## STUDI PENURUNAN KADAR LOGAM BESI (Fe) DAN LOGAM TEMBAGA (Cu) PADA AIR EMBUNG MENGGUNAKAN ADSORBEN NANOSILIKA
Emas Agus Prastyo Wibowo 1*) ,  Ika Sri Hardyanti 1) , Isni Nurani 1) , Dyan Septyaningsih Hardjono HP 1) , Aden Dhana Rizkita 1)
1) Program Studi Kimia, FMIPA, Universitas Negeri Semarang * Coresponding Author: emasagus@ymail.com Email: ikasrihardyanti@gmail.com ; isninuranni3@gmail.com ; dyanseptyaningsih@gmail.com ; adendhana@gmail.com

## ABSTRAK
Polusi  limbah  logam  berat  dalam  air  merupakan  satu  permasalahan  lingkungan  yang  penting. Dalam mengatasi permasalahan tersebut dapat dilakukan purifikasi terhadap air tersebut. Metode yang  dapat  digunakan  untuk  purifikasi  limbah  sangat  beragam  salah  satunya  adalah  absorpsi. Secara  umum  metode  absorpsi  telah  banyak  digunakan  dalam  purifikasi  air  limbah.  Metode absorpsi  dapat  menurunkan  kadar  logam  yang  terlarut  pada  limbah.  cair  dengan  cara  menyerap logam-logam  tersebut  ke  dalam  permukaan  absorbennya.  Tujuan  dilakukan  penelitian  ini  adalah untuk  menurunkan  konsentrasi  logam  besi  (Fe)  dan  tembaga  (Cu)  menggunakan  adsorben nanosilika.  Penelitian  ini  menggunakan  variabel  bebas  yaitu  waktu  pengadukan  (20  menit,  40 menit, dan 60 menit). Hasil akhir filtrat air embung kemudian diukur absorbansinya menggunakan Spektrofotometer  Serapan  Atom.  Berdasarkan  hasil  analisa  menggunakan  instrumen  SSA diperoleh  hasil  bahwa  tidak  terjadi  penurunan  logam  Fe  maupun  Cu.  Dalam  hal  ini  terjadi peningkatan  konsentrasi  dalam  logam  Fe  maupun  Cu,  hal  ini  dikarenakan  kurangnya  waktu pengadukan dan pengaruh dari adsorben nanosilika.
Kata Kunci : limbah, logam berat, nanosilika

## STUDY OF DECREASING METALS IRON (Fe) AND COPPER (Cu) ON EMBUNG WATER USE OF NANOSILICA ADSORBEN

## ABSTRACT
Heavy waste pollution of heavy metals in  the water is  an important environment issue. To solve the problem, its can be purified the water. The methods that can be used for waste purification are very  diverse,  one  of  which  is  absorption.  In  general,  the  method  of  absorption  has  been  widely used  in  wastewater  purification.  The  absorption  method  can  decrease  dissolved  metal  content  in the waste. liquid by absorbing the metals into the absorbent surface. Research has been conducted to  reduce  the  concentration  of  iron  (Fe)  and  copper  (Cu)  by  using  nanosilica  adsorbent.  This research  used  to  independent  variable  that  is  stirring  time  (20  minutes,  40  minutes,  and  60 minutes).  The  final  result  of  filtrate  embung  water  then  measured  its  absorbance  using  Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). Based on the result of the analysis using SSA instrument, it  is  found  that  there  is  no  decrease  of  Fe  and  Cu  metals.  There  are  several  reasons  for  those problem such as due to lack of stirring time and the influence of nanosilica adsorbent.
Keywords : Waste pollution, heavy metal, nanosilica

## PENDAHULUAN
Polusi  limbah  logam  berat  dalam  air merupakan  satu  permasalahan  lingkungan yang  penting  hingga  saat  ini.  Polusi    logam berat  berasal  dari  banyak  sumber  salah
satunya  bersumber  dari  limbah  pembuangan industri.  Konsentrasi  logam  yang  tinggi dalam  limbah  apabila  mencemari  air  dapat menyebabkan  efek  buruk  bagi  lingkungan dan  kehidupan  manusia.  Logam  besi  dan tembaga  merupakan  logam  yang  bersifat
toksik  yang  dapat  meracuni  tubuh  manusia dan merusak
lingkungan. Menurut
KEPMENKESRI No.492/MENKES/PER
/IV/2010  tanggal  19  April  2010  tentang persyaratan  kualitas  air  minum,  kadar  Fe dalam  air  minum  yang  diperbolehkan  hanya 0,3  mg/L.  Pada  air  minum  yang  telah tercemar  oleh  limbah  cair  tentu  kadar  logam yang terkandung melebihi  ambang batas dari yang  telah  ditentukan    (Kepmenkes  RI  No. 492/ Menkes / PER /IV/2010).
Air  dalam  penelitian  ini  adalah  air embung.  Keberadaan  embung  diyakini  dapat menampung  air  hujan  sehingga  mencegah terjadinya banjir pada suatu daerah. Pembangunan  embung  tersebut  merupakan salah  satu  program  konservasi  di  Unnes. Embung  Unnes  dibangun  dengan  tujuan sebagai  tempat  penampungan  air  hujan. Seiring  berjalannya  waktu,    kenyataan  di lapangan  menunjukkan  bahwa  sekarang embung  mengalami  banyak  perubahan  dari kualitas  lingkungan  dan  fungsi.  Air  yang ditampung  embung  Unnes  sangat  keruh,  dan berwarna  hijau  (Aji et  al ,  2016;  Wibowo et al ., 2017).
Dalam mengatasi permasalahan tersebut  dapat  dilakukan  purifikasi  terhadap air  tersebut.  Metode  yang  dapat  digunakan untuk  purifikasi  limbah  sangat  beragam seperti absorpsi, presipitasi, evaporasi, solvent  extraction, ion  exchange dan reverse osmosi (Jha et  al .,  2005).  Secara  umum metode  absorpsi  telah  banyak  digunakan dalam purifikasi air limbah. Metode absorpsi dapat menurunkan kadar logam yang terlarut pada  limbah.  cair  dengan  cara  menyerap logam-logam  tersebut  ke  dalam  permukaan absorbennya.  Beberapa  faktor  penting  yang dapat  mempengaruhi  tingkat  penyerapan absorpsi  diantara  lain  karakteristik  absorben, pH  larutan,  waktu  pengadukan,  temperatur serta  ukuran  absorben  (Andreas  dan  Ali, 2004).  Beberapa  absorben  yang  dapat digunakan dalam metode absorpsi diantaranya  arang  aktif,  zeolit,  bentonit    dan nanopartikel  (Suprihatin  dan  Indrasti,  2010; Ghomri et al ., 2013; Shen et al ., 2009).  Pada penelitian  ini  untuk  bertujuan  menurunkan kadar  logam  Fe  dan  Cu  pada  air  embung digunakan absorben nanopartikel silika.

## METODE PENELITIAN
Penelitian di lakukan di Laboratorium Kimia Fisik, Universitas Negeri  Semarang  pada  bulan  Maret-Mei 2017.

## Alat dan Bahan
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  silika  dan  air  embung. Alat-alat  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  meliputi  pengaduk,  beaker  glass  ukuran 500  mL,  dan  spatula.  Untuk  analisis  hasil adsorpsi digunakan spektrofotometer serapan atom  (AAS).  Prosedur  penelitian  adalah sebanyak 400 mL air embung dimasukkan ke dalam  beaker  glass.  Adsorpsi  dilakukan dalam sistem batch dengan cara menambahkan  sepucuk  spatula  silika  ke dalam  air  embung.  Campuran  silika  dan  air embung  diaduk  menggunakan  pengaduk dengan  variasi  waktu  20,  40,  dan  60  menit. Masing-masing  sampel  dianalisis  dengan spektrometer  serapan  aton  (AAS)  untuk menentukan kadar logam Fe yang teradsorpsi.

## Prosedur Penelitian
Penelitian  dilaksanakan  dalam  dua tahap.  Pertama  adalah  pembuatan  adsorben nanosilika  dari  abu  jerami  padi  dan  kedua adalah  pengujian  kemampuan  penyerapan ion logam Fe dan Cu oleh nanosilika.

## Pembuatan Adsorben Nanosilika
Sebanyak 20 gr abu jerami dilarutkan  dalam  160  mL  KOH  3  M,  3,5  M dan  4  M.  Larutan  ditutup  kemudian dipanaskan  dan  diaduk  menggunakan  stirrer menggunakan  hot  plate  pada  suhu  85 o C selama 3 jam. Larutan disaring, residu dicuci menggunakan  40  ml  aquades.  Larutan didinginkan  pada  suhu  ruangan  kemudian ditambahkan  HCl  1  M  secara  perlahan sambil  diaduk  sampai  pH  7.  Larutan dibiarkan  pada  suhu  ruang  selama  3,5  jam. Larutan disaring, endapan dikeringkan dalam oven (Kalapathy et al ., 2000).
Silika  murni  direfluks  menggunakan HCl  6  M  selama  4  jam  kemudian  dicuci menggunakan  aquades  hingga  bebas  asam.
Larutan  dilarutkan  dalam  NaOH  2,5  N dilanjutkan pengadukan menggunakan
magnetic stirrer selama 6 jam. Ditambahkan H 2 SO 4 pekat  sampai  pH  8.  Endapan  dicuci menggunakan  aquades  hangat  hingga  bebas basa  kemudian  dikeringkan  dalam  oven (Rafiee et al ., 2012).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Metode adsorpsi telah banyak digunakan  dalam  purifikasi  air  limbah  batik.
Metode  adsorpsi  dapat  menurunkan  kadar logam  berat  dalam  limbah  cair  batik  dengan cara  menyerap  logam-logam  tersebut  ke permukaan  adsorbennya.  Proses  adsorpsi dipengaruhi  oleh  gugus  fungsi,  posisi  gugus fungsi,  ikatan  rangkap,  struktur  rantai  dari senyawa  serapan.  Selain  itu,  diameter  logam yang  diadsorpsi  juga  berpengaruh  terhadap proses  adsorpsi.  Beberapa  faktor  lain  yang juga  dapat  mempengaruhi  tingkat  adsorpsi antara  lain  karakteristik  adsorben,  pH larutan,  temperatur,  ukuran  adsorben  dan waktu pengadukan (Putra, 2014).
Silika  merupakan  suatu  padatan berpori,  struktur  berpori  ini  berhubungan dengan  luas  permukaan,  semakin  kecil ukuran  pori-pori  silika  mengakibatkan  luas permukaan semakin besar sehingga kemampuan  adsorpsi  bertambah.  Selain  itu, silika  mempunyai  sifat  unik  yang  tidak dimiliki  oleh  senyawa  anorganik  lainnya, seperti  sifat  inert,  sifat  adsorpsi  dan pertukaran ion yang baik, mudah dimodifikasi  dengan  senyawa  kimia  tertentu untuk  meningkatkan  kinerjanya,  kestabilan mekanik  dan  kestabilan  termal  tinggi,  serta dapat  digunakan  untuk  prekonsentrasi  atau pemisahan  analit  kerena  proses  pengikatan analit  pada  permukaan silika  bersifat reversibel  (Pyrzynska,  2005).  Silika  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  merupakan silika  hasil  karakterisasi.  Permukaan  silika yang  dikarakterisasi  menyebabkan  hadirnya gugus silanol (-SiOH) dan siloksan (Si-O-Si) yang  memungkinkan  dapat  mengikat  ion logam secara lebih selektif dengan mekanisme tertentu (Mahmoud, 2000). Waktu  pengadukan  atau waktu interaksi ion logam dan absorben merupakan parameter  yang  penting  untuk  mengetahui kecepatan  reaksi  absorpsi.  Semakin  sedikit waktu interaksi, laju reaksi makin cepat yang berarti  juga  laju  absorpsi  makin  tinggi (Krimastuti, 2008). Pada penelitian ini waktu pengadukan  dilakukan  dengan  waktu  20-60
menit.  Hasil  penurunan  kadar  logam  Fe  dan Cu  terhadap  pengaruh  waktu  pengadukan disajikan pada Tabel 1.
Tabel  1.  Konsentrasi  penurunan  Fe  pada variasi waktu pengadukan Kadar  awal logam Fe (ppm) Waktu Pengadukan (menit) Kadar Akhir logam Fe (ppm) 0.727 20 0.835 40 0.854 60 0.869
Tabel  2.  Konsentrasi  penurunan  Cu  pada variasi waktu pengadukan Kadar  awal logam Cu (ppm) Waktu Pengadukan (menit) Kadar Akhir logam Cu (ppm) 0.011 20 0.007 40 0.034 60 0.058
Pada  Tabel  1  terlihat  variasi  waktu pengadukan  diperoleh  hasil  bahwa  logam  Fe mengalami peningkatan konsentrasi maksimal  pada  waktu  pengadukan  60  menit. Menurut  penelitian  Putra et  al (2014)  serta Kundari dan Slamet (2008) seharusnya  pada waktu  pengadukan  lama  banyak  permukaan absorben  yang  menjadi  aktif  sehingga  dapat melakukan  banyak  penyerapan  logam  dan konsentrasi  logam  menjadi  menurun.  Dalam hal ini terjadi peningkatan konsentrasi dalam logam  Fe  maupun  Cu,  hal  ini  dikarenakan kurangnya  waktu  pengadukan  dan  pengaruh dari  adsorben  nanosilika.  Pengaruh  lainnya adalah  volume  larutan  yang  digunakan. Volume  larutan  ion  logam  yang  digunakan sebaiknya  10  mL.  Pemilihan  volume  ini didasarkan pada asumsi bahwa jika digunakan  jumlah  ion  logam  yang  lebih banyak akan menyebabkan permukaan adsorben  menjadi  lebih  cepat  jenuh  (Refilda et al ., 2001; Nurhasni et al ., 2014).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  purifikasi  yang  telah  dilakukan pada penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Pada  sistem  purifikasi  air  embung menggunakan  adsorben  nanosilika  tidak
mampu  menurunkan  kadar  logam  Fe maupun logam Cu.
2. Peningkatan  konsentrasi  dalam  logam  Fe maupun Cu, hal ini dikarenakan
kurangnya waktu pengadukan dan pengaruh dari adsorben nanosilika.
Pengaruh  lainnya  adalah  volume  larutan yang digunakan.

## DAFTAR PUSTAKA
Aji,  N.R.,  Wibowo,  E.A.P.,  Ujiningtyas,  R., Wirasti,  H.,  Widiarti,  N.  2016. Sintesis  Komposit  TiO 2 -Bentonit  dan Aplikasinyanya untuk Penurunan BOD dan  COD  Air  Embung  UNNES. Jurnal Kimia Valensi , 2(2): 114-119.
Andreas, D.P dan Ali, M.  2004.  Penurunan Kadar  Besi  oleh  Media  Zeolit  Alam Ponorogo  secara  Kontinyu.  Jurusan Teknik Lingkungan FTSP- ITS.
Ghomri,  F.,  Lahsini,  A.,  Laejob,  A., Adddaou,  A.  2013.  The  Removal  of Heavy  Metal  Ions  (Copper,  Zinc, Nickel  and  Cobalt)  by  Natural Bentonite. Larhyss Journal , 37-54.
Jha,  M.K.,  Kumar,  L.,  Maharaj,  Singh,  R. 2004.  Studies  on  Leaching  and Recycling  of  Zinc  from  Rayon  Waste Sludge. J.Ind.Eng.Chem.Res . 43,
1284-1285.
Kalapathy  U.,  Proctor  A.  and  Shultz  J. 2000.  A simple method for production of  puresilica  from  rice  hull  ash. Bioresource Technology 73: 257-262. Kepmenkes RI No. 492/Menkes/ PER/IV/2010.
Krimastuti,  F.S.,  Budiman,  H.,  Setiawan, A.H.  2008.  Adsorpsi  Ion  Logam Cadmium  dengan  Silika  Modifikasi. Makalah,  Pusat  Penelitian  Kimia-  lipi, Serpong, Tangerang.
Kundari,  N.A.,  dan  Slamet,  W.    2008. Tinjauan Kesetimbangan Adsorpsi Tembaga  dalam  Limbah  Pencucui PCB  dengan  Zeolit,  Yogyakarta: Seminar  Nasional  IV  SDM  Teknologi
Nuklir.
Mahmoud, M.E., Osman, M.M., Amer, M.E. 2000.    Selective  Preconcentration  and Solid  Phase  Extraction  of  Mercury(II) from  Natural  Water  by  Silica  Gel- Loaded  Dithizone  Phases, Anal.Chim. Acta ., 415, 33-40.
Nurhasni,  Hendrawati,  Saniyyah,  N.    2014. Sekam  Padi  untuk  Menyerap  Ion Loham  Tembaga  dan  Timbal  dalam Air  Limbah. Jurnal  Kimia  Valensi . 4(1): 36-44.
Putra, D.E., Astuti, F.P., Suharyadi, E. 2014. Studi  Penurunan  Kadar  Logam  Besi (Fe) pada Limbah Batik dengan Sistem
Purifikasi  Menggunakan  Adsorben Nanpartikel
Magnetik (Fe 3 O 4 ). Prosiding  Pertemuan  Ilmah  XXVIII HFI Jateng dan DIY , 250-252.
Pyrzynska, K., Wierzbicki, T. 2005. Analytical Sciences , 21, 951-954.
Rafiee,  E.;  Shahebrahimi,  S.;  Feyzi,  M.;
Shaterzadeh,  M.  2012. Int.  Nano Letters 21
Refilda.,  Zein,  R.,  Rahmayeni.  2001. Pemanfaatan  Ampas  Tebu  sebagai Bahan  Alternatif  Pengganti  Penyerap Sintetik  Logam-logam  Berat  Pada  Air Limbah. Skripsi.  Padang:  Universitas
Andalas.
Shen,  Y.F.,  Tang,  Z.,  Nie,  H.,  Wang,  D.Y.,
Ren,  L.  2009.  Tailoring  Size  and Structural
Disortion of Fe 3 O 4 Nanoparticles  for  the  Purification  of Contamined Water. Bioresource Technology , 100: 4139-4146. Suprihatin dan Indrasti, N.S. 2010. Penyisihan  Logam  Berat  dari  Limbah Cair  Laboratorium  dengan  Metode Presipitasi  dan  Adsorpsi. Makara Sains . 14(1): 44-50.
Wibowo,  E.A.P.,  Aji,  N.R.,  Widiarti,  N. 2017.    Synthesis  of  TiO 2 /Chitosan Photocatalyst, TiO 2 /Bentonite and Adsorption  of  Zeolite  to  Purify Unnes’s Water Reservoir. International  Journal  of  Chemtech Research . 10(2): 62-69.