BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Kemajuan

1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang pesat di Indonesia
mendorong
peningkatan
aktivitas
manusia
di
berbagai
sektor
seperti
pertambangan, perminyakan, industri, pembangunan maupun pertanian, sehingga
meningkatkan jumlah limbah yang dihasilkan. Permasalahan lingkungan tidak
terlepas dari dampak negatif yang disebabkan oleh pencemaran limbah industri.
Salah satu jenis limbah yang dihasilkan dari aktivitas industri adalah limbah
logam berat. Secara umum, hampir semua logam berpotensi untuk mencemari
lingkungan dan bersifat toksik bagi organisme jika konsentrasinya melebihi
ambang batas di lingkungan. Di antara unsur yang mengakibatkan efek toksik
pada manusia adalah unsur logam berat yaitu Cu, Ag, Cd, Cr, Co, Fe, Hg, Mo, Ni,
Pb, Sn, Zn (Freedman, 1995).
Dewasa ini, tembaga (Cu) merupakan salah satu logam berat yang sering
digunakan untuk diaplikasikan pada bidang industri seperti industri kimia, industri
elektronika, dan lain-lain (Sidney dan Margery, 1961). Menurut Moenir (2010),
peningkatan konsentrasi Cu di lingkungan disumbangkan oleh limbah industri,
aktivitas pertanian, dan aktivitas pertambangan serta pelapukan batuan.
Pembuangan limbah industri yang mengandung Cu akan meningatkan kuantitas
Cu yang tersebar ke dalam air dan tanah (Bahri dkk., 2011).
Mobilitas logam berat dalam tanah akan menimbulkan resiko kontaminasi
pada tumbuhan dan berdampak buruk bagi kesehatan manusia serta adanya efek
karsinogenik telah mendapatkan perhatian besar dari para ilmuwan dan pecinta
lingkungan. Akumulasi logam berat pada tanah dipandang sebagai masalah yang
serius karena logam berat bersifat stabil dan tidak mudah terurai (nondegradable),
sehingga dapat masuk ke dalam jaringan tubuh melalui pernafasan dan makanan
yang berasal dari ekosistem dimana lingkungan tersebut memiliki kandungan
logam berat yang tinggi. Logam berat Cu yang masuk dalam sistem tanah
1
2
mempunyai kemampuan berinteraksi dengan komponen tanah sehingga dapat
terakumulasi dan mencapai konsentrasi toksik.
Beberapa metode yang dikembangkan untuk menghilangkan logam berat
di lingkungan antara lain metode adsorpsi, presipitasi, elektrokoagulasi,
kompleksasi, pertukaran ion, dan ekstraksi pelarut. Pemilihan metode yang
digunakan perlu mempertimbangkan beberapa hal antara lain jenis limbah,
konsentrasi limbah logam, pembiayaan, kemudahan proses operasional, hasil
keluaran (output), keterbaruan, dan dampaknya terhadap lingkungan mengingat
penghilangan logam berat dilakukan pada skala industri. Menurut Kulkarni dan
Kaware (2013), Blais dkk. (2000) serta Thomas dan Crittenden (1998) metode
adsorpsi merupakan metode yang paling sering digunakan karena keunggulannya
memberikan hasil yang efektif, teknik oprasionalnya mudah, sederhana, biaya
rendah, tidak ada efek samping zat beracun dan dapat diaplikasikan pada skala
besar. Adsorpsi merupakan metode yang berdasarkan interaksi antara logam
dengan situs aktif yang terdapat pada permukaan adsorben. Adsorpsi biasanya
terjadi pada padatan yang kaya dengan gugus fungsional seperti –OH, –NH, –SH,
dan –COOH (Stum dan Morgan, 1996).
Pemilihan adsorben yang digunakan juga berperan penting untuk
keberhasilan proses adsorpsi. Beberapa penelitian terdahulu menggunakan
adsorben yang berbeda untuk mengadsorpsi ion logam Cu(II) seperti Septiana
(2013) menggunakan abu dasar batu bara untuk adsorpsi ion logam Pb(II), Cu(II)
dan Cr(III), Kurniawati (2014) memanfaatkan mordernit teraktivasi HNO3 dengan
aminopropiltrimetoksisilan untuk adsorpsi ion Cu(II) serta Hana (2015)
menentukan PZC (Point of Zero Charge) buah manggis yang diaplikasikan
sebagai adsorben pada Au(III) dan Cu(II).
Menurut Bohn dkk. (1985) dan Aiken dkk. (1985) sistem tanah memiliki
komponen organik dan anorganik yang kompleks, sehingga untuk mempelajari
interaksi antara logam berat Cu dengan komponen organik tanah maka perlu
diklasifikasikan secara kimia. Bahan organik dalam tanah digolongkan menjadi 3
bagian utama yaitu asam humat sebagai fraksi yang larut pada kondisi basa tetapi
3
tidak larut dalam asam, humin sebagai fraksi yang tidak larut dalam asam maupun
basa dan asam fulvat sebagai fraksi yang larut dalam semua pH. Ditinjau dari
kelimpahan asam humat yang secara signifikan lebih besar daripada asam fulvat
sekaligus sebagai adsorben yang baik, dan berperan penting bagi lingkungan
alami, maka asam humat dipilih sebagai adsorben terhadap ion logam Cu(II).
Kemampuan asam humat dapat mengadsorpsi kation logam dikarenakan adanya
gugus fungsional –COOH, fenolat, −OH alkoholat dan –C=O (Rahmawati dan
Santoso, 2012). Kerndorff dan Schnitzer (1980), Piccolo dan Stevenson (1981),
serta Spark dkk. (1997) telah melakukan penelitian tentang interaksi logam berat
dengan asam humat, Komy dkk. (2013) melakukan studi kinetik adsorpsi Cu
terhadap mineral tanah dengan dan tanpa adanya asam humat, Klucáková dan
Kalina (2015), Wang dkk. (2015) dan Kulikowska dkk. (2015) juga melakukan
penelitian tentang penggunaan asam humat untuk menghilangkan logam berat Cu,
Cd, Ni, Pb, dan Zn dari sumber tanah yang terkontaminasi pada periode yang
berbeda. Apriyadi (2016), Dwi (2015) dan Ayu (2014) telah berhasil mengisolasi
asam humat dari tanah gambut dan diaplikasikan sebagai adsorben terhadap
logam Au(III).
Pada penelitian ini akan dipelajari pengaruh pH larutan terhadap adsorpsi
ion logam Cu(II) oleh asam humat, penentuan harga parameter termodinamika
seperti kapasitas maksimum adsorpsi (qm), energi bebas Gibbs (∆G°), entalpi
adsorpsi (∆H°) dan perubahan entropi (∆S°) serta penentuan parameter kinetika
yaitu konstanta laju reaksi (k) dan energi aktivasi (Ea).
1.2 Tujuan Penelitian
Studi penelitian tentang adsorpsi ion logam Cu(II) oleh asam humat ini
bertujuan untuk:
1.
Menentukan pH optimum adsorpsi ion logam Cu(II) oleh asam humat.
2.
Menentukan nilai parameter termodinamika seperti kapasitas maksimum
adsorpsi (qm), energi bebas Gibbs (∆G°), entalpi adsorpsi (∆H°) dan
perubahan entropi (∆S°).
4
3.
Menentukan harga parameter kinetika yaitu orde reaksi (n), konstanta laju
reaksi (k) dan energi aktivasi (Ea).
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini antara lain sebagai berikut:
1.
Memberikan
informasi
mengenai
metode
adsorpsi
efektif
untuk
menghilangkan limbah logam berat Cu menggunakan adsorben asam humat.
2.
Mengembangkan studi terkait aspek termodinamika dan kinetika terhadap
kemampuan asam humat dalam mengadsorpsi logam Cu.
3.
Memberikan solusi alternatif bagi pemilihan adsorben yang berbasis Green
Chemistry, murah dan tersedia di alam dengan jumlah melimpah.
4.
Memberikan solusi pengolahan limbah logam berat bagi industri yang
memanfaatkan logam dengan biaya yang rendah dan ramah lingkungan.