Utilization of Activated Carbon Derived from Dragon Fruit Foliage Using Strong Acid Activator as a Lead (Pb) Metal Adsorbent
Abstract
The majority of industrial liquid waste contains heavy metal lead (Pb). Lead (Pb) levels can be lowered by employing activated carbon as an adsorbent. Lignin and cellulose found in dragon fruit stem can be employed as activated carbon for heavy metal adsorption. This research aimed to examine the addition of HCl and H3PO4 as activators to the properties of carbon and determine variations in activator concentration that affected the reduction of lead (Pb) levels. The carbonization method was applied to produce carbon. The batch method was implemented to adsorb lead (Pb) on the sample. The utilized concentrations of HCl and H3PO4 to activate carbon were 2, 3, and 4 M. The best water content of activated carbon was obtained by adding 3 M HCl, which accounted for 4.76%. The best iodine absorption, measured for 990,05 mg/g, was procured on HCl 2 M activated carbon. Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS) was applied to quantify the lead reduction (Pb) levels, with the best reduction efficiency accounting for 55.6% produced by carbon activated 2M HCl. Furthermore, H3PO4-activated and unactivated carbon only reduced by about 22.2% and 44.4%, respectively. Scanning Electron Microscope (SEM) results revealed that carbon activated with 2 M HCl had a larger cavity than that activated by H3PO4 and without activation. According to the results obtained in this study, dragon fruit stem can be utilized as a low-cost and effective metal (Pb) adsorbent.
ABSTRAK
Limbah cair dari aktivitas industri sebagian besar mengandung logam berat timbal (Pb). Logam (Pb) dapat diturunkan kadarnya menggunakan karbon aktif. Karbon aktif dapat dibuat dari bahan yang mengandung lignin dan selulosa, salah satunya batang daun buah naga. Tujuan penelitian ini yaitu untuk menentukan pengaruh penambahan aktivator HCl dan H3PO4 terhadap karakteristik karbon aktif serta pengaruh variasi konsentrasi aktivator terhadap penurunan kadar logam (Pb). Metode karbonisasi digunakan untuk pembuatan karbon aktif, sedangkan metode batch digunakan untuk proses adsorpsi logam (Pb). Aktivator HCl dan H3PO4 yang digunakan sebesar 2, 3 dan 4 M. Kadar air terbaik sebesar 4,76% diperoleh pada karbon yang teraktivasi HCl 3 M. Daya serap iod terbaik sebesar 990,05 mg/g diperoleh pada karbon teraktivasi HCl 2 M. Kadar logam (Pb) dianalisis menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS) dengan efisiensi penurunan terbaik sebesar 55,6% pada karbon aktif teraktivasi HCl 2 M. Efisiensi penurunan kadar logam (Pb) pada karbon teraktivasi H3PO4 dan tanpa aktivasi berturut-turut sebesar 22,2% dan 44,4%. Hasil Scanning Electron Microscope (SEM) menunjukkan bahwa karbon yang teraktivasi HCl 2 M memiliki rongga yang lebih besar dibandingkan dengan yang teraktivasi H3PO4 dan tanpa aktivasi. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa daun buah naga berpotensi digunakan sebagai adsorben logam (Pb) yang murah dan cukup efisien.
Keywords
Full Text:
PDFReferences
M. Manurung, E. Sahara, and P. S. Sihombing, “Pembuatan Dan Karakterisasi Arang Aktif Dari Bambu Apus (Gigantochloa apus) Dengan Aktivator H3PO4,” J. Kim., vol. 13, no. 1, p. 16, 2019, doi: 10.24843/jchem.2019.v13.i01.p03.
S. Misfadhila, Z. Azizah, Rusdi, and cynthia diane P. Chaniago, “Pengaplikasian Cangkang Telur Dan Karbon Aktif Sebagai Adsorben Logam Timbal,” Farm. Higea, vol. 10, no. 2, pp. 1–8, 2018.
I. Lestari, M. Mahraja, F. Farid, D. R. Gusti, and E. Permana, “Penyerapan Ion Pb(II) Menggunakan Adsorben Dari Limbah Padat Lumpur Aktif Pengolahan Air Minum,” Chem. Prog., vol. 13, no. 2, 2020, doi: 10.35799/cp.13.2.2020.31391.
T. Widayatno et al., “Adsorpsi Logam Berat (Pb) dari Limbah Cair dengan Adsorben Arang Bambu Aktif,” J. Teknol. Bahan Alam, vol. 1, no. 1, pp. 17–23, 2017.
A. A. Arie, Vincent, and A. Putranto, “Activated carbons from KOH-activation of salacca peels as low cost potential adsorbents for dye removal,” Adv. Mater. Lett., vol. 7, no. 3, pp. 226–229, 2016, doi: 10.5185/amlett.2016.6194.
R. Chakraborty, A. Asthana, A. K. Singh, B. Jain, and A. B. H. Susan, “Adsorption of heavy metal ions by various low-cost adsorbents: a review,” Int. J. Environ. Anal. Chem., vol. 102, no. 2, pp. 342–379, 2022, doi: 10.1080/03067319.2020.1722811.
D. A. Ningsih, I. Said, and P. Ningsih, “Adsorpsi Logam Timbal (Pb) dari Larutannya dengan Menggunakan Adsorben dari Tongkol Jagung,” J. Akad. Kim., vol. 5, no. 2, p. 55, 2017, doi: 10.22487/j24775185.2016.v5.i2.8002.
V. (Verayana) Verayana, M. (Mardjan) Paputungan, and H. (Hendri) Iyabu, “Pengaruh Aktivator HCl dan H3PO4 terhadap Karakteristik (Morfologi Pori) Arang Aktif Tempurung Kelapa Serta Uji Adsorpsi pada Logam Timbal (Pb),” Jambura J. Educ. Chem., vol. 13, no. 1, pp. 67–75, 2018, [Online]. Available: https://www.neliti.com/publications/277418/
M. Bilal, J. Ali, M. Y. Khan, R. Uddin, and F. Kanwl, “Synthesis and characterization of activated carbon from capparis decidua for removal of pb(II) from model aqueous solution: Kinetic and thermodynamics approach,” Desalin. Water Treat., vol. 221, pp. 185–196, 2021, doi: 10.5004/dwt.2021.27041.
R. Dhahri et al., “Optimization of the Preparation of Activated Carbon from Prickly Pear Seed Cake for the Removal of Lead and Cadmium Ions from Aqueous Solution,” Sustain., vol. 14, no. 6, pp. 1–17, 2022, doi: 10.3390/su14063245.
M. Wiśniewska, M. Marciniak, M. Gęca, K. Herda, R. Pietrzak, and P. Nowicki, “Activated Biocarbons Obtained from Plant Biomass as Adsorbents of Heavy Metal Ions,” Materials (Basel)., vol. 15, no. 17, 2022, doi: 10.3390/ma15175856.
R. Krishnamoorthy, B. Govindan, F. Banat, V. Sagadevan, M. Purushothaman, and P. L. Show, “Date pits activated carbon for divalent lead ions removal,” J. Biosci. Bioeng., vol. 128, no. 1, pp. 88–97, 2019, doi: 10.1016/j.jbiosc.2018.12.011.
Yuliusman, “Pembuatan karbon aktif dari tempurung kelapa sawit dengan bahan pengaktif koh dan gas N2 / CO2,” in Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA), 2015, pp. 978–979.
L. W. B. P. Ika, “Aktivasi Karbon Dari Sekam Padi Dengan Aktivator Asam Klorida (HCL) Dan Pengaplikasiannya Pada Limbah Pengolahan Baterai Mobil Untuk Mengurangi Kadar Timbal (pb),” 2017.
F. E. Pujiono and T. A. Mulyati, “Potensi Karbon Aktif Dari Limbah Pertanian Sebagai Material Pengolahan Air Limbah,” J. Wiyata, vol. 4, no. 1, pp. 37–45, 2017.
A. Z. Tumanggor and D. F. Ayu, “Ukuran Partikel Dan Waktu Kontak Karbon Aktif Dari Kulit Singkong Terhadap Mutu Minyak Jelantah,” J. Sagu, vol. 19, no. 2, p. 27, 2021, doi: 10.31258/sagu.v19i2.7896.
A. Imawati and Adhitiyawarman, “Kapasitas adsorpsi maksimum ion Pb (II) oleh arang aktif ampas kopi teraktivasi HCl dan H3PO4,” J. Kim. Khatulistiwa, vol. 4, no. 2, pp. 50–61, 2015.
T. P. T. Anh et al., “Dragon Fruit Foliage: An Agricultural Cellulosic Source to Extract Cellulose Nanomaterials,” Molecules, vol. 26, no. 24, 2021, doi: 10.3390/molecules26247701.
Z. Z. Abidin, H. Zahra, M. A. Shavandi, M. H. Shah Ismail, and F. Ahmadun, “Methylene blue removal from aqueous solution by Hylocereus undatus (dragon fruit) foliage,” Appl. Mech. Mater., vol. 625, pp. 864–869, 2014, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.625.864.
Verayana, M. Paputungan, and H. Iyabu, “Pengaruh aktivator HCl dan H 3PO4 terhadap karakteristik (morfologi pori) arang aktif tempurung kelapa serta uji adsorpsi pada logam timbal (Pb),” J. Entropi, vol. 13, no. 1, pp. 67–75, 2018.
A. Novananda, I. Rahmawati, S. Sani, D. H. Astuti, and L. Suprianti, “Karbon Aktif Dari Batubara Lignite Dengan Proses Aktivasi Menggunakan Hidrogen Flourida,” J. Tek. Kim., vol. 15, no. 1, 2020, doi: 10.33005/jurnal_tekkim.v15i1.2297.
A. S. Sanjaya and R. P. Agustine, “Studi Kinetika Adsorpsi Pb Menggunakan Arang Aktif Dari Kulit Pisang,” Konversi, vol. 4, no. 1, pp. 17–24, 2015.
C. O. Thompson, A. O. Ndukwe, and C. O. Asadu, “Application of activated biomass waste as an adsorbent for the removal of lead (II) ion from wastewater,” Emerg. Contam., vol. 6, pp. 259–267, 2020, doi: 10.1016/j.emcon.2020.07.003.
E. Rahmawati and L. Yuanita, “ADSORPSI Pb 2+ OLEH ARANG AKTIF SABUT SIWALAN (Borassus flabellifer),” UNESA J. Chem., vol. 2, no. 3, pp. 82–87, 2013.
C. Abdi, R. M. Khair, and M. W. Saputra, “PEMANFAATAN LIMBAH KULIT PISANG KEPOK (Musa acuminate L.) SEBAGAI KARBON AKTIF UNTUK PENGOLAHAN AIR SUMUR KOTA BANJARBARU :Fe DAN Mn,” Jukung (Jurnal Tek. Lingkungan), vol. 1, no. 1, 2016, doi: 10.20527/jukung.v1i1.1045.
H. D. dan H. F. A. Tangkuman, “Perbandingan Kualitas Karbon Aktif Yang Dibuat Dari Batok Kelapa Hibrida Dan Batok Kelapa Dalam,” Perbandingan Kualitas Karbon Aktif Yang Dibuat Dari Batok Kelapa Hibrida Dan Batok Kelapa Dalam, vol. 2, no. 1, pp. 29–32, 2009.
G. S. Pambayun, R. Y. E. Yulianto, M. Rachimoellah, and E. M. M. Putri, “Pembuatan karbon aktif dari arang tempurung kelapa dengan aktivator ZnCl2 dan Na2CO3 sebagai adsorben untuk mengurangi kadar fenol dalam air limbah,” J. Tek. Pomits, vol. 2, no. 1, pp. 116–120, 2013, doi: 10.12962/j23373539.v2i1.2437.
G. Gilang Ramadhan Maulana, L. Agustina, and J. Teknologi Industri Pertanian Fakultas Pertanian, “Proses Aktivasi Arang Aktif dari Cangkang Kemiri (Aleurites Moluccana) dengan Variasi Jenis dan Konsentrasi Aktivator Kimia,” Ziraa'ah Maj. Ilm. Pertan., vol. 42, no. 3, pp. 247–256, 2017.
L. E. Laos, “Pemanfaatan Kulit Singkong Sebagai Bahan Baku Karbon Aktif,” JIPF (Jurnal Ilmu Pendidik. Fis., vol. 1, no. 1, p. 32, 2016, doi: 10.26737/jipf.v1i1.58.
A. R. Permatasari, L. U. Khasanah, and E. Widowati, “KARAKTERISASI KARBON AKTIF KULIT SINGKONG (Manihot utilissima) DENGAN VARIASI JENIS AKTIVATOR,” J. Teknol. Has. Pertan., vol. 7, no. 2, 2014, doi: 10.20961/jthp.v0i0.13004.
P. Susmanto, Y. Yandriani, A. P. Dila, and D. R. Pratiwi, “Pengolahan Zat Warna Direk Limbah Cair Industri Jumputan Menggunakan Karbon Aktif Limbah Tempurung Kelapa pada Kolom Adsorpsi,” JRST (Jurnal Ris. Sains dan Teknol., vol. 4, no. 2, p. 77, 2020, doi: 10.30595/jrst.v4i2.7309.
S. Oko, Mustafa, A. Kurniawan, and E. S. B. Palulun, “Pengaruh Suhu dan Konsentrasi Aktivator HCl terhadap Karakteristik Karbon Aktif dari Ampas Kopi,” Metana Media Komun. Rekayasa Proses dan Teknol. Tepat Guna, vol. 17, no. 1, pp. 15–21, 2021.
Sani, “Activated Carbon Production From Turf Soil,” J. Tek. Kim., vol. 5, no. 2, pp. 400–406, 2012.
H. Zian, Ita Ulfin, “Pengaruh Waktu Kontak pada Adsorpsi Remazol Violet 5R Menggunakan Adsorben Nata de Coco,” J. Sains dan Seni ITS, vol. 5, no. 2, pp. 107–110, 2016.
A. A. Puspitasari, N. K. Sumarni, and M. Musafira, “KAJIAN KAPASITAS ADSORPSI ARANG KULIT KOPI ROBUSTA TERAKTIVASI ZNCl2 TERHADAP ION Pb (II),” Kovalen, vol. 3, no. 2, p. 134, 2017, doi: 10.22487/j24775398.2017.v3.i2.8719.
L. Waluyo, “Resistensi Logam Berat Strain Bakteri Heterotrofik Asal Limbahcair Domestik Sebagai Formula Pengurai Limbah,” Pros. Semin. Nas. Pendidik. Biol., vol. 1, no. 1, pp. 130–136, 2018.
I. U Salihi et al 2017 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 201 012034.
J. R. Pangau, H. F. Sangian, and B. M. Lumi, “Karakterisasi Bahan Selulosa Dengan Iradiasi Pretreatment Gelombang Mikro Terhadap Serbuk Kayu Cempaka Wasian (Elmerillia Ovalis) Di Sulawesi Utara,” J. MIPA, vol. 6, no. 1, p. 53, 2017, doi: 10.35799/jm.6.1.2017.16157.
S. Suhardjo, Kuntari Adi dan Legowo, “MODIFIKASI KAIN POLIESTER/SELULOSA MENGGUNAKAN PROSES KARBOKSIMETILASI METODE BENAM PERAS PEMANGGANGAN,” J. Sains Mater. Indones., vol. 16, no. 4, pp. 178–187, 2015.
I. Z, Haddadian; M.A, Shavandi; Z.Z, Abidin ;A, Fakhru’l-razi; M.H.S., “Removal Methyl Orange from Aqueous Solutions Using Dragon Fruit (Hylocereusundatus) Foliage,” Chem. Sci. Trans., pp. 900–910, 2013, doi: 10.7598/cst2013.439.
F. T. Ademiluyi and E. O. David-West, “Effect of Chemical Activation on the Adsorption of Heavy Metals Using Activated Carbons from Waste Materials,” ISRN Chem. Eng., vol. 2012, pp. 1–5, 2012, doi: 10.5402/2012/674209.
Joko Murtono and Iriany, “PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI CANGKANG BUAH KARET DENGAN AKTIVATOR H3PO¬4 DAN APLIKASINYA SEBAGAI PENJERAP Pb(II),” J. Tek. Kim. USU, vol. 6, no. 1, pp. 43–48, 2017, doi: 10.32734/jtk.v6i1.1564.
A. Nurrahman, E. Permana, D. R. Gusti, and I. Lestari, “Pengaruh Konsentrasi Aktivator Terhadap Kualitas Karbon Aktif dari Batubara Lignit,” J. Daur Lingkung., vol. 4, no. 2, p. 44, 2021, doi: 10.33087/daurling.v4i2.86.
Refbacks
- There are currently no refbacks.
