ISSN: 1410-8917
e-ISSN: 2597-9914
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 21 (2) (2018): 75-79
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi

## Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Zeolite and Charcoal as Potential Adsorbents in Tubs of Oxydation Ditch I and Oxydation Ditch II at Water Treatment and Composting Plant (WTCP) PT. Djarum Kudus
Rissa Kharismawati a* , Redi Joko Prasetyo b , Yayuk Astuti a
a Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang b P. T. Djarum Kudus, Kudus
* Corresponding author: rissaakharisma@gmail.com
A r t i c l e   I n f o

## A b s t r a c t
Keywords: adsorbent ,
adsorption, zeolite, charcoal, chalk, spectrophotometry,
pH, COD
This study aims to determine the mass of zeolite and charcoal required as lime nutrient adsorbent  (Ca(OH) 2 )  in  reducing  pH,  TSS,  COD,  and  SV  values  in  tubs  of  oxidation  of ditches I and II in Water Treatment and Composting Plant (WTCP) PT. Djarum Kudus with the principle of adsorption. The methods used were jar test and spectrophotometry. The adsorbents used were chalk (Ca(OH) 2 ), zeolite, and charcoal added to the tub samples of oxydation ditch I and oxidation ditch II by variation of mass for every adsorbent, that were 2  gram,  4  gram  and  6  gram.  The  results  showed  that  zeolite  and  charcoal  were  more effective  than  charchoal  in  lowering  pH,  COD,  TSS  and  SV  values  in  tubs  of  oxidation ditches I and II on the addition of 6 gram in 500 ml of sample.

## A b s t r a k
Kata Kunci: adsorben,adsorpsi, zeolit, charcoal, chalk, spektrofotometri,
pH, COD.
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan massa zeolit dan charcoal yang ditambahkan sebagai adsorben pengganti kapur (Ca(OH) 2 ) dalam penurunan nilai pH, TSS, COD, dan SV pada  bak oxydation  ditch I  dan  II  di Water  Treatment  and  Composting  Plant (WTCP)  PT. Djarum  Kudus  dengan  prinsip  adsorpsi.  Metode  yang  digunakan  dalam  percobaan  ini adalah jar test dan spektrofotometri. Sampel yang diuji adalah kapur (Ca(OH) 2 ), zeolit, dan charcoal yang ditambahkan pada sampel bak oxydation ditch I dan oxydation ditch II dengan variasi massa untuk seluruh adsorben 2 gram, 4 gram, dan 6 gram. Berdasarkan percobaan  yang  telah  dilakukan  dikertahui  bahwa  zeolit  dan charcoal efektif  dalam menggantikan peran kapur sebagai adsorben dalam menurunkan nilai pH, COD, TSS dan SV pada bak oxydation ditch I dan II pada penambahan 6 gram dalam 500 ml sampel.

## 1. Pendahuluan
PT Djarum Oasis Kudus merupakan salah satu jenis industri  yang  bergerak  dalam  bidang  produksi  rokok. Produk  rokok  dihasilkan  dari  bahan  baku  utama  yaitu cengkeh  dan  tembakau.  Proses  pembuatan  rokok tersebut menghasilkan berbagai macam limbah. Limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan rokok terdiri dari tiga jenis air kotor. Tiga jenis air kotor tersebut adalah air kotor  domestik  (berasal  dari  aktivitas  dapur,  kamar mandi  dan  mushola),  air  kotor casing (berasal  dari pencucian alat-alat produksi dan sisa pencampuran saos pada rokok) dan air kotor clove (berasal dari proses steam
cengkeh).  Proses  pengolahan  air  kotor  di  PT  Djarum dikelola oleh unit Water Treatment and Composting Plant ( WTCP ),  dengan  sistem  pengolahan  menggunakan lumpur aktif ( Activated Sludge ).
Bak oxydation ditch ( OD ) adalah bak biologis, karena pada  bak  ini  menggunakan  bakteri  aerobik  untuk mendegradasi bahan-bahan organik yang terdapat pada air  kotor.  Pada  bak  ini,  air  kotor  yang  berasal  dari  bak turbo coagulator dan  bak  domestik  dimasukan  melalui inlet yang kemudian terbagi menjadi bak oxydation ditch 1 dan oxydation ditch 2 dan juga dilakukan proses aerasi menggunakan mammoth rotor . Saat ini, PT Djarum Oasis
Kudus menggunakan kapur (Ca(OH) 2 ) sebagai koagulan dalam  bak  OD  1  dan  OD  2,  namun  pH  yang  dihasilkan sekitar  10-11  (belum  optimal).  Nilai  pH  tersebut dikarenakan  kapur  (Ca(OH) 2 )  adalah  basa  dengan kekuatan  sedang  sehingga akan menghasilkan  pH  pada keadaan basa.
Hasil penjernihan limbah pada bak oxydation ditch I dan II dengan penambahan kapur kurang optimal dalam menurunkan nilai pH karena limbah masih menunjukkan pH  10-11  sehingga  tidak  bisa  dialirkan  ke  lingkungan karena  masih  membahayakan.  Menurut  Peraturan Daerah Jawa Tengah No.5 Tahun 2012 tentang Baku Mutu Limbah Cair untuk Industri Rokok, nilai pH maksimum yaitu 6-9 [1]. Salah satu usaha penanggulangan dampak dari  limbah  industri  terhadap  lingkungan  sekitar  yaitu melakukan pengolahan limbah dengan metode adsorpsi. Adsorpsi  merupakan  proses  penyerapan  yang  terjadi pada  permukaan  suatu  padatan  (zat  lain)  [2]. Keuntungan  dari  metode  adsorpsi  yaitu  mudah dilakukan,  juga  efektivitasnya  cukup  tinggi  dan  biaya yang diperlukan cukup rendah [3]. Zat padat pada proses adsorpsi  ini  disebut  sebagai  adsorben,  sedangkan molekul  lain  yang  terserap  pada  permukaan  zat  pada disebut sebagai adsorbat. Beberapa contoh adsorben (zat penjerap)  yang  dapat  digunakan  pada  proses  adsorpsi adalah  karbon  aktif  [4],  silika  dan  alumina,  zeolit  [5], arang  tulang,  dan  oksida-oksida  logam  [6].  Pada penelitian ini menggunakan adsorben zeolit dan karbon aktif (charcoal) . Karbon aktif adalah karbon yang diproses sedemikian  rupa  sehingga  pori-porinya  terbuka,  dan dengan  demikian  akan  mempunyai  daya  serap  yang tinggi.  Karbon  aktif  merupakan  karbon  yang  akan membentuk  amorf,  yang  sebagian  besar  terdiri  dari karbon  yang  bebas  serta  memiliki  permukaan  dalam (internal surface), sehingga mempunyai daya serap yang baik [7]. Sedangkan, zeolit adalah kristal aluminasilikat hidrat  dengan  struktur  kerangka  tiga  dimensi  yang tersusun  atas  tetrahedral  (SiO 4 ) 4- dan  (AlO 4 ) 5- dengan atom  oksigen  sebagai  penghubungnya.  Melimpahnya zeolit  alam  di  Indonesia  memberikan  peluang menggunakannya  untuk  berbagai  aplikasi  [8].  Oleh karena  itu,  pada  penelitian  ini  akan  membahas pemanfaatan  zeolit  dan charcoal (Arang  aktif)  yang berasal  dari  pohon  trembesi  yang  sudah  tua  sebagai adsorben pengganti kapur (Ca(OH) 2 ) pada bak OD 1 dan 2 dengan  variasi  massa  yang  ditambahkan  dan menggunakan parameter nilai pH, SV, COD, dan TSS.

## 2. Metode Penelitian

## Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sampel berupa limbah cair yang diperoleh dari oxydation ditch I  dan  II,  zeolit  teraktivasi,  charcoal,  kapur (Ca(OH) 2 ), aquades, dan reagen COD.
Penghalusan Zeolit dan Charcoal
Zeolit  (masih  dalam  bentuk  kasar)  dihaluskan dengan  mortar  dan  stamper  untuk  memperluas permukaan..  Lalu,  zeolit  dari  hasil  tumbukkan  diayak dengan menggunakan saringan. Selanjutnya, zeolit yang telah  halus  dimasukkan  dalam  plastik  klip.  Dilakukan
pengulangan  langkah  1-3  dengan  menggunakan  bahan charcoal.

## Pengaktivasian Zeolit
Zeolit yang telah halus di letakkan dalam loyang lalu dimasukkan dalam oven. Zeolit diaktivasi dengan metode sonikasi  yaitu  dilakukan  dengan  suhu  300 o C  selama  3 jam. Setelah 3 jam, dilakukan pengambilan zeolit dalam oven lalu di dapatkan hasil zeolit yang teraktivasi.

## Adsorpsi Sampel Oxydation Ditch I
Sampel limbah dari oxydation ditch I dimasukkan ke dalam  gelas  beker  masing-masing  500  ml.  Lalu, ditambahkan  kapur  (Ca(OH) 2 ),  zeolit,  dan  charcoal terhadap sampel oxydation ditch I dengan variasi massa yang ditambahkan 2 gram, 4 gram, 6 gram, serta 0 gram sebagai  control.  Kemudian  dilakukan  jar  test  selama 10 menit pada 200 rpm. Selanjutnya dilakukan pengukuran sludge volume (SV) dengan gelas ukur 1000 ml selama 30 menit,  pengukuran  pH  dengan  pH  meter,  pengukuran TSS dan COD dengan spektrofotometer. Langkah ini juga dilakukan terhadap sampel limbah dari oxydation ditch II.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menentukan  massa zeolit dan charcoal yang ditambahkan sebagai adsorben pengganti  kapur  (Ca(OH) 2 )  dalam  penurunan  nilai  pH, TSS, COD, dan SV pada bak oxydation ditch I dan II.

## Bak Oxydation Ditch 1

## Nilai pH
Gambar 1 Pengaruh penambahan kapur, zeolit, dan charcoal terhadap pH
Gambar  1  menunjukkan  bahwa  penambahan  kapur belum mampu menurunkan pH (menetralkan pH) pada sampel.  Terlihat  pada  pH  pada  saat  penambahan  kapur Ca(OH) 2 sebelum  penambahan  kapur  Ca(OH) 2 ,  pH  awal sampel yaitu 6.9 dan setelah penambahan kapur Ca(OH) 2 2  gram  pH  berubah  menjadi  10.7,  penambahan  kapur Ca(OH) 2 4 gram pH sebesar 9.3, dan 6 gram pH sebesar 9.7.  Saat  penambahan  zeolit  2  gram  pH  menjadi  6.7, penambahan zeolit 4 gram menjadi 6.6, dan penambahan zeolit 6 gram menjadi 7.0. Lalu saat penambahan 2 gram charcoal  pH  menjadi  6.7,  penambahan  4  gram charcoal pH  menjadi 6.9, dan  saat  penambahan 6  gram  menjadi 6.7. pH pada bak oxydation ditch perlu dioptimalkan agar
mikroba  dapat  bekerja  secara  maksimal  dan  pH  tetap optimal  ketika  di  alirkan  ke  dalam  bak clarifier . Berdasarkan  grafik  di  atas, charcoal dan  zeolit  efektif dalam menurunkan nilai pH dibandingkan dengan kapur (Ca(OH) 2 )
Nilai Sludge Volume (SV)
Gambar 2 Pengaruh penambahan kapur, zeolit, dan charcoal terhadap SV
Gambar 2 menunjukkan bahwa penambahan kapur mampu  menurunkan  SV  tetapi  belum  optimal  pada sampel.  Terlihat  nilai  SV  pada  saat  penambahan  kapur Ca(OH) 2 sebelum  penambahan  kapur  Ca(OH) 2 ,  SV  awal sampel yaitu 440 dan setelah penambahan kapur Ca(OH) 2 2  gram  SV  berubah  menjadi  290,  penambahan  kapur Ca(OH) 2 4 gram SV sebesar 240, dan 6 gram SV sebesar 230.  Saat  penambahan  zeolit  2  gram  SV  menjadi  370, penambahan  zeolit  4  gram  menjadi  260,  dan penambahan  zeolit  6  gram  menjadi  180.  Lalu  saat penambahan  2  gram  charcoal  SV  menjadi  420, penambahan  4  gr charcoal SV  menjadi  350,  dan  saat penambahan 6 gram menjadi 220. Semakin rendah nilai SV maka semakin efektif. Dilihat dari grafik diatas zeolit dan charcoal sudah optimal dalam menurunkan nilai SV. Hasil nilai SV di atas dapat diurutkan yang efektif dapat menurunkan  nilai  SV  yaitu  zeolit, charcoal ,  lalu  kapur Ca(OH) 2 .

## Nilai COD
Gambar  3  menunjukkan  bahwa  penambahan  kapur belum  mampu  menurunkan  COD  pada  sampel.  Terlihat nilai  COD  pada  saat  penambahan  kapur  Ca(OH) 2 dan sebelum penambahan kapur Ca(OH) 2 , COD awal sampel yaitu 102 dan setelah penambahan kapur Ca(OH) 2 2 gram COD berubah menjadi 199, penambahan kapur Ca(OH) 2 4 gram COD sebesar 141, dan 6 gram COD sebesar 115. Saat penambahan  zeolit  2  gram  COD  menjadi  160, penambahan zeolit 4 gram menjadi 81, dan penambahan zeolit 6 gram menjadi 72. Lalu saat penambahan 2 gram charcoal COD menjadi 132, penambahan 4 gram charcoal COD menjadi 99, dan saat penambahan 6 gram charcoal, nilai COD menjadi 83.
Nilai  COD  dapat  mempengaruhi  seberapa  besar pencemaran  yang  terjadi  pada  lingkungan  tersebut sehingga harus di dapatkan nilai COD yang tidak terlalu tinggi.  Berdasarkan  grafik  diatas,  zeolit  dan charcoal
efektif dalam menurunkan nilai COD pada bak oxydation ditch I.
Gambar 3 Pengaruh penambahan kapur, zeolit, dan charcoal terhadap COD

## Nilai TSS
Gambar 4 menunjukkan bahwa penambahan kapur mampu menurunkan TSS pada sampel. Terlihat nilai TSS pada  saat  penambahan  kapur  Ca(OH) 2 sebelum penambahan  kapur  Ca(OH) 2 ,  TSS  awal  sampel  yaitu  73 dan  setelah  penambahan  kapur  Ca(OH) 2 2  gram  TSS berubah menjadi 12, penambahan kapur Ca(OH) 2 4 gram TSS  sebesar  8,  dan  6  gram  TSS  sebesar  7.  Saat penambahan zeolit 2 gram TSS menjadi 9, penambahan zeolit 4 gram menjadi 14, dan penambahan zeolit 6 gram menjadi 15. Lalu saat  penambahan  2  gram charcoal TSS menjadi  91,  penambahan  4  gram charcoal TSS  menjadi 20, dan saat penambahan 6 gram menjadi 27.
TSS  merupakan  padatan  yang  menyebabkan kekeruhan. Agar mendapatkan hasil air yang jernih maka harus  mendapatkan  nilai  TSS  yang  rendah.  Pada  grafik diatas, charcoal dan  zeolit  kurang  efektif  menurunkan nilai  TSS  dibandingkan  dengan  kapur  (Ca(OH) 2 )  tetapi nilai yang di dapat oleh charcoal dan zeolit tidak terlalu tinggi.
Gambar 4 Pengaruh penambahan kapur, zeolit, dan charcoal terhadap TSS

## Bak Oxydation Ditch II
Nilai pH Gambar 5 Pengaruh penambahan kapur, zeolit, dan charcoal terhadap pH
Gambar 5 menunjukkan bahwa penambahan kapur belum mampu menurunkan pH (menetralkan pH) pada sampel.  Terlihat  pada  nilai  pH  pada  saat  penambahan kapur Ca(OH) 2 sebelum penambahan kapur Ca(OH) 2 , pH awal  sampel  yaitu  7.5  dan  setelah  penambahan  kapur Ca(OH) 2 2  gram  pH  berubah  menjadi  11.1,  penambahan kapur  Ca(OH) 2 4  gram  pH  sebesar  10.2,  dan  6  gram  pH sebesar 10.4. Saat penambahan zeolit 2 gram pH menjadi 6.5,  penambahan  zeolit  4  gram  menjadi  6.6,  dan penambahan  zeolit  6  gram  menjadi  6.2.  Lalu  saat penambahan  2  gram  charcoal  pH  menjadi  6.8, penambahan 4 gram charcoal pH menjadi 6.9, dan saat penambahan 6 gram menjadi 6.6. Berdasarkan grafik di atas, charcoal dan zeolit efektif dalam menurunkan atau mengoptimalkan  nilai  pH  dibanding  dengan  kapur (Ca(OH) 2 )

## Nilai Sludge Volume (SV)
Gambar 6 Pengaruh penambahan kapur, zeolit, dan charcoal terhadap SV
Gambar 6 menunjukkan bahwa penambahan kapur mampu menurunkan nilai SV pada sampel tetapi kurang optimal.  Terlihat  pada nilai  SV  saat  penambahan  kapur Ca(OH) 2 dan  sebelum  penambahan  kapur  Ca(OH) 2 ,  SV awal  sampel  yaitu  450  dan  setelah  penambahan  kapur Ca(OH) 2 2  gram  SV  berubah  menjadi  260,  penambahan
kapur  Ca(OH) 2 4  gram  SV  sebesar  240,  dan  6  gram  SV sebesar 220. Saat penambahan zeolit 2 gram SV menjadi 335,  penambahan  zeolit  4  gram  menjadi  290,  dan penambahan  zeolit  6  gram  menjadi  200.  Lalu  saat penambahan  2  gram charcoal SV  menjadi  380, penambahan  4  gram charcoal SV menjadi 380,  dan  saat penambahan 6 gram menjadi 300.
Berdasarkan hasil yang di dapatkan, zeolit dan charcoal memiliki nilai SV lebih kecil dari kapur Ca(OH) 2 tetapi jika dilihat dari selisih penurunan nilai SV, urutan yang paling besar yaitu zeolit (45-90 ml/L) > charcoal (80 ml/L) > kapur Ca(OH)2 (20 ml/L). Sehingga zeolit dan charcoal efektif dalam menurunkan nilai SV.

## Nilai COD
Gambar  7  menunjukkan bahwa  penambahan  kapur mampu  menurunkan  COD  pada  sampel  tetapi  belum optimal. Terlihat pada nilai COD saat penambahan kapur Ca(OH) 2 dan  sebelum  penambahan  kapur Ca(OH) 2 ,  COD awal  sampel  yaitu  126  dan  setelah  penambahan  kapur Ca(OH) 2 2 gram COD berubah menjadi 155, penambahan kapur Ca(OH) 2 4 gram COD sebesar 180, dan 6 gram COD sebesar 100. Saat penambahan zeolit 2 gram COD menjadi 78,  penambahan  zeolit  4  gram  menjadi  56,  dan penambahan  zeolit  6  gram  menjadi  151.  Lalu  saat penambahan  2  gram charcoal COD  menjadi  90, penambahan 4 gram charcoal COD menjadi 150, dan saat penambahan 6 gram menjadi 97.
Gambar 7 Pengaruh penambahan kapur, zeolit, dan charcoal terhadap COD
Hasil  yang  didapat  menunjukkan  bahwa  material yang optimal dalam menurunkan nilai COD adalah zeolit tetapi pada penambahan zeolit 6 gram terdapat kenaikan nilai COD yang begitu besar dikarenakan kesalahan saat melakukan penelitian yaitu sampel OD 2 yang ditambah 6 gram zeolit dalam reagen COD secara tidak sengaja di homogenkan  sehingga  mengakibatkan  nilai  COD  yang begitu  besar  dimana  seharusnya  nilai  COD  mengalami penurunan seperti pada nilai COD sampel oxydation ditch I.

## Nilai TSS
Gambar 8 menunjukkan bahwa penambahan kapur mampu  menurunkan  TSS  pada  sampel  tetapi  belum optimal. Terlihat pada nilai TSS saat penambahan kapur Ca(OH) 2 dan  sebelum  penambahan  kapur  Ca(OH) 2 ,  TSS
awal  sampel  yaitu  58  dan  setelah  penambahan  kapur Ca(OH) 2 2  gram  TSS  berubah  menjadi  10,  penambahan kapur  Ca(OH) 2 4  gram  TSS  sebesar  15,  dan  6  gram  TSS sebesar 13. Saat penambahan zeolit 2 gram TSS menjadi 16,  penambahan  zeolit  4  gram  menjadi  8,  dan penambahan  zeolit  6  gram  menjadi  13.  Lalu  saat penambahan  2  gram charcoal TSS  menjadi  20, penambahan 4  gram charcoal TSS  menjadi  43,  dan saat penambahan 6 gram menjadi 39.
Gambar 8 Pengaruh penambahan kapur, zeolit, dan charcoal terhadapTSS

## 4. Kesimpulan
Zeolit  dan charcoal efektif  dalam  menggantikan peran kapur sebagai adsorben pada bak oxydation ditch I dan II dalam menurunkan nilai pH, COD, TSS dan SV pada penambahan 6 gram dalam 500 ml sampel.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Peraturan  Daerah  Jawa  Tengah  No.5  Tahun  2012 Tentang Perubahan Atas Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah No. 10 Tahun 2004 Tentang Baku Mutu Air Limbah., in: D.J. Tengah (Ed.), Semarang, 2012.
[2]  Devika  Tesnar  Winda,  Rum  Hastuti,  Abdul  Haris, Pengaruh Penambahan PVA-Sulfonasi pada Tongkol Jagung  (Zea  Mays)  sebagai  Adsorben  Ion  Logam Pb2+, Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi , 17, 1, (2014) 31-
36
[3]  Sriyanti  Sriyanti,  Taslimah  Taslimah,  Evaluasi Model  Langmuir-Hinshelwood  untuk  Kinetika Adsorpsi  Besi(III)  pada  2-Merkaptobenzotiazol- Zeolit  Alam, Jurnal  Kimia  Sains  dan  Aplikasi ,  7,  2,
(2004) 39-45
[4]  Diana Nur Al-Latief, Arnelli, Yayuk Astuti, Synthesis of sodium lauryl sulphate (SLS)-modified activated carbon from risk husk for waste lead (Pb) removal, AIP  Conference  Proceedings ,  1699,  1,  (2015)  060017 http://dx.doi.org/10.1063/1.4938371
[5]  M.  Alvien  Ghifari,  Arofah  Nuraini,  Dessy Permatasari,  Nur  Kamila,  Teguh  Imanullah,  Yayuk Astuti,
Nano-Zeolite
Modification
Using
Cetylpiridinium Bromide for the Removal of Remazol Black B and Remazol Yellow G Dyes, Advanced Science Letters , 23, 7, (2017) 6502-6505 http://dx.doi.org/10.1166/asl.2017.9667 [6]  Motoyuki Suzuki, Adsorption engineering, Kodansha, 1990.
[7]  Titi  Agustin,  Nor  Basid  Adiwibawa  Prasetya,  Didik Setiyo Widodo, Sintesis Komposit TiO2-Karbon Aktif untuk Fotokatalisis Larutan Zat Warna Direct Blue 19 dan  Ion  Logam  Pb2+  dan  Cd2+  secara  Simultan, Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi , 16, 3, (2013) 102-107 http://dx/doi.org/10.14710/jksa.16.3.102-107
[8]  Marina Adriati, Ahmad Suseno, Taslimah Taslimah, Modifikasi Zeolit Alam Menggunakan Besi (Fe) dan Kobalt  (Co)  untuk  Katalis  Degradasi  Fenol, Jurnal Kimia  Sains  dan  Aplikasi ,  16,  1,  (2013)  1-5 http://dx.doi.org/10.14710/jksa.16.1.1-5