BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Penelitian

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Penelitian
Banyak sekali logam-logam berat yang dilepaskan ke lingkungan sebagai
limbah yang menyebabkan terjadinya polusi air ataupun tanah. Ion logam tembaga
(Cu2+) merupakan salah satu contoh ion logam yang dapat terakumulasi dalam
makhluk hidup dan dapat menyebabkan terjadinya penyakit ataupun kelainan.
Banyak proses yang dapat digunakan untuk menghilangkan logam berat terlarut,
misalnya dengan pertukaran ion, pengendapan, fitoekstraksi, ultrafiltrasi, reverse
osmosis, dan elektrodialisis (Erdem et al., 2004). Pengembangan material yang
murah untuk penghilangan logam berat banyak dikembangkan saat ini dan salah
satu material yang sangat potensial untuk digunakan pada proses ini adalah zeolit
(Erdem et al., 2004). Oleh karena itu, studi sistematik proses adsorpsi logam berat
merupakan salah satu hal yang penting untuk pengembangan pemanfaatan zeolit
untuk proses pengolahan limbah (Singh et al., 2008).
Zeolit merupakan mineral alumino silikat alami yang tergolong ke dalam
kelas “tektosilikat”. Struktur zeolit terdiri atas rangka tiga dimensi SiO4 dan AlO4
tetrahedral. Ion alumunium dapat mengisi posisi pusat tetrahedron empat atom
oksigen, dan penggantian Si4+ dengan Al3+ menyebabkan adanya muatan negatif
pada kisi. Muatan negatif ini diimbangi dengan adanya kation (Na+, K+ atau Ca2+).
Kation-kation ini dapat ditukarkan dengan kation dari larutan seperti timbal,
kadmium, tembaga, seng, dan mangan (Breck, 1974 dalam Panneerselvam et al.,
1
2
2009). Kemudahan ion-ion pada zeolit untuk dipertukarkan, menyebabkan zeolit
sesuai untuk digunakan untuk menghilangkan logam berat melalui proses adsorpsi
(Erdem et al., 2004).
Sifat
pertukaran
kation
zeolit
merupakan
sifat
yang
sangat
menguntungkan. Penggunaan zeolit sebagai penukar kation dalam proses
pengolahan air meningkat karena ketersediaan dan harganya yang relatif murah
(Top & Ulku, 2004). Namun demikian, pertukaran kation bukan satu-satunya
aplikasi langsung pada proses pengolahan air, tapi juga memiliki nilai penting
sebagai salah satu tahapan sebelum material tersebut digunakan untuk aplikasi
lainnya (Top & Ulku, 2004). Contoh aplikasi material yang menggunakan zeolit
yang telah diimpregnasi dengan logam lain misalnya untuk meningkatkan
kapasitas adsorpsi terhadap gas O2 dan N2 (Arcoya et al., 1996), penyerapan
limbah radioaktif (Czaran et al., 1989) dan meningkatkan kemampuan katalisis
zeolit (Onyestyak & Kallo, 1995)
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa zeolit yang diimpregnasi dengan
menggunakan logam berat juga dapat digunakan sebagai material yang memiliki
sifat antimikroba yang dapat digunakan sebagai bahan antiseptik (Top & Ulku,
2004). Logam-logam berat seperti perak, seng, tembaga, raksa, timah, timbal,
bismuth, kadmium, krom, dan talium memilki sifat antibakteri dan ketika
ditukarkan dengan ion pada zeolit, logam-logam ini tetap memiliki aktivitas
antibakteri (Niira et al., 1990 dalam Top & Ulku, 2004).
Ag-zeolit dari montmorillonit dan beberapa mineral tanah liat lainnya
dilaporkan merupakan material antibakteri yang efektif (Rivera-Garza et al., 2000;
3
Onodera et al., 2001). Ada beberapa kerugian material antimikroba dengan
menggunakan perak yang diimpregnasi ke dalam mineral. Selain harganya yang
mahal, kation Ag+ tidak stabil dalam larutan dan cenderung tereduksi menjadi Ag0
setelah terpapar cahaya atau panas. Ag+ juga bereaksi dengan Cl-, HS-, SO42-, H2S,
dan anion lain yang umum terdapat dalam air dan uap, membentuk senyawa tak
larut dan menyebabkan hilangnya aktivitas antibakteri (Zhou et al., 2004).
Senyawa-senyawa tembaga, seperti CuSO4 dan Cu(OH)2 merupakan
senyawa antibakteri yang banyak digunakan. Namun, Cu2+ sulit untuk berinteraksi
dengan bakteri dalam air melalui proses tumbukan, sehingga jumlah Cu2+ yang
diperlukan sangat banyak. Oleh karena itu, dengan mengikatkan Cu2+ pada zeolit
dapat meningkatkan efektifitas antibakteri Cu2+ karena total muatan zeolit yang
bermuatan negatif (Zhou et al., 2004).
Kinetika adsorpsi logam berat dapat berbeda-beda tergantung kepada
logam berat yang akan di adsorpsi dan zeolit yang digunakan pada proses adsorpsi
tersebut (Erdem et al., 2004). Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dilakukan
penyelidikan tentang studi kesetimbangan dan kinetika adsorpsi Ion Cu2+ pada
zeolit-H. Selain itu, sebagai aplikasi lanjutan, informasi ini juga dapat diterapkan
pada proses impregnasi zeolit untuk pembuatan material antiseptik dengan
menggunakan logam tembaga sebagai logam yang diimpregnasi pada zeolit.
4
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian yang dikemukakan di atas, rumusan masalah dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana kondisi optimum penyerapan ion logam Cu2+ dapat tercapai
melalui impregnasi pada zeolit-H asal Cikancra, Tasikmalaya secara
metode batch untuk pembuatan material antiseptik berbasis zeolit alam?
2. Bagaimanakah kesetimbangan isoterm adsorpsi ion logam Cu2+ pada
zeolit-H asal Cikancra, Tasikmalaya?
3. Bagaimanakah kinetika adsorpsi ion logam Cu2+ pada zeolit-H asal
Cikancra, Tasikmalaya?
1.3 Batasan Masalah
Fokus kajian dalam penelitian ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut:
1. Logam yang digunakan dalam proses impregnasi adalah ion logam Cu2+
dari larutan Cu(NO3)2.3H2O.
2. Zeolit yang digunakan merupakan zeolit alam yang berasal dari daerah
Cikancra, Tasikmalaya.
3. Untuk mengetahui kesetimbangan dan kinetika adsorpsi yang dilakukan
dalam penelitian ini adalah dengan pemberian variasi waktu kontak selama
2, 4, 6, 8, 10, dan 12 jam serta pemberian variasi larutan Cu(NO3)2.3H2O
yang digunakan yaitu 0,05 N, 0,1 N, 0,15 N, dan 0,2 N.
5
4. Persamaan isoterm yang digunakan dalam penentuan kesetimbangan
adsorpsi adalah persamaan isoterm Langmuir dan Freudlich.
5. Persamaan kinetika yang digunakan dalam penelitian kinetika adsorpsi
adalah persamaan orde pertama dan persamaan orde kedua.
1.3. Tujuan
Adapun tujuan akhir yang ingin dicapai dari kegiatan penelitian ini adalah
untuk mempelajari kesetimbangan dan kinetika penyerapan ion logam Cu2+
terhadap zeolit, sehingga dapat menentukan kondisi optimum penyerapan ion
Cu2+ melalui impregnasi pada zeolit-H asal Cikancra, Tasikmalaya dengan
metode batch untuk digunakan sebagai bahan dasar material antiseptik.
1.4. Manfaat
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan
sebagai informasi pada pengembangan proses pembuatan material zeolit yang
menggunakan ion logam Cu2+ sebagai logam yang diimpregnasi.