## STUDI KINETIKA DAN ISOTERM ADSORPSI TIMBAL(II) PADA KULIT JENGKOL
( Pithecellobium jiringa ) TERAKTIVASI
(Study of Kinetics and Isotherm Adsorption of Lead(II) on Jengkol’s Peel
( Pithecellobium jiringa ) Activated)
Gatut Ari Wardani 1* , Winda Trisna Wulandari 1
1) Prodi Farmasi, STIKes Bakti Tunas Husada Tasikmalaya Tasikmalaya, Indonesia
* ) Coresponding Author : gatutariwardani@stikes-bth.ac.id (hp : 085228051957)
Diterima  15 Agustus 2017, Disetujui 7 Oktober  2017

## ABSTRACT
The  use  of  waste  of  jengkol’s  leather  for  lead(II)  ion  adsorption  has  been  successfully  done.  The jengkol’s peel used  is the waste comes from one of the traditional market in Tasikmalaya City. Firstly, the  leather  of  jengkol  was  activated  by  using  nitric  acid  before  used  as  an  adsorbent.  The  optimum time  which  needed  by  jengkol’s  leather  to  adsorb  lead(II)  ion  is  30  minutes  with  the  percent  of adsorbed  ion  as  much  as  60.694 %.  Adsorption  kinetics  of  lead(II)  at  jengkol’s  leather  follows  the kinetic model of pseudo two Ho  with the  value  of R 2 is 0.995  and the  value  of k is 1.984 minutes -1 . Adsorption isotherm of lead(II) at jengkol’s leather follows Freunlich’s adsorption model with the value of R 2 as much as 0.980 and adsorption capacity is about 0.554 mg/g.
Keyword: lead, jengkol’s leather, kinetics adsorption, adsorption isotherm

## ABSTRAK
Penggunaan  limbah  kulit  jengkol  untuk  mengadsorpsi  ion  timbal(II)  telah  berhasil  dilakukan.  Kulit jengkol  yang  digunakan  merupakan  limbah  dari  salah  satu  pasar  tradisional  di  Kota  Tasikmalaya. Kulit  jengkol  diaktivasi  terlebih  dahulu  menggunakan  asam  nitrat  sebelum  digunakan  sebagai adsorben. Waktu optimum yang dibutuhkan kulit jengkol untuk mengadsorpsi ion timbal(II) adalah 30 menit dengan persen ion teradsorpsi sebesar 60,694%. Kinetika adsorpsi timbal(II) pada kulit jengkol mengikuti  model  kinetika  pseudo  dua  Ho  dengan  nilai  R 2 sebesar  0,995  dan  nilai k sebesar  1,984 menit -1 . Isoterm adsorpsi dari timbal(II) pada kulit jengkol mengikuti model adsorpsi Freunlich dengan nilai R 2 sebesar 0,980 dan kapasitas adsorpsi sebanyak 0,554 mg/gram.
Kata kunci: timbal, kulit jengkol, kinetika adsorpsi, isoterm adsorpsi

## LATAR BELAKANG
Logam  berat  sebagai  zat  pencemar perairan sangat berbahaya bagi kelangsungan hidup makhluk hidup.
Timbal  merupakan  diantara  beberapa jenis logam berat yang dapat menimbulkan  pencemaran  dalam  air. Tingkat  toksisitas  yang  tinggi  dari  logam Timbal  dapat  membahayakan  kesehatan masyarakat  dalam  waktu  lama.  Industri bahan  bakar,  baterai,  pengecoran  logam dan  industri  kimia  lainnya  dapat  menjadi jalan  masuknya  logam  timbal  ke  dalam lingkungan perairan (Safrianti dkk., 2012).
Menurut Ashraf dkk. (2010), proses- proses  pemisahan  ion  logam  umumnya memerlukan  biaya  yang  cukup  besar  dan mempunyai efektivitas yang rendah apabila diterapkan pada konsentrasi rendah. Dengan demikian, cara mengolah limbah logam berat yang tepat dan efisien dengan  tidak  memerlukan  banyak  biaya masih  terus  dibutuhkan  hingga  saat  ini. Biosorpsi  merupakan  salah  satu  metode yang  dapat  digunakan  menjadi  alternatif dalam mengatasi masalah tersebut.
Bahan biomaterial yang dimanfaatkan  dalam  proses  biosorpsi sangat  mudah  diperoleh  dengan  biaya yang  relatif  murah  sehingga  metode  ini dapat digunakan sebagai alternative dalam  pengolahan  limbah  logam  berat (Alluri dkk., 2007). Proses biosorpsi dapat mengikat  ion  logam  berat  seperti  ion timbal(II) melalui langkah-langkah metabolism  maupun  kimia  fisika.  Proses pengolahan  ini  tidak  memerlukan  proses
pemindahan limbah karena dapat dilakukan ditempat. Beberapa keuntungan yang  dapat  diperoleh  dalam  pemakaian biosorben  diantaranya  yaitu  bahan  baku yang mudah diperoleh, proses pengolahan  yang  efisien,  ekonomis,  dan merupakan  proses  regenerasi  (Ashraf dkk.,  2010).  Menurut  Isnaini  dkk.  (2013), kulit  buah  jengkol  ( Pithecellobium  jiringa ) merupakan  salah  satu  bahan  biomaterial yang  dapat  menyerap  ion  logam.  Limbah kulit  buah  jengkol  dimungkinkan  dapat digunakan  sebagai  bahan  yang  mampu mengurangi  kadar  logam  berat  seperti logam  timbal  (Pb).  Penelitian  ini  akan mengkaji  kinetika  dan  isotherm  adsorpsi logam  timbal(II)  pada  limbah  kulit  jengkol teraktivasi asam nitrat.

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam  penelitian  ini  adalah  limbah  kulit buah  jengkol,  asam  nitrat  (HNO 3 ),  timbal nitrat (Pb(NO 3 ) 2 ), dan akuabides. Peralatan yang digunakan dalam penelitian  ini  antara  lain  adalah  peralatan gelas laboratorium, magnetic stirrer , ayakan,  s topwatch ,  neraca  analitik,  oven,
spektrometer serapan atom (SSA, ContrAA 300), spektrometer FTIR (Simadzu).

## Prosedur Penelitian

## Aktivasi Limbah Kulit Jengkol
Kulit  buah  jengkol  dibersihkan  dari kotoran-kotoran  yang  menempel.  Kulit buah  jengkol  yang  sudah  terlepas  dari
kotorannya dicuci dan dibersihkan dengan akuabides.  Setelah  bersih,  kemudian dikeringkan dibawah sinar matahari sampai  kering.  Kulit  buah  jengkol  yang sudah  kering  dihaluskan  dan  diayak menggunakan  mesh  ukuran  100  mesh. Serbuk  kulit  jengkol  kemudian  disimpan dalam  botol  kedap  udara  dan  diambil  0,5 gram  untuk  dianalisis  gugus  fungsinya dengan menggunakan spektrometer FTIR. Studi  Kinetika  Adsorpi  (Widihati  dkk., 2012)
Sebanyak  0,125  gram  serbuk  kulit buah  jengkol  direndam  dengan  25  mL larutan  Pb(NO 3 ) 2 5  ppm.  Campuran kemudian  diaduk  menggunakan magnetic stirrer pada  suhu  ruang.  Waktu  interaksi divariasikan  selama  0,  5,  15,  30,  dan  45 menit. Filtrat diambil sebanyak 10 mL dan kemudian dianalisa menggunakan spektrometer  serapan  atom  (SSA)  untuk mengetahui  jumlah  ion  timbal(II)  yang tersisa dalam larutan.
Studi  Isoterm  Adsorpsi  (Andreas  dkk., 2008)
Sebanyak  0,125  gram  serbuk  kulit buah  jengkol  direndam  dengan  25  mL larutan  Pb(NO 3 ) 2 .  Konsentrasi  timbal(II) divariasikan  sebesar  10,  15,  20,  dan  25 ppm. Campuran kemudian diaduk menggunakan magnetic stirrer pada  suhu ruang  selama  30  menit.  Filtrat  diambil sebanyak  10  mL  dan  kemudian  dianalisa menggunakan spektrometer serapan atom (SSA)  untuk  mengetahui  jumlah  ion timbal(II) yang tersisa dalam larutan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Adsorben dari Limbah Kulit Jengkol
Limbah kulit jengkol yang digunakan untuk mengadsorpsi timbal(II) perlu diaktivasi terlebih dahulu. Aktivasi bertujuan  untuk  memperbanyak  jumlah sisi aktif adsorben sehingga dapat meningkatkan  daya  serapnya  (Sudiarta, 2009).  Spektra  IR  menunjukkan  adanya pergeseran-pergeseran peak yang mengindikasikan adanya perubahan kerangka struktur dari kulit jengkol setelah proses  aktivasi.  Spektra  IR  menunjukkan adanya pergeseran serapan gugus hidroksi  (-OH)  dari  3264,12  cm -1 menjadi 3414,92 cm -1 . Pergeseran bilangan gelombang  ke  arah  bilangan  gelombang yang lebih panjang menunjukkan terjadinya peningkatan energi dan kekuatan ikatan.
Perendaman  dengan  asam  nitrat juga  berfungsi  untuk  memutuskan  lignin dari kompleks lignoselulosa. Proses pemutusan  lignin  diperlukan  karena  lignin dapat  menutupi  gugus  hidroksil  selulosa pada biosorben dengan membentuk ikatan  kovalen  dengan  kromofor-kromofor lignin  (Royana  dkk.,  2016) .  Hal  ini  dapat dibuktikan  dengan  menurunnya  serapan gugus C=C aromatis lignin (1522,20 cm -1 ).

## Kinetika Adsorpsi
Kinetika  adsorpsi  dipelajari  dengan cara  menginteraksikan  larutan  timbal(II) dengan  kulit  jengkol  teraktivasi.  Pola adsorpsi  ion  logam  pada  kulit  jengkol dipengaruhi  oleh  waktu  dan  dapat  dilihat
pada  Gambar  1.  Daya  adsorpsi  diketahui terus  meningkat  sampai  menit  ke  30. Setelah adsorpsi selama 30 menit diperoleh jumlah maksimal logam timbal(II)  yang  terserap  yaitu  sebesar 60,694% . Kesetimbangan adsorpsi diperoleh  setelah  adsorpsi  15  menit  yang ditandai  dengan  grafik  yang  cenderung landai.
Model  kinetika  adsorpsi  dipelajari dari  pola  adsorpsi  terhadap  waktu.  Dari data  yang  diperoleh  pada  Gambar  1, dilakukan  kajian  kinetika  adsorpsi  yang
mengacu  pada  beberapa  model  kinetika yaitu adsorpsi Santosa, Langmuir- Hinshelwood,  dan  Ho.  Model  kinetika Santosa  didasarkan  pada  konsentrasi adsorbat  dalam  larutan  dengan  asumsi bahwa  adsorpsi  tersebut  meruapakan adsorpsi  orde  satu  yang  mencapai kesetimbangan. Model kinetika Ho didasarkan  pada  konsentrasi  adsorbat pada adsorben. Model kinetika Ho disebut dengan  pseudo  orde  dua  (Utomo  dkk., 2009).
Gambar 1. Pola adsorpsi ion timbal(II) pada kulit jengkol teraktivasi terhadap waktu
Tabel 1. Hasil analisis model kinetika adsorpsi logam timbal pada kulit jengkol
Model kinetika Persamaan Linear Konstanta Laju Adsorpsi, k (menit -1 ) Linearitas Santosa y = 0,017x + 0,146 0,017 R 2 = 0,581 Langmuir- Hinshelwood y = 0,005x + 0,240 0,005 R 2 = 0,519 Ho y = 1,690x + 1,439 1,984 R 2 = 0,995 0 20 40 60 80 0 10 20 30 40 50 P ersen P b T eradsorp
Waktu (menit)
Berdasarkan  Tabel  1,  maka  dapat diketahui  bahwa  adsorpsi  logam  timbal(II) pada  kulit  jengkol  teraktivasi  mengikuti model  kinetika  pseudo  dua  Ho.  Hal  ini dikarenakan  pada  model  kinetika  Ho menghasilkan linearitas yang tinggi dengan nilai  R 2 sebesar  0,995  dan  konstanta  laju adsorpsi ( k ) adalah 1,984 menit -1 .

## Isoterm Adsorpsi
Hubungan  antara  jumlah  timbal(II) yang  teradsorpsi  pada kulit  jengkol  dengan konsentrasi  timbal(II)  dalam  fasa  cair  pada temperatur tertentu disebut dengan adsorpsi  isotermis.  Dari  analisis  yang diperoleh,  maka  dapat  disajikan  kurva adsorpsi  isoterm  Langmuir  dan  Freundlich (Gambar 2).
(a)
(b)
Gambar 2. Model adsorpsi isotermal Langmuir (a) dan Freundlich (b)
y = -0.114x + 1.647 R² = 0.688 0.4 0.8 1.2 1.6 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 C e/( X m /m ) Ce y = 1.307x - 0.257 R² = 0.980 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 log ( X m /m ) log Ce
Berdasarkan  Gambar  2,  maka  dapat dilihat bahwa adsorpsi logam timbal(II) oleh kulit  jengkol  teraktivasi  mengikuti  model adsorpsi  isotermal  Freundlich  dengan  nilai R 2 =  0,980.  Parameter  adsorpsi  yang diperoleh  antara  lain  adalah k =  0,554  dan n = 0,765. Dengan demikian, adsorben dari kulit  jengkol  mempunyai  permukaan  yang heterogen  dan  tiap  sisi  aktif  mempunyai kemampuan adsorpsi yang berbeda.
Berdasarkan  analisis  dan  perhitungan menggunakan  model  isoterm  adsorpsi Freundlich  diperoleh  kapasitas  adsorpsi sebesar 0,554 mg/g.

## KESIMPULAN
Adsorpsi  logam  timbal(II)  oleh  limbah kulit  jengkol  telah  berhasil  dilakukan dengan  waktu  adsorpsi  optimum  30  menit. Dalam  waktu  tersebut  kulit  jengkol  mampu menyerap ion timbal(II) sebanyak 60,694%. Kinetika  adsorpsi  mengikuti  model  Ho dengan nilai R 2 = 0,995 dan nilai k = 1,984 menit -1 .  Isoterm  adsorpsi  mengikuti  model adsorpsi Freundlich dengan nilai R 2 = 0,980 dan  kapasitas  adsorpsi  sebesar  0,554 mg/gram.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan secara khusus kepada DRPM
Kemenristekdikti  yang  telah  mendanai penelitian ini melalui program hibah
Penelitian Dosen Pemula Tahun 2017.

## DAFTAR PUSTAKA
Alluri,  H.K.,  Ronda,  S.R.,  Sttaluri,  V.S., Singh, Bondili, J.S., Suryanarayan, V., Venkateshwar,  P.  2007.    Biosorption: An  Eco-friendly  alternative  for  heavy metal  removal. Afr.  J.  Biotechno. , 6(25): 2924 – 2931.
Andreas, R., Sulaeman, U.,  Setyaningtyas,
T.  2008.  Pemanfataan  Karbon  Sabut Kelapa Terimpregnasi untuk Mengurangi Tembaga(II) dalam
Medium Air. Molekul . 3(2): 91-97.
Ashraf,  M.A.,  Maah,  M.J.,  Yusoff,  I.  2010. Study of Banana peel ( Musa sapientum )  as  a  Cationic  Biosorben.
American-Eurasian J. Agric &
Environ. Sci , 8(1): 7-17.
Isnaini,  P.,  Zein,  R.,  Munaf,  E.  2013. Penyerapan  Ion  Cd(II)  dan  Zn(II) dalam Air Limbah Menggunakan Kulit Jengkol ( Pithecellobium jiringa
Prain ), J. Kim. Unand , 2(3): 20 -30.
Royana,  I.,  Kurniawan,  R.,  Yulianti,  E.,
Mahmudah  R.  2016.  Pemanfaatan Biosorben  Batang  Jagung  Teraktivasi Asam  Nitrat  dan  Asam  Sulfat  untuk Penurunan  Angka  Peroksida –  Asam Lemak  Bebas  Minyak  Goreng  Bekas. AlCHEMY: J. Chem, 5(1): 10-18.
Safrianti,  I.,  Wahyuni,  N.,  Zaharah,  T.A. 2012.  Adsorpsi  Timbal  (II)  oleh
Selulosa Limbah Jerami Padi
Teraktivasi Asam Nitrat: Pengaruh pH dan Waktu Kontak. JKK , 1(1): 1-7.
Sudiarta,  W.  2009.  Biosorpsi  ion  Cr(III) pada rumput laut Euchema spinosum teraktivasi  asam  sulfat. Jurnal  Kimia , 3(2): 93-100.
Widihati,  I.A.G.,  Suastuti,  N.G.A.M.D.A.,
Nirmalasari, M.A. 2012. Studi Kinetika Adsorpsi Larutan Ion Logam Kromium (Cr)  Menggunakan  Arang  Batang Pisang  ( Musa  paradisiaca ). Jurnal Kimia . 6(1): 8-16.