BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Surfaktan Surfaktan (surface active agent) adalah senyawa amphiphilic, yang merupakan molekul heterogendan berantai panjangyang memiliki bagian kepala yang suka air (hidrofilik) dan ekor yang tidak suka air (hidrofobik). Sebagai jenis senyawa ampifilik memiliki konstanta dielektrik rendah dan viskositas lebih tinggi dari air, surfaktan dapat meningkatkan kelarutan senyawa organik dengan menurunkan tegangan antarmuka serta oleh solubilisasi misel. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, monomer akan dikelompokkan, terakumulasi ke dalam grup, kelompok, yang disebut ''misel''. Konsentrasi di mana hal ini terjadi dikenal sebagai cmc[1]. Berdasarkan pada sumber asalnya dapat diklasifikasikan sebagai surfaktan sintetik dan biosurfaktan [1]. Ada empat jenis surfaktan berdasarkan ionisasinya dalam larutan air yaitu anionik, kationik, nonionik, dan amfoterik: a. Surfaktan Anionik Surfaktan ini membawa muatan negatif pada bagian hidrofilik. Golongan utama yang terkandung di dalam surfaktan anionik adalah ion karboksilat, sulfat, dan sulfonat. Secara luas, surfaktan ini banyak digunakan karena harganya yang murah. Namun, surfaktan ini dapat menyebabkan iritasi dan toksik sehingga hanya digunakan untuk sediaan luar. Surfaktan ini hanya menghasilkan emulsi A/M. Contoh surfaktan ionik yaitu: Garam Na, K, atau ammonium dari asam lemak rantai panjang seperti sodium stearat; Sodium lauril sulfat; Triethanolamine; Sodium dioctylsulphosuccinate; dan sebagainya. b. Surfaktan Kationik Surfaktan ini mengandung muatan positif pada bagian hidrofilik. Gugus terpenting pada surfaktan ini terdiri atas senyawa quartenary ammonium. Surfaktan ini memiliki sifat toksik sehingga cenderung digunakan untuk formula krim antiseptik. Surfaktan kationik tidak dapat bercampur dengan surfaktan anionik dan anion 16
polivalen, serta tidak stabil di ph tinggi. Contoh surfaktan kationik yaitu: Cetrimide; Cetrimonium bromida; Benzalkonium chlorida; dan Cetylpyridinium chlorida. c. Surfaktan Amfoterik Surfaktan ini memiliki dua sifat pada bagian hidrofiliknya, tergantung ph sistem. Surfaktan ini bersifat kationik jika ph rendah dan bersifat anionik jika ph tinggi. Contoh surfaktan amfoterik yaitu: Lecithin. d. Surfaktan Nonionik Surfaktan nonionik tidak memiliki muatan pada bagian hidrofiliknya. Surfaktan nonionik mempunyai kemampuan melarutkan senyawa yang kurang larut dan memiliki toksisitas rendah. Contoh surfaktan nonionik yaitu: Glikol dan gliserol ester; Sorbitan ester; Polisorbat; PEG; dan Poloxalkol [2]. 2.1.1 Sifat Antar Muka Surfaktan Surfaktan bekerja dengan mengurangi energi bebas sebuah sistem dengan cara menggantikan energi yang lebih tinggi pada antar muka molekulmolekulnya.berdasarkan kemampuan surfaktan untuk menurunkan tegangan permukaan (lowersurface tension), peningkatan kelarutan (solubility), daya pembersih (detergency), kemampuan pembasahan (wetting ability) dan kapasitas busa (foam capacity). Surfaktan telah digunakan dalam berbagai aplikasi [4]. Konsentrasi spesifik disaat nilai kritis itu disebut konsentrasi kritis misel (critical micelleconcentration/cmc). Jika surfaktan ditambah melebihi cmc, maka jumlah misel akan terus bertambah tetapi ukuran mereka akan hampir tetap konstan. Untuk perubahan konsentrasi dibawah cmc, maka sifat fisik seperti: tegangan permukaan, tegangan antar muka, adsorpsi dan daya bersih akan terjadi perubahan.gambar 2.1 menunjukkan pengaruh konsentrasi surfaktan terhadap sifat-sifat fisik surfaktan secara umum. 17
Gambar 2.1 Kecenderungan sifat fisik surfaktan terhadap perubahan konsentrasi (critical micelle concentration/cmc) [4]. 2.1.2 Busa dan Sifat Antar Muka Busa Surfaktan Busa adalah sistem dispersi di mana gelembung gasdikelilingi oleh fase cair kontinu. Sistem ini ditemui dalam banyak aplikasi,seperti formulasi produk dalam makanan, kosmetik,deterjen, dan farmasi daerah, serta perpindahan partikel,pemadam kebakaran, dan peningkatan pemurnian minyak [7]. Busa merupakan media pengisi yang dapat mempertahankan suhu dankelembaban dengan baik, karena mempunyai daya serap air yang baik [8]. Busa dapat digambarkan sebagai sistemyang terdispersi yang mana terbentuknya gelembung gas yang dikelilingi dan stabil oleh molekul surfaktan yang terserapnya di antar muka udara-likuid dalam media cair secara kontinu [6]. Busa adalah fluida kompleks yang tersebar yaitu fluida yang terdispersi mengandung gelembung udara kecil dengan area permukaan yang luas yang dapat distabilkan oleh molekul surfaktan [9]. 18
2.1.3 Aplikasi Busa Surfaktan Dalam Proses Remediasi Aplikasi kolom produksi busa skala laboratorium dilaporkan di sejumlah penelitian bereputasi. Salah satunya adalah proses meremediasi materi yang terkontaminasi minyak (oil) dimana minyak merupakan salah satu bahan yang bersifat anti busa (anti foam) di samping partikel padat [12].Untuk media berpori maka dengan hadirnya busa dapat meningkatkan kemungkinan monomer surfaktan berinteraksi hingga ke area intra partikel [4] [10]. Produk busa surfaktan telah diaplikasikan lebih lanjut untuk proses remediasi baik secara insitu dan eksitu. Gambar 2.2 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Minyak [12]. Gambar diatas menunjukkan tahapan misel mengikat atau menjerap molekul minyak yaitu pada bagian ekor dari misel yang bersifat hidrofobik. 19
Gambar 2.3 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Ion Logam[4]. Gambar diatas menunjukkan tahapan misel mengikat atau menjerap ion logam yaitu pada bagian kepala dari misel yang bersifat hidrofilik. Gambar 2.4 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Pasir [13] [10]. Gambar diatas menunjukkan bahwa interaksi antara surfaktan dengan pasir hanya terjadi pada bagian inter-partikel dari pasir, dimana misel hanya dapat mengikat zat yang terdapat pada permukaan partikel pasir. 20
2.1.4 SDS Sodium Dodecyl Sulphate (SDS), sulfat alkil primer adalah turunan alkohol sulfat. Pembuatan sulfat alkil primer didasarkan pada bahan baku yang berasal dari olefin rantai panjang dengan menggunakan prosesokso, yang menghasilkan campuran linier dan bercabang alkohol primer. Sulfonasi dari alkohol dicampur menghasilkan campuran linier alkilbenzen sulfonat (LAS), yang memiliki sifat deterjen yang sangat baik dan secara luas digunakan dalam aplikasi deterjen heavy duty. SDS dinyatakan dengan rumus molekul NaC 12 H 25 SO 4, memiliki berat molekul 288,38 g mol-1. SDS banyak digunakan dalam produk rumah tangga seperti pasta gigi, shampoo, busa cukur, sabun mandi dan kosmetik. Dalam industri digunakan sebagai agen pelunakan kulit, agen pembersih wol, dalam industri kertas sebagaipenetral, agen flokulasi, agen penghilang tinta, dalam konstruksi bangunan sebagai aditif beton, perangkat pemadam kebakaran, minyak pelumas mesin, pembersih lantai, dan sabun cuci mobil dll. SDS dapat meningkatkanpenyerapan bahan kimia melalui kulit, mukosa saluran cerna, dan membran mukosa lainnya. Pentingjuga digunakan dalam transepidermal, sistem penghantaran obat mata dan hidung dan juga sekarang banyak digunakan dalam penelitian biokimia yang melibatkanelektroforesis[3]. 2.2 Kapasitas BusaDinamis Kemampuan dan stabilitas surfaktan adalah faktor yang paling penting dalam mengaplikasikannya pada proses remediasi dengan menggunakan busa. Kemampuan busa terkait dengan kemampuan surfaktan dalam memproduksi busa dan stabilitas busa adalah kemampuan surfaktan yang tetap dalam bentuk busa dan kemampuannya untuk tidak pecah. Sejumlah penelitian dan teori dalam mengevaluasi kemampuan dan stabilitas busa.ada beberapa metode untuk mengukur sifat kapasitas busa ini, salah satunya adalah kapasitas busa dinamis ditentukan dengan membagi volume konstan busa dengan laju alir gas N 2. volume konstan (ml ) Kapasitas busa dinamis = laju alir gas N2 (ml /menit ) [11]. 21
2.3 Stabilitas Busa Stabilitas busa merupakan kemampuan untuk mempertahankan gas untuk waktu tertentu. Kemampuan berbusa dapat dilihat dari peningkatan volume, setelah gas diumpankan ke dalam larutan. Stabilitas busa berhubungan dengan penurunan volume busa dengan waktu [5].Efisiensi agen aktif permukaan untuk membentukdan menstabilkan busaterutama tergantung pada struktur molekul dan sifat intrinsik surfaktan[7]. 22