penurunankadar phenol dengan...
TRANSCRIPT
PENURUNAN KADAR PHENOL DENGANMEMANFAATKAN BAGASSE FLY ASH DAN
CHITIN SEBAGAI ADSORBEN
Anggit Restu Prabowo 2307 100 603
Hendik Wijayanto 2307 100 604
Pembimbing :
Ir. Farid Effendi, M.Eng
Pembimbing :
Ir. Sri Murwanti, MT
JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
INDUSTRI
LIMBAH PADAT
LIMBAH CAIR
LIMBAH GAS
Phenol
Phenol limbah cair berbahaya bersifat beracun, sulitdidegradasi mikroorganisme pengurai, iritasi pada kulit danmengganggu pernafasan manusia
Adsorbsi merupakan proses yang efisien dalam removal phenol
Adsorben : 1. Bagasse Fly Ash2. Chitin
PERUMUSAN MASALAH
• Penurunan kadar phenol pada limbah industri dengan menggunakan methode adsorpsi
• Pemanfaatan Bagasse Fly Ash dan Chitin dari kerang sebagai adsorben
BATASAN MASALAH
• Percobaan dilakukan dalam skalalaboratorium
• Bagasse Fly ash yang digunakan dalam penelitian berasal dari industri gula dengan proses aktivasi
• Chitin yang digunakan dalam penelitian berasal dari kerang dengan proses aktivasi
• Proses adsorpsi dilakukan secara batch dengan alat jar test
• Limbah yang digunakan adalah limbah sintetis yang mengandung phenol
TUJUAN PENELITIAN
• Mengetahui penurunan kadar phenol dengan cara adsorpsi
• Menentukan besarnya konstanta kesetimbangan adsorpsi dengan persamaan Langmuir dan Freundlich
MANFAAT PENELITIAN
• Pemanfaatan bagasse fly ash dan chitin sebagai adsorben
• Solusi penanganan limbah cair pada industri yang mengandung phenol
TINJAUAN PUSTAKA
ADSORPSI
• Adsorpsi Pemisahan komponentertentu dari suatu fluida yang berpindah kepermukaan adsorben.
• Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi:
- Luas Permukaan adsorben
- karakteristik adsorben dan adsorbat
- pH
- Pengadukan
- Waktu kontak adsorben dengan adsorbat
JENIS-JENIS ADSORPSI
1. Adsorpsi Kimia : Adsorpsi karena adanyareaksi kimia antara adsorbat denganadsorben
2. Adsorpsi Fisika : Adsorpsi yang tidakdisertai reaksi kimia antara adsorbatdengan adsorben
Model matematik yang digunakan untukpenelitian ini adalah
1. Model Isothermal Langmuir
2. Model Isothermal Freundlich
Model Isothermal Langmuir
Dimana :
C = konsentrasi adsorbat dalam larutan
x/m = konsentrasi adsorbat yang terserapper gram adsorben
k = konstanta adsorpsi
(x/m) = kapasitas adsorpsi maksimum dari(x/m)maks = kapasitas adsorpsi maksimum dariadsorben
( ) ( ) C
mxkm
xm
xC
maksmaks
11 +=
Kurva Isotherm Langmuir
Model Isothermal Freundlich
Dimana :
x/m = konsentrasi adsorbat yang terserap per gram adsorben
n = koefisien adsorpsi freundlich
k = konstanta adsorbsik = konstanta adsorbsi
C = konsentrasi adsorbat dalamlarutan
Kurva Isotherm Freundlich
PHENOL (C6H5OH)
• Phenol merupakan limbah cair yang sangatberbahaya bagi lingkungan
WHO : Air minum 0,001 ppmWHO : Air minum 0,001 ppm
Air limbah 0,3 ppm
Ukuran molekul phenol = 6 Å
Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik phenol
Property Nilai
Berat Molekul
Titik Beku, oC
Titik Didih
(pada 0,101 MPa),oC
Suhu Kritis, oC
Tekanan Kritis, Mpa
Spesifik Heat, J/(g.K)
94,144
40,91
181,84
419
6,11
Spesifik Heat, J/(g.K)
Pada 22,7 oC (solid)
Pada 70 – 74 oC (liquid)
Viskositas, mm2/s
Pada 60oC
Panas Pembentukan, J/g
Panas Penguapan pada titik
didih, J/g
Panas Pembakaran, J/g
1,41
2,22
2,47
122,2
487,9
-32,428
ADSORBEN
1. Bagasse Fly Ash (BFA)
Bagasse Fly Ash merupakan limbah hasil pembakaran dari boiler di Pabrik Gula yang dikumpulkan oleh suatu alat khusus yang bernama Dust Collector
Tabel 2.3 Karakteristik Fisika dari BFA
Karakter Fisika
Luas permukaan (m2/g)
Volume Pori (cm3/g)
Rata-rata diameter pori (Å)
Bulk density (kg/m3)
168,39
0,1067
25,54
270,50
Tabel 2.5 Komposisi BFA
Analisis Kimia Kadar (%)
SiO2
Al 2O3
Fe2O3
CaO
51,05
10,75
3,45
6,04
Sumber : Vimal C.dkk, 2005
CaO
MgO
6,04
1,10
2. Chitin (C8H13NO5)n
Chitin yang digunakan berasal dari kerang
Analisis Kimia Kadar (%)
CaCO3
Ca3(PO4)2
(C8H13NO5)n
Protein
FeO
60,5
10
22.46
6,04
1,00
Tabel 2.6. Komposisi dari cangkang kerang
Sumber : Vimal C.dkk, 2005
Tabel 2.5 spesifikasi Chitin
Spesifikasi Diskripsi
Kadar air
Nitrogen
Derajat deasetilasi
Abu pada 900 oC
Berat Molekul
Konstanta Disosiasi
Asam amino
2-10 %
6-7%
10%
Kurang dari 1.0 %
1-510 (Chitin comersial)
6-7
Glisin, serin dan aspartatSumber : Vimal C.dkk, 2005
PENELITIAN TERDAHULU
No Nama Peneliti Judul Penelitian Hasil
1 Vimal C, dkk
Adsorptive removal of phenol by
bagasse fly ash and activated
carbon:Equilibrium,kinetic and
thermodynamics
mampu menurunkan kadar
phenol sampai konsentrasi 50
mg/l dari konsentrasi awal
2 Somnath
Mukheerjee, dkk
Removal of phenol from water
environment by activated
carbon,bagasse ash and wood
charcoal
effesiensi penurunan kadar
phenol dengan karbon aktif =
98% dan bagasse fly ash =
90%.charcoal 90%.
3 Md.
Ahmaruzzaman
Adsorption of phenolic
compounds on low-cost
adsorbents
bagasse fly ash mampu
menurunkan kadar phenol
dengan kapasitas 0,47 – 0,66
mg/g adsorben
4 Yustinah
Pengaruh Massa Adsorben Chitin
Pada Penurunan Kadar Asam
Lemak Bebas, Bilangan Peroksida
dan Warna Gelap Minyak Goreng
Bekas.
adsorben Chitin mampu
meningkatkan kualitas minyak
goreng bekas ditinjau dari
kadar FFA, bilangan peroksida
dan warna minyak.
METODE PENELITIANVariable yang digunakan: - Kondisi operasi :Kecepatan pengadukan = 100 rpmpH = 6 – 6,5Suhu = 28 – 30 oC
Ukuran adsorben:1. BFA = 80-100 mesh2. Chitin = 80-100 mesh2. Chitin = 80-100 mesh
- Variable :Konsentrasi phenol = (20, 50 dan 80) mg/LMassa adsorben = 5, 10 dan 15 gramBFA : Chitin = 1 : 1, 1 : 2, 2 : 1 massa 10 grWaktu Pengadukan = ( 0,5 ; 1; 1,5; 3; 4
dan 5 ) jam.
SKEMA PERALATAN
1. On/Off
2. Pengatur Kecepatan
3. Screneer
4. Beaker Glass
5. Impeler (Turbin)
Keterangan gambar :
DIAGRAM ALIR DIAGRAM ALIR DIAGRAM ALIR DIAGRAM ALIR PENELITIANPENELITIAN
A. Pretreatment AdsorbenAktivasi Bagasse fly ash
Aktivasi Chitin
B. Proses Adsorbsi
Hasil Percobaan dan Pembahasan
10
15
20
25
30
35
40
% a
dso
rpsi
massa 5 gr
massa 10 gr
Gambar 4.3 Pengaruh massa adsorben Bagasse Fly Ash dan waktu
pengadukan terhadap % adsorbsi
pada konsentrasi awal 20 mg/L
0
5
10
0 1 2 3 4 5 6
waktu (jam)
massa 15 gr
2
4
6
8
10
12
% a
dso
rpsi
massa 5 gr
massa 10 gr
massa 15 gr
Gambar 4.5 Pengaruh massa adsorben Bagasse Fly Ash danwaktu pengadukan
terhadap % adsorbsi pada konsentrasi awal 80 mg/L
0
2
0 1 2 3 4 5 6
waktu (jam)
40
60
80
100
% A
dso
rbsi
massa 5 gr
massa 10 gr
Gambar 4.6 Pengaruh massa adsorben kitin dan waktupengadukan
terhadap % adsorbsi pada konsentrasi awal 20 mg/L
0
20
0 1 2 3 4 5 6
waktu (jam)
massa 10 gr
massa 15 gr
10
20
30
40
% a
dso
rbsi
massa 5 gr
massa 10 gr
massa 15 gr
Gambar 4.7 Pengaruh massa adsorben kitin dan waktupengadukan
terhadap % adsorbsi pada konsentrasi awal 50 mg/L
0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
waktu (jam)
10
15
20
25
% A
dso
rbsi
massa 5 gr
massa 10 gr
massa 15 gr
Gambar 4.8 Pengaruh massa adsorben kitin dan waktupengadukan
terhadap % adsorbsi pada konsentrasi awal 80 mg/L
0
5
0 1 2 3 4 5 6
waktu (jam)
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
ko
nse
ntr
asi
ters
era
p(m
g/g
)konsentrasi 20 mg/L
konsentrasi 50 mg/L
konsentrasi 80 mg/L
Gambar 4.9 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb
pada adsorben Bagasse Fly Ash 5 gram
0.00
0.10
0 1 2 3 4 5 6
ko
nse
ntr
asi
waktu (jam)
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
Ko
nse
ntr
as
ters
era
pi(
mg
/g)
konsentrasi 20 mg/L
konsentrasi 50 mg/L
konsentrasi 80 mg/L
Gambar 4.10 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb pada adsorben Bagasse
Fly Ash 10 gram
0.00
0.10
0 1 2 3 4 5 6
waktu (jam)
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
Ko
nse
ntr
asi
ters
era
p(m
g/g
)konsentrasi 20 mg/L
konsentrasi 50 mg/L
konsentrasi 80 mg/L
Gambar 4.11 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb
pada adsorben Bagasse Fly Ash 15 gram
0.00
0.10
0.20
0 1 2 3 4 5 6
Ko
nse
ntr
asi
waktu (jam)
konsentrasi 80 mg/L
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Ko
nse
ntr
asi
tere
rap
(mg
/g)
konsentrasi 20 mg/L
konsentrasi 50 mg/L
konsentrasi 80 mg/L
Gambar 4.12 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb
pada adsorben kitin 5 gram
0.0
0.2
0 1 2 3 4 5 6
Ko
nse
ntr
asi
waktu (jam)
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Ko
nse
ntr
asi
ters
era
p(m
g/g
)
konsentrasi 20 mg/L
konsentrasi 50 mg/L
konsentrasi 80 mg/L
Gambar 4.13 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktupengadukan terhadap konsentrasi yang teradsorb
pada adsorben kitin 10 gram
0.0
0.2
0 1 2 3 4 5 6
Ko
nse
ntr
asi
waktu (jam)
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Ko
nse
ntr
asi
ters
era
p(m
g/g
)konsentrasi 20 mg/L
konsentrasi 50 mg /L
konsentrasi 80 mg/L
Gambar 4.14 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktupengadukan terhadap konsentrasi yang teradsorb
pada adsorben kitin 15 gram
0.0
0.2
0.4
0 1 2 3 4 5 6
Ko
nse
ntr
asi
waktu (jam)
konsentrasi 80 mg/L
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Ko
nse
ntr
asi
ters
era
p(m
g/g
)konsentrasi 80 mg/L
konsentrasi 50 mg/L
konsentrasi 20 mg/L
Gambar 4.15 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktupengadukan terhadap konsentrasi yang teradsorb pada adsorben
BFA:kitin (1:1) massa 10 gram
0.0
0.1
0.2
0 1 2 3 4 5 6
Ko
nse
ntr
asi
waktu (jam)
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Ko
nse
ntr
asi
ters
era
p(m
g/g
)konsentrasi 80 mg/L
konsentrasi 50 mg/L
konsentrasi 20 mg/L
Gambar 4.16 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktupengadukan terhadap konsentrasi yang teradsorb
pada adsorben BFA:kitin (1:2) massa 10 gram
0.0
0.2
0 1 2 3 4 5 6
Ko
nse
ntr
asi
waktu (jam)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Ko
nse
ntr
asi
ters
era
p(m
g/g
)konsentrasi 20 mg/L
konsentrasi 50 mg/L
konsentrasi 80 mg/L
Gambar 4.17 Pengaruh konsentrasi awal fenol dan waktu pengadukanterhadap konsentrasi yang teradsorb
pada adsorben BFA:kitin (2:1) massa 10 gram
0.0
0.1
0.2
0 1 2 3 4 5 6
Ko
nse
ntr
asi
waktu (jam)
GRAFIK LANGMUIR
DAN
GRAFIK FREUNDLICH
y = 0.042x - 0.376
R² = 0.922-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
log
(x
/m)
R² = 0.922
-0.35
-0.30
-0.25
log C
Gambar 4.18 Grafik Freundlich untuk adsorben Bagasse Fly Ash 10 gram dengan konsentrasi fenol (20, 50, dan 80) mg/L
Persamaan Freundlich adalah :
y = 1.967x + 2.105
R² = 0.999
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 10 20 30 40 50 60 70 80
C /
(x
/m)
C (mg/L)C (mg/L)
Gambar 4.19 Grafik Langmuir untuk adsorben Kitin10 gram dengan konsentrasi fenol (20, 50, dan 80) mg/L
Persamaan Langmuir adalah
y = 0.047x - 0.005
R² = 0.929
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
log
(x
/m)
0.00
0.01
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
log C
Gambar 4.20 Grafik Langmuir untuk adsorben Bagasse Fly Ash 10 gram dengan konsentrasi fenol (20, 50, dan 80) mg/L
Persamaan Freundlich adalah :
y = 0.808x + 1.294
R² = 0.998
15
30
45
60
C /
(x
/m)
0
0 20 40 60 80
C (mg/L)
Gambar 4.21 Grafik Langmuir untuk adsorben kitin 10 gram dengan konsentrasi fenol (20, 50, dan 80) mg/L
Persamaan Langmuir adalah
Kesimpulan1) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly Ash,
dengan mengikuti persamaan freundlich diperoleh k = 0,4207 danpersamaan langmuir diperoleh k = 0,9344. Kemampuan adsorbsi= 0,4731 mg/g.
2) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Kitin, denganmengikuti persamaan freundlich diperoleh k = 0,9886 danpersamaan langmuir diperoleh k = 0,6242. Kemampuan adsorbsi= 1,0341 mg/g.
3) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly Ashdan Kitin (1:1), dengan mengikuti persamaan freundlich diperolehk = 0,7096 dan persamaan langmuir diperoleh k = 0,9026 .Kemampuan adsorbsi = 0,7794 mg/g.
4) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly Ash dan Kitin (1:2), dengan mengikuti persamaan freundlichdiperoleh k = 0,8453 dan persamaan langmuir diperoleh k =
0,4511 . Kemampuan adsorbsi = 0,9488 mg/g.
5) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly 5) Adsorbsi fenol dengan menggunakan adsorben Bagasse Fly Ash dan Kitin (2:1), dengan mengikuti persamaan freundlichdiperoleh k = 0,514 dan persamaan langmuir diperoleh k =
0,6093 . Kemampuan adsorbsi = 0,5741 mg/g.
6) Dalam penelitian ini adsorben yang paling baik adalahKitin, untuk proses adsorbsi fenol dapat mengikuti model
Langmuir Isotherm dengan nilai R2 .= 0.999
Grafik Freundlich Larutan
Phenol 80 mg/L, kitin aktivasi dengan massa 10 gram
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
1.825 1.83 1.835 1.84 1.845 1.85 1.855 1.86 1.865 1.87 1.875 1.88
log
(x
/m)
Chart Title
y = -8.334x + 15.33
R² = 0.982
-0.35
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
log
(x
/m)
log (C)
Grafik Langmuir dengan larutan
Phenol 80 mg/L, BFA aktivasi dengan massa 10 gram
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
1.872 1.874 1.876 1.878 1.88 1.882 1.884 1.886 1.888 1.89 1.892
log
(x
/m)
y = -21.73x + 40.42
R² = 0.987-0.7
-0.6
-0.5
log C
Grafik Langmuir dengan larutan
Phenol 80 mg/L, BFA aktivasi dengan massa 10 gram
y = 68.98x - 5010.
R² = 0.955
200
250
300
350
400
C /
(x
/m)
0
50
100
150
75 75 76 76 77 77 78 78
C /
(x
/m)
C (mg/L)
Grafik Langmuir dengan larutan
Phenol 80 mg/L, dengan kitin aktivasi dengan massa 10 gram
y = 11.82x - 746.0
R² = 0.941
60
80
100
120
140
160
C /
(x
/m)
0
20
40
60
66 68 70 72 74 76
C (mg/L)