## DAYA SERAP KULIT KACANG TANAH TERAKTIVASI ASAM BASA DALAM MENYERAP ION FOSFAT SECARA BATH DENGAN METODE BATH
Irdhawati Irdhawati 1* , Alling Andini 1 , Made Arsa 1
1 Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana *email: irdhawati@unud.ac.id

## Abstrak
Kulit kacang tanah digunakan sebagai adsorben untuk menyerap ion fosfat dalam larutan. Sebelum digunakan sebagai adsorben, kulit kacang tanah dicuci, dikeringkan, dihaluskan menggunakan  blender  dan  diayak  dengan  ukuran  partikel  ≤  100  mesh.  Serbuk  halus diaktifkan dengan asam (H 2 SO 4 ) dan basa (NaOH) pada berbagai konsentrasi. Selanjutnya, adsorben dengan dan tanpa aktivasi digunakan untuk menentukan kadar fosfat yang terserap secara  optimum.  Parameter adsorpsi  yang  digunakan  adalah  waktu  kontak  dan  kapasitas adsorpsi. Kapasitas adsorpsi diukur dengan mereaksikan ion fosfat dengan adsorben, dan sisa  analit  dalam  larutan  ditambahkan  dengan  amonium  molibdat  membentuk  senyawa kompleks amonium fosfomolibdat berwarna biru dalam larutan asam. Konsentrasi senyawa kompleks  ditentukan  dengan  metode  spektrofotometri  UV-Visible.Hasil  dalam  proses aktivasi menunjukkan konsentrasi optimum asam adalah 0,05 M, dan basa sebesar 0,5 M. Waktu kontak optimum diperoleh 45 menit untuk adsorben tanpa aktivasi dan aktivasi basa, sedangkan untuk aktivasi asam 30 menit. Kapasitas adsorpsi optimum berturut-turut adalah 8,5 mg/g; 8,8 mg/g, dan 10,4 mg/g menggunakan adsorben tanpa aktivasi, teraktivasi asam dan  teraktivasi  basa.  Adsorben  teraktivasi  basa  memiliki  kapasitas  adsorpsi  tertinggi dibandingkan adsorben tanpa aktivasi dan teraktivasi asam.
Kata kunci: kulit kacang tanah, ion fosfat, adsorpsi, amonium fosfomolibdat

## Abstract
Peanut shell was used as adsorbent to adsorb phosphate ion in solution. Before using as adsorbent, the peanut shell was washed, dried, mashed and sifted with particle size  <100 mesh.  The  fine  powder  was  activated  by  acid  (H 2 SO 4 )  and  base  (NaOH)  with  various concentrations.  Furthermore,  the  adsorbent  with  and  without  activation  was  used  to determine  the  optimum  phosphate  concentration  that  can  be  adsorbed.  The  parameters adsorption such as contact time and adsorption capacity, were examined. The adsorption capacity was measured by reacting the phosphate ion with adsorbent, and the rest of analyte in the solution reacted with ammonium molybdate formed ammonium phospho molybdate complex  compound  whose  blue  color  in  acidic  solution.  The  concentration  of  complex compound  can  be  determined  by  UV-Visible  spectrophotometry  method.  The  results  in activation process showed the optimum concentration of acid is 0.05 M, and base is 0.5 M. The optimum contact time obtained 45 minutes for adsorbent without and base activated, while 30 minutes for acid activated. The optimum adsorption capacity is 8.5 mg/g, 8.8 mg/g, and 10.4 mg/g using adsorbent without, acid, and base activated, respectively. Adsorbent in base activated has the highest adsorption capacity compared with no and acid activated.
Keywords: peanut shell, phosphate ion, adsorption, ammonium phospho molybdate

## Pendahuluan
Ion fosfat banyak ditemukan di sekitar lingkungan
masyarakat
yang menghasilkan  banyak  limbah  cair  dari usaha kecil seperti limbah laundri. Limbah industri  rumahan  berasal  dari  hasil pencucian
menggunakan detergen,
pewangi, dan pelembut pakaian mengandung ion fosfat. Keberadaan fosfat dalam lingkungan juga berasal dari deposit fosfor, aktivitas pertanian, dan pertambangan  batuan  fosfat.  Keberadaan ion  fosfat  yang  berlimpah  di  lingkungan akan menghambat penguraian pada proses biologis dan dapat terjadi eutrofikasi yang akan  membahayakan  lingkungan  dan makhluk hidup .
Pengurangan  fosfat  banyak  dilakukan dengan cara adsorpsi yakni menggunakan selulosa  dalam  biomassa.  Menurut Keputusan  Menteri  Pertanian  No.  511 Tahun  2006  Tentang  Jenis  Komoditi Tanaman  Binaan  Direktorat  Jenderal Perkebunan, komposisi kulit kacang tanah terdiri  atas  9,5%  air,  3,6%  abu,  8,4% protein, 63,5% selulosa, 13,2% lignin, dan 1,8%  lemak.  Kandungan  selulosa  dalam kulit kacang tanah yang tinggi merupakan biomassa  yang  memiliki  kemampuan adsorpsi  yang  besar  dalam  penyerapan terhadap senyawa kationik dan kecil pada senyawa  anionik  karena  permukaan biomassa memiliki situs negative. Selulosa mengandung  situs  aktif  yakni  gugus hidroksil yang dapat membentuk serangkaian  reaksi  kimia  dan  melakukan pengikatan  dengan  senyawa  kationik maupun anionik (O’Connell et al. , 2008). Kelompok-kelompok hidroksil pada selulosa  memiliki  kemampuan  membuat ikatan hidrogen antar rantai yang berfungsi dalam  konfigurasi  linier  rantai  selulosa. Selulosa  dapat  berikatan  dengan  fosfat membentuk  derivatif  fosfat  yang  selektif untuk  posisi  OH  pada  C 6 dengan  derajat subtitusi sekitar 0,2 (Granstrom, 2009).
Pengurangan  kadar  fosfat  dilakukan dengan  berbagai  teknik  diantaranya pemanfaatan  mikroba  yang  mampu mengakumulasi  fosfat  (Khusnuryani,
2008)  dan  teknik  adsorpsi  (Agnestisia dkk.,  2012).  Teknik  pengurangan  fosfat yang  banyak  dilakukan  saat  ini  adalah teknik  adsorpsi  karena  lebih  efektif, preparasi  mudah,  dan  pembiayaan  relatif lebih  murah  dibanding  dengan  metode lainnya. Adsorpsi fosfat dilakukan dengan berbagai  bahan  anorganik  maupun organik.  Adsorben  dengan  bahan  organik sangat berlimpah di alam yang berasal dari berbagai limbah yang kurang dimanfaatkan  kembali.  Bahan  organik dapat  berasal  dari  tumbuhan  maupun hewan.  Limbah  bahan  organik  yang mampu  menyerap  ion  fosfat  adalah biomassa  yang  mengandung  selulosa karena  memiliki  gugus  hidroksil  yang berperan  penting  dalam  penyerapan  ion. Salah satu bahan organik yang mengandung selulosa adalah kulit kacang tanah.

## Metode Penelitian
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah seperangkat alat spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1800, pengaduk magnetik ICE, blender  National,  ayakan  ukuran  100 mesh, kertas saring Macherey-Nagel, oven Leybold, filler, neraca analitik Shimadzu, dan peralatan gelas yang umum digunakan dalam laboratorium kimia.
Bahan  yang digunakan adalah  Na 3 PO 4 (Ajax  Chemical)  sebagai  larutan  standar fosfat,  kulit  kacang  tanah,  natrium hidroksida (Merck), asam sulfat (Mallinckrodt  AR),  amonium  molibdat
(Merck), asam askorbat (Merck), es batu, dan air suling.

## Prosedur Penelitian Pembuatan sampel adsorben
Sebanyak 2 kg kulit kacang tanah dicuci dengan  air  mengalir  hingga  bersih kemudian  dikeringkan  di  bawah  sinar matahari sampai benar-benar kering. Kulit kacang tanah yang telah bersih dan kering dihaluskan  dengan  blender  dan  diayak dengan  ayakan  100  mesh.  Serbuk  halus dibagi  menjadi  tiga  bagian  untuk
penentuan daya serap fosfat menggunakan adsorben  tanpa  aktivasi,  teraktivasi  basa dan asam.

## Aktivasi adsorben
Sebanyak  50  g  serbuk  kulit  kacang tanah  dimasukkan  ke  dalam  gelas  beker kemudian  ditambahkan  500  mL  natrium hidroksida  1,000  M  lalu  diaduk  dengan kecepatan  konstan  selama  24  jam. Selanjutnya  disaring  dan  dikeringkan dalam oven pada suhu 80 o C. Serbuk halus kering  yang  menggumpal  dihaluskan dengan  blender  dan  diayak  kembali. Dengan  cara  yang  sama  dilakukan  juga pada  serbuk  kulit  kacang  tanah  dengan larutan  natrium  hidroksida  0,500  M  dan 0,100  M  serta  larutan  asam  sulfat  0,001; 0,005; 0,010; 0,050 dan 0,100 M

## Pembuatan kurva kalibrasi
Sebanyak  25,0  mL  larutan  standar fosfat dengan konsentrasi  0,5; 1,0; 2,0 dan 4,0  ppm  ditambahkan  dengan  2,5  mL larutan  amonium  molibdat-asam  sulfat serta  asam  askorbat,  dipanaskan  hingga terbentuk larutan berwarna biru sempurna. Selanjutnya  larutan  dikocok  sampai homogen  dan  diukur  absorbansinya  pada panjang gelombang
maksimum menggunakan  spektrofotometer  UV-Vis, kemudian dihitung persamaan garis untuk menentukan  konsentrasi  fosfat  dalam larutan.

## Optimasi konsentrasi asam dan basa
Sebanyak  0,2000  g  masing-masing adsorben  teraktivasi  ditimbang  dan dimasukkan  ke  dalam  gelas  beker,  lalu ditambahkan  25,0  mL  larutan  fosfat  100 ppm. Larutan fosfat berisi adsorben diaduk dengan  kecepatan  konstan  selama  15 menit. Selanjutnya campuran disaring dan filtrat  ditambahkan  ammonium  molibdat kemudian  larutan  diukur  absorbansinya pada panjang gelombang maksimum.

## Penentuan waktu kontak optimum
Sebanyak  0,2000  g  adsorben  tanpa aktivasi  dan  teraktivasi  (asam  dan  basa)
ditimbang dan dimasukkan ke dalam gelas beker,  lalu  ditambahkan  25,0  mL  larutan fosfat  100  ppm  kemudian  dilakukan kontak  selama  15,  30,  45,  dan  60  menit dengan  pengadukan  konstan.  Selanjutnya campuran disaring dan filtrat ditambahkan ammonium  molibdat  kemudian  diukur absorbansinya  pada  panjang  gelombang maksimum.

## Penentuan konsentrasi Optimum
Sebanyak  0,2000  g  adsorben  tanpa aktivasi  dan  teraktivasi  ditimbang  dan dimasukkan  ke  dalam  gelas  beker  lalu ditambahkan 25,0 mL larutan fosfat 25, 50, 75,  100,  125  dan  150  ppm  kemudian dilakukan  kontak  selama  waktu  optimum dengan  pengadukan  konstan.  Selanjutnya campuran disaring dan filtrat ditambahkan ammonium molibdat kemudian yang tidak terserap  diukur  absorbansinya  pada panjang gelombang maksimum.

## Penentuan kapasitas adsorpsi
Penentuan  kapasitas  adsorpsi  fosfat yang  terserap  oleh  adsorben  ditentukan sesuai  persamaan  1  dengan  W ads adalah Jumlah  zat  yang  teradsorpsi  (mg/g),  B adalah  berat  sampel  yang  digunakan  (g), C 1 adalah konsentrasi larutan awal (ppm), C 2 adalah konsentrasi larutan fosfat akhir (ppm) dan V  adalah volume larutan fosfat yang digunakan (mL).
  1 2 1000 ads C C V W B    (1)

## Hasil dan Pembahasan

## Kurva kalibrasi fosfat
Pengukuran  absorbansi  fosfat  pada panjang  gelombang  823,5  nm  diperoleh persamaan y =  0,0524 x +  0,0026  dengan nilai r sama  dengan  0,9994  yang menunjukkan  absorbansi  dan  konsentrasi memiliki korelasi antara kenaikan konsentrasi  dan  respon  yang  linier (Gambar 1).
Gambar  1. Kurva  Kalibrasi  Hubungan antara Konsentrasi dan Absorbansi

## Konsentrasi optimum untuk aktivasi
Aktivasi  adsorben  menggunakan  asam sulfat dengan konsentrasi tinggi ( ≥ 0,1 M) menyebabkan terjadi reaksi dehidrasi yang mengakibatkan air terlepas dan menyisakan karbon sehingga saat dikeringkan menghasilkan arang (karbon).
Aktivasi  adsorben  dengan  natrium hidroksida  dapat  memisahkan  antara selulosa  dan  lignin  dengan  reaksi  seperti dalam  Gambar  2.    Pengaruh  konsentrasi asam  sulfat  dalam  aktivasi  dapat  dilihat pada  Tabel  1  dan  pengaruh  konsentrasi natrium  hidroksida  dalam  aktivasi  pada Tabel 2.
Gambar  2. Reaksi  Pemutusan  Struktur Lignin  dari  Selulosa  Oleh  Natrium Hidroksida.

## Waktu kontak optimum
Penentuan  waktu  kontak  optimum adsorpsi  fosfat  dilakukan  menggunakan adsorben  dengan  konsentrasi  asam  sulfat 0,005  M,  natrium  hidroksida  0,5  M  dan adsorben  tanpa  aktivasi  dengan  larutan fosfat 100 ppm pada waktu kontak 15, 30, 45  dan  60  menit.  Perbandingan  waktu
kontak adsorpsi antara adsorben teraktivasi  dan  tanpa  aktivasi  terdapat dalam Tabel 3 dan Gambar 3. Tabel  1. Pengaruh  Konsentrasi  Asam Sulfat dalam Aktivasi Konsentrasi asam sulfat (M) W ads (mg/g) 0,001 3,3 0,005 7,7 0,010 5,6 0,050 5,2 0,100 3,2 Tabel  2. Pengaruh  Konsentrasi  Natrium Hidroksida dalam Aktivasi Konsentrasi NaOH (M) W ads (mg/g) 0,100 0,9 0,500 2,9 1,000 1,8
Tabel 3. Perbandingan Kadar Fosfat yang Terserap dalam Penentuan Waktu Kontak
Optimum Waktu kontak (menit) W ads tanpa aktivasi (mg/g) W ads teraktivasi asam (mg/g) W ads teraktivasi basa (mg/g) 15 4,0 7,9 2,0 30 7,5 8,5 4,6 45 8,3 7,5 9,3 60 1,7 3,7 2,9
Gambar  3. Perbandingan  Kadar  Fosfat yang  Terserap  oleh  Adsorben  dalam Penentuan Waktu Kontak Optimum
Dari  Gambar  3  dapat  diketahui  waktu kontak  optimum  adsorben  tanpa  aktivasi dan teraktivasi natrium hidroksida selama 45  menit,  dan  adsorben  teraktivasi  asam
sulfat  30  menit.  Penyerapan  ion  fosfat semakin besar karena semakin lama waktu kontak  maka  semakin  banyak  partikel adsorben  yang  bereaksi  dengan  adsorbat sehingga kemampuan adsorpsinya semakin  naik.  Waktu  kontak  optimum yang  diperoleh  merupakan  waktu  saat terjadi  kesetimbangan  reaksi  antara adsorben dan adsorbat dalam larutan.

## Konsentrasi optimum
Penentuan konsentrasi optimu ditentukan  dengan  membuat  grafik perbandingan  antara  konsentrasi  fosfat yang digunakan dengan banyaknya fosfat tang  terserap  setiap  gramnya  (W ads )  pada waktu kontak optimum. Pengaruh konsentrasi  optimum  dapat  dilihat  dalam Tabel 4 dan Gambar 2.
Tabel 4. Perbandingan Kadar Fosfat yang Terserap  dalam  Penentuan  Konsentrasi
Optimum Konsentrasi ion  fosfat  awal (mg/L) W ads tanpa aktivasi (mg/g) W ads teraktivasi asam (mg/g) W ads teraktivasi basa (mg/g) 25 0,8 1,4 1,9 50 2,7 3,7 4,9 75 5,9 6,9 5,9 100 8,5 8,8
9,7 125 7,6 7,1 10,4
150 6,8 6,8 8,8
Gambar  4. Perbandingan  Kadar  Fosfat yang  Terserap  Oleh  Adsorben  dalam Penentuan Waktu Kontak Optimum
Dalam  Gambar  4  terlihat  kadar  fosfat yang terserap oleh adsorben tanpa aktivasi 8,5 mg/g pada konsentrasi 100 ppm, kadar fosfat  yang  terserap  oleh  adsorben teraktivasi  asam    8,8  mg/g  pada
konsentrasi 100 ppm dan kadar fosfat yang terserap  oleh  adsorben  teraktivasi  basa 10,4  mg/g  pada  konsentrasi  125  ppm. Daya serap adsorben dalam menyerap ion fosfat meningkat seiring dengan peningkatan  konsentrasi  ion  fosfat  dalam larutan  namun  pada  saat  melewati konsentrasi  optimum  terjadi  penurunan daya  serap  adsorben.  Hal  ini  disebabkan semakin  tinggi  konsentrasi  suatu  zat terlarut  maka  yang  dapat  diadsorpsi  oleh adsorben akan semakin tinggi. Akan tetapi jika adsorben telah jenuh maka konsentrasi tidak lagi berpengaruh.

## Kesimpulan
Adsorben kulit kacang tanah teraktivasi basa  memiliki  kemampuan  menyerap  ion fosfat  lebih  baik  dibandingkan  dengan tanpa aktivasi dan teraktivasi asam.  Kulit kacang  tanah  tanpa  aktivasi  mampu menyerap fosfat sebesar 8,5 mg/g  dengan waktu  kontak  optimum  45  menit,  kulit kacang  tanah  teraktivasi  asam  mampu menyerap 8,8 mg/g dengan waktu kontak optimum 30 menit, dan kulit kacang tanah teraktivasi  basa  mampu  menyerap  10,4 mg/g dengan waktu kontak 45 menit.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  mengucapkan  terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu memberikan  saran  dan  masukan  dari pelaksaan  penelitian  hingga  penerbitan tulisan ini.

## Daftar Pustaka
Agnestisia  R,  Komari  N,  dan  Sunardi, (2012).  Adsorpsi  Fosfat  Mengguna- kan  Selulosa  Purun  Tikus  Ter- modifikasi  Heksadeksil  Trimetil Ammonium  Bromida  (HDTMABr), Jurnal  Sains  dan  Terapan  Kimia, 1, 71 – 86
Granstrom, M. (2009).
Cellulose
Derivatives:  Synthesis,  Properties, and Application, Helsinki University Printing House, Helsinki
Khusnuryani  A.  (2008).  Mikroba  sebagai Agen Penurun Fosfat pada Pengolahan  Limbah  Cair  Rumah Sakit, Proseding Seminar  Nasional Aplikasi  Sains  dan  Teknologi 2008, 144 –151
O’Connell,  D.,  Birkinshaw,  C.  and
Francis,  T.  (2008).  Heavy  Metal Adsorbents  Prepared  from  The Modification of Cellulose,
Bioresource  Technology, 9,  6709  – 6724