Journal of Natural Resources and Environmental Management 9 (4): 1032-1040. http://dx.doi.org/10.29244/jpsl.9.4.1032-1040
E-ISSN: 2460-5824 http://journal.ipb.ac.id/index.php/jpsl

## Aplikasi  kleinano  dari  tuf  volkan  Gunung  Salak  Indonesia  sebagai  adsorben alami kontaminan anionik: Fosfat perairan
Application  of  nanoclays  from  volcanic  tuff  of  Salak  Mountain,  Indonesia  as  a  natural adsorbent of anionic contaminants: Phosphate in water environment
Untung Sudadi a , Rendy Anggriawan b , Syaiful Anwar a a Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Darmaga Bogor, 16680, Indonesia
b Program Studi Magister Ilmu Tanah, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Darmaga Bogor, 16680, Indonesia
Article Info: Received: 05 - 02 - 2018 Accepted: 23 - 12 - 2019
Keywords: Adsorption maxima, equilibration time, isothermal adsorption, nanoclays extraction

## Corresponding Author:
Untung Sudadi Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor Email: untungsudadi@yahoo.com
Abstract : Indonesia is rich  with volcanic tuff-derived Andisols that contain variable charged minerals. This research was aimed at to extract nanoclays (diameter  <200  nm)  from  volcanic  tuffs,  and  to  evaluate  their  potential  as natural  adsorbent  of  phosphate  as  contaminant  in  waters.  Volcanic  tuffs were  taken  from  the  3 rd (tv 3 )  and 4 th (tv 4 )  layers  of  an  Andisol profile  at  the foot  slope  of  Salak  Mountain  Indonesia  using  dispersion-ultrasonication- centrifugation-dialysis separation procedure. By dispersing the materials in an  acid  condition  (pH  4.0)  followed  with  ultrasonication,  it  could  be separated  positively-charged  nanoclays  (nc 3 and  nc 4 )  from  the  negative ones.  The  separated  nanoclays  were  then  purified  using  centrifugation  and membrane  dialysis  techniques.  Potential  of  the  extracted  nanoclays  as natural  phosphate  adsorbent  was  evaluated  by  characterizing  their adsorption  maxima  (b  values)  according  to  the  Langmuir  isothermal adsorption model. It could be extracted 2.82 mg nc 3 /g tv 3 and 4.29 mg nc 4 /g tv 4 .  The  b  values  of  nc 3 at  12,  24,  and  48  hours  equilibration  time  (76.48, 92.10, and 117.54 mg P/g nc 3 ) were higher than those of nc 4 (50.17, 59.52, and 71.99 mg P/g nc 4 ). The most effective equilibration-time  was 48 hours. The  extracted  nanoclays  were  considered  prospective  as  natural  adsorbent for removal phosphate contaminant in waters.
How to cite (CSE Style 8 th Edition):
Sudadi  U,  Anggriawan  R,  Anwar  S.  2019.  Aplikasi  kleinano  dari  tuf  volkan  Gunung  Salak  Indonesia  sebagai  adsorben  alami kontaminan anionik: Fosfat perairan. JPSL 9 (4): 1032-1040. http://dx.doi.org/10.29244/jpsl.9.4.1032-1040.

## PENDAHULUAN
Peningkatan kadar kontaminan anionik yang bersumber dari aktivitas pertanian, industri, dan domestik ke ekosistem perairan dapat menyebabkan degradasi kualitas air hingga terjadinya eutrofikasi (Carpenter et al. 1998).  Fosfat  merupakan  anion  kontaminan  utama  penyebab  eutrofikasi.  Pengendalian  kontaminasi ekosistem  perairan  dan  pengelolaan  air  bersih  memerlukan  teknologi  yang  efektif,  efisien  dan  ramah lingkungan. Dalam proses pengelolaan  air dan air  limbah terkontaminasi fosfat, pemanfaatan material nano alami  sebagai  flokulan  dinilai  lebih  efektif,  murah  dan  ramah  lingkungan  daripada  bahan  kimia  sintetik (Yuan dan Wu 2007).
Material dalam skala nano (<100 nm) memiliki sifat fisik dan kimia unik yang tidak terekspresikan jika berada dalam bentuk ruah ( bulk ). Efek paling nyata terkait berkurangnya ukuran suatu materi ke skala nano adalah  peningkatan  signifikan  luas  permukaan  spesifiknya.  Saat  ini,  sintesis  material  nano  masih memerlukan  biaya  yang  sangat  mahal,  sehingga  eksplorasi  material  nano  alami  sangat  prospektif  untuk dilakukan. Tanah merupakan sumber potensial penyedia material nano alami (Theng dan Yuan 2008).
Fraksi  klei  tanah  merujuk  pada  partikel  dengan  ukuran  diameter  kurang  dari  2 micrometer (µm), sehingga  di  dalamnya  juga  terkandung  partikel  nano  yang  didefinisikan  salah  satu  dimensinya  berukuran kurang dari 100 nanometer (nm) (Calabi-Floody et al. 2009). Indonesia kaya akan Andisols, tanah berbahan induk  tuf  volkan  yang  banyak  mengandung  mineral  aluminosilikat  seperti  alofan  dan  imogolit  dengan karakteristik  kimia  yang  spesifik,  yaitu  muatannya  bersifat  bergantung  pH  dengan  reaktivitas  kimia,  luas permukaan per  satuan massa, dan  kapasitas jerapan yang  tinggi terhadap anion atau  kation (Ghoneim et al. 2006; Padilla et al. 2002). Kedua mineral aluminosilikat ini, kini diketahui memiliki strukur kimia yang pasti sebagai nanokristalin yang berbentuk bola-berongga untuk alofan (nano-ball allophane, berdimensi 3-5 nm) dan  tabung  untuk  imogolit  (nano-tube  imogolite,  2  nm),  sehingga  keduanya  tergolong  material  nano  alami (Abidin et al. 2005).
Tingginya  jerapan  fosfat  pada  Andisols  terkait  alofan  dan  imogolit  merupakan  salah  satu  penyebab utama  rendahnya  efisiensi  pemupukan  P.  Namun,  di  sisi  lain  merupakan  petunjuk  keberadaan  yang melimpah  dari  sumber  alami  adsorben  kontaminan  anionik  perairan  dan  air  limbah  seperti  fosfat,  fluorat, dan arsenat (Kaufold et al. 2010; Shukla et al. 2013).
Penelitian  ini  bertujuan  mengekstraksi  fraksi  berdiameter  kurang  dari  200  nm  (fraksi  kleinano)  dari bahan  tuf  volkan  Indonesia,  mengkarakterisasi  kapasitas  jerapannya  terhadap  fosfat,  dan  mengevaluasi potensinya sebagai adsorben alami kontaminan fosfat di lingkungan perairan.

## METODE

## Lokasi dan Waktu Penelitian
Sampel  tuf  volkan  diambil  dari  profil  Andisol  di  Desa  Sukajadi,  Kecamatan  Tamansari,  Kabupaten Bogor yang berada pada elevasi 670 meter di atas permukaan laut (mdpl) dengan koordinat geografis 6 o 39’ 28” LS dan 106 o 43’ 52.2” BT pada Maret 2017 pada lapisan ke-3 (kedalaman 87-135 cm, tv 3 ) dan lapisan ke-4  (kedalaman  lebih  dari  135  sentimeter  (cm), tv 4 ).  Lapisan  pertama  dan  kedua  adalah  solum  tanah  yang tidak  digunakan  dalam  penelitian  ini  agar  meminimalkan  pengaruh  bahan  organik  dalam  proses  ekstraksi fraksi kleinano. Analisis karakterisasi bahan tuf volkan dan fraksi kleinano terekstrak serta uji jerapan fosfat dilakukan  di  Laboratorium  Kimia  dan  Kesuburan  Tanah,  Departemen  Ilmu  Tanah  dan  Sumberdaya  Lahan, IPB.

## Metode Pengumpulan Data

## Preparasi dan ekstraksi fraksi kleinano
Sampel  tuf  volkan  ( tv 3 dan tv 4 )  dikering-udarakan,  disaring  lolos  saringan  250  mesh  dan  ditetapkan kadar airnya secara gravimetrik. Analisis sifat kimia tv 3 dan tv 4 dilakukan terhadap pH NaF. Ekstraksi fraksi kleinano  dilakukan  menurut  metode  Henmi  dan  Wada  (1976)  yang  dimodifikasi  dalam  hal  penggunaan teknik  ultrasonikasi.  Bahan tv 3 dan tv 4 ditimbang  tepat  masing-masing  10  g  BKU,  dimasukkan  ke  dalam silinder-1 L dan ditambahkan aquadest hingga tanda tera, dikondisikan pada pH 4.0 dengan penambahan 4.5 ml 0.21 N HCl, diultrasonik pada  gelombang sonik 20 kHz selama 15 menit, dan disedimentasikan selama 20 jam. Selanjutnya, larutan  terdispersi pada posisi  10 cm teratas (sekitar 200 ml) yang mengandung fraksi kleinano bermuatan positif dipindahkan ke gelas piala-1 000 ml. Tahapan ini dilakukan 8 kali (menggunakan masing-masing 84.41 g BKU tv 3 dan tv 4 ) hingga diperoleh masing-masing sekitar 1 600 ml larutan. Larutan
kemudian  diflokulasikan  dengan  penambahan  100  ml  N  NaCl  dan  diresedimentasikan  selama  20  jam. Larutan bening di bagian atas didekantasi dan diperoleh masing-masing 160 ml suspensi hasil flokulasi.
Hasil  flokulasi  diredispersi  pada  pH  4.0.  Selanjutnya  masing-masing  4  x  40  ml  larutan  teredispersi dimasukkan  ke  dalam  4  tabung  sentrifus  polietilen-50  ml.  Volume  larutan  atau  tinggi  permukaan  larutan dalam  keempat  tabung  sentrifus  disamakan  dengan  penambahan  aquadest.  Suspensi  disentrifusi  pada kecepatan 3 500 rpm selama 4 x 30  menit hingga diperoleh larutan bening di bagian atas. Larutan bening 1 cm  teratas  yang  merupakan  kelebihan  NaCl  dari  tahapan  flokulasi  didekantasi,  sedangkan  suspensi  dan endapan  yang  merupakan  fraksi  kleinano  terseparasi  ditampung  dan  diakumulasikan  dalam  gelas  piala  500 ml.  Suspensi  langsung  dipindahkan  ke  gelas  piala,  sedangkan  endapan  diencerkan  terlebih  dulu  dengan aquadest  menggunakan  botol  semprot.  Selanjutnya,  suspensi  dipurifikasi  lebih  lanjut  dari  kelebihan  NaCl menggunakan teknik membran dialisis.
Pada  tahapan  dialisis,  sejumlah  suspensi  kleinano  dimasukkan  ke  dalam  membran  dialisis  sepanjang sekitar  4  cm  dan  diikat  pada  posisi  1  cm  pada  kedua  ujungnya  menggunakan  benang,  dan  selanjutnya direndam  dengan  posisi  melayang  dalam  aquadest  di  gelas  piala-1  000  ml.  Tahapan  dialisis  ini  dilakukan hingga  tercapai  kondisi  kesetimbangan,  yaitu  kadar  ion  di  dalam  membran  sama  dengan  kadar  ion  dalam aquuadest di luar membran atau nilai DHL aquadest dalam gelas piala mendekati  nilai DHL aquadest murni (0.5  –  0.8  µS/cm),  yang  menunjukkan  bahwa  suspensi  sudah  terbebas  dari  kelebihan  NaCl  dan  oleh karenanya  diasumsikan  hanya  mengandung  fraksi  kleinano  reaktif  bermuatan  positif.  Pengukuran  DHL dilakukan menggunakan DHL-meter.
Tahapan selanjutnya adalah penetapan kadar fraksi kleinano terekstrak. Suspensi fraksi kleinano kn 3 dan kn4 dipindahkan dari membran dialisis dan diakumulasikan masing-masing ke labu takar-500 ml dan ditera dengan aquadest. Sampai tahap ini telah diperoleh fraksi kleinano kn 3 dan kn 4 untuk bahan percobaan jerapan fosfat. Kadar fraksi kleinano dalam 500 ml suspensi di labu takar ditetapkan secara gravimetrik dengan cara memipet masing-masing 3 x 10 ml suspensi kleinano kn 3 dan kn 4 ke cawan oven dan dioven 105 o C sampai bobotnya  konstan.  Selanjutnya  dihitung  persentase  BKM  fraksi  kleinano kn 3 dan kn 4 terekstrak  per  satuan BKM tuf volkan tv 3 dan tv 4 .

## Uji jerapan fosfat
Uji jerapan fosfat dilakukan menurut metode Isothermal Langmuir. Selanjutnya, ditambahkan 5 ml deret larutan  fosfat  dengan  kadar  0,  2.5,  5,  10,  20,  40,  80,  160,  320,  dan  640  mg  P/L  serta  aquadest  hingga bervolume total 50 mL ke dalam tabung polietilen-50 ml yang berisi 5 mL suspensi fraksi kleinano dan 5 mL 0.01 M CaCl2 sebagai background electrolyte. Kemudian dikocok dengan  waktu ekuilibrasi 12, 24, dan 48 jam.  Pada  jam  ke-  0,  6,  12,  18,  24,  30,  36,  42,  dan  48,  suspensi  dikocok  selama  30  menit.  Kadar  P kesetimbangan  diukur  secara  kolorimetri  menurut  metode  Muphy  dan  Riley  (1962)  menggunakan spektrofotometer pada λ 660 nm. Pereaksi pewarna P (100 ml) dibuat dari 50 ml 2.5 M H2SO4, 15 ml 0.02 M ammonium molibdat, 30 ml 0.1 M asam askorbat, dan 5 ml 0.1 M antimoni kalium tartrat.

## Analisis jerapan isothermal langmuir
Persamaan  umum  model  jerapan  Langmuir  adalah:  X/m  =  kbC  /  1  +  kC.  Persamaan  ini  dapat  dibuat linier  (Y  =  p  +  qX),  sehingga  menjadi  C/x/m  =  1/kb  +  1/b  C.  Data  hasil  percobaan  disimulasikan menggunakan  model  persamaan  linier  Langmuir  tersebut  untuk  memperoleh  nilai  b  (jerapan  maksimum; mg/g)  dan  nilai  k  (energi  ikatan;  L/g).  Nilai  x/m  adalah  fosfat  terjerap  per  satuan  bobot  fraksi  kleinano (mg/g), yaitu selisih antara  kadar fosfat yang ditambahkan dengan kadar fosfat yang  terukur dalam kondisi kesetimbangan (C; mg/L). Dari nilai q atau gradien kurva diperoleh nilai jerapan maksimum fosfat (nilai b = 1/q).  Energi  ikatan  (nilai  1/kb  =  p)  dihitung  berdasarkan  nilai  b  yang  diperoleh  dan  nilai  intersep (perpotongan kurva dengan sumbu Y atau C/x/m atau p).

## Analisis spektra FTIR
Analisis  spektra  FTIR  dilakukan  untuk  mengetahui  gugus  fungsional  yang  terkandung  dalam  sampel kleinano  yang  menunjukkan  keberadaan  mineral-mineral  bermuatan,  antara  lain  nanokristalin  alofan  dan imogolit.  Sampel  padat  pelet  KBr  dipersiapkan  dengan  cara  mencampurkan  100  mg  serbuk  halus  KBr dengan 1.00 mg sampel kering kleinano (1% dari berat KBr) dalam mortal agate. Campuran dimasukkan ke dalam cetakan pelet pada sample base dan tablet frame yang telah dicuci dengan kloroform. Pompa vakum dioperasikan  selama  5  menit  untuk  meminimalkan  kadar  air.  Selanjutnya,  cetakan  dipres  menggunakan pompa  hidrolik.  Cakram  pelet  KBr  yang  sudah  terbentuk  dilepaskan  dan  ditempatkan  pada tablet  holder untuk selanjutnya dilakukan pengukuran menggunakan instrumen FTIR spectrofotometer .

## Metode Analisis Data
Persamaan  kurva  linier  C/x/m  =  1/kb  +  1/b  C.  ditetapkan  dengan  bantuan  perangkat  lunak Microsoft Excell v.2010 . Analisis signifikasi perbedaan  nilai jerapan maksimum (b) dan energi ikatan (k) antar waktu ekuilibrasi 12, 24, dan 48 jam dilakukan menurut uji-t menggunakan perangkat lunak Minitab v.16.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Ekstraksi Fraksi Kleinano
Tanah  yang  berkembang  dari  abu  volkan  di  Jawa  Barat  bersifat  masam  (Andesitic-Tuffaceous  Ash). Menurut Tan (1965), bahan induk tanah-tanah di Pulau Jawa dari arah timur ke barat berubah dari tipe basa ke  masam.  Mineral  yang  paling  melimpah  pada  abu  volkan  adalah  gelas  volkan.  Jenis-jenis  gelas  volkan berkembang menjadi gelas volkan berwarna ( colored volcanic glass ) termasuk tepra basaltik dan non-warna ( non-colored volcanic glass ) yaitu ryolitik, dasitik, dan tepra andesitik. Lebih lanjut, Van Ranst et al. (2002) melaporkan bahwa sifat fisiko kimia tanah Andisol dalam hal pH dan  kadar Ca dapat ditukar, menurun dari arah  Timur  ke  Barat  Pulau  Jawa,  sedangkan  Si,  Al,  dan  Fe  terekstrak  amonium  oksalat  meningkat.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  kondisi  iklim  dan  lingkungan  pencucian  yang  semakin  intensif  ke  arah  Jawa  Barat mendukung pembentukan dan perkembangan mineral-mineral aluminosilikat sehingga dari bahan tuf volkan dari  Gunung  Salak  dapat  diperoleh  fraksi  kleinano  bermuatan  positif  yang  lebih  banyak  dengan  tingkat kristalisasi yang lebih sempurna daripada yang bermuatan negatif.
Hasil pelapukan bahan induk tuf volkan membentuk fraksi kleinano dengan ukuran kurang dari 200 nm yang antara lain mengandung mineral aluminosilikat alofan dan imogolite yang bersifat nanokristalin dengan sifat  muatan  bergantung  pH.  Pada  kondisi  pH  masam  bermuatan  positif,  sedangkan  pada  kondisi  pH  basa bermuatan  negatif.  Muatan  positif  berasal  dari  protonisasi  gugus  hidroksil  pada  permukaan  reaktif  silanol (Si-OH),  aluminol  (Al-OH)  atau  ferol  (Fe-OH),  sehingga  anion  dapat  terikat.  Sebaliknya,  muatan  negatif berasal dari deprotonisasi gugus hidroksil, sehingga kation dapat terikat (Anwar & Sudadi, 2013).
Tabel  1  menunjukkan  bahwa  dari  64.537  g  BKM  tuf  volkan tv 3 dapat  diekstraksi  fraksi  kleinano (berdiameter  kurang  dari  200  nm) kn 3 sejumlah  0.182  g  BKM  atau  setara  dengan  2.82  mg kn 3 /g tv 3 .  Dari 61.455 g BKM tuf volkan tv 4 dapat diekstraksi 0.264 g BKM kn 4 atau setara dengan 4.29 mg kn 4 /g tv 4 .
Tabel 1 Karakteristik dan hasil ekstraksi fraksi kleinanodari tuf volkan Gunung Salak.
Lapisan Kedalaman (cm) pH NaF (1:5) Tuf Volkan ( tv ) Kleinano ( kn ) KA (%) BKU (g) BKM (g) BKM (g) mg kn / g tv 3 85-135 11.08 30.80 84.414 64.537 0.182 2.82 4 +135 11.35 37.36 84.414 61.455 0.264 4.29
Kadar  fraksi  kleinano kn 4 terekstrak  lebih  tinggi  daripada kn 3 .  Hal  ini  berkaitan  dengan  nilai  pH  NaF bahan  dasar  tuf  volkan.  Sebagai  fraksi  yang  mengandung  mineral  aluminosilikat,  kleinano  terekstrak memiliki  terminal  OH-  pada  setiap  permukan  reaktif  silanol  (Si-OH),  aluminol  (Al-OH),  dan  ferolnya  (Fe- OH). Ion F- dari NaF menggantikan ion OH- pada permukaan-permukaan reaktif tersebut  untuk dilepaskan ke  larutan,  sehingga  pH  larutan  yang  terukur  meningkat.  Dengan  demikian,  nilai  pH  NaF  yang  terukur semakin  tinggi  menunjukkan  semakin  tinggi  pula  kadar  fraksi  kleinano  (mengandung  alofan  dan  imogolit) yang terbentuk pada bahan tuf volkan, sehingga kleinano yang terekstrak dari tv 4 lebih banyak daripada tv 3 . Nilai pH NaF merupakan salah satu indikator untuk menentukan  keberadaan alofan pada Andisol. Nilai pH lebih  dari  9.4  dalam  1  M  NaF  merupakan  indikasi  adanya  kompleks  pertukaran  yang  didominasi  oleh mineral aluminosilikat alofan (Leamy et al. 1990) .

## Karakteristik Jerapan Fosfat
Data hasil percobaan jerapan fosfat disimulasikan  menurut persamaan linier Langmuir (C/x/m =1/kb + 1/b C) seperti disajikan pada Gambar 1. Nilai b (jerapan maksimum) menunjukkan kapasitas fraksi kleinano untuk menjerap fosfat dan nilai k (energi ikatan) menunjukkan energi yang dibutuhkan untuk menjerap fosfat (Tabel 2).
Gambar 1 Kurva dan persamaan linier Langmuir yang menunjukkan karakteristik jerapan fosfat pada fraksi kleinano kn 3 (atas) dan kn 4 (bawah) pada waktu ekuilibrasi 12 (a), 24 (b), dan 48 jam (c).
Tabel  2  menunjukkan  bahwa  jerapan  maksimum  fosfat  pada kn 3 lebih  tinggi  daripada kn 4 pada  ketiga waktu ekuilibrasi yang diuji (12, 24, dan 48 jam). Dengan demikian, kn 3 lebih prospektif daripada kn 4 untuk dimanfaatkan sebagai adsorben kontaminan anionik seperti fosfat.
Jerapan  maksimum  suatu  adsorben  dipengaruhi  oleh  jenis  dan  ukurannya.  Hal  ini  mengindikasikan adanya  perbedaan  ukuran  antara  fraksi  kleinano kn 3 dengan kn 4 .  Posisi  lapisan tv 4 sebagai  bahan  dasar kn 3 lebih  dekat  ke  lapisan  batuan  induk  daripada tv 3 sebagai  bahan  dasar kn 3 .  Semakin  jauh  dari  batuan  induk, semakin  tinggi  tingkat  pelapukan  dan  kristalisasi  mineral  yang  dihasilkan,  sehingga  semakin  kecil  ukuran
dan  semakin  tinggi  luas  permukaan  spesifik  serta  reaktivitas  kimia  fraksi  kleinano  yang  dihasilkan  (Tan 1965;  Sudadi  dan  Wijaya  2012).  Sebaliknya,  energi  ikatan  pada kn 3 lebih  rendah  daripada kn 4 .  Hal  ini menunjukkan bahwa energi yang dibutuhkan kn 3 untuk menjerap fosfat lebih rendah daripada kn 4 , sehingga jerapan maksimum fosfat dari kn 3 lebih tinggi daripada kn 4 .
Tabel 2 menunjukkan bahwa berdasarkan hasil uji-t, jerapan maksimum fosfat dari kn 3 maupun kn 4 pada waktu  ekuilibrasi  48  jam  nyata  lebih  tinggi  dari  pada  12  dan  24  jam  (Tabel  2).  Dengan  demikian,  waktu ekuilibrasi terefektif untuk aplikasi fraksi kleinano terekstrak dalam penjerapan fosfat adalah 48 jam.
Tabel 2 Jerapan maksimum dan energi ikatan fosfat pada fraksi kleinano terekstrak dari bahan tuf volkan.
Kleinano Jerapan maksimum (b)* (mg/g) pada waktu ekuilibrasi (jam) Energi Ikatan (k) (L/g) pada waktu ekuilibrasi (jam) 12 24 48 12 24 48 Kn3 76.48 a** 92.10 ab 117.54 c 0.34 l 0.28 j 0.26 jk Kn4 50.17 e 59.52 fg 71.99 h 0.37 q 0.32 p 0.27 o * Nilai b = (b1 + b2)/2 pada persamaan linier Langmuir Gambar 1.
** Nilai  b  atau  k  yang  diikuti  huruf  berbeda  pada  baris  yang  sama  menunjukkan  berbeda  nyata  pada taraf α = 5% menurut uji-t.
Gambar 2 Kurva hubungan antara fosfat terukur dan fosfat terjerap fraksi kleinano kn 3 (atas) dan kn 4 (bawah) pada waktu ekuilibrasi 12 (a), 24 (b), dan 48 jam (c).
Yuan  dan  Wu  (2007)  menggunakan  kleinano  alami  untuk  menjerap  fosfat  dalam  air  limbah  dan memperoleh  penurunan  kadar  fosfat  dari  0.96  menjadi  0.55  mg  P/L  dalam  waktu  ekuilibrasi  24  jam  dan dinyatakan  lebih  efektif  dibandingkan  penggunaan  adsorben  sintetik  Phoslock.  Hubungan  antara  fosfat terukur dan fosfat terjerap fraksi kleinano pada masing-masing  waktu ekuilibrasi disajikan pada Gambar 2. Waktu  ekuilibrasi  yang  semakin  lama  memungkinkan  reaksi  jerapan  berlangsung  dengan  lebih  baik  untuk mencapai kondisi kesetimbangan. Peningkatan waktu ekuilibrasi dari 12 ke 24 dan 48 jam dengan intensitas agitasi  setiap  6  jam  selama  30  menit  meningkatkan  peluang  kontak  antara  kleinano  dengan  ion  fosfat, sehingga terjadi peningkatan jerapan. Semakin tinggi jerapan maksimum suatu  bahan, maka semakin tinggi prospeknya untuk digunakan sebagai adsorben.
Jerapan  isotermal  Langmuir  mendasarkan  pada  tiga  asumsi,  yaitu:  1)  energi  ikatan  dianggap  konstan pada  seluruh  permukaan  jerapan,  2)  jerapan  terjadi  pada  tapak-tapak  jerapan  tertentu  dan  tidak  terjadi interaksi  antar  molekul  yang  terjerap,  3)  jerapan  maksimum  terjadi  jika  seluruh  permukaan  bahan  penjerap telah jenuh (Bohn et al. 1979).
Pada tahap awal, jerapan adsorbat dengan kadar rendah pada adsorben berafinitas tinggi. Apabila tapak- tapak  jerapan  telah  mendekati  jenuh,  maka  molekul  adsorbat  semakin  sulit  untuk  menduduki  tapak  jerapan yang  masih  tersedia.  Pada  permukaan  reaktif  adsorben  terdapat  beberapa  tapak  jerapan  dengan  daya  ikatan berbeda.  Tapak  pertama  merupakan  bagian  paling  reaktif.  Tapak  kedua  memiliki  daya  ikatan  yang  lebih lemah  dari  tapak  pertama  dan  seterusnya  sebagai  akibat  dari  gerakan  fasa  padatan  fosfat  baru  pada permukaan struktur penjerap (Anwar dan Sudadi 2013).

## Spektra FTIR
Spektra FTIR sampel kleinano kn 3 (Gambar 3) berada pada area serapan 5 000 sampai dengan 200 cm -1 . Spektra  pada  panjang  gelombang  mendekati  3  432  cm -1 berhubungan  dengan  vibrasi  dari  gugus  OH  pada struktur  alofan  dan  imogolit  (Wada  1967).  Gugus stretching -OH  pada  panjang  gelombang  tersebut  berasal dari  air  yang  diserap  sebagai  ciri  umum  nanomineral  alofan.  Struktur  aromatik  pada  sampel  kleinano kn 3 berada pada panjang gelombang 1 600 sampai dengan 1 500 cm -1 .
Gambar 3 Spektra FTIR fraksi kleinano kn 3 .
Puncak  serapan  mendekati  1  390  cm -1 berkaitan  dengan  karboksilat  sebagai stretching-ions .  Panjang gelombang 1 090 sampai dengan 940 cm -1 mengindikasikan vibrasi Si-O dari anion ortosilikat dan grup Si- O-Al  (Abidin et  al. 2007;  He et al. 1995; Wada et  al. 1988 ) . Panjang  gelombang  pada  kisaran  670  sampai dengan 430 cm -1 menunjukkan keberadaan alofan, sedangkan keberadaan imogolit ditunjukkan pada puncak serapan  500,  420, dan  350  cm -1 (Abidin et  al. 2007;  Calabi-Floody et  al .  2011;  Wada et  al. 1988).  Alofan pada  kleinano  terekstraksi  dari  tuf  volkan  Gunung  Salak  menunjukkan  puncak  serapan  pada  561  cm -1 , sedangkan imogolit pada puncak serapan 341 cm -1 . Berdasarkan spektra FTIR, hasil ekstraksi fraksi kleinano dari tuf volkan Gunung Salak pada penelitian ini terbukti mengandung material aluminosilikat nanokristalin alofan dan imogolit.
OH A ro m a ti k -C O O - Si -O A lo fa n & I m o g o li t

## Kebutuhan Fraksi Kleinano untuk Pengelolaan Sumber Air Baku dari Perairan Eutrofik
Baku mutu fosfat perairan untuk kelas I atau II menurut PP No. 82 tahun 2001 adalah 0.2 mg P/L  atau 0.613  mg  PO43-/L.  Asumsi  kadar  fosfat  perairan  eutrofik  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  didasarkan pada  kategori  untuk  terjadinya  HAB  ( Harmful  Algal  Bloom ),  yaitu  15  mg  PO43-/L  atau  4.895  mg  P/L (CEES 2015).
Perhitungan bobot fraksi kleinano yang dibutuhkan untuk menurunkan kadar fosfat sumber air baku dari perairan  eutrofik  yang  diasumsikan  4.895  mg  P/L  hingga  mencapai  baku  mutu  0.2  mg  P/L  ditentukan berdasarkan  data  percobaan  jerapan  fosfat  melalui  simulasi  hubungan  linier  antara  kadar  fosfat  terukur  (C; mg/L) sebagai sumbu Y dan bobot fraksi kleinano (m; g) sebagai sumbu X. Simulasi dilakukan  pada kondisi m = 0 mg dan m = 9.525 mg dengan seri penambahan fosfat 0 mg P/L. Larutan blanko merupakan kondisi m =  0  mg.  Nilai  C  dan  m  pada  kondisi  larutan  blanko  dihubungkan  dengan  nilai  C  dan  m  pada  kondisi penambahan  5  ml  atau  9.525  mg  suspensi kn 3 tanpa  penambahan  larutan  fosfat  (0  mg  P/L),  sehingga diperoleh persamaan  linier  C = 1.5101 m kn 3 . Dengan  cara  yang  sama  untuk aplikasi 5 ml atau 14.491  mg suspensi kn 4 diperoleh persamaan linier C = 1.2408 m kn 4 . Pada  aplikasi kn 3 , dengan  memasukkan  nilai  C  = 4.895  mg/L  diperoleh  nilai  m  =  3.241  g  dan  dengan memasukkan  nilai  C  =  0.2  mg/L  diperoleh  nilai  m  =  0.132  g.  Dengan  demikian,  untuk  menurunkan  kadar fosfat perairan eutrofik dari 4.895 mg P/L ke 0.2 mg P/L diperlukan 3.241 - 0.132 = 3.109 kn3 mg/L. Pada aplikasi kn 4 , dengan memasukkan nilai C = 4.894 mg/L diperoleh nilai m = 3.945 g dan dengan memasukkan nilai  C  =  0.2  mg/L  diperoleh  nilai  m  =  0.161  g.  Dengan  cara  yang  sama,  untuk  menurunkan  kadar  fosfat perairan eutrofik dari 4.895 mg P/L ke 0.2 mg P/L diperlukan kn 4 sejumlah 3.784 mg/L.

## SIMPULAN
Jerapan  maksimum kn 3 terhadap  fosfat  pada  waktu  ekuilibrasi  12,  24,  dan  48  jam  (76.48,  92.10  dan 117.54 mg P/g) lebih tinggi daripada kn 4 (50.17, 59.52, dan 71.99 mg P/g). Jerapan maksimum fosfat pada waktu ekuilibrasi 48 jam nyata lebih tinggi dari pada 12 dan 24 jam. Waktu ekuilibrasi terefektif adalah 48 jam. Untuk menurunkan kadar fosfat perairan eutrofik sebagai sumber air baku dari 4.895 mg P/L menjadi 0.2  mg  P/L  sehingga  sesuai  baku  mutu  perairan  kelas  I  atau  II  menurut  PP  No.  82  tahun  2001  diperlukan 3.109 kn 3 mg/L atau 3.784 mg kn 4 /L.
Hasil penelitian ini disarankan untuk diuji-cobakan terhadap kontaminan anionik yang lain seperti nitrat, sulfat, arsenat, fluorat, dan lain-lain dengan sumber kontaminan inorganik maupun organik.

## DAFTAR PUSTAKA
[CEES] Center for Earth and Environmental Science. 2015. Harmful Algal Bloom . Discovering the Science of the Environment. [diunduh 2018 Januari 3]. Tersedia pada: Indianapolis: https://cees.iupui.edu/algal-bloom.
Abidin  Z,  Matsue  N,  Henmi  T.  2005.  Molecular  orbital  analysis  on  the  dissolution  of  nano-ball  allophane under alkaline condition. Clay Sci . 13:1-6.
Abidin  Z, Matsue N, Henmi  T. 2007. Nanometer-scale chemical modiﬁcation of nanoball allophane. Clays Clay Miner . 55:443-449.
Anwar S, Sudadi U. 2013. Kimia Tanah . Bogor: Institut Pertanian Bogor. Bohn HL, McNeal BL, O’Connor GA. 1979. Soil Chemistry . New York: John Willey and Sons.
Calabi-floody  M, Bendall  JS, Jara  AA,  Welland  ME,  Theng  BKG,  Rumpel C,  Mora  ML.  2011.  Nanoclays from an Andisol: Extraction, properties and carbon stabilization. Geoderma . 161:159-167.
Calabi-floody M, Theng BKG, Preyes P, Mora ML. 2009. Natural nanoclays: applications and future trends – a Chilean perspective. Clay Minerals . 44:161-176.
Carpenter SR, Caraco NF, Correle DL, Howarth RW, Sharpley AN, Smith VH. 1998. Nonpoint  pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen. Ecological Applications . 8(3):559-568.
Ghoneim A, Matsue N, Henmi T. 2006. Effect of copper adsorption on some charge characteristics of nano- ball allophane. Intern J Soil Sci . 1(3):243-250.
He H, Barr TL, Klinowski J. 1995. ESCA and solid-state NMR studies of allophane. Clay Minerals . 30:201- 209.
Henmi T, Wada K. 1976. Morphology and composition of allophane. American Mineralogist . 61:379-390. Kaufold  SD,  Abidin  Z,  Henmi  T,  Matsue  N,  Eichinger  L,  Kaufold  A,  Jahn  R.  2010.  Allophane  compared with other sorbent minerals for the removal of fluoride from water with particular focus on a mineable Ecuadorian allophane. Appl Clay Sci . 50:25-33.
Leamy  ML,  Kinloch  DI,  Parfitt  RL.  1990.  International  Committee  on  Andisols:  Final  Report.    Technical Monograph No. 20.  Soil Management Support Services, Washington DC.
Murphy J, Riley JP. 1962. A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. Analytica Chimica Acta . 27:31-36.
Padilla GN, Matsue N, Henmi T. 2002. Adsorption of sulfate and nitrate on nano-ball allophane. Clay Sci. 11:575-584.
Shukla EA, Johan E, Abidin ZA, Henmi T, Matsue N. 2013. A comparative study of arsenate and phosphate adsorption on nano-ball allophane. Clay Sci . 17:83-91.
Sudadi U, Wijaya H. 2012. Water-phosphorus sorption on nano-fraction extracted from volcanic tuff of Mt.
Salak,  West  Java,  Indonesia.  Paper  presented  at  the  Regional  Workshop  on  Water,  Land,  and Southeast  Asia  Food  Sovereignty.  Department  of  Soil  Science  and  Land  Resource,  Faculty  of Agriculture,  Bogor  Agricultural  University  in  collaboration  with  Exceed,  DAAD,  and  Federal Ministry  for  Economic  Cooperation  and  Development,  Germany.  18-19  September  2012.  IPB International Convention Center, Bogor, Indonesia.
Tan KH. 1965. The andosol in Indonesia. Soil Sci . 375-378.
Theng BKG, Yuan G. 2008. Nanoparticles in the soil environment. Elements . 4:295-399.
Van  Ranst  E,  Utami  SR,  Shamshuddin  J.  2002.  Andisols  on  volcanic  ash  from  Java  Island,  Indonesia:
Physico-chemical properties and classification. Soil Sci . 167(1):68-79.
Wada K, Wilson M, Kakuto Y, Wada SI, 1988. Synthesis and characterization of a hollow spherical form of monolayer aluminosilicate. Clays Clay Miner . 36:11-18.
Wada K. 1967. A structural scheme of soil allophane. Amer Mineralogist . 52:690-708.
Yuan G, Wu L. 2007. Allophane nanoclay for the removal of phosphorus in water and wastewater. Sci Tech Adv Material . 8:60-62.