BAB II TINJAUAN PUSTAKA. media masa. Ungkapan tersebut bermacam ragam seperti pencemaran sungai oleh air

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pencemaran Pencemaran lingkungan sering diungkapkan dengan pemberitaan melalui media masa. Ungkapan tersebut bermacam ragam seperti pencemaran sungai oleh air limbah cair industri sangat mengganggu kehidupan diperairan. Didalam bahasa sehari-hari pencemaran lingkungan dipahami sebagai suatu kejadian dilingkungan yang tidak diingini, menimbulkan gangguan atau kerusakan lingkungan bahkan dapat menimbulkan kematian. Pengertian pencemaran lingkungan dapat pula dipelajari dari definisi yang tercakup didalam undang-undang Republik Indonesia nomor 4 Th 1982 Tentang Ketentuan-Ketentuan Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup selanjutnya disingkat UULH pada bab I, pasal I ayat 7 disebutkan bahwa pencemaran lingkungan adalah masuknya atau dimasukinya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen baik kedalam lingkungan dan atau berubahnya tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas lingkungan turun sampai tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya (Anonimus, 1989). B. Ion Krom [Cr(VI)]

2 1. Pengertian Kata Khromium berasal dari bahasa Yunani (=chroma) yang berarti warna. Dalam bahasa kimia, khromium dilambangkan dengan Cr. Sebagai salah satu unsur logam berat, khromium mempunyai nomor atom (NA) 24 dan mempunyai berat atom (BA) 51,996. Logam krom murni tidak pernah ditemukan di alam, logam ini dialam ditemukan dalam bentuk persenyawaan padat atau mineral dengan unsur-unsur lain. Berbeda dengan logam biasa, logam berat biasanya menimbulkan efek-efek pada makhluk hidup. Senyawa logam berat dapat menjadi bahan racun yang akan meracuni tubuh makhluk hidup, misalnya logam krom. Meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan sebagian logam berat tetap dibutuhkan oleh mahkluk hidup namun kebutuhan tersebut berada dalam jumlah yang sangat sedikit. Keberadaan logam krom dalam lingkungan dapat masuk kedalam semua strata (tingkat) lingkungan, apakah itu dalam strata perairan tanah ataupun udara (lapisan atmosfer). Krom yang masuk kedalam strata lingkungan dapat datang dari bermacam-macam sumber, tetapi sumber-sumber masuknya logam krom kedalam strata lingkungan yang umum dan diduga paling banyak adalah dari kegitan-kegiatan perindustrian, kegiatan rumah tangga dan dari pembakaran serta mobilisasi bahan-bahan bakar (Palar Heryando,2004). 2. Sifat Berdasarkan sifat-sifat kimianya, logam krom dalam persenyawaannya mempunyai bilangan oksidasi 2 +,3 +,6 +. Logam ini tidak dapat teroksidasi oleh

3 udara yang lembab, dan bahkan pada proses pemanasan cairan logam krom teroksidasi dalam jumlah yang sangat sedikit sekali ( Akan tetapi dalam udara yang mengandung CO 2 (karbondioksida) dalam konsentrasi tinggi, logam krom dapat mengalami peristiwa oksidasi dalam membentuk Cr 2 O 3, sedangkan dalam larutan HCl (asamklorida) akan membentuk logam CrCl 2 (khromiumdikhlorida). Khromium merupakan logam yang sangat mudah bereaksi dan logam krom ini secara langsung dapat bereaksi dengan nitrogen, karbon, silika, dan boron. Sesuai dengan tingkat valensi yang dimilikinya, logam atau ion-ion krom yang telah membentuk senyawa, mempunyai sifat-sifat yang berbeda-beda sesuai dengan tingkat ionitasnya. Senyawa yang terbentuk dari ion logam krom (Cr 2+ ) akan bersifat basa, senyawa yang terbentuk dari ion krom (Cr 3+ ) bersifat amphoter dan senyawa yang terbentuk dari ion logam krom (Cr 6+ ) akan bersifat asam (Palar Heryando,2004). 3. Dampak krom Cr(VI) Sebagai logam berat, krom termasuk logam yang mempunyai daya racun tinggi. Daya racun yang dimiliki oleh logam krom ditentukan oleh valensi ionnya. Ion krom (Cr 6+ ) merupakan bentuk logam krom yang paling banyak dipelajari sifat racunnya, bila dibandingkan dengan ion-ion krom (Cr 2+ ) dan kom (Cr 3+ ). Sifat racun yang dibawa oleh logam ini juga dapat mengakibatkan terjadinya keracunan akut dan keracunan kronis. Keracunan yang disebabkan oleh senyawa-senyawa ion krom pada manusia ditandai dengan kecenderungan terjadinya pembengkakan pada hati.

4 Tingkat keracunan krom pada manusia diukur melalui kadar atau kandungan krom dalam urine, kristal asam khromat yang sering digunakan sebagai obat untuk kulit. Akan tetapi penggunaan senyawa tersebut seringkali mengakibatkan keracunan yang fatal ( Kegiatan industri di samping bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan ternyata mempunyai dampak samping berupa pencemaran lingkungan perairan dan udara. Limbah cair yang dibuang ke perairan umumnya mengotori badan limbah. Limbah fisik misalnya bau dan rasa, limbah akan mencemari lingkungan apabila dibuang begitu saja (Tandjung, 1994). Dalam badan perairan krom dapat masuk melalui dua cara yaitu secara alamiah dan non alamiah. Masuknya krom secara alamiah dapat terjadi disebabkan oleh beberapa faktor fisika, seperti erosi atau pengikisan yang terjadi pada batuan mineral. Disamping itu debu-debu dan partikel-partikel krom yang di udara akan dibawa turun oleh air hujan. Masukan krom yang terjadi secara non alamiah lebih merupakan dampak atau efektivitas yang dilakukan manusia. Sumber-sumber krom yang berkaitan dengan aktivitas manusia dapat berupa limbah atau buangan industri sampai buangan rumah tangga (Palar Heryando, 2004). C. Fotokatalis 1. Pengertian Fotokatalisis Fotokatalisis adalah suatu proses yang dibantu oleh adanya cahaya dan material katalis. Dengan pencahayaan ultra violet (254 nm) permukaan TiO 2 mempunyai kemampuan mengionisasi reaksi kimiawi. Dalam media air,

5 kebanyakan senyawa organik dapat dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air, berarti proses tersebut dapat membersihkan air dari pencemar organik. Senyawasenyawa anorganik seperti sianida dan nitrit yang beracun dapat diubah menjadi senyawa lain yang relatif tidak beracun. Sementara dengan mengelola sisi reduksi proses tersebut, karbon dioksida dapat diubah menjadi alkohol, suatu cara produksi zat organik yang berguna, mirip dengan proses fotosintesa pada tumbuhan. Penyinaran permukaan TiO 2 (bersifat semikonduktor) menghasilkan pasangan elektron dan hole positif pada permukaannya juga menjadikan permukaan tersebut bersifat polar dan atau hidrofilik (suka akan air) dan kemudian berubah lagi menjadi nonpolar dan atau hidrofobik (tidak suka air) setelah beberapa lama tidak mendapatkan penyinaran Spesies aktif dari TiO 2 dalam larutan berair adalah >TiOH. Keberadaan >TiOH dari dapat dilihat dari persamaan reaksi berikut: >TiOH2 pka1 >TiOH + H + + e - pka1 = 4,5 (1) >TiOH pka2 >TiO - + H + pka2 = 8,0 (2) Dari persamaan reaksi 1 dan 2 terlihat bahwa >TiOH stabil pada ph 4,5 sampai dengan ph Tahapan reaksi fotokatalisis TiO2 dapat dituliskan sebagai berikut: a. Pembentukan pembawa muatan oleh foton (cahaya). TiO2 + hv >Ti (IV) OH + hvb+ + ecb - (3) b. Trapping pembawa muatan. hvb+ + >Ti IV OH (>Ti IV OH )+ (4) ecb - + >Ti IVOH ( >Ti III OH) (5)

6 ecb - + >Ti IV >Ti III (6) c. Rekombinasi pembawa muatan ecb - + (>Ti IVOH )+ >Ti IVOH (7) hvb+ + (>Ti III OH) >TiIVOH (8) d. Transfer muatan antar muka (>Ti IV OH ) + + Red >TiIV OH + Red + (9) (>Ti IV OH )+ + Cr(VI) + 3e >TiIV OH + Cr(III) (10) ecb - + Oks >TiIV OH + Oks (11) Keterangan : TiOH = bentuk terhidrat dari TiO2 Red (reduktant) = pendonor elektron Oks (oksidant) = akseptor elektron (>Ti IV OH )+ = permukaan dari penjebakan hvb+ (radikal OH) (>Ti III OH) = permukaan dari penjebakan ecb-

7 D. Spektrofotometer 1. Pengertian Spektrofotometer adalah suatu alat atau instrumen untuk mengukur transmisi atau absorben suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang. Pengukuran terhadap sederetan sampel pada suatu panjang gelombang tunggalpun dapat dilakukan. 2. Jenis Ada tiga jenis spektrofotometri yang telah dikenal, yaitu : a. Single beam (berkas sinar tunggal) spektrofotometri. Spektrofotometri jenis ini banyak digunakan karena cukup murah tetapi memberikan hasil yang memuaskan. Spektrofotometri jenis ini terdiri hanya satu berkas sinar sehingga dalam praktek pengukuran sampel dan larutan blangko atau standar harus dilakukan bergantian dengan sel yang sama. b. Double beam (berkas ganda) spektrofotometri. Spektrofotometri jenis ini biasa ditemui pada spektrofotometri yang telah memakai automatis absorbansi (A) sebagai fungsi panjang gelombang (λ). Spektrofotometri jenis ini mempunyai dua buah berkas sinar sehingga dalam pengukuran absorbansi tidak perlu bergantian antara sampel dan larutan blangko, tetapi dapat dilakukan secara parallel.

8 c. Gilford spektrofotometri Spektrofotometri jenis ini banyak dipakai di laboratorium biokimia dan mempunyai beberapa keuntungan dibanding spektrofotometri biasa karena mampu mambaca absorbansi (A) sampai satuan 3 (spektrofotometri biasa 0,1-1,0). 3. Metode Ada tiga teknik yang biasa dipakai dalam analisis secara spektrofotometri, yaitu : a. Metode Standart Tunggal Metode ini sangat praktis karena menggunakan satu larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya, selanjutnya absorbansi larutan standar dan absorbasi larutan sampel diukur dengan spektrofotometri. Rumus perhitungan kadar sampel : Abs sampel Abs baku x C baku x P sampel =... mg/l (ppm) b. Metode Kurva Kalibrasi Dalam metode ini dibuat suatu seri larutan standar dengan berbagai konsentrasi selanjutnya absorbansi masing-masing larutan tersebut diukur dengan spektrofotometri. Kemudian dibuat grafik antara konsentrasi degan absorbsi yang merupakan garis lurus melewati titik.

9 Y Keterangan : y = bx + a Y = absorbansi X X = konsentrasi Cr c. Metode Adisi standart Metode ini dipakai secara luas karena mampu meminimaliskan kesalahan yang disebabkan oleh perbedaan kondisi lingkaran (matriks) sampel dan standar. Dalam metode ini dua atau lebih sejumlah volume tertentu dari sampel dipindahkan kedalam labu takar. Satu larutan diencerkan sampai volume tertentu kemudian diukur absorbansinya tanpa ditambah dengan zat standar, sedangkan larutan yang lain sebelum diukur absorbansinya ditambahkan terlebih dahulu dengan sejumlah tertentu larutan standar dan diencerkan seperti pada larutan yang pertama. 4. Kesalahan Fotometri Kesalahan fotometri adalah kesalahan yang diakibatkan oleh sel fotolistrik pada detektor dalam membedakan sinar datang dan sinar ditransmisikan. Kesalahan ini terjadi pada larutan yang terlampau encer dan terlampau pekat. Agar diperoleh kesalahan yang minimal dalam analisis perlu dicari range konsentrasi dimana kesalahan pembacaan sinar masih bisa ditolerir. 5. Komponen Komponen yang penting sekali dari suatu spektrofotometer yang secara skema sebagai berikut:

10 Sumber Monokromator Sampel Detector Pengganda Pirantibaca a. Sumber energi cahaya yang berkesinambungan yang meliputi daerah spectrum b. Monokromator: yakni suatu piranti yang menghubungkan dengan pita sempit panjang gelombang dari spectrum lebar yang dipancarkan oleh sumber cahaya. c. Wadah untuk sample. d. Detektor, yang berupa transduser yang mengubah energi cahaya menjadi suatu isyarat listrik. e. Pengganda (amplifer) dan rangkaian yang berkaitan yang membuat isyarat listrik itu memadai untuk dibaca. f. Sistem baca yang diperagakan besarnya isyarat listrik. E. Prosedur Penetapan Kadar Chrom [Cr(VI)] Tujuan : Menentukan kadar chrom (Cr) dalam contoh air dengan metoda spektrofotometer. Prinsip : Ion chrom (Cr) dalam suasana asam bereaksi dengan difenil karbasida menghasilkan senyawa warna ungu. Serapan diukur dengan spektrofotometer pada λ = 540 nm Reaksi : NH NH C6H5 N = N C6H5 C = 0 + CrO4 2- C + Cr2+ + 4H2O

11 NH NH C6H5 N = N C6H5 N = N C6H5 N = N C6H5 2+ C = 0 + Cr2+ C O Cr N = O C6H5 N N C6H5 Gangguan : Molibdat, vanadium, Fe dan Hg Reagen : - Larutan diphenilkarbasida - Baku Crom Cara Kerja : 1. Dipipet 2,0 ml sampel ke dalam labu 50 ml. Ditambahkan akuades 15 ml dan ditambahkan 2,5 ml diphenil karbazida 2. Tambahkan akuades sampai tanda batas 3. Homogenkan, diamkan selama 5-10 menit 4. Lakukan juga untuk blangko dan baku 5. Siap dibaca dispektrofotometer pada λ = 540 nm (Taras M.J., 1971)