Ind. J. Chem. Res, 2013, 1, 38 - 46
1

## KINETIC STUDY AND ISOTERM ADSORPTION OF Pb METAL IN OUW VILLAGE CLAY ACTIVATED AMMONIUM NITRATE SALT
Kajian Kinetika Dan Isoterm Adsorpsi Logam Pb Pada Lempung Asal Desa Ouw Teraktivasi Garam Ammonium Nitrat
Serly J. Sekewael 1 , Hellna Tehubijuluw 2 , Delvika R. Reawaruw 3
1,2,3 Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Pattimura University, Kampus Poka, Jl. Ir. M. Putuhena, Ambon 97134
Received: May 2013 Published: July 2013

## ABSTRACT
Kinetics studies and adsorption isotherms of Pb metal have been conducted on activated clay salts of ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ). Clays used  are  taken  from Ouw village, Central  Maluku. Clay activated by  soaking  in a solution  of NH 4 NO 3 700 ppm for  5 hours, then filtering and heating in  a furnace at  550 o C for  4 hours. The optimum adsorption of metal ions Pb (II) by activated clay ammonium nitrate occurs at pH 4 with a contact time of 4 hours and followed the Freundlich adsorption isotherm pattern with a K f value of 1.6193 x 10 -8 mg/g and n value of 0.2059. Pb adsorption kinetics followed the pseudo-second-order Lagergren equation with the value of the adsorption rate constant (k 2, ads ) of 0.1248 g mg -1 min -1 and X e value of 4.4783 mg/g.
Keywords: Adsorption, ammonium nitrate, isotherm, kinetic, clay, Pb metal.

## PENDAHULUAN
Pencemaran  logam  berat  merupakan  salah satu bentuk pencemaran lingkungan yang berasal dari  limbah  industri  dan  rumah  tangga. Terjadinya  pencemaran  logam  berat  tidak terlepas  dari  penggunaannya  oleh  manusia. Keberadaan  logam  berat  di  lingkungan  berasal dari  dua  sumber,  yakni  dari  proses  alamiah seperti  pelapukan  secara  kimiawi  dan  kegiatan geokimia, yang berasal  dari  aktivitas  manusia terutama  hasil  limbah  industri  seperti  pelapisan logam  dan  penggalian  bahan  tambang  (Anonim, 2008).
Salah  satu  dampak  negatif  dari  keberadaan logam berat di lingkungan yakni pencemaran air oleh  logam  berat. Air  limbah  dari  perindustrian merupakan  sumber  utama  polutan  logam  berat seperti  Pb,  Cd,  As,  dan  Hg.  Meskipun konsentrasinya  belum  melebihi  batas  ambang, keberadaan  logam  berat  bersifat  akumulatif dalam  sistem  biologi  yang  berbahaya  bagi kesehatan (Palar, 1994).
Logam  timbal  merupakan  salah  satu  logam berat yang  penggunaannya  tidak  terlepas  dari aktivitas  manusia  dan  cenderung membawa dampak  negatif  bagi  kesehatan.  Dalam  dosis tinggi, logam ini menimbulkan penyumbatan sel-
sel  darah  merah  dan  keracunan  akut  lain. Keberadaannya dalam tubuh juga mempengaruhi jaringan dan organ pada saraf, ginjal, reproduksi, endokrim, dan jantung.
Melihat bahaya yang timbul akibat keberadaan  logam  timbal  di  lingkungan  akibat buangan limbah industri dan rumah tangga, maka diperlukan  upaya  untuk  mengurangi  konsentrasi logam  ini  di  lingkungan.  Berbagai  macam metode digunakan untuk menanggulangi pencemaran  logam  berat  seperti  penukar  ion, adsorpsi,  dan  pengendapan  secara  elektrolisis (Palar, 1994).
Metode  adsorpsi  merupakan  suatu  metode representatif  dalam  mengolah  limbah  logam berat.  Metode  ini  umumnya  didasarkan  pada interaksi  antara  logam  dengan  gugus  fungsional yang  terdapat  pada  adsorben,  yaitu  melalui pembentukan  kompleks  dan  atau  pertukaran kation. Bahan-bahan  yang  dipakai  sebagai adsorben  dalam  proses  adsorpsi  logam  berat adalah  bahan-bahan  yang  mengandung  tanin (karbon  aktif,  serbuk  gergaji,  kulit  kayu), lempung, zeolit, kitosan, rumput laut, lignin, dan mikroorganisme (Bailey,dkk., 1999).
Perilaku adsorpsi dari larutan dapat diprediksi secara kualitatif dari polaritas padatan
dan komponen larutan. Adsorben polar cenderung  untuk  mengadsorpsi  kuat  adsorbat polar  dan  lebih  lemah  terhadap  adsorbat nonpolar,  dan  sebaliknya.  Solut  polar  akan cenderung teradsorpsi kuat dari pelarut nonpolar, dan  sebaliknya.  Senyawa  yang  lebih  hidrofobik akan  cenderung  teradsorpsi  lebih  kuat  dari larutan  air,  sementara senyawa  hidrofilik  akan lemah  teradsorpsi  dari  larutan  air (Oscik,  1982). Dua  persamaan  adsorpsi  isotermal  yang  umum digunakan  untuk  mempelajari  adsorpsi  larutan pada  permukaan  adalah  persamaan  isoterm Langmuir dan Freundlich.
Lempung  merupakan  salah  satu mineral sekunder, berupa partikel dengan luas permukaan  yang  sangat  besar  dan  molekul- molekul  pada  permukaannya  memiliki  muatan listrik.  Lempung  biasanya  dianggap  sebagai suatu  koloid  yang  merupakan  suatu  wujud keadaan  dari  bahan  yang  terdiri  dari  partikel- partikel  yang  sangat  halus  dengan  ukuran  yang mendekati  tetapi  tidak  pernah  mencapai  ukuran molekul, yakni < 0,002 mm / < 2 μm (Goenadi, 1982).  Terbentuk  dari  proses  pelapukan  batuan silika  oleh  asam  karbonat  dan  sebagian dihasilkan  dari  aktivitas  panas bumi,  lempung mengandung  leburan  silika  dan/atau  alumunium yang halus.
Lempung merupakan salah satu sumber daya alam  mineral  yang  terdapat  di  hampir  seluruh wilayah Indonesia, termasuk di Maluku. Sebaran lempung  di  Maluku  terutama  di  pulau  Ambon dan  Saparua.  Di  antaranya  di  desa  Latuhalat, Hative  Besar,  tawiri,  dan  Desa  Ouw.  Melihat jumlahnya yang  melimpah dan mudah diperoleh di  Maluku,  maka  potensi  lempung  perlu dikembangkan sebagai adsorben dalam mengupayakan  penurunan  tingkat  pencemaran logam berat.
Beberapa  senyawa  lempung  termodifikasi telah  dibuat  untuk  mengadsorpsi  logam  berat melalui  proses  pertukaran  kation.  Modifikasi lempung  dengan  senyawa-senyawa  organik menghasilkan  kompleks  yang  dapat  digunakan sebagai adsorben.
Manuaba,  dkk.  (2000)  melakukan penelitian tentang  identifikasi  mineral  dan  aktivasi  daya adsorpsi  tanah  lempung.  Identifikasi  dilakukan dengan  difraksi  sinar-x,  sedangkan  peningkatan daya  adsorpsinya  dilakukan  dengan  perendaman dalam  larutan  NH 4 NO 3 pada  konsentrasi  100- 1000  ppm  selama  5 jam  dan  adsorpsinya
dilakukan  melalui  penyerapan  larutan  krom. Gondok  (2000),  melakukan  uji  kemampuan penyerapan logam berat timbal, nikel, dan kobalt oleh  lempung  teraktivasi  asam  dengan  variasi waktu  kontak,  dan  konsentrasi.  Tildjuir  (2010) telah  melakukan  penelitian  tentang  kinetika adsorpsi  logam  Cd  oleh  lempung  teraktivasi garam  amonium  nitrat  serta  de  Fretes  (2011) telah  melakukan  penelitian  tentang  kinetika adsorpsi  logam  Pb  dengan  menggunakan adsorben  lain  yaitu  kitosan  dengan  pengaruh kadar garam.
Melihat  potensi  lempung  sebagai  adsorben, maka  perlu  dilakukan kajian isoterm adsorpsi logam  Pb  pada  lempung  teraktivasi  garam amonium nitrat maupun aspek kinetikanya, yang diharapkan akan dapat mengoptimalkan pemanfaatan  lempung  sebagai  adsorben  logam berat tersebut.

## METODE PENELITIAN

## Alat
Alat-alat  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  yaitu  :  Spektrofotometer  serapan  atom (shimadzu  AA  65015),  alumunium  foil,  ayakan, batang  pengaduk,  lumpang  dan  alu,  oven (Memmert),  penyaring Buchner, shaker,  tanur, seperangkat alat gelas.
Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian  ini  :  Lempung  asal  desa  Ouw Kabupaten  Maluku  Tengah, air  deionisasi, akuades, HCl 1 M, kertas saring whatman no. 42, kertas  lakmus, NH 4 NO 3 , (CH 3 COO) 2 Pb.3H 2 O, buffer asetat, buffer fosfat, buffer borat.

## Prosedur Kerja a. Persiapan lempung
Lempung diambil, dicuci dengan air beberapa  kali,  kemudian  disaring  hingga didapatkan lempung yang benar-benar bebas dari pengotor seperti pasir, kerikil dan akar tanaman. Setelah  pencucian, lempung  dikeringkan  selama 2 jam dalam oven dengan suhu 120 o C. Persiapan sampel dilakukan dengan merendam  sampel  dalam  HCl  1  M  selama  10 menit.  Kemudian  sampel  dicuci  dengan  akuades sampai  bebas  asam  dan  dikeringkan  pada  oven 110 o C  selama  3 jam.  Sampel yang  sudah  kering digerus.
b. Aktivasi  dengan  garam  amonium  nitrat (NH 4 NO 3 )
Butiran  lempung  untuk  aktivasi  direndam pada  larutan  NH 4 NO 3 dengan  konsentrasi  700 ppm.  Perendaman  dilakukan  selama  5  jam, sampel  dicuci  2  kali  dengan  akuades,  kemudian disaring  dan  dipanaskan  dalam  tanur  pada  suhu 550 o C  selama  4  jam.  Sampel  yang  telah diaktifkan ini selanjutnya dapat digunakan untuk penentuan daya adsorpsi (Manuaba, dkk., 2000).

## b. Penentuan waktu kontak optimum
Lempung  sebanyak  0,5  g  dimasukan  ke dalam  50  mL larutan  (CH 3 COO) 2 Pb.3H 2 O  100 ppm,  kemudian  dikocok  dengan shaker pada kecepatan  200  rpm  selama  1  jam,  2  jam,  4  jam, dan 6 jam.
Setelah  mengalami  penyerapan  pada  waktu tersebut, larutan  disaring  dan  filtratnya  dianalisa dengan  SSA  untuk  mengetahui  konsentrasi adsorbat yang tersisa dalam larutan.

## c. Penentuan pH optimum
Lempung  sebanyak  0,5  g  dimasukan  ke dalam  50  mL  larutan  (CH 3 COO) 2 Pb.3H 2 O  100 ppm dengan variasi pH larutan masing-masing 4, 5, 7, 8, dan 9. Kemudian dikocok dengan shaker pada kecepatan 200 rpm. Perlakuan ini dilakukan pada  waktu  kontak  optimum  (prosedur  III.2.3). Setelah  mengalami  penyerapan,  larutan  disaring dan  filtratnya  dianalisa  dengan  SSA  untuk mengetahui  konsentrasi  adsorbat  yang  tersisa dalam larutan.

## d. Penentuan kapasitas adsorpsi
Lempung  sebanyak  0,5  g  dimasukan  ke dalam  50  mL  larutan  (CH 3 COO) 2 Pb.3H 2 O  pada
pH optimum (prosedur III.2.4) dengan konsentrasi awal larutan masing-masing 50 ppm, 75  ppm,  100  ppm,  125  ppm,  dan  150  ppm. Kemudian dikocok dengan shaker pada kecepatan 200 rpm. Perlakuan ini dilakukan pada waktu  kontak  optimum  (prosedur  III.2.3). Setelah  konsentrasi  kesetimbangan  tercapai, larutan disaring dan filtratnya dianalisa konsentrasi  kesetimbangannya  (C e =  konsentrasi larutan tersisa) dengan menggunakan SSA.
II.2.6 Penentuan orde dan tetapan laju reaksi
Sebanyak  0,5  g  lempung  masing-masing dimasukan  ke  dalam  6  buah  erlenmeyer  berisi larutan  sorbat  (CH 3 COO) 2 Pb.3H 2 O  50  mL dengan  konsentrasi  awal  (C o )  100  ppm, kemudian  diletakkan  pada shaker dengan kecepatan 200 rpm. Selanjutnya sampel dikocok pada  waktu  adsorpsi  30,  60,  90,  120,  150,  dan 180  menit  untuk  menentukan  orde  reaksi  dan tetapan laju reaksi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Aktivasi  lempung  dengan  garam  amonium nitrat (NH 4 NO 3 )
Lempung  yang  diaktivasi,  diambil  dari  desa Ouw,  Kecamatan  Saparua,  Kabupaten  Maluku Tengah.  Pada  lempung  masih  terdapat  banyak pengotor  seperti  akar  tanaman  dan  kerikil sehingga  perlu  dibersihkan  sebelum  diaktivasi. Untuk  mendapatkan  lempung  yang  bebas pengotor, lempung dicuci dengan cara perendaman dengan akuades. Perendaman dilakukan selama tiga minggu hingga didapatkan lempung yang bebas pengotor.
Sebelum  diaktivasi,  lempung  direndam dengan larutan HCl 1 M selama 10 menit. Hal ini dilakukan  untuk  melarutkan  pengotor-pengotor renik  yang  tidak  larut  dalam  lapisan  eksternal sehingga  pada  saat  aktivasi,  ion  amonium  dapat menggeser kation-kation yang terikat lemah pada antar lapis lempung. Selanjutnya lempung dicuci dengan  akuades  dan  diuji  dengan  AgNO 3 untuk memastikan  lempung  bebas  asam.  Lempung yang bebas asam, kemudian dikeringkan di oven dan  digerus  untuk  memperkecil  ukuran  partikel lempung sehingga memperbesar luas permukaannya.
Serbuk  lempung  selanjutnya  diaktivasi dengan larutan amonium nitrat 700 ppm, dengan cara  direndam  selama  5  jam.  Selanjutnya lempung  dikeringkan  di  dalam  tanur  dengan suhu  550 o C  selama  4  jam.  Lempung  teraktivasi selanjutnya  digerus  dan  diayak  lagi  untuk adsorpsi logam Pb.
Aktivasi merupakan cara yang paling umum dikerjakan  untuk meningkatkan  daya  adsorpsi lempung  dan  dapat  dilakukan  secara  fisik  atau kimia.  Dalam  penelitian  ini,  proses  aktivasi dilakukan  menggunakan  garam  amonium  nitrat. Hal  ini  dikarenakan  garam  ini  memiliki  daya terobos  yang  baik  dan  tidak  menyebabkan
kerusakan pada kisi. Saat aktivasi, ion amonium (NH 4 + )  dapat  mengganti  kation  terhidrat  pada antar  lapis  lempung  seperti  Na + ,  K + ,  dan  Ca + . Proses kimia yang terlibat adalah pertukaran ion yang  menggambarkan  kompetisi  antara  ion tersebut  dengan  kation-kation  terhidrat  dalam antar lapis lempung.
Proses  pengeringan  dan  pemanasan  dalam tanur  dengan  suhu  550 o C  selama  4  jam  dengan tujuan  melepaskan  NO 3 . Pemanasan  dilakukan pada  suhu  550 o C,  yang  merupakan  suhu optimum  terjadinya  perubahan  bentuk  amorf menjadi  kristal  yang  lebih  sempurna  (Kasmadi, 1989).  Proses  ini  berlangsung  sehingga  yang tersisa  pada  permukaan  antar  lapis  lempung adalah  ion  H + yang  akan  dipertukarkan  dengan Pb 2+ pada  saat  adsorpsi.  Ion  H + dan  kation  lain yang  dilepaskan  dari  sisi  oktahedral  dan tetrahedral  akan  menghasilkan  gugus  SiO 4 yang mudah diserang.

## b. Penentuan waktu kontak
Lempung  teraktivasi  garam  amonium  nitrat 0,5  g  dimasukan  ke  dalam  50  mL  larutan  Pb(II) 100  ppm  dan  dikocok  dengan  variasi  waktu kontak, selanjutnya konsentrasi filtratnya dianalisa  dengan  metode  SSA,  maka  diperoleh data seperti pada  Tabel 1.
Tabel 1. Data adsorpsi ion logam Pb(II) dengan variasi waktu kontak pada suhu kamar oleh lempung dengan menggunakan metode SSA
t( jam) C 0 (ppm) C e (ppm) C ads (ppm) 1 100 88,8200 11,4200 2 100 80,0400 19,9600 4 100 76,3800 23,6200 6 100 82,4800 17,5200
Keterangan :
C 0 = konsentrasi ion logam Pb(II) sebelum adsorpsi C e = konsentrasi  ion  logam  Pb(II)  yang  tersisa dalam larutan
C ads =konsentrasi  ion  logam  Pb(II)  yang  teradsorpsi oleh lempung
t     = waktu kontak
Hubungan antara waktu kontak dan konsentrasi  ion  Pb  yang  terjerap  digambarkan pada Gambar 1 berikut ini:
Gambar 1. Kurva C ads vs t untuk penentuan waktu kontak optimum
Berdasarkan  kurva C ads terhadap t untuk penentuan  waktu  kontak  optimum,  dapat  dilihat bahwa  lamanya  waktu  kontak  pada  proses adsorpsi  logam  Pb(II)  oleh  lempung  teraktivasi garam  amonium  nitrat  memberi  pengaruh  yang cukup  penting  terhadap  penjerapan  ion  logam Pb(II)  dalam  larutan.  Dari  data  pada  Gambar  3, proses  penjerapan  terbaik  ion  logam  Pb(II)  oleh lempung  teraktivasi  garam  amonium  nitrat, terjadi  pada  waktu  kontak  4  jam  dengan konsentrasi  ion  logam  Pb(II)  terjerap  yaitu 23,6200  ppm.    Sementara  itu,  penurunan penjerapan  signifikan terjadi pada waktu kontak 6  jam  dengan  besar  konsentrasi  logam  Pb(II) yang terjerap hanya 17,5200 ppm.

## c. Penentuan pH optimum
Penentuan  pH  optimum  dilakukan  dengan cara  membuat  masing-masing  50  mL  larutan Pb(II)  100 ppm dengan variasi pH 4, 5, 7, 8, dan 9. Kemudian masing-masing larutan diinteraksikan dengan 0,5 g lempung teraktivasi. Konsentrasi  Pb(II)  yang  tersisa  ditentukan dengan  SSA  dan  hasil  yang  diperoleh  dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data adsorpsi ion logam Pb(II) dengan variasi pH oleh lempung menggunakan metode SSA
pH C o (ppm) C e (ppm) C ads (ppm) 4 100 0,0041 99,9959 5 100 0,0514 99,9486 7 100 0,0463 99,9537 8 100 0,0206 99,9794 9 100 0,0441 99,9559
Derajat keasaman (pH) merupakan salah satu faktor  penting  yang  mempengaruhi  proses adsorpsi.  Pada  proses  adsorpsi,  dipelajari  pH optimum,  yaitu  pH  dimana  adsorpsi  ion  logam Pb(II) pada lempung teraktivasi berada pada nilai penjerapan  maksimum.  pH  optimum  dapat diamati  dari  konsentrasi  ion  logam  yang  tersisa dalam larutan setelah proses adsorpsi berlangsung,  di  mana  pada  pH  optimum konsentrasi  ion  logam  Pb(II)  yang  tersisa  dalam jumlah  terkecil.  Menurut  Stumm  dan  Morgan dalam  Ningrum  (2007),  pengaruh  kondisi pH larutan pada proses adsorpsi sangat besar karena perubahan  keasaman  larutan  ion  logam  dapat menyebabkan  perubahan  muatan  permukaan adsorben,  maupun  jenis  dan  jumlah  ion  logam yang  terdapat  dalam  larutan.  Pengaruh  pH terhadap adsorpsi ion logam Pb(II) oleh lempung teraktivasi  garam  amonium  nitrat  diperlihatkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Kurva vs pH untuk penentuan pH optimum
Berdasarkan  kurva C ads terhadap  pH,  dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan penjerapan ion logam Pb(II) pada kondisi pH 5 sebesar 99,9486 ppm menjadi 99,9794 ppm pada pH 8. Meskipun peningkatan  penjerapan  tidak  signifikan  terlihat, namun  hal  ini  menunjukkan  bahwa  semakin tinggi pH  maka  konsentrasi  ion  logam  Pb(II) yang  terjerap  semakin  besar.  Peningkatan penjerapan  pada  pH  tinggi  kemungkinan  terjadi karena kecilnya kompetisi antara ion H + dan ion logam  Pb(II).  Pada  kondisi  pH  9,  terjadi penurunan  penjerapan  menjadi  99,9559  ppm diperkirakan  terjadi  karena  konsentrasi  OH - dalam  larutan  semakin  banyak  menyebabkan berkurangnya  konsentrasi  Pb(II)  sehingga  ion logam Pb(II) yang terjerap juga semakin kecil.
Sebaliknya  dalam  penelitian  ini,  hasil  yang diperoleh menunjukkan bahwa penjerapan optimum  ion  logam  Pb(II)  oleh  lempung teraktivasi  amonium  nitrat  terjadi  pada  kondisi pH  4  sebesar  99,9959  ppm.  Hasil  ini menunjukkan bahwa kemampuan situs-situs aktif lempung teraktivasi garam amonium nitrat dalam mengikat  ion  logam  Pb(II)  meningkat  pada  pH rendah.

## d. Penentuan kapasitas adsorpsi
Sebanyak  0,5  g  lempung  teraktivasi  garam ammonium  nitrat  ditambahkan  pada  larutan Pb(II)  dengan  pH  4,  konsentrasi  awal  masing- masing 50, 75, 100, 125, dan 150 ppm kemudian dikocok dengan shaker pada kecepatan 200 rpm selama 4 jam. Hasil yang  diperoleh seperti pada Tabel 3.
Berdasarkan data SSA yang diperoleh, maka dapat  ditentukan  isoterm  adsorpsi  yang  sesuai pada  lempung  teraktivasi garam  amonium  nitrat terhadap  ion  logam  Pb(II).  Untuk  menentukan isoterm  adsorpsinya,  dilakukan  pengolahan  data adsorpsi  Pb(II)  pada  lempung  dengan  variasi konsentrasi pada suhu kamar.
Tabel 3. Data adsorpsi ion logam Pb(II) dengan variasi konsentrasi oleh lempung menggunakan
metode SSA C 0 (ppm) C e (ppm) C ads (ppm) 50 40,3321 9,6679 75 48,1438 26,8562 100 54,8125 45,1875 125 60,5805 64,4195 150 61,7476 88,2524
Penentuan  kapasitas  atau  kemampuan  jerap dari  lempung  sebagai  adsorben  didasarkan  pada persamaan  garis  lurus  isoterm  dengan  melihat pola  isoterm  adsorpsi  yang  sesuai.  Proses adsorpsi  logam  Pb  oleh  lempung  teraktivasi garam  amonium  nitrat  dapat  dijelaskan  dengan menggunakan  dua  persamaan  isoterm  yaitu persamaan  isoterm  Langmuir  dan  persamaan isoterm  Freundlich. Kedua  persamaan  ini digunakan  untuk  menjelaskan  proses  adsorpsi pada  permukaan  zat  padat.  Isoterm  Langmuir berdasarkan kurva C e terhadap C e /(x/m) sedangkan isoterm Freundlich berdasarkan kurva ln C e terhadap ln (x/m).
Pada Tabel 4 ditentukan parameter- parameter penting untuk isoterm, baik Freundlich maupun Langmuir. Selanjutnya dapat dibuat  kurva  isoterm  adsorpsi  Freundlich  dan Langmuir,  sehingga  dapat  ditentukan  isoterm adsorpsi  yang  sesuai  untuk  adsorpsi  ion  logam Pb(II)  pada  lempung  teaktivasi  garam  amonium nitrat  dengan  membandingkan  nilai  kuadrat terkecil  atau  koefisien  korelasi  (r 2 )  (Atkins, 1997).
Tabel 4. Parameter isoterm adsorpsi Langmuir dan isoterm adsorpsi Freundlich terhadap ion logam Pb(II) pada lempung teraktivasi garam
C 0 (ppm) C e (ppm) C 0 -C e (ppm) Q (%) x/m (mg/g) 50 40,3321 9,6679 19,34 0,9668 75 48,1428 26,8562 35,81 2,6856 100 54,8125 45,1875 45,19 4,5188 125 60,5805 64,4195 51,54 6,4419 150 61,7476 88,2524 58,83 8,8253 ln C e ln x/m 41,7171 3,6971 -0,0338 17,9263 3,8742 0,9879 12,1299 4,0039 1,5082 9,4041 4,1039 1,8628 6,9967 4,1231 2,1776
Keterangan : C 0 -C e =  konsentrasi  ion  logam  Pb(II)  yang teradsorpsi oleh lempung
x/m =  jumlah  mol  ion  logam  Pb(II)  yang teradsorpsi oleh lempung Q = persentasi adsorpsi Nilai diperoleh berdasarkan persamaan : (1)
Dengan V =  volume  larutan  (L); m =  berat lempung (g) Nilai Q diperoleh dari persamaan : (2)
Hubungan linier isoterm Langmuir dan Freundlich  pada  adsorpsi  logam  Pb(II)  terlihat pada Gambar 3 dan 4.
Gambar 3. Kurva C e vs C e /(x/m) menurut isoterm Langmuir
Gambar  4.  Kurva  ln  C e vs  ln  (x/m)  menurut isoterm Freundlich
Dengan  membandingkan  koefisien  korelasi (r 2 )  yang  ada  pada  Gambar  3  dan  4,  dapat ditentukan kecenderungan adsorpsi logam Pb(II) pada  lempung  teraktivasi  amonium  nitrat berdasarkan kelinieritas yang ada. Pada penelitian  ini,  kecenderungan  adsorpsi  logam Pb(II)  oleh  lempung  adalah  mengikuti  isoterm Freundlich yang dikembangkan untuk permukaan  adsorben  yang  heterogen  (Lynam dkk., 1995).
Berdasarkan  Gambar  3  dan  4,  adsorpsi logam  Pb(II)  oleh  lempung  teraktivasi  garam amonium  nitrat  mengikuti  pola  kurva  isoterm Freundlich  yang  menunjukkan  hubungan  linier dengan nilai r 2 sebesar 98,67% jika dibandingkan  dengan  pola  isoterm  Langmuir yaitu 87,61%.
Nilai K f dan  1/n dapat  ditentukan  dengan menggunakan persamaan berikut.
(3)
Maka  diperoleh  nilai  1/n sebesar  4,8579 yang  menunjukkan  indikator  ketergantungan
konsentrasi  yang  berhubungan  dengan  adsorpsi sehingga  nilai n =  0,2059. Nilai n menunjukkan derajat  nonlinieritas  antara  konsentrasi  larutan dan  adsorpsi  yaitu  mengukur  penyimpangan linieritas adsorpsi dan biasanya digunakan untuk mengetahui  tingkat  kebenaran  suatu  jenis adsorpsi.  Dengan  nilai n <  1,  maka  dipastikan bahwa  proses  adsorpsi  ini  merupakan  proses kemisorpsi  (Ozcan  dkk.,  2005).  Sedangkan  nilai K f diperoleh sebesar 1,6193 x 10 -8 mg/g. Nilai K f menunjukkan  kapasitas  jerap.  Semakin  besar nilai K f maka  semakin  besar  pula  kapasitas adsorben menjerap adsorbat (Lynam dkk., 1995). Nilai K f yang  diperoleh  sangat  rendah dikarenakan  logam  Pb  yang  terjerap  oleh lempung teraktivasi garam sangat sedikit. Hal ini dapat  dilihat  dari  nilai Q untuk  tiap-tiap konsentrasi  kurang  dari  60%.  Semakin  tinggi konsentrasi  yang  teradsorpsi  maka  semakin tinggi  kapasitas  adsorpsinya  (Bamgbose  dkk., 2010).

## e. Penentuan orde dan tetapan laju reaksi
Sebanyak  0,5  g  lempung  teraktivasi  garam amonium  nitrat  dimasukan  ke  dalam  50  mL larutan  Pb(II)  dengan  pH  4,  kemudian  dikocok masing-masing selama 30, 60, 90, 120, 150, dan 180 menit dengan kecepatan 200 rpm. Diperoleh data seperti pada Tabel 5.
Tabel 5. Data adsorpsi ion logam Pb (II) pada suhu kamar dengan variasi waktu adsorpsi oleh lempung menggunakan metode SSA
t (menit) C e (ppm) C ads (ppm) 30 55,0256 44,9744 60 58,3866 41,6134 90 55,9555 44,0445 120 56,3429 43,6571 150 54,6915 45,3085 180 56,0233 43,9767
Parameter  umum  yang  dipakai  untuk mempelajari  kinetika  adsorpsi  adalah  harga tetapan  laju  (k)  adsorpsi  yang  merupakan  salah satu  faktor  yang  terkait  dengan  kelayakan  suatu bahan  sebagai  adsorben. Nilai  tetapan  laju adsorpsi  untuk  model  adsorpsi  Lagergren  orde satu semu diperoleh dari bentuk persamaan liner: (Lagergren dalam Fat’hi  dan Zolfi, 2012).
( − ) =
− , (4)
Sedangkan untuk model adsorpsi Lagergren orde dua semu diperoleh dari bentuk persamaan linier: (Ho dkk., 2000)
= , . + (5)
Tabel 6. Parameter kinetika adsorpsi Lagergren orde satu semu dan orde dua semu logam Pb(II) oleh lempung teraktivasi garam amonium nitrat
(menit) (ppm) (ppm) (mg/g) 30 55,0256 44,9744 4,4974 60 58,3866 41,6134 4,1613 90 55,9555 44,0445 4,4045 120 56,3429 43,6571 4,3657 150 54,6915 45,3085 4,5309 180 56,0233 43,9767 4,3977 yang dicoba (mg/g) log 4,6 0,1026 -0,9889 6,6705 4,6 0,4387 -0,3578 14,4186 4,6 0,1955 -0,7089 20,4336 4,6 0,2343 -0,6302 27,4870 4,6 0,0691 -1,1605 33,1060 4,6 0,2033 -0,6919 40,9305
Berdasarkan Tabel 6, dapat dibuat kurva log (X e – X)  vs  t    untuk  persamaan  Lagergren  orde satu  semu  dan  kurva t/X vs t untuk  persamaan Lagergren  orde  dua  semu.  Hasilnya  masing- masing dapat dilihat pada Gambar 5 dan 6.
Gambar  5.  Kurva  log (X e - X)  vs t menurut model kinetika Lagergren  orde satu semu
Gambar 6. Kurva t/X vs t menurut model kinetika Lagergren orde dua semu
Perhitungan  kinetika  menurut  persamaan Lagergren orde satu semu dilakukan dengan cara try  and  error.  Nilai X e yang  belum  diketahui dicoba dengan menggunakan nilai 4,6 mg/g pada saat  pengolahan  data.  Hasilnya,  nilai r 2 yang diperoleh  sebesar  2,56%  dan  berdasarkan perhitungan  dengan  Persamaan  4  nilai X e yang diperoleh  adalah -1,4883  mg/g.  Terdapat  selisih yang  sangat  besar  antara  nilai X e yang  dicoba dengan  nilai X e yang  diperoleh,  sehingga adsorpsi  logam  Pb  pada  lempung  teraktivasi garam  amonium  nitrat  tidak  mengikuti  model kinetika adsorpsi Lagergren orde satu semu.
Dari  kurva  Lagergren  orde  dua  semu  pada Gambar  6  terlihat  bahwa  nilai r 2 mencapai  nilai 99,82%,  lebih  besar  jika  dibandingkan  dengan nilai r 2 pada  kurva  Lagergren  orde  satu  semu. Berdasarkan  perhitungan  dengan  Persamaan  5 diperoleh nilai X e sebesar 4,4783 mg/g, nilai X e merupakan  parameter  kinetika  adsorpsi  yang menyatakan  konsentrasi  logam  Pb  pada  saat kesetimbangan.  Diperoleh  juga  nilai k 2 sebesar 0,1248  g  mg -1 menit -1 ,  nilai k 2 merupakan parameter  kinetika  adsorpsi  yang  menunjukkan cepat-lambatnya  suatu  proses  adsorpsi.  Semakin besar  nilai k 2 ,  maka  semakin  cepat  pula  proses adsorpsi  berlangsung. Maka  dapat  dipastikan bahwa  adsorpsi  logam  Pb  pada  lempung teraktivasi  amonium  nitrat  mengikuti  model kinetika Lagergren orde dua semu.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan,  maka  dapat  diambil  beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Adsorpsi logam Pb pada lempung teraktivasi garam  amonium  nitrat  mengikuti  isoterm
Freundlich,  dengan  nilai K f = 1,6193  x  10 -8 mg/g dan nilai n = 0,2059.
2. Adsorpsi logam Pb pada lempung teraktivasi garam  amonium  nitrat  mengikuti  persamaan Lagergren  orde  dua semu  dengan  nilai tetapan laju adsorpsi (k 2 ,ads) sebesar 0,1248 g  mg -1 menit -1 dan  nilai  X e sebesar  4,4783 mg/g.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim,  2008, Potensi  Karbon  Aktif  Sebagai
Media  Adsorpsi  Logam  Berat  Timbal  (Pb) dan Kadmium (Cd), http://smk3ae.wordpress.com/ 2008/06/05/potensi-karbon-aktif-sebagai- media-adsorpsi-logam-berat-timbal-pb-dan- kadmium-cd/,  disitasi  tanggal  5  Februari 2012.
Atkins,  P.W,  1993, Kimia  Fisika  Jilid  2, Penerjemah  KartohadiprodjoI.  I.,  Jakarta:
Penerbit Erlangga.
Bailey, S. E., Olin, T. J., Bricka, M., dan Adrian, D.  D.,  1999,  A  Review  of  Potentially  Low- Cost  Sorbents  of    Heavy  Metals, Wat.  Res., 33 (11) : 2469-2479.
Bamgbose,  J.  T.,  Adewuyi,  S.,  Bamgbose,  O., dan  Adetoye,  A.  A.,  2010,  Adsorption Kinetics of Cadmium and Lead by Chitosan, Afr. J. Biotechnol., vol. 9 (17) : 2560-2565.
de Fretes, P. Y., 2011, Kinetika Adsorpsi Logam Berat Pb oleh Kitosan pada Beberapa Kadar Garam, Skripsi  Sarjana,  Jurusan  Kimia Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan Alam Universitas Pattimura : Ambon.
Fat’hi,  M.  R.    and  A.  Zolfi , 2012, Removal  of Blue  56  by  Orange  Peel  from  the  Waste Water, J. Chem. Health Risks 2(1); 7-14.
Goenadi,  D.H.,  1982, Dasar-Dasar  Kimia Tanah,  Terjemahan  dari  Tan,  K.H.,  Edisi pertama,  93-193,  Gadjah  Mada University Press, Yogyakarta.
Gondok,  Y.,  2000,    Penyerapan  Kation  Logam Berat  Timbal,  Nikel,  dan  Kobal  dengan Menggunakan  Clay  Abu-Abu  dan  Merah- Kuning, SAINSTEK Vol. III.
Ho  Y.S.,  G.  McKay,  D.  A.  J.  Wase  and  C.  F. Foster,  2000,Study of  the  sorption  of divalent metal ions onto peat, J.Adsorp. Sci. Technol. 18, 639-650.
Kasmadi,  1989, Aktivasi  Tanah  Lempung Sebagai  Resin  Penukar  Kation, Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada.
Lynam, M. M., Kilduff, J. E. dan Webber, Jr. J., 1995,  Adsorption  of  p-nitrophenol  from Oilute  Aqueous  Solution, J.  Chem.  Ed., 72:81-82.
Manuaba,  Putra,  I.B,  A.  A  Alit  Suweda,  I.  W.
Arka,  L.  Udhiana,  dan  A.  A.  I.  Widyawati, 2000, Identifikasi Mineral dan Aktivasi Daya Adsorpsi  Tanah  Lempung  yang  diambil  di daerah Kerobokan, Kuta Denpasar, Denpasar, Chem., Rev., Vol.3.No.1. Ningrum,  E.C.,  2007,  Kajian  Kinetika  Adsorpsi Ni  (II)  pada  Adsorben  Magnetit  yang Disintesis dengan Metode Hidrolisis Oksidatif, Skripsi,  Jurusan  Kimia  Fakultas Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam Universitas Gadjah Mada. Oscik,  J.,  1982, Adsorption,  Translation  Editor Cooper, I.L., First Edition, 123-127, 198, Ellis Horwood Limited, Chichester.
Ozcan,  A.  S.,  Edem,  B.,  dan  Ozcon,  A.,  2005, Adsorption of Acid Blue 193 from Aquaeous Solutions  onto  BTMA-Bentonite Colloid Surface. A:  Phsycochem  Eng.  Aspects,  266: 73-81.
Palar,  H.,  1994, Pencemaran  dan  Toksikologi Logam  Berat,  Jakarta:  Penerbit  Rineka Cipta.
Tildjuir,  S.  A.,  2010,  Kinetika  Adsorpsi  Logam Cd  pada  Lempung  Teraktivasi  Garam Amonium  Nitrat, Skripsi  Sarjana,  Jurusan Kimia  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu Pengetahuan  Alam  Universitas  Pattimura, Ambon.