## INDONESIA
Studi Kinetika Adsorpsi : Pemanfaatan Limbah Biji Pepaya (Carica papaya L.) sebagai Adsorben Ion Logam Cd(II) dan Pb(II) Pada Limbah Dengan Metode Batch
Rachmannu Ilham 1 , Fatati K Rahmah 1 , Nurul F Said 2 , Erfan Rofianto 1*
1 Departemen  Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, ITS. Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 2 Direktorat Riset dan Pengabdian Kepada Masyarakat, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya
*alamat email korespondensi: rach.ilham@gmail.com

## Abstract
Currently, papaya seed waste (Carica papaya L.) is very abundant and easy to obtain because papaya is included in the fruit group whose harvest season is throughout the year. Papaya seeds are also included in a sustainable energy source. This research aims to study the adsorption kinetics of papaya seed adsorbents on Cd(II) and Pb(II) metal ions in laboratory waste. Several innovations were made including variations in adsorbent mass, contact time and pH. Optimum absorption efficiency of Cd(II) metal occurs with an adsorbent weight of 4 grams, equilibrium time of 90 minutes and pH 7. Papaya seed adsorbent is able to absorb Cd(II) metal ions up to 0.138 mg/g with a maximum absorption of 103.66%. Whereas for Pb(II) metal occurs at the optimum condition of adsorbent weight of 1 gram, equilibrium time of 60 minutes and pH 6. These  conditions  are  able  to  adsorb  up  to  1.037  mg/g  with  absorption  efficiency  reaching 91.31%. The results of processing the kinetic data showed that the adsorption kinetics of Cd(II) followed the Pseudo Second Order model with an initial absorption rate of 0.1710 mg/g min. Whereas  for  metal  Pb(II)  follows  the Elovich  model  with  an  initial  adsorption  rate  of  0.045 mg/g min and a covered surface area of 2.8993 (g/mg). The implementation of waste was able to adsorb 0.122 mg/g of Cd(II) metal ions with 79.42% absorption and 0.993 mg/g of Pb(II) metal ions with 99.60% absorption.
Keywords:  Sustainable  energy;  Adsorption  Metal  Ion;  Papaya  seed  adsorbent;  adsorption

## kinetics

## Abstrak
Saat  ini,  limbah  biji  pepaya  (Carica  papaya  L.)  sangat  tersedia  melimpah  dan  mudah didapatkan  dikarenakan  pepaya  termasuk  kedalam  kelompok  buah  yang  musim  panennya sepanjang tahun. Biji pepaya juga termasuk kedalam sumber energi yang berkelanjutan. Pada penelitian  ini  bertujuan  untuk  mempelajari  kinetika  adsorpsi  adsorben  biji  pepaya  terhadap

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
ion logam Cd(II) dan Pb(II) pada limbah laboratorium. Beberapa inovasi dilakukan meliputi variasi  massa  adsorben,  waktu  kontak  dan  pH.  Efisiensi  penyerapan  optimum  logam  Cd(II) terjadi  dengan  berat  adsorben  4  gram,  waktu  setimbang  90  menit  dan  pH  7.  Adsorben  biji pepaya mampu menyerap ion logam Cd(II) hingga 0,138 mg/g dengan maksimum penyerapan mencapai  103,66%.  Sedangkan  untuk  logam  Pb(II)  terjadi  pada  kondisi  optimum  berat adsorben 1 gram, waktu setimbang 60 menit dan pH 6. Kondisi ini mampu mengadsorpsi hingga 1,037 mg/g dengan efisiensi penyerapan mencapai 91,31%.  Hasil pengolahan data kinetika menunjukkan  kinetika  adsorpsi  logam  Cd(II)  mengikuti  model  Orde  Dua  Semu  dengan  laju penyerapan  awal  0,1710  mg/g  min.  Sedangkan  untuk  logam Pb(II)  mengikuti  model  Elovich dengan laju adsorpsi awal sebesar 0,045 mg/g min dan luas permukaan yang tertutup sebesar 2,8993  (g/mg).  Implementasi  terhadap  limbah  mampu  menyerap  ion  logam  Cd(II)  sebesar 0,122  mg/g  dengan  penyerapan  79,42%  dan  ion  logam  Pb(II)  sebesar  0,993  mg/g  dengan penyerapan 99,60%.
Kata  Kunci: Sustainable  energy;  Adsorpsi  ion  logam;  Adsorben  biji  pepaya;  Kinetika Adsorpsi

## I. PENDAHULUAN
Logam  berat,  termasuk  timbal  Pb(II) dan cadmium Cd(II)  dinilai sangat berbahaya oleh para ilmuwan karena  sifatnya yang non- biodegradable dan berpotensi merusak ekosistem.  Bahkan  pada  konsentrasi  yang sangat  rendah,  logam  berat  tersebut  dapat terakumulasi secara biologis dalam organisme. Salah satu metodologi yang paling efisien  untuk  berbagai  aplikasi  pengolahan limbah  adalah  adsorpsi,  yang  cocok  untuk konsentrasi rendah ion logam penyerapan dari berbagai  media  bersifat  cair.  Efektivitasnya berasal dari kompatibilitas permukaan penyerap  karbon  aktif  untuk  mengikat  ion logam  [1].  Teknologi  adsorpsi  saat  ini digunakan  secara  luas  untuk  menghilangkan logam  berat  dari  perairan  karena  merupakan
teknologi yang lebih bersih, lebih efisien dan lebih murah.
Diantara  beberapa  adsorben  alternatif yang  berasal  dari  limbah  pertanian,  yang menarik  adalah  penggunaan  biji  pepaya. Biji pepaya  merupakan  limbah  pertanian  yang dapat  dijadikan  sebagai  adsorben  dengan biaya  yang  murah.  Biji  pepaya  mengandung beberapa  senyawa-senyawa  aktif  seperti alkaloid,  flavonoid,  glikosida  antrakinon, tanin,  triterpenoid/steroid,  dan  saponin  (T. Pangesti,  dkk.,  2013).  Selain  itu,  biji  pepaya juga  memiliki  kandungan  karbohidrat  yang tinggi,  yang  berarti  memiliki  kandungan karbon yang tinggi  [2], sehingga biji pepaya dapat digunakan sebagai adsorben (biosorben).  Semakin  tinggi  kandungan
karbon, semakin baik kemampuannya sebagai adsorben. Salah satu keuntungan menggunakan  biomaterial  (material  biologi) sebagai adsorben adalah mudah diregenerasi. Regenerasi  dapat  dilakukan  melalui  desorpsi sehingga  dapat  dilakukan  recovery  logam- logam yang telah disisihkan dan adanya reuse adsorben [3].
Interaksi  yang  terjadi  antara  kation logam  berat  dengan  adsroben  dalam  limbah cair  dapat  menurunkan  konsentrasi  logam berat  dalam  limbah.  Penurunan  logam  berat dalam  limbah  cair  karena  terjadi  proses adsorpsi.  adsorpsi  dapat  digunakan  untuk mengurangi konsentrasi zat berbahaya dalam limbah, menjernihkan warna dan menghilangkan bau tidak sedap dalam limbah cair. Karbon aktif dan silika gel termasuk jenis adsorben konvensional yang banyak digunakan dan mudah di dapatkan. Adsorben termasuk  filter  dan  penyerap  yang  baik digunakan  dalam  proses  adsorpsi.  Karbon aktif  dalam  bentuk  arang  aktif  banyak digunakan  sebagai  adsorben  yang  dapat  di peroleh dari tanaman yang disebut bioadsorben [4].
Penelitian terdahulu yang telah dilakukan  oleh  Zustriani  (2019)  mengkaji pengaruh massa adsorben biji pepaya terhadap kemampuan  penyerapan  logam  Cu  dan  Fe sehingga  pada  kajian  ini  akan  mempelajari studi  kinetika  adsorpsi  logam  Cd(II)  dan
Pb(II) serta melakukan variasi meliputi variasi massa adsorben, waktu kontak dan pH [6].

## II. METODE PENELITIAN

## 2.1 Alat
Peralatan  yang  digunakan  dalam  tahap penyiapan  adsorben  seperti  corong buchner , oven Thermo  Scientific ,  blender  Philips, pengaduk magnetik, hot plate stirrer , ayakan 250  mesh,  neraca  analitik  Ohauss,  loyang, desikator  dan  beberapa  alat  gelas  kimia. Peralatan  untuk  tahap  adsorpsi  meliputi hot plate stirer , peralatan gelas, pH meter Ohauss. Peralatan  untuk  tahap  karakterisasi  meliputi FTIR  8400  S  Shimadzu,  AAS Thermo Scientific IC-3000 dan SEM Hitachi Regulus 8220.

## 2.2 Bahan
Bahan  yang  digunakan  terdiri  dari limbah biji pepaya dari pedagang buah potong disekitar  Kampus  ITS,  pelet  NaOH,  HNO 3 , aqua  DM,  Pb(NO 3 ) 2 ,  Cd(NO 3 ) 2 .  aquades, kertas  saring,  plastik  wrap  dan  indikator  pH universal.

## 2.3 Penyiapan Adsorben Biji Pepaya
Biji  pepaya  yang  sudah  dibersihkan  direbus dengan  aquades  selama  6  jam  pada  suhu 120 ℃ .  Selanjutnya  dilakukan  penyaringan untuk  diperoleh  biji  pepaya  yang  bersih  dari kulit  aril  atau  kulit  bening  pada  biji  pepaya. Biji  pepaya  dikeringkan  dalam  oven  selama

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
2x24  jam  dengan  suhu  60 ℃ .  Biji  dihaluskan menggunakan  blender  Philips,  kemudian dilakukan  pengayakan  untuk  mendapatkan adsorben  dengan  ukuran  yang  homogen. Selanjutnya  biji  pepaya  diaktivasi  netral menggunakan  aquades.  Aktivasi  dilakukan dengan  cara  menimbang  100  gram  adsorben dan  dididihkan  dengan  aquades  sampai terendam.  Aktivasi  dilakukan  selama  2  jam dan  dengan  stirer  500  rpm  pada  suhu  ruang. Setelah proses aktivasi, dilakukan penyaringan  menggunakan  corong  buchner. Residu kemudian dikeringkan kembali dengan oven pada suhu 60 ℃ selama 48 jam.
Selanjutnya  adsorben  dihaluskan  kembali dengan  blender  Philips  untuk  diperoleh ukuran  yang  sama.  Adsorben  biji  pepaya selanjutnya  ditempatkan  diwadah  kering tertutup dan siap digunakan.

## 2.4 Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR
Adsorben biji pepaya yang sudah halus dan kering dianalisis gugus fungsi menggunakan  instrumen  FTIR.  Adsorben yang  dianalisis  yaitu  adsorben  sebelum aktivasi  dan  setelah  aktivasi  netral  untuk diketahui perbedaannya.

## 2.5 Penentuan Berat Adsorben Optimum
Adsorben ditimbang dengan variasi 0,5 gram  -  4  gram.  Masing-masing  massa adsorben  dilarutkan  dalam  50  ml  larutan adsorbat  dengan  konsentrasi  20  mg/l.
Pengadukan  larutan  dengan  kecepatan  300 rpm  selama  120  menit  dan  suhu  ruang. Larutan  disaring  sampai  jernih  dan  diukur dengan instrumen AAS.

## 2.6 Penentuan waktu Setimbang
Adsorben  ditimbang  1  gram  dan dimasukkan  dalam  50  ml  larutan  adsorbat dengan  konsentrasi  20  mg/l.  Pengadukan larutan  dengan  kecepatan  300  rpm  dengan waktu yang diragamkan dari 15menit hingga 180  menit  dan  pada  suhu  ruang.  Larutan disaring  sampai  jernih  dan  diukur  dengan instrumen AAS.

## 2.7 Penentuan pH Optimum
Larutan  adsorbat  50  ml  dengan konsentrasi  20  mg/l  disiapkan  dengan  pH yang  diragamkan  4-10.  Kedalam  masing- masing  larutan  dimasukkan  adsorben  biji pepaya  sebanyak  4  gram  untuk  ion  logam Cd(II)  dan  1  gram  untuk  ion  logam  Pb(II). Pengadukan larutan 300 rpm dengan waktu 90 menit untuk logam Cd(II) dan 60 menit untuk logam  Pb(II)  dan  pada  suhu  ruang.  Larutan disaring  sampai  jernih  dan  diukur  dengan instrumen AAS.

## 2.8 Analisis Morfologi dengan SEM
Adsorben  biji  pepaya  sebelum  dan sesudah  proses  adsoprsi  dianalisis  dengan instrumen SEM Hitachi Regulus 8220.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Penyiapan Adsorben dari limbah Biji Pepaya
Prinsip  tahap  pembuatan  adsorben  ini adalah  melakukan  pencucian  terhadap  biji pepaya  untuk  menghilangkan  aril  gelatin transparan  dari  limbah  biji  papaya  [3].  Biji pepaya dibersihkan dengan  air untuk menghilangkan  kotoran  yaitu  daging  buah pepaya  yang  masih  menempel  pada  bijinya. Setelah  bersih,  biji  pepaya  direndam  dengan aquades secukupnya hingga terendam sempurna  dan  dididihkan  selama  8  jam, kemudian disaring dan dicuci dengan aquades sampai  filtratnya  bening.  Selanjutnya  biji pepaya  yang  sudah  bersih  dikeringkan menggunakan oven pada suhu 60 ℃ selama 48 jam  untuk  menghilangkan  kadar  lemak  [5].
Setelah  mengeringkan  biji  pepaya,  langkah selanjutnya  adalah  menggilingnya  hingga halus dan menyaringnya melalui ayakan untuk mencapai ukuran adsorben yang seragam.
Berdasarkan penelitian oleh Sri Ayu dan rekannya  (2017),  ukuran  partikel  adsorben memiliki  dampak  yang  signifikan  terhadap efisiensi  penyerapan  zat  yang  diadsorpsi. Semakin kecil ukuran partikel, semakin tinggi kemampuan  penyerapan,  hal  ini  disebabkan oleh  luas  permukaan  yang  lebih  besar  pada adsorben. Ukuran partikel yang semakin kecil mempunyai tenaga intermolekuler yang lebih besar sehingga akan menghasilkan penyerapan yang lebih baik.
Gambar 1. Tahap Penyiapan Adsorben Biji Pepaya

## 3.2 Aktivasi Adsorben
Aktivasi  biji  pepaya  dapat  dilakukan menggunakan  aktivator  netral/aquades  [3]. Adsorben  biji  pepaya  sebanyak  ±  100  gram ditambah  aquades  sampai  terendam  dengan
sempurna  dan  diaduk  menggunakan  stirrer dengan kecepatan 300 rpm hingga 120 menit. Proses selanjutnya adalah penyaringan menggunakan  corong  Buchner.  penyaringan

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
dilakukan  dengan  beberapa  kali  pencucian dengan  aquades  sampai  diperoleh  filtrat dengan  pH  netral.  Selanjutnya  adsorben dioven kembali pada suhu 60 ℃ selama 48 jam sampai  diperoleh  adsorben  yang  benar-benar kering.

## 3.3 Karakterisasi Adsorben
Karakterisasi  adsorben  biji  pepaya dilakukan  sebelum  dan  sesudah  aktivasi menggunakan  instrument  FTIR  (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) dengan tipe
8400
S SHIMADZU. Karakterisasi menggunakan  instrument  FTIR  ini  bertujuan untuk mengetahui kandungan senyawa kimia berupa senyawa organik dan gugus fungsional menggunakan radiasi sinar inframerah. Suatu material  akan  diketahui  gugus  fungsinya dengan  cara  menentukan  ikatan  molekul dan komposisi senyawa. Radiasi sinar inframerah yang terjadi pada ikatan molekul ditunjukkan dalam hasil berupa spektrum yang dinyatakan dalam % transmitan dan bilangan gelombang (cm -1 ).
Gambar 2. Hasil Karakterisasi FTIR Biji Pepaya Sebelum dan Setelah Aktivasi Hasil uji FTIR pada biji pepaya sebelum aktivasi  menunjukkan  bahwa  keberadaan ikatan O-H pada bilangan gelombang 3396,76 cm -1 ,  ikatan  C=O  pada  bilangan  gelombang 1745,64  cm -1 ,  ikatan  N-H  pada  bilangan
gelombang 1653,05 cm -1 , dan ikatan C-O pada bilangan gelombang 1058,96 cm -1 . Adsorben yang  telah  diaktivasi  memiliki  tekstur  yang lebih  halus,  menunjukkan  bahwa  ukuran partikelnya  lebih  kecil  daripada  adsorben

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
yang  tidak  diaktivasi.  Tingkat  efisiensi penyerapan  yang  diperoleh  oleh  adsorben terhadap zat yang diserap sangat dipengaruhi oleh  ukuran  partikel  adsorben  itu  sendiri. Ketika  ukuran  partikel  adsorben  semakin kecil, area permukaan adsorben juga semakin besar, yang pada akhirnya akan meningkatkan tingkat  efisiensi  penyerapan.  Pada  adsorben biji pepaya yang diaktivasi mengalami sedikit pergeseran  bilangan  gelombang  dimana terjadi  penurunan  bilangan  gelombang  yang berarti massa atau kuantitas gugus fungsinya semakin banyak [3].

## 3.4 Penentuan Berat Adsorben Optimum
Variasi  adsorben  dilakukan  untuk mengetahui  berat  adsorben  maksimum  yang dapat menyerap dengan maksimal ion logam Pb(II) dan ion logam Cd(II).  Proses adsorpsi dilakukan  pada  suhu  ruang,  volume  adsorbat 50ml,  serta  waktu  kontak  120  menit. Penelitian    terkait    variasi    massa    adsorben atau dosis  adsorben  merupakan  salah  satu parameter  penting    dalam    mekanisme adsorpsi,  karena  dapat menentukan kapasitas adsorben  terhadap  penyerapan  logam    awal logam  sebagai  adsorbatnya [6].  Hasil variasi massa  adsorben  antara  ion  logam  Pb(II)  dan Cd(II) ditunjukkan pada Tabel 1 .
Tabel 1. Adsorpsi Ion Logam Pb(II) dan Cd(II) Dengan Variasi Massa Adsorben
No Logam Massa Adsorben (gram) Volume Larutan (L) Konsentrasi Awal (mg/L) Konsentrasi Akhir (mg/L) Konsentrasi Teradsorp (mg/L) Kapasitas Adsorpsi (mg/g) Efisien Adsorpsi (%) 1 Pb (II) 0,00 0,05 9,68 9,68 0,00 0,00 0,00 2 Pb (II) 0,51 0,05 9,68 0,64 9,03 0,88 93,31 3 Pb (II) 1,08 0,05 9,68 -0,07 9,76 0,45 100,82 4 Pb (II) 1,50 0,05 9,68 -0,11 9,80 0,32 101,23 5 Pb (II) 2,03 0,05 9,68 -0,12 9,81 0,24 101,30 6 Pb (II) 2,50 0,05 9,68 -0,12 9,81 0,19 101,32 7 Cd (II) 0,00 0,05 10,65 10,65 0,00 0,00 0,00 8 Cd (II) 0,50 0,05 10,65 2,32 8,33 0,83 78,22 9 Cd (II) 1,00 0,05 10,65 1,51 9,14 0,45 85,79 10 Cd (II) 1,50 0,05 10,65 1,14 9,50 0,31 89,22 11 Cd (II) 2,00 0,05 10,65 0,58 10,07 0,25 94,50 12 Cd (II) 2,50 0,05 10,65 0,27 10,37 0,20 97,40 13 Cd (II) 3,00 0,05 10,65 0,10 10,54 0,17 98,97 14 Cd (II) 3,50 0,05 10,65 0,05 10,60 0,15 99,49 15 Cd (II) 4,00 0,05 10,65 -0,04 10,69 0,13 100,38

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa efisiensi  adsorpsi  tertinggi  ion  logam  Pb(II) terjadi  pada  massa  adsorben  1  gram  yaitu sebesar  100,82%  dengan  kapasitas  adsorpsi sebesar  0,450  mg/g.  Nilai  efisiensi  tetap diangka 100% pada variasi massa berikutnya. Faktor  ini  muncul  saat  permukaan  adsorben mencapai tingkat jenuh atau mendekati jenuh terhadap adsorbat. Menurut Wijayanti (2009),
dapat  terjadi  dua  hal  pada  lapisan  adsorben, (1)  terbentuk  lapisan  adsorpsi  kedua  dan seterusnya diatas adsorbat yang telah terikat di permukaan,  gejala  ini  disebut  adsoprsi multilayer,  (2)  tidak  terbentuk  lapisan  kedua dan seterusnya sehingga adsorbat yang belum teradsorpsi berdifusi keluar pori dan kembali ke arus fluida [7].
Gambar 3. Hubungan Massa Adsorben Biji Pepaya Aktivasi (gram) dengan Kapasitas Adsorpsi (qt) (mg/g)
Gambar 4. Hubungan Massa Adsorben Biji Pepaya Aktivasi (gram) dengan Efisiensi Penyerapan
(%)
Untuk  ion  logam  Cd(II),  penambahan massa adsorben menunjukkan efisiensi adsorpsi  yang  semakin  bertambah  seiring
bertambahnya massa adsorben yang digunakan.  Efisiensi  adsorpsi  mencapai 100,38% terjadi pada massa adsorben dengan

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
kapasitas  adsorpsi  sebesar  0,134  mg/g. Kapasitas  adsorpsi  merupakan  kapasitas adsorben dalam menyerap adsorbat. Menurut Falahiyah  (2015),  berat  dari  bahan  penyerap adalah salah satu faktor yang berperan dalam mengatur  proses  penyerapan.  Semakin  besar berat  bahan  penyerap  yang  digunakan, semakin  efisien  pula  proses  penyerapannya. Alasan  di  balik  hal  ini  adalah  peningkatan dalam luas permukaan bahan penyerap, yang mengakibatkan lebih banyak ion logam yang dapat diadsorpsi pada permukaan adsorben/bioadsorben  tersebut.  Ketika  berat bahan  penyerap  biji  pepaya  ditingkatkan, terjadi  peningkatan  sejalan  dengan  jumlah partikel dan luas permukaan bahan penyerap. Hal  ini  mengakibatkan  peningkatan  dalam jumlah  luas  permukaan  yang  tersedia  untuk mengikat  ion  logam,  yang  pada  akhirnya meningkatkan efisiensi dari proses
penyerapan.
Messayu  (2009)  juga  mengonfirmasi bahwa  penggunaan  adsorben  dengan  massa yang lebih besar menghasilkan efisiensi yang lebih  tinggi  dalam  menangkap  ion  [8]. Kenaikan  massa  adsorben  sejalan  dengan peningkatan  jumlah  partikel  dan  area permukaan, yang pada gilirannya meningkatkan jumlah tempat ikatan untuk ion logam  dan  memperkuat  efisiensi  proses adsorpsi.

## 3.5 Penentuan Waktu Setimbang
Berbagai interval waktu interaksi antara bahan adsorben dan adsorbat dijalankan untuk mengidentifikasi  titik  keseimbangan  waktu dalam proses adsorpsi. Pada saat terjadi waktu setimbang, diyakini bahwa adsorben menyerap  ion  logam  dengan  keadaan maksimal.
Gambar 5. Hubungan Waktu Adsorpsi (menit) dengan Kapasitas Adsorpsi (qt) (mg/g)
Penyerapan ion logam Pb(II) meningkat dengan bertambahnya waktu kontak.
Peningkatan  penyerapan  oleh  adsorben  biji pepaya  meningkat  tajam  pada  45  menit
pertama.  Kesetimbangan    terjadi  setelah  60 menit  dengan  jumlah  ion  logam  Pb(II) teradsorp  sebesar  62,87%  dengan  kapasitas adsorpsi  sebesar  0,714  mg/g.  Sedangkan untuk ion logam Cd(II), peningkatan penyerapan  terjadi pada 45 menit pertama dan setelah  itu  penyerapan  logam  mengalami kesetimbangan  setelah  90  menit  hingga mencapai konstan. Pada waktu kesetimbangan tersebut  ion  logam  Cd(II)  yang  teradsorp mencapai  94,68%  dengan  kapasitas  adsorpsi sebesar 0,504 mg/g.
Kapasitas penyerapan adsorben meningkat  tajam  pada  menit-menit  awal  dan setelah  mencapai  waktu  kesetimbangan  akan mencapai  keadaan  konstan.  Hal  ini  dapat dijelaskan  karena  pada  awalnya  banyak  sisi adsorben yang kosong, sehingga
kecenderangan  larutan  untuk  terserap  ke adsorben semakin tinggi. Dengan bertambahnya waktu kontak, jumlah adsorbat yang  terserap  pada  permukaan  adsorben semakin  meningkat  hingga  tercapai  titik setimbang. Pada saat mencapai titik kesetimbangan,  permukaan  adsorben  telah penuh tertutupi oleh logam yang diserap dan adsorben  mengalami  titik  jenuh  sehingga adsorben tidak dapat menyerap logam lagi.
Siringo  (2019)  juga  membenarkan bahwa  waktu  kontak  dapat  mempengaruhi kinerja  dan  daya  serap  sehingga  akan mempengaruhi efektivitas suatu adsorben [9]. Adsorpsi  meningkat  dengan  peningkatan waktu  kontak  dan  peningkatan  ini  terjadi karena jumlah sisi aktif.
Tabel 2. Adsorpsi Ion Logam Pb(II) dan Cd(II) Dengan Variasi Waktu Adsorpsi
No  Logam Waktu Adsorpsi (menit) Volume Larutan (L) Konsentrasi Awal (mg/L) Konsentrasi Akhir (mg/L) Konsentrasi Teradsorp (mg/L) Kapasitas Adsorpsi (mg/g) Efisien Adsorpsi (%) 1 Pb (II) 15 0,05 22,74 10,05 12,69 0,63 55,81 2 Pb (II) 30 0,05 22,74 16,56 6,18 0,30 27,18 3 Pb (II) 45 0,05 22,74 6,62 16,12 0,80 70,89 4 Pb (II) 60 0,05 22,74 8,44 14,29 0,71 62,87 5 Pb (II) 75 0,05 22,74 6,74 15,99 0,79 70,34 6 Pb (II) 90 0,05 22,74 5,79 16,94 0,84 74,51 7 Pb (II) 105 0,05 22,74 3,79 18,94 0,94 83,30 8 Pb (II) 120 0,05 22,74 4,45 18,28 0,91 80,40 9 Pb (II) 150 0,05 22,74 2,39 20,35 1,01 89,49 10 Pb (II) 180 0,05 22,74 1,77 20,97 1,04 92,22 11 Cd (II) 15 0,05 10,65 1,63 9,02 0,45 84,69 12 Cd (II) 30 0,05 10,65 1,27 9,38 0,46 88,05

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
13 Cd (II) 45 0,05 10,65 0,74 9,91 0,49 93,01 14 Cd (II) 60 0,05 10,65 0,67 9,98 0,49 93,67 15 Cd (II) 75 0,05 10,65 0,41 10,24 0,51 96,14 16 Cd (II) 90 0,05 10,65 0,56 10,08 0,50 94,68 17 Cd (II) 105 0,05 10,65 0,56 10,09 0,50 94,70 18 Cd (II) 120 0,05 10,65 0,29 10,36 0,51 97,24 19 Cd (II) 150 0,05 10,65 0,28 10,36 0,51 97,31 20 Cd (II) 180 0,05 10,65 0,32 10,33 0,51 96,99

## 3.6 Penentuan pH Optimum
Variasi  dilakukan  untuk  menentukan kondisi  penyerapan  maksimum  terhadap  ion logam. Dari Gambar 6 dapat diketahui bahwa penyerapan ion logam Pb(II) maksimal terjadi pada pH 6 dengan persen teradsorp mencapai 91,31%  dengan  kapasitas  adsorpsi  sebesar 1,037  mg/g.  Sedangkan  untuk  ion  logam Cd(II), penyerapan maksimal terjadi pada pH
7 dengan persen teradsorp mencapai 103,66% dengan kapasitas adsorpsi sebesar 0,138 mg/g. Menurut Rizkamala (2011), saat pH dinaikkan menuju kondisi basa, maka terjadi penurunan penyerapan adsoben terhadap konsentrasi ion logam  Pb(II).  Hal  ini  terjadi  karena  terjadi peningkatan  konsentrasi  ion  OH-  pada  pH tinggi.
Gambar 6. Hubungan pH Adsorbat dengan Kapasitas Adsorpsi (qt) (mg/g)
Potensial  hidrogen  (pH)  merupakan parameter  yang  sangat  penting  dalam kemampuan adsorpsi. Potensial hidrogen juga dapat  mempengaruhi  kelarutan  ion  logam. Umumnya  jumlah  logam  yang  teradsorpsi meningkat  pada  pH  lebih  besar  dari  6.  Pada
pH  yang  rendah  dan  bersifat  asam  akan menyebabkan  konsentrasi  ion  H + akan  naik dan akan terjadi kompetisi antara ion H + dan ion  logam  untuk  bertukar  tempat  dengan kation lain pada adsorben
Tabel 3. Adsorpsi Ion Logam Pb(II) dan Cd(II) Dengan Variasi pH Adsorbat
No  Logam Ph Adsorbat Volume Larutan (L) Konsentrasi Awal (mg/L) Konsentrasi Akhir (mg/L) Konsentrasi Teradsorp (mg/L) Kapasitas Adsorpsi (mg/g) Efisien Adsorpsi (%) 1 Pb (II) 4 0,05 22,74 13,95 8,79 0,43 38,66 2 Pb (II) 5 0,05 22,74 3,52 19,22 0,95 84,50 3 Pb (II) 6 0,05 22,74 1,97 20,76 1,03 91,31 4 Pb (II) 7 0,05 22,74 3,22 19,51 0,97 85,81 5 Pb (II) 8 0,05 22,74 4,02 18,72 0,93 82,31 6 Pb (II) 9 0,05 22,74 7,17 15,56 0,77 68,44 7 Pb (II) 10 0,05 22,74 9,72 13,01 0,65 57,23 8 Cd (II) 4 0,05 10,65 1,60 9,04 0,11 84,92 9 Cd (II) 5 0,05 10,65 -0,22 10,87 0,13 102,07 10 Cd (II) 6 0,05 10,65 -0,31 10,97 0,13 102,95 11 Cd (II) 7 0,05 10,65 -0,38 11,04 0,13 103,66 12 Cd (II) 8 0,05 10,65 -0,01 10,67 0,13 100,17 13 Cd (II) 9 0,05 10,65 -0,07 10,72 0,13 100,67 14 Cd (II) 10 0,05 10,65 -0,01 10,67 0,133 100,18 3.7 Implementasi Pada Limbah

## Laboratorium Kimia FSAD ITS
Pada  penelitian  ini  digunakan  limbah dari  laboratorium  Instrumentasi  dan  Sains Analitik  (ISA)  yang  berada  di  Departemen
Kimia  FSAD  lantai  3.  Adsorpsi  dilakukan terhadap limbah laboratorium dengan menggunakan  adsorben  biji  pepaya  dan hasilnya tercantum pada Tabel 4 .
Tabel 4. Adsorpsi Ion Logam Cd(II) dan Pb(II) Pada Limbah Laboratorium
Kondisi Adsorpsi Logam Cd(II) Pb(II) Konsentrasi Awal Limbah (mg/L) 12,33 19,98 Volume (ml) 50 50 pH 7 6 Waktu (menit) 90 60 Berat Adsorben (gram) 4 1 Konsentrasi Akhir Limbah (mg/L) 2,53 0,07 qt(mg/g) 0,12 0,99 % Removal effisiensi 79,42 99,60

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110

## 3.8 Kinetika Adsorpsi
Pada  penelitian  ini  dipelajari  pula kinetika  adsorpsi  berdasarkan  data  variasi waktu.  Pertama,  orde  satu  semu  ditentukan dengan persamaan 1 berikut:
ln(𝑞 𝑒 − 𝑞 𝑡 ) = 𝑙𝑛𝑞 𝑒 − 𝑘 1 𝑡       (1) dimana  q e =  kapasitas  adsorpsi  pada  waktu setimbang (mg/g),  q t = kapasitas adsorpsi saat waktu t (mg/g), t = waktu adsorpsi (menit) dan k 1 = konstanta orde satu semu.
Tabel 5. Hasil Perhitungan Orde Satu Semu
t (waktu) qe Logam Pb(II) qt Logam Pb(II) qe-qt Logam Pb(II) (ln qe-qt) Logam Pb(II) qe Logam Cd(II) qt Logam Cd(II) qe-qt Logam Cd(II) (ln qe-qt) Logam Cd(II) 15 0,71 0,24 0,48 -0,73 0,50 0,45 0,05 -2,94 30 0,71 0,31 0,41 -0,90 0,50 0,47 0,04 -3,34 45 0,71 0,81 -0,09 - 0,50 0,50 0,01 -4,78 60 0,71 0,71 0,00 - 0,50 0,50 0,01 -5,23 75 0,71 0,80 -0,09 - 0,50 0,51 -0,01 - 90 0,71 0,85 -0,13 - 0,50 0,50 0,00 - 105 0,71 0,95 -0,23 - 0,50 0,50 0,00 -9,55 120 0,71 0,91 -0,20 - 0,50 0,52 -0,01 - 150 0,71 1,02 -0,30 - 0,50 0,52 -0,01 - 180 0,71 1,05 -0,33 - 0,50 0,52 -0,01 -
Gambar 7. Grafik Model Orde Satu Semu
Nilai  K dapat dihitung menggunakan persamaan 1 sebagai berikut:
Logam Pb(II) Logam Cd(II) b = K 1 = 0,0042 b= K 1 = 0,0228 ln qe= 0,5254 qe= 1,6911
ln qe= 4,567 qe= 96,2549
Tabel 6. Parameter Adsorpsi Kinetik Orde Satu Semu untuk logam Pb(II) dan Cd(II)
Logam Orde satu semu qe R 2 K 1 Pb(II) 1,6911 0,3991 0,0042 Cd(II) 96,2549 0,138 0,0228
Model orde dua semu dapat diperoleh dengan melakukan plot data antara 𝑡 𝑞 𝑡 sebagai
sumbu  y  dan  t  sebagai  sumbu  x.  Bentuk persamaan 2, regresinya adalah:
𝑡 𝑞 = 1 𝑘 𝑠 𝑄 𝑒 2 + 1 𝑞 𝑡 𝑡         (2)
Tabel 7. Hasil Perhitungan Orde Dua Semu
t (waktu) qt Logam Pb(II) t/qt Logam Pb(II) qt Logam Cd(II) t/qt Logam Cd(II) 15 0,24 63,92 0,45 33,26 30 0,31 97,08 0,47 64,07 45 0,81 55,82 0,50 90,83 60 0,71 83,99 0,50 120,38 75 0,80 93,85 0,51 146,54 90 0,85 106,24 0,50 178,65 105 0,95 110,86 0,50 208,46 120 0,91 131,27 0,52 231,89 150 1,02 147,47 0,52 289,55 180 1,05 171,70 0,52 348,60

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
Gambar 8. Grafik Model Orde Dua Semu
Nilai K dapat dihitung dengan persamaan 2 sebagai berikut:
Logam Pb(II) Logam Cd(II) e q 1 =0,6384 q e = 1,5664 e q 1 =1,9009 q e = 0,5261 a= 2 1 e s q K = 50,678 𝟏 𝑲 𝒔 (𝟏, 𝟓𝟔𝟔𝟒) 𝟐 = 𝟓𝟎, 𝟔𝟕𝟖 K s = 0,00804 a= 2 1 e s q K = 5,8464 𝟏 𝑲 𝒔 (𝟎, 𝟓𝟐𝟔𝟏) 𝟐 = 𝟓, 𝟖𝟒𝟔𝟒
K s = 0,61798
Tabel 8. Parameter Adsorpsi Kinetik Orde Dua Semu untuk logam Pb(II) dan Cd(II)
Logam Orde dua semu qe R 2 Ks Pb(II) 1,5664 0,8749 0,00804 Cd(II) 0,5261 0,9997 0,61798

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
Laju  penyerapan  awal,  h  (mg/g  min)  dapat dihitung dengan persamaan 3 sebagai berikut:
h = K s q e 2 (3)
Laju  adsorpsi  awal  (h),  kapasitas  adsorpsi kesetimbangan  (q e )  dan  konstanta  orde  dua semu  ks  dapat  ditentukan  secara  eksperimen dari slope dan intersep plot dari t/q t versus t
Logam Pb(II) Logam Cd(II)
h = K s q e 2 = 0,00804 x (1,5664) 2 = 0,0197 mg/g min h = K s q e 2 = 0,61798 x (0,5261) 2
= 0,1710 mg/g min

## Model Difusi Intra Partikel
Model  difusi  intra  partikel  dapat diperoleh dengan melakukan plot data antara qt sebagai sumbu y dan t 1/2 sebagai sumbu x.
Bentuk persamaan 4, regresinya adalah:
q t = k id t 1/2 + C (4)
Dimana  q t adalah  kapasitas  adsorpsi pada waktu t (mg/g) C= ketebalan dari batas lapisan  K id =  tetapan  /  konstanta  t  =  waktu adsorpsi (menit)
Tabel 9. Hasil Perhitungan Difusi Intra Partikel
t (waktu) t 1/2
Logam Pb(II)
qt Logam Pb(II) t 1/2 Logam Cd(II) qt Logam Cd(II) 15 3,87 0,24 3,87 0,45 30 5,48 0,31 5,48 0,47 45 6,71 0,81 6,71 0,50 60 7,75 0,71 7,75 0,50 75 8,66 0,80 8,66 0,51 90 9,49 0,85 9,49 0,50 105 10,25 0,95 10,25 0,50 120 10,95 0,91 10,95 0,52 150 12,25 1,02 12,25 0,52 180 13,42 1,05 13,42 0,52

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
Gambar 9. Grafik Model Difusi Intra Partikel Nilai  K dapat dihitung dengan persamaan 4 sebagai berikut:
Logam Pb Logam Cd K id = 0,0851 K id = 0,0067

## C= 0,0075
C= 0,4392
Tabel 10. Parameter adsorpsi kinetik Difusi Intra Partikel untuk logam Pb(II) dan Cd(II)
Logam Difusi intra partikel C R 2 K id Pb(II) 0,0075 0,8398 0,0851 Cd(II) 0,8065 0,8065 0,0067

## Model Elovich
Model  Elovich  dapat  diperoleh  dengan melakukan plot data antara q t sebagai sumbu y dan ln t sebagai sumbu x. Bentuk persamaan 5, regresinya adalah:
𝑞 𝑡 = (1 𝛽 ⁄ ) ln(𝛼𝛽) + (1 𝛽 ⁄ ) ln 𝑡 (5)
dimana  α  adalah  laju  adsorpsi  awal  (mg/(g min)) β= luas permukaan yang tertutup (g/mg) t=  waktu  adsorpsi  (menit)  q t =  kapasitas adsorpsi pada waktu t (mg/g)
Tabel 11. Hasil Perhitungan Elovich
t (waktu) ln t Logam Pb(II) qt Logam Pb(II) ln t Logam Cd(II) qt Logam Cd(II) 15 2,708 0,235 2,708 0,451 30 3,401 0,309 3,401 0,468
y = 0.0851x + 0.0075 R² = 0.8398 y = 0.0067x + 0.4392 R² = 0.8065 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 0 2 4 6
8 10 12 14 16 qt t 1/2 Logam Pb
Logam Cd Linear (Logam Pb) Linear (Logam Cd)

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
45 3,807 0,806 3,807 0,495 60 4,094 0,714 4,094 0,498 75 4,317 0,799 4,317 0,512 90 4,500 0,847 4,500 0,504 105 4,654 0,947 4,654 0,504 120 4,787 0,914 4,787 0,517 150 5,011 1,017 5,011 0,518 180 5,193 1,048 5,193 0,516
Gambar 10. Grafik Model Elovich
Logam Pb(II) Logam Cd(II)
1/β = 0,3449
β = 2,8993
1/β = 0,0276 β = 36,2318 0,3449 ln α β= -0,7012 ln α β= -2,0330 α β = 0,1309
α . 2,8993 = 0,1309
α = 0,045
0,0276 ln α β= 0,3811
ln α β= 13,8079
α β = 992418,329
α . 36,2318 = 992418,329
α = 27390,809
Pada  penelitian  dapat  diketahui  bahwa adsorpsi  ion  logam  Pb(II)  menggunakan
adsorben  biji  pepaya  mengikuti  model Elovich dengan R 2 sebesar 0,9009. (Tabel 12).
y = 0.3449x - 0.7012 R² = 0.9009 y = 0.0276x + 0.3811 R² = 0.9045 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 qt ln t Logam Pb Logam Cd
Linear (Logam Pb)
Linear (Logam Cd)
Hal  ini  dapat  disimpulkan  jenis  modelnya sesuai  dengan  nilai  R 2 yang  mendekati  satu, dimana nilai R ini merupakan nilai koefisien korelasi  dari  grafik.  Nilai  R  semakin mendekati  satu  memiliki  data  yang  linier. Model kinetika Elovich menggambarkan laju adsorpsi  berdasarkan  kapasitas  penyerapan pada  permukaan  yang  heterogen.  Dimana pada adsorpsi ion logam Pb(II) terjadi dengan laju  adsorpsi  awal  sebesar  0,045  mg/(g  min) dengan luas permukaan yang tertutup sebesar 2,8993 (g/mg).
Sedangkan  adsorpsi  ion  logam  Cd(II) menggunakan adsorben biji pepaya mengikuti model  kinetik  Orde  Dua  Semu  dengan  R 2 sebesar  0,9997.  Model  kinetika  Orde  Dua Semu  menggambarkan  gaya  pertukaran  dari elektron antara adsorben dan adsorbat sebagai pertukaran  ion.  Adsorpsi  ion  logam  Cd(II) terjadi  dengan  laju  adsorpsi  awal  sebesar 0,1710 mg/g min.
Tabel 12. Ringkasan dari Perhitungan Kinetika Adsorpsi
Orde Satu Semu Logam k f (min -1 ) q e (mg/g) R 2 Pb(II) 0,0042 1,6911 0,3991 Cd(II) 0,0228 96,2549 0,138 Orde Dua Semu Logam h (mg/g min) q e (mg/g) R 2 K s (g/(mg min) Pb(II) 0,0197 1,5664 0,8749 0,00804 Cd(II) 0,1710 0,5261 0,9997 0,61798 Difusi Intra Partikel Logam C K id R 2 Pb(II) 0,0075 0,0851 0,8398 Cd(II) 0,8065 0,0067 0,8065 Elovich Logam  (mg/(g min))  (g/mg) R 2 Pb(II) 0,045 2,8993 0,9009 Cd(II) 27390,809 36,2318 0,9045 3.9 Karakterisasi Adsorben Menggunakan Instrument SEM Pada penelitian ini dilakukan karakterisasi adsorben
biji pepaya menggunakan instrument SEM untuk mengetahui  struktur  permukaan  seperti  pada
Gambar  11 .  Dari  hasil  tersebut  diketahui bahwa  adsorben  biji  pepaya  memiliki permukaan  berpori.  Ketika  adsorben  sudah digunakan  untuk  mengadsorp  logam  Pb(II) dan  Cd(II),  terlihat  bahwa  permukaan  pori adsorben sudah tertutupi oleh logam berat.
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
Gambar 11. (a) dan (b) Adsorben Biji Pepaya Sebelum Adsorpsi, (c) dan (d) Adsorben Setelah Adsorpsi Logam Pb(II), (e) dan (f) Adsorben Setelah Adsorpsi Logam Cd(II)

## IV. KESIMPULAN
Pengunaan biji pepaya sebagai adsorben ion  logam  Pb(II)  dan  Cd(II)  pada  limbah dengan  metode  batch  mampu  memberikan penurunan yang sangat baik, dengan presentase  penyerapan  mencapai  91,31% untuk  logam  Pb(II)  dan  untuk  logam  Cd(II)
mampu  menyerap  dengan  presentase  hingga 103.66%.    kondisi  optimum  adsorben  untuk logam Pb(II) adalah 1 gram adsorben pada pH 6  dan  waktu  kontak  60  menit.  Sedangkan untuk  logam  Cd(II),  kondisi  optimum  nya

## Ilham, dkk., Akta Kimia Indonesia 8(2), 2023, 89-110
adalah  massa  adsorben  4  gram,  pada  pH  7 dengan waktu kontak 90 menit.

## V. UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakasih disampaikan kepada pihak Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember  (ITS) Surabaya  yang  telah  memberikan  dana penelitian  Tenaga  Kependidikan  Batch  1 tahun 2023 dengan nomor kontrak
1653/PKS/ITS/2023 sehingga dapat terlaksananya penelitian ini degan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Abbaszadeh, S., Wan Alwi, S. R., Webb, C.,  Ghasemi,  N.,  &  Muhamad,  I.  I. (2016).  Treatment  of  lead-contaminated water  using  activated  carbon  adsorbent from  locally  available  papaya  peel biowaste. Journal of Cleaner Production,
118,
210–222.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.01. 054
[2] Pavan, F. A., Camacho, E. S., Lima, E. C.,
Dotto, G. L., Branco, V. T. A., & Dias, S. L.  P.  (2014).  Formosa  papaya  seed powder (FPSP): Preparation, characterization  and  application  as  an alternative  adsorbent  for  the  removal  of crystal violet from aqueous phase. Journal of Environmental Chemical Engineering,
2(1),
230–238.
https://doi.org/10.1016/j.jece.2013.12.01
7
[3] Zustriani,  A.  K.  (2019).  PENGARUH AKTIVASI ADSORBEN BIJI PEPAYA
TERHADAP  ADSORPSIION  LOGAM
BESI  (Fe)  DAN  TEMBAGA  (Cu) DALAM AIR LIMBAH. https://doi.org/10.5281/zenodo.2656804
[4] Munira, M., Aladin, A., Aulia Hamza, N.,
& Umrah Tulzhaliza, S. (2022).
Pemanfaatan Limbah Biji Pepaya sebagai Biosorben terhadap Penurunan Total Ion Besi  (Fe)  dalam  Air  Limbah  Utilization Of Papaya Seed Powder as a Bioadsorben to Reduce Total Iron (Fe) In Wastewater (Vol. 19, Issue 3).
[5] Zustriani, A. K. (2019). DESORPSI ION LOGAM  BESI  (Fe)  DAN  TEMBAGA (Cu) DARI ADSORBEN BIJI PEPAYA DENGAN  LARUTAN  PENDESORPSI
ASAM  DAN  BASA.  Integrated  Lab Journal,
07(02). https://doi.org/10.5281/zenodo.3515546
[6] Arifiyana, D., & Wardani, R. K. (2023). Artikel  Penelitian.  Journal  Pharmasci (Journal of Pharmacy and Science, 8(2).
[7] Wijayanti, Ria, (2009), Arang Aktif dari Ampas  Tebu  Sebagai  Adsorben  pada Pemurnian Minyak Goreng Bekas, Jurnal Jurusan Kimia, FMIPA IPB, Bogor.
[8] Messayu,  Paramitha,  (2009),  Limbah Arang Sekam Padi Sebagai Adsorben Ion Cr (III) dan Cr(IV), Skripsi IPB Bogor.
[9] Siringo  –  Ringo,  E.P,  (2019),  Pengaruh
Waktu  Kontak,  Ph  dan  Dosis  Adsorben Dalam  Penurunan  Kadar  Pb  dan  Cd
Menggunakan  Adsorben  Dari  Kulit Pisang. Universitas Sumatra Utara.