## PENGARUH pH, WAKTU KONTAK, DAN KECEPATAN PENGADUKAN PADA ADSORPSI FOSFAT OLEH SEDIMEN
Isna Nurhidayati*, Riri Enriyani, Askal Maimulyanti
Program Studi Analisis Kimia, Politeknik AKA Bogor Jl. Pangeran Sogiri No.283, Tanah Baru, Bogor Utara, Kota Bogor, Jawa Barat 16154
*Email: isnanurhidayati@kemenperin.go.id
(Received : 1 Juni 2020; Accepted: 30 Juni 2020; Published: 1 Juli 2020)

## Abstrak
Sedimen  memiliki  peranan  dalam  proses  eutrofikasi,  salah  satunya  adalah  sebagai  penampung  fosfat. Penelitian  ini  mengkaji  tentang  proses  adsorpsi  fosfat  oleh  sedimen  yang  berasal  dari  Teluk  Jakarta  yang dipengaruhi  oleh  pH,  waktu  kontak,  dan  kecepatan  pengadukan.  Adsorpsi  maksimum  terjadi  pada  pH  1 dengan  efisiensi  penyerapan  sebesar  88,59%  dan  kapasitas  penyerapan  sebesar  0,44  mg/g.  Waktu  kontak maksimum  diperoleh    selama  30  menit  dengan  efisiensi  sebesar  76,97  %  dan  kapasitas  penyerapan  sebesar 0,38 mg/g.  Kecepatan pengadukan maksimum pada 200 rpm dengan efisiensi adsorpsi sebesar 83,14% dan kapasitas adsorpsi sebesar 0,42 mg/g.
Kata kunci : Sedimen; fosfat; adsorpsi; pH; waktu kontak; pengadukan

## Abstract
Sediment have role in the process of eutrophication, one of which is as a phosphate reservoir. Thus, adsorption of phosphate by sediment from Teluk Jakarta was investigated in this study as a function of pH, time reaction, and speed of shaking. The purpose of this study is to determine the optimum conditions for phosphate adsorption by  marine  sediment  from  Teluk  Jakarta.  The  maximum  adsorption  occured  at  pH  1  with  efficiency  of  88.59% and adsorption  capacity  of 0.44  mg/g.  The  maximum  contact  time  of  30  minutes  resulted  efficiency  of  76.97% and adsorption capacity of 0.38 mg/g. The shaking of solution with speed of 200 rpm showed the efficiency of 83. 14 % and adsorption capacity of 0. 42 mg/g.
Keywords: Sediment; phosphate; adsorption; pH; incubation time; shaking

## PENDAHULUAN
Air  merupakan  kebutuhan  vital  bagi  manusia. Air  diperuntukkan  manusia  dalam  berbagai  bidang, seperti  bidang  pertanian,  peternakan,  industri, perikanan,  pertambangan,  dan  rumah  tangga.  Air bersih  adalah  yang  digunakan  manusia  dalam kebutuhan  sehari-hari.  Namun,  dewasa  ini  air  bersih semakin  sulit  diperoleh  karena  pencemaran  perairan oleh  limbah  hasil  kegiatan  manusia.  Adapun  salah satu  parameter  yang  digunakan  untuk  mengetahui adanya pencemaran air adalah adanya senyawa fosfat. Fosfat merupakan anion pencemar air permukaan dan air  tanah  yang  salah  satunya  dapat  disebabkan  oleh banyaknya  pemberian  pupuk  fosfor  (Zhao et  al ., 2010;  Darmasusantini et  al .,  2015)  yang  tidak  sesuai dengan  yang  diserap  oleh  tanaman  sehingga  dapat mencemari  tanah  karena  lebih  banyak  yang  larut dalam  air.  Fosfat  juga  dapat  berasal  dari  limbah industri  dan  penggunaan  deterjen  yang  dapat menyebabkan  eutrofikasi  (Darmasusantini et  al ., 2015).  Keberadaaan  fosfat  yang  berlebihan  dalam perairan  dapat  menyebabkan  eutrofikasi.  Eutrofikasi ialah  pencemaran  air yang  disebabkan  oleh
munculnya  nutrien  yang  berlebihan  ke  dalam ekosistem  air  yang  berakibat  tidak  terkontrolnya pertumbuhan  tumbuhan  air  (Simbolon,  2016). Eutrofikasi  juga  dikhawatirkan  akan  meningkatkan kandungan amonia yang bersifat toksik bagi biota air (Alfionita et al ., 2019). Dengan demikian, eutrofikasi ini  dapat  menyebabkan  kematian  makhluk  hidup  air seperti  ikan  dan  spesies  lain,  serta  dapat  mengurangi keanekaragaman hayati dan kerusakan ekologi.
Ketika  fosfat  dalam  perairan  terdapat  dalam jumlah  yang  berlebih,  maka  fosfat  akan  kembali terdeposisi  ke  dalam  pori  sedimen  melalui  berbagai proses,  antara  lain  sedimentasi,  adsorpsi,  dan presipitasi  (Rumhayati,  2010).  Dengan  demikian, sedimen  memiliki  peranan  dalam  proses  eutrofikasi, salah  satunya  adalah  sebagai  penampung  fosfat. Penelitian  tentang  adsorpsi  ion  fosfat  telah  banyak dibahas pada penelitian-penelitian sebelumnya. Namun,  penggunaan  sedimen  sebagai  adsorben  ion fosfat  belum  dipelajari  secara  intensif.  Dalam penelitian  ini  dilakukan  kajian  tentang  kemampuan adsorpsi sedimen terhadap ion fosfat yang
dipengaruhi  oleh  pH,  waktu  kontak,  dan  kecepatan pengadukan.

## BAHAN DAN METODE
Alat yang
digunakan
antara
lain: Spektrofotometer  UV-Vis, shaker ,  neraca  dan peralatan gelas standar.
Bahan  yang  digunakan  antara  lain:  sedimen, KH 2 PO 4 , asam askorbat, ammonium molibdat, kalium antimonyl-tartrat,  HCl,  NaOH,  kertas  pH,  kertas wahttman no 42.

## Persiapan Sedimen sebagai Adsorbent
Sedimen  laut  yang  digunakan  pada  penelitian ini  diambil  dari  dari  Teluk  Jakarta.  Sedimen dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu  1200  selama  24 jam.  Setelah  kering  sedimen  dihaluskan  sampai ukuran 100 mesh.

## Pengaruh pH pada Adsorpsi Fosfat
Sebanyak 1 gram adsorben (sedimen) ditambahkan ke dalam 50 mL larutan fosfor 10 ppm. Larutan diatur pH (1-14) dengan penambahan NaOH 0,1  N  dan  HCl  0,1  N.  Larutan  dishaker  dengan kecepatan 150 rpm selama 60 menit. Larutan disaring dan diukur dengan spektrofotometer uv-vis.

## Pengaruh Waktu Kontak pada Adsorpsi Fosfat
Sebanyak  1  gram  adsorben  ditambahkan  ke dalam  50  mL  larutan  fosfor  10  ppm.  Larutan  diatur pH optimum. Larutan dishaker dengan kecepatan 150 rpm  selama  30,  60,  90,120  dan  150  menit.  Larutan disaring dan diukur dengan spektrofotometer uv-vis.

## Pengaruh Kecepatan Pengadukan
Sebanyak  1  gram  adsorben  ditambahkan  ke dalam  50  mL  larutan  fosfor  10  ppm.  Larutan  diatur pH optimum.  Larutan dishaker dengan kecepatan 50, 100,  150,  200,  dan  250  rpm  selama  waktu  optimum. Larutan disaring dan diukur dengan spektrofotometer uv-vis.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh pH pada Adsorpsi Fosfat
Adsorpsi fosfat oleh sedimen dilakukan pada berbagai  pH  untuk  mengetahui  pH  optimum penyerapan  fosfat  oleh  sedimen.  Adapun  pengaruh pH  pada  efisiensi  penyerapan  fosfat  menggunakan sedimen ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar  1  menunjukkan  pengaruh  pH terhadap penyerapan fosfat oleh sedimen. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan menunjukkan penyerapan  fosfat dipengaruhi oleh pH larutan.  Pengaruh  pH  dilakukan  pada  konsentrasi fosfat  10  mg/L  pada  rentang  pH  1-14.    Jumlah sedimen  yang  digunakan  sebesar  1  g  dan  volume larutan 50 mL.
Gambar 1. Pengaruh pH terhadap Efisiensi Penyerapan Fosfat oleh Sedimen
Adsorpsi  fosfat  oleh  sedimen  tertinggi terjadi  pada  pH  1,  yaitu  dengan  efisiensi  adsorpsi sebesar  88,59%.  Hasil  serupa  juga  diperoleh  pada penelitian yang dilakukan oleh  Jin et al . (2005) yang menunjukkan  hasil  adsorpsi  maksimum  fosfat  oleh sedimen terjadi pada pH rendah. Rendahnya efisiensi adsorpsi  fosfat  pada  pH  yang  lebih  tinggi kemungkinan  disebabkan  oleh  permukaan  sedimen memiliki  lebih  banyak  muatan  negatif  sehingga terjadi  tolak-menolak  muatan  negatif  dalam  larutan. Dengan demikian, semakin rendahnya adsorpsi fosfat pada  pH  yang  lebih  tinggi  dapat  disebabkan  dari peningkatan tolakan antara  muatan  negatif fosfat dan permukaan sedimen yang bermuatan negatif (Zeng et al ., 2004).
Adsorpsi  fosfat  oleh  sorben  ditentukan  oleh muatan  permukaan  dan  situs  protonasi  fosfat  dalam larutan  (Nemeth et  al .,  1998).  Selain  itu,  pada  pH yang  lebih  tinggi  konsentrasi  gugus  OH-  semakin tinggi  sehingga  terjadi  kompetisi  antara  gugus  OH- dan  fosfat  pada  situs  aktif  sedimen.  Dalam kebanyakan  sistem,  adsorpsi  anion  seperti  fosfat menurun  seiring  dengan  kenaikan  pH  dan  muatan permukaan menjadi lebih bermuatan negatif  (Zhou et al ., 2005). Kapasitas adsorpsi adalah banyaknya adsorbat  yang  mampu  terakumulasi  pada  permukaan adsorben.  Adapun  kapasitas  adsorpsi  fosfat  oleh sedimen yang dipengaruhi oleh faktor pH ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Pengaruh pH terhadap Kapasitas Penyerapan Fosfat oleh Sedimen
Dari  Gambar  2  tersebut  dapat  dilihat  bahwa kapasitas adsorpsi maksimum terjadi pada pH 1, yaitu
sebesar  0,44  mg/g  dan  cenderung  mengalami penurunan  seiring  dengan  kenaikan  pH.  Hal  tersebut disebabkan  pada  daerah  pH  <  2,  spesi  fosfat  yang melimpah  adalah  dalam  bentuk  H 3 PO 4 (Delaney et al .,  2011).  Pada  daerah  pH  ini,  permukaan  sedimen menjadi  cenderung  bermuatan  positif  sehingga  ion fosfat dapat terserap pada permukaan sedimen dengan mudah  karena tidak ada kompetisi dengan anion  lain seperti  ion  OH-  yang  terdapat  dalam  suasanan  basa. Sebaliknya,  pada  pH  tinggi  kemampuan  adsorpsi terhadap senyawa anionik cenderung menurun karena adanya  kompetisi  antara  senyawa  fosfat  dengan  ion OH-  yang  dihasilkan  pada  kondisi  pH  basa  untuk berinteraksi  dengan  permukaan  sedimen.  Semakin basa, maka semakin banyak ion OH- yang dihasilkan sehingga  semakin  kecil  kemungkinan  senyawa  fosfat dapat  berinteraksi  dengan  permukaaan  sedimen  yang mengakibatkan  rendahnya  fosfat  yang  terserap  pada permukaan sedimen.

## Pengaruh Waktu Kontak
Penentuan waktu kontak optimum dilakukan dengan memvariasikan waktu kontak, yaitu 30 menit, 60  menit,  90  menit,  120  menit,  dan  150  menit  yang dilakukan  pada  pH  1.  Pengaruh  waktu  kontak terhadap  efisiensi  penyerapan  fosfat  dapat  dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Pengaruh Waktu Kontak terhadap Efisiensi Penyerapan Fosfat
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa  efisiensi  adsorpsi  fosfat  maksimum  pada waktu  kontak  30  menit,  yaitu  dengan  jumlah  fosfat yang terserap sebesar 76,97%. Gambar 3 menunjukkan  bahwa  semakin  lama  waktu  kontak antara  fosfat  dan  sedimen,  jumlah  fosfat  yang teradsorpsi  cenderung  mengalami  penurunan.  Hal  ini disebabkan  fosfat  yang  terserap  pada  permukaan sedimen  terlepas  lagi  ke  dalam  larutan  karena kemungkinan  adsorpsi  yang  terjadi  pada  fosfat  oleh permukaan sedimen bersifat lemah (ikatannya lemah) sehingga mudah lepas ke badan air. Selain itu, selama proses  adosorpsi,  dapat  terjadi  reaksi  kimia,  fisika, dan  biologi  antarmuka  sedimen  dan  air,  sehingga mengakibatkan  lepasnya  fosfat  kembali  ke  badan  air melalui  proses  difusi  molekular,  pertukaran  ion,  dll (Mayer et  al .,  2016;  Xu et  al .,  2017).  Dengan demikian, dapat dipahami bahwa semakin lama waktu kontak  maka  efisiensi  adsorpsi  fosfat  cenderung
menurun.  Adapun  pengaruh  waktu  kontak  terhadap kapasitas  adsorpsi  fosfat  oleh  sedimen  ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Pengaruh waktu kontak terhadap kapasitas penyerapan fosfat oleh sedimen
Berdasarkan  hasil  penelitian    menunjukkan bahwa  kapasitas adsorpsi terbesar terjadi pada  waktu kontak  30  menit,  yaitu  sebesar  sebesar  0,38  mg/g. Kapasitas  adsorpsi  fosfat  oleh  sedimen  cenderung mengalami penurunan. Hal ini kemungkinan disebabkan  karena  adsorpsi  senyawa  fosfat  pada permukaan  sedimen  mengalami  interaksi  yang  tidak kuat,  akibatnya  ada  kemungkinan  bahwa  pada  saat proses kontak  yang  membutuhkan  waktu relatif lama menyebabkan  putusnya  interaksi  atau  ikatan  yang terjadi  pada  senyawa  fosfat  yang  tidak  terikat  kuat dengan permukaan sedimen.

## Pengaruh kecepatan pengadukan
Pengadukan  dilakukan  untuk  membuat larutan homogen yang akan mempengaruhi penyerapan  oleh  sedimen.  Pada  penelitian  ini dilakukan  pengadukan  dengan  dengan  kecepatan pengadukan  pada  rentang  50-250  rpm.  Pengaruh kecepatan  pengadukan  pada  penyerapan  fosfat  oleh sedimen dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Pengaruh Kecepatan Pengadukan terhadap Efisiensi Penyerapan Fosfat
Berdasarkan penelitian  yang telah dilakukan penyerapan optimum terjadi pada kecepatan pengadukan  200  rpm  dengan  efisiensi  adsorpsi sebesar 83,14%. Gambar 5 menunjukkan kecenderungan  semakin  besar  kecepatan  pengadukan maka  adsorpsi  fosfat  juga  semakin  besar.  Namun,
pada  kecepatan  pengadukan  yang  semakin  besar, adsorpsi  fosfat  mengalami  penurunan.  Hal  ini  terjadi karena  pada  kecepatan  pengadukan  yang  rendah, interaksi  antara  sedimen  dan  fosfat  lemah,  sehingga jumlah fosfat yang terserap pada permukaan sedimen relatif  sedikit.  Seiring  dengan  kenaikan  kecepatan pengadukan, maka interaksi yang terjadi antara fosfat dan  permukaan  sedimen  semakin  kuat  sehingga jumlah  adsorpsi  fosfat  semakin  besar.  Namun,  pada kecepatan  pengadukan  yang  lebih  besar  lagi menyebabkan terjadinya reaksi fisika, kimia, maupun biologi  yang  menyebabkan  lepasnya  fosfat  dari sedimen ke perairan. Pengaruh kecepatan pengadukan terhadap kapasitas adsorpsi ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Pengaruh Kecepatan Pengadukan terhadap Kapasitas Penyerapan Fosfat
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum terjadi pada pengadukan  200  rpm  dengan  nilai  kapasitas penyerapan sebesar 0,42 mg/g. Terdapat kecenderungan  bahwa  semakin  besar  kecepatan pengadukan maka semakin besar kapasitas adsorpsinya.  Hal  ini  disebabkan  karena  kecepatan pengadukan  yang  besar  menyebabkan  semakin  besar kontak  antara  adsorben  dengan  adsorbat,  sehingga daya  serap  adsorben  dapat  bekerja  dengan  optimal. Kemudian terjadi penurunan kapasitas adsorpsi fosfat pada  kecepatan  pengadukan  250  rpm.  Hal  ini kemungkinan  karena  permukaan  adsorben  sudah jenuh  oleh  ion  fosfat,  sehingga  sebagian  fosfat dilepaskan  dan  menyebabkan  terjadi  penurunan kapasitas adsorpsi setelah kondisi optimum (Syafrianda et al ., 2017).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang telah dilakukan menunjukkan  bahwa  sedimen  memiliki  kemampuan untuk mengadsorpsi fosfat yang dipengaruhi oleh pH, waktu  kontak,  dan  pengadukan.  Adsorpsi  optimum fosfat  oleh  sedimen  laut  yang  berasal  dari  Teluk Jakarta  terjadi  pada  pH  1  dengan  waktu  kontak  30 menit dan kecepatan pengadukan 200 rpm.

## DAFTAR PUSTAKA
Alfionita,  A.N.A.,  Patang.,  Kaseng,  E.S.  (2019). Pengaruh Eutrofikasi terhadap Kualitas Air di
Sungai Jeneberang . Jurnal Pendidikan Teknologi Pertanian Vol.5., No.1, 9-23.
Darmasusantini,  P.D.,  Merit,  I.D.,  Dharma,  I.G.B.S. (2015). Identifikasi  Sumber  Pencemar  dan Analisis  Kualitas  Air  Tukad  Saba  provinsi Bali . Ecotrophic. Vol. 9, No. 2, 57-63.
Delaney,  P.,  Mcmannamon,  C.,  Hanrahan,  J.P., Copley,  M.P.,  Holmes,  J.D.,  Morris,  M.A. (2011).
Development of Chemically Engineered Porous Metal Oxides for Phosphate  Removal .  J.  Hazard.  Mater. , 185, 382–391.
Jin  X.,  Wang,  S.,  Pang,  Y.,  Zhao,  H.,  Zhou,  X. (2005). The  Adsorption  of  Phosphate  on Different  Trophic  Lake  Sediments .  Colloids and  Surfaces  A:  Physicochem.  Eng.,  Aspects 254, 241–248.
Mayer,  B.K.  Baker,  L.A.    Boyer,  T.H.    Drechsel,  P. M.  Gifford,  Hanjra,  M.A.    Parameswaran,  P. Stolzfus,  J.  Westerhoff,  P.    Rittman,  B.E. (2016). Total  Value  of  Phosphorus  Recovery . Environ. Sci. Technol. 50, 6606-6620.
Nemeth, Z., Gancs, L., Gemes, G., Kolics, A. (1998).
pH  Dependence  of  Phosphate  Sorption  on Aluminum , Corrosion Science, 40, 2023–2027. Rumhayati,  B.  (2010). Studi  Senyawa  Fosfat  Dalam Sedimen dan Air Menggunakan Teknik Diffuse gradient  in  Thin  Films  (DGT) .  Jurnal  ILMU DASAR , Vol. 11 No. 2, 160-166
Simbolon,  A.R.  (2016). Pencemaran  Bahan  Organik Dan  Eutrofikasi  Di  Perairan  Cituis,  Pesisir Tangerang . Jurnal Pro-Life . Vol. 3. No.2. Syafrianda  I.,  Yeni,  E.,  Daus,  S.  (2017). Pengaruh
Waktu Kontak dan Laju Pengadukan Terhadap  Adsorpsi  Zat  Warna  Pada  Air Gambut  Menggunakan  Adsorben  Limbah Biosolid  Land  Application  Industri  Minyak Kelapa Sawit . Jom FTEKNIK Volume 4 No.2. Xu, R., Zhang, M., Mortimer, R.J.G., Pan, G. (2017).
Enhanced  Phosphorus  Locking  by  Novel Lanthanum/Aluminum–Hydroxide  Composite: Implications  for  Eutrophication  Control . Environ. Sci. Technol. 51 3418-3425.
Zeng, L., Lia, X., Liu, J. (2004). Adsorptive Removal of  Phosphate  From  Aqueous  Solutions  Using Iron  Oxide  Tailings .  Water  Research,  38,
1318–1326.
Zhao, G., Liu, Y., Tian, Y., Sun, Y., Cao, Y. (2010).
Preparation and Properties of Macromolecular Slow-Release Fertilizer Containing Nitrogen, Phosphorus and Potassium , J Polym Res., 17, 119–125. Zhou,  A.,  Tang,  H.,  Wang,  D.  (2005). Phosphorus Adsorption  on  Natural  Sediments:  Modeling and  Effects  of  pH  and  Sediment  Composition . Water Research, 39, 1245–1254.