Kebanyakan adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi adalah alumina
... Adsorben tersebut mempunyai kemampuan adsorpsi yang baik tetapi tidak.
BAB I PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG Adsorben merupakan suatu bahan padatan yang dapat mengadsorpsi
adsorbat (bahan yang terjerap). Bahan kimia yang dapat digunakan sebagai adsorben harus mempunyai sifat resisten yang tinggi terhadap abrasi, stabilitas panas yang tinggi dan ukuran diameter pori butiran yang kecil (mikro), yang menghasilkan luas permukaan yang besar dan mempunyai kapasitas adsorpsi yang tinggi [1]. Kebanyakan adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi adalah alumina, karbon aktif, silika gel, zeolit (molecular sieve), polimer dan lain-lain. Adsorben tersebut mempunyai kemampuan adsorpsi yang baik tetapi tidak ekonomis. Dewasa ini sedang digalakkan penelitian mengenai penggunaan adsorben alternatif yang berasal dari alam, dimana selain memiliki kemampuan adsorpsi yang baik juga ekonomis [2]. Salah satu adsorben alternatif yang menjanjikan adalah cangkang telur bebek dimana sering dianggap sebagai limbah apabila bagian isi dari telur bebek telah dikonsumsi, padahal cangkang telur memiliki sifat-sifat adsorpsi yang baik, seperti struktur pori, CaCO3 dan protein asam mukopolisakarida yang dapat dikembangkan menjadi adsorben [3]. Selain itu, cangkang telur mempunyai stuktur selulosa dan mengandung asam amino [4]. Para peneliti sebelumnya meneliti bahwa kalsit (CaO) yang ada pada cangkang telur bebek dapat digunakan sebagai adsorben untuk mengadsorpsi logam – logam berat [5]. Cangkang telur bebek mengandung senyawa kalsium karbonat (CaCO3) 94 %, magnesium karbonat (MgCO3) 1%, kalsium fosfat (CaPO4) 1%, dan bahan organik 4% [6]. CaCO3 yang mengalami proses kalsinasi akan menghasilkan kalsit (CaO) dengan persamaan kimia sebagai berikut [7]: CaCO3
CaO + CO2
Pada keadaan awal, adsorben memiliki kemampuan adsorpsi yang rendah. Kapasitas adsorpsi dari adsorben dapat dinaikkan dengan proses aktivasi untuk memberikan sifat yang diinginkan [1]. Aktivasi fisika (secara termal) adalah suatu
Universitas Sumatera Utara
perlakuan terhadap adsorben yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan kimia atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga mengalami perubahan sifat secara fisika yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Tujuan dari proses ini adalah mempertinggi volume, memperluas diameter pori dan dapat menimbulkan beberapa pori yang baru [8]. Sumber bahan baku (cangkang telur) tersedia cukup banyak dan pada saat ini belum dimanfaatkan. Oleh karena itu, pemanfaatan cangkang telur sebagai adsorben merupakan usaha yang cukup relevan untuk meningkatkan nilai ekonomi cangkang telur dan mengurangi beban lingkungan. Sebagai referensi jumlah cangkang telur di Indonesia, pada tahun 2009 produksi telur sebesar 1.071.398 ton. Jika rata – rata berat telur 60 gram maka kulit telur yang dihasilkan dalam setahun adalah 107.139 ton. Berat ini setara dengan 100.710,66 ton kalsium karbonat, 4.285,56 ton magnesium karbonat dan 1.339,25 ton kalsium fosfat [9]. Berdasarkan penelitian Tsai [10] dilakukan proses karakterisasi adsorben cangkang telur ayam pada suhu 500C dengan menggunakan peralatan SEM dan proses adsorpsi dengan metilen biru. Pongtonglor [11] juga melakukan analisa SEM terhadap cangkang telur ayam dan bebek pada suhu kalsinasi 13000C. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Putra [12] diperoleh hasil bahwa luas permukaan cangkang telur ayam lebih besar daripada kapur dengan metode metilen biru. Park [5] melakukan karakterisasi adsorben cangkang telur yang dikeringkan pada suhu 1000C dan dikalsinasi pada suhu 8000C dengan analisa SEM. Pada penelitian ini juga dilakukan proses penjerapan logam berat (Cd, Pb, dan Cr). Muhammad [13] juga melakukan penelitian tentang karakterisasi adsorben cangkang telur yang dikeringkan pada suhu 700C dan analisa komponen kimia cangkang telur menggunakan peralatan EDX. Dengan memperhatikan beberapa hal diatas, yakni limbah di lingkungan seperti cangkang telur bebek, kandungan CaCO3 dalam cangkang telur bebek yang dapat diubah menjadi kalsit (CaO), sifat fisik dan karakteristik dari adsorben cangkang telur bebek, berat jenis adsorben, luas permukaan adsorben dengan variasi suhu aktivasi, serta kemampuan adsorben cangkang telur bebek dalam
2
Universitas Sumatera Utara
menjerap logam berat Cd(II) maka dilakukan penelitian mengenai pembuatan dan karakterisasi adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal.
1.2
PERUMUSAN MASALAH Permasalahan yang dikaji pada pembuatan dan karakterisasi adsorben
cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal ini ditekankan kepada bagaimana pengaruh suhu aktivasi terhadap % berat sampel hilang selama proses aktivasi, sifat fisik adsorben, karakteristik adsorben berupa struktur morfologi dan komponen yang terkandung dalam adsorben, berat jenis adsorben serta luas permukaan adsorben yang dihasilkan. Selain itu, juga dikaji bagaimana hubungan jumlah logam Cd(II) yang diadsorpsi dengan waktu pada proses adsorpsi. 1.3
TUJUAN PENELITIAN Tujuan dilakukan penelitian ini yaitu sebagai berikut:
1. Untuk menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi (suhu aktivasi, berat jenis, % berat sampel hilang, dan luas permukaan) dalam pembuatan dan karakterisasi adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal. 2. Untuk menentukan sifat fisik dan karakteristik dari adsorben cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal. 3. Untuk mengetahui kemampuan adsorben cangkang telur bebek dalam menjerap logam Cd(II). 1.4
MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai sifat fisik
dan karakteristik adsorben cangkang telur bebek, sehingga dapat ditentukan suhu aktivasi adsorben yang sesuai untuk menjerap logam Cd(II). Selain itu, juga dapat memberikan informasi mengenai kemampuan adsorben dalam mengadsorpsi logam Cd(II). Penelitian ini juga dapat memberikan ide kepada para wirausahawan untuk menghasilkan adsorben dari cangkang telur bebek yang diaktivasi secara termal.
3
Universitas Sumatera Utara
1.5
RUANG LINGKUP PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa dan Laboratorium
Operasi Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan serta Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian ini memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut: 1. Sampel yang digunakan adalah cangkang telur bebek yang diperoleh dari toko penjual makanan yang berada di kawasan Jalan Gedeh Medan. 2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah perlakuan termal (aktivasi) dan adsorpsi. 3. Variabel penelitian adalah suhu aktivasi, jumlah adsorben dan waktu pencampuran adalah sebagai berikut: Suhu aktivasi sebesar 1100C, 6000C dan 8000C. Jumlah adsorben yang digunakan memiliki rasio sebesar 1,5 gram/1000 ml larutan logam Cd(II). Interval waktu pencampuran dengan magnetic stirrer dengan selang waktu 10 menit sampai tercapai waktu setimbang. 4. Parameter pengujian adalah sifat fisik dan karakteristik adsorben, % berat sampel hilang selama proses aktivasi, berat jenis adsorben, luas permukaaan adsorben, dan jumlah logam Cd(II) yang teradsorpsi dalam proses penjerapan logam Cd(II) oleh adsorben.
4
Universitas Sumatera Utara
