bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan industri pertambangan dan metalurgi yang semakin pesat
memicu meningkatnya pembuangan limbah yang mengandung logam berat ke
dalam lingkungan. Diantara berbagai polutan organik dan anorganik, ion logam
berat sangat beracun dan karsinogenik di alam. Adanya logam berat dalam
lingkungan perairan menjadi perhatian besar karena toksisitasnya pada
konsentrasi yang sangat rendah (Sulaymon et al., 2012).
Logam berat tidak terbiodegradasi dan dapat terakumulasi dalam
organisme hidup serta dapat menyebabkan berbagai penyakit dan kerusakan
organ. Ion logam berat seperti Cr(III), Ni(II) dan Pb(II) sering terdeteksi dalam air
limbah industri
yang berasal dari
industri pelapisan logam, aktivitas
pertambangan, peleburan, pabrik baterai, pabrik cat, pestisida, pabrik pigmen,
percetakan dan industri fotografi (Ngah dan Hanafiah, 2008). Logam Pb beracun
bagi manusia karena menyebabkan berbagai kerusakan pada ginjal, hati, otak,
syaraf dan sistem reproduksi. Pb dapat mengganggu sintesis hemoglobin dan
menyebabkan beberapa kerusakan syaraf (Reddy et al., 2010). Ion Cr(III)
merupakan nutrisi penting yang yang diperlukan untuk metabolisme gula dan
lemak dalam organisme, namun kontak yang lama dapat menyebabkan alergi kulit
dan kanker (Uluozlu et al., 2007). Ion logam Ni(II) dapat menyebabkan efek
kesehatan yang merugikan, seperti kanker, alergi kulit dan fibrosis paru (Salem
dan Awwad, 2011)
Logam berat umumnya sangat beracun sehingga logam berat dalam air
limbah harus dihilangkan untuk mencegah pencemaran perairan dan masalah
lingkungan (Ramos et al., 2012). Upaya untuk mengatasi pencemaran yang
disebabkan oleh adanya ion logam berat dapat dilakukan dengan cara menurunkan
konsentrasi pencemar hingga dibawah ambang batas baku mutu lingkungan
sebelum dibuang. Metode yang umum digunakan untuk menurunkan konsentrasi
pencemar adalah metode reduksi, pertukaran ion, osmosis balik, adsorpsi dengan
1
2
karbon aktif, koagulasi, eksktraksi pelarut, pengendapan, atau kombinasi dari
beberapa metode tersebut (Mahajan, 2002).
Metode pengendapan kimia dan elektrokimia tidak efektif, khususnya pada
konsentrasi ion logam dalam larutan yang sangat rendah. Metode ini juga
menghasilkan endapan dalam jumlah besar yang memerlukan pengolahan lebih
lanjut. Metode pertukaran ion, teknologi membran dan adsorpsi menggunakan
karbon aktif untuk pengolahan limbah industri yang mengandung ion logam berat
dalam konsentrasi yang rendah biayanya mahal (Gautam et al., 2014).
Adsorpsi merupakan teknik yang sangat cepat, murah dan telah diterapkan
secara luas. Sekarang ini, banyak penelitian yang melaporkan penggunaan hasil
samping pertanian yang murah sebagai adsorben (Asadi et al., 2008). Limbah
pertanian kaya akan material selulosa dan lignin
kecenderungan untuk menarik
yang menunjukkan
dan menghilangkan ion logam dari larutan.
Komponen dari limbah pertanian yang terdiri dari gugus fungsi hidroksil,
karbonil, karbosiklik dan eter berikatan dengan logam berat dengan mendonorkan
pasangan elektron bebas dan membentuk kompleks atau pertukaran ion hidrogen
untuk ion logam dalam larutan (Ofomaja et al., 2010).
Penelitian tentang adsorpsi ion logam berat dari limbah menggunakan
adsorben pertanian dan hasil alam telah banyak dikembangkan, seperti jerami padi
(Ding et al., 2012), ampas tebu (Santos et a.l, 2012), modifikasi tongkol jagung
dengan asam sitrat (Ramos et al., 2012), modifikasi daun Moringa oleivera
dengan NaOH dan asam sitrat (Reddy et al., 2012), modifikasi batang gandum
dengan asam sitrat (Han et al., 2010), modifikasi kulit kacang dengan etilen
diamin (Liu et al., 2010), dan batang kedelai dengan asam sitrat (Zhu et al., 2008).
Kapasitas adsorpsi dari hasil samping pertanian terhadap logam berat
umumnya rendah, sehingga diperlukan perlakuan atau modifikasi untuk
meningkatkan kapasitas adsorpsinya. Larutan basa (NaOH, Na2CO3, dan
Ca(OH)2), larutan mineral dan asam organik (HCl, HNO3, H2SO4, asam tartarat,
asam sitrat dan asam format), senyawa organik (formaldehid, CH3OH, dan
epiklorohidrin) dan agen pengoksidasi (H2O2, K2MNO4, dan propilen oksida)
telah digunakan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi limbah pertanian.
3
Pemanfaatan H2SO4, HCl, HNO3, H2O2 NaOH dan beberapa senyawa organik
yang berbahaya lainnya yang telah diaplikasikan untuk meningkatkan kapasitas
adsorpsi menyebabkan efek samping yang serius selama produksi (Liu et al.,
2011). Asam kuat merupakan agen yang dapat menghidrolisis selulosa tetapi
sangat toksik, korosif dan harus memerlukan recovery. Oleh karena itu, perlu
dilakukan proses modifikasi dengan menggunakan bahan yang tidak berbahaya
dan ramah lingkungan yang dapat meningkatkan kapasitas adsopsi adsorben.
Batang kedelai merupakan material yang mengandung lignoselulosa.
Sebagian besar batang kedelai setiap tahunnya tidak digunakan secara efisien
tetapi umumnya dibakar untuk tujuan energi atau sebagian dikumpulkan sebagai
pakan ternak (Miao et al., 2013). Sebagai material yang mengandung
lignoselulosa, batang kedelai mempunyai gugus fungsi yang mempunyai sisi aktif
dan dapat membentuk ikatan dengan ion logam. Penelitian tentang batang kedelai
sebagai adsorben logam berat dan modifikasinya belum banyak dilakukan. Untuk
meningkatkan pemanfaatan batang kedelai maka dalam penelitian ini dilakukan
modifikasi batang kedelai untuk mengadsorpsi ion logam Cr(III), Ni(II) dan
Pb(II). Untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi dari limbah batang kedelai dan
untuk mengurangi pengaruh negatif dari bahan kimia yang digunakan untuk
memodifikasi selama proses pengembangan biosorben digunakan asam tartarat
yang merupakan asam karboksilat yang tidak mahal dan ramah lingkungan.
Modifikasi dengan asam tartarat bertujuan untuk menambahkan gugus karboksil
dalam selulosa yang aktif terhadap logam, sehingga diharapkan semakin banyak
gugus karboksil maka akan semakin meningkat ikatan gugus tersebut dengan ion
logam.
Limbah yang dihasilkan dari proses industri pertambangan dan metalurgi
umumnya mengandung lebih dari satu ion logam. Oleh karena itu pada penelitian
ini akan dikaji adsorpsi logam tunggal dan kompetitif terhadap ion logam Cr(III),
Ni(II) dan Pb(II) menggunakan batang kedelai dan batang kedelai yang
termodifikasi asam tartarat.
4
1.2 Tujuan Penelitian
1. Mempelajari modifikasi batang kedelai dengan asam tartarat dan
kemampuan adsorpsi batang kedelai dan modifikasinya terhadap ion
logam Cr(III), Ni(II) dan Pb(II)
2. Mempelajari pengaruh pH, waktu kontak dan konsentrasi ion logam
terhadap ion logam Cr(III), Ni(II) dan Pb(II)
3. Mempelajari kapasitas adsorspsi adsorben terhadap kompetisi Cr(III),
Ni(II) dan Pb(II) pada kondisi optimum masing-masing logam
1.3 Manfaat penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah
mengenai pembuatan adsorben berbahan dasar batang kedelai tanpa dan dengan
modifikasi asam tartarat serta mengetahui kemampuan adsorpsinya terhadap ion
logam Cr(III), Ni(II) dan Pb(II) serta mengetahui adsorpsi kompetitifnya dalam
larutan air.