BAB I PENDAHULUAN

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kegiatan manusia dalam produksi dari berbagai industri, pertambangan,
pertanian, transportasi dan lain-lain, dapat melepaskan logam berat dalam jumlah
besar ke biosfer. Sumber utama polusi logam adalah pembakaran bahan bakar
minyak, peleburan bijih logam, penggunaan pupuk dan pestisida, dan lain-lain [1].
Istilah "logam berat" mengacu pada setiap elemen logam yang memiliki densitas
relatif tinggi dan beracun walaupun pada konsentrasi rendah. Istilah logam berat ini
berlaku untuk kelompok logam maupun metaloid (semi logam) yang memiliki massa
jenis lebih besar dari 4 g/cm3 atau 5 kali lebih besar dari massa jenis air. Logam berat
merupakan konstituen alami dari kerak bumi, dan kontaminan lingkungan yang
berkelanjutan karena tidak dapat rusak atau dihancurkan. Sebagian kecil dapat
memasuki sistem tubuh melalui makanan, udara dan air dan menumpuk dalam tubuh
makhluk hidup selama hidupnya [2].
Salah satu contoh logam berat yang sangat berbahaya adalah logam kadmium
(Cd). Cd merupakan logam yang sangat beracun, umumnya ditemukan dalam
industri yang digunakan secara ekstensif dalam elektroplating/penyepuhan, industri
cat, dan pembuatan beberapa jenis baterai. Ambang batas Cd telah ditetapkan dalam
standar tertentu untuk industri pada umumnya, pembuatan galangan kapal, industri
konstruksi, dan industri pertanian [3].
Sejumlah besar metode (pertukaran ion konvensional, adsorpsi, elektrolitik atau
ekstraksi cair, filtrasi membran) telah dikembangkan untuk dekontaminasi air
industri. Adsorpsi merupakan proses pemisahan yang terkenal dan metode yang
efektif untuk aplikasi dekontaminasi air. Adsorpsi telah diketahui lebih unggul
dibandingkan teknik lain untuk pemurnian air dalam fleksibilitas dan kesederhanaan
desain, kemudahan operasi dan tidak sensitif pada polutan beracun [4].
Meskipun teknik adsorpsi ini fleksibel dan mudah dilakukan, bahan adsorben
yang baik biasanya mahal atau tidak dapat diregenerasi untuk pengaplikasian dalam
skala besar. Material adsorben yang murah, terbarukan, dan mudah tersedia
merupakan masalah yang penting. Pasir dapat menjadi pilihan yang tepat sebagai
1
Universitas Sumatera Utara
material adsorben, karena melimpah dan mudah diperoleh di alam. Banyak penelitian
adsorpsi pasir yang telah dilakukan pada ion logam berat (Cu, Ni), unsur-unsur
radioaktif (uranium), zat warna, protein prion patogen, dll, dalam air limbah atau
tanah. Adsorben pasir dibagi menjadi dua kelas, pasir alami, dan pasir yang
dimodifikasi dengan melapisinya dengan logam lain seperti besi dan mangan.
Kapasitas adsorpsi pasir dipengaruhi oleh pH, kekuatan ion, dan sifat kation divalen
dalam fasa larutan. Karena pasir tidak berpori-pori maka adsorpsi hanya bisa terjadi
pada bagian luar permukaan pasir. Area spesifik dan kinerja permukaan merupakan
faktor penting bagi kapasitas penyerapan [5].
Berikut penelitian yang telah dilakukan tentang pembuatan adsorben dari pasir
dapat dilihat pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Yang Memanfaatkan Pasir Sebagai
Adsorben
Nama
Peneliti
(Tahun)
Han et al.
(2014)
Haryanto dan
Chang
(2014)
Penelitian
Hasil Penelitian
- Pasir modifikasi dengan - Pasir modifikasi dengan
FeS
FeS mampu menyerap
- Menyerap logam As
logam As
- Variasi pH 5, 7 dan 9
- Adsorpsi
logam
As
- Variasi adsorben 100,
hampir 100% pada pH
200 dan 500 gr/L
lebih rendah dari 7
- Menggunakan larutan - Daya adsorpsi menurun
buffer C2H3NaO2 untuk
pada pH diatas 7 dan
pH 5, 3-(N-morpholino)
mencapai
maksimum
propanesulfonic
acid
pada pH 9
(MOPS) untuk pH 7 dan
N-cyclohexyl-2aminoethanesulfonic
acid (CHES) untuk pH
9
- Surfaktin
- Densitas ion logam Cd
- Rhamnolipid
dan Cu yang mampu
- 100 gr pasir ukuran 320
diserap pasir masingµm
masing 5,85 dan 13,45
- Menyerap Cu dan Cd
mg/kg
- 100 mL larutan ion - Biosurfaktan dengan
logam 50 ppm
foam menyerap ion
- pH pelarut logam 4,5
logam lebih banyak dari
- 150 rpm
permukaan pasir
- Waktu kontak 24 jam
dibandingkan
- pH surfaktin 8
biosurfaktan tanpa foam
- pH rhamnolipid 5,6
Topik Kajian
Dependence of
particle
concentration
effect on pH
and redox for
arsenic
removal by
FeS-coated
sand under
anoxic
conditions –
ELSEVIER
Foamenhanced
removal of
adsorbed
metal ions
from packed
sands with
biosurfactant
solution
flushing –
ELSEVIER
2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Yang Memanfaatkan Pasir Sebagai
Adsorben (Lanjutan)
Nama
Peneliti
(Tahun)
Shi et al.
(2014)
Thambavani
dan Kavitha
(2014)
Penelitian
Hasil Penelitian
Topik Kajian
- Pasir
- Pasir mampu menyerap
- Menyerap Rhodamin B
jenis pewarna RhB
(RhB) dan Rhodamin - Waktu optimal pada 15
6G (Rh6G)
menit dan konstan pada
- Variasi pH 2-10
60 menit
- Dilakukan pada
- Kapasitas adsorpsi
temperatur kamar
sebesar 5.5 mg/g pada
- Waktu kontak selama 60
adsorpsi batch dengan
menit
pH optimum = 2
- Kapasitas adsorpsi
sebesar 3 mg/l pada
adsorpsi column dengan
pH optimum=5,6
- Adsorben pasir dapat
digunakan kembali
setelah dicuci (batas
pemakaian ulang 10 kali)
Batch and
column
adsorption of
dye
contaminants
using a lowcost sand
adsorbent –
SPRINGER
-
Removal of
Chromium
(VI) Ions by
Adsorption
Using
Riverbed Sand
from
Tamilnadu - A
Kinetic Study International
Journal of
Research
Pasir Palung
Menyerap logam Cr
Ukuran pasir 150 mesh
pH 2,0-8,0
Variasi massa adsorben
0,05; 0,07; 0,1; 0,15;
0,2; 0,25; 0,3 dan 0.4 gr
- Variasi konsentrasi
logam berat 10, 20, 30,
40,50,60,70, 90, 100
mg/L
- Variasi kecepatan
pengaduk 100,
200,300,400, 500, 600,
700, 800 rpm
- Variasi waktu kontak
15, 30, 45, 60, 75, 90,
105, 120, 135 min
- Waktu optimum 20 menit
pertama
- pH optimum 2
- Semakin banyak
adsorben maka semakin
banyak pula logam yang
dapat diserap
- Kecepatan pengadukan
optimum pada 500 rpm
- Persen logam Cr yang
terserap semakin
menurun seiring
bertambahnya logam Cr
yang ditambahkan pada
kondisi massa adsorben
yang tetap
- Waktu kontak optimum
90 min
3
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Yang Memanfaatkan Pasir Sebagai
Adsorben (Lanjutan)
Nama
Peneliti
(Tahun)
Gusain et al.
(2013)
Penelitian
Hasil Penelitian
- Pasir modifikasi
- Pasir modifikasi sangat
- Meyerap logam Cu
efektif menyerap Cu
- Variasi
temperatur - pH optimum dicapai saat
25oC, 35oC dan 45oC
pH = 6,5
- Waktu kontak 60 menit
- Waktu optimum adsorpsi
ialah 5 menit dan
mencapai kesetimbangan
pada 30 menit
- Adsorpsi meningkat
dengan meningkatnya
suhu menunjukkan sifat
endotermik proses
adsorpsi
Topik Kajian
Kinetic
and
thermodynamic
studies on the
removal
of
Cu(II)
ions
from aqueous
solutions
by
adsorption on
modified sand
–ELSEVIER
Berdasarkan uraian di atas, maka pasir sesuai untuk digunakan sebagai bahan
baku dalam pembuatan adsorben untuk meminimalkan dampak pencemaran logam
berat pada lingkungan.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun permasalahan yang akan diteliti yaitu sejauh mana pengaruh ukuran
adsorben, kecepatan pengadukan, dan konsentrasi awal larutan terhadap kemampuan
adsorpsi ion logam kadmium (Cd) dengan menggunakan pasir hitam sebagai
adsorben.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mempelajari pengaruh ukuran adsorben terhadap kemampuan adsorpsi ion
logam kadmium (Cd)
2. Mempelajari pengaruh kecepatan pengadukan terhadap kemampuan adsorpsi
ion logam kadmium (Cd)
3. Mempelajari pengaruh konsentrasi awal ion logam kadmium (Cd) terhadap
kemampuan adsorpsinya
4. Menentukan pemodelan kinetika adsorpsi dan kinetika difusi.
4
Universitas Sumatera Utara
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat :
1. Memberikan informasi bahwa pasir hitam dapat dijadikan bahan baku dalam
pembuatan adsorben.
2. Memberikan informasi bahwa pasir hitam berpotensi sebagai adsorben yang
sangat murah karena jumlahnya yang berlimpah di alam sehingga pembuatan
adsorben ini menjadi lebih mudah dalam mencari bahan bakunya.
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Fakultas Teknik,
Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Penelitian,
Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan utama yang digunakan
pada penelitian ini yaitu pasir hitam sebagai bahan baku adsorben dan kadmium
asetat dihidrat (Cd(CH3COO)2.2H2O) sebagai bahan yang akan diadsorbsi secara
batch.
Variabel yang digunakan adalah :
Pasir Hitam
Ukuran
= 10, 20 dan 40 mesh
Proses pencampuran
1 Kecepatan pengadukan
= a) 100 rpm
[6]
b) 150 rpm
[7]
c) 200 rpm
2 Waktu adsorbsi
= 2 jam, untuk menghitung kinetika
adsorpsi
dengan
pengambilan
sampel 2 mL setiap 10 menit
3 Konsentrasi (Cd(CH3COO)2.2H2O)
= a) 30 ppm
b) 50 ppm
[7]
c) 70 ppm
5
Universitas Sumatera Utara
Variabel tetap :
1 Suhu adsorbsi
= 24 oC
2 Volume larutan
= 100 mL
3 Massa adsorben
= 10 gr
4 pH larutan
= 4,5
[7]
[7]
Parameter yang dianalisis pada adsorben adalah :
A. Pada proses pencucian adsorben:

Analisis pH.
B. Pada proses pengeringan adsorben

Analisis massa.
C. Pada proses adsorpsi
1. Analisis pengaruh ukuran partikel adsorben.
2. Analisis pengaruh kecepatan pengadukan adsorben.
3. Analisis pengaruh konsentrasi ion Cd.
4. Analisis kinetika adsorpsi.
6
Universitas Sumatera Utara