BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Lingkungan hidup dikatakan tercemar apabila telah terjadi perubahanperubahan dalam tatanan lingkungan itu sehingga tidak sama lagi dengan bentuk asalnya, sebagai akibat dari masuk dan atau dimasukkannya suatu zat atau benda asing ke dalam tatanan lingkungan itu (Palar, 1994). Limbah logam dan limbah zat warna merupakan sumber pencemar yang sangat membahayakan bagi lingkungan. Beberapa contoh logam berat yang beracun bagi manusia adalah: arsen (As), kadmium (Cd), tembaga (Cu), timbal (Pb), merkuri (Hg), nikel (Ni), dan seng (Zn). Logam berat berbahaya karena dapat mengganggu kehidupan organisme di lingkungan jika keberadaannya melampaui ambang batas. Logam-logam berat ini juga mengancam kesehatan manusia karena dapat menjadi senyawa toksik bila melampaui ambang batas dan berada dalam tubuh manusia. Pencemaran logam berat merupakan masalah pencemaran lingkungan yang umum dan menjadi perhatian (Papafilippaki, et al., 2007). Logam berat adalah unsur logam dengan berat jenis lebih besar dari 5 gram/cm3 dan bersifat toksik (Sutamihardja dkk, 1982). Dikatakan toksik karena sulit terdegradasi sehingga dalam perairan dapat terakumulasi dalam organisme seperti ikan, karang dan lain-lain. Logam berat ini banyak dihasilkan dari limbah industri seperti industri pelapisan logam. Berdasarkan data dari penelitian, logam-logam berat yang ada dalam limbah industri pelapisan logam yaitu ion Ni(II) sebesar 94,2 mg/l dan Ion Cu(II) sebesar 20,3 mg/l berada pada sekitar ph 2. Sedangkan penelitian Boricha (2008) menyebutkan bahwa kandungan logam dalam limbah pelapisan logam yaitu Fe 618 mg/l; Zn 584 mg/l; Cu 0,97 mg/l berada pada sekitar ph 0,94. Sciban M (2006) juga menyebutkan kandungan logam berat dalam limbah pelapisan logam antara lain Cu sebesar 18,9 mg/l; Zn sebesar 76,3 mg/l; Cd sebesar 8,52 mg/l berada pada ph 7,89 (Chen, 2007). Berdasarkan literatur tersebut, nampak bahwa logam Cu selalu ada didalam limbah dengan jumlah yang cukup signifikan. Oleh karena itu, pada penelitian ini dipilih logam Cu sebagai salah satu logam berat. 1

2 Metode yang telah dikembangkan untuk mengatasi pencemaran Cu 2+ di lingkungan antara lain elektroplating, penguapan, oksidasi, reduksi, pemisahan menggunakan membrane, dan adsorpsi. Adsorpsi menjadi pilihan yang baik karena metode ini merupakan metode yang paling efektif dan ekonomis (Park et al., 2007 dalam Mulyasuryani, 2013). Selain itu metode adsorpsi merupakan salah satu metode yang bekerja pada konsentrasi rendah, dapat didaur ulang, dan biaya yang dibutuhkan relatif murah (Sardjono, 2007). Salah satu adsorben yang dapat digunakan ialah kitosan. Kitosan banyak dimanfaatkan sebagai adsorben karena mempunyai kemampuan yang cukup tinggi dalam mengikat ion logam dan kemungkinan pengambilan kembali yang relatif mudah terhadap ion logam yang terikat pada kitosan dengan menggunakan pelarut tertentu. Keunggulan adsorben kitosan adalah dapat digunakan untuk penanganan limbah secara berulang-ulang. (Muzzarelli, 1997 dalam Darjito, 2011). Kitosan dapat digunakan sebagai adsorben/penyerap yang dapat menyerap logam-logam berat, seperti Zn, Cd, Cu, Pb, Mg dan Fe (Knoor, 1984). Situs aktif kitosan baik + dalam bentuk NH 2 ataupun dalam keadaan terprotonasi NH 3 mampu mengadsorpsi logam-logam berat melalui mekanisme pembentukan khelat dan atau penukar ion. Modifikasi kitosan telah dilakukan terdahulu agar memperoleh efisiensi dalam kemampuan mengadsorpsi logam. Salah satu aplikasi hasil modifikasi kaliks yang berupa poli alil kaliks[4]arena telah dilakukan (Handayani et al., 2010) yang digunakan untuk menyerap logam krom,timbal dan kadmium. Modifikasi kitosan dengan kaliksirena juga telah dilakukan oleh Tabachi dan Mustafa (2008) yang berhasil mensintesis dan mengaplikasikan senyawa kaliks[4]arena (p-tbutilkaliks[4]arena dengan gugus dinitril mono karboksilat) berbasis kitosan menghasilkan polimer p-t-butilkaliks[4]arena. Modifikasi senyawa p-tbutilkaliks[4]arena pada keempat gugus hidroksil dengan penambahan gugus karboksil pernah dilakukan (Maming et al., 2007). menghasilkan senyawa asam p- t-butilkaliks[4]arena dan pemanfaatan asam p-t-butilkaliks[4]arena pernah dilakukan (Natalia et al., 2014) sebagai adsorben ion fosfat. Modifikasi kitosan juga pernah dilakukan oleh Arbianti (2012) dengan mengikatkan p-t- 2

3 butilkaliks[4]arena. Dan diperoleh luas area yg lebih besar dari kitosan tanpa kaliks sehingga modifikasi ini berpotensi sebagai adsorben. Adsorpsi dengan menggunakan kitosan p-t-butilkaliks[4]arena pernah dilakukan pada zat warna yaitu Remazol Zellow FG (Hilmiyana, 2013) dan Procion Red MX (Hak, 2014). Penelitian ini akan mengkaji pengaruh sisntesis kitosan yang dimodifikasi dengan p-t-butilkaliks[4]arena terhadap penyerapan logam berat Cu. B. Perumusan Masalah 1. Identifikasi Masalah Pencemaran logam-logam berat dapat membahayakan kehidupan perairan dan kesehatan manusia meskipun dalam jumlah yang sangat kecil. Kecemasan yang berlebihan terhadap hadirnya logam berat di lingkungan dikarenakan tingkat keracunannya yang sangat tinggi dalam seluruh aspek kehidupan makhluk hidup (Suhendrayatna, 2001). Berbagai usaha dilakukan untuk mengurangi logam berat dari lingkungan berair. Penelitian sebelumnya melaporkan bahwa telah banyak metode yang digunakan untuk menghilangkan logam berat dalam perairan di antaranya presipitasi, filtrasi, penukar ion, elektrodeposisi, adsorpsi dan sistem membran (Schmul et al.,2001). Metode-metode tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, bahkan terkadang masih menyisakan masalah. Telah banyak laporan tentang aplikasi kitosan untuk mengikat logam-logam berat. Dyahningtyas (1999) telah melaporkan penggunaan kitosan untuk menghilangkan cadmium (Cd) dalam larutan cair. (Karthikeyan et al.,2004) melaporkan penggunaan kitosan untuk adsorpsi logam seng (Zn), sedangkan (Franco et al., 2004) menggunakan kitosan dari Cunninghamela elegans (IFM 46109) untuk biosorpsi logamlogam berat Pb, Fe dan Cu. Modifikasi kitosan dapat dilakukan dengan menambahkan senyawa makromolekul p-t-butilkaliks[4]arena seperti yang pernah dilakukan Restuti (2012). Senyawa p-t-butilkaliks[4]arena mengandung dua bagian struktur yang menarik. Bagian bawah cincin terdapat empat gugus hidroksil dengan posisi yang sangat dekat satu sama lain sehingga dapat digunakan untuk mengikat kation, sedangkan pada bagian atas cincin terdapat rongga hidrofobik yang potensial sebagai pengompleks molekul netral (Loon et al., 1990). 3

4 Perbedaan karakteristik adsorpsi tersebut dapat dilihat dari sifat adsorpsi yang diuji dengan Spectrofotometry Adsorption Atom (AAS). Analisis fisik seperti bertambahnya ukuran pori yang dapat dianalisis dengan Surface Area Analyzer (SAA), Scanning Electron Microscope (SEM) serta dianalisis gugus-gugus utama senyawa selulosa pada adsorben kitosan dan kitosan p-t-butilkaliks[4]arena sebelum dan sesudah menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi terhadap ion Logam adalah ph larutan, waktu kontak adsorpsi, dan konsentrasi ion logam. Semakin besar konsentrasi dan semakin lama waktu kontak maka kapasitas adsorpsinya akan semakin besar. Oleh karena itu, perlu dilakukan pemilihan kondisi adsorpsi yang akan digunakan dan menentukan jenis kinetika dan isoterm adsorpsi yang terjadi. 2. Batasan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang masalah dan identifkasi masalah, perlu dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut: a. Adsorben yang digunakan adalah kitosan p-t-butilkaliks[4]arena dan kitosan hasil sintesis Restuti(2012) b. Logam yang digunakan logam Cu 2+ c. Variasi ph larutan logam Cu 2+ meliputi 4; 6; 8; 10 d. Variasi waktu kontak meliputi 15; 30; 60; 120; 240; 480 menit e. Variasi konsentrasi Logam Cu 2+ meliputi 2; 4; 6; 8; 10 ppm f. Kinetika adsorpsi diujikan pada model kinetika dari Lagergen dan Ho g. Penentuan jenis isoterm menggunakan persamaan Langmuir dan Freundlich 3. Rumusan masalah Berdasarkan uraian latar belakang masalah, dan batasan masalah, maka perlu dilakukan perumusan masalah sebagai berikut: a. Berapa ph optimum adsorpsi logam Cu 2+ dengan menggunakan adsorben kitosan p-t-butilkaliks[4]arena? 4

5 b. Bagaimana kinetika adsorpsinya terhadap logam Cu 2+ dan berapa laju adsorpsinya? c. Bagaimana isoterm adsorpsi Cu 2+ menggunakan adsorben kitosan p-tbutilkaliks[4]arena? d. Berapa kapasitas adsorpsi logam Cu 2+ menggunakan adsorben kitosan p-tbutilkaliks[4]arena dibandingkan dengan kitosan. C. Tujuan Penelitian Pada penelitian ini diharapkan dapat : 1. Mengetahui ph optimum adsorpsi logam Cu 2+ dengan adsorben kitosan p-tbutilkaliks[4]arena dan kitosan. 2. Mengetahui kinetika adsorpsi kitosan dan kitosan p-t-butilkaliks[4]arena terhadap logam Cu 2+ dan menentukan laju adsorpsinya. 3. Mengetahui jenis isoterm adsorpsi terhadap logam Cu Menentukan kapasitas adsorpsi logam Cu 2+ menggunakan adsorben kitosan p- t-butilkaliks[4]arena dibandingkan kitosan. D. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat dalam hal: 1. Pengembangan dan pemanfaatan modifikasi kitosan sebagai adsorben yang ramah lingkungan. 2. Menambah keilmuan tentang adsorben alternatif yang mudah diperoleh dan mempunyai nilai ekonomis. 5