bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Emas merupakan logam mulia yang berharga karena keindahan warna
yang dimilikinya.Penggunaan emas oleh manusia sendiri sudah berlangsung
sangat lamakurang lebih 3400 SM yang lalu (Syed, 2012).Emas memberikan
sumbangan yang amat besar bagi kehidupan manusia seperti untuk perhiasan,
peralatan elektronik, kedokteran gigi, uang, medali, dsb.Sekitar 65% dari emas
diolah untuk membuat perhiasan karena emas memiliki nilai ekonomis yang
tinggi.Selain untuk perhiasan, emas juga digunakan di peralatan listrik dan
elektronik.Daerah eksplorasi emas di dunia meliputi kawasan Afrika, Cina,
Amerika, Australia, serta Indonesia.Daerah
tersebut
menjadi fokus utama
perusahaan penghasil emas (Eugene dan Mujumdar, 2009). Kelimpahan relatif
emas didalam kerak bumi diperkirakan sebesar 0.004 g/ton, termasuk sekitar
0.001 g/ton terdapat dalam perairan laut (Umaningrumdkk., 2012).
Serta dengan meningkatnya kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi,
kecerdasan masyarakat, mengakibatkan kebutuhan dunia akan emas meningkat
secara signifikan. Hal tersebut dilihat dari potensi potensi ekonomis emas itu
sendiri dilihat dari adanya kegiatan penambangan secara besar - besaran dan
mencapai distribusi nasional dengan harga jual yang tinggi (Faeyumi, 2012). Emas
(Au) memiliki sifat fisika dan kimia yang unik sehingga selain digunakan sebagai
perhiasan juga berfungsi dalam bidang fotonik, peralatan elektronik dan optik,
sensor, penyimpanan informasi, katalis, dan medis (Wang dkk., 2009). Komponen
elektronik banyak menggunakan emas sebagai lapisan penghantar karena emas
memiliki sifat konduktivitas listrik dan ketahanan terhadap karat yang sangat baik
(Yap dan Mohamed, 2008).
Emas di alam tidak ditemukan sebagai material tunggal, keberadaannya
selalu bersamaan dengan logam-logam lainnya.Emas terkandung dalam mineralmineral seperti kalkopirit, pirhotit, pirit dan arsenopirit (Sahoo dan Venkatesh,
1
2 2015). Untuk mendapatkan emas dengan kemurnian tinggi, logam lain tersebut
harus dipisahkan dari emas. Berdasarkan ukuran partikel emasnya metode
pemisahan emas dibagi menjadi tiga, yaitu: pemisahan berdasarkan berat (gravity
concentration), amalgamasi, dan pemisahan dengan zat kimia.
Pemisahan
berdasarkan berat dilakukan jika partikel – partikel emas berukuran besar dan
secara fisik dapat dipisahkan dari material pencampurnya dengan mudah.Metode
bekerja berdasarkan berat jenis emas yang lebih besar dari material – material
pencampurnya.Metode yang paling kuno adalah dengan menggunakan Loyang
(panning). Ketika emas dan pengotor di goyang – goyangkan di dalam air dengan
menggunakan loyang khusus, emas yang lebih berat akan tertinggal di dalam
Loyang sedangkan batuan – batuan lainnya akan hilang terbawa air (Fitrianto,
2012).
Metode isolasi emas yang paling sering digunakan untuk eksploitasi emas
dalam skala industri adalah amalgamasi (Hartanto, dkk., 2010) dan metode sianida
(Hiskey, 1985). Namun kedua metode ini sangat berbahaya bagi lingkungan
karena dapat menyebabkan pencemaran merkuri dan sianida yang dapat
mencemari lingkungan dan berbahaya bagi kesehatan.Sianida dan merkuri itu
sendiri dapat mengendap di dasar sungai dan dapat masuk ke dalam tubuh
manusia melalui penggunaan air sungai, dan pemanfaatan sumber daya yang ada
di laut oleh manusia. Akibatnya, akan terjadi penumpukan atau akumulasi logam
berat di dalam jaringan tubuh manusia, yang secara perlahan – lahan dapat
menimbulkan kerusakan permanen pada jaringan tubuh manusia.
Metode alternatif lain yang bisa digunakan dalam isolasi emas adalah
metode adsorpsi. Metode adsorpsi sendiri merupakan metode yang paling efektif
untuk prekonsentrasi dan pemisahan emas dari larutan (Fujiwaradkk., 2007).
Proses pemisahan dengan metode adsorpsi sangat potensial karena prosesnya yang
mudah dioperasikan, dapat bekerja pada konsentrasi rendah, kapasitas adsorpsi
besar dan biaya yang dibutuhkan relatif murah. Metode adsorpsi didasarkan pada
interaksi ion logam dengan gugus fungsional yang ada pada permukaan adsorben
melalui interaksi pembentukan kompleks dan biasanya terjadi pada permukaan
padatan yang kaya gugus fungsional seperti –OH, -NH, -SH, dan –COOH (Stum
3 dan Morgan, 1996). Metode adsorpsi yang telah digunakan sebelumnya untuk
isolasi emas diantaranya dengan menggunakan karbon aktif (Navarroadkk., 2007;
Yap dan Mohamed, 2008). Karbon aktif mudah dipreparasi dan memiliki
kapasitas adsorpsi yang cukup tinggi terhadapa emas namun memiliki kelemahan
yaitu, emas sulit untuk didesorpsi atau dilepaskan kembali dari permukaan karbon
aktif tersebut (Nakbanponte dkk., 2002).
Banyak metode adsorpsi emas yang telah dilakukan untuk memperoleh
adsorben dengan stabilitas termal dan mekanik yang tinggi, permukaan yang luas
serta mudah dimodifikasi. Salah satu adsorben yang banyak digunakan sebagai
padatan anorganik adalah silika gel (Yin dkk., 2009). Dalam penelitian ini, silika
gel dihasilkan dari precursor natrium silikat (Na2SiO3) dari abu sekam padi, yang
merupakan salah satu sumber silika dengan kadar silika yang cukup tinggi.
Pembakaran sekam padi akan menghasilkan abu sekam padi. Dilaporkan bahwa
abu sekam padi mengandung kadar silika yang cukup tinggi yang mencapai 8797% (Nuryono dkk., 2004). Komposisi silika yang sangat tinggi dalam abu sekam
padi memungkinkan untuk abu sekam padi digunakan sebagai alternatif
pembuatan silika gel dan sebagai alternatif bahan pengganti mineral kuarsa dalam
pembuatan adsorben berbasis silika.
Silika gel merupakan salah satu padatan anorganik yang memiliki situs
aktif berupa gugus silanol (Si-OH) dan siloksan (Si-OH) pada permukaannya serta
sifat
fisik
seperti
kestabilan
mekanik,
porositas
dan
luas
permukaan
(Goswamidkk., 2003). Penggunaan silika gel sebagai adsorben ion logam akan
menghasilkan efektivitas yang rendah, hal tersebut disebabkan karena rendahnya
kemampuan oksigen (dalam silanol dan siloksan) sebagai donor pasangan
electron, yang berakibat pada lemahnya ikatan ion logam yang terjadi pada
permukaan silika. Salah satu upaya untuk meningkatkan kemampuan silika gel
dalam mengadsorpsi ion logam adalah dengan mengikatkan senyawa organik yang
mengandung gugus aktif (fungsional) pada silika gel.
Pada penelitian ini, modifikasi permukaan silika dilakukan dengan
penambahan 3-merkaptotrimetoksisilan (MPTMS).MPTMS memiliki gugus
fungsional thiol (-SH) yang bersifat lunak sehingga mempunyai afinitas yang
4 tinggi terhadap asam-asam lunak seperti merkuri, platinum dan emas (Huheey
dkk., 1993). Penelitian penggunaan adsorben silika gel yang dimodifikasi dengan
gugus thiol untuk mengadsorpsi ion logam sudah banyak dilakukan, seperti yang
dilakukan oleh Najafi dkk., (2011) memodifikasi permukaan silika gel dengan 3trimetoksisilil-1-propanthiol untuk mengadsorpsi ion logam Hg(II), Pb(II) dan
Cd(II). Sementara itu, Zheng dkk., (2012) memodifikasi permukaan silika gel
menggunakan 3-merkaptopropiltrimetoksisilan (MPTMS) untuk mengadsorpsi
Au(III), Pt(IV), Cu(II), Fe(III) dan Ni(II).
Pada proses adsorpsi, pemisahan adsorben yang digunakan dengan larutan
merupakan tahapan akhir yang harus dilakukan. Penggunaan silika termodifikasi
gugus fungsi organik akan sulit untuk melakukan proses pemisahan antara silika
sebagai adsorben dengan larutan. Oleh karena itu, untuk mempermudah proses
pemisahan antara adsorben dengan larutan dilakukan penambahan bahan yang
bersifat magnetik pada adsorben. Adsorben yang dimodifikasi dengan bahan
magnetik dapat dipisahkan dengan menggunakan magnet eksternal (Zhangdkk.,
2013). Adsorben dapat dipisahkan dari larutannya dengan menggunakan magnet
eksternal. Adsorben akan tertarik dan menempel pada magnet eksternal yang
digunakan kemudian dipisahkan dari larutannya.
Magnetit merupakan salah satu jenis besi oksida yang memiliki sifat
ferrimagnetik sehingga telah banyak digunakan sebagai adsorben untuk removal
berbagai kation-kation logam berat dalam limbah cair (El-kharrag dkk., 2011).
Magnetit sangat menarik untuk diaplikasikan karena partikel magnetit dapat
secara efektif dan mudah dipisahkan kembali dengan menggunakan medan
magnet eksternal.Penempelan partikel magnetik pada target akan secara cepat
dapat memisahkan target dari material lain dengan menggunakan magnet
eksternal. Untuk menghasilkan adsorben yang memiliki efektivitas adsorpsi yang
tinggi diperlukan modifikasi pada lapisan magnetit seperti yang dilakukan Huang
dkk., (2008) yangmelakukan pelapisan magnetit dengan menggunakan silika dan
3-merkatopropiltrimetoksisilan untuk mengadsorpsi ion logam Cd, Cu, Hg dan Pb.
5 Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah pengaruh
pH larutan. Distribusi spesies Au(III) dan Ni(II) dipengaruhi oleh pH larutan
(Paclawski dan Fitzner, 2004), sehingga adsorpsi Au(III) dan Ni(II) perlu
dilakukan variasi pH untuk menentukan pH optimum adsorpsi. Penelitian
sebelumnya oleh Hamdiani (2010) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
pH pada adsorpsi Au(III) dengan menggunakan adsorben hibrida merkapto silika
(HMS). Selain itu, Muliaty (2014) telah meneliti tentang pengaruh pH pada
adsorpsi Au(III) dengan menggunakan adsorben magnetit hibrida merkapto-silika
(MHMS). Dari kedua penelitian sebelumnya diperoleh hasil bahwa pH tidak
mempengaruhi proses adsorpsi Au(III) pada permukaan adsorben yang digunakan,
sehingga dalam penelitian ini akan diamati pengaruh pH pada proses adsorpsi
Ni(II) pada adsorben magnetit hibrida merkapto-silika.
Dalam proses desorpsi konvensional, larutan pengekstraksi yang sering
digunakan adalah asam sianida. Penggunaan asam sianida sendiri membutuhkan
waktu yang lama, laju desorpsi rendah dan bahan yang digunakan memiliki
toksisitas tinggi (Tukel dkk., 1996). Untuk mengatasi hal ini, beberapa larutan
yang pernah digunakan diantaranya adalah: NaOH dan NaCN (Ishikawa, 2002),
thiourea (Gronewald, 1977)(Nakajima, 2003), dan HNO3 (Chakrabortydkk.,
2006). Dalam penelitian ini, digunakan tiourea sebagai reagen pendesorpsi ion
logam emas. Reagen ini lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan
penggunaan sianida sehingga proses hidrometalurgi emas diharapkan tidak
berdampak buruk bagi lingkungan dan kelangsungan hidup makhluk hidup
terutama manusia.
Penelitian ini mensintesis material magnetit terlapis hibrida merkaptosilika (M-HMS) dan mempelajari selektivitas ion Au(III) terhadap ion Ni(II).
Setelah logam Au(III) dan Ni(II) berhasil teadsorpsi pada permukaan adsorben,
desorpsi akan dilakukan dengan menggunakan larutan tiourea 3% dalam 0,1M
HCl. Dari data adsorpsi dan desorpsi yang diperoleh, kemudian dihitung
selektivitas emas dan dievaluasi kinetika desorpsinya.
6 I.2
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mempelajari:
1.
Pengaruh pH terhadap adsorpsi Ni(II) pada magnetit terlapis hibrida
merkapto-silika (M-HMS)
2.
Kinetika desorpsi campuran Au(III) dan Ni(II) dari adsorben magnetit
hibrida merkapto-silika (M-HMS).
3.
Selektivitas adsorpsi dan desorpsi Au(III) terhadap Ni(II) dari adsorben
magnetit hibrida merkapto-silika (M-HMS).
I.3
Manfaat Penelitian
Diharapkan dengan adanya penelitian ini dapat member kontribusi ilmiah
untuk teknik pelapisan magnetit dengan silika termodifikasi merkapto melalui
proses sol – gel, serta memberi kontribusi terhadap proses pemisahan ion logam
berat dari lingkungan dan limbah.