## ACTIVATED CARBON FROM PLANTAIN STEMS AS
NO 2 ˉ AND Mn 2+ ADSORBENT ON WELL WATER
Betsy Felita, Cucun Alep Riyanto * , Yohanes Martono
Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Jalan Diponegoro 52-60 Salatiga, Jawa Tengah 50711
*E-mail: cucun.riyanto@uksw.edu
Received: 20 Agustus 2020. Accepted: 09 Januari 2021. Published: 30 Januari 2021 DOI: 10.30870/educhemia.v6i1.8887
Abstract: Waste contamination in the environment can’t be avoided in water, even though water is the main necessity for living things. Contaminants that are too high such as nitrites and manganese  will  have  a  negative  impact  if  consumed  continuously.  In  this  research,  the synthesis  of  activated  carbon  from  Plantain  stems  as  an  adsorbent  for  nitrite  (NO2ˉ)  and manganese  (Mn2+)contaminants  has  been  carried  out.  Synthesis  of  activated  carbon  from Plantain stem (ACPS) was carried out with a carbon: H3PO4 impregnation ratio of 1:6 (w/w) and heating using a furnace at 600 oC for an hour. Characterization of ACPS using an Infrared Spectrophotometer showed the presence of functional groups C-H, C = H, C≡C, C-O, P-O, and C-NH3+ or P-H bonds. The results of characterization by XRD showed that the ACPS was amorphous but little crystalline. In the adsorption study, the adsorption isotherms of ACPS on NO2ˉ and Mn2+ ions followed the Redlich-Peterson isotherm with R2 values of 0.9968 and 0.4753, respectively. The adsorption kinetics of ACPS on NO2ˉ and Mn2+ ions followed the Diffusion  Intraparticle  model  with  R2  values  of  0.8585  for  NO2ˉ  ions  and  Pseudo  Second Order with R2 values of 0.9482 for Mn2+ ions. In the study of the adsorption efficiency of NO2ˉ and Mn2+ ions using ACPS on well water in the Guyangan Jepara villages, it was found that the reduction efficiency was 15%, only at NO2ˉ ion levels.
Keywords: Activated carbon; Isotherm; Kinetics; Plantain stem
Abstrak: Kontaminasi limbah pada lingkungan tidak dapat dihindarkan dalam air, padahal air merupakan kebutuhan utama bagi makhluk hidup. Kadar kontaminan yang terlalu tinggi seperti nitrit  dan  mangan  akan  memberikan  dampak  buruk  jika  dikonsumsi  terus-menerus.  Pada penelitian ini telah dilakukan sintesis karbon aktif dari batang pisang Raja sebagai adsorben kontaminan  nitrit  (NO 2 ˉ)  dan  mangan  (Mn 2+ ).  Sintesis  karbon  aktif  dari  batang  pisang  raja (BPR)  dilakukan  dengan  rasio  impregnasi  karbon:  H 3 PO 4 yaitu  1:6  (b/b)  dan  pemanasan menggunakan furnace pada suhu 600 o C selama 1 jam. Karakterisasi karbon aktif BPR dengan Spektrofotometer Infra Merah menunjukkan adanya kelompok gugus fungsional C-H, C=H, C≡C, C-O, P-O, dan C-NH 3 + atau ikatan P-H. Hasil karakterisasi dengan XRD menunjukkan bahwa karbon aktif BPR bersifat amorf namun sedikit kristal. Dalam studi adsorpsi, isoterm adsorpsi dari karbon aktif BPR pada ion NO 2 ˉ dan Mn 2+ mengikuti isoterm Redlich-Peterson dengan nilai R 2 masing-masing 0,9968 dan 0,4753. Kinetika adsorpsi dari karbon aktif BPR
pada  ion  NO 2 ˉ  dan  Mn 2+ mengikuti  pemodelan  Difusi  Intrapartikel  dengan  nilai  R 2 sebesar 0,8585 untuk ion NO 2 ˉ dan Pseudo Orde 2 dengan nilai R 2 sebesar 0,9482 untuk ion Mn 2+ . Pada kajian efisiensi adsorpsi ion NO 2 ˉ dan Mn 2+ menggunakan karbon aktif BPR pada air sumur di desa Guyangan Jepara, diperoleh efisiensi penurunan sebesar 15%, hanya pada kadar ion NO 2 - .
Kata kunci: Batang pisang Raja; Isoterm; Karbon aktif; Kinetika

## PENDAHULUAN
Pertumbuhan lingkungan hidup menghasilkan berbagai jenis limbah, baik limbah  mikroorganisme  organik  maupun anorganik.  Kontaminasi  air  limbah  pada lingkungan tidak dapat dihindarkan dalam aliran air. Hasil analisis pada sampel air di dusun Mbacak, Guyangan Jepara dengan Spektrofotometer  HACH  didapatkan kandungan ion Mn 2+ dan NO 2 ˉ sebesar 4 mg/L  dan  0,85  mg/L.  Hasil  tersebut berada di atas standard air WHO ( World Health  Organization )  pada  tahun  2011 yaitu  sebesar  0,4  mg/L  dan  0,2  mg/L (Agustini,  2017).  Kandungan  ion  di  atas standar  tersebut  dapat  memberikan dampak  buruk  bagi  tubuh  diantaranya efek  neurologi  dan  methemoglobinemia (Ashar, 2007; Prabowo, 2001).
Upaya peningkatan kualitas air dapat dilakukan menggunakan membran seperti ultrafiltrasi (UF), nanofiltrasi (NF)  dan reverse osmosis (RO). Namun hal tersebut memiliki  biaya  operasional  yang  sangat tinggi  serta  tidak  sesuai  dengan  kondisi wilayah lokal di Jepara (Agustiono et al.,
2006).  Saat  ini,  mulai  dikembangkan
penggunaan karbon aktif dari sumber daya alam  berbiaya  rendah  untuk  mengurangi kontaminan dalam air. Banyak penelitian telah  mengembangkan  limbah  pertanian menjadi  karbon  aktif  murah  dan berkinerja  tinggi.  Limbah  pertanian diaktifkan  dengan  beberapa  sifat  seperti luas permukaan yang besar, gugus fungsi yang  beragam,  porositas  yang  tinggi terhadap adsorpsi dan berbagai racun baik organik  dan  anorganik,  sehingga  karbon aktif  dari  limbah  pertanian  dapat menggantikan karbon komersial (Thuan et al., 2016).
Tanaman  pisang  sebagai  tanaman tropis  sangat  mudah  ditemui  serta menghasilkan  limbah  yang  besar  karena hanya  dapat  berbuah  satu  kali  dan memiliki  dampak  merugikan  jika  tidak diolah  terlebih  dahulu,  salah  satunya limbah batang pisang. Serat batang pisang dapat  dimanfaatkan  sebagai  adsorben alami  dalam  penjernihan  air.  Batang pisang  memiliki  komposisi  kering  antara lain  protein  kasar  3,4%;  serat  kasar 31,4%;  selulosa  34,6%;  hemiselulosa
15,5%; dan lignin 6% (Mohapatra et al.,
2010; Rohmah, 2016).
Beberapa penelitian terdahulu diantaranya limbah kulit pisang digunakan  dalam  karbon  aktif  dapat mengadsorpsi  berbagai  jenis  pewarna seperti methylene  blue dan  rhodamin  B dengan  penjerapan  optimal  80  –  93% (Ahamad et al., 2018; Lantang et al., 2017; Sial et al., 2018; Wong et al., 2018) dan pada logam seperti ion Zn(II) dan Cr(VI) memiliki  kapasitas  adsorpsi  0,2  –  1,5 mg/g  (Mega  Elfia  &  Sepryani,  2018; Yuliono  et  al.,  2014). Karbon  aktif  dari sumber tanaman pisang memiliki potensi sebagai  adsorben  pada  air  yang terkontaminasi  logam  berat  seperti  Cu 2+ , Ni 2+ , dan Pb 2+ (Thuan et al., 2016). Akan tetapi, pemakaian tersebut masih terbatas pada  larutan  baku  yang  dibuat  dengan kadar  yang  diinginkan,  sehingga  belum diterapkan langsung pada air yang ada di lingkungan masyarakat.
Berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya, belum ada penelitian terkait karbon  aktif  dari  batang  pisang  yang diterapkan langsung pada sampel air. Oleh karena  itu,  pada  penelitian  ini  akan dilakukan kajian pembuatan karbon aktif dari  batang  pisang  jenis  pisang  Raja sebagai adsorben ion NO 2 ˉ dan Mn 2+ serta efisiensi  karbon  aktif  dari  batang  pisang
Raja dalam upaya peningkatan kualitas air di Desa Guyangan Jepara.

## METODE

## Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada bulan September 2019 – Februari 2020 di Laboratorium  Kimia,  Fakultas  Sains  dan Matematika,  Universitas  Kristen  Satya Wacana.

## Bahan dan Piranti
Sampel batang pisang Raja diperoleh dari  Prigen  Tegalsari  Ampel  Boyolali. Akuades  diperoleh  dari  Laboratorium Kimia  FSM  UKSW.  Bahan  kimia  yang digunakan  adalah  H 3 PO 4 85%,  NaNO 2 , HNO 3 16  M,  NaOH  1  M,  HCL  6  M, MnSO 4 H 2 O,  C 6 H 8 N 2 O 2 S,  N-(1  Naftil) Etilendiamin  Hidroklorida,  H 2 SO 4 18  M, HNO 3 16  M,  dan  NaIO 4 .  Semua  bahan kimia yang digunakan berderajat PA ( Pro- Analysis ) diperoleh dari E-Merck
Germany.
Piranti  yang  digunakan  diantaranya neraca  dengan  ketelitian  0,01  g  (Ohaus TAJ601), neraca analitis dengan ketelitian 0,1 mg (Ohaus PA204), pH meter (Hanna HI 9812), furnace (Vulcan A-550), vakum Buchner,    Spektrofotometer  Inframerah (FT-IR  Shimadzu  8201  PC,  Universitas Gadjah  Mada),  Difraktometer  Sinar-X
(XRD PANalytical X’Pert Pro,
Universitas Negeri Malang)
Spektrofotometer  HACH  (DR2700),
Spektrofotometer  UV-Vis  (Shimadzu mini 1240) dan seperangkat alat kaca.
Preparasi Sampel (Jubilate et al., 2016; Shamsuddin et al., 2016 yang dimodifikasi)
Batang  pisang  Raja  (BPR)  dipotong kecil-kecil  dan  dikeringkan  (di  bawah sinar  matahari  langsung  dan  dilanjutkan pengeringan  oven  pada  suhu  110⁰C selama  24  jam).  Setelah  kering  sampel dihaluskan dan diayak dengan ayakan 30 mesh .  Sampel  yang  sudah  diayak  lalu dikarbonisasi menggunakan furnace pada suhu  400⁰C  selama  1  jam.  Karbon  yang dihasilkan diaktivasi dengan H 3 PO 4 30% dengan rasio impregnasi 1:6 (b/b) selama 24  jam.  Sampel  padat  yang  diperoleh disaring dan dihidrasi selama 24 jam lalu dimasukkan furnace pada  suhu  600⁰C selama 1 jam. Karbon aktif yang diperoleh dicuci  dengan  NaOH  1,0  M  dan  dibilas dengan  akuades  hingga  pH  6-7.  Hasil karbon  aktif  dikeringkan  dalam  oven selama  24  jam  pada  suhu  110⁰C  dan disimpan.

## Karakterisasi Sampel
Karakterisasi  yang  dilakukan  adalah analisis gugus fungsional dari karbon aktif BPR  menggunakan  spektrofotometer FTIR pada bilangan gelombang 4000-400
cm -1 . Sifat kristal dianalisis menggunakan Difraktometer Sinar X.
Analisa  kadar (M.C.Rano  et  al.,  n.d.; Romsiah  &  Meidalena,  2017  yang dimodifikasi)
Kadar  NO 2 ˉ  dianalisa  dengan  cara mereaksikan 10 mL larutan baku NaNO 2 ditambahkan  0,2  mL  C 6 H 8 N 2 O 2 S  lalu didiamkan selama 5 menit dan tambahkan 0,2  mL  N-(1  Naftil)  Etilendiamin Hidroklorida  biarkan  selama  10  menit. Deteksi kadar dilakukan dengan spektrofotometer  UV-Vis  pada  panjang gelombang 543 nm.
Kadar  Mn 2+ dianalisa  dengan  cara mereaksikan  5  mL  larutan  baku MnSO 4 •H 2 O, ditambahkan 0,5 mL H 2 SO 4 lalu  didiamkan  hingga  suhu  ruangan, dilanjutkan  penambahan  0,5  mL  HNO 3 dan 0,5 mL H 3 PO 4 , dipanaskan pada suhu 90°C  selama  5  menit.  Ditambahkan  IO 4 dan dipanaskan kembali 10 menit. Sampel yang  telah  mencapai  suhu  ruangan dideteksi  kadar  dengan  spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 524 nm.
Isoterm dan kinetika  adsorpsi (Danish et al.,  2018;  Zhang  et  al.,  2018  yang dimodifikasi)
Kajian  isoterm  adsorpsi  dilakukan dengan  menyiapkan  larutan  NaNO 2 disiapkan pada kadar 0,1 – 0,3 mg/L dan diambil  masing-masing  25  mL  untuk diaduk  dengan  1  mg  karbon  aktif  BPR
selama  30  menit  dan  diukur  kadarnya
dengan spektrofotometer
UV-Vis.
Larutan  MnSO 4 disiapkan  pada  kadar  20 – 40 mL/L dan diambil masing-masing 25 mL  untuk  diaduk  dengan  1  mg  karbon aktif  BPR  selama  40  menit  dan  diukur kadarnya  dengan  spektrofotometer  UV- Vis.
Kajian  kinetika  adsorpsi  dilakukan dengan  menyiapkan  sejumlah  25  mL NaNO 2 dengan  konsentrasi  0,25  mg/L ditambahkan 1 mg karbon aktif BPR lalu diaduk  pada  variasi  waktu  1  –  10  menit dan dilanjutkan pengukuran kadar dengan spektrofotometer  UV-Vis.  Sejumlah  25 ml  MnSO 4 dengan  konsentrasi  30  mg/L ditambahkan 1 mg karbon aktif BPR  lalu diaduk pada variasi waktu 10 – 40 menit dan dilanjutkan pengukuran kadar dengan spektrofotometer UV-Vis.

## Analisa Kadar Air Sumur
Sampel air sumur dari dusun Mbacak, Guyangan  Jepara  disiapkan  dan  diuji kadar awal. Sampel air disiapkan masing- masing  5  mL  dan  ditambahkan  1  mg karbon  aktif  BPR  lalu  diaduk  selama  8 menit untuk penentuan kadar NO 2 ˉ dan 10 menit  untuk  penentuan  kadar  Mn 2+ lalu dilanjutkan  pengukuran  kadar  dengan Spektrofotometer HACH (DR2700).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Fourier Transform Infrared (FTIR)
Gambar 1 menunjukkan perbandingan spektra FTIR antara karbon aktif  BPR  dengan  karbon  aktif  standar (komersial).  Spektra  karbon  aktif  BPR dan standar mengalami beberapa pergeseran  dalam  deteksi.  Pergeseran dipengaruhi  oleh  lokasi  C-H  serta kerapatan  elektron  dari  ikatan  dalam karbon (Coates, 2004).
Pada bilangan gelombang 3650-3250 cm -1 merupakan  vibrasi  O-H  yang menunjukkan  adanya  hidrat  dalam karbon,  kemudian  diikuti  oleh  beberapa bilangan  gelombang  area fingerprint (sidik  jari).  Area fingerprint merupakan area  yang  kompleks  sehingga  kurang digunakan dalam identifikasi namun dapat mendukung  identifikasi  pada  bilangan gelombang  4000-1500  cm -1 (Nandiyanto et  al., 2019).  Serapan  pada  bilangan gelombang  2937-2931  cm -1 menandakan adanya stretching C-H  (Amel et  al., 2012).  Serapan pada bilangan gelombang 2500-2000  cm -1 memiliki  perbedaan antara  hasil  karbon  aktif  standar  dan karbon aktif BPR dengan munculnya dua puncak  pada  rentang  ini.  Serapan  pada bilangan  gelombang  2337-2291  cm -1 menunjukkan vibrasi C≡C, namun puncak lain  pada  2368  cm -1 memungkinkan adanya  ikatan  C-NH 3 + atau  ikatan  P-H
dalam  karbon  aktif  BPR.  Serapan  pada bilangan gelombang 1581
cm -1
menunjukkan vibrasi grup C=C karboksilat.  Serapan  pada  bilangan gelombang  1387-1377  cm -1 adalah peregangan  vibrasi  OH,  dapat  dilihat adanya pergeseran puncak serapan antara karbon aktif standar dan karbon aktif BPR (Yorgun  &  Yildiz,  2015). Gambar  1(b) menunjukkan  munculnya  puncak  baru
pada bilangan gelombang 1180 dan 1041 cm -1 yang menunjukkan adanya ikatan C- O dan ikatan C-O atau P-O. Vibrasi dari P-O atau P-H mewakili interaksi aktivator dengan molekul prekursor karena aktivator  tidak  dapat  dihilangkan  secara efektif oleh langkah pencucian sederhana (Hadoun et  al., 2013;  Yorgun  &  Yildiz, 2015) .
Gambar 1. Spektra FTIR karbon aktif: a) standard (komersial) dan b) BPR

## X-ray Diffraction (XRD)
XRD merupakan teknik analisa untuk identifikasi struktur atomik kristal (Roller, 2011).  Pada  dasarnya  karbon  berbentuk amorf dengan  sedikit  karakter  kristal namun tidak memiliki keteraturan kisinya. Tinggi  rendahnya  puncak  dipengaruhi oleh proses aktivasi (Zhou et al., 2017).
Gambar 2b memiliki puncak difraksi pada  sudut  2θ  =  25⁰  dan  40⁰,  hasil  ini
menunjukkan  sifat  karbon amorf dari karbon  aktif.  Puncak  utama  kristalinitas selulosa ditemukan sekitar 25⁰ dan lemah pada sekitar 40⁰ yang mencirikan bidang kristalografi  selulosa  (Ab  et  al.,  2017). Jika  dibandingkan  dengan  Gambar  2a terlihat beberapa puncak tajam pada sudut 2θ  =  24⁰,  26⁰,  dan  27⁰.  Hasil  tersebut menunjukkan  adanya  residu  pengaktif yaitu garam fosfat yang belum
sepenuhnya  dilepaskan  dalam  proses pencucian.  Sehingga,  adanya  residu tersebut  diperkirakan  akan  menyebabkan tertutupnya  pori  karbon.  Indeks  bidang grafik  yang  tidak  teratur  dengan  struktur karbon amorf juga  dilaporkan  oleh Kristianto, (2017) pada aktivasi
menggunakan  ZnCl 2 .    Jika  karbon  aktif BPR  dibandingkan  dengan  standar, terlihat adanya kemiripan pola sifat amorf karbon  aktif,  namun  untuk  karbon  aktif BPR masih terdapat puncak-puncak tajam akibat  adanya  residu  pengaktif  yang terdeteksi.
Gambar 2. Difraktogram karbon aktif: a) BPR dan b) standard (komersial)
Isoterm  Adsorpsi  Karbon  Aktif  BPR pada  ion NO 2 ˉ dan Mn 2+
Pemodelan isoterm adsorpsi merupakan  zat  terlarut  yang  terjerap  per unit  tiap  adsorben  dilakukan  dengan variasi kadar dengan waktu yang konstan. Pemodelan  tertentu  diperlukan  untuk menghasilkan korelasi dalam eksperimen (Batool et al., 2018). Pemodelan isoterm
adsorpsi digunakan dalam penggambaran interaksi  antara  molekul  adsorbat  dan permukaan adsorben
untuk
mengoptimalkan  penggunaan  adsorben
(Riyanto  &  Prabalaras,  2019).  Hasil identifikasi  adsorpsi  ion  NO 2 ˉ dan  Mn 2+ pada karbon aktif BPR diplotkan ke dalam beberapa pemodelan antara lain Langmuir,  Redlich  Peterson,  Elovic,  dan Jovanovic.  Persamaan  Isoterm  yang digunakan sebagai berikut:
Isoterm Langmuir:
(1)
Dimana    C e adalah  konsentrasi  adsorbat pada  kesetimbangan  (mg.g −1 )  (Danish et al., 2018).  Tetapan  Langmuir  terkait e e e max L max C C 1 = + q q × K q
dengan  kapasitas  adsorpsi/  K L (mg.g −1 ), berkorelasi  dengan  variasi  area  yang sesuai dengan porositas adsorben. 𝑅 𝐿 nilai menunjukkan  adsorpsi  menjadi  tidak menguntungkan  ketika 𝑅 𝐿 >  1,  linier ketika 𝑅 𝐿 = 1, menguntungkan ketika 0 <
𝑅 𝐿 <1,  dan  ireversibel  ketika 𝑅 𝐿 =  0,
karakteristik isoterm Langmuir yaitu:
(2)
R L dikorelasikan dengan variasi area yang sesuai dengan porositas adsorben.
Isoterm Redlich-Peterson:
(3)
A  adalah  konstanta  Redlich-Peterson (L.g −1 ), 𝛽 adalah  eksponen,  C e adalah konsentrasi  fase-cair  kesetimbangan  dari adsorben  (mg.L −1 ),  dan  q e adalah pemuatan  adsorbat  setimbang  pada adsorben (mg.g −1 ) (Ayawei et al., 2017).
Isoterm Elovic:
(4)
K e merupakan  konstanta  Elovic  dan  q m merupakan  adsorpsi  maksimal,  dapat dihitung dengan plot (q e /C e ) vs q e (Ayawei et al., 2017).
Isoterm Jovanovic:
(5)
q e adalah jumlah adsorbat saat
kesetimbangan  dan  q max merupakan jumlah maximum dalam proses penjerapan (Ayawei et al., 2017).
Gambar  3 dan Gambar  4 menunjukkan plot adsorpsi ion NO 2 ˉ dan Mn 2+ pada  karbon  aktif  BPR,  dimana konstanta  isoterm  ditentukan  dengan koefisien  relasi  (R²)  di Tabel  1 . Pemodelan  dengan  koefisien  tinggi dianggap  paling  cocok  mewakili  data adsorpsi (Khanna, 2018). Semakin tinggi R² menunjukkan adanya hubungan antara dua variabel (Kaushal & Singh, 2017).
Tabel 1. Parameter pemodelan isoterm adsorpsi
Model Parameter ion NO 2 ˉ Mn 2+ Langmuir q max (mg/g) 0,1296 0,3479 K L ( mg/g) -112,1483 -0,0543 R² 0,9822 0,5247 Redlich- Peterson ß(mgL −1 ) 1,0343 1,8583 A(Lg −1 ) 0,1309 20,8093 R² 0,9968 0,4753 Elovic q m (mg/g) -0.0162 -1.0142 K E - 85,6955 R² 0.3033 0.7259 Jovanovic q max (mg/g) -0,4006 -0,0354 K J 0,1502 33,251 R² 0,3808 0.2199
L L o 1 R = 1+ K C e e e C ln = βlnC - lnA q e e e m e m q q ln = lnK q - C q e max J e ln q = lnq - K C
Gambar 3. Pemodelan isoterm adsorpsi karbon aktif BPR pada ion NO 2 ˉ
Gambar 4. Pemodelan isoterm adsorpsi karbon aktif BPR pada ion Mn² +
Tabel  1 menunjukkan  parameter dalam validasi asumsi pemodelan isoterm karbon aktif BPR dengan nilai tertinggi R 2 terhadap  NO 2 ˉ  adalah  Redlich-Peterson
yaitu  0,9968.  Parameter  A  sebagai konstanta Redlich-Peterson bernilai
0,1309  (L.g −1 )  dan 𝛽 adalah  eksponen bernilai  1,0343  sehingga  persamaan
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Ce /Q e Ce Langmuir -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 Ln C e/ Q e Ln  Ce Redlich-Peterson -1.0 0.0 1.0 2.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Ln Q e/ C e Qe Elovich -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Ln Q e/ C e Qe Jovanovic 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ce /Q e Ce Langmuir 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Ln C e/ Q e Ln  Ce Redlich-Peterson -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Ln Q e/ C e Qe Elovich -1.0 -0.6 -0.2 0.2 0.6 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ln Q e/ C e Qe Jovanovic
Redlich-Peterson diterima. Pemodelan ini mengasumsikan  bahwa  model  tidak mengikuti adsorpsi monolayer yang ideal (Syafiuddin et al., 2018).
Parameter  isoterm  adsorpsi  karbon aktif  pada  ion  Mn 2+ memiliki  nilai tertinggi  dengan  R 2 adalah  0,7259  pada isoterm  Elovic  dengan  parameter  q m bernilai  negatif  sehingga  persamaan pemodelan ditolak. Pemodelan dengan R 2 tertinggi  kedua  pada  isoterm  Langmuir dengan nilai 0,5247, namun parameter K L sebagai kapasitas adsorpsi bernilai negatif sehingga  persamaan  ini  juga  tidak diterima. Pemodelan tertinggi ketiga pada isoterm  Redlich-Peterson  dengan  R 2
adalah 0,4753 didapatkan nilai parameter A sebagai konstanta bernilai 20,8093 dan 𝛽 adalah  eksponen  bernilai  1,0853 sehingga  persamaan  Redlich-Peterson diterima.  Pemodelan  mengasumsikan bahwa  model  tidak  mengikuti  adsorpsi monolayer yang  ideal  (Syafiuddin et  al., 2018).
Kinetika  Adsorpsi  Karbon  Aktif  BPR pada ion NO 2 ˉ dan Mn 2+
Pemodelan kinetika adsorpsi mewakili waktu interaksi optimal
penjerapan  zat  terlarut  pada  tiap  unit adsorben  pada  kadar  yang  sama. Pemodelan  yang  digunakan  diantaranya Pseudo  Orde  1,  Pseudo  Orde  2,  Elovic,
dan  Difusi  Intrapartikel.  Persamaan kinetika yang digunakan sebagai berikut:
Kinetika Pseudo Orde 1:
(6)
Kinetika Pseudo Orde 2:
(7)
dimana  nilai  q e adalah  jumlah  adsorbat yang  teradsorpsi  pada  variasi  waktu  (t) (mg.g -1 )  dan  K 2 adalah  konstanta konstanta  laju  adsorpsi  Pseudo  Orde  2 (Lee & Choi, 2018).
Kinetika Elovic:
(8)
dimana  q t ≈  0,  t  >> % &' yang  merupakan tingkat  adsorpsi  awal  (mg/g.min),  dan  β adalah konstanta desorpsi, grafik antara qt dan t (Nimibofa et al., 2015).
Kinetika Difusi Intrapartikel
(9)
dimana  K ID adalah  rata-rata  konstanta mg/g.min 0.5 , dan C adalah batas ketebalan.
Nilai  C  menentukan  efek  batas,  namun nilai  yang  semakin  tinggi  menunjukkan semakin  besar  efeknya  (Kajjumba  et  al., 2016).
Gambar 5 dan Gambar 6 menunjukkan pola dari plot data kinetika adsorpsi ion NO 2 ˉ dan Mn 2+ pada karbon aktif  BPR. Tabel  2 menunjukkan
1 e t e K log (q - q ) = logq - t 2,303 2 t e 2 e t t 1 = + q q K q t 1 1 q = ln[ αβ] + lnt β β t ID q = K t + C
parameter  pada  tiap  pemodelan  kinetika adsorpsi.
Pemodelan  kinetika  adsorpsi  karbon aktif BPR pada ion NO 2 ˉ memiliki nilai R² tertinggi pada pemodelan Difusi Intrapartikel  dengan  nilai  R 2 adalah 0,8585.  Terdapat  dua  parameter  dari
persamaan  yaitu  K ID dan  C  dengan  nilai masing-masing  0,0568  dan  0,0449 sehingga  persamaan  dapat  diterima. Persamaan ini diterapkan untuk memeriksa  langkah  laju  selama  adsorpsi dapat melibatkan transfer massa adsorpsi, difusi permukaan dan difusi pori
Tabel 2. Parameter pemodelan kinetika adsorpsi
Model Parameter Ion NO 2 ˉ Mn 2+ Pseudo Orde 1 K 1 (min -1 ) 0,0864 -0,0564 R² 0,0244 0,6979 Pseudo Orde 2 K 2 (g mg -1 min -1 ) 51513,9125 0,2365 q e -0,0141 2,2862 R² 0,7157 0,9482 Elovic β 17,6056 0,3264 α 0,0000 2,3790 R² 0,8501 0,8084 Difusi Intrapartikel K id (mg.g -1 min -0.5 ) 0,0568 3,0638 C 0,0449 12,7386 R² 0,8585 0,7452
Gambar 5. Pemodelan kinetika adsorpsi karbon aktif BPR pada ion NO 2 ˉ 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 0 5 10 15 t/ Q t t (menit) Pseudo orde dua -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 0 5 10 15 Lo g (Q e- Qt ) t (menit) Pseudo orde satu 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 -0.3 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 Qt ln t Elovich 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Qt √t Difusi Intrapartikel
Pemodelan  kinetika  adsorpsi  karbon aktif BPR pada ion Mn 2+ memiliki nilai R 2 tertinggi  sebesar  0,9619  pada  Pseudo Orde  2.  Parameter  q e dan  K  bernilai masing-masing  2,2862  dan  0,2862 menunjukkan  laju  adsorpsi  karbon  aktif
BPR  sehingga  pemodelan  ini  dapat diterima.  Pemodelan  Pseudo  Orde  2 mengasumsikan bahwa adsorben
menjerap  adsorbat  pada  permukaan pertama dan kedua (Dandil et al., 2019).
Gambar 6. Pemodelan kinetika adsorpsi karbon aktif BPR pada ion Mn 2+
Efisiensi  Penurunan  Kadar  NO 2 ˉ dan Mn 2+
Air  sumur  di  desa  Guyangan,  Jepara mengandung ion NO 2 ˉ sebesar 0,05 mg/L dan  Mn 2+ sebesar  1,9  mg/L.  Proses adsorpsi menggunakan karbon aktif BPR dilakukan  pada  waktu  optimum  sesuai hasil kajian kinetika adsorpsi 8 menit pada ion  NO 2 ˉ  dan  10  menit  pada  ion  Mn 2+ .
Hasil  pengujian  adsorben  karbon  aktif BPR  pada  ion  NO 2 ˉ  menurunkan  kadar
sebesar  15%  sedangkan  pada  Mn 2+ tidak mengalami pengurangan kadar (Tabel 3 ).
Hal  ini  dikarenakan  adsorpsi  pada  menit ke-10  pada  pada  Mn 2+ telah  mencapai kapasitas  optimum  karbon  aktif  BPR dalam menjerap.
Tabel 3 . Hasil adsorpsi karbon aktif BPR pada sampel air sumur Ion Kadar (mg/L) Penurunan (%) Awal Akhir NO 2 ˉ 0,0538 0,0456 15,2632 Mn 2+ 1,9 1,9 0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 0 10 20 30 40 t/ Q t t (menit) Pseudo orde dua 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Lo g (Q e- Qt ) t (menit) Pseudo orde satu 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Qt ln t Elovich 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Qt √t Difusi Intrapartikel

## KESIMPULAN
Hasil  uji  FTIR  menunjukkan  adanya ikatan C-H, C=H, C≡C, C-O, P-O, dan C- NH 3 + atau  ikatan  P-H  pada  karbon  aktif dari  batang  pisang  Raja  (BPR).  Analisa difraktogram XRD mengidentifikasi struktur karbon aktif BPR bersifat amorf dengan  sedikit  karakter  kristal.  Aplikasi isoterm  adsorpsi  karbon  aktif  BPR  pada ion NO 2 ˉ cenderung mengikuti pemodelan Redlich-Peterson dan pemodelan kinetika adsorpsi  mengikuti  pemodelan  Difusi Intrapartikel  dengan  nilai  R 2 masing- masing  sebesar  0,9968  dan  0,8585. Aplikasi adsorpsi karbon aktif BPR pada
ion Mn 2+ terbaik menggunakan pemodelan isoterm Redlich-Peterson dan
kinetika  Pseudo  Orde  2  dengan  nilai  R 2 masing-masing  0,4753  dan  0,9482.  Nilai efisiensi  penggunaan  adsorben  karbon aktif  BPR  untuk  air  sumur  di  desa Guyangan Jepara dalam penurunan kadar NO 2 ˉ  sebesar  15%  dan  Mn 2+ tidak berkurang dari kadar awal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti  mengucapkan  terima  kasih kepada Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga  atas  dukungan  dana  untuk analisis  FTIR  melalui  Skema  Hibah Penelitian  Internal  Skim  Penelitian Perseorangan/Kelompok  Wajib  Tahun Anggaran 2019 Periode Juli – Desember 2019.

## DAFTAR RUJUKAN
Ab, Z., Suffian, M., Qamaruz, N., Faiz, M.,
& Ahmad, M. (2017). Optimization of preparation  conditions  for  activated carbon  from  banana  pseudo-stem using  response  surface  methodology on  removal  of  color  and  COD  from landfill leachate. Waste Management . https://doi.org/10.1016/j.wasman.201
7.02.026
Agustini, S. (2017). Harmonisasi Standar Nasional  (  SNI  )  Air  Minum  Dalam .
9 (2), 30–39.
Agustiono, T., Chan, G. Y. S., Lo, W., &
Babel, S. (2006). Physico – chemical treatment  techniques  for  wastewater laden with heavy metals . 118 , 83–98.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2006.01. 015
Ahamad,  K.  U.,  Singh,  R.,  Baruah,  I.,
Choudhury,  H.,  &  Sharma,  M.  R. (2018).  Equilibrium  and  Kinetics Modeling of Fluoride Adsorption onto Activated  Alumina,  Alum  and  Brick
Powder  K.U. Groundwater  for Sustainable Development . https://doi.org/10.1016/j.gsd.2018.06.
005
Amel, K., Hassen, M. A., & Kerroum, D.
(2012). Isotherm and kinetics study of biosorption  of  cationic  dye  onto banana  peel. Energy  Procedia , 19 ,
286–295.
https://doi.org/10.1016/j.egypro.2012. 05.208
Ashar, T. (2007). Analisis Risiko Pajanan
Mangan  Dalam  Air  Melalui  Intake Oral Terhadap Kesehatan Masyarakat di Sekitar TPA Rawakucing Kecamatan Neglasari Kota Tangerang  Provinsi  Banten  Tahun 2007 . 138–148.
Ayawei, N., Ebelegi, A. N., & Wankasi, D. (2017).  Modelling  and  Interpretation of  Adsorption  Isotherms. Journal  of
Chemistry , 2017 , 1–11. https://doi.org/10.1155/2017/3039817
Batool, F., Akbar, J., Iqbal, S., Noreen, S.,
& Bukhari, S. N. A. (2018). Study of Isothermal, Kinetic, and Thermodynamic Parameters for Adsorption of Cadmium: An Overview  of  Linear  and  Nonlinear Approach and Error Analysis. Bioinorganic Chemistry and Applications , 2018 . https://doi.org/10.1155/2018/3463724
Coates,  J.  (2004).  Encyclopedia  of Analytical  Chemistry  -IInterpretation of  Infrared  Spectra,  A  Practical
Approach. Encyclopedia of Analytical Chemistry , 1–23.
Dandil,  S.,  Akin  Sahbaz,  D.,  &  Acikgoz, C.  (2019).  Adsorption  of  Cu(II)  ions onto crosslinked chitosan/Waste
Active  Sludge  Char  (WASC)  beads: Kinetic, equilibrium, and thermodynamic  study. International Journal of Biological Macromolecules , 136 , 668–675.
https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.201
9.06.063
Danish,  M.,  Ahmad,  T.,  Majeed,  S.,
Ahmad,  M.,  Ziyang,  L.,  Pin,  Z.,  & Shakeel Iqubal, S. M. (2018). Use of banana trunk waste as activated carbon in  scavenging  methylene  blue  dye: Kinetic, thermodynamic, and isotherm studies. Bioresource Technology Reports , 3 , 127–137. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2018.0 7.007 Hadoun,  H.,  Sadaoui,  Z.,  Souami,  N.,
Sahel,  D.,  &  Toumert,  I.  (2013).
Characterization of mesoporous carbon  prepared  from  date  stems  by H3PO4  chemical  activation. Applied
Surface Science . https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.
04.054
Jubilate, F., Zaharah, T. A., & Syahbanu,
I.  (2016).  Pengaruh  Aktivasi  Arang dari  Limbah  Kulit  Pisang  Kepok
Sebagai  Adsorben  Besi  (Ii)  Pada  Air Tanah. JKK , 5 (4), 14–21.
Kajjumba,  G.  W.,  Serkan  Emik,  Atakan Öngen,  H.,  Özcan,  K.,  &  Aydın,  S.
(2016).  Modelling  of  Adsorption
Kinetic  Processes—Errors,  Theory and  Application.  In Intech:  Vol.  i (Issue tourism).
https://doi.org/http://dx.doi.org/10.57
72/57353
Kaushal,  A.,  &  Singh,  S.  K.  (2017).
Critical  analysis  of  adsorption  data statistically. Applied  Water  Science ,
7 (6),
3191–3196. https://doi.org/10.1007/s13201-016-
0466-4
Khanna, S. (2018). Equilibrium adsorption study  for  the  removal  of  textile  dye acid  yellow  17  using  discarded  tea.
Technical  Research  &  Science Equilibrium , February .
Kristianto,  H.  (2017).  Review:  Sintesis
Karbon  Aktif  Dengan  Menggunakan Aktivasi  Kimia  ZnCL2. Integrasi ,
6 (3), 104–111.
Lantang, A., Abidjulu, J., & Aritonang, H.
F. (2017). Pemanfaatan Karbon Aktif
Dari  Limbah  Kulit  Pisang  Goroho  ( Musa  acuminafe  )  Sebagai  Adsorben Zat Pewarna Tekstil Methylene Blue. MIPA UNSRAT , 6 (2).
Lee,  S.  Y.,  &  Choi,  H.  J.  (2018).
Persimmon leaf bio-waste for
adsorptive  removal  of  heavy  metals from  aqueous  solution. Journal  of Environmental  Management , 209 ,
382–392.
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.201 7.12.080 M.C.Rano,  E,  A.,  &  J,  M.  (Eds.).  (n.d.). Standard Methods for the
Examination  of  Water  and  Waste Water (Fourteenth).  American  Public Health Association.
Mega  Elfia,  &  Sepryani,  H.  (2018).
Pemanfaatan  limbah  batang  pisang kepok ( . 3 (2), 83–89.
Mohapatra,  D.,  Mishra,  S.,  &  Sutar,  N.
(2010). Banana  and  its  by-product utilisation : An overview Banana and its by-product utilisation : an overview . May .
Nandiyanto,  A.  B.  D.,  Oktiani,  R.,  & Ragadhita, R. (2019). How to read and interpret  ftir  spectroscope  of  organic material. Indonesian  Journal  of Science  and  Technology , 4 (1),  97– 118.
https://doi.org/10.17509/ijost.v4i1.15 806
Nimibofa,  A.,  Donbebe,  W.,  &  Dikio,  E. D.  (2015). Adsorption  of  Congo  Red by  Ni  /  Al-CO3 :  Equilibrium  , Thermodynamic  and  Kinetic  Studies Adsorption of Congo Red by Ni / Al- CO 3 : Equilibrium , Thermodynamic
and  Kinetic  Studies . September . https://doi.org/10.13005/ojc/310307 Prabowo,  R.  (2001). Kadar  Nitrit  pada
Sumber  Air  Sumur  di  Kelurahan Metese,Kec.
Tembalang,
Kota
Semarang . 82 , 55–61.
Riyanto,  C.  A.,  &  Prabalaras,  E.  (2019).
The adsorption kinetics and isoterm of activated carbon from Water Hyacinth
Leaves  (Eichhornia  crassipes)  on Co(II). Journal of Physics: Conference Series , 1307 (1).
https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1307/1/012002
Rohmah,  Y.  (2016).  Outlook  Komoditas Pisang. Komoditas  Pertanian  Sub Sektor Hortikultura , 19 (7), 28.
Roller,  J.  (2011).  X-ray  diffraction. PEM Fuel Cell Diagnostic Tools , 289–313. https://doi.org/10.1201/b11100-16
Romsiah,  R.,  &  Meidalena,  T.  (2017).
Validasi Metode dan Penetapan Kadar
Nitrit  (NO2)  pada  Hasil  Rebusan Sayuran  Hijau  (Kangkung,  Brokoli, Seledri) Menggunakan Spektrofotometer  UV-Vis. Jurnal Penelitian Sains , 19 (1), 168410.
Shamsuddin,  M.  S.,  Yusoff,  N.  R.  N.,  & Sulaiman, M. A. (2016). Synthesis and Characterization  of  Activated  Carbon Produced  from  Kenaf  Core  Fiber
Using  H3PO4  Activation. Procedia Chemistry , 19 , 558–565.
https://doi.org/10.1016/j.proche.2016. 03.053
Sial,  T.  A.,  Khan,  M.  N.,  Lan,  Z.,
Kumbhar, F., Ying, Z., Zhang, J., Sun, D.,  &  Li,  X.  (2018).  Contrasting effects  of  banana  peels  waste  and  its biochar  on  greenhouse  gas  emissions and  soil  biochemical  properties. Process  Safety  and  Environmental
Protection , 366–377. https://doi.org/10.1016/j.psep.2018.10
.030
Syafiuddin,  A.,  Salmiati,  S.,  Jonbi,  J.,  & Fulazzaky, M. A. (2018). Application of the kinetic and isotherm models for better  understanding  of  the  behaviors of silver nanoparticles adsorption onto different  adsorbents. Journal  of Environmental Management , 218 (20),
59–70.
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.201
8.03.066
Thuan, T. Van, Thi, B., Quynh, P., Duy, T.,
&  Thanh,  V.  T.  (2016).  Response surface  methodology  approach  for optimization of Cu2+, Ni2+ and Pb2+ adsorption using KOH-activated carbon from banana peel. Surfaces and
Interfaces , 0 , 1–9. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2016.1 0.007 Wong, S., Lim, Y., Ngadi, N., & Mat, R.
(2018). Removal of acetaminophen by
activated  carbon  synthesized  from spent tea leaves: equilibrium, kinetics and  thermodynamics  studies. Powder
Technology ,
#pagerange#. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018
.07.075
Yorgun,  S.,  &  Yildiz,  D.  (2015).
Preparation  and  characterization  of activated  carbons  from  Paulownia wood  by  chemical  activation  with H3PO4. Journal  of  the  Taiwan
Institute  of  Chemical  Engineers ,
53 (March), 122–131. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2015.02 .032 Yuliono,  Herawati,  N.,  &  Maryono. (2014).  Kapasitas  Adsorpsi  Arang Aktif Batang Pisang (Musa paradisiaca  )  terhadap  Ion  Logam
Kromium VI. Jurnal Chemica , 15 (2),
24–32.
Zhang, S., Zhang, L., Lu, X., Shi, C., Tang, T., Wang, X., Huang, Q., & Zeng, H. (2018).  Adsorption  kinetics  of asphaltenes  at  oil/water  interface:
Effects of concentration and temperature. Fuel , 212 (August 2017),
387–394.
https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10. 051
Zhou,  N.,  Chen,  H.,  Feng,  Q.,  Yao,  D.,
Chen, H., Wang, H., Zhou, Z., Li, H., Tian,  Y.,  &  Lu,  X.  (2017).  Effect  of phosphoric  acid  on  the  surface properties  and  Pb(II)  adsorption mechanisms  of  hydrochars  prepared from  fresh  banana peels. Journal  of Cleaner  Production , 165 ,  221–230. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.
07.111.