## SERBUK GERGAJI KAYU JATI TERAKTIVASI EDTA SEBAGAI PENJERAP ION
TEMBAGA (II) DAN KROM (III)
Teak Sawdust Activated by EDTA for Adsorption of Copper (II) and Chromium (III) Ions
Irdhawati*, Ni Nyoman Triyunita Sinthadevi, Emmy Sahara
Department of Chemistry, Faculty of Mathematic and Natural Science, Udayana University, Kampus Bukit Jimbaran Bali 80361 Indonesia
*Corresponding author, e-mail: irdhawati@unud.ac.id
Received: Oct. 2019 Published: Jan. 2020

## ABSTRACT
Teak  sawdust  is  a  waste  of  the  furniture  industry.  The  main  compound  content  is  cellulose,  which  contains hydroxyl groups so that can be used as adsorbent. This work aims to determine adsorption capacity and isotherm adsorption pattern of teak sawdust activated by EDTA for copper (II) dan chromium (III) ions. Some parameters were optimized including the ratio of adsorbent and EDTA, and contact time.  The results showed the optimum ratio  of  teak  sawdust  and  EDTA  was  2:3,  and  the  optimum  contact  time  was  105  minutes.    Both  of  isoterm adsorption patterns of teak sawdust to Cu (II) and Cr (III) ions follow the Freundlich equation, with determination coefficient close to one. Optimum adsorption capacity was obtained 46.5 and 39.7 mg/g for Cu (II) and Cr (III), respectively.
Keywords: Adsorbent, adsorption capacity, copper (II) ion, chromium (III) ion, teak sawdust.

## PENDAHULUAN
Perkembangan  industri  di  Indonesia  sangat pesat, sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan  meningkat  akibat  belum  adanya pengolahan  limbah  secara  benar  oleh  pihak industri, khususnya limbah cair. Limbah cair dari beberapa  industri  seperti  industri  zat  warna tekstil,  cat,  dan  metalurgi,  dapat  menyebabkan pencemaran air oleh logam-logam  berat, khususnya  logam  Cu(II).  Logam  Cu(II)  akan memberikan  efek  toksik  pada organisme  apabila masuk  ke  dalam  tubuh  dalam  jumlah  yang melebihi  batas  toleransi  organisme  tersebut. Terlalu  banyak  logam  Cu(II)  dalam  air  dapat merusak organisme laut dan air tawar seperti ikan dan  moluska.  Selain  terhadap  organisme  laut, apabila air yang tercemar Cu(II) dikonsumsi oleh organisme  lainnya  secara  berlebihan  dapat menyebabkan kerusakan hati dan ginjal. Berbagai metode pengolahan limbah telah dilakukan untuk mengurangi  kadar  logam  berat  dalam  perairan antara lain metode pengendapan (Joko, 2013) dan elektrokimia  (Pratiwi  dkk.,  2015).  Metode- metode  tersebut  menggunakan  bahan-bahan kimia  yang mahal  sehingga  membutuhkan  biaya
yang  tinggi.  Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan penelusuran  terhadap  bahan  penjerap  baru  yang relatif  lebih  murah,  mudah  didapat  serta mempunyai  kapasitas  adsorpsi  yang  tinggi. Metode  adsorpsi  telah  banyak  dikembangkan menggunakan  material  alam  organik  yang memiliki  gugus  hidroksil  (-OH)  yang  dapat digunakan  untuk  adsorpsi  ion-ion  logam  berat, seperti kulit salak (Wijayanti dkk., 2017) dan kulit kacang  tanah  (Andini  dkk.,  2016).  Salah  satu material  alam  organik  yang  mengandung  gugus hidroksil  (-OH)  yang  dapat  digunakan  sebagai adsorben  yaitu  serbuk  gergaji  kayu  jati  (Fengel dan Wegener, 1995).
Komponen kayu terdiri atas lapisan luar dan dalam. Pada lapisan luar terdiri dari zat ekstraktif yang  dihasilkan  kayu  selama  pertumbuhan,  dan lapisan dalam terdiri atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin (Fengel dan Wegener, 1995). Adanya selulosa,  hemiselulosa  dan  lignin  menjadikan serbuk  gergaji  kayu  berpotensi  sebagai  bahan penjerap. Untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi suatu  adsorben  perlu  dilakukan  aktivasi  maupun modifikasi  baik  secara  kimia  maupun  fisika. Berdasarkan  penelitian  Harni  dkk.  (2013)
menggunakan  serbuk  gergaji  kayu  jati  dengan aktivator : asam asetat, EDTA, formaldehida, dan piridin  sebagai  adsorben  logam  timbal  (Pb), diperoleh waktu kontak optimum semua aktivator yaitu  60  menit  dengan  kapasitas  adsorpsi  pada kontrol  0,1608  mg/g,  delignifikasi  0,2401  mg/g, asam  asetat  0,2717  mg/g,  EDTA  0,2965  mg/g, formaldehida  0,2945  mg/g,  dan  piridin  0,2857 mg/g,  dengan  kapasitas  adsorpsi  terbesar  yaitu pada  aktivasi  dengan  EDTA.    Pada  aktivasi EDTA  yang  memiliki  4  gugus  asam  karboksilat (-COOH)  akan  bereaksi  dengan  lignoselulosa pada  serbuk  kayu  dan  mengaktifkan  gugus  OH yang  terbentuk  pada  adsorben  sehingga  dapat mengadsorpsi ion logam Pb lebih banyak.
Berdasarkan  latar  belakang  di  atas,  dalam penelitian ini digunakan serbuk gergaji kayu jati sebagai  adsorben  menggunakan  EDTA  sebagai aktivator dengan uji parameter yang mempengaruhi  kapasitas  adsorpsi  yaitu  aktivasi, waktu kontak dan  isoterm  adsorpsi.  Oleh karena itu  dilakukan  penelitian  mengenai  pemanfaatan serbuk gergaji kayu jati teraktivasi EDTA dalam adsorpsi  ion  logam  Cu(II).  Kadar  logam  Cu(II) yang tidak teradsorpsi ditentukan dengan metode Spektrofotometri Serapan Atom.

## METODOLOGI

## Alat
Spektrofotometer  Serapan  Atom  (Shimatzu AA-7000), oven (Binder), neraca analitik (Ohaus G400-S0  dan  ACIS  AD-600i),  seperangkat  alat refluks, magnetic  stirrer ,  ayakan  ukuran  100 mesh, dan peralatan gelas yang umum digunakan dalam laboratorium.

## Bahan
Serbuk  gergaji  kayu  jati,  CuCl 2 (Merck), CrCl 3 .6H 2 O  (Merck)  Na 2 EDTA  (Merck),  HCl (Merck),  NaOH  (Merck),  aquades,  dan  kertas saring

## Prosedur Kerja
Persiapan  serbuk  gergaji  kayu  jati  sebagai sampel penelitian
Serbuk  gergaji  kayu  jati  yang  diambil  dari pengrajin furniture dicuci dengan aquades untuk menghilangkan  pengotor  kemudian  dikeringkan dalam  oven  dengan  suhu  50  °C  sampai  kering. Selanjutnya  dihaluskan  dan  diayak  hingga berukuran 100 mesh.

## Aktivasi serbuk gergaji kayu jati
Serbuk  gergaji  kayu  jati  (SJ)  ditimbang sebanyak 20 gram dan dimasukkan ke dalam labu alas  bulat  250  mL  dan  ditambahkan  200  mL larutan EDTA 5%. Campuran direfluks selama 2 jam pada suhu 100 °C. Serbuk kayu jati yang telah diaktivasi  kemudian  disaring  dan  dikeringkan dalam  oven  pada  suhuh  50  °C.  Prosedur  yang sama dilakukan untuk konsentrasi EDTA 10; 15; dan 20%. Masing-masing serbuk gergaji kayu jati yang  diaktivasi  EDTA  5;  10;  15;  dan  20% diberikan  label  secara  berturut-turut  yaitu SJ [EDTA5] , SJ [EDTA10] , SJ [EDTA15] , dan SJ [EDTA20] .

## Pembuatan kurva kalibrasi
Larutan  standar  Cu(II)  dan  Cr(III)  dengan konsentrasi  1,  2,  3,  4,  dan  5  mg/L  diukur absorbansinya dengan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Selanjutnya dibuat kurva hubungan antara  absorbansi  versus  konsentrasi  yang  akan diperoleh garis linier.
Penentuan  jumlah  EDTA  optimum  sebagai aktivator
Sebanyak 1-gram SJ [EDTA5] , SJ [EDTA10] , SJ [EDTA15] , dan SJ [EDTA20] masing-masing dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer. Selanjutnya  ditambahkan  50  mL  campuran larutan  Cu(II)  dan  Cr(III)  (1:1)  dengan konsentrasi  masing-masing  60  mg/L.  Campuran tersebut  diaduk  selama  60  menit.  Campuran kemudian disaring dan filtratnya ditampung untuk pengukuran  kadar  logam  tidak  terserap  dengan SSA.

## Penentuan waktu kontak optimum
Sebanyak  1  gram  SJ [EDTA15] dimasukkan  ke dalam labu erlenmeyer kemudian ditambahkan 50 mL  campuran  larutan  Cu(II)  dan  Cr(III)  dengan konsentrasi masing-masing 60 mg/L. Selanjutnya diaduk menggunakan pengaduk magnetik dengan variasi  waktu  kontak  yaitu  30,  45,  90,  105,  dan 120  menit.  Larutan  disaring  dan  filtratnya ditampung  untuk  pengukuran  kadar  logam  tidak terserap dengan SSA.
Penentuan  isoterm  dan  kapasitas  adsorpsi optimum
Sebanyak  1  gram  SJ [EDTA15] dimasukkan  ke dalam erlenmeyer kemudian ditambahkan 50 mL campuran  larutan  Cu(II)  dan  Cr(III)  (Cu  :  Cr  = 1:1)  dengan  masing-masing  variasi  konsentrasi yaitu  20,  40,  60,  80,  dan  100  mg/L.  Campuran tersebut  diaduk  selama  waktu  kontak  optimum,
kemudian  campuran  disaring  dan  filtratnya ditampung  untuk  pengukuran  kadar  logam  tidak terserap  dengan  SSA.  Kapasitas  adsorpsi  Cu(II) dan  Cr(III)  oleh  SJ [EDTA15] ditentukan  dengan persamaan 1.
W ads = ( C 1 -C 2 ) V
1000B …………………  (1)
W ads merupakan  jumlah  zat  yang  teradsorpsi (mg/g),  B  merupakan  massa  sampel  yang digunakan (g), C 1 merupakan konsentrasi larutan awal  (mg/L),  C 2 merupakan  konsentrasi  larutan akhir  (mg/L),  dan  V  merupakan  volume  larutan yang  digunakan  (mL))  (Day  dan  Underwood, 2002).
Untuk  mengetahui  pola  isoterm  adsorpsi Cu(II) dan Cr(III) oleh SJ [EDTA15] perlu dilakukan uji linieritas menggunakan persamaan 2.
Langmuir : C m = 1 bK + C b ……………  (2)
C merupakan  konsentrasi  adsorbat  dalam keseimbangan, m merupakan berat adsorbat yang terjerap  per  gram  adsorben, K merupakan konstanta keseimbanganyang berhubungan dengan  afinitas  adsorpsi,  dan b merupakan kapasitas  adsorpsi  maksimum  dari  adsorben, dengan  memplot C/m terhadap C akan menghasilkan  garis  lurus  dengan  slope  = 1 b dan intersep  = 1 bK ,  sehingga  tetapan K dan b dapat ditentukan (Bohn, 2015).
Freundlich : log m = log K+ 1 n log C
m merupakan jumlah adsorbat terjerap per satuan bobot adsorben (mg/g), C merupakan konsentrasi kesetimbangan adsorbat setelah adsorpsi (mg/L), K, n : konstanta empiris (Do, 1998)).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pembuatan Kurva Kalibrasi
Pengukuran  larutan  standar  Cu(II)  dan Cr(III)  dengan  SSA  pada  panjang  gelombang 249,2 nm (logam Cu) dan 357,9 nm (logam Cr). Diperoleh  persamaan  y  =  0,05002x  +  0,01636 dengan nilai r sebesar 0,9997 untuk logam Cu dan persamaan y = 0,03926x + 0,01178 dengan nilai r sebesar 0,9994 untuk logam Cr yang menandakan bahwa  adanya  korelasi  dari  absorbansi  dan konsentrasi  terhadap  kenaikan  konsentrasi  dan respon yang linier (Gambar 1).
Konsentrasi EDTA
Optimum sebagai

## Aktivator
Serbuk  gergaji  kayu  jati  (SJ)  diaktivasi dengan  EDTA  pada  berbagai  konsentrasi. Aktivasi  dilakukan  dengan  perbandingan  rasio massa  SJ  :  EDTA  yaitu  2:1  (SJ [EDTA5] ),  1:1 (SJ [EDTA10] ),  2:3  (SJ [EDTA15] ),  dan  1:2  (SJ [EDTA20] ). Pada  saat  aktivasi  digunakan  20  g  SJ  yang direfluks dengan 200 mL EDTA.
Untuk  mendapatkan  SJ  aktif  terbaik,  perlu digunakan  aktivator  EDTA  dalam  berbagai konsentrasi, sehingga digunakan rasio massa yang berbeda  untuk  tiap  komposisi  SJ  aktif.  SJ  aktif yang  diperoleh  dari  masing-masing  aktivasi secara  berturut-turut  yaitu  sebanyak  19,99  g; 19,62 g; 19,24 g; dan 19,58 g.
Gambar 1. Kurva kalibrasi hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi
Gambar 2. Persen rendemen serbuk gergaji kayu jati teraktivasi EDTA
1
Persentase  rendemen  dapat  dihitung  dan diperoleh  hasil  seperti  pada  Gambar  2.  Semakin tinggi  persentase  rendemen  yang  dihasilkan menandakan  semakin  banyak  SJ  aktif  yang dihasilkan.  Hasil  adsorpsi  Cu(II)  dan  Cr(III)  60 mg/L  terhadap  masing-masing  SJ  aktif  dapat dilihat  pada  Gambar  3.  Pada  adorpsi  Cu(II)  dan Cr(III),  jumlah  zat  yang  teradsorpsi  dalam  mg/g yang  terbaik  yaitu  pada  jumlah  EDTA  30  g. Jumlah  EDTA  30  g  merupakan  SJ  teraktivasi EDTA  dengan  perbandingan  massa  2:3,  dengan SJ sebanyak 20 g dan EDTA 30 g dalam 200 mL.
Reaksi yang terjadi saat aktivasi dapat dilihat pada Gambar 4, yaitu selulosa serbuk gergaji kayu jati  bereaksi  dengan  gugus  karboksilat  pada Na 2 EDTA  dan  mengaktifkan  gugus  OH  pada adsorben.  Ketika  dilakukan  adsorpsi  terhadap Cu(II)  dan  Cr(III),  SJ  aktif  EDTA  akan mengalami reaksi pembentukan kompleks terhadap logam.

## Waktu Kontak Optimum
Penentuan waktu kontak optimum dilakukan menggunakan SJ [EDTA15] dengan campuran larutan Cu(II) dan Cr(III) 60 mg/L pada waktu kontak 30, 45,  90,  105,  dan  120  menit.  Waktu  kontak optimum  terhadap  Cu(II)  dan  Cr(III)  yaitu  pada 105 menit, dapat dilihat pada Gambar 4, kapasitas adsorpsi  terbesar  terjadi  pada  waktu  kontak  105 menit  terhadap  Cu(II)  dan  Cr(III)  dengan  nilai 0,7852  dan  0,8984  mg/g.  Hal  ini  menandakan bahwa  pada menit  ke-105 telah terjadi kesetimbangan  reaksi  antara  adsorben  dan adsorbat dalam larutan.
Gambar 4. Reaksi serbuk gergaji kayu jati teraktivasi EDTA dengan Cu(II) dan Cr(III) (Pereira, 2010)
Semakin  lama  waktu  kontak  maka  semakin banyak  partikel  adsorben  yang  bereaksi  dengan adsorbat sehingga kapasitas adsorpsinya meningkat.  Terjadi  penurunan  jumlah  adsorbat yang  teradsorpsi  pada  menit  ke-120  akibat terjadinya  kejenuhan  pada  situs  aktif  adsorben yang  digunakan  sehingga  tidak  mampu  lagi mengadsorpsi Cu(II) maupun Cr(III) lagi.
Gambar 5. Kurva hubungan jumlah Cu(II) dan Cr(III) yang teradsorpsi (Wads) dengan waktu kontak.
Isoterm dan Kapasitas Adsorpsi Optimum
Isoterm adsorpsi ditentukan dengan mengalurkan persamaan isoterm adsorpsi
Gambar 3. Kurva hubungan jumlah Cu(II) dan Cr(III) yang terserap (Wads) dengan jumlah EDTA
Langmuir  dan  Freundlich  menjadi  kurva kesetimbangan garis lurus. Model kesetimbangan ditentukan  tergantung  pada  harga  koefisien determinasi (R 2 ) dengan harga yang tinggi.
Gambar  5  menunjukkan  bahwa  jumlah logam yang teradsorpsi berbanding lurus dengan kenaikan  konsentrasi  baik  pada  adsorpsi  Cu(II) dan  Cr(III).  Peningkatan  yang  signifikan  terjadi pada konsentrasi 20 – 100 mg/L.
Gambar 6. Kurva isoterm adsorpsi Cu(II) dan Cr(III)
Gambar 7. Plot Isoterm Adsorpsi Cu(II): (a) Isoterm Freundlich dan (b) Isoterm Langmuir
Gambar 8. Plot isoterm adsorpsi Cr(III) : (a) Isoterm Freundlich dan (b) Isoterm Langmuir
1
Peningkatan  terjadi  akibat  situs  aktif  pada permukaan  adsorben  belum  jenuh,  sehingga semakin  tinggi  konsentrasi  ion  logam  maka semakin  banyak  pula  molekul  ion  logam  yang teradsorpsi.  Gambar  6  menujukkan  bahwa isoterm adsorpsi Cu(II) cenderung mengikuti pola isoterm  adsorpsi  Freundlich, dilihat  dari  nilai  R 2 nya  yaitu  sebesar  0,9992.  Hal  ini  menujukkan bahwa proses adsorpsi Cu(II) terjadi pada bagian permukaan adsorben yang heterogen berdasarkan adanya  gugus  fungsi  pada  permukaan  adsorben tersebut.  Akibatnya  interaksi  adsorbat  dan adsorben  terjadi  pada  afinitas  yang  berbeda, berdasarkan persamaan Freundlich dapat ditentukan  kapasitas  adsorpsi  optimumnya  yaitu 46,5 mg/g.
Hasil  penelitian  lain  dalam  penentuan isotherm adsorpsi terhadap ion Cu(II) menggunakan  serbuk  kayu  meranti  mengikuti pola  Freundlich  dengan  nilai  R 2 =0,99  serta kapasitas  adsorpsi  optimum  2,74  mg/g  pada temperature  30 o C  (Ahmad  dkk.,  2009).    Dari kedua  hasil  penelitian  tersebut  mempunyai  pola isotherm  adsorpsi  yang  sama  yaitu  Freunlich, namun  kapasitas  adsorpsi  serbuk  kayu  jati  lebih tinggi  dibandingkan  serbuk  kayu  meranti. Gambar  7  menunjukkan  pola  isoterm  adsorpsi Cr(III)  yang  juga  cenderung  mengikuti  pola isoterm Freundlich, dilihat dari nilai R 2 nya yaitu sebesar  1.  Berdasarkan  persamaan  Freundlich, diperoleh  kapasitas  adsorpsi  optimum  terhadap Cr(III) yaitu 39,7 mg/g.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa, konsentrasi EDTA optimum yang  dapat  digunakan  sebagai  aktivator  serbuk gergaji kayu jati dalam adsorpsi Cu(II) dan Cr(III) yaitu 15% (perbandingan massa SJ:EDTA = 2:3). Waktu kontak optimum pada adsorpsi Cu(II) dan Cr(III)  yaitu  pada  waktu  105  menit  dengan pola isoterm  adsorpsi  Freundlich  terhadap  Cu(II)  dan Cr(III).  Kapasitas  adsorpsi  optimum  masing- masing  logam  Cu(II)  dan  Cr(III)  berturut-turut yaitu 46,5 mg/g dan 39,7 mg/g.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Bapak  I  Gede  Andy  Kharismayadi,  yang menyediakan sampel serbuk kayu jati. Penelitian ini  didanai  dari  Penelitian  Dasar  Unggulan Perguruan Tinggi, No. Kontrak 171.59/UN14.4.A/LT/2018 Tahun 2018.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahmad,  A.,  Rafatullah,  M.,  Sulaiman,  O., Ibrahim,  M.H.,  Chii,  Y.Y.,  Siddique,  B.M., 2009,  Removal  of  Cu(II)  and  Pb(II)  Ions from  Aqueous  Solutions  by  Adsorption  on Sawdust  of  Meranti  Wood, Desalination 247, 636-646
Andini,  A.,  Irdhawati,  Arsa,  M.,  2016,  Daya Serap Kulit Kacang Tanah Teraktivasi Asam Basa  Dalam  Menyerap  Ion  Fosfat  Secara Batch dengan Metode Bath, J. Kimia Riset ,1
(1), 52-57.
Bohn,  H.L.,  McNeal,  B.L.,  O’Connor,  G.A., 2015, Soil  Chemistry, Fourth  Edition,  A Willey Interscience Publication, New York.
Day,  R.A.,  Underwood,  A.L.,  2002, Analisis Kuantitatif Ed ke-6, Erlangga, Jakarta. Do, D.D., 1998, Adsorption Analysis : Equilibria and  Kinetics ,  Imperal  College  Press,
Singapore.
Fengel,  D.,  Wegener,  G.,  1995, Kayu:  Kimia Ultrastruktur,  Reaksi-reaksi, Ed  ke-1,  a.b. Sastroadmijoyo, H., ed. Prawirohatmodjo, S. Gajah Mada University Press, Yogyakarta.
Harni,  M.R.,  Iryani,  A.,  Affandi,  H.,  2013,
Pemanfaatan  Serbuk  Gergaji  Kayu  Jati ( Tectona  grandis L.f)  sebagai  Adsorben Logam Tinbal (Pb), http://www.
repository.unpak.ac.id , FMIPA Pakuan, Bogor.
Joko,  T., 2003,  Penurunan  Kromium  (Cr) dalam Limbah  Cair  Proses  Penyamakan  Kulit Menggunakan  Senyawa  Alkali  Ca(OH) 2 , NaOH,  dan  NaHCO 3 ( Studi  Kasus  di  PT Trimulyo  Kencana  Mas  Semarang),  J. Kesehatan Lingkungan 2 (2), 39-45.
Pereira,  F.V.,  Gurgel,  L.V.A.,  Gil,  L.F.,  2010, Removal of Zn 2+ from Aqueous Single Metal Solutions  and  Electroplating  Wastewater with Wood Sawdust and Sugarcane Bagasse Modified with EDTA Dianhydride (EDTAD), J.  Harzadous  Materials 176 (2010), 856-863.
Pratiwi,  A.,  Yusuf,  B.,  Gunawan,  R.,  2015, Analisis  Perubahan  Kadar  Logam  Tembaga (Cu)  pada  Penambahan  Ion  Perak  (Ag) dengan  Metode  Elektrokoagulasi, J.  Kimia Mulawarman 13 (1), 1-3.
Wijayanti, Laksono, E.W., 2017, Daya Adsorpsi
Adsorben Kulit Salah Termodifikasi Terhadap Krom (III), J. Kimia Dasar 6 (1), 11-18.