1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan
di
bidangteknologi
dan
industri
mengakibatkan
peningkatan pencemaran logam berat di lingkungan, terutama lingkungan
akuatik.Upaya penurunan konsentrasi logam-logam berat di lingkungan saat ini
menjadi sangat penting dilakukan. Beberapa metode telah dikembangkan,
diantaranya pengendapan secara kimia, koagulasi, kompleksasi, ekstraksi pelarut,
separasi dengan membran, pertukaran ion dan adsorpsi. Dari berbagai teknik
tersebut adsorpsi sering digunakan karena prosesnya yang relatif sederhana, biaya
yang diperlukan relatif murah dengan kapasitas yang besar.
Keberhasilan proses adsorpsi sangat ditentukan oleh pemilihan material
adsorben yang digunakan. Beberapa jenis material baik organik seperti kitosan
dan biomassa, maupun material anorganik seperti material berbasis silika,
alumina dan tanah diatomittelah banyak digunakan. Bentonit sebagai salah satu
jenis lempung, memiliki kandungan mineral utama berupa montmorilonit dengan
persentase lebih dari 85%.Mineral ini tersusun atas dua lapisan tetrahedral silika
dan satu lapisan oktahedral alumina yang sering disebut struktur 2:1. Dengan
adanya struktur montmorilonit yang berlapis dengan kemampuan mengembang
(swelling) karena mudah menyerap air, luas permukaan yang besar serta kapasitas
penukar kation yang baik, maka bentonit dapat mengakomodasi ion-ion atau
molekul dengan ukuran tertentu sehingga bentonit dapat digunakan sebagai bahan
katalis, pendukung katalis maupun sebagai adsorben(Adamis,2005). Bentonit
memiliki situs aktif berupa gugus silanol dan siloksan di permukaan. Adanya
gugus OH memberikan peluang secara luas untuk memodifikasi gugus tersebut
menjadi gugus lain yang lebih efektif.
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk meningkatkan kemampuan
montmorilonit dan material-material berbasis silika lainnya sebagai adsorben dan
katalis, salah satunya adalah modifikasi permukaan melalui teknik grafting
(pencangkokkan) dengan memasukkan suatu gugus fungsi yang mampu sebagai
1
pengompleks logam-logam berat. Dari berbagai penelitian sebelumnya diketahui
bahwa grafting dapat dilakukan dengan bantuan organosilan (sililasi) yang
berperan sebagai bahan pengkopling. Beberapa senyawa yang telah digunakan
antara
lain
γ-metakriloksipropil-trimetoksisilanyang
dimanfaatkan
untuk
memodifikasi permukaan bentonit dengan akrilonitril menghasilkan hibrid
lempung-polimer dengan sifat unggul (Seckin dkk., 2002). Senyawa lainnya
adalah 3-aminopropiltrietoksisilan yang dimanfaatkan untuk grafting monomer
vinil ke permukaansilika (Shirai dkk., 2001). Disisi lain, beberapa penelitian juga
telah dilakukan untuk memodifikasi silika gel dengan organosilan untuk
meningkatkan kapasitas adsorpsi terhadap beberapa logam (Akman dkk., 1991;
Terada, 1991 dan Dey dkk., 2006). Dari hasil penelitian-penelitian tersebut
diperoleh peningkatan kapasitas adsorpsi setelah dilakukan modifikasi, akan
tetapi selektivitasnya masih rendah sehingga dibutuhkan penelitian untuk
meningkatkan selektivitas sekaligus kapasitas adsorpsi, yaitu dengan teknik
pencetakkan ionik.
Teknik pencetakkan ionik adalah teknik modifikasi adsorben untuk
meningkatkan selektivitas dan kapasitas adsorpsi dengan membuat rongga
(cavity) yang spesifik dengan material target adsorpsi menggunakan prekursor
logam yang dikhelatkan dengan ligan (biasanya adalah organosilan). Teknik
pencetakkan ionik sangat potensial untuk adsorpsi logam karena selektivitas dan
kapasitas adsorpsi menjadi lebih tinggi dibanding material adsorben tanpa proses
pencetakkan.
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk memodifikasi permukaan silika
gel dengan teknik pencetakkansecara grafting maupun sintesis adsorben yang
bersifat tercetak secara sol-gel. Perbedaannya, pada pencetakkan secara grafting
adsorben dimodifikasi dengan ligan tertentu yang telah dikomplekskan dengan
logam, sedangkanyang tercetak secara sol-gel yaitu pembuatan adsorben yang
tercetakberdasarkan proses sol-gelnya. Buhani dkk. (2009a) mensintesis silika
tercetakCd(II) dengan agen pengkopling 3-merkaptopropiltrimetoksisilan melalui
proses simultan sol-gel. Terjadi peningkatan nilai kapasitas adsorpsi oleh
adsorben tercetak hasil sintesis dengan material yang tidak tercetak, dimana
2
kapasitas adsorpsi untuk material tercetak sebesar 83,88 mg/g dan 35,91 mg/g
untuk material yang tidak tercetak. Selektivitas silika gel tercetak logam Cd(II)
terhadap Ni(II), Cu(II), dan Zn(II) lebih tinggi dibandingkan material yang tidak
tercetak. Ozkutuk dkk. (2010) secara sol-gel mensintesis adsorben silika gel
tercetak Cd(II) dengan dua ligan APTS dan merkaptosilan, diaplikasikan untuk
adsorpsi ion Cd(II) pada larutan. Kapasitas adsorpsi yang didapat dibandingkan
penelitian sebelumnya adalah meningkat, dengan kapasitas adsorpsi sebesar 548
mg/g. Nilai selektivitas yang didapat pada penelitian tersebut terhadap logam
Zn(II) dari material yang tidak tercetak adalah 6,07 dan 7,39 lebih besar untuk
material yang tercetak.Jiang dkk. (2006) sukses mensintesis silika gel
tercetakNi(II) melalui grafting ligan 3-APTMS ke permukaan silika gel. Metode
ini relatif sederhana dan cepat serta meningkatkan kapasitas dan selektivitas
adsorbendalam adsorpsi Ni(II) terhadap Co(II), Cu(II), Zn(II), dan Pb(II).
Sudjarwo, (2011) membandingkan kemampuan adsorpsisilika gel tercetak Cu(II)
dan Cr(III) secara sol gel dan grafting, dan selektivitasnya terhadap logam Cd(II),
Zn(II) dan Mg(II).
Berdasarkan uraian yang ada, maka pada penelitian ini telah dilakukan
sintesisbentonit tercetakion Cu(II) secara grafting menggunakan senyawa3APTMS. Gugus fungsi yang diembankan pada antarlapis bentonit adalah amin(NH2) yang diharapkan meningkatkan kapasitas adsorpsi bentonit dalam proses
adsorpsi ion logam karena atom N pada gugus amin merupakan ligan yang baik.
Ion logam yang digunakan untuk proses pencetakkan ionik adalah ion logam
Cu(II) karena logam ini merupakan logam mikro (trace element) yang berasal
dari kontaminasi lingkungan, mewakili sifat logam transisi, dan sangat sering
ditemui dalam limbah perairan yang ambang batasnya kecil yakni 1 mg/L di
perairan.
3
1.2 Tujuan Penelitian
1. Mensintesis dan mengkarakterisasi bentonit tercetak ionik dengan
teknikgrafting menggunakan 3-APTMS.
2. Membandingkan kapasitas dan energi adsorpsibentonittercetakionik
terhadap bentonit yang tidak tercetak.
3. Membandingkan kinetika dan selektivitas adsorpsi bentonit tercetakionik
terhadap bentonit yang tidak tercetak.
1.3 Manfaat Penelitian
1. Mengefektifkan dan mengefisiensikan proses adsorpsi ion logam Cu(II)
yang berguna dalam mengatasi pencemaran logam Cu(II) di lingkungan.
2. Memberikan sumbangan bagi perkembangan ilmu pengetahuan di bidang
kimia anorganik dan ilmu lingkungan.
4