Volume  12  No.1 Januari 2020 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id
U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## PENGARUH JENIS ADSORBEN TERHADAP EFEKTIFITAS PENURUNAN KADAR TIMBAL LIMBAH CAIR RECYCLE AKI BEKAS
Rohmat Mufti Ali 1 , Tri Yuni Hendrawati 1 , Ismiyati 1 , Nurul Hidayati Fithriyah 1*
1 Magister Teknik Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta *E-mail : nurul.hidayati@ftumj.ac.id Diterima: 12 September 2019 Direvisi: 21 Oktober 2019 Disetujui: 8 Januari 2020

## ABSTRAK
Pengolahan air limbah Aki bekas dilakukan karena menghasilkan timbal (Pb) sebagai polutan beracun terutama jika memasuki perairan sebagai air baku air minum. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan pengaruh jenis adsorben (zeolit dan karbon aktif) dan  konsentrasinya (0%, 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%) terhadap penurunan kandungan Pb dalam air limbah dari proses daur ulang aki mobil bekas. Pembuatan sampel imitasi air limbah dilakukan dengan perendaman  komponen  aki  mobil  bekas,  seperti  pelat  dan  larutan  asam,  dalam  4  liter  air  selama  10  hari  yang menghasilkan kadar awal Pb sebesar 8,02 mg/L dan pH sebesar 2. Adsorben diaktivasi dengan perlakuan kimia dan fisika,  kemudian  ditambahkan  ke  dalam  sampel  limbah  sebanyak  100ml,  lalu  diaduk  dengan  kecepatan  150  rpm selama 1 jam. Volume NaOH 0,5 M yang dibutuhkan untuk menetralkan 10 ml sampel limbah yaitu 35,7 ml. Kadar Pb terendah dalam sampel limbah adalah 0,239mg/L yang diperoleh pada adsorpsi menggunakan adsorben karbon aktif 25%.
Kata kunci: adsorpsi, air limbah aki, karbon aktif, Pb, zeolit

## ABSTRACT
Safe treatments of spent car battery must be conducted because of its Lead (Pb) content that can be a toxic pollutant especially if it gets into drinking water supplies. The objectives of this study is to determine the effects of adsorbent types (zeolite and activated carbon) and concentrations (0%, 5%, 10%, 20%, and 25%) in reducing the Pb-content in waste water from spent car batteries recycling process. Imitated waste water samples was prepared by soaking the contents of a used car battery, such as plates and acid, in four liters of water for ten days, which resulted in an initial Pb-content of 8.02 mg/L and pH of 2. Adsorbents were prepared chemically and physically, and were then added to 100 ml leachate samples followed by stirring at 150 rpm for one hour. The volume of 0.5 M NaOH needed to neutralize the pH was 35.7 ml for 10 ml of waste sample. The lowest final concentration of Pb-content in spent car battery at 0.239 mg/L was achieved by adsorption using 25% activated carbon.
Keywords : activated carbon, adsorption, Pb, used car battery, zeolite

## PENDAHULUAN
Berbagai usaha telah banyak dilakukan agar  kehadiran  pencemaran  terhadap  air  dapat dihindari atau setidaknya diminimalkan (Azamia,  2012).  Masalah  pencemaran  serta efisiensi  penggunaan  sumber  air  merupakan masalah  pokok.  Hal  ini  mengingat  keadaan
perairan-alami di banyak negara yang cenderung  menurun,  baik  kualitas  maupun kuantitasnya (Kristiana, 2011).
Pb  adalah  logam  berat  yang  mempunyai afinitas  yang  paling  tinggi  terhadap  belerang dan  menyerang  ikatannya  didalam  enzim.
Sebagai logam berat, Pb digolongkan ke dalam bahan  pencemar  yang  berbahaya.  Pb  berada didalam air dalam bentuk Pb(OH) 2 . Logam Pb banyak sekali digunakan pada industri, bensin, aki  dan  pengerjaan  pemipaan.  Aki  bertimbal merupakan sumber di muka bumi. Kebanyakan Pb yang ada di bumi memasuki sistem perairan alam,  dan  terakumulasi  yang  pada  akhirnya bisa  masuk  ke  dalam  tubuh  hewan  dan manusia.
Jika  terserap  ke  dalam  tubuh  manusia,  timbal (Pb)  dapat  menyebabkan  kecerdasan  anak menurun,  pertumbuhan  badan  terhambat, bahkan  dapat  menimbulkan  kelumpuhan. Gejala  keracunan  logam  Pb  lainnya:  mual, anemia,  dan  sakit  perut.  Kandungan  Pb  air limbah recyce aki bekas yang selama ini sering dibuang  begitu  saja  kealam  tentunya  perlu diperhatikan karena akan mencemari lingkungan, sehingga perlu dilakukan penelitian bagaimana mereduksi kandungan Pb air  limbah  recycle  aki  bekas.  Salah  satu  cara adalah dengan mengadsorpsi.
Adsorpsi  dipilih  karena  merupakan  metode yang relatif sederhana dan dapat menggunakan adsorben  bahan  alam  dari  biomasa.  Pada penelitian  ini,  karbon  aktif  dan  zeolite  yang digunakan.  Karbon  aktif  dan  zeolite  adalah bahan  yang  baik  sebagai  adsorben  karena mempunyai  daya  adsorpsi  yang  baik.  Struktur dan  unsur  pembangunnya,  adsorben  dapat digolongkan  menjadi  dua  yaitu  adsorben  tidak berpori  (non  porous  adsorbents)  dan  adsorben berpori  (porous  adsorbents)  (Mulyati,  2006). Berdasarkan  uji  pendahuluan  nilai  parameter tersebut yaitu, Pb (timbal) air limbah aki bekas 8,02  mg/L,  pH  2,  densitas  1,036  g/cm 3 . Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia  No.  5  Tahun  2014  Nilai  parameter Pb yang diperbolehkan yaitu 0,3 mg/L.
Dalam  sebuah  penelitian  Adsorben  zeolite mampu  menurunkan  logam  yang  terkandung dalam  air  lindi  yaitu  Fe  sebesar  62,728%  dari 12,668 mg/l menjadi 7,948 mg/l (Larasati dkk., 2014) serta logam Pb sebesar 73,75% dari 2,29 mg/l  menjadi  0,39  mg/l  (Susanawati  dkk., 2011).  Menurut  penelitian  Fajarwati  dkk. (2012) karbon aktif mampu menurunkan logam besi  sebesar  59,64%  dari  3,03  mg/l  menjadi 1,22  mg/l.  Oleh  karena  itu  pada  penelitian  ini akan  dilakukan  pengolahan  limbah  recycle  aki
bekas  dengan  proses  adsorpsi  menggunakan zeolit  dan  karbon  aktif  guna  menurunkan parameter  tersebut.  Tujuan  penelitian  ini adalah  mendapatkan  pengaruh  jenis  adsorben dan  persentase  massa  adsorben  terhadap penurunan  kandungan  Pb  pada  air  limbah  aki bekas.

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini terdiri  dari  Karbon  aktif,  Zeolit,  Air  limbah imitasi  aki bekas,  HCl,  NaOH.  Peralatan  yang digunakan meliputi alat jar tes, gelas kimia dan alat analisis kandungan Pb.

## Metode
Dalam penelitian ini dilakukan beberapa tahap proses,  yaitu  perendaman,  persiapan  adsorben dan proses penelitian adsorpsi batch. Adsorpsi dengan  system  batch  dilakukan  dalam  skala laboratorium.  Proses  awal  sebelum  memulai proses penelitian dilakukan proses perendaman dimana  air  limbah  aki  sebagai  sampel didiamkan  selama  10  hari.  Selama  proses perendaman  berlangsung,  maka  dilakukan persiapan  adsorben  yang  akan  digunakan antara  lain  karbon  aktif  dan  zeolit  yang berfungsi  untuk  menurunkan  timbal  Pb  pada air  limbah  recycle  aki  bekas.  Setelah  proses perendaman plat Pb aki bekas 10 hari adsorben siap  dipakai,  maka  dilakukan  proses  adsorpsi batch dimana proses yang dilakukan menggunakan  sampel  air  limbah  aki  sebanyak 100  ml  yang  akan  diserap  timbalnya menggunakan  adsorben  zeolit  dan  karbon aktif.
Proses  dilakukan  selama  60  menit  kecepatan 150  rpm,  dengan  variasi  jenis  adsorben, penambahan  adsorben  0%,  5%,  10%,  15%, 20%,  dan  25%  (m/v).  Kemudian  dilakukan metode  analisa  penurunan  kandungan  Pb, densitas  dan  pH.  Analisis  dilakukan  terhadap sampel  air  limbah recycle aki  bekas  sebelum dan  setelah  dilakukan  pengolahan  untuk mendapatkan nilai efektivitas penurunan kadar Pb.
Jurnal Teknologi 12 (1) pp 87-92 © 2020
Gambar 1. Diagram alir penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  Jenis  dan  Persentase  Adsorben Terhadap Penurunan Kandungan Pb
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  dua  jenis variabel  yaitu  jenis  adsorben  (Zeolit  dan Karbon  aktif)  dan  konsentrasi  adsorben  0%, 5%,  10%,  15%,  20%,  dan  25%  (m/v),  dengan volume  sampel  limbah  aki  bekas  100  ml. Adsorben  yang  digunakan  dalam  proses adsorpsi  pada  pengolahan  air  limbah  imitasi aki  bekas  adalah  karbon  aktif  dan  zeolit. Karbon aktif dan zeolit diaktivasi secara fisika dan kimia yaitu dengan pencucian, pemanasan dan aktivasi dengan NaOH untuk karbon aktif dan  HCl  untuk  zeolit.  Aktifasi  karbon  dan zeolit  agar  pori-pori  terbuka  dan  memiliki rongga,  di  mana  rongga  tersebut  mampu menjerap  sejumlah  molekul-molekul  yang ukurannya  lebih  kecil  atau  sama  dengan ukuran  rongga  adsorben  tersebut  (Khimayah, 2015).
Tabel 1 menyajikan hasil penurunan kandungan  Pb  dari  limbah  aki  bekas  menurut jenis  adsorben  dan  konsentrasi  adsorben. Adapun pengaruh jenis adsorben pada persentasi  penurunan  kandungan  Pb  pada limbah  aki  bekas  disajikan  pada  Gambar  2. Hasil  analisis  data  menggunakan  Polinomial Orde  2  untuk  mendapatkan  korelasi  antara jenis  adsorben  dan  konsentrasi  terhadap persentase penurunan kandungan Pb dalam air limbah  aki  bekas  juga  disajikan  pada  Gambar 2.
Tabel 1. Hasil penurunan kandungan Pb dari limbah aki bekas pada jenis adsorben dan konsentrasi adsorben No. Adsorben % (m/v) Hasil akhir Pb (%) Zeolit Karbon aktif 1 0 % 100,00 % 100,00 % 2 5 % 37,67 % 13,97 % 3 10 % 28,37 % 7,07 % 4 15 % 26,48 % 4,70 % 5 20 % 21,92 % 3,90 % 6 25 % 20,79 % 2,98 %

## Gam
Gambar  2. Pengaruh  jenis  dan  persentase adsorben  terhadap  penurunan    kandungan  Pb dalam air limbah aki bekas
Penambahan  Karbon  aktif  menghasilkan  y  = 0.3214x 2 -  10.993x  +  85.861  dengan  R²  = 0.8476, sedangkan Penambahan Zeolit menghasilkan y = 0.2321x 2 - 8.3465x + 90.346 dengan  R²  =  0.8858,  dengan  hasil  yang mewakili  y  persentase  penurunan  Pb  dan  x adalah persentase adsorben. Pengaruh persentase adsorben terhadap penurunan kandungan  Pb  pada  air  limbah  aki  bekas menunjukkan bahwa semakin banyak adsorben ditambahkan maka semakin banyak penurunan Pb yang dihasilkan.
Proses adsorpsi yang terjadi pada karbon aktif yaitu  proses  adsorpsi  secara  fisika,  di  mana proses  penjerapan ion logam  Pb 2+ terjadi  pada permukaan  karbon  aktif.  Dengan  adanya  gaya Van  Der  Waals  pada  pori-pori  karbon  aktif maka  partikel  pencemar  yang  terdapat  pada limbah  tertarik  dan  terperangkap  pada  pori- pori karbon aktif (Hendra, 2008), sehingga ion logam Pb 2+ pada limbah menjadi berkurang.
Berdasarkan  pada  penelitian  ini  penurunan logam  Pb  yang  terbaik  terjadi  dari  sebesar 8,020  mg/L  menjadi  0,239  mg/L  (25%  (m/v) Karbon  aktif.  Proses  adsorpsi  menggunakan zeolit untuk menurunkan ion logam Pb 2+ yang terdapat pada limbah aki bekas. Penurunan ion logam  Pb 2+ dengan  proses  adsorpsi  terjadi karena zeolit dapat berperan sebagai penjerap/adsorben.  Zeolit  yang  diaktivasi bersifat  dehidrasi  dan  akan  memiliki  pori-pori yang  terbuka.  Semakin  luas  pori-pori  zeolit maka  akan  semakin  banyak  adsorbat  yang teradsorpsi  (Azamia,  2012).  Atom  oksigen yang  berikatan  dengan  ion  silika  yang mempunyai  sifat  kebasaan  yang  rendah  dan membuat  permukaan  silika  bersifat  asam lemah.  Atom  oksigen  pada  permukaan  silika bebas  bereaksi  dengan  air  membetuk  grup silanol  (SiOH).  Bentuk  oksida  yang  lain  juga bebas bereaksi dengan air membentuk hidroksida.  Ion  H + pada  bentuk  hidroksida akan melemah dan  mudah lepas dan mengakibatkan  ion  logam  Pb 2+ akan  terikat dan  teradsorpsi  secara  kuat  (Setiaka,  dkk. 2010).  Hal  ini  yang  menyebabkan  kadar  Pb pada  limbah  menjadi  turun  dari  8,020  mg/L menjadi 1,667 mg/L pada 25%(m/v) Zeolit dan masih di atas baku mutu. Sedangkan kation H + yang terdapat pada permukaan zeolite terlepas dan menyebabkan pH limbah menjadi asam.

## Pengaruh  jenis  dan  persentase  adsorben terhadap densitas air limbah aki bekas
Hasil  dihitung  dari  membandingkan  densitas dari adsorpsi ke limbah aki itu. Proses adsorpsi berlangsung selama 1 jam dan pada kecepatan tetap  150  rpm.  Hasil  lengkap  dari  hasil  dari berbagai jenis  dan  densitas  adsorben  disajikan pada Tabel 2.
Analisis  data  tentang  pengaruh  jenis  dan persentase  adsorben  pada  densitas  air  limbah aki  bekas  disajikan  dalam  bentuk  grafik  yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Table 2 . Densitas limbah baterai pada berbagai jenis dan persentase adsorben
No. Adsorben (%m/v) Densitas (g/cm 3 ) Zeolit Karbon aktif 1 0 % 1.0360 1.0360 2 5 % 1.0024 1.0260 3 10 % 1.0260 1.0348 4 15 % 1.0444 1.0332 5 20 % 1.0456 1.0404
6 25 % 1.0276 1.0360
Gambar  3. pengaruh  jenis  dan  persentase adsorben pada densitas air limbah aki bekas
Data dianalisis dengan Polinomial Orde 3 pada Zeolit dan pada Karbon aktif, yang menghasilkan  rumus  berikut.  Penambahan Zeolit menghasilkan y = -3  10 5 x 3 + 0,0012x 2 – 0,0098x  +  1,0337  dengan  R²  =  0,8923, sedangkan penambahan Karbon aktif menghasilkan  y  =  -7  10 6 x 3 +  0,0003x 2 – 0,0025x + 1,0353 dengan R² = 0,7043, di mana y  adalah  densitas  air  limbah  aki  bekas  dan  x adalah persentase adsorben.

## Penurunan pH untuk penetralan limbah aki bekas
Air  limbah  yang  dibuang  ke  lingkungan mempunyai  baku  mutu  pH  yaitu  7.  Untuk  itu dilakukan netralisasi limbah air aki bekas yang bersifat asam dan mempunyai nilai pH 2.
Volume  NaOH  0,5  M  yang  dibutuhkan  untuk menetralkan  10  ml  sampel  air  limbah  recycle aki bekas adalah 35,7 ml.

## KESIMPULAN
Penurunan  terbaik  kandungan  Pb  dalam  air limbah  aki  bekas  diperoleh  untuk  adsorben karbon  aktif  25%  (m/v)  yaitu  dari  8,02  mg/L menjadi  0,239  mg/L.  Hasil  analisis  regresi menghasilkan  persamaan  pengaruh  persentase karbon aktif (x) terhadap kadar Pb (y) yaitu y = 0,3214x 2 –  10,993x  +  85,861  dengan  R²  = 0,8476.  NaOH    0,5  M  yang  dibutuhkan  untuk menetralkan  10  ml  limbah recycle aki  bekas dari  titrasi  penetralan  yaitu  35,7  ml.  Pengaruh konsentrasi  Zeolit  (x)  terhadap  densitas  air limbah  (y)  diwakili  persamaan  y  =  -3  10 5 x 3 + 0,0012x 2 –  0,0098x  +  1,0337  dengan  R²  = 0,8923, sedangkan pengaruh konsentrasi karbon  aktif (x)  terhadap  densitas (y)  diwakili
Jurnal Teknologi 12 (1) pp 87-92 © 2020
persamaan  y  =  -7  10 6 x 3 +  0,0003x 2 –  0,0025x + 1,0353 dengan R² = 0,7043.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  Terima  Kasih  kepada  Kementerian Teknologi  Riset,  dan  Pendidikan  Tinggi Republik  Indonesia  pada  skema  Hibah Penelitian  Tesis  Magister  tahun  pendanaan 2019  dan  Program  Studi  S2  Magister  Teknik Kimia,  Jurusan  Teknik  Kimia,  Fakultas Teknik,  Universitas  Muhammadiyah  Jakarta (UMJ)  dan  LPPM  UMJ  atas  fasilitas  dan dukungan terkait pendanaan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Azamia,  M.  (2012). Chemical  Laboratory Liquid  Waste  Processing  in  Decreasing Organic  Levels  and  Heavy  Metals  Fe, Mn, Cr With the Method of Coagulation and  Adsorption. (bachelor  research paper) FMIPA- UI. Jakarta. Fajarwati,  I.  (2015). Groundwater  Treatment With  a  Multifiltration  System  Using Shells,  Zeolites,  and  Activated  Carbon. Student Journal of Environmental Engineering  Bachelor  degree:  Vol.  1, No. 1. UNTAN. Pontianak. Kristiana I, Joll C, Heitz A. (2011). Powdered activated carbon coupled with enhanced coagulation  for  natural  organic  matter removal  and  disinfection  by-product control:  Application  in  a  Western Australian water treatment plant . Chemosphere, 83:661-7. Hendra,  R.  (2008). Manufacture  of  Activated
Carbon  Made  from  Indonesian  Coal with  Physics  Activation  Methods  and Characteristics.
(research
paper Department of Mechanical Engineering).
University of Indonesia.
Khimayah.  (2015). Variations  in  Zeolite
Diameter  to  Reduce  Iron  (Fe)  Levels  in Well  Dig  Water .  Skripsi.  Universitas Diponegoro. Semarang. Larasati,  I.A.;  Susanawati,  D.L.;  dan  Suharto,
B.  (2014). Effectiveness  of  Heavy  Metal Adsorption  on  Leachate  Water  Using
Activated  Carbon,  Zeolite,  and  Silica
Gel  in  TPA  Tlekung,  Batu .  Journal  of Natural  Resources  and  Environment. Malang. Mulyati,  S.  (2006). Potential  of  Local  Coal with  Treatment  as  Adsorbent  for Handling  Liquid  Benzene  and  Toluene
Waste. Research  Paper.  Department  of Gas  and  Petrochemical  Engineering. Universitas Indonesia. Depok. Setiaka, J; Ulfin, I; dan Widiastuti, N. (2010).
Metal Ion Adsorption Cu (II) In Solution at  Coal  Base  Ash  Using  Column Method . Makalah. Jurusan Kimia FMIPA. ITS. Surabaya