## PEMANFAATAN LIMBAH BATANG JAGUNG SEBAGAI ADSORBEN ALTERNATIF PADA PENGURANGAN KADAR KLORIN DALAM AIR OLAHAN (TREATED WATER)
Fatimah Rahmayani, Siswarni MZ Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater Kampus USU, Medan 20155, Indonesia
Email : azzure_dealova@yahoo.com

## Abstrak
Berbagai  hasil  dari  limbah  pertanian  yang  memiliki  kadar  selulosa  tinggi  dapat  dimanfaatkan sebagai  adsorben  alternatif,  salah  satunya  adalah  adsorben  dari  limbah  batang  jagung,  dimana batang  jagung  kering  biasanya  menjadi  limbah  dan  dibakar  di  ladang  setelah  panen  yang tentunya  mengakibatkan  pencemaran  lingkungan.  Keadaan  ini  menjadi  motivasi  untuk memproduksi  bahan  yang  bernilai  tambah  dari  limbah  batang  jagung  yaitu  sebagai  adsorben alternatif untuk mengurangi kadar klorin dalam air olahan, proses pembuatan adsorben alternatif ini dilakukan dengan menggunakan aktivator asam sulfat dengan variasi konsentrasi 1%, 3% dan 5%  dengan ukuran  partikel  50 mesh  dan 70  mesh pada  suhu pemanasan 105 o C  dengan  variasi waktu adsorbsi 30, 60 dan 90 menit. Kondisi yang paling baik dari aktivasi yang diperoleh adalah pada  konsentrasi  aktivator  5%,  ukuran  partikel  70  mesh  dan  waktu  adsorbsi  90  menit,  dimana bilangan iodin yang diperoleh adalah 482 mg/L dan kadar klorin yang terserap adalah 96,08%. Dari  penelitian  yang  dilakukan  dapat  disimpulkan  bahwa  limbah  batang  jagung  dapat dimanfaatkan sebagai adsorben untuk mengurangi kadar klorin dalam air olahan.
Kata kunci : adsorben alternatif, batang jagung, aktivasi secara kimia

## Abstract
Various  result  of  agricultural  waste  that  contain  high  cellulose  can  be  used  as  an  alternative adsorbent. One of them was derived from dried corn stalks which traditionally burnt after harvest that  lead  to  environmental  pollution.  It  is  necessary  to  produce  the  value-added  materials  from corn stalks waste as an alternative adsorbent to reduce the level of chlorine in treated water. This process  was  performed  by  using  various  level  of  sulfuric  acid  concentration  1%,  3%  and  5%, particles  size  50  and  70  mesh  in  105 o C  with  adsorbtion  time  30,  60  and  90  minutes.  The  most favorable  activation  result  was  obtained  at  5%  concentration,  with  particle  size  70  mesh, adsorbtion time 90 minutes  and the iodine value was 482 mg/l with level of adsorbed chlorine was 96,08%.  Based  on  this  findings,  we  concluded  that  the  corn  stalks  waste  can  be  used  as  an alternative adsorbent in reducing the level of chlorine in treated water.
Keywords : alternative adsorbents, corn stalks,  chemical activation

## Pendahuluan
Melihat pentingnya pemakaian karbon aktif dalam  industri  sebagai  adsorben  dan  harganya cukup  mahal,  maka  sebagai  adsroben  alternatif dimanfaatkanlah limbah batang jagung.
Penelitian ini adalah tentang pemanfaatan limbah batang  jagung  sebagai  adsorben  alternatif  pada pengurangan  kadar  klorin  dalam  air  olahan ( treated  wate r).  Metode  pembuatan  arang  aktif yang  digunakan  adalah  metode  aktivasi  kimiawi dengan aktivator asam sulfat (H 2 SO 4 ).
Penelitian  mengenai  adsorben  alternatif sebelumnya  telah  banyak  dilakukan,  diantaranya adalah :
1. Penelitian  mengenai  adsorben  alternatif dimana  karbon  aktif  dibuat  dari  alang  – alang  dengan  hasil  uji  terhadap  kadar  abu, kadar  air,  bilangan  iodine,  angka  asam,
massa  jenis  dan  luas  spesifik  telah memenuhi  persyaratan  spesifik  sebagai sebuah karbon aktif  [7].
2. Penelitian  tentang  pembuatan  karbon  aktif dari  kulit  kacang  tanah  dimana  kondisi terbaik  daya  serapnya  terhadap  larutan iodine  yaitu  pada  suhu  pemanasan  450 o C dengan  lama  pemanasan  90  menit  dan  daya adsorbsi sebesar 1296 mg/g [6].
3. Penelitian  pemanfaatkan  limbah  batang jagung  sebagai  adsorben  untuk  menyerap ion  Tembaga  (II)  menghasilkan  kondisi optimum  yang  diperoleh  pada  kondisi aktivasi  300 o C  dan  waktu  aktivasi  selama  1 jam [2].
Permasalahan  pokok  yang  akan  dijawab dalam  penelitian  ini  adalah    mampukah adsorben dari batang   jagung   mengurangi  kadar
klorin  yang  terdapat  dalam  air  olahan  ( treated water ).  Untuk  itu  dirumuskanlah  beberapa permasalahan,  bagaimana  pengaruh  massa  dan waktu  kontak  adsorben  dari  batang  jagung terhadap  kualitas  air  olahan  ( treated water). Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi aktivator  H 2 SO 4 yang  dilakukan  terhadap bilangan iodin dari adsorben batang jagung  yang dibuat.

## Teori
Adsorben  merupakan  zat  padat  yang  dapat menyerap  komponen  tertentu  dari  suatu  fase fluida.  Kebanyakan  adsorben  adalah  bahan  – bahan  yang      sangat  berpori  dan  adsorbsi berlangsung  terutama  pada  dinding  –  dinding pori  atau  pada  letak  –  letak  tertentu  didalam partikel  itu.  Oleh  karena  pori  –  pori  biasanya sangat  kecil    maka  luas  permukaan  dalam menjadi  beberapa  orde  besaran  lebih  besar daripada permukaan luar dan bisa mencapai 2000 m/g.  Adsorben yang digunakan secara komersial dikelompokkan  menjadi  dua  yaitu  kelompok polar dan non polar
1. Adsorben polar disebut juga hydrophilic
2. Adsorben non polar disebut juga hydrophobic Menurut IUPAC ( Internationl Union of Pure and  Applied  Chemical )  ada  beberapa  klasifikasi pori yaitu :
a. Mikropori : diameter < 2 nm
b. Mesopori : diameter 2 – 50 nm
c. Makropori : diameter > 50 nm  [3]. Bahan  baku  pembuatan  karbon  aktif diperoleh  dari  darah,  daging  dan  tulang  hewan. Dari  tumbuh  –  tumbuhan  misalnya  kayu,  kayu lunak,  batang  jagung,  lumut  laut,  kulit  buah kapas, jerami, biji buah – buahan, kulit buah pala, limbah penyulingan tumbuh – tumbuhan dan lain sebagainya. [5]
Untuk setiap  unsur    klor aktif seperti klor tersedia  bebas  dan  klor  tersedia  terikat  tersedia analisa-analisa  khusus.  Namun  untuk  praktikum biasa hanya klor aktif (residu) ditentukan melalui suatu  analisa;  klor  tersedia  bebas  dan  klor tersedia  terikat  didapatkan  melalui  grafik klorinasi  breakpoint.  Klor  aktif  dapat  dianalisa melalui  titrasi  iodometri  atau  melalui  titrasi klorimetri  dengan  DPD.  Analisa  iodometri  agak sederhana dan  murah tetapi tidak sepeka  metode DPD.
Selain  metode  diatas  yang  digunakan  di laboratorium  juga  ada  metode  kasar  yang digunakan  dilapangan,  yaitu  memakai  alat komparator dengan ortotolidin.
Klor  aktif  akan  membebaskan  iodin  I 2 dari kalium  Iodida  (KI)  jika  pH  <  8  (terbaik  adalah pH < 3 atau 4), sesuai dengan reaksi berikut,
OCl - + 2 KI + 2 HAs      I 2 + 2 KAs +Cl - + 2 H 2 O
NH 2 Cl + 2 KI + 2 HAs        I 2 + KAs + KCl +
NH 4 As
I 2 + Kanji Warna Biru I 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 Na 2 S 4 O 6 + 2 NaI Sebagai  indikator  digunakan  kanji  yang merubah warna sesuatu larutan yang mengandung iodin menjadi biru. Untuk
menentukan  jumlah  klor  aktif,  iodin  yang  telah dibebaskan  oleh  klor  aktif  tersebut  dititrasikan dengan  larutan  standard  natriumtiosulfat  sesuai reaksi  diatas.  Titik  akhir  titrasi  dinyatakan dengan  hilangnya  warna  biru  dari  larutan.  Asam asetik  (HAs)  CH 3 COOH  harus  digunakan  untuk menurunkan pH larutan sampai 3 atau 4 [1].
Adsorbsi  adalah  suatu  proses  pemisahan dimana  komponen  dari  suatu  fluida  berpindah kepermukaan zat padat yang menyerap (adsorben).
Teknik  aktivasi  yang  terutama  digunakan oleh  operasi  –  operasi  komersial  adalah  dengan teknik  aktivasi  kimia  ( chemical  activation )  dan teknik  karbonasi  ( steam  activation ).  Sebagai mana  sebutannya,  aktivasi  kimia  biasanya digunakan  pada  bahan-bahan  yang  berupa gambut dan bahan – bahan berbahan dasar kayu. Bahan  dasar  direaksikan  dengan dehydrating agent , berupa pospor pentoksida (P 2 O 5 ) atau besi klorida (ZnCl 2 ) yang dicampurkan dalam bentuk pasta  lalu  dipanaskan  pada  temperature  tingga yaitu  sekita  500-800 o C  untuk  mengaktivasi karbon.  Hasil  karbon  yang  telah  diaktivasi kemudian dicuci, dikeringkan dan digiling sesuai ukuran  yang  dinginkan.  Karbon  aktif  yang  di produksi  dengan  teknik  aktivasi  ini  umumnya memiliki  pori-pori  yang  luas  dan  sangat  ideal untuk  menyerap  bahan  –  bahan  dengan  molekul yang besar.
Teknik karbonasi  ( steam activation ) umumnya  digunakan  untuk  mengaktivasi  batu bara  dan  cangkang  kelapa.  Aktivasi  dilakukan pada  temperatur  800  -  1100 o C  dengan mengalirkan  uap  panas  jenuh.  Reaksi  yang terjadi berupa :
C + H 2 O H 2 + CO + 175440 kJ/kgmol Reaksi  yang  berlangsung  adalah  reaksi endotermik akan tetapi temperatur dipertahankan dengan pembakaran CO dan H 2 yang diproduksi. 2 CO + O 2 2 CO 2 - 393790 kJ/kgmol 2 H 2 + O 2
H 2 O – 396650 kJ/kgmol Karbon  aktif  yang  dihasilkan  dengan teknik ini memiliki pori – pori  yang cukup baik dan  ideal  digunakan  untuk  mengadsorbsi komponen-komponen berfase cair maupun uap.
Daya  adsorbsi  dari  karbon  aktif  dapat ditetapkan  dengan  menggunakan    adsorbsi isotherm.  Adsorbsi  isotherm  adalah  sebuah
persamaan yang  menghubungkan antara padatan yang akan diadsorbsi dengan adsorben.
Parameter yang dapat menunjukkan kualitas  arang  aktif  adalah  daya  adsorbsi  arang aktif  terhadap  larutan  Iod.  Daya  adsorbsi  arang aktif terhadap iod  memiliki  korelasi  dengan luas permukaan  arang  aktif.  Dimana  semakin  besar angka  iod  maka  semakin  besar  kemampuan dalam  mengadsorbsi  adsorbat  atau  zat  terlarut  . Salah satu metode yang digunakan dalam analisis daya  adsorbsi  arang  aktif  terhadap  iod  adalah dengan metode titrasi iodometri. Kereaktifan dari arang  aktif  dapat  dilihat  dari  kemampuannya mengadsorbsi  substrat.  Daya  adsorbsi  tersebut dapat  ditunjukkan  dengan  besarnya  angka  iod ( iodin  number )  yaitu  angka  yang  menunjukkan seberapa besar adsorben dapat mengadsorbsi iod.
Semakin  besar  nilai  angka  iod  maka  semakin besar  pula  daya  adsorbsi  dari  adsorben.  Daya serap karbon terbagi 2 yaitu :
a. Daya serap fisika (adsorbsi fisika)
Biasanya  melibatkan  perubahan  energi  yang lebih kecil (ikatan lemah) Contoh  :  adsorbsi  N 2 pada  karbon  melepas  ± 5000 kal/mol
b. Daya serap kimia (adsorbsi kimia)
Pada  suhu  tinggi  atom  C  bergabung  dengan  O 2 membentuk CO dan CO 2 [4].

## Metodologi Penelitian
Penelitian  mengenai  adsorben  alternatif dari  batang    jagung    ini  dilakukan  dengan tahapan  aktivasi,  penentuan  bilangan  iodine  dan tahap  analisis.  Pada  tahap  analisis  dilakukan dengan tahapan analisa larutan blanko, penentuan  kadar  klorin  sebelum  penambahan adsorben,  dan  penentuan  kadar  klorin  setelah penambahan adsorben dari batang jagung.
Pada  tahap  aktivasi  bahan  dasar  (batang jagung) dikeringkan dan dipotong kecil – kecil (± 0.5  cm),  Diblender.  diayak  dengan  ukuran masing  –  masing    50  dan  75  mesh.  Sebanyak 1000  gram  tepung  jagung  ditambahkan  dengan aktivator  H 2 SO 4 dengan  konsentrasi  masing  – masing  1%,  3%,  dan  5%  sampai  seluruhnya terendam,  dibiarkan  selama  24  jam.  Hasil rendaman  batang  jangung  dengan  aktivator dicuci  sampai  tidak  terdapat  sisa  asam  dan dikeringkan  di  udara  terbuka  lalu  dimasukkan kedalam    oven  dengan  suhu  105 o C  selama  24 jam.
Masing  –  masing  adsorben  yang  telah terbentuk  ditentukan  bilangan  iodinnya  dengan cara  sebanyak  1  gram  adsorben  dari  batang jagung  ditimbang  dan  dikeringkan  pada  suhu 110 o C  selama  3  jam.  Dilakukan  pendinginan
dalam  desikator.  Selanjutnya  ditambahkan  50 mL  larutan  iod  0,1  N  dan  diaduk  dengan magnetic  stirer selama  15  menit.  Disaring  dan diambil  sebanyak  10  mL  filtrat.  Dititrasi  dengan larutan  Na 2 S 2 O 3 0,1  N  sampai  warna  kuning berkurang.  Selanjutnya  ditambahkan  beberapa tetes  indikator  amilum  1%  dan  dititrasi  kembali sampai  larutan  tidak  berwarna,  dicatat  volume Na 2 S 2 O 3 0,1  N  yang  terpakai.  Titrasi  juga dilakukan untuk larutan blanko.
Setelah  diperoleh  bilangan  iodine  dari masing  –  masing  adsorben,  lalu  dianalisa kemampuan  penyerapannya  terhadap  klorin dalam  air  olahan  ( treated water)  .  Tahap  analisa yang dilakukan pada percobaan dengan prosedur tittrasi iodometri, dan terdiri dari tiga tahap, yaitu berupa  analisa  larutan  blanko,  analisa  kadar klorin sebelum adsorbsi dan sesudah adsorbsi.
Penentuan klor aktif sebagai mg Cl 2 /l dapat dilihat pada persamaan 1 :
Keterangan : A  =  ml titran Na 2 S 2 O 3 untuk sampel B  =  ml titran Na 2 S 2 O 3 0,01  untuk blanko (bisa positif atau negatif N  =  Normaliti larutan titran Na 2 S 2 O 3 V  =  volume sampel (ml)

## Hasil dan Pembahasan
Parameter    yang  dapat  menunjukkan kualitas  karbon  aktif  adalah  daya  adsorbsi terhadap  larutan  iod.  Semakin  besar    bilangan iodnya  semakin  besar  kemampuan  dalam mengadsorbsi  adsorbat  atau  zat  terlarut.  Hasil dari  penentuan  bilangan  iodin  terlihat  pada gambar  1,  dimana  terlihat  bilangan  iodin  terbaik diperoleh  pada  konsentrasi  aktivator  H 2 SO 4 5% dan  ukuran  partikel  70  mesh  dengan  jumlah 482,33 mg/l.
Gambar  1.  Grafik  Pengaruh  Konsentrasi Aktivator  H 2 SO 4 dan  Ukuran  Partikel Adsorben Terhadap Bilangan Iodin
-1248.99 255.55
479.37
-969.43 258.51 482.33 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1 2 3 4 5 50 mesh 70 mesh B ila n g a n Io d in (m g /L ) Ukuran Partikel (Mesh)
Tabel  1  terlihat  untuk  konsentrasi aktivator  sebesar  1  %  diperoleh  hasil  negatif terhadap  bilangan  iodin  hal  ini  disebabkan karena  pori  –  pori  dari  adsorben  belum berkembang  dengan  baik,  sehingga  belum mampu menyerap iodin. Seiring dengan meningkatnya konsentrasi aktivator menunjukkan  juga  peningkatan  daya  serap terhadap  iodin  yang  menandakan  pori  –  pori sudah berkembang lebih baik.
Tabel  1.  Hasil  Perhitungan  Bilangan  Iodin
Tabel 2. Hasil Analisa Kadar Klorin Dalam Sampel
Konsentrasi Ukuran Massa Volume Volume Volume Volume aktivator (%) partikel adsorben (gram) larutan blanko Na 2 SO 4 blanko (ml) I 2 (ml) titran Na 2 S 2 O 3 (ml) sampel 1% 50 1 100 6,96 50 14.5 14.6 14.7 Rata – rata 14.6 50 1 100 6,96 50 16.8 16.7 16.9 Rata - rata 16.8 3% 50 1 100 6,96 50 4.94 4.96 4.94 Rata - rata 4.95 70 1 100 6,96 50 4.91 5.1 4.76 Rata - rata 4.92 5% 50 1 100 6,96 50 3,17 3,18 3,20 Rata - rata 3,18 70 1 100 6,96 50 3,18 3,15 3,15 Rata - rata 3,16
Tabel  2  menunjukkan  hasil  dari  analisa adsorben  terhadap  klorin  yang    terdapat  dalam air  olahan.  Pada  gambar  2  terlihat  untuk konsentrasi aktivator sebesar 3% hasil persentase klorin  yang  diserap  diperoleh  sebesar  66,20  % sehingga  klorin  yang  tersisa  pada  sampel  adalah sebesar  2,37  mg/l.  terlihat  pula  dengan  semakin meningkatnya jumlah karbon aktif yang ditambahkan daya serapnya juga ikut meningkat. Pada gambar 3 untuk konsentrasi aktivator sebesar  5%  terlihat  kadar  klorin  yang  terserap pada  waktu  adsorbsi  90  menit  dan  massa
adsorben  150  gram  sampai  dengan  96,08% sehingga klorin yang tersisa dalam sampel adalah sebesar  0,46  mg/l  dimana  kadar  tersebut  sudah memenuhi standar baku mutu air yang ditetapkan.
Konsentrasi Aktivator H 2 SO 4 (%) Ukuran partikel (mesh) Bilangan Iodin (mg/l) 1 50 - 1248.99 70 - 969.43 3 50 255.55 70 258.51 5 50 479.37 70 482.33
Gambar  2.  Grafik  Pengaruh  Penambahan
Adsorben  Terhadap  Kadar  Klorin  Dalam Sampel Dengan Konsentrasi  Aktivator 3% Gambar  3.  Grafik  Pengaruh  Penambahan Adsorben  Terhadap  Kadar  Klorin  Dalam Sampel Dengan Konsentrasi  Aktivator 5%

## Kesimpulan
Dari hasil penelitian diperolah kondisi yang terbaik  adsorben  dalam  mengadsorbsi  klorin yaitu  pada  ukuran  partikel  70  mesh  dan konsentrasi  aktivator  5%  dengan  lama  waktu adsorbsi  90  menit,  dimana  jumlah  bilangan iodine  yang  dihasilkan  adalah  sebesar  482,33 mg/l.  hasil  penelitian  menunjukkan  kondisi terbaik  adsorbsi,  diperoleh  kadar  klorin  yang dapat  diserap  oleh  adsorben  adalah  sebesar  3,44 mg/l  atau  sebesar  96,08  %.  Kadar  klorin  yang tersisa  setelah  terjadi  proses  adsorbsi  adalah sebesar  0,46  mg/l  dan  telah  memenuhi  standar kualitas  baku  mutu  air  olahan  yang  ditetapkan. Berdasarkan  hasil  diatas,  menunjukkan  bahwa limbah batang jagung dapat diolah menjadi salah satu  adsorben  alternatif  yang  difungsikan  untuk mengadsorbsi  klorin  yang  terlarut  dalam  air olahan (treated water).

## Daftar Pustaka
[1]  Alaerts,  G, Metoda  Penelitian  Air, Penerbit Usaha Nasional, Surabaya, 1987.
[2]  Dedi, S dan Gunawan,  E, Pembuatan Arang
Aktif  dari  Batang  Jagung  Menggunakan Aktivator  Asam  Sulfat  dan  Penggunaannya pada  Penjerapan  Ion  Tembaga  (II), Jurnal Makara Sains Vol 14 No.1, Jakarta, 2010. [3]  Djatmiko,  B dkk , Arang  :  Pengolahan  dan Kegunaannya ,    Penerbit  Fateta  IPB,  Bogor, 1981.
[4]  Ketaren,  S, Kimia  Minyak  dan  Lemak , Penerbit UI Press, Jakarta, 2003.
[5]  Othmer, D.F And G.A. Fermstrom,
Distillation of Bagasse , International Chemical Engineering Journal, 1941.
[6]  Saputro,  M, Pembuatan  Karbon  Aktif  dari Kulit  Kacang  Tanah  (Arachis  Hypogeae) dengan  Aktivator  Asam  Sulfat ,  Laporan Tugas Akhir,  Universitas Diponegoro, Semarang, 2010.
[7]    Widyastuti, dkk,  Karakteristik  Karbon  Aktif dari  Alang  –  Alang  yang  Dibuat  dengan Cara  Kimia ,  Laporan  Penelitian,  Fakultas
Teknik,  Universitas  Setia  Budi,  Mojosongo, 2008.
. 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 0 30 60 90  120  150  180
C = 3% (50 mesh - 30 menit)
C = 3% (50 mesh - 60 menit) C = 3% (50 mesh - 90 menit)
C = 3% (70 mesh - 30 menit)
C = 3% (70 mesh - 60 menit)
C = 3% (70 mesh - 90 menit) Massa Adsorben (gram) Ka d a r Kl o ri n (m g /L ) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 50 100 150 200
C = 5% (50 mesh - 30 menit)
C = 5% (50 mesh - 60 menit)
C = 5% (50 mesh - 90 menit) C = 5% (70 mesh - 30 menit) C = 5% (70 mesh - 60 menit)
Ka d a r Kl o ri n Massa adsorben (gram)