## PENGGUNAAN TANAH BENTONIT SEBAGAI ADSORBEN LOGAM Cu
Daniel S Bath, Jenal M Siregar, M Turmuzi Lubis Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Jalan Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
E-Mail: danielbath@students.usu.ac.id

## Abstrak
Bentonit dapat digunakan sebagai bahan adsorpsi karena memiliki kemampuan untuk mengembang dan memiliki kation-kation yang dapat ditukarkan. Namun kemampuan adsorpsinya  terbatas sehingga perlu diaktifkan dengan asam  kuat  untuk  menghasilkan  bentonit  dengan  kemampuan  adsorpsi  yang  lebih  tinggi.  Penelitian  ini menggunakan  Ca-bentonit  yang  diaktifkan  dengan  menggunakan  asam  kuat  HCl.  Ion  Cu  dianalisa  dengan menggunakan Spektofotometri Serapan Atom (SSA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi HCl dan waktu pengaktifan dapat  meningkatkan kemampuan adsorpsi bentonit. Konsentrasi HCl maksimum pada konsentrasi  1,6  M  dan  waktu  pengaktifan  maksimum  pada  pengaktifan  selama  24  jam.  Berat  bentonit  optimum pada  berat  4 gr  per  100  ppm  larutan  Cu dan  waktu  pengontakan  optimum  pada pengontakan 2  jam.  Hasil  yang diperoleh dari isoterm adsorpsi Cu adalah berat adsorben teradsorpsi berbanding lurus dengan konsentrasi Cu
Kata Kunci : adsorpsi, bentonit, menghilangkan logam Cu

## Abstract
Bentonite serve the purpose of substance adsorpsi because swelling ability and cation for exchange. But adsorption ability is limited so that require to be activated by strong acid to higher level adsorption of bentonite. This research use  Ca-Bentonit activated  by  strong acid  HCl.  Cation  Cu  analysed  by  using  Spektofometri  Serapan  Atom  (SSA). Result  of  research    indicate  that  the  increasing  of  HCl  concentration  and  activation  time  can  improve  the adsorption capacity of bentonite. Maximum HCl concentration at 1,6 M and maximum activation time at 24 hour. Optimum  heavy  bentonite  at  4  gr  of  100  ppm  Cu  solution  and  optimum  contact  time  at  2  hour.  Result  from  Cu isoterm adsorption is weight of adsorption have same range with Cu concentration.
Keywords : adsorption, bentonite, removal of Cu metal

## Pendahuluan
Bentonit  mempunyai  struktur  berlapis  dengan kemampuan  mengembang (swelling )  dan  memiliki kation-kation  yang  dapat  ditukarkan  [5].  Meskipun lempung  bentonit  sangat  berguna  untuk  adsorpsi, namun kemampuan adsorpsinya terbatas [2]. Kelemahan  tersebut  dapat  diatasi  melalui  proses aktivasi menggunakan asam (HCl, H 2 SO 4 dan HNO 3 ) sehingga  dihasilkan  lempung  dengan  kemampuan adsorpsi  yang  lebih  tinggi  [8].  Aktivasi  bentonit menggunakan  asam  akan  menghasilkan  bentonit dengan  situs  aktif  lebih  besar  dan  keasamaan permukan yang lebih besar, sehingga akan dihasilkan bentonit  dengan  kemampuan  adsorpsi  yang  lebih tinggi dibandingkan sebelum diaktivasi [7].
Logam  Cu  merupakan  salah  satu  logam  berat yang  bersifat  toksik  terhadap  organisme  air  dan manusia  pada  batas  kosentrasi  tertentu.  Logam  ini berbahaya  karena  cenderung  untuk  berakumulasi dalam  jaringan  tubuh  manusia  dan  menimbulkan bermacam-macam  keracunan  [9].  Kajian  ini  akan memaparkan  pengaktifan  tanah  bentonit  untuk menyisihkan logam berat Cu.

## Teori
Salah  satu  metode  yang  digunakan  untuk menghilangkan zat  pencemar dari air limbah adalah adsorpsi [11]. Adsorpsi merupakan terserapnya suatu zat  (molekul  atau  ion)  pada  permukaan  adsorben. Mekanisme  penyerapan  tersebut  dapat  dibedakan menjadi  dua  yaitu  serapan  secara  fisika  dan  serapan secara kimia. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi  proses  adsorpsi,  yakni  konsentrasi, luas  permukaan,  suhu,  ukuran  partikel,  pH,  waktu kontak  [1]. Bentonit adalah  salah satu adsorbat  yang baik  namun  perlu  diaktifkan  terlebih  dahulu  untuk meningkatkan daya serapnya yakni dengan pemanasan dan kontak asam [3].

## Metodologi penelitian
Bahan  baku  yang  digunakan  adalah  bentonit alam  yang  berasal  dari  Jawa  Barat.  Bentonit dipanaskan pada oven sampai suhu 105 o C selama 24 jam  untuk  menghilangkan  kadar  air.  Masing-masing 50  gr  bentonit  dengan  ukuran  100  mesh  direndam dalam  200  ml  HCl  dengan  konsentrasi  0,4;  0,8;  1,2; 1,6; 2,0 M sambil diaduk. Aktivasi dilakukan selama 6;  12;  18;  24;  30  jam  kemudian  disaring  dan  dicuci menggunakan air. Padatan yang didapatkan dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu  105 o C  selama  3
jam  untuk  menghilangkan  kadar  air.  Masing-masing 3  gram  bentonit  aktif  (0,4;  0,8;  1,2;  1,6;  2,0  M) ditambahkan  kedalam  200  ml  larutan  Cu  100  ppm sambil  di  aduk  dengan  kecepatan  100  rpm  selama  2 jam.  Hasil  rendaman  kemudian  disaring  dan filtratnya  diambil  dan  dianalisa  kadar  logam  Cu-nya dengan  AAS.  Ke  dalam  200  ml  larutan  tembaga nitrat  ditambahkan  bentonit  aktif  dengan  berat masing-masing  1, 2, 3, 4, 5 gr sambil di aduk dengan kecepatan  100  rpm  selama  1,  2,  3  dan  4  jam.  Hasil rendaman  kemudian  disaring  dan  filtratnya  diambil dan  dianalisa  kadar  logam  Cu-nya  dengan  AAS. Dibuat larutan logam Cu 100; 150; 200; 250; 300 dan 350  ppm  dengan  volume  200  ml.  Ditambahkan bentonit aktif dengan konsentrasi dan berat optimum ke  dalam  larutan  sambil  di  aduk  dengan  kecepatan 100  rpm  dengan  waktu  pengadukan  sesuai  dengan keadaan  optimum.  Hasil  rendaman  kemudian disaring  dan  filtratnya  diambil  dan  dianalisa  kadar logam Cu-nya dengan AAS.

## Hasil dan Pembahasan
Pengaruh  Konsentrasi  HCl  Terhadap  Adsorpsi Logam Cu
Gambar  1.  Pengaruh  Konsentrasi  HCl  terhadap Adsorpsi Logam Cu
Dari  Gambar  1  dapat  dilihat  hubungan  antara konsentrasi  HCl  dengan  berat  adsorbat  teradsopsi dimana jumlah logam teradsorpsi semakin meningkat mulai dari konsentrasi HCl pada 0,4 M hingga 1,6 M dan  mengalami  penurunan  pada  konsentrasi  HCl  2,0 M.  Semakin  bertambah  konsentrasi  HCl  proses adsorpsi  akan  semakin  baik.  Namun  hal  ini  hanya berlaku hingga konsentrasi HCl 1,6 M dimana jumlah adsorbat  bertambah  dan  akhirnya  menurun  pada konsentrasi  HCl  2,0  M.  Dimana  jumlah  berat  logam Cu  yang  teradsorpsi  maksimum  oleh  tanah  Bentonit yang teraktivasi oleh HCl adalah pada konsentrasi 1,6 M. Menurut Komadel (2012), semakin meningkatnya konsentrasi asam akan  menghasilkan situs aktif  yang lebih  besar  dan  keasaman  permukaan  yang  lebih besar sehingga akan menghasilkan bentonit aktif yang memiliki daya adsorpsi lebih baik. Namun
selanjutnya akan mengalami penurunan pada konsentrasi yang lebih besar.
Pengaruh  Waktu  Pengaktifan  Terhadap  Adsorpsi Logam Cu
Gambar 2. Pengaruh Waktu Pengaktifan
Terhadap Adsorpsi Logam Cu
Dari  Gambar  2  dapat  dilihat  hubungan  antara waktu  pengaktifan  dengan  berat  adsorbat  teradsorpsi dimana jumlah logam teradsorpsi semakin meningkat mulai  dari  waktu  pengaktifan  6  jam  hingga  24  jam dan  mengalami  penurunan  pada  waktu  pengaktifan 30  jam.  Semakin  bertambah  waktu  pengaktifan proses adsorpsi akan semakin meningkat. Namun hal ini  hanya  berlaku  hingga  waktu  pengaktifan  24  jam dan  akan  mengalami  penurunan  pada  waktu pengaktifan 30 jam. Sehingga jumlah berat logam Cu yang teradsorpsi maksimum oleh tanah bentonit yang teraktivasi  oleh  HCl  adalah  pada  waktu  24  jam. Demikian  halnya  dengan  penelitian  yang  dilakukan oleh  Kaushik,  et.  al.,(2003)  tentang Adsorpsi  Logam Cu  (II) dimana  semakin  meningkatnya  waktu pengaktifan akan meningkatkan daya adsorpsi hingga pada akhirnya akan konstan atau bahkan menurun.
Pengaruh Berat Adsorben Terhadap Adsorpsi Logam Cu
Dari  Gambar  3  dapat  dilihat  hubungan  antara  berat bentonit  aktif  terhadap  adsorpsi  Logam  Cu  dimana pada  berat  bentonit  1  -  5  gr,  jumlah  adsorbat teradsorpsi meningkat dari 88,38 - 99,52 %. Adsorpsi logam  Cu  yang  optimum  terlihat  pada  berat  bentonit 4  gr  dengan  nilai  99,16  %.  Dari  hasil  adsorpsi  tanah bentonit  tersebut  antara  4  –  5  gr  tidak  terdapat perbedaan yang signifikan dibandingkan dengan berat sebelumnya  yakni  99,16  %  dan  99,52  %.  Berat adsorbat  yang  teradsorpsi  semakin  meningkat berbanding  lurus  dengan  peningkatan  jumlah  berat tanah  bentonit  yang  digunakan.  Adanya  peningkatan penyerapan  Logam  Cu  secara  drastis  dari  berat  1  gr ke  2  gr  menunjukkan  belum  jenuhnya  situs  aktif adsorben  oleh  molekul  adsorbat,  selanjutnya  pada berat adsorben yang lebih besar jumlah adsorbat yang
0 20 40 60 80 100 0.4 0.8 1.2 1.6 2 B er a t A d so rb a t T er a d so rp si ( m g ) Konsentrasi HCl (M) 0 20 40 60 80 100 6 12 18 24 30 B er a t A d so rb a t T er a d so rp si ( m g )
Waktu Pengaktifan (jam)
terserap  mengalami  peningkatan  yang  tidak  begitu signifikan ataupun cenderung tetap, hal ini menunjukkan adanya batas adsorben dalam mengadsorpsi logam Cu [10].
Gambar  3.  Pengaruh  Berat  Adsorben  Terhadap Adsorpsi Logam Cu
Pengaruh  Waktu  Pengontakan  Terhadap  Adsorpsi Logam Cu
Gambar  4.  Pengaruh  waktu  pengontakan  terhadap Adsorpsi Logam Cu
Dari  Gambar  4  dapat  dilihat  hubungan  antara waktu  pengontakan  bentonit  aktif  terhadap  adsorpsi logam  Cu.  Pada  waktu  kontak  1  -  4  jam  masing- masing berat adsorbat yang teradsorpsi adalah 86,0 %, 86,6  %,  86,7  %,  86,7  %.  Pada  kondisi  waktu pengontakan  3  jam  dan  4  jam  jumlah  adsorbat  yang teradsorpsi oleh tanah bentonit aktif cenderung sudah tetap atau konstan. Adsorpsi logam Cu yang optimum terlihat  pada  waktu  2  jam  dengan  nilai  86,6  %, dimana  hasil  antara  waktu  2  jam  dan  3  jam  tidak terdapat  perbedaan  yang  signifikan  dibandingkan dengan  hasil  yang  lainnya.  Jumlah  berat  logam  Cu yang  teradsorpsi  tanah  bentonit  aktif  semakin meningkat  dan  akhirnya  konstan.  Menurut  Suarya
(2008),  adanya  peningkatan  penyerapan  adsorbat oleh  adsorben  menunjukkan  belum  jenuhnya  situs aktif  adsorben  oleh  molekul  adsorbat,  namun  pada kondisi berat adsorbat yang teradsorpsi telah konstan diakibatkan  oleh  jenuhnya  situs  aktif  dari  adsorben oleh  molekul  adsorbat.  Hal  ini  juga  menunjukkan bahwa  adanya  batas  adsorben  dalam  mengadsorpsi adsorbat yang dalam hal ini adalah logam Cu.
Isoterm adsorpsi Cu oleh Adsorben Bentonit
Gambar 5. Isoterm adsorpsi Cu oleh Adsorben Bentonit
Dari  Gambar  5  dapat  dilihat  bahwa  berat adsorben  yang  teradsorpsi  berbanding  lurus  dengan konsentrasi  Cu,  dimana  dari  konsentrasi  100  -  350 mg/L  larutan  Cu  nilai  berat  adsorben  yang teradsorpsi  meningkat  dari  24,42  -  79,87  mg/g. Adapun hal ini menunjukkan bahwa belum jenuhnya situs aktif bentonit aktif oleh molekul adsorben [2].

## Kesimpulan
Berdasarkan data-data penelitian yang diperoleh dan  pembahasan  yang  telah  diberikan  maka  untuk mengadsorpsi  logam  Cu  digunakan  bentonit  yang telah  diaktivasi  dengan  HCl  1,6  M  selama  24  jam. Untuk  100  ppm  larutan  Cu  digunakan  bentonit dengan  berat  4  gr  dan  pengontakan  selama  2  jam akan didapat jumlah logam Cu yang terserap sebesar 99,16  %.  Hasil  yang  diperoleh  dari  isoterm  adsorpsi adalah  berat  adsorben  teradsorpsi  berbanding  lurus dengan konsentrasi Cu.

## Daftar Pustaka
[1]    Bernasconi.    G,      Teknologi      Kimia,      Pradnya Paramita, Jakarta, 1995.
[2]  Cool.  P  dan  Vanssant,  E.  F.  Pillared  Clays  : Preparation, Characterization and application,  Molecular  Sieves,  Springer, 1988.
[3] Iwan. S, Uji Stabilitas Struktur Na-Monmorillonit Terhadap Perlakuan  Asam  Sulfat  dan  Asam
80 84 88 92 96 100 1 2 3 4 5 B er a t A d so rb a t T er a d so rp si ( m g ) Berat Bentonit (gr) 70 74 78 82 86 90 0 1 2 3 4 B er a t A d so rb a t T er a d so rp si ( m g ) Waktu Pengontakan (jam) 0 20 40 60 80 100 0 100 200 300 400 B er a t A d so rb a t T er a d so rp si ( m g ) Konsentrasi Cu (mg/L)
Klorida. Skripsi: FMIPA UGM, Yogyakarta, 2002.
[4]  J.  A.  Hefne,  Mekhemer,  N.  M.,  Alandis,  O.  A., Aldayel  dan  T.  Alajyan,  Kinetic  and thermodynamic  study  of  the  adsorption  of Pb (II)  from  aqueous  solution  to  the  natural and  treated  bentonite,  International  Journal of Physical Sciences Vol. 3, 2008.
[5]  Katti.  K  dan  Katti  D,  Effect  of  Clay-Water Interactions on Swelling  in  Montmorillonite Clay,  Departemen  of  Civil  Engineering  and Construction North Dakota State University, Fargo, 2001.
[6]  Kaushik.  N,  Thomas.  C  dan  McWilliam.  I.  G, Adsorption  Study  of  Cupper  (II),  John Wiley & Sons Inc., New York, 2003.
[7] Komadel, Chemically Modified Smectites, Slovac academy of Sciences, Slovakia, 2003.
[8]  Kumar.  P  dan  Jasra.  R.  V,  Evolution  of  Porosity and  Surface  Acidity  in  Montmorillonite Clay  on  Acid  Activation,  Ind.  Eng.  Chem. Res., 34, 1440-1448, 1995.
[9]  Palar.  H,  Pencemaran  dan  Toksikologi  Logam Berat, Rineka Cipta, Jakarta, 1994.
[10]  P.  Suarya,  Adsorpsi  Pengotor  Minyak  Daun Cengkeh  Oleh  Lempung  Teraktivasi  Asam. Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana,
Bukit Jimbaran, 2008.
[11] Saiful,  Adsorpsi Kadmium Oleh Bentonit  Alam dan  Na-Bentonit  Sebagai  Penukar  Kation. Jurnal Sains dan Matematika, No.2 , 2005.