Abstrak — Adsorpsi  ion  Cd 2+ dalam  larutan  menggunakan karbon aktif yang terbuat dari biji trembesi telah dilakukan. Biji trembesi  (Samanea  saman)  dikarbonisasi  dan  diaktivasi  dengan asam  fosfat  (H 3 PO 4 )  untuk  mengurangi  kadar  ion  Cd 2+ dalam larutan.  Adsorpsi  dilakukan  dengan  metode  batch  dengan  2  g/L karbon  aktif  dengan  mengetahui  pH adsorbat. Hasil  yang diperoleh yaitu pH optimum proses adsorpsi ion Cd 2+ terjadi pada pH 7 dengan jumlah ion Cd 2+ yang teradsorpsi sebesar 97,11%.
Kata  Kunci—adsorpsi,  aktivator  H 3 PO 4 ,  biji  trembesi,  ion Cd 2+ , karbon aktif.

## I. PENDAHULUAN
INGKUNGAN merupakan  salah  satu  komponen  yang sangat  penting  di  kehidupan  karena  merupakan  habitat bagi  semua  mahluk  hidup.  Keadaan  lingkungan  sangat mempengaruhi  kelangsungan  hidup  manusia  maupun  alam sekitarnya.  Apabila  terjadi  masalah  pada  lingkungan,  maka seluruh  komponen  di  dalamnya  akan  terganggu  dan  menjadi tidak  seimbang.  Oleh  karena  itu,  permasalahan  lingkungan menjadi masalah yang kompleks saat ini. Salah satu penyebab dari  permasalahan  lingkungan  saat  ini  adalah  meningkatnya industri-industri  penghasil  limbah  cair  yang  mengandung logam berat yang memiliki efek buruk bagi mahluk hidup dan lingkungan.
Logam  berat  merupakan  unsur-unsur  kimia  yang  memiliki bobot jenis > 5 gr/cm 3 [1]. Logam berat dalam jumlah tertentu yang  terkandung  dalam  limbah  hasil  buangan  industri  dapat mengakibatkan efek biotoksik dan menimbulkan penyakit akut maupun kronis. Badan Perlindungan Amerika Serikat ( United States  Environment  Protection  Agency )  mengklasifikasikan beberapa  logam  berat  dalam  daftar  “ Top  20  Hazardous Substance  Priority  List” salah  satunya  adalah  Cd  pada peringkat tujuh [2]. Cd merupakan salah satu logam berat yang bersifat karsinogen bagi manusia. Cd dapat terakumulasi pada ginjal  dan  dapat  menyebabkan  disfungsional  organ  ginjal. Selain itu, Cd juga dapat  mengganggu sistem rangka manusia karena  menyebabkan osteoporosis  dan  juga  menyebabkan kanker paru-paru [3].
Banyak  upaya  yang  telah  dilakukan  untuk  mengurangi pencemaran  akibat  logam  Cd.  Salah  satunya  adalah  dengan menggunakan  karbon  aktif  sebagai  adsorben.  Seperti  yang telah  diteliti  sebelumnya  oleh  Ahn  dkk.,  (2009) yang
menggunakan  karbon  aktif  komersial  yang  diaktivasi  dengan HNO 3 dengan  bantuan  surfaktan [4].  Selain  karbon  aktif komersial, banyak penelitian yang membuat  karbon  aktif dari material  alam.  Karbon  aktif  yang  terbuat  dari  material  alam biasa  disebut  dengan  biosorben.  Selain  ramah  lingkungan, biosorben juga lebih murah dibandingkan dengan karbon aktif komersial  sehingga  banyak  penelitian  yang  menggunakan biosorben  untuk  mengadsorpsi  logam  berat.  Material  alam yang  dapat  dibuat  karbon  aktif  adalah  kulit  kacang.  Karbon aktif  tersebut  diaktivasi  dengan  gas  SO 2 [5] dan  penelitian yang dilakukan oleh Fadilah (2013) menggunakan karbon aktif dari  tempurung  biji  nyamplung  sebagai  adsorben  logam  Cd dalam larutan [6].
Biji  trembesi  merupakan  salah  satu  bagian  tanaman trembesi  yang  mengandung  selulosa. Kandungan selulosa biji trembesi ± 32,47%. Kandungan selulosa biji trembesi tersebut lebih  rendah  dibandingkan  dengan  biji  nyamplung.  Hal  ini berarti  bahwa,  biji  trembesi  perlu  diuji  apakah  dapat dikonversi menjadi karbon aktif atau tidak dan perlu diuji pula kemampuan  adsorpsinya.  Oleh  karena  itu  pada  penelitian  ini dilakukan percobaan  penurunan kadar  ion Cd 2+ dalam larutan dengan  menggunakan  karbon  aktif  yang  terbuat  dari  biji trembesi  dengan  menggunakan  aktivator  H 3 PO 4. Diharapkan karbon  aktif  yang  terbuat  dari  biji  trembesi  ini  memiliki kemampuan  mengadsorp  ion  Cd 2+ dengan  baik.  Penelitian  ini dilakukan  untuk  mengetahui  pengaruh  pH  terhadap  adsorpsi ion Cd 2+ oleh karbon aktif biji trembesi serta untuk mengetahui proses  desorpsi  ion  Cd 2+ menggunakan  agen  pendesorpsi  air dan HCl.

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Pembuatan Karbon Aktif
Biji trembesi yang diperoleh dicuci menggunakan air hingga bersih  kemudian  dikeringkan  pada  suhu  110 ⁰ C  hingga diperoleh  massa  yang  konstan.  Kemudian  biji  trembesi dihancurkan menggunakan disk mill dan diayak menggunakan ayakan  mesh  dengan  no.  60-80.  Serbuk  halus  yang  lolos ayakan  mesh  no.  60  diaktivasi dengan H 3 PO 4 selama 24  jam. Kemudian  campuran  disaring  dan  dicuci  dengan  aqua  DM hingga pH filtratnya netral. Residu yang diperoleh dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 110 ⁰ C selama 2 jam dan didinginkan pada  suhu  ruang. Setelah itu residu dikarbonisasi
Pengaruh pH pada Adsorpsi Ion Cd 2+ dalam Larutan Menggunakan Karbon Aktif dari Biji Trembesi ( Samanea saman )
Vella Carella Wijaya dan Ita Ulfin
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : itau@chem.its.ac.id
L
dengan furnace pada  suhu  300 ⁰ C  selama  45  menit  dengan kenaikan suhu 10 ⁰ C/menit.

## B. Analisa Kadar Air
Karbon aktif yang dihasilkan dianalisa kadar airnya dengan cara ditimbang dan dimasukkan beberapa gram karbon aktif ke dalam  cawan  porselen.  Kemudian  karbon  aktif  dioven  pada suhu 110 ⁰ C selama 1 jam. Selanjutnya, karbon aktif yang telah dioven dimasukkan dalam desikator dan ditimbang massanya. Prosedur diatas dilakukan hingga diperoleh massa karbon aktif yang konstan.

## C. Analisa Luas Permukaan
Larutan  metilen  biru  4  ppm  diukur  absorbansinya menggunakan  instrumen  spektrofotometer  UV-Vis  pada panjang  gelombang  500-700  nm  untuk  mengetahui  panjang gelombang  maksimum.  Adsorpsi  dilakukan  pada  20  mL larutan  metilen  biru  100  ppm  menggunakan  0,1  gram karbon aktif selama 15 menit dengan kecepatan pengadukan 100 rpm dan  didiamkan  selama  30  menit.  Kemudian  larutan  disaring dan  filtratnya  diuji  menggunakan  spektrofotometer  UV-Vis pada panjang gelombang maksimum.

## D. Adsorpsi Ion Cd 2+ Dalam Larutan
Studi adsorpsi pengaruh pH dilakukan menggunakan ± 0,02 gram karbon aktif biji trembesi yang dimasukkan ke dalam 10 mL larutan Cd 2+ 50 mg/L yang telah diatur pH nya. Variasi pH larutan  Cd 2+ yang  digunakan  adalah  pH  asam  hingga  basa dengan penambahan larutan HNO 3 atau KOH. Proses adsorpsi oleh karbon aktif dilakukan selama 60 menit dengan kecepatan pengadukan 100 rpm. Larutan disaring dan filtratnya dianalisis untuk mengetahui kadar kadmium (Cd 2+ ) yang tidak teradsorp menggunakan SSA dengan panjang gelombang 228,80 nm.
E. Desorpsi Ion Cd 2+
Karbon  aktif  yang  telah  digunakan  untuk  adsorpsi, didesorpsi  menggunakan  aqua  DM,  HCl  4N dan HCl  1N. Proses  desorpsi  dilakukan  selama  90  menit  dengan kecepatan  pengadukan  100  rpm.  Larutan  hasil  desorpsi disaring  dan  filtratnya  didestruksi  dengan  sedikit  HNO 3 65%,  kemudian diencerkan dalam labu ukur 10  mL hingga tanda  batas  dengan  menggunakan  HNO 3 1%.  Filtrat  yang telah  didestruksi  kembali  diuji  menggunakan  SSA  dengan
panjang  gelombang  228,80  nm  untuk  mengetahui  jumlah kadmium (Cd 2+ )  yang lepas.

## III. HASIL DAN DISKUSI

## A. Pembuatan Karbon Aktif dan Karakterisasi
Karbon  aktif  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  terbuat dari biji  trembesi. Biji trembesi melalui tiga tahap pembuatan karbon  aktif yaitu  preparasi  sampel,  aktivasi dan  karbonisasi. Aktivator yang digunakan adalah asam fosfat (H 3 PO 4 ). Proses karbonisasi  biji  trembesi  dilakukan  pada  suhu  300 ⁰ C  selama 45 menit.
Karakterisasi  karbon  aktif  biji  trembesi  meliputi  analisa kadar  air,  gugus  fungsi  dan  luas  permukaan. Analisisa  kadar air  dilakukan  dengan  metode  gravimetri,  yakni  dengan  cara memanaskan  karbon  aktif  pada  suhu  110 ⁰ C  hingga  diperoleh massa karbon aktif yang konstan. Kadar air karbon aktif yang terbuat  dari  biji  trembesi  adalah  0,28%. Syarat  kadar  air karbon aktif dalam bentuk serbuk menurut SNI (1995) adalah 15% . Sehingga karbon aktif dari biji trembesi memenuhi SNI. Gugus  fungsi  yang  terdapat  pada  karbon  aktif  dari  biji trembesi diidentifikasi menggunakan spektrofotometer inframerah transformasi fourier (FTIR) sehingga menghasilkan spektra  inframerah  (IR) yang  diinterpretasikan.  Spektra  IR pada gambar 1 menunjukkan adanya gugus C-O pada bilangan gelombang 1164,92 cm -1 , C=C pada 1623,95 cm -1 ,  C=O pada 1708,81  cm -1 , C-H pada  2854,45  dan 2923,88  cm -1 , dan N-H pada  3421,48 cm -1 .  Vibrasi C-O di karbon aktif yang muncul pada  1164,92 cm -1 diindikasikan  sebagai ikatan  C-O-P  yang terjadi  akibat  proses  aktivasi  oleh  H 3 PO 4. Hal  tersebut  sama dengan penelitian yang dilakukan oleh Hadoun dkk., (2013) bahwa vibrasi C-O yang muncul pada 1160 cm -1 diindikasikan sebagai  ikatan  C-O-P [7]. Luas  permukaan  karbon  aktif diperoleh  melalui  adsorpsi  metilen  biru  menggunakan instrumen  UV-Vis  pada  panjang  gelombang  maksimum  665 nm. Karbon  aktif  biji  trembesi  memiliki  luas  permukaan sebesar  56,6331  m 2 /g.  Penelitian  oleh  Fadilah  (2013) menganalisa luas permukaan karbon aktif dari biji nyamplung sebesar 61,339 m 2 /g menggunakan metode BET [6]. Penelitian lain  oleh  Astuti  dkk.,  (2012)  menganalisa  luas  permukaan karbon  aktif  dari  ban  bekas  dengan  aktivasi  fisika  pada  suhu 600 ⁰ C  menggunakan  metode  adsorpsi  metilen  biru menghasilkan  karbon  aktif  dengan  luas  permukaan  sebesar 64,5043 m 2 /g [8].

## B. Pengaruh pH Terhadap Adsorpsi Ion Cd
2+
Proses adsorpsi dengan pengaruh pH dilakukan pada 10 mL larutan  Cd 2+ 50  mg/L  pH  4,  6,  7,  8,  10,  dan  13  dengan  0,02 gram karbon aktif biji trembesi. Adsorpsi dilakukan selama 60 menit menggunakan shaker dengan kecepatan 100  rpm. Hasil adsorpsi  ion  Cd 2+ ditunjukkan  oleh  grafik  pada  gambar  2. Pada  pH  asam  yaitu  pH  4,  jumlah  ion  Cd 2+ yang  teradsorpsi kecil  yaitu  14,09%.  Pada  pH  6  jumlah  ion  Cd 2+ yang teradsorpsi mulai meningkat yaitu sebesar 41,32%. Penigkatan jumlah  ion  Cd 2+ yang  teradsorpsi  terus  terjadi  pada  pH  7 hingga  pH  13.  Kecilnya prosentase ion Cd 2+ yang teradsorpsi
Gambar. 1.  Spektra IR karbon aktif biji tremnesi.
pada pH asam yaitu ph 4 dan 6 disebabkan oleh protonasi yang berlebihan  pada  permukaan  karbon.  Selain  itu,  pada  pH  <6 spesi  ion  Cd(II)  yang  terbentuk  dalam  larutan  adalah  Cd 2+ sehingga  terjadi  persaingan  antara  proton  dan  muatan  positif dari  ion  Cd 2+ di  permukaan  karbon  aktif  yang  menyebabkan kecilnya  adsorpsi  ion  Cd 2+ yang  terjadi.  Adsorpsi  ion  Cd 2+ mengalami  peningkatan  pada  pH  7  hingga  13.  Hal  ini dikarenakan berkurangnya kompetisi diantara proton (H + ) dan ion logam bermuatan positif (Cd 2+ ) di permukaan karbon aktif yang menghasilkan tolakan rendah terhadap ion Cd 2+ , sehingga ion  logam  dapat  dengan  mudah  terjerap  dalam  karbon  aktif [9].  Penelitian  lain  menyatakan  bahwa  pada  pH  ≥8  ion  Cd 2+ akan teradsorpsi secara maksimal ke dalam karbon aktif [10]. Padahal sebenarnya selain terjadi proses adsorpsi, juga terjadi proses  pengendapan  dalam  larutan.  Pengaruh  kondisi  basa menyebabkan  terbentuknya  spesi  hidroksi  seperti  Cd(OH) 2 yang  mengendap  dalam  larutan.  Pada  penelitian  ini  telah diperoleh  pH  saat  larutan  Cd 2+ 50  mg/L  mengendap berdasarkan nilai Ksp pada pH 7,6. Oleh karena itu, penurunan kadar  ion  Cd 2+ pada  pH  8,  10  dan  13  tidak  saja  disebabkan oleh  proses adsorpsi  tetapi  juga  oleh  proses  pengendapan. Sehingga  pada  penelitian  ini  dipilih  pH  optimal  yaitu  pH  7 dengan prosentase ion Cd 2+ teradsorpsi sebesar 97,11%.
C. Desorpsi Ion Cd 2+
Proses  desorpsi  ion  Cd 2+ dilakukan  menggunakan  agen pendesorpsi  HCl  4N,  HCl 1N,  dan  aqua  DM.  HCl  4N  dapat mendesorpsi  ion  Cd 2+ sebesar  54,62%,  HCl  1N  dapat mendesorpsi hingga 21,22% dan Aqua DM dapat mendesorpsi sebanyak  1,09%.  Kemampuan  HCl  4N  sebagai  agen pendesorpsi  untuk  melepas  ion  Cd 2+ lebih  baik  dibandingkan dengan HCl 1N dan aqua DM. Kemampuan HCl 1N lebih baik dibandingkan  dengan  aqua  DM.  Agen  pendesorpsi  yang berupa asam kuat HCl 4N dan 1N dapat mendesorpsi ion Cd 2+ lebih  banyak  dibandingkan  dengan  aqua  DM.  Hal  ini  berarti bahwa ikatan yang terjadi antara karbon aktif dari biji trembesi dengan  ion  Cd 2+ merupakan  ikatan  kimia  yang  tidak  dapat diputuskan  hanya  dengan  menggunakan  aqua  DM  saja  tetapi harus  diputus  dengan  asam  kuat.  Ikatan  kimia  yang  terjadi disebabkan oleh adanya gugus karboksil di permukaan karbon aktif  yang  mendorong  terjadinya  peningkatan  disosiasi  asam
dan  kelat  sehingga  dapat  membentuk  kompleks  ion  logam- gugus  fungsi  [10]. Kemampuan  HCl  untuk  mendesorpsi  ion Cd 2+ dipengaruhi  oleh  konsentrasinya.  HCl  4N  dapat mendesorpsi ion Cd 2+ lebih banyak dibandingkan dengan HCl 1N karena semakin besar konsentrasi asam semakin kuat pula kemampuannya untuk memutus ikatan kimia. Sedangkan aqua DM  sebagai  agen  pendesorpsi  hanya  mampu  mendesorpsi sedikit  ion  Cd 2+ saja.  Sejumlah  ion  Cd 2+ yang  dapat terdesorpsi  oleh  aqua  DM  diperkirakan  berikatan  dengan karbon  aktif  secara  fisika  yaitu  terjadi  gaya van  der  waals antara  karbon  aktif  dengan  ion  Cd 2+ .  Gaya van  der  waals merupakan  ikatan  yang  lemah  sehingga  dapat  putus  hanya dengan  menggunakan  aqua  DM.  Hal  tersebut  didukung  oleh penelitian Fadilah (2013) yang menyatakan bahwa prosentase ion Cd 2+ yang terdesorpsi oleh air hanya 11,80% [6].
Hasil analisa desorpsi menunjukkan bahwa proses adsorpsi ion Cd 2+ menggukan karbon aktif dari biji trembesi merupakan proses  adsorpsi  secara  kemisorpsi  dan  fisisorpsi.  Proses kemisorpsi  terjadi  antara  ion  Cd 2+ dengan gugus fungsi pada permukaan  karbon  aktif.  Sedangkan  proses  fisisorpsi merupakan ion Cd 2+ yang terjerap dalam pori karbon aktif.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat disimpulkan  bahwa  adsorpsi  ion  Cd 2+ optimum  pada  pH  7 dengan  prosentase  ion  Cd 2+ teradsorpsi  sebesar  97,11%  dan waktu kontak 90 menit dengan prosentase ion Cd 2+ teradsorpsi sebesar sebesar 88,72%. Kondisi adsorpsi: konsentrasi larutan Cd 2+ 50 mg/L, dosis adsorben 2 g/L.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  ketua  jurusan Kimia,  ketua  laboratorium  Instrumentasi  dan  Sains  Analitik, para  dosen  Kimia  dan  para  analis  atas  bantuannya  selama penelitian.  Terima  kasih  kepada  keluarga  dan  teman  - teman yang setia memberi dukungan dan doa.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Barus T. A. (2004) Pengantar Limnologi: Studi Tentang Ekosistem Air Daratan. Program Studi Biol. FMIPA USU .
[2] Ghifari  A.  S.  (2011)  Biosorpsi  Logam  Berat  Di  Lingkungan  Akuatik Menggunakan  Limbah  Sekam  Padi  (Oryza  Sativa  L.)  Sebagai Biosorben. Sains Teknol. Kesehat.
[3] WHO (2010) Exposure To Cadmium : A Major Public Health Concern. Public Health Environ.
[4] Ahn C.  K., Kim Y. M.,  Woo S. H. and  Park J. M. (2009) Removal of cadmium  using  acid-treated  activated  carbon  in  the  presence  of nonionic and/or anionic surfactants. Hydrometallurgy 99 , 209–213.
[5] Tajar  A.  F.,  Kaghazchi  T.  and  Soleimani  M.  (2009)  Adsorption  of cadmium  from aqueous  solutions  on  sulfurized  activated  carbon prepared from nut shells. J. Hazard. Mater. 165 , 1159–1164.
[6] Fadilah  N.  (2013)  Penurunan  Kadar  Ion  Cd2+  Dalam  Larutan Menggunakan  Karbon  Aktif  Dari  Tempurung  Biji  Nyamplung (Calophyllum  inophyllum  L).  Thesis,  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember.
[7] Hadoun  H.,  Sadaoui  Z.,  Souami  N.,  Sahel  D.  and  Toumert  I.  (2013) Characterization  of  mesoporous  carbon  prepared  from  date  stems  by H3PO4 chemical activation. Appl. Surf. Sci. 280 , 1–7.
4 6 8 10 12 14 0 20 40 60 80 100 % C d 2+ y an g te ra ds or ps i

## pH
Gambar. 2.  Grafik pengaruh pH terhadap adsorpsi ion Cd 2+ dalam larutan.
[8] Astuti  R.  N.,  Prasetyo  A.  and  Yudi  A.  (2012)  Adsorpsi  Metilen  Blue Pada  Karbon  Aktif  Dari  Ban  Bekas  Dengan  Variasi  Konsentrasi  NaCl Pada  Suhu  Pengaktifan  600 o C  dan  650 o C.  Skripsi,  Universitas  Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim.
[9] Kobya M., Demirbas E., Senturk E. and  Ince M. (2005) Adsorption of heavy metal ions  from aqueous  solutions by activated  carbon prepared from apricot stone. Bioresour. Technol. 96 , 1518–1521.
[10] Gonzalez  P.  G.  and  Pliego  Y.  B.  (2014)  Adsorption  of  Cd(II),  Hg (II) and  Zn  (II)  from  aqueous  solution  using  mesoporous  activated  carbon produced from Bambusa vulgaris striata. Chem. Eng. Res. Des. 92 .