## KESETIMBANGAN DAN KINETIKA PENYISIHAN ORTHOFOSFAT DARI DALAM AIR DENGAN METODE ADSORPSI-DESORPSI

## EQUILIBRIUM AND KINETICS OF ORTHOPHOSPHATE REMOVAL FROM AQUEOUS PHASE WITH ADSORPTION-DESORPTION METHODS
Amanda Larasati 1 dan Suprihanto Notodarmojo 2
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha 10 Bandung 40132
1 amanda.larasati@students.itb.ac.id dan 2 suprihanto@tl.itb.ac.id
Abstrak:  Ion  fosfat  sering  dikaitkan  dengan  terjadinya  algae  blooming  dan  masalah  estetika  pada  badan  air permukaan. Fosfat ini perlu diolah dan dimanfaatkan lebih lanjut. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengolah orthofosfat adalah metode adsorpsi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengadsorpsi ion fosfat ke dalam adsorben yang murah. Tanah (tanah Dago dan tanah Arcamanik) dan bebatuan lokal seperti dolomite hadir sebagai media  adsorben  yang  murah  dan  mudah  diperoleh.  Dilakukan  percobaan  pengaruh  pH  larutan  terhadap  proses adsorpsi.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  efisiensi  penyisihan  orthofosfat  tertinggi  saat  pH  asam  (pH  2). Efisiensi  penysihan  orthofosfat  oleh  tanah  Dago,  tanah  Arcamanik,  dan  dolomite  berurutan  adalah  65,641%- 99,334%, 55,540%-99,12%, dan 50,240%-91,489%. Kemampuan desorpsi dari tanah Dago, tanah Arcamanik, dan dolomite berurutan adalah 0,32%-2,46%, 1,02%-5,337%, and 4,36%-15,703%. Adsorpsi orthofosfat oleh kedua jenis tanah mengikuti model isoterm Temkin dan dolomite mengikuti model isoterm Freundlich. Semua adsorben mengikuti model  laju  kinetika  pseudo-second  order.  Hasil  penelitian  juga  menunjukkan  bahwa  mekanisme  penyisihan orthofosfat  di  dalam  air  oleh  tanah  Dago  dan  tanah  Arcamanik  adalah  adsorpsi  secara  kimia  melalui  ligand exchange, sedangkan penyisihan oleh dolomite adalah adsorpsi secara fisik dan presipitasi permukaan.

## Kata kunci: adsorpsi, desorpsi, isoterm, kinetika, orthofosfat
Abstract: Phosphate ions are usually considered as the responsible for the algal bloom in receiving water bodies and aesthetic problems in water. From the environmental point of view, management of such contaminant and valuable resource  is  very  important.  One  method  that  can  be  used  to  remove  orthophosphate  is  the  adsorption  method.  An experimental  study  on  the  adsorption  or  phosphate  onto  cost  effective  adsorbents  is  presented.  Cost  effective adsorbents named Dago soil, Arcamanik soil, and dolomite.  The effect of pH solution was examined. As a result, it was  found  that  the  highest  efficiency  of  phosphate  removal  is  at  acidic  pH  (pH  2).  The  orthophosphate  removal efficiency  by  Dago  soil,  Arcamanik  soil,  and  dolomite  respectively  are  65.641%-99.334%,  55.540%-99.12%,  and 50.240%-91.489%. The desorption ability of Dago soil, Arcamanik soil, and dolomite respectively are 0.32%-2.46%, 1.02%-5.337%,  and  4.36%-15.703%.  Adsorptions  of  orthophosphate  by  both  soils  occur  according  to  the  Temkin isotherm model, and for dolomite, the Freundlich isotherm depicted the equilibrium data most accurately. For all adsorbents were well fitted with pseudo-second order kinetics model. The Experimental data further indicated that the removal of orthophosphate by Dago and Arcamanik soil occur by chemisorptions mechanism, while adsorption orthophosphate by dolomite occur by physicsorption mechanism and surface precipitation.
Keywords: adsorption, desorption, isotherm, kinetic, orthophosphate

## PENDAHULUAN
Waduk dan danau sering difungsikan sebagai sumber air baku, PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), maupun berfungsi sebagai media budidaya ikan di Indonesia. Eutrofikasi sendiri merupakan kondisi berlebihnya nutrien (terutama karbon, nitrogen, dan fosfat) di perairan air tawar sehingga dapat memicu terjadinya algae  blooming . Algae  blooming dapat  menyebabkan  rusaknya  ekosistem  waduk  atau  danau, seperti menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut, kematian biota laut, menurunnya biodivesifikasi, dan sebagainya. Fosfat merupakan elemen penting atau parameter kunci diantara nutrient utama penyebab eutrofikasi lainnya seperti carbon (C), dan nitrogen (N). Menyadari bahwa fosfatlah yang menjadi penyebab utama terjadinya eutrofikasi, maka perhatian saintis dan peneliti semakin  meningkat terhadap salah satu parameter pencemar ini.
Telah cukup banyak penelitian untuk menyisihkan fosfat terlarut dalam bentuk orthofosfat, antara lain dengan koagulasi atau melalui proses presipitasi. Proses penyisihan yang juga sering digunakan adalah dengan proses biologi. Pada umumnya, proses-proses tersebut membutuhkan biaya yang lebih besar karena harus  menambahkan  zat  kimia  ataupun senyawa  lainnya,  oleh  karena  itu  diperlukan  aplikasi  dari  bahan yang  murah  dan  mudah  ditemukan  untuk  mengolah  fosfat  di  dalam  air (Huang et  al., 2014).  Salah  satu metode yang dapat digunakan untuk mengolah fosfat adalah dengan metode adsorpsi (Moharami dan Jalali, 2013, dan Mangwandi et al., 2014). Adsorpsi merupakan fenomena keseimbangan antara zat dalam larutan dan yang terikat pada permukaan sorben (padatan) (Watts, 1998 dalam Notodamojo, 2005). Namun, dengan menggunakan metode adsorpsi ini sering ditemui masalah baru, padatan (sorben) yang menjadi tercemar, sehingga  sorben  ini  memerlukan  pengolahan  lebih  lanjut.  Berdasarkan  sifat  fosfat  yang  merupakan parameter kunci bagi tanaman, maka ingin dilihat bagaimana kemampuan sorben yang telah mengandung fosfat  jika  ingin  dimanfaatkan  menjadi  pupuk  (Hosini  dan  Taleshmikaiel,  2013).  Dengan  metode  ini, pengolahan  air  tidak  akan  hanya  berorientasi  pada  removal  kandungan  pencemar  saja,  tetapi  dapat mengarah pada recovery nutrien yang terkandung di dalamnya untuk keperluan yang bermanfaat (Rout et al., 2014)
Berbagai  jenis  adsorben  telah  diteliti  untuk  menyisihkan  kandungan  othhofosfat  dari  dalam  air, seperti dolomit, silica, tanah, zeoilt, dan beberapa jenis limbah seperti red mud atau fly ash . Adsorben tanah dan bebatuan dinilai relatif ekonomis untuk diterapkan dan bertujuan untuk memanfaatkan potensi alam yang ada (Mahmud et al, 2008). Hamdi dan Srasra (2012) menguji kemampuan tanah Kaolinite dan Quarzt untuk menyisihkan kandungan orthofosfat dengan konsentrasi hingga 500 mg/L.
Pada penelitian ini, akan diujicobakan beberapa media penyisihan berupa tanah dan bebatuan dari wilayah Jawa Barat. Tanah ini kemudian disebut sebagai tanah Dago dan tanah Arcmanik, serta  dolomite. Tanah  ini  digunakan  untuk  menurunkan  kadar  orthofosfat  pada  konsentrasi  rendah,  yaitu  0,5-5  mg/L, dengan mekanisme adsorpsi secara batch .
Maksud  dari  penelitian  ini  adalah  menganalisis  kemampuan  tanah  Dago  dan  Arcamanik,  serta dolomite sebagai adsorben untuk menurunkan kandungan orthophosphate di dalam air. Sedangkan, tujuan dari  penelitian  ini  adalah  untuk  menentukan  orde  kinetika  reaksi  dan  isoterm  penyisihan  orthofosfat  di dalam  air  dengan  metode  adsorpsi  untuk  berbagai  variasi  konsentrasi  awal,  dan  membandingkan kemampuan desorpsi untuk ketiga jenis adsorben, yaitu tanah Dago, tanah Arcamanik, dan dolomite.

## METODOLOGI
Penelitian  ini  difokuskan  pada  fenomena  adsorpsi  guna  menyisihkan  orthofosfat  di  dalam  air. Penelitian  dilakukan  secara  sistem batch. Dilakukan  terlebih  dahulu  karakterisasi  untuk  setiap  jenis adsorben, lalu dilakukan percobaan adsorpsi dan desorpsi terhadap sampel artificial. Selaini itu, dilakukan percobaan untuk melihat pengaruh pH dalam proses adsorpsi.
Dilakukan karakterisasi sorben, yaitu terhadap tanah Dago, tanah Arcamanik, dan dolomite dengan menggunakan  XRD  (X-ray  diffraction),  FTIR  (Fourier  Transform  Infra  Red) , BET  Surface, KTK  (nilai tukar kation), dan %C (persen karbon). Serta diukur pH, kandungan fosfat, dan jenis muatan dari sorben.
Penelitian dilakukan dengan menggunakan sampel artificial dengan cara melarutkan garam fosfat (KH 2 PO 4 ) ke dalam KCl 0,01 M sebagai background solution . Kemudian dilakukan percobaan adsorpsi dengan menggunakan 3 jenis sorben yang telah dikarakterisasi, yaitu tanah Dago, tanah Arcamanik, dan
dolomite. Sebelum percobaan adsorpsi dilakukan, dilakukan desorpsi terhadap sorben selama 1 jam terlebih dahulu dengan mengguankan aquadest agar sorben tidak mengandung fosfat lagi dan siap untuk digunakan dalam percobaan sorpsi. Percobaan adsorpsi dilakukan dengan menggunakan alat jar test dengan kecepatan 30 rpm. Percobaan dilakukan dengan konsentrasi awal orthofosfat sebesar 0,5, 1, 2, 3, 4 dan 5 mg/L serta selang waktu pengambilan sampel 5,10, 15, 30,  45, 60, 120, 240,  360 dan 480 menit dengan soil:solution ratio sebesar 1:10. Setelah itu, untuk memeriksa parameter dari hasil adsorpsi, sampel akan disentrifugasi terlebih dahulu dengan kecepatan 6000 rpm selama 20 menit. Parameter kualitas air yang diperiksa meliputi parameter orthofosfat (SMEWW-4500-P-B) dengan prinsip spektrofotometri ammonium molibdat.
Setelah  percobaan  adsorpsi,  adsorben  dipisahkan  dengan  supernatan  lalu  digunakan  percobaan desorpsi untuk masing-masing jenis adsorben untuk tiap konsentrasi awal orthofofat. Setelah dipisahkan dengan supernatant, adsorben dikeringkan di suhu ruangan (25+2 o C) selama 12 jam sebelum dilakukan percobaan  desorpsi.  Percobaan  desorpsi  dilakukan  sama  seperti  percobaan  adsorpsi  namun,  konsentrasi larutan  yang  digunakan  lebih  rendah  dariapada  konsentrasi  kesetimbangan  akhir  adsorpsi.  Percobaan adsorpsi dan desorpsi dilakukan secara duplo . Metode adsorpsi dan desorpsi ini mengacu pada metode US EPA (2000), Rodrigues et al. (2010), dan Wang, et al. (2013).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakterisasi Sorben
Dilakukan karakterisasi terhadap adsorben untuk mengetahui kemampuan dan kapasitas dari tiap jenis adsorben dalam  menyishkan orthofosfat dari dalam air. Adapun hasil karakterisasi yang dilakukan terhadap tanah  Dago,  tanah  Arcamanik,  dan  dolomite  ditunjukkan  pada Tabel  1. pH,  muatan,  dan  total fosfat di dalam sorben diukur pada Laboratorium Kualitas Air Program Studi Teknik Lingkungan ITB, nilai C-organik dan KTK diukur pada Laboratorium TEKmira, Bandung, dan nilai luas permukaan, volume pori, serta diameter pori rerata diperoleh dari analisa di Laboratorium Instrumen Analisis Program Studi Teknik Kimia, ITB.
Tabel 1. Karakteristik fisik dan kimia sorben No. Parameter Adsorben Tanah Dago Tanah Arcamanik Dolomite 1 pH 5,32 7,56 9,22 2 Muatan Negatif Negatif Positif 3 Total fosfat (mg/gr) 0,004 0,010 0,125 4 C-organik (%) 0,31 1,73 0,066 5 KTK (me/100gr) 21,2 20,6 11,96 6 Luas permukaan (m 2 /gr) 35,987 84,923 1,443 7 Volume pori total (cc/gr) 0,099 0,163 0,008 8 Diameter pori rata-rata (Å) 11,094 7,675 23,360
Tabel 1. menunjukkan bahwa adsorben yang memiliki nilai derajat keasaman (pH) terendah adalah tanah Dago, dan dolomite memiliki pH basa, sedangkan tanah Arcamanik memiliki pH yang cenderung netral.  Nilai  pH  memiliki  peran  yang  tinggi  dalam  penyebaran  kontaminan  di  dalam  adsorben (Notodarmojo,  2005).  Adanya  muatan  elektrostatik  pada  permukaan  adsorben,  memungkinkan  untuk terjadinya proses pertukaran ion dengan kontaminan ataupun terciptanya kondisi yang stabil bagi adsorben untuk mengadsorpsi kontaminan.
Ukuran  partikel  tanah  akan  mempengaruhi  nilai  luas  permukaan  per  satuan  berat  tanah,  yang disebut sebagai luas permukaan spesifik. Partikel dengan ukuran yang semakin halus, akan memiliki nilai luas  permukaan  spesifik  yang  lebih  tinggi,  dan  akan  lebih  reaktif  permukaannya.  Tanah  Arcamanik memiliki  luas  permukaan  spesifik  yang  lebih  besar  dibandingkan  tanah  Dago  dan  dolomite,  sehingga partikel tanah Arcamanik seharusnya memiliki kemampuan adsorpsi yang lebih besar dibandingkan tanah Dago.
Sifat  mineral  tanah  mempengaruhi  muatan  pada  tanah.  Kelompok  mineal  dalam  ketiga  jenis adsorben  ditunjukkan  pada Tabel  2. Hasil  analisis  mineral  pada  sorben  diperoleh  dari  Laboratorium Pengujian dan Karakterisasi Metalurgi Program Studi Pertambangan, ITB.
Tabel 2. Analisis mineral sorben Tanah Dago Tanah Arcamanik Dolomite Mineral (%) Mineral (%) Mineral (%) Quartz 63,7 Muscovite 36,0 Dolomite 94,2 Muscovite 25,0 Cristobalite 25,7 Muscovite 3,1 Kaolinite 11,3 Montmorillonite 20,0 Montmorillonite 1,1 Kaolinite 12,2 Albite 1,1 Albite 6,1 Calcite 0,6
Tanah  Dago  didominasi  oleh  mineral  quartz,  muscovite,  dan  kaolinite.  Mineral  yang  termasuk dalam mineral primer tanah antara lain quarzt atau kuarsa, muscovite, dan albite (Foth, 1995). Keberadaan muscovite sangat penting karena dibentuk oleh aluminium silikat yang mengandung gugusan hidroksil (- OH).  Gugus  -OH  atau  disebut  sebagai  hidroksil  permukaan  ( surface  hydroxyl  group )  merupakan  gugus fungsional  yang  umum  terdapat  pada  permukaan  tanah  dan  bebatuan.  Notodarmojo  (2005)  menyatakan bahwa  pada  proses  adsorpsi,  molekul  atau  ion-ion  sorbat  “diikat”  oleh  permukaan  partikel  yang  reaktif seperti gugus hidroksil ataupun hidrogen dari sorbent ( sorbent motivated adsorption ). Ion atau molekul zat pencemar  akan  “diikat”  pada  pada  permukaan  partikel  tanah,  oleh  gugus  hidroksil  atau  gugus  radikal lainnya baik pada permukaan kristal mineral atau oleh zat organik, ataupun melalui substitusi isomorfik ke dalam struktur kristal ataupun ruang antarlapis kristal. Hasil analisa FTIR juga  menunjukkan bahwa ketiga adsorben mengandung gugus fungsi –OH.
Tanah Arcamanik didominasi oleh muscovite. Pada tanah Arcamanik, terdapat mineral sekunder lain yang juga dalam persentase yang cukup besar, yaitu cristobalite, montmorillonite, kaolinite, dan albite. Hal  tersebut  menunjukkan  kemurnian  tanah  Arcamanik  lebih  rendah  daripada  tanah  Dago.  Sedangkan, dolomite didominasi oleh mineral dolomite. Disebutkan dalam Mantell (1951) dolomite merupakan bahan anion exchange yang baik, sehingga diharapkan proses adsorpsi melalui gaya pertukaran ion orthofosfat dapat berlangsung dengan baik (Mangwandi et al., 2014).
Analisa komposisi kimia dilakukan dengan uji EDS ( Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy ) pada Laboratorium  SEM  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Alam  ITB.  Hasil  komposisi  kimia  ditunjukkan  pada Tabel 3.
Tabel 3. Komposisi kimia adsorben
Unsur Tanah Dago Tanah Arcmanik Dolomite (%) (%) (%) C 5,12 4,12 22,99 O 45,42 46,55 25,74 Mg 0,22 0,29 19,08 Al 15,06 13,83 0,33 Si 24,51 27,99 0,21 Ca 0,75 0,30 31,64 Fe 7,81 4,15 <
Selain mineral tanah liat yang telah dijelaskan pada  bagian analisa mineral adsorben sebelumnya, masih  terdapat  beberapa  kelompok  mineral  yang  cukup  penting  peranannya  dalam  interaksi  antara  zat pencemar dan adsorben, yaitu kelompok mineral oksida logam dan hidroksida logam, antara lain oksida hydrous besi dan aluminium. Mineral-mineral ini bersifat amfoter (dapat bersifat asam maupun basa). Pada kondisi asam (pH rendah), mineral ini dapat mempunyai muatan elektro negatif yang lemah, sedangkan pada kondisi basa dapat membentuk muatan elektropostif. Sifat penting dari mineral kelompok ini adalah kapasitas penyerapan (adsorpsi) yang tinggi (Notodarmojo, 2005).

## Pengaruh pH
Terlihat pada Gambar 1. , efisiensi penyisihan orthofosfat tertinggi adalah pada pH asam atau pada pH 2 untuk ketiga jenis adsorben. Percobaan dilakukan dengan menggunakan soil : solution ratio 1:10, waktu kontak selama 4 jam (240 menit), dan konsentrasi orthofosfat awal sebesar 1 mg/L.
Gambar 1. Pengaruh pH terhadap adsorpsi
Efisiensi penyisihan tanah Dago pada pH 2 mencapai 96,28%, sedangkan untuk tanah Arcamanik mencapai 95,14%, dan dolomite mencapai 93,68%. Pada pH asam, yaitu pada pH 2, mineral akan memiliki muatan  positif  yang  semakin  besar.  Muatan  positif  pada  adsorben  merupakan  dasar  dari  adsorpsi  dan pertukaran anion orthofosfat pada pH 2, karena muatan negatif dari orthofosfat akan terikat pada ion H + pada adsorben. Selain itu, pada pH yang rendah atau pH larutan dalam kondisi asam, orthofosfat di dalam air  lebih  dominan  dalam  spesifikasi  H 2 PO 4 - dibandingkan  HPO 4 2- dan  PO 4 3- .  Sehingga,  spesifikasi orthofosfat  yang  memiliki  valensi  ion  yang  lebih  kecil  akan  lebih  mudah  melakukan  ikatan  ion  dengan permukaan  adsorben  karena  energi  ikatannya  yang  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  valensi  ion  yang lebih besar (Leusbrock et al, 2011).
Foth (1995) dan Notodarmojo (2005), menyebutkan bahwa titik isoelektrik kaolinit adalah pH 4, sedangkan  titik  isoelektrik  untuk  montmorilonit  dan  feldspar  adalah  pH  3.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa antara  pH  3  hingga  4,  muatan  negatif  pada  permukaan  tanah  akan  mulai  terbentuk,  sehingga  proses pertukaran  kation  dan  anion  pada  adsorben  akan  berkurang.  Sedangkan  pada  Dolomite,  yang  memiliki muatan  positif  baik  untuk  pH  rendah  seperti  pada  pH  2  maupun  pada  pH  tinggi  seperti  pH  8,  efisiensi penyisihan orthofosfat-nya juga bergantung pada pH. Semakin rendah pH, maka semakin positif permukaan adsorbennya, dan semakin tinggi pH-nya efisiensi orthofosfat menurun dapat disebabkan karena pengaruh titik isoelektrik dolomite yaitu pada pH 8,5 (Mangwandi, 2014).

## Efisiensi Penyisihan
Hasil percobaan secara batch untuk efisiensi penyisihan orthofosfat untuk tanah Dago, Arcamanik, dan  dolomite  di  dalam  air  pada  waktu  equilibrium  ditunjukkan  pada Gambar  2 .  Efisiensi  penyisihan tertinggi diperoleh oleh tanah dago, sehingga penyisihan orthofosfat di dalam air ini didominasi oleh proses anion  exchange yang  didukung  oleh  tingginya  nilai  KTK  dari  tanah  Dago  itu  sendiri.  Disebutkan  pula dalam Notodarmojo (2005) dan Hoseni et al. (2013), bahwa proses adsorpsi orthofosfat didominasi oleh proses pertukaran ion. Selain itu, untukj larutan ionik, umumnya proses didominasi oleh Sorbent motivated adsorption merupakan adsorpsi yang disebabkan oleh sorben dimana  molekul atau ion-ion sorbat diikat oleh permukaan partikel reaktif pada sorben seperti gugus hidroksil atau hidrogen. Hal ini disebabkan oleh gaya  tarik  Van  der  Waals,  gaya  elektrostatis,  atau  ikatan  kimia  lainnya.  Sedangkan  luas  permukaan spesifiktidak begitu mempengaruhi proses adsorpsi orthofosfat oleh ketiga jenis adsorben.
0 20 40 60 80 100 2 4 6 8 10 12 E fi si en si Pe n y ish a n ( % ) pH Tanah Dago Tanah Arcamanik Dolomite
Gambar 2. Efisiensi penyisihan orthofosfat

## Isoterm Adsorpsi dan Desorpsi
Percobaan  isoterm  adsorpsi  dan  desorpsi  untuk  ketiga  jenis  adsorben  dilakukan  secara batch dengan variasi konsentrasi orthofosfat awal sebesar 0,5, 1, 2, 3, 4, dan 5 mg/L. Setelah percobaan adsorpsi dilakukan,  dengan  menggunakan  adsorben  yang  sama,  dilakukan  percobaan  kemampuan  desorpsi  dari setiap adsorben. Kurva isoterm adsorpsi dan desorpsi dari setiap adsorben ditunjukkan pada Gambar 3.
(a) Tanah Dago (b) Tanah Arcamanik (c) Dolomite
Gambar 3. Isoterm adsorpsi dan desorpsi
Terlihat dari grafik isoterm adsorpsi dan desorpsi untuk ketiga adsorben. Pada Gambar 3. , untuk isoterm tanah Dago dan tanah Arcamanik, saat nilai konsentrasi ekuilibriumnya bertambah, nilai kapasitas adsorpsi-nya  cenderung  sama.  Sedangkan  untuk  isoterm  dolomite,  terlihat  saat  nilai  konsentrasi ekuilibriumnya bergeser, maka kapasitas adsorpsi-nya juga berkurang. Hal tersebut menandakan bahwa, jumlah  orthofosfat  yang  didesorpsi  oleh  tanah  Dago  dan tanah  Arcmanik  lebih kecil  daripada  dolomite. Pada grafik isoterm tersebut, terlihat bahwa terdapat orthofosfat yang disimpan atau terfikasasi oleh tanah Dago dan tanah Arcamanik dan tidak dapat dilepaskan pada percobaan desorpsi. Oleh karena itu, dapat disimpulkan  bahwa  orthofosfat  mengalami  adsorpsi  secara  kimia,  sedangkan  pada  dolomite,  orthofosfat umumnya mengalami adsorpsi secara fisik.
Data hasil isoterm adsorpsi dianalisa dengan menggunakan  empat model isoterm, yaitu isoterm Linear,  Freundlich,  Langmuir,  dan  Temkin.  Pemilihan  isoterm  yang  paling  cocok  dilakukan  dengan membandingkan nilai R 2 atau koefisien determinansi dari setiap model isoterm. Hasil plot data adsorpsi pada untuk tiap model isoterm yang direkapitulasi pada Tabel 4. menunjukkan bahwa nilai R 2 tertinggi untuk tanah Dago dan tanah Arcamanik adalah pada isoterm Temkin dan untuk dolomite adalah isoterm Freundlich.
Isoterm  Temkin  menggambarkan  perilaku  sistem  adsorpsi  pada  permukaan  yang  heterogen. Berdasarkan  Dabrowski  (2001)  dan  Gao  et  al.  (2013),  isoterm  Temkin  memodelkan  bahwa  mekanisme adsorpsi yang terjadi adalah secara kimia ( chemisorptions ), sehingga proses adsorpsi oleh tanah Dago dan
0 20 40 60 80 100 0,5 1 2 3 4 5 E fi si en si Pe n y isi h a n ( % ) Co (mg/L) Tanah Dago Tanah Arcamanik Dolomite 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.00 0.02 0.04 0.06 q ( m g /g r) Ce (mg/L) Adsorpsi Desorpsi 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.00 0.05 0.10 0.15 q ( m g /g r) Ce (mg/L) Adsorpsi Desorpsi 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.00 1.00 2.00 q ( m g /g r) Ce (mg/L) Adsorpsi Desorpsi
tanah  Arcamanik  adalah  secara  kimia  karena  mengikuti  model  isoterm  ini.  Sedangkan  untuk  dolomite, model isoterm yang cocok adalah isoterm Freundlich. Isoterm Freundlich dikembangkan untuk adsorpsi yang  terjadi  pada  lebih  dari  satu  lapisan  tunggal  (multilayer)  dan  permukaan  yang  heterogen.  Hal  ini mengindikasikan  kemungkinan  adsorpsi  orthofosfat  oleh  dolomite  berlangsung  pada  multilayer  dan heterogen. Sifat adsorpsi yang pada lebih satu lapisan ini dapat terjadi pada adsorpsi fisik.
Tabel 4 Rekapitulasi perhitungan isoterm Adsorben Linear Freundlich Langmuir Temkin Tanah Dago Adsorpsi R 2 = 0,8983  R 2 = 0,9289  R 2 = 0,5126  R 2 = 0,9941 kd  = 1,3482  n = 1,8256  qm = -0,0238  B = 0,0369 kF  = 28,4905  kL = -22,1915  kT  =  108,6734 q e = 1,3482 Ce q e = 28,4905Ce (1,8256) 𝒒 𝒆 = 𝟎,𝟓𝟐𝟖𝟖 𝑪𝒆 𝟏−𝟐𝟐,𝟏𝟗𝟏𝟓𝑪𝒆 , q e = 0,0369 ln(108,67Ce) Desorpsi R 2 = 0,7526  R 2 = 0,9526  R 2 = 0,6808  R 2 = 0,9714 kd  = 0,7749  n = 2,5583  qm = -0,0112  B = 0,0501 kF = 110,6624  kL = -17,1483  kT  = 48,7267 q e = 0,7749 Ce q e = 110,662Ce (2,5583) 𝒒 𝒆 = 𝟎,𝟏𝟗𝟏𝟐 𝑪𝒆 𝟏−𝟏𝟕,𝟏𝟒𝟖𝟑𝑪𝒆 , q e = 0,0501 ln(48,727Ce) Tanah
Arcamanik Adsorpsi R 2 = 0,9088  R 2 = 0,923  R 2 = 0,4844  R 2 = 0,9842 kd  = 0,6304  n = 1,7517  qm = -0,0248  B = 0,0344 kF  = 5,7043  kL = -10,2585  kT  = 53,9669 q e = 0,6304 Ce q e =5,7043Ce (1,7517) 𝒒 𝒆 = 𝟎,𝟐𝟓𝟑𝟗 𝑪𝒆 𝟏−𝟏𝟎,𝟐𝟓𝟖𝟓𝑪𝒆 , q e = 0,0344 ln(53,967Ce) Desorpsi R 2 = 0,7766  R 2 = 0,9197  R 2 = 0,5617  R 2 = 0,9847 kd  = 0.3541  n = 2,4392  qm = -0,0119  B = 0,0477 kF  = 11,3006  kL = -7,6571  kT  = 23,2117 q e = 0,3541 Ce
q e =11,3006Ce (2,4392) 𝒒 𝒆 = 𝟎,𝟏𝟎𝟑 𝑪𝒆 𝟏−𝟕,𝟔𝟓𝟕𝟏𝑪𝒆 , q e = 0,0477
ln(23,212Ce) Dolomite Adsorpsi R 2 = 0,6635  R 2 = 0,9645  R2 = 0,9529  R 2 = 0,9382 kd  = 0,0241  n = 0,5063  qm = 0,0383  B = 0,0076 kF  = 0,0274  kL = 2,8519  kT  = 36,3104 S = 0,0241 Ce q e = 0,0274Ce (0,5063) 𝒒 𝒆 = 𝟎,𝟏𝟎𝟗𝟐 𝑪𝒆 𝟏+𝟐,𝟖𝟓𝟏𝟗𝑪𝒆 , q e = 0,0076
ln(36,311Ce) Desorpsi R 2 = 0,7488  R 2 = 0,8886  R 2 = 0,8549  R 2 = 0,8586 kd  = 0,0199  n = 0,6333  qm = 0,0440  B = 0,0090 kF  = 0,0231  kL = 1,1966  kT  = 15,0459 q e = 0,0199 Ce q e = 0,0231Ce (0,6333)
𝒒 𝒆 = 𝟎,𝟎𝟓𝟐𝟕 𝑪𝒆 𝟏−𝟏,𝟏𝟗𝟔𝟔𝑪𝒆 , q e = 0,009 ln(15,046Ce)
Selain pada dolomite, isoterm Freundlich juga memberikan nilai koefisien R 2 yang cukup tinggi dibandingkan isoterm Linear dan Langmuir untuk tanah Dago dan Arcamanik. Menurut Polat et al. (2006) dalam Mahmud et al., (2012), nilai n yang kecil menunjukkan bahwa adsorpsi terjadi secara fisik ( physical adsorption atau physicsorption ).  Solener  et  al.  (2008)  dalam  Mahmud  et  al.  (2012),  lebih  spesifik menyatakan  bahwa  jika  nilai  n  lebih  besar  dari  1  (satu),  maka  proses  adsorpsi  berlangsung  dengan mekanisme  kimia,  dan  apabila  nilai  n  lebih  kecil  dari  1  (satu),  maka  proses  adsorpsi  berlangsung memuaskan melalui proses fisik.
Nilai n oleh tanah Dago adalah 1,8256 dan 2,5583 untuk adsorpsi dan desorpsi, nilai n untuk tanah Arcamanik  adalah  1,7517  dan  2,4392 untuk  adsorpsi  dan  desorpsi.  Nilai  koefisien  n  yang  lebih  besar daripada 1 (satu) tersebut, juga mendukung bahwa mekanisme adsorpsi yang terjadi pada tanah Dago dan tanah Arcamanika adalah chemisorption . Notodarmojo (2005) juga menyatakan bahwa nilai n yang lebih besar daripada 1 menunjukkan daya sorpsi adsorben yang tinggi terhadap sorbat, yang umumnya terjadi oleh liat. Sedangkan nilai koefisien n untuk dolomite adalah 0,5063 dan 0,6333 yang mendukung bahwa mekanisme adsorpsi untuk adsorben dolomite adalah physicsorption . Hal tersebut juga dikemukakan oleh Mangwandi et al. (2014), bahwa adsorpsi fosfat oleh dolomite merupakan fenomena adsorpsi secara fisik. Dari nilai konstanta B atau konstanta Temkin yang berkenaan dengan parameter sorpsi (J/mol) dan k T yaitu konstanta Temkin yang berhubungan dengan energi panas maksimum sorpsi (L/mg), terlihat bahwa nilai B dan k T untuk tanah Dago nilainya lebih besar dibandingkan tanah Arcamanik. Nilai B dan k T paling rendah dimiliki oleh dolomite. Hal ini mendukung bahwa adsorpsi oleh tanah Dago dan tanah Arcamanik adalah melalui mekanisme adsorpsi kimia dan dolomite melalui mekanisme fisik. Karena dalam adsorpsi kimia, diperlukan energi yang lebih besar dibandingkan dengan adsorpsi secara fisik (Gao et al., 2013 dan Rout et al., 2014).

## Kinetika Adsorpsi
Model  kinetika  yang  digunakan  adalah pseudo-first  order , pseudo-second  order ,dan  difusi intrapartikel. Model kinetika ini adalah yang umum digunakan untuk menggambarkan fenomena adsorpsi (Qui et al., 2009). Nilai R 2 merupakan nilai yang menunjukkan tingkat linearitas suatu kurva, semakin besar nilainya  maka  semakin  representatif  hasilnya.  Berdasarkan  nilai  R 2 yang  dirangkum  dalam Tabel  5. tersebut,  koefisien  determinansi  (R 2 )  kinetika  model pseudo-second order untuk  ketiga  adsorben  adalah sangat  baik,  yaitu  mendekati  nilai  1.  Selain itu,  hasil  perhitungan  kapasitas  adsorpsi  (qe) dengan  model kinetika  ini  lebih  mendekati  nilai  hasil  percobaan  atau  ekseprimental.  Hampir  sebagian  besar  kinetika adsorpsi  fosfat  atau  orthofosfat  cocok  dengan  model  kinetika pseudo-second  order (Mangwandi,  2014; Rout et al, 2014; Huang et al, 2014).
Tabel 5. Rekapitulasi perhitungan kinetika Adsorben Co (mg/L) qe exp. (mg/g) Pseudo-first order Pseudo-second order Difusi intrapartikel kp 1 (/min) qe (mg/gr) R 2 kp 2 (gr/mg min) Vo (mg/gr min) qe (mg/gr) R 2 k d
(mg/gr min 1/2 ) C R 2 Tanah Dago 0,5 0,0049 0,0550 0,0011 0,8028 215,9744 0,0052 0,0049 1,0000 0,0000 0,0043 0,3343 1 0,0099 0,0316 0,0009 0,7985 202,4282 0,0198 0,0099 1,0000 0,0000 0,0092 0,2478 2 0,0198 0,0276 0,0008 0,6061 192,1580 0,0758 0,0199 1,0000 0,0000 0,0192 0,3031 3 0,0298 0,0272 0,0006 0,5100 189,4381 0,1684 0,0298 1,0000 0,0001 0,0289 0,3747 4 0,0397 0,0659 0,0013 0,6077 179,6898 0,2840 0,0398 1,0000 0,0001 0,0388 0,3333 5 0,0496 0,0345 0,0009 0,6501 155,9006 0,3843 0,0496 1,0000 0,0001 0,0487 0,3162 Tanah Arca- manik 0,5 0,0048 0,8569 0,0009 0,9176 101,6652 0,0024 0,0048 0,9997 0,0001 0,0039 0,4480 1 0,0098 0,7938 0,0006 0,9965 93,2722 0,0089 0,0098 0,9999 0,0001 0,0088 0,5372 2 0,0197 0,5866 0,0003 0,9193 96,3063 0,0374 0,0197 1,0000 0,0001 0,0183 0,3611 3 0,0295 0,5866 0,0003 0,9193 91,4242 0,0798 0,0295 1,0000 0,0001 0,0279 0,3260 4 0,0394 0,5953 0,0001 0,4094 81,0693 0,1265 0,0395 1,0000 0,0001 0,0375 0,3394 5 0,0493 0,7109 0,0004 0,9745 79,8317 0,1946 0,0494 1,0000 0,0001 0,0489 0,9386 Dolomite 0,5 0,0046 0,0154 0,0015 0,7054 64,3262 0,0014 0,0046 0,9998 0,0001 0,0035 0,6337 1 0,0089 0,0145 0,0016 0,6262 63,4679 0,0051 0,0090 0,9999 0,0001 0,0076 0,5970 2 0,0173 0,0138 0,0072 0,8834 23,8565 0,0074 0,0177 0,9996 0,0002 0,0145 0,5971 3 0,0223 0,0150 0,0013 0,5357 23,7363 0,0119 0,0224 0,9999 0,0003 0,0175 0,4152 4 0,0270 0,0122 0,0082 0,6818 10,8084 0,0083 0,0277 0,9996 0,0003 0,0218 0,7726 5 0,0336 0,0122 0,0087 0,5713 8,7209 0,0129 0,0384 0,9997 0,0004 0,0275 0,6556
Qui et al. (2009), Rout et al. (2014), dan Huang et al. (2014) menyatakan bahwa apabila model kinetika suatu model adsorpsi cocok dengan model kinetika pseudo-second order , maka dapat dinyatakan bahwa proses adsorpsi yang terjadi adalah adsorpsi secara kimia ( chemisorptions ). Namun, melihat perilaku
adsorpsi oleh ketiga jenis adsorben, proses adsorpsi cenderung berlangsung cepat di 60 menit awal. Pada tahap awal adsorpsi tersebut, terjadi proses adsorpsi secara fisik berupa interaksi elektrostatik maupun gaya disperse London (Weber dan Digiano, 1996). Setelah itu, proses adsorpsi terjadi secara kimia dalam waktu yang cukup lama. Stumm (1990) dalam Notodarmojo (2005) mengembangkan konsep mekanisme adsorpsi. Dalam tahap pertama, spesies di sekitar permukaan partikel akan bereaksi dengan cepat dan “menempel” pada permukaan partikel (adsorben). Pada tahap ini, laju reaksi dikontrol oleh difusi spesies ke daerah di sekitar permukaan partikel. Proses sorpsi pada tahap ini sering disebut sebagai physical sorption . Pada Tabel 5. terlihat bahwa semakin besar konsentrasi awal orthofosfat, maka semakin kecil laju adsorpsinya.  Sehingga,  semakin  besar  konsentrasi  awal  orthofosfat,  maka  kekuatan  pendorong  proses adsorpsi semakin berkurang. Hal ini dapat disebabkan karena semakin besarnya pengaruh boundary layer (film) antara adsorben dan adsorbat (Huang et al, 2014).
Sama  seperti  pada  hasil  laju  adsorpsi  pada  model pseudo-second  order ,  pada  model  difusi intrapartikel ini juga menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi awal orthofosfat, maka semakin besar nilai  perpotongan  (C).  Nilai  perpotongan  ini  menunjukkan  pengaruh  lapisan  batas  pada  proses  difusi. Semakin  besar  nilai  perpotongan,  maka  semakin  besar  pengaruh  lapisan  batas  (Mahmud  et  al.,  2012). Sedangkan,  nilai  koefisien  difusi  yang  semakin  besar  seiring  peningkatan  konsentrasi  awal  ortofosfat disebabkan oleh gradient konsentrasi yang terjadi antara adsorbat dan adsorben yang mendukung terjadinya difusi orthofosfat ke dalam adsorben (Huang et al, 2014).

## Kemampuan Desorpsi
Berdasarkan presentase orthofosfat yang dilepaskan, dolomite memiliki kemampuan desorpsi yang lebih  baik  dibandingkan  tanah  Dago  dan  Arcamanik  sesuai pada Gambar  4. Kemampuan  desorpsi  dari tanah Dago, tanah Arcamanik, dan dolomite berurutan adalah 0,32%-2,46%, 1,02%-5,337%, and 4,36%- 15,703%.
Gambar 4. Kemampuan melepaskan orthofosfat tiap adsorben
Kecilnya persentase orthofosfat yang dilepaskan oleh tanah Dago dan tanah Arcamanik mendukung bahwa mekanisme adsorpsi orthofosfat menggunakan kedua tanah ini adalah adsorpsi kimia (Moharami dan Jalali, 2013).  Sedangkan,  besarnya  persentase  pelepasan  orthofosfat  oleh  dolomite  dapat  mendukung  bahwa mekanisme adsorpsinya melalui adsorpsi fisik. Oleh karena itu, apabila adsorben ingin dimanfaatkan lebih lanjut  menjadi  pupuk  lebih  baik  menggunakan  adsorben  dolomite.  Tetapi  apabila  ingin  menyisihkan orthofosfat dalam konsentrasi yang besar lebih baik menggunakan tanah liat (Hamdi dan Srasra, 2012).

## KESIMPULAN
Efisiensi  penyisihan  orthofosfat  oleh  tanah  Dago  adalah  65,641%-99,334%,  tanah  Arcmanik sebesar 55,540%-99,12%, dan dolomite sebesar 50,240%-91,489%. Kemampuan desorpsi dari tanah Dago, tanah  Arcamanik,  dan  dolomite  berurutan  adalah  0,32%-2,46%,  1,02%-5,337%,  and  4,36%- 15,703%.Kestimbangan adsorpsi orthofosfat digambarkan dengan model isoterm adsorpsi Temkin untuk tanah Dago dan tanah Arcamanik, sedangkan adsorpsi oleh dolomite mengikuti isoterm Freundlich. Laju kinetika adsorpsi untuk ketiga adsorben mengikuti model kinetika pseudo-second order .
0 5 10 15 20 0,5 1 2 3 4 5 E fi si en si d eso rp si ( % ) Co (mg/L) Tanah Dago Tanah Arcamanik Dolomite

## DAFTAR PUSTAKA
Dabrowski, A. (2001). Adsorption – Theory to Practice. Advances in Colloid and Interface Science,  93 , 135-225.
Foth, H.D. (1995). Dasar-dasar Ilmu Tanah . Yogyakarta: Gajah Mada Univ. Press.
Gao, S., Wang, C., dan Pei, Y. (2013). Comparison of Different Phosphate Species Adsorption by Ferric and Alum Water Treatment Residuals. Journal of Environmental Science, 25(5) , 986-992 . Hamdi, N., dan Srasra, E. (2012). Removal of Phosphate Ions from Aqueous Solution using Tunisian Clays Minerals and Synthetic Zeolite . Journal of Environmental Sciences, 24(4) , 617-623.
Hoseni, Y, dan Taleshmikaiel, R. D. (2013). Comparison of Phosphorus Adsorption Isotherms in Soils and Its  Raltion  to  Soil  Properties. International  Journal  of  Agriculture:  Research  and  Review , 3(1) , 163-171.
Huang,  W.  Y.,  Li,  D.,  Liu  Z.  Q.,  Tao,  Q.,  Zhu,  Y.,  Yang,  J.,  Zang,  Y.  M.  (2014).  Kinetics,  Isotherm, Thermodynamic,  and  Adsorption  Mechanism  of  La(OH) 3 -modified  Exfoliated  Vermiculites  as Highly Efficient Phosphate Adsorbents. Chemnical Engineering Journal, 236 , 191-201.
Leusbrock, I., Metz, S. J., Rexwinkel, G., and Versteeg, G. F. (2011) The Solubilities of Phosphate and Sulfate Salts in Supercritical Water. The Journal of Supercritical Fluids, 54(1) ,1-8.
Mahmud, Mu’min, B., dan Notodarmojo, S. (2008). Pengolahan Air Gambut Menggunakan Proses  Hibrid Adsorpsi- Crossflow Ultrafiltrasi  dengan  Tanah  Lempung  Gambut  (TLG)  Sebagai  Adsorben. Jurnal Teknik Lingkungan, 14(1) , 11-21. Mahmud, Notodarmojo S., Damanhuri, T. P., dan Soewondo, P. (2012). Adsorpsi Bahan Organik Alami (BOA) dalam Air Gambut pada Tanah Lempung Gambut Alami: Studi Kesetimbangan Isoterm dan Kinetika Adsorpsi. Jurnal Infoteknik , 13(1) , 56-76.
Mangwandi, C., Albadarin, A. B., Glocheux, Y., dan Walker, G. M. (2014). Removal of Ortho-Phosphate from  Aqueous  Solution  by  Adsorption  onto  Dolomite. Journal  of  Environmental  Chemical Engineering, 2 , 1123-1130. Mantell, C. L. (1951) Chemical Engineering Series: Adsorption . New York: McGraw-Hill Book Company, Inc.
Moharami, S., dan Jalali, M. (2013). Removal of Phosphorus from Aqueous Solution by Iranian Natural Adsorbents. Chemical Engineering Journal, 223 , 328-339.
Notodarmojo, S. (2005). Pencemaran Tanah dan Air Tanah . Bandung: Penerbit ITB.
Qui, H., LV, L., Pan, B., Zhang, Q., Zhang, W., Zhang, Q. (2009). Critical Review in Adsorption Kinetic Models. J Zhejiang University Sci A, 10(5) , 716-724.
Rodrigues,  L.  A.,  Caetano,  M.  L.,  dan  de  Silva,  P.  (2010)  Adsorption  Kinetic,  Thermodynamic,  and Desorption  Studies  of  Phosphate  onto  Hydrous  Niobium  Oxyde  prepared  by  Reverse Microemulsion Method. Adsorption , 16 , 173-181.
Rout, P. R., Bhunia, P., dan Dash, R. R. (2014). Modeling  Isotherms, Kinetics, and Understanding The Mechanism  of  Phosphate  Adsorption  onto  A  Solid  Waste:  Ground  Burn  Patties. Journal  of Environmental Chemical Engineering, 10 , 1016.
US EPA. (2000). OECD Guideline for The Testing of Chemicals: Adsorption – Desorption Using a Batch Equilibrium Method .
Wang,  X.,  Liu,  F.,  Tan,  W.,  Li,  W.,  Feng,  X.,  dan  Sparks,  D.  L.  (2013).  Characteristic  of  Phosphate Adsorption-Desorption  Onto  Ferrihydrite:  Comparison  With  Well-Crystalline  Fe  (Hydr)Oxides. Soil Sci, 178 , 1 – 11.
Weber, W. J., dan Digiano, F. A. (1996). Process Dynamic and Environmental Systems. John Wiley & Sons Inc.