asam nitrat 4 .2600
asam fosfat 4 .2775
tanpa asam 4 1.1950
Sig. .886 1.000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed.
Based on observed means.
The error term is Mean Square(Error) = ,003.
a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000.
b. Alpha = 0,05.
Hipotesis :
Hipotesis 1: Pemberian organicremoval tidak memberikan pengaruh yang berbeda
nyata terhadap kandungan logam kromium di dalam limbah penyamkan
kulit
Hipotesis 2: Pemberian asam tidak memberikan pengaruh yang berbeda nyata
terhadap kandungan logam kromium di dalam limbah penyamakan kulit
Hipotesis 3: Interaksi antara pemberian kulit dan asam tidak memberikan
pengaruh yang berbeda nyata terhadap kandungan logam kromium di
dalam limbah penyamakan kulit
Kesimpulan :
Kesimpulan 1: Pemberian organicremoval memberikan pengaruh yang berbeda
nyata terhadap kandungan logam kromium di dalam limbah penyamakan
kulit
Kesimpulan 2: Pemberian asam memberikan pengaruh yang berbeda nyata
terhadap kandungan logam kromium di dalam limbah penyamakan kulit
Kesimpulan 3: Interaksi antara pemberian kulit dan asam memberikan pengaruh
yang berbeda nyata terhadap kandungan logam kromium di dalam limbah
penyamak kulit
Lampiran 9. Kalkulasi Penggunaan Air Penyamakan Kulit
Menurut BPS DIY tahun 2009 terdapat 17 perusahaan kulit berskala menengah
dan bersakala besar. Kapasitas produksi 2 ton – 20 ton kulit mentah perhari.
*Kalkulasi =
kapasitas produksi rata-rata = 10 ton/hari
jumlah air yang digunakan = 50 L/kg kulit mentah
*Penggunaan air untuk penyamakan kulit=
= jumlah perusahaan x kapasitas produksi x jumlah air/kg kulit mentah
= 17 x 10.000 kg x 50 L/kg
= 8.500.000 L air/hari
*Penggunaan untuk budidaya =
Kalkulasi =
volume kolam = 20 m x 20 m x 1,5 m = 600 m3
= 600.000 L
1 kolam ganti air 30% setiap hari = 30% x 600.000 L = 180.000 L
* Air dari limbah penyamakan kulit yang sudah dieliminasi logam kromiumnya
dapat digunakan untuk mengairi kolam sebanyak =
= 8.500.000 L : 600.000 L/kolam
= 14,17 kolam = 14 kolam/hari
*Kalkulasi air limbah yang dihasilkan selama 1 minggu dapat digunakan untuk
mengairi kolam sebanyak=
= banyak kolam perhari x hari
= 14 kolam/hari x 7 hari
= 98 kolam
*Penggunaan untuk ganti air jika setiap hari ganti air sebanyak 30% =
volume kolam = 20 m x 20 m x 1,5 m = 600 m3
= 600.000 L
1 kolam ganti air 30% setiap hari = 30% x 600.000 L = 180.000 L
penggunaan air = 8.500.000 L air/hari : 180.000 L
= 47,22 kolam/hari = 47 kolam
Lampiran 10. Kalkulasi Penggunaan Kulit Singkong
Kandungan air pada kulit singkong menurut Dewi (2005) adalah sebesar
68,60%, dari 100 gram kulit singkong basah apabila dikeringkan bobot keringnya
menjadi 31,4 g.
Kebutuhan kulit singkong kering untuk dibuat menjadi organicremoval adalah
sebesar = air yang dihasilkan x g organicremoval / 50 mL air limbah
= 8.500.000.000 mL air/hari x 1 g/50 mL
= 170.000.000 g
= 170 ton
Kebutuhan kulit singkong mentah = (170.000.000 g x 100 g) : 31,4 g
= 541.401.273,9 g
= 541, 40 ton