www. jurnal.unsyiah.ac.id/jipi

## PERBANDINGAN DAYA SERAP SERBUK GERGAJI KAYU DAMAR
LAUT ( SHOREA SP ) DAN MERBAU ( INTSIA SP ) TERHADAP LOGAM Pb(II)

## Ibnu Khaldun*, Aristia, dan Faucut Sarah
Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh 23111
*Corresponding Author : ibnukhdn@yahoo.com
Abstrak .  Penelitian  ini  bertujuan  untuk    menginvestigasi  kemampuan  daya  serap  serbuk  gergaji kayu  damar  laut  (Shorea  sp)  dan  merbau  (Intsia  sp)  terhadap  logam  Pb(II)  dari  larutan,  dan mempelajari pengaruh kondisi percobaan seperti pH larutan, waktu kontak, jumlah adsorben dan konsentrasi  adsorbat.  Efisiensi  adsorpsi  maksimum    berturut-turut  sebanyak  95,72%  pada  pH  4 dan 98,78% pada pH 5 oleh damar laut (Shorea sp) dan   kayu merbau (Intsia sp). Adsorpsi timbal oleh  kedua  adsorben  meningkat  dengan  bertambahnya  waktu  dan  pH  (dari  1  hingga  5)  dan menurun  dengan  menurunnya  kekuatan  ion.  Data  kesetimbangan  dikorelasikan  dengan  isotherm Langmuir  dan  Freundlich.  Kapasitas  adsorpsi  maksimum  berdasarkan  isotherm  Langmuir  untuk serbuk  kayu  damar  laut  dan  kayu  merbau  berturut-turut  sebesar  45,45  mg/g  dan  14,706  mg/g dan  berdasarkan  isotherm  Freundlich  sebesar  untuk  serbuk  kayu  damar  laut  dan  kayu  merbau berturut-turut sebesar 1,2475 mg/g dan 1,616 mg/g. Dari hasil tersebut disimpulkan bahwa model Langmuir adalah yang terbaik.
Kata kunci : Adsorpsi, damar laut, merbau, isotherm, serbuk gergaji.
Abstract . The aim of this work  is to investigate the performance of  damar laut (Shorea sp) and merbau (Intsia sp)  sawdust  for the adsorption of  lead(II) from aqueous solutions, and to study the influence of the operating conditions such as solution pH, contact time, amount of adsorbent, and concentration of adsorbate.  The maximum adsorpsi efﬁciencies were 95.72% for  damar laut (Shorea sp) at pH 4 and  98.78% for  kayu merbau (Intsia sp) at pH 5.  The adsorption  of lead by both sorbents increased with an increase in contact time and pH (from 1 to 5) and decreased with an  increase  in  ionic  strength.  The  equilibrium  data  has  been  correlated  with  both  Langmuir  and Freundlich  isotherms.    The  maximum  adsorption  capacity  of  the  sawdust  evaluated  by  Langmuir adsorption model  by damar laut (Shorea sp) and  merbau (Intsia sp) sawdust was 45.45 mg/g and 14.706  mg/g  respectively  and  by  Freundlich  adsorption  model  by  damar  laut  (Shorea  sp)  and merbau  (Intsia  sp)  sawdust  was  1.2473  mg/g  and  1.616  mg/g  respectively.  The  results  indicate that the Langmuir model fits the data better.
Keywords : adsorption, Shorea sp, Intsia sp, Isotherms, Sawdust.

## PENDAHULUAN
Pencemaran  lingkungan  oleh  logam  berat  menjadi  permasalahan  yang  serius seiring penggunaan logam berat di bidang industri yang semakin meningkat. Salah satu logam  berat  yaitu  ion  Pb(II),    Kadar  maksimum  Pb  pada  perairan  yang  masih diperbolehkan  oleh  WHO  adalah  kurang  dari  0,01  ppm  (Ensafi  dan  Shiraz  2008). Sedangkan  kadar  maksimum  Pb  dalam  air  minum  menurut  SNI  01-3553-2006  sebesar 0,005  ppm.    Untuk  menurunkan  kadar  logam  berat  dalam  air  limbah  dapat  dilakukan dengan berbagai metode seperti  metode pengendapan, evaporasi, ekstraksi elektrolisis, penguapan, osmosis, pertukaran ion dan adsorpsi (Jang-Soon, dkk., 2010).
Dari  beberapa  metode  tersebut,  pada  penelitian  ini  digunakan  metode  absorpsi menggunakan  serbuk  gergaji  kayu.  Pada  serbuk  gergaji  kayu  terdapat  senyawa  kimia berupa  selulosa,  hemiselulosa  dan  lignin  yang  memiliki  gugus  fungsi  –OH.  Gugus  ini dapat    berfungsi    sebagai  adsorben  (Crini,  2005).  Proses  adsorpsi  ion  Pb(II)  telah dilakukan  menggunakan serbuk gergaji kayu meranti (Ahmad, dkk., 2009), kitosan (Cui, dkk.,  2013),  mangrove  (Abas,  dkk.,  2015)  dan  sekam  padi  (Nurhasni,  dkk.,  2014). Namun penggunaan serbuk gergaji  kayu damar laut ( Shorea sp ) dan merbau ( Intsia sp )
www. jurnal.unsyiah.ac.id/jipi
belum  pernah  dilaporkan.  Kedua  jenis  kayu  ini  banyak  digunakan  sebagai  bahan  dasar pembuatan  kusen,    pintu,  jendela,  panel,  mebel,  badan  truk,    lantai,  ukiran  kerajinan tangan  dan  alat-alat  perabotan  rumah  tangga  lainnya.  Oleh  sebab  itu,  limbah  kayu damar laut ( Shorea sp ) dan merbau ( Intsia sp ) mudah didapatkan.

## METODE
Alat-alat yang digunakan adalah Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), magnetic stirrer , p H meter, neraca analitik, ayakan 150 mesh, dan alat-alat gelas lainnya. Bahan- bahan  yang  digunakan  adalah  serbuk  gergaji  kayu  damar  laut  ( Shorea  sp ),  merbau ( Intsia  sp ),  Pb(NO 3 ) 2 1000  ppm,  NaOH  0,1  N,  HCl  0,1  N,  NaOH  2  N,  HCl  2  N,  kertas saring, dan aquades. Limbah kayu damar laut ( shorea sp ) diperoleh dari panglung kayu di  Lamgugob,  Banda  Aceh,  sedangkan  limbah  kayu  merbau  ( Intsia  sp )  diperoleh  dari panglung kayu di daerah Aceh Timur.

## Prosedur Penelitian
a) Persiapan Absorben Diambil  serbuk  gergaji  kayu  damar  laut  ( Shorea  sp )  sebanyak  800  gram  kemudian dicuci  terus-menerus  menggunakan  air  kran  dan  dibilas  dengan  aquades.  Adsorben dikeringkan  menggunakan  oven.  Selanjutnya  adsorben  dihaluskan  menggunakan blender dan diayak menggunakan ayakan 150 mesh. Dilakukan hal yang sama untuk kayu merbau ( Intsia sp). Selanjutnya serbuk gergaji diaktivasi masing-masing dengan larutan  NaOH 2N dan HCl 2N setelah itu dicuci dengan aquades hingga pH mendekati 7.
b) Pembuatan Larutan Stok Pb(II)
Dilarutkan 1,5984 g Pb(NO 3 ) 2 dalam 1 L larutan. Larutan Pb(II) 1000 ppm diencerkan menjadi  50  ppm  sebagai  konsentrasi  awal  larutan.  Selanjutnya  pengenceran  juga dilakukan untuk konsentrasi 100, 150, 200 dan 300 ppm.
c) Studi Adsorpsi
Sebanyak 25 mL larutan Pb(NO 3 ) 2 50 ppm dimasukkan ke dalam gelas kimia kemudian ditambahkan NaOH atau HCl 0,1 N untuk menyesuaikan dengan variasi p H yaitu 2, 4, 5, 6 dan 7. Selanjutnya dimasukkkan 1 gram serbuk gergaji kayu damar laut ( Shorea sp ) dan campuran diaduk menggunakan stirrer dengan kecepatan 350 rpm; waktu 30 menit.  Setelah  itu,  campuran  disaring  kemudian  filtrat  ion  Pb(II)  yang  diperoleh diukur menggunakan  AAS.  Dilakukan  hal  yang  sama  untuk  kayu merbau ( Intsia  sp ). Variabel  dalam  penelitian  ini  yaitu  waktu  kontak  (15,  30,  40,  60  dan  80  menit), perbandingan  massa  adsorben,  kecepatan  pengadukan,  dan  konsentrasi  awal  ion Pb(II) dalam larutan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengaruh pH
Berdasarkan Gambar 1 dapat diketahui bahwa penyerapan ion Pb(II) paling besar terjadi  pada  pH  4  untuk  kayu  damar  laut  ( Shorea  sp ),  sedangkan  untuk  kayu  merbau ( Intsia sp ) diperoleh pada pH 5 dengan persen penyerapan yaitu 95,72% dan 98,78%.
www. jurnal.unsyiah.ac.id/jipi
Gambar 1 . Pengaruh pH larutan terhadap penyerapan ion Pb(II)
Pada p H  asam  penyerapan  ion  Pb(II)  intensif  berkurang  karena  situs  positif  pada permukaan  adsorbennya  cenderung  tinggi,  sehingga  terjadi  kompetisi  antara  ion  Pb 2+ dengan H 3 O + untuk berikatan dengan situs negatif pada permukaan adsorben (Bashyal, dkk.,  2010).  Sedangkan  pada p H  basa  dapat  menyebabkan  reaksi  antara  ion  Pb 2+ dan OH - ,  sehingga  membentuk  endapan  Pb(OH) 2 (Sulistyawati  (2008)  dalam  Baidho,  dkk., 2013). Endapan ini dapat menghalangi proses adsorpsi yang berlangsung.

## Pengaruh Waktu Kontak
Penelitian  ini  dilakukan  pada  kondisi  optimum  dengan  variasi  waktu  kontak  15, 30,  40,  60  dan  80  menit.  Berikut  grafik  efisiensi  penyerapan  ion  Pb(II).  Berdasarkan Gambar 2. dapat diketahui bahwa penyerapan ion Pb(II) dengan adsorben serbuk gergaji kayu  damar  laut  ( Shorea  sp )  dan  merbau  ( Intsia  sp )  paling  besar  terjadi  pada  waktu kontak 40 menit dengan persen penyerapan masing-masing yaitu 97,5 dan 97,5%. Pada waktu  kontak  60  sampai  80  menit  persen  penyerapannya  menurun.  Penurunan  ini disebabkan  oleh  tidak  stabilnya  ikatan  ion  Pb(II)  sehingga  sebagian  kecil  dari  partikel Pb(II) ada yang terlepas kembali (Wulandari, dkk., 2014).
Gambar 2 . Pengaruh waktu kontak terhadap penyerapan ion Pb(II)
Pada pengaruh waktu kontak, adsorpsi dapat terjadi dalam 2 fase tahapan. Fase pertama merupakan  fase  cepat yang memungkinkan  tersedianya  tempat  aktif  dimana terjadinya
www. jurnal.unsyiah.ac.id/jipi
ikatan  ion  Pb(II)  dengan  permukaan  adsorben.  Sedangkan  fase  lambat  dengan  waktu kontak yang lama tidak menghasilkan proses adsorpsi yang optimal karena terjadi proses difusi ion Pb(II) ke dalam adsorben (Kostic, dkk., 2013).

## Pengaruh Massa Adsorben
Penelitian  ini  dilakukan  pada  variasi  massa  adsorben  0,5,  1,  2  dan  3  gram. Parameter lainnya yang digunakan yaitu konsentrasi awal ion Pb(II) 52,58, 80 ppm; p H optimum;  waktu  kontak  optimum  dan  kecepatan  pengadukan  350  rpm.  Berikut  grafik efisiensi penyerapan ion Pb(II).
Gambar 3 . Pengaruh massa adsorben terhadap penyerapan ion Pb(II)
Berdasarkan Gambar 3 ditunjukkan bahwa penyerapan paling besar terjadi pada massa adsorben 0,5 gram untuk adsorben kayu damar laut ( Shorea sp ) dan 3 gram untuk kayu merbau ( Intsia sp ) dengan persentase penyerapan masing-masing sebesar 99,38% dan 98,99%. Berdasarkan penelitian Demirbas, dkk. (2004) menunjukkan bahwa, jika massa adsorben semakin besar, waktu kontak yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan juga  semakin  lama,  sehingga  kapasitas  adsorpsinya  semakin  kecil.  Penelitian  yang dilakukan  Tahiruddin  dan  Rahman  (2013),  peningkatan  massa  adsorben  menyebabkan luas permukaan adsorben yang tersedia untuk adsorpsi semakin tinggi sehingga efesiensi penyerapan  semakin  tinggi.  Perbedaan  hasil  massa  adsorben  dapat  terjadi  disebabkan oleh  kondisi  lingkungan  pada  saat  proses  adsorpsi  seperti  kondisi p H  dan  karakteristik adsorben yang digunakan.

## Pengaruh Konsentrasi Ion Pb(II)
Penelitian ini dilakukan memvariasikan konsentrasi awal ion Pb(II) yaitu 50, 100, 150,  200  dan  300  ppm.  Adsorpsi  dilakukan  pada kondisi  optimum  yang  telah  diperoleh sebelumnya. Berdasarkan Gambar  4 ditunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi berdasarkan pengaruh  konsentrasi  awal  Pb(II)  terus  meningkat.  Menurut  Prasetiowati,  dkk.,  (2014) semakin  besar  konsentrasi  adsorbat  maka  semakin  banyak  pula  adsorbat  yang  akan teradsorpsi  sehingga  kapasitas  adsorpsi  juga  semakin  meningkat.  Meningkatnya konsentrasi ion logam juga dapat menyebabkan efisiensi penyerapan menjadi berkurang karena kemampuan serapannya telah mencapai keadaan optimum.
www. jurnal.unsyiah.ac.id/jipi
Gambar 4 . Kapasitas adsorpsi konsentrasi awal terhadap penyerapan ion Pb(II)

## Isoterm Adsorpsi
Berikut  kurva  isoterm  Langmuir  untuk  adsorben  kayu  damar  laut  ( Shorea  sp ) yang diperoleh dengan memplotkan C sebagai absis dan C/q e sebagai ordinat. Gambar 6 menunjukkan bahwa grafik linier yang diperoleh dengan persamaan y= 0,022x  – 0,350 dengan R 2 = 0,933. Jika nilai R 2 yang diperoleh mendekati 1, maka hasil yang diperoleh sudah linear  atau  baik (Prasad,  dkk.,  2009).  Dari  hasil  perhitungan y=  0,022x  –  0,350 kapasitas  adsorpsi  maksimum  ion  Pb(II)  adalah  45,45  mg/g  sedangkan  nilai  konstanta isoterm  Langmuir  yang  diperoleh  yaitu  6,286  x  10 -2 .  Nilai  konstanta  isoterm  ini menunjukkan afinitas antara biomassa dengan logam berat, dimana semakin besar nilai konstanta  kesetimbangan,  maka  semakin  besar  juga  afinitas  adsorben  terhadap  logam berat (Wulandari, dkk., 2014).
Gambar 5 . Kurva isoterm Langmuir adsorpsi ion Pb(II) oleh serbuk kayu damar laut Gambar isoterm Langmuir untuk adsorben kayu merbau ( Intsia sp ) dapat dilihat secara jelas pada Gambar 6.
www. jurnal.unsyiah.ac.id/jipi
Gambar 6 . Kurva isoterm Langmuir untuk adsorpsi ion Pb(II) oleh serbuk kayu merbau Berdasarkan  persamaan  y  =  0,068x  +  1,323  dengan  nilai  R 2 =  0,902 maka  diperoleh kapasitas adsorpsi sebesar 14,706 mg/g dan konstanta kesetimbangan yaitu 0,052. Nilai kapasitas adsorpsi menunjukkan kemampuan adsorben dalam menyerap konsentrasi ion Pb(II) per gram adsorben sebesar 14,706 mg/g.

## Model Isoterm Freundlich
Isoterm  Freundlich  merupakan  proses  adsorpsi  yang  bersifat  multilayer  atau banyak  lapisan  dan  terjadi  secara  fisisorpsi.  Berikut  kurva  isoterm  Freundlich  untuk adsorben  kayu  damar  laut    ( Shorea  sp )  yang  diperoleh  dengan  memplotkan  Log  C sebagai  absis  dan  Log  q e sebagai  ordinat.  Gambar  8    menunjukkan  bahwa  grafik linear yang  diperoleh  yaitu  y  =  1,503x  –  0,096  dan  R 2 =  0,745.  Dari  hasil  perhitungan  y  = 1,503x – 0,096 diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum ion  Pb(II) adalah 1,2473 mg/g sedangkan nilai konstanta isoterm Freundlich yang diperoleh yaitu 0,6653. Berdasarkan grafik  linearitas  yang  baik  diperoleh  pada  isoterm  Langmuir  dengan  koefisien  korelasi isotherm 0,933. Nilai R 2 Langmuir lebih besar dari Freundlich, hal ini juga menunjukkan bahwa model isoterm Langmuir sesuai dengan proses adsorpsi ion Pb(II) dengan serbuk gergaji kayu damar laut ( Shorea sp ). Adsorpsi ion Pb(II) bersifat monolayer dan memiliki situs  aktif  yang  hanya  dapat  menampung  satu  ion  teradsorpsi  pada  permukaan adsorben.  Jika  semua  situs  aktif  telah  mengikat  adsorbat,  maka  proses  adsorpsi  akan berhenti  dan  telah  mengalami  kesetimbangan  karena  interaksi  ion  Pb(II)  dengan adsorben hanya pada lapisan tunggal atau monolayer (Prasetiowati, 2014).
www. jurnal.unsyiah.ac.id/jipi
Gambar  isoterm  Freundlich  untuk  adsorben  kayu  merbau  ( Intsia  sp )  dapat  dilihat  pada Gambar 8 berikut. Berdasarkan persamaan y = 0,619x - 0,662 dengan R 2 = 0,951 maka diperoleh  kapasitas  adsorpsi  sebesar  1,616  mg/g  dan  konstanta  kesetimbangan  yaitu 0,218.  Berdasarkan  grafik linearitas  yang  baik  diperoleh, nilai  R 2 Freundlich lebih  besar dari Langmuir, hal ini juga menunjukkan bahwa model isoterm Freundlich sesuai dengan proses adsorpsi ion Pb(II) dengan serbuk gergaji merbau ( Intsia sp ). Dari grafik isoterm adsorpsi  diperoleh  bahwa  daya  adsorpsi  serbuk  gergaji  kayu  merbau  lebih  tinggi dibandingkan dengan serbuk gergaji kayu damar laut.
Gambar 8 . Kurva isoterm Freundlich adsorpsi ion Pb(II) oleh serbuk kayu merbau

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian dapat disimpulkan bahwa serbuk gergaji kayu damar laut dan  merbau  dapat  digunakan  sebagai  adsorben  karena  dapat  mengadsorpsi  ion  Pb(II). Penyerapan ion Pb(II) menggunakan serbuk gergaji kayu damar laut terjadi pada pH 4, waktu  kontak  40  menit,  massa  adsorben  0,5  g,  kecepatan  pengadukan  125  rpm  dan konsentrasi  awal  ion  Pb(II)  300  ppm.  Serbuk  gergaji  kayu  merbau  memiliki  daya adsorpsi  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  serbuk  gergaji  kayu  damar  laut  dilihat  dari hasil isoterm adsorpsinya.

## DAFTAR PUSTAKA
Abas,  S.N.A.,  Ismail,  M.H.S.,  Siajam,  S.I.,  &  Kamal,  M.L.,  2015. Development  of  Novel Adsorbent-Mangrove-Alginate Composite Bead (MACB) for Removal of Pb(II) from Aqueous Solution. Journal of Taiwan Institute of Chemical Eng ., 50: 182-189. Ahmad,  A.,  Chii,  Y.Y.,  Ibrahim,  M.H.,  Rafatullah,  M.,  Siddique,  B.M.,  &  Sulaiman,  O. 2009. Removal Of Cu(II) And Pb(II) Ions From Aqueous Solutions By Adsorption On Sawdust Of Meranti Wood. Desalination, 247: 636-646.
Bashyal  D,  Homagai,  P.L,  &  Ghimire  KN.2010.  Removal  of  Lead  from  Aqueous  Medium Using Xanthate Modified Apple Juice Residue. Journal of Nepal Chemical Society , 26: 53-60.
Baidho,  Z.E.,  Lajuardy,  T.,  Rohmania,  S.,  &  Hartati,  I.  2013.  Adsorpsi  Logam  Berat  Pb Dalam  Larutan  Menggunakan  Senyawa  Xanthate  Jerami  Padi. Prosiding  SNST. Semarang: Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim.
Crini,  G.  2005.  Recent  Developments  in  Polysaccharide-Based  Materials  Used  as Adsorbents in Wastewater Treatment. Prog. Polym. Sci ., 30: 38-70.
Cui,  H.,  Chen,  J.,  Yang,  H.,  Wang,  W.,  Liu,  Y.,  Zou,  D.,  Liu,  W.,  &  Men,  G.  2013. Preparation  and  Application  of  Aliquat 336  Functionalized  Chitosan  Adsorbent for the Removal of Pb(II). Chemical Engineering Journal , 232: 372-379.
www. jurnal.unsyiah.ac.id/jipi
Demirbas,  E.,  Kobya,  M.,  Senturk,  E.,  &  Ozkan,  T.  2004.  Adsorpstion  Kinetics  for  The Adsorben  of  Chromium  (VI)  from  Aqueous  on  The  Solutions  on  The  Activated Carbons Prepared from Agricultural Wastewater. SA ., 30: 533-540.
Ensafi A.A., & Shiraz, A.Z. 2008. On-line Separation and Preconcentration of Lead (II) by Solid  Phase  Extraction  Using  Activated  Carbon  Loaded  With  Xylanol  Orange  and Its Determination by Flame Atomic Absorption Spectrofotometry. J Hazard Mater, 150: 554-559.
Jang-Soon, K., Taek-Yun, S., Hwa-Lee, J., Oh-Kim, S., & Young-Jo, H. 2010. Removal of Divalent  Heavy  Metals  (Cd,  Cu,  Pb,  And  Zn)  And  Arsenic(III)  from  Aqueous Solutions  Using  Scoria:  Kinetics  and  Equilibria  of  Sorption. Journal  of  Hazardous Materials , 174: 307-313.
Kostic, M., Mitrovic, J., Radovic, M., Ljupkovic, R., Krstic, N., Bojic, D., & Bojic, A. 2013. Using  Xanthated Lagenaria  vulgaris Shell  Biosorbent  for  Removal  of  Pb(II)  Ions from Wastewater. Journal of Iran Chem. Soc ., 1-16.
Nurhasni,  Hendrawati,  &  Saniyah,  N.  2014.  Sekam  Padi  untuk  Menyerap  Ion  Logam Tembaga dan Timbal dalam Air Limbah. Valensi , 4(1): 130-138. Prasad, A.G.D. & Abdullah, M.A. 2009. Biosorption of Fe(II) from Aqueous Solution Using Tamarind Bark and Potato Peel Waste: Equilibrium and Kinetics Studies. Journal of Applied Sciences in Enviromental Sanitation . 4(3): 273-282.
Prasetiowati, Y. & Toeti, K. 2014. Kapasitas Adsorpsi Bentonit Teknis Sebagai Adsorben Ion Cd 2+ . UNESA Journal of Chemistry , 3(3): 194-200.
Tahiruddin, N.S.M. & Rahman, S.Z.A. 2013. Adsorption of Lead in Aqueous Solution by A Mixture of Activated Charcoal and Peanut Shell. Journal of Science and Technology Research , 1(5): 102-109.
Wulandari, Y., Kurniasari, L., & Riwayati, I. 2014. Adsorpsi Logam Timbal Menggunakan Ketela Rambat ( Ipomoea batatas L ). Prosiding SNST ke-5 . Semarang : 75-80.