BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Logam Cr

BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Logam Cr banyak digunakan pada berbagai industri seperti tekstil,
pelapisan logam, penyamakan kulit, produksi kertas, pigmen cat, tekstil, dll (Joshi
dan Shrivastava, 2011). Luasnya penggunaan Cr akan menghasilkan air limbah
yang mengandung Cr dengan kadar tinggi dengan volume yang besar.
Unsur krom dapat ditemukan dalam bentuk Cr(III) dan Cr(VI) dengan sifat
toksisitas yang sangat berbeda. Cr(III) kurang toksik jika dibandingkan dengan
Cr(VI). Secara umum senyawa krom dalam konsentrasi tinggi menyebabkan
iritasi, bisul/borok pada kulit, jika terhirup akan menimbulkan iritasi pada rongga
mukosa dan pori-pori rongga septum, gangguan sistem gastrointestinal, ginjal,
hati. Khusus untuk Cr(VI) dapat menyebabkan kanker paru-paru dan bisa
menyebabkan kematian (Anonim, 2002). Sementara Cr(III) dalam jumlah sedikit
merupakan nutrisi penting bagi manusia yang dibutuhkan sebanyak 50-200 µg per
hari untuk metabolisme insulin. Cr(III) juga penting bagi hewan mamalia untuk
metabolisme protein, glukosa dan lemak. Cr(III) pada tanaman kegunaannya tidak
diketahui secara pasti akan tetapi semua tanaman mengandung unsur ini.
Mengingat bahaya yang ditimbulkan oleh pencemaran senyawa krom,
terutama Cr(VI) maka pengolahan limbah yang mengandung Cr(VI) harus
dilakukan. Metode yang telah dikembangkan antara lain adsorpsi, pengendapan,
fotokatalis, dan reduksi. Diantara metode tersebut, metode fotokatalis yang paling
efektif dan cukup ekonomis sehingga bisa diterapkan untuk industri kecil (Joshi
dan Shrivastava, 2011).
Penghilangan Cr(VI) dalam limbah industri umumnya dilakukan dengan
cara mereduksi Cr(VI) menjadi Cr(III) dengan agen pereduksi seperti FeSO4 dan
NaHSO2 atau NaHSO3. Hasil reduksi berupa Cr(III) di dalam limbah dapat
dipindahkan melalui pengendapan pada pH netral atau basa. Akan tetapi, metode
ini membutuhkan agen pereduksi yang banyak agar semua Cr(VI) bisa direduksi
menjadi Cr(III) sehingga kurang ekonomis (Jiang dkk., 2006; Ku dan Jung, 2001).
1
Metode alternatif yang dapat digunakan adalah reduksi fotokatalitik oleh
semikonduktor seperti TiO2. Ketika TiO2 di disinari oleh lampu UV, akan
diperoleh daya reduksi elektron yang sangat besar untuk menginisiasi terjadinya
proses reduksi ion logam (Ku dan Jung, 2001).
Semikonduktor fotokatalis TiO2 telah diteliti secara intensif pada
degradasi polusi lingkungan (Wang dkk., 2008; Colon dkk., 2001; Ku dan Jung,
2001). Metode ini merupakan metode yang banyak dikembangkan karena sesuai
dengan prinsip green chemistry yaitu prosesnya sederhana tidak membutuhkan
bahan kimia yang banyak, suhu reaksi yang rendah dan limbah yang dihasilkan
sedikit, biaya cukup murah. Banyak hasil penelitian menemukan bahwa cemaran
organik dan anorganik akan teroksidasi dan tereduksi oleh lubang pada pita
valensi dan elektron pada pita konduksi pada semikonduktor (Wang dkk., 2008).
Penggunaan TiO2 dalam bentuk serbuk untuk pengolahan limbah secara
umum termasuk ion Cr(VI) cukup praktis, namun serbuk ini memiliki kelemahan
yaitu pemisahan fotokatalis dari media reaksi sangat sulit sehingga tidak bisa
digunakan kembali untuk fotokatalis selanjutnya. Sebagai metode alternatif telah
dilakukan dengan membuat serbuk TiO2 immobile pada matriks inert dan berpori
seperti silika (Ilisz dkk., 2004), alumina (Ding dkk., 2001), zeolit (Reddy dkk.,
2003) dan karbon aktif (Yuan dkk., 2005), resin (Linggarweni, 2014). Dilaporkan
bahwa pengembanan TiO2 pada padatan tersebut juga dapat membuat ukuran
partikel TiO2 menjadi lebih kecil, sehingga meningkatkan aktivitas fotokatalis.
Bahan yang mempunyai struktur yang mirip dengan resin yang digunakan
untuk membuat TiO2 dalam ukuran nano yaitu lignin. Lignin mempunyai sisi aktif
dan pori yang bisa membatasi pertumbuhan partikel TiO2, selain itu lignin mudah
diperoleh dari limbah kayu, sehingga biayanya cukup murah dan baik untuk
dimanfaatkan sebagai bahan pendispersi atau pengemban.
Penggunaan lignin sebagai pendispersi TiO2 telah dilaporkan oleh
Wahyuni dkk. (2011) untuk fotoreduksi merkuri (Hg) dan untuk fotoreduksi Ag
oleh Mulatsari (2012). Harga energi band-gap (Eg) TiO2 hasil pendispersian
dengan lignin meningkat dari 3,2 menjadi 3,75. Harga Eg yang semakin tinggi
mengindikasikan aktivitas fotokatalis yang tinggi. Penelitian TiO2-lignin belum
2
pernah diuji untuk fotoreduksi ion Cr(VI). Oleh karena itu, pada penelitian ini
dilakukan fotoreduksi ion Cr(VI) yang terkatalisisis TiO2 yang terdispersikan
pada lignin atau TiO2-lignin.
Efektivitas fotoreduksi terkatalisis TiO2 dipengaruhi oleh ukuran partikel.
Ukuran partikel dapat dipengaruhi oleh banyaknya TiO2 di dalam TiO2-lignin.
Oleh karena itu, pada penelitian ini dipelajari pengaruh kadar TiO2 dalam TiO2lignin. Selain itu efektifitas fotoreduksi juga dipengaruhi oleh massa fotokatalis
TiO2-lignin, waktu penyinaran dan konsentrasi Cr(VI) awal terhadap efektivitas
fotoreduksi Cr(VI) terkatalisis TiO2-lignin.
I.2 Tujuan Penelitian
Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mempelajari:
1. Pengaruh kadar TiO2 dalam TiO2-lignin terhadap aktivitasnya sebagai
fotokatalis pada reduksi ion Cr(VI).
2. Pengaruh waktu penyinaran terhadap efektivitas fotoreduksi ion
Cr(VI) dengan fotokatalis TiO2-lignin.
3. Pengaruh
massa
fotokatalis
TiO2-lignin
terhadap
efektivitas
fotoreduksi ion Cr(VI).
4. Pengaruh konsentrasi awal Cr(VI) terhadap efektivitas fotoreduksi ion
Cr(VI) dengan fotokatalis TiO2-lignin.
I.3 Manfaat Penelitian
Melalui penelitian ini diharapkan memberikan manfaat antara lain:
1. Menambah pengetahuan tentang fotoreduksi ion-ion logam.
2. Memberikan informasi kepada peneliti selanjutnya mengenai alternatif
proses
fotoreduksi
Cr(VI)
dengan
menggunakan
TiO2
yang
diembankan ke dalam lignin.
3. Memberikan sumbangan pemikiran bagi pengembangan teknologi
lingkungan khususnya penanganan air limbah yang mengandung
Cr(VI).
3