## Jurnal Teknik Lingkungan Volume 19 Nomor 2, Oktober 2013 (Hal 130-139)

## PENGGUNAAN LEMPUNG SEBAGAI ADSORBEN DAN COAGULANT AID DALAM PENYISIHAN COD LIMBAH CAIR TEKSTIL

## THE USE OF CLAY AS ADSORBENT AND COAGULANT AID IN COD REMOVAL FROM TEXTILE WASTEWATER
*1 Andita Rachmania Dwipayanidan 2 Suprihanto Notodarmodjo Program Studi Magister Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No. 10, Bandung 40132 e-mail: 1 andita.rachmania@gmail.com, 2 suprihanto@ftsl.itb.ac.id
Abstrak: Terdapat  dua  sub  penelitian  yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini,  yang  keduanya  dilakukan  secara batch pada temperatur kamar. Sub penelitian pertama adalah uji adsorpsi terhadap kemampuan masing-masing lempung dalam menyisihkan parameter COD air limbah. Dalam penelitian ini, variabel yang diteliti antara lain pH air limbah, dosis lempung, dan waktu kontak. Air limbah yang digunakan berasal dari efluen unit produksi tekstil  dengan  konsentrasi  COD  pada  rentang  230-285  mg/L.  Tujuan  penelitian  adalah  memperoleh  kondisi optimum  penelitian  pada  kemampuan  kedua  jenis  lempung  untuk  menyisihkan  parameter  COD  air  limbah. Setelah  didapat  kondisi  optimum,  dilakukan  analisis  terhadap  kinetika  penyisihan  COD  menggunakan  model isoterm  Langmuir  dan  Freundlich.  Kondisi  optimum  pada penggunaan  lempung  sawah  dan  coklat  antara  lain pada  pH  7,  dosis  lempung  sebesar  15  gr/L  dan  30  mg/L.  Penyisihan  COD  mencapai  stagnan  ketika  waktu kontak  mencapai  120  menit.  Pada  kondisi  ini,  penyisihan  COD  yang  terjadi  pada  lempung  sawah  dan  coklat mencapai 48,5%  dan  26,65%.  Faktor  yang  mempengaruhi  kemampuan adsorben  lempung  terkait  dengan  sifat morfologi lempung yang digunakan. Sub penelitian yang kedua adalah studi mengenai potensi lempung sebagai coagulant  aid.  Variabel  penelitian  yang  dilakukan  yaitu  variasi  dosis  lempung  dan  pH  air  limbah.  Pada penggunaan  koagulan  alum  sebesar  30  mg/L,  penambahan  dosis  lempung  sawah  sebanyak  30  mg/L  mampu meningkatkan  efisiensi  penyisihan  COD  dari  12,07%  menjadi  13,2%.  Namun  efisiensi  ini  belum  bisa mengimbangi efisiensi penyisihan COD dengan penggunaan alum sebesar 40 mg/L, yaitu 17,24%.
Kata kunci: adsorpsi, coagulant aid, lempung, COD, limbah cair tekstil.
Abstract: There are two sub researches that are conducted in this research, both researches were done batch at the room temperature. The first sub research is analysis of adsorption capability of clays for organic compounds removal (COD) from textile wastewater. In this research, the variables that examined were wastewater pH level, dosages  of  clays,  and  contact  time  on  adsorption  process.  The  wastewater  that  used  were  originated  from effluents of textile production units with concentration of COD approximately 230-285 mg/L. The purpose of this research was to obtain the optimum conditions for the ability of both kinds of clays to remove COD parameter of waste  water.  After  the  optimum  condition  was  obtained,  analysis  then  carried  out  to  the  determination  of adsorption kinetics for COD removal, using Langmuir and Freundlich isotherm models. Optimum conditions on the  use  of  field  and  brown  clays  were  at  pH  7  and  the  dose  of  clays  of  15  gr/L  and  30  mg/L.  COD  removal reaches its stagnant level at the contact time of 120 minutes. At this condition, COD removal for field and brown clay  reach  48.5%  and  26.65%.  Factors  that  affect  the  clay’s  capability  as  adsorbent  are  associated  by  the morphological  properties  of  clay.  The  second  sub  research  is  clay’s  potential  as  coagulant  aid  for  COD removal. The research variables that were conducted were variation of dosages of clay and wastewater pH level. For the use of 30 mg/L of alum coagulant, the addition of 30 mg/L of field clay was able to improve the COD removal efficiency from 12.07% to 13.2%, while the use of brown clays generate the COD removal to 16,98%. But this COD removal efficiency level was still lower than one with the use of 40 mg/L of alum, that is 17.24%.
Keywords: adsorption, coagulant aid, clays, COD, textile wastewater.

## PENDAHULUAN
Industri  tekstil  merupakan  salah  satu  bidang  industri  penting  dalam  perekonomian  Indonesia. Proses produksi industri tekstil terdiri dari proses pencucian, pemerasan, pengeringan, dan pewarnaan. Proses pewarnaan kain tekstil menghasilkan limbahyang telah diketahui mengandung senyawa kimia, surfaktan, dissolved  solids ,  dan  kemungkinan  mengandung  logam  berat  seperti  Cr,  Ni,  dan  Cu
(Kannan, et  al .,  2001).  Senyawa-senyawa  tersebut  dapat  terkandung  pada  air  limbah  dalam  bentuk terlarut maupun tersuspensi.
Pada  umumnya,  pengolahan  limbah  dapat  dilakukan  secara  fisik,  kimia,  dan  biologi. Pengolahan-pengolahan tersebut umumnya dilakukan untuk menyisihkan senyawa yang terlarut dalam air  limbah,  karena  senyawa  tersuspensi  dapat  dilakukan  dengan  cara  pengendapan  maupun sentrifugasi. Namun pengolahan kimia, fisik, maupun biologi yang biasa diterapkan seringkali dirasa menjadi  kurang  efektif  karena  semakin  kompleksnya  limbah  yang  dihasilkan  dan  biaya  operasional yang tinggi (Sugiarto, 2002 dalam Hadiwidodo, et al. , 2009).
Salah  satu  pengolahan  fisik  yang  umum  diaplikasikan  adalah  proses  koagulasi  dan  flokulasi. Proses  koagulasi  dan  flokulasi  mencakup  penambahan  senyawa  kimia  dan  proses  agitasi  sehingga terjadi  destabilisasi  partikel  koloid  yang  pada  akhirnya  menghasilkan  partikel  flok  yang  mampu terendapkan.  Senyawa  kimia  yang  ditambahkan  disebut  koagulan.  beberapa  contoh  senyawa  kimia anorganik yang umum digunakan sebagai koagulan antara lain: alum, kalsium hidroksida ( lime ), ferri klorida, dan ferro sulfat (Tchobanoglous, 2004).
Untuk meningkatkan performa proses koagulasi,biasanya dapat dilakukan penambahan senyawa lain,  yang  disebut coagulant  aid . Coagulant  aid kimia  yang  umum  digunakan  adalah  senyawa  jenis polimer.  Selain  berfungsi  meningkatkan  performa  koagulasi,  penambahan coagulant  aid juga bertujuan mengurangi penggunaan koagulan yang dibutuhkan. Namun,  senyawa polimer yang paling banyak digunakan sebagai coagulant aid memiliki harga jual yang tinggi di pasaran.
Adsorpsi  merupakan  proses  yang  memiliki  prospek  yang  baik  dalam  mengolah  limbah  cair tekstil  (Robinson, et  al .,  2001;  Kamel, et  al .,  1991;  dalam  Mumin, et  al .,  2007).  Adsorpsi  adalah proses pemusatan molekul atau ion adsorbat pada lapisan permukaan adsorben, baik secara fisik atau kimia  (Muhdarina, et  al .,  2010).  Pada  beberapa  tahun  terakhir,  banyak  penelitian  dilakukan  dengan tujuan  mencari  material  dengan  harga  murah,  tersedia  secara  lokal,  dan  efektif  bekerja  sebagai adsorben, seperti biopolymer dan clay mineral s (Errais, et al ., 2012).
Jenis  lempung  yang  paling  banyak  digunakan  sebagai  nano-adsorben  adalah  lempung montmorilonite/smectite dan lempung kaolinit (Liu, et al ., 2007). Penelitian terdahulu yang dilakukan Adebowale, et  al (2006)  mengenai  adsorpsi  ion  logam  oleh  lempung  menunjukkan  bahwa  tingkat adsorpsi logam  meningkat  dengan penambahan konsentrasi awal, pH, dan dosis adsorben (Al-Jlil, et al ., 2009).
Penelitian  ini  bertujuan  melakukan  studi  mengenai  prospek  lempung  lokal  sebagai coagulant aid khususnya  dalam  penyisihan  senyawa  organik  yang  terdapat  dalam  limbah.  Penelitian  mengenai kombinasi  antara  proses  koagulasi-adsorpsi  telah  dilakukan,  salah  satunya  oleh  Shen  dan  Chaung (1998). Dalam penelitian ini, digunakan koagulan polydially dimethyil ammonium chloride (PPDAC) dan adsorben dari karbon teraktivasi ( activated carbon ) berukuran 100 mesh.
Kesimpulan penelitian yang dilakukan adalah bahwa penambahan adsorben karbon pada proses koagulasi  terbukti  efektif  dalam  penyisihan  senyawa  organik  karbon  terlarut  karena  masing-masing proses mampu melengkapi kekurangan satu sama lain. Senyawa organik yang disisihkan oleh proses koagulasi  merupakan  senyawa  dengan  berat  molekul  yang  tinggi  dan  memiliki  muatan  negatif. Sementara penggunaan karbon aktif lebih efektif untuk mengadsorpsi senyawa dengan berat molekul yang kecil dan tidak bermuatan.

## METODOLOGI
Penelitian  ini  terdiri  dari  dua  sub  penelitian  yang  dalam  pelaksanaannya  mencakup  beberapa tahapan,  yaitu  karakterisasi  awal  limbah  tekstil  dan  analisa  morfologi  lempung,  analisa  kemampuan adsorpsi lempung, dan analisa lempung sebagai coagulant aid .

## Karakterisasi awal limbah dan analisa morfologi lempung
Tahapan ini terdiri dari analisis terhadap kandungan mineral dan morfologi tanah lempung, dan kualitas  limbah  cair  tekstil.  Parameter  yang  diukur  untuk  kualitas  limbah  cair  terutama  parameter- parameter  dalam  baku  mutu  SK  Gub-Jabar  No.  6  Tahun  1999  tentang  baku  mutu  limbah  industri tekstil.  Parameter-parameter  tersebut  antara  lain:  BOD,  COD,  TSS,  Fenol,  Kromium  Total  (Cr), Minyak  dan  Lemak,  dan  pH.  Sementara  analisa  kandungan  mineral  dan  morfologi  lempung  salah satunya adalah analisis XRD.

## Analisis kemampuan adsorpsi lempung
Proses  adsorpsi  dilakukan  secara batch terhadap  kedua  jenis  lempung.  Uji  adsorpsi  dilakukan terhadap  variasi  pH  air  limbah,  dosis  lempung,  dan  waktu  kontak  yang  dilakukan  secara  bertahap. Lempung  yang  digunakan  ditumbuk  dan  diayak  terlebih  dahulu  sehingga  didapat  lempung  dengan ukuran  yang  diinginkan  (40-100  mesh).  Tujuan  analisa  ini  adalah  menentukan  kondisi  optimum penelitian pada kemampuan kedua jenis lempung untuk menyisihkan parameter COD air limbah.

## Analisis lempung sebagai coagulant aid
Penelitian  ini  bertujuan  membandingkan  efisiensi  penyisihan  COD  dengan  dan  tanpa penambahan lempung ke dalam sistem koagulasi. Variabel penelitian yang diambil antara lain: variasi jenis  lempung  yang  digunakan  dan  variasi  dosis  lempung.  Dari  variabel-variabel  tersebut,  dicari kondisi  optimum  penggunaan  lempung  sebagai coagulant  aid untuk  kemudian  dibandingkan  dengan koagulasi tanpa penambahan lempung.

## Analisis data
Untuk  mendeskripsikan  mekanisme  adsorpsi,  dapat  digunakan  model  isoterm  Langmuir  dan Freundlich (Fair, et al ., 1968). Bentuk isoterm Langmuir ditampilkan pada Persamaan 1 , sedangkan isoterm Freundlich pada Persamaan 2 .
𝐶 𝑒 𝑞 𝑒 = ( 1 𝑞 𝑚 𝐾 𝐿 ) + 1 𝑞 𝑚 𝐶 𝑒 ( Persamaan 1)
log 𝑞 𝑒 = log 𝐾 𝑓 + ( 1 𝑛 ) log 𝐶 𝑒
( Persamaan 2 )
q adalah  massa  zat  teradsorpsi  per  satuan  berat  sorbent  (mg/g), C e adalah  konsentrasi  zat  pada keadaan  setimbang, K L adalah  konstanta  Langmuir, K f adalah  konstanta  Freundlich,  dan 1 𝑛 adalah faktor  heterogenitas.  Isoterm  Freundlich  telah  digunakan  secara  luas  oleh  peneliti  sebagai  cara sederhana untuk menganalisis adsorpsi senyawa organik (Joseph, et al ., 2012).

## HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik air limbah
Limbah yang digunakan berasal dari efluen unit produksi suatu industri tekstil di Bandung (PT. X). Analisa kualitas limbah awal dilakukan dengan berpedoman pada baku mutu limbah tekstil yang diatur dalam SK Gubernur Jawa Barat No. 6 Tahun 1999. Hasil analisa ditampilkan pada Tabel 1. Tingginya  nilai  parameter  organik,  yaitu  COD  dan  BOD  mengindikasikan  bahwa  air  limbah memiliki  kandungan  organik  yang  tinggi,  yang  kemungkinan  berasal  dari  zat  warna  yang  digunakan dalam proses produksi. Selain dari proses pewarnaan, tingginya konsentrasi pencemar organik berasal dari  proses  basah  dalam  produksi  kain,  yang  mencakup  proses  penghilangan  kanji  ( desizing ), penggelantangan ( bleaching ), dan pelepasan wax ( scouring ) (Komarawidjaja, 2007).
Tabel 1. Hasil analisa kualitas air limbah tekstil.
No Parameter Analisis Satuan Metoda Kadar Maksimum* HasilAnalisa 1 BOD mg/L SMEWW 5210-B 60 125 2 COD mg/L SMEWW 5220-B 150 281,6 3 TSS mg/L SMEWW 2540-D 50 102 4 Fenol mg/L SMEWW 5530-C 0,5 0,214 5 Kromium total (Cr) mg/L SMEWW 3500-Cr 1,0 0,088 6 Minyak & Lemak mg/L SMEWW 5520-D 3,0 12,4 7 pH - SMEWW 4500-H + 6,0 – 9,0 7,38
*Baku mutu mengacu kepada SK GUB-JABAR No. 6 Tahun 1999.

## Karakteristik adsorben
Analisa  karakteristik  lempung  yang  dilakukan  mencakup  analisa  morfologi  dan  kandungan mineral  pada  lempung.  Komposisi  mineral  lempung  sawah  dan  lempung  coklat  hasil  analisa  XRD ditampilkan pada Tabel 2 dan 3 .
Tabel 2 . Jenis mineral pada lempung coklat. Jenis mineral Rumus kimia Quartz SiO 2 Kaolinite Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Muscovite (K, Na) Al 2 (Si, Al) 4 O 10 Tabel 3 . Jenis mineral pada lempung sawah. Jenis mineral Rumus kimia Kaolinite Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Albite, calcian, ordere (Na, Ca) Al (Si, Al) 3 O 8 Muscovite (K, Na) Al 2 (Si, Al) 4 O 10 Cristobalite SiO 2 Montmorillonite CaO 2 (Al, Mg) 2 Si 4 O 10 (OH)
Analisa mineral lempung secara umum bersifat monoton: kaolinite, gibbsite, hematite, goethite, maghemite, dan Ti mineral (biasanya ilmenite dan anatase) adalah kelompok mineral yang menonjol yang  terdapat  pada  fraksi  lempung  (Schaefer, et  al .,  2008).Terlihat  bahwa  secara  umum  kedua  jenis lempung  yang  digunakan  memiliki  mineral  jenis  kaolonit.  Menurut  Kogure,  dkk  (2010),  senyawa kaolinit merupakan senyawa yang mampu membentuk senyawa dispersi yang stabil.
Grup  kaolin  mempunyai  sifat  diantaranya:  mudah  mengembang  atau  mengerut  dan  sulit dihancurkan  (stabil)  (Notodarmojo,  2005).  Selain  grup  kaolin,  terdapat  pula  kandungan montmorillonite yang termasuk ke dalam grup mineral smektite. Mineral smektit mempunyai muatan negatif yang menyebabkan mineral ini sangat reaktif (Nilawati, 2013).

## Pengaruh pH terhadap adsorpsi senyawa organik
Pada tahap percobaan ini dilakukan analisis efisiensi penyisihan parameter zat organik (COD) terhadap variasi pH air limbah, yaitu pada pH 4, 5, 6, 7, 8, dan 9. Adsorben ditambahkan sebanyak 2,5 gr/L  untuk  kedua  jenis  lempung.  Proses  adsorpsi  dilakukan  secara batch selama  120  menit.  Hasil penelitian ditampilkan pada Gambar 1 .
Gambar 1. Pengaruh pH terhadap efisiensi penyisihan COD pada air limbah tekstil melalui proses adsorpsi menggunakan lempung sawah dan lempung coklat.
0 10 20 30 40 50 60 3 4 5 6 7 8 9 10
Efi si e n si (% ) pH Lempung Sawah Lempung Coklat
Pada penggunaan lempung sawah, variasi pH air limbah yaitu 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 menghasilkan efisiensi penyisihan COD sebesar 26,84%; 26,84%; 29,14%; 36,06%; 31,45% dan 29,14%. Sementara untuk  penggunaan  lempung  coklat,  efisiensi  penyisihan  COD  terhadap  variasi  pH  berturut-turut sebesar 40,57%, 33,71%; 33,71%; 56,57%; 47,72%; dan 26,85%.
Bentuk  kurva  penentuan  pH  optimum  yang  ditampilkan  pada Gambar  1 adalah bell-shaped . Hal  ini  menunjukkan  bahwa  terdapat  suatu  nilai  optimum  dari  keseluruhan  variasi  yang  dilakukan. Untuk  penggunaan  lempung  sawah  dan  lempung  coklat,  pH  yang  menghasilkan  penyisihan  COD terbaik  ada  pada  pH  7.  Terlihat  bahwa  dari  pH  5  dan  6  terdapat  peningkatan  nilai  efisiensi  yang mencapai titik optimumnya pada pH 7. Namun pada derajat pH lebih dari pada 7, efisiensi penyisihan COD mengalami penurunan.
Hampir  semua  proses  adsorpsi  dipengaruhi  oleh  pH  larutan  (Mahmud,  2012).  Hal  ini  terjadi karena pH mempengaruhi sifat elektrokimia larutan dan muatan permukaan partikel atau koloid tanah. Pada  umumnya  proses  adsorpsi  akan  berlangsung  lebih  baik  pada  larutan  dengan  pH  rendah (Eckenfelder dalam Viariawan, 2004 dalam Eldya, 2009). Namun pH optimum sangat spesifik untuk tiap senyawa, sehingga larutan dengan pH rendah tidak selalu dapat dipastikan mampu menghasilkan proses adsorpsi yang baik.

## Pengaruh dosis lempung terhadap adsorpsi senyawa organik
Penelitian pengaruh dosis lempung terhadap adsorpsi dilakukan pada pH optimum yang didapat dari hasil percobaan sebelumnya. Penelitian dilakukan secara batch selama 120 menit dengan variasi dosis  lempung  sebesar  2,5;  5;  10;  15;  20; 25;  30;  dan  35  gr/L.  Analisa  dilakukan  terhadap  kapasitas adsorpsi  lempung  dan  efisiensi  penyisihan  COD  yang  dihasilkan.  Hasil  percobaan  ditampilkan  pada Gambar 2.
Untuk penggunaan lempung sawah, variasi dosis lempung sebanyak 2,5; 5; 10; 15; 20; 25; 30; dan  35  gr/L  memberikan  hasil  efisiensi  penyisihan  COD  sebesar  29,7%;  27,51%;  30,2%;  35,5%, 30,2%; 30,2%, dan 27,51%. Hasil optimumnya dicapai pada penggunaan lempung sebanyak 15 mg/L dengan  kapasitas  adsorpsi  per-dosis  yang  ditambahkan  yaitu:  83,17;  68,79;  75,5;  88,92;  75,5;  75,5; dan 68,79 mg/g. Sedangkan pada penggunaan lempung coklat, penambahan dosis sebanyak 2,5; 5; 10; 15; 20; 25; 30; dan 35 gr/L memberikan hasil efisiensi penyisihan COD secara berturut-turut sebesar 33,18%; 33,18%; 30,87%; 37,78%; 37,78%; 40,09%, dan 37,28% dengan kapasitas adsorpsi per-dosis yang ditambahkan yaitu: 92,9; 92,9; 86,45; 105,8; 105,8; 112,25; dan 104,38 mg/g.
Adsorpsi interfacial dari  molekul  organik  meningkat  seiring  dengan surface  activity dan ukurannya. Mekanisme adsorpsi interfacial tergantung pada struktur adsorben, dan tidak hanya ukuran relatif dari area interfacial yang dimiliki. Adsorben dengan ukuran pori yang lebih besar, semestinya mampu mengadsorpsi molekul maupun partikel koloid lebih baik (Fair, et al ., 1968).
(a) Lempung Sawah (b) Lempung Coklat (b) Gambar 2. Grafik pengaruh dosis lempung terhadap efisiensi penyisihan COD dan kapasitas adsorpsi.
0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 25 30 35 K ap asi tas A d sor p si ( m g/ g) Efi si e n si Pen yi si h an COD (% ) Dosis Lempung (gr/L) kapasitas adsorpsi efisiensi penyisihan 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40
K ap si tas A d sor p si ( m g/ g) Efi si e n si Pen yi si h an COD (% )
Dosis Lempung (gr/L) kapasitas adsorpsi efisiensi penyisihan

## Pengaruh waktu kontak terhadap adsorpsi senyawa organik
Dalam  suatu  proses  adsorpsi,  proses  akan  terus  berlangsung  selama  belum  tercapai  titik kesetimbangan. Oleh karena itu, untuk menentukan  distribusi kesetimbangan antara adsorben dengan adsorbat  dilakukan  percobaan  dengan  variasi  waktu  kontak.  Penentuan  waktu  kesetimbangan dilakukan  untuk  mengetahui  kapan  suatu  bahan  penyerap  mengalami  kejenuhan  sehingga  proses adsorpsi terhenti (Nilawati, 2013).
(a) Lempung Sawah
(b) Lempung Coklat
Gambar 3. Grafik pengaruh waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan COD dan kapasitas adsorpsi.
Pada penelitian ini, dilakukan analisa kemampuan adsorpsi pada kondisi-kondisi optimal yang telah didapat sebelumnya (pH=7, dosis lempung sawah = 15 gr/L, dan dosis lempung coklat = 30 gr/L. Selanjutnya  pada  masing-masing  kondisi  tersebut,  dilakukan  analisa  terhadap  variasi  waktu  kontak, yaitu  selama  30,  60, 90,  120,  150,  dan  180  menit.  Hasil  analisa  pengaruh  waktu  kontak  ditampilkan pada Gambar 3 . Gambar 3 menunjukkan bahwa semakin lama waktu kontak antara adsorbat dengan adsorben, maka semakin banyak adsorbat yang teradsorpsi. Hal ini terlihat dari peningkatan kapasitas adsorpsi pada  kedua  lempung  yang  digunakan.  Untuk  kedua  jenis  lempung,  terdapat  titik  optimum  dimana efisiensi penyisihan COD mencapai stagnansi (keseimbangan).
Untuk  penggunaan  lempung  sawah,  efisiensi  penyisihan  COD  pada  menit  ke-30,  60,  90,  120, 150, dan 180 berturut-turut antara lain: 35,23%; 37,14%, 42,85%, 48,57%; 48,57%; dan 48,57%. Dari hasil  tersebut,  terlihat  bahwa  penyisihan  COD  mulai  stagnan  pada  menit  ke-120.  Sedangkan  untuk penggunaan lempung coklat, efisiensi penyisihan COD pada menit ke-30, 60, 90, 120, 150, dan 180 berturut-turut antara lain: 23,83%; 24,67%; 26,43%; 27,63%; 28,3%; dan 28,84%. Perubahan efisiensi penyisihan  COD  per  waktu  pada  penggunaan  lempung  coklat  tidak  terlihat  terlalu  signifikan  jika dibandingkan  dengan  penggunaan  lempung  sawah.  Oleh  karena  itu,  kesimpulan  tentang  waktu tercapainya titik keseimbangan adsorpsi dapat diperkirakan terjadi pada menit ke-120.
Kemungkinan  mekanisme  adsorpsi  dengan  lempung  coklat  terjadi  pada  waktu  yang  lebih singkat daripada dengan penggunaan lempung sawah (kurang dari 30 menit), sehingga pada menit ke- 30  sampai  120  perubahannya  tidak  lagi  terjadi  secara  signifikan.  Proses  sorpsi  umumnya  berjalan dengan  cepat  pada  tahap  awal,  kemudian  perlahan-lahan  akan  menurun,  yang  disebut  kondisi keseimbangan (Notodarmojo,  2005).  Keseimbangan  yang  dimaksud  yaitu  dimana  laju  sorpsi  sama dengan laju desorpsi, walaupun nyatanya pada beberapa larutan hampir tidak pernah tercapai, karena proses yang terjadi adalah proses kinetik (Notodarmojo, 2005).

## Penentuan model isoterm proses adsorpsi
Penentuan  model  isoterm  adsorpsi  senyawa  organik  dilakukan  pada  kondisi  optimum  masing- masing  lempung.  Analisa  isoterm  Langmuir  mengikuti  persamaan  pada pers  1 .  Dari  kurva  linier hubungan antara C/m versus C, dapat ditentukan nilai Q m dari kemiringan ( slope ) dan K L dari intercept kurva. Model isoterm Langmuir untuk masing-masing lempung ditampilkan pada Gambar 4 .
0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 0 30 60 90 120 150 180 K ap asi tas A d sor p si ( m g/ g)
Efi si e n si Pen yi si h an COD (% ) Waktu Kontak (menit) kapasitas adsorpsi efisiensi penyisihan 30 50 70 90 110 0 20 40 60 80 100 0 30 60 90 120150180 K ap asi tas A d sor p si ( m g/ g) Efi si e n si Pen yi si h an COD (% ) Waktu Kontak (menit) kapasitas adsorpsi efisiensi penyisihan
(a) Lempung Sawah
(b) Lempung Coklat
(b) Gambar 4. Isoterm langmuir proses adsorpsi.
Persamaan  Freundlich  merupakan  persamaan  empiris  yang  digunakan  untuk  menggambarkan sistem  heterogen,  dimana  hal  ini  ditandai  oleh  faktor  heterogenitas,  1/n  (Wicaksono  dan  Effendi, 2012).  Persamaan  isoterm  Freundlich  diperoleh  dengan  membuat  plot  antara  nilai  log  q  dan  log  C e . Hasilnya  ditampilkan  pada Gambar  5. Nilai  koefisien  masing-masing  persamaan  ditampilkan  pada Tabel 4 .
(a) Lempung Sawah (b) Lempung Coklat
Gambar 5. Isoterm freundlich proses adsorpsi.
Dalam menggambarkan mekanisme adsorpsi COD menggunakan lempung coklat dan lempung sawah, model isoterm Freundlich mampu mendeskripsikannya lebih baik dibandingkan dengan model isoterm Langmuir. Hal ini terlihat dari nilai koefisien determenasi (R 2 ) isoterm Freundlich yang lebih mendekati  nilai  1  daripada  isoterm  Langmuir.  Nilai  K L yang  negatif  pada  isoterm  Langmuir menunjukkan  bahwa  data  percobaan  yang  diperoleh  pada  proses  adsorpsi  COD  menggunakan lempung coklat dan lempung sawah tidak memiliki kesesuaian dengan model isoterm Langmuir.
Nilai  1/n  yang  kurang  dari  satu  menunjukkan  bahwa  adsorben  telah  jenuh  dengan  molekul adsorbat  ketika  energi  adsorpsi  menurun  terhadap  kerapatan  permukaan.  Hal  ini  karena  harga  1/n berhubungan  dengan  besarnya  gaya  dorong  ( driving  force )  adsorpsi  dan  distribusi  situs-situs  energi pada adsorben (Karanfil, et al ., 1999 dalam Mahmud, 2012).
Tabel 4. Nilai K L , Qm, K F , 1/n dan R 2 dari model isoterm langmuir dan freundlich proses adsorpsi lempung sawah dan coklat terhadap penyisihan COD.
Isoterm Langmuir Isoterm Freundlich Lempung K L (L/mg) Q m (mg/g) R 2 K F (mg/g)/(mg/L) 1/n 1/n R 2 Sawah -0,01274 41,6667 0,995 7,9x10 4 -1,364 0,996 Coklat -0,00783 16,12903 0,998 1,17x10 8 -2,809 0,999
y = 0.0243x - 1.8841 R² = 0.9953 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 100 110 120 130 140 150 160 Ce /q e Ce (mg/L) y = 0.0623x - 7.921 R² = 0.998 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 160 165 170 175 180 Ce /q e Ce (mg/L) y = -1.3642x + 4.8989 R² = 0.9965 1.9 1.95 2 2.05 2.1 2.06 2.08 2.1 2.12 2.14 2.16 2.18 2.2 Log q Log Ce y = -2.8093x + 8.0712 R² = 0.999 1.74 1.76 1.78 1.8 1.82 1.84 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 Log q Log Ce
Pengaruh dosis penambahan lempung sebagai coagulant aid terhadap penyisihan COD Percobaan  dilakukan  dengan  terlebih  dahulu  menentukan  dosis  optimum  koagulan  (alum) melalui percobaan jar test . Variasi dosis koagulan yang ditambahkan adalah sebesar 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 mg/L alum. Gambar 6 menunjukkan hasil jar test terhadap dosis optimum alum. Dari Gambar 6 , dapat disimpulkan bahwa penyisihan COD tertinggi terjadi pada penambahan alum  sebanyak  40  mg/L,  yaitu  sebesar  17,24%.  Setelah  diketahui  dosis  optimum  alum,  dilakukan percobaan  dengan  penambahan  lempung  ke  dalam  proses  koagulasi-flokulasi.  Dosis  alum  yang digunakan bukan merupakan dosis optimum, melainkan sebanyak satu level dibawah dosis optimum, yaitu  sebesar  30  mg/L.  Hal  ini  dilakukan  mengingat  tujuan  penelitian  adalah  membuktikan  hipotesa bahwa  penambahan  lempung  sebagai coagulant  aid mampu  mengurangi  kebutuhan  koagulan  kimia dalam proses koagulasi-flokulasi.
Selanjutnya,  dengan  dosis alum  sebesar 30  mg/L,  diambil  variasi  dosis  lempung  dengan  dosis maksimumnya  adalah  sebanyak  dosis  alum  yang  digunakan,  yaitu  sebanyak  15,  20,  dan  30  mg/L lempung. Gambar 7 menunjukkan hasil koagulasi-flokulasi setelah dilakukan penambahan coagulant aid lempung.
Gambar 6. Grafik efisiensi penyisihan kekeruhan pada variasi penambahan koagulan alum.
Gambar 7 . Grafik pengaruh penambahan lempung pada koagulasi-flokulasi menggunakan alum.
Penggunaan  lempung  sebagai coagulant  aid dilakukan  untuk  membandingkan  efisiensi  yang dicapai  terhadap  proses  koagulasi-flokulasi  dengan  alum  pada  dosis  30  mg/L  dan  40  mg/L.  Untuk penggunaan lempung sawah, penambahan dosis sebanyak 15, 20, dan 30 mg/L lempung menghasilkan efisiensi  sebesar  1,88%;  11,3%;  dan  13,2%,  sementara  untuk  lempung  coklat,  efisiensinya  berturut- turut sebesar 3,77%; 9,43%; dan 16,98%.
Dari  hasil  tersebut,  dapat  disimpulkan  bahwa  penambahan  dosis  lempung  yang  lebih  banyak mampu menghasilkan efisiensi penyisihan COD lebih tinggi, baik dalam penggunaan lempung sawah maupun  lempung  coklat.  Hal  ini  terjadi  karena  lempung  mampu  bertindak  sebagai  adsorben  bagi
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 120 Efi si e n si Pen yi si h an
K e ke ru h an (% ) Dosis Alum (mg/L) 0 5 10 15 20 15 20 30 Efi si e n si Pen yi si h an COD (% ) Dosis Lempung (mg/L) lempung sawah lempung coklat alum (dosis 30 mg/L)
alum (dosis 40 mg/L)
senyawa organik, sehingga efisiensi penyisihan senyawa organiknya sebanding dengan dosis lempung yang ditambahkan.
Efisiensi maksimum pada variasi dosis 15, 20, dan 30 mg/L lempung sawah dan lempung coklat dengan penggunaan alum sebanyak 30 mg/L adalah sebesar 13,2% dan 16,98%. Nilai ini lebih besar daripada koagulasi dengan hanya menggunakan alum sebanyak 30 mg/L (efisiensi mencapai 12,06%). Hal  ini  terjadi  karena  kombinasi  koagulasi-adsorpsi  mampu  melengkapi  kekurangan  satu  sama  lain. Senyawa  organik  yang  disisihkan  oleh  proses  koagulasi  merupakan  senyawa  dengan  berat  molekul yang  tinggi  dan  memiliki  muatan  negatif.  Sementara  penggunaan  lempung  lebih  efektif  untuk mengadsorpsi  senyawa  dengan  berat  molekul  yang  kecil  dan  tidak  bermuatan  (Shen  dan  Tai-Hua, 1998).  Namun  ternyata  hasil  tersebut  masih  lebih  rendah  dibandingkan  efisiensi  penyisihan  COD dengan penggunaan alum pada dosis optimumnya (40 mg/L), yaitu sebesar 17,24%.

## KESIMPULAN
Kedua  jenis  lempung  yang  digunakan  memiliki  kemampuan  sebagai  adsorben  terhadap konsentrasi  zat  organik  dalam  air  limbah.  Kondisi  optimum  pada  penggunaan  lempung  sawah  dan coklat antara lain pada pH 7, dosis lempung sebesar 15 gr/L dan 30 mg/L. Penyisihan COD mencapai stagnan  ketika  waktu  kontak  mencapai  120  menit  untuk  penggunaan  lempung  sawah,  dan  sekitar menit  ke  90  pada  penggunaan  lempung  coklat.  Pada  kondisi  ini,  penyisihan  COD  yang  terjadi  pada lempung sawah dan coklat mencapai 48,5% dan 26,65%. model isoterm yang cocok menggambarkan mekanisme adsorpsi organik oleh lempung adalah Isoterm Freundlich.
Penggunaan  lempung  sebagai cogulant  aid mampu  menghasilkan  efisiensi  yang  lebih  tinggi daripada koagulasi tanpa penambahan alum. Untuk penggunaan lempung sawah dan lempung coklat efisiensinya  mencapai  13,2%  dan  16,98%  yaitu  pada  penambahan  sebanyak  30  mg/L  lempung. Namun  ternyata  hasil  tersebut  masih  lebih  rendah  dibandingkan  efisiensi  penyisihan  COD  dengan penggunaan alum pada dosis optimumnya (40 mg/L), yaitu sebesar 17,24%.

## Daftar Pustaka
Al-Jlil, Saad A., dan Alsewailem, Fares D. A. 2009. Lead Uptake by Natural Clay. Jurnal of Applied Sciences 9 (22): 4026-4031, 2009 .
Baku Mutu SK Gub-Jabar No. 6 Tahun 1999 tentang limbah industri.
Errais,  Emna.,  Duplay,  J.,  Elhabiri,  M.,  Khodja,  M.,  Ocampo,  R.,  Baltenweck-Guyot,  R.,  Darragi,  F.  2012. Anionic RR120 Dye Adsorption onto Raw Clay: Surface Properties and Adsorption Mechanism. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng, Aspects 403 (2012) 69-7B.
Fair,  Gordon  Maskew.,  John  Charles  Geyer,  Daniel  Alexander  Okun.  1968.  “Water  & wastewater  engineering Vol. 2 Water purification & wastewater treatment and disposal”. USA: John Wiley & Sons, Inc
Hadiwidodo,  Mochtar.,  Huboyo,  H.  S.,  Indriasarimmawati.  2009.  Penurunan  Warna,  COD,  dan  TSS  Limbah Cair Industri Tekstil Menggunakan Teknologi Dielectric Barrier Discharge dengan Variasi Tegangan dan Flow Rate Oksigen. Jurnal Presipitasi Vol. 7 No. 2 September 2009.
Joseph,  Lesley.,  Flora,  Joseph  R.V.,  Park,  Yong-Gyun.,  Badawy,  M.,  Saleh,  H.,  Yoon,  Y.  2012.  Removal  of Natural  Organic  Matter  from  Potential  Drinking  Water  Sources  by  Combined  Coagulation  and Adsorption Using Carbon Nanomaterials. Separation and Purification Technology 95 (2012) 64-72. Kannan,  Nagarethinam.,  Sundaram,  M.  M.  2001.  Kinetics  and  Mechanism  of  Removal  of  Methylene  Blue  by Adsorption on Various Carbons – a Comparative Study. Dyes and Pigments 51 (2001) 25-40. Kogure,  Toshihiro.,  Elzea-Kogel,  J.,  Johnston,  C.  T..,  Bish,  D.  L..  2010.  Stacking  Disorder  in  a  Sedimentary Kaolinite. Clays and Clay minerals, February 2010 Vol. 58 No. 1 p. 62-71.
Liu,  Peng.,  Zhang,  L.  2007.  Adsorption  of  Dyes  from  Aqueous  Solutions  or  Suspensions  with  Clay  Nano- Adsorbents. Separation and Purification Technology 58 (2007) 32-39.
Mahmud.  2012.  Analisis  dan  Karakterisasi  Bahan  Organik  Alami  (BOA)  Air  Gambut  dan  Mekanisme Penyisihan  BOA  Menggunakan  Tanah  Lempung  Gambut  (TLG)  sebagai  Adsorben  dan  Koagulan. Bandung: Disertasi Program Studi Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung.
Muhdarina.,  Muhammad,  A.  W.,  Muchtar,  A.  2010.  Prospektif  Lempung  Alam  Cengar  sebagai  Adsorben Polutan  Anorganik  di  dalam  Air:  Kajian  Kinetika  Adsorpsi  Kation  Co  (II). Reaktor,  Vol.  13  No.  2, Desember 2010, Hal. 81-88.
Mumin,  M.  A.,  Khan,  M.  M.  R..,  Akhter,  K.  F..,  Uddin,  M.  J..  2007.  Potentiality  of  Open  Burnt  Clay  as  an Adsorbent for the Removal of Congo Red from Aqueous Solution. Int. J. Environ. Sci. Tech., 4 (4): 525- 532.
Nilawati, Dewi. 2013. “Adsorpsi Nitrogen pada Limbah Urin Manusia dengan Menggunakan Tanah Diatomit”. Bandung: Tesis Program Studi Teknik Lingkungan ITB.
Notodarmojo, Suprihanto. 2005. “Pencemaran Tanah dan Air Tanah”. Bandung: Penerbit ITB. Schaefer,  C.  E.  G.  R.,  Fabris,  J.  D.,  Ker,  J.  C.  2008.  Minerals  in  The  Clay  Fraction  of  Brazilian  Latosols (Oxisols): a Review. Clay minerals, March 2008 Vol. 43 No. 1 p 137-154. Shen,  Yun-Hwei.,  Tai-Hua,  C.  1998.  Removal  of  Dissolved  Organic  Carbon  by  Coagulation  and  Adsorption From Polluted Source Water in Southern Taiwan. Environment International, Vol. 24, No. 4 pp. 497-503. Tchobanoglous, George. 2004. “Wastewater Engineering Treatment and Reuse”. Singapore: McGraw Hill. Wicaksono,  Imanudin.,  Agus  Jatnika  Effendi.  2012.  “Adsorpsi  Logam  Krom  dari  Larutan  Krom  (III)  Sulfat Menggunakan Electric Arc Furnace Slag (EAFS)”. Program Magister Teknik Lingkungan ITB.