BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Pencemaran logam berat di lingkungan merupakan masalah serius karena kelarutan dan mobilitasnya menimbulkan toksisitas dan ancaman bagi kehidupan makhluk hidup, termasuk manusia [1]. Logam-logam berat tersebut berasal dari aktifitas manusia seperti buangan rumah tangga, buangan sisa industri yang tidak terkontrol yang mengalir ke perairan dan pembakaran hidrokarbon dan batu bara diantaranya ada yang melepaskan senyawa logam berat ke udara kemudian bercampur dengan air hujan dan mengalir juga ke perairan. Adanya logam berat di perairan, berdampak negatif dan berbahaya, baik secara langsung terhadap kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan manusia. Hal ini berkaitan dengan sifat-sifat logam berat (PPLH- IPB, 1997) yaitu: 1. Sulit didegradasi, sehingga mudah terakumulasi dalam lingkungan perairan dan keberadaannya secara alami sulit terurai (dihilangkan). 2. Dapat terakumulasi dalam organisme, termasuk kerang dan ikan, serta akan membahayakan kesehatan manusia yang mengkonsumsi organisme tersebut. 3. Mudah terakumulasi pada sedimen, sehingga konsentrasinya selalu lebih tinggi dari konsentrasi logam dalam air. Selain itu sedimen mudah tersuspensi karena pergerakan massa air yang akan melarutkan kembali logam yang dikandungnya ke dalam air, sehingga sedimen berpotensi menjadi sumber pencemar sekunder dalam rentang waktu tertentu. Hembusan angin yang kuat juga dapat mengangkat debu, pasir, bahkan material yang lebih besar ke muara. Makin kuat hembusan angin maka daya angkutnya akan semakin kuat. Semua material batuan yang terendap dalam muara yang diangkut oleh air dan angin akan mengalami proses sedimentasi [2]. Hal ini menyebabkan logam-logam berat terakumulasi pada pasir maupun komponen tanah yang lebih kompleks. 1
Remediasi/pencucian pasir dapat digunakan sebagai metode untuk menghilangkan kontaminan [3]. Dalam praktis remediasi, karena kontaminan melekat pada permukaan partikel pasir dan biasanya memiliki kelarutan air rendah juga bersifat aditif seperti asam, surfaktan dan agen chelating sering ditambahkan ke dalam cairan pencuci untuk melarutkan kontaminan dari pasir. Keberhasilan penerapan remediasi pasir terkontaminasi dengan metode pencucian surfaktan dipengaruhi oleh beberapa faktor ilmiah, seperti: potensi molekul surfaktan berinteraksi dan mendesorpsi ion logam pada permukaan pasir dan kemampuan surfaktan terdispersi ke target kontaminan pada area pori [4]. Adanya larutan SDS, memungkinkan tipe interaksi inner-sphere menjadi interaksi tipe outer-sphere dan logam terdesorpsi ke larutan surfaktan karena adanya pengaruh mekanik dari aliran. Ion logam yang terdesorpsi kemudian berinteraksi dengan misel surfaktan pada area interpartikel pori. Surfaktan adalah kelompok bahan kimia amfifilik yang mengandung kedua hidrofilik dan bagian hidrofobik dalam struktur molekul secara bersamaan. Struktur molekul yang unik dari surfaktan memungkinkan untuk meningkatkan kelarutan kontaminan dalam pasir terkontaminasi, terutama untuk senyawa organik hidrofobik [5]. 2
Beberapa Penelitian Remediasi Pasir Terkontaminasi Dengan Surfaktan yang telah dilakukan disajikan pada tabel 1.1 : Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Remediasi Pasir Terkontaminasi Dengan Surfaktan No. Peneliti Judul Hasil 1. Anhua Long Surfactant flushing Molekul surfaktan menyerap a,b, Hui Zhang a,, Yang Lei a (2014) remediation of toluene contaminated soil. pada permukaan PAH sebagai hemimicelles, menyebabkan tolakan antara kelompok, grup kepala molekul surfaktan dan partikel tanah, yang memicu pemisahan kontaminan. 2. Chenju Liang, Evaluation of Surfactant Pencucian merupakan metode Cheng-Lin Flushing for Remediating yang efektif dan ekonomis. Hsieh (2015) EDC-tar Contamination 3 Bode Haryanto, Chien-Hsiang Chang (2014) Foam-enhanced removal of adsorbed metal ions from packed sands with biosurfactant solution flushing Adanya larutan SDS, memungkinkan tipe interaksi inner-sphere menjadi interaksi tipe outer-sphere dan logam terdesorpsi ke larutan surfaktan karena adanya pengaruh mekanik dari aliran. 4 Xuhui Mao Rui Jiang Wei Xiao Use of Surfactants for the Remediation of Contaminated Surfaktan dapat meningkatkan desorpsi polutan dari tanah, Jiaguo Yu soils: A Review dan memacu proses (2014) bioremediasi. Hasil beberapa penelitian terdahulu yang telah dilakukan menunjukkan logam berat dari pasir terkontaminasi berhasil terdesorpsi dengan metode pencucian dengan surfaktan. Dalam studi ini ditinjau pengaruh laju alir surfaktan (SDS) dan konsentrasi surfaktan (SDS) terhadap kemampuan mencuci/remediasi pasir terkontaminasi logam Cd 2+ pada kolom. 3
Interaksi antara ion logam dengan permukaan pasir akan mempengaruhi sifat dan tahap proses desorpsi ion logam dalam proses remediasi [4]. Beberapa faktor ilmiah yang layak dipertimbangkan dalam remediasi pasir terkontaminasi adalah potensi molekul surfaktan berinteraksi dan mendesorpsi ion logam pada permukaan pasir dan kemampuan surfaktan terdispersi ke target kontaminan pada area pori. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah: 1. Bagaimana pengaruh konsentrasi SDS terhadap pencucian/remediasi pasir terkontaminasi logam Cd 2+. 2. Bagaimana pengaruh Laju alir SDS terhadap logam berat yang terdesorpsi dari pasir terkontaminasi logam Cd 2+. 3. Bagaimana pengaruh pengambilan effluent setiap 4 pore volume terhadap removal logam yang dicuci. Menghitung kinetika pencucian pasir terkontaminasi Cd 2+. 1.3 TUJUAN PENILITIAN Penelitian ini bertujuan: 1. Mempelajari pengaruh konsentrasi SDS terhadap pencucian/remediasi pasir terkontaminasi logam Cd 2+. 2. Mempelajari pengaruh laju alir SDS terhadap pencucian/remediasi pasir terkontaminasi logam Cd 2+. 3. Mempelajari pengaruh pengambilan pengambilan effluent setiap 4 pore volume terhadap removal logam yang dicuci. Menghitung kinetika pencucian pasir terkontaminasi Cd 2+. 1.4 MANFAAT PENELITIAN Adapun Manfaat dari penelitian ini adalah 1. Memberikan informasi tentang kemampuan pasir mengadsorpsi logam Cd 2+ pada kasus studi ini. 2. Memberikan informasi tentang kemampuan surfaktan dalam mendesorpsi logam Cd 2+ kontaminan. 4
3. Memberikan informasi tentang teknologi remediasi dengan surfaktan pada kolom pencuci. 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah : 1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Medan. 2. Penelitian ini terdiri dari dua tahap: kontaminasi pasir dan pencucian pasir. Bahan baku utama yang digunakan adalah pasir putih yang diperoleh dari Pantai Wisata pasir di Kecamatan Pantai Cermin, Kabupaten Serdang Berdagai, Sumatera Utara. Dan Larutan ion logam Cd 2+ (cadnium) diperoleh dari pembuatan larutan Cd 2+ 50 ppm dari padatan Cd(CH 3 COO) 2.2H 2 O. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah propeler, kontainer kaca, shaker, saringan mesh 20, ph meter, gelas ukur, beaker glass 1 Liter, corong, erlenmeyer, kolom pencuci, neraca analitik, cawan, termometer, pipet tetes, cutter, statif dan klem. 3. Variabel variable pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Proses ini dilakukan pada saat pencucian dengan memvariasikan : 1) Variabel tetap : A. Variabel tetap untuk kontaminasi pasir : a) Ukuran mesh pasir : 20 mesh b) Berat pasir : 100 gram c) ph : 4,5 [4] d) Kecepatan pengadukan : 100 rpm [4] e) Lama pengadukan : 2 jam [4] f) Konsentrasi Larutan : 50 ppm g) Suhu : 25 C (298 K) h) Volume larutan : 100 ml [4] B. Variabel tetap untuk pencucian pasir: a) Ukuran kolom pencuci b) Berat pasir : 13 gram 5
2) Variabel berubah : Konsentrasi SDS dan Laju Alir a) Konsentrasi SDS : 0; 0,5; 1; 2; 5 cmc b) Laju Alir: 2, 4, 6, 8, 10 ml/menit 4. Analisa yang dilakukan : a. Analisa Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS) b. Analisa ph dengan menggunakan ph meter. c. Analisa berat sampel menggunakan neraca analitik. d. Analisa luas permukaan adsorben menggunakan SAA dengan analisa BET e. Analisa panjang gelombang gugus menggunakan FTIR. 6