BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Emas merupakan logam mulia yang memiliki nilai ekonomi tinggi dan memiliki berbagai keistimewaan dibandingkan golongan logam lainnya dan sejak dulu emas telah digunakan untuk koin, perhiasan dan seni pahat. Saat ini emas tidak hanya digunakan sebagai bahan perhiasan tetapi emas digunakan secara luas dalam berbagai bidang, diantaranya sebagai katalis dalam berbagai reaksi kimia, dalam industri listrik dan elektronik, dan bahan tahan korosi. Hal ini disebabkan karena sifat fisika listrik dan kimianya yang spesifik (Peng dkk., 2009). Indonesia merupakan salah satu negara penghasil emas. Daerah pertambangan emas di Indonesia menyebar dari Sumatera hingga Papua. Daerah tambang seperti Kelian Kalimantan Timur (Van Leeuwen dkk., 1990), Batu Hijau Nusa Tenggara Barat (Meldrum dkk., 1994), Ratatotok Sulawesi Utara (Turner dkk., 1994), dan daerah Grasberg Papua (Van Leeuwen, 1994) masih menghasilkan biji emas dengan nilai ekonomi yang tinggi. Kelimpahan relatif emas dalam kerak bumi diperkirakan sebesar 0.004 g/ton, termasuk sekitar 0.001 g/ton terdapat di perairan laut (Rusdiarso, 2007). Kebutuhan yang tinggi akan emas dan cadangan emas yang makin menipis menyebabkan banyak kegiatan recovery emas dari sumber-sumber sekunder seperti limbah elektronik dan limbah pertambangan yang masih mengandung emas harus dilakukan (Sakti, 2010). Motivasi ekonomi yang kuat untuk recovery emas dari limbah untuk penggunaan kembali (reuse) ditunjukkan oleh naiknya harga emas karena didorong oleh permintaan pasar yang kuat dan meningkatnya kelangkaan (Lam dkk., 2008). Untuk mengolah limbah industri yang mengandung logam mempunyai nilai ekonomis tinggi dapat dilakukan dengan melalui berbagai proses, salah satunya yaitu adsorpsi dengan padatan anorganik. Menurut Blais dkk. (2000) teknik ini mempunyai keunggulan dibandingkan dengan teknik lain, antara lain biaya rendah dan tidak ada efek samping zat beracun. Adsorpsi didasarkan pada 1
2 interaksi ion logam dengan gugus fungsional yang ada pada permukaan adsorben melalui interaksi pembentukan kompleks dan biasanya terjadi pada permukaan padatan yang kaya gugus fungsional seperti OH, -NH, -SH, dan COOH (Stum dan Morgan, 1996). Adsorben konvensional dalam proses hidrometalurgi emas adalah karbon aktif (Laatikainen dan Paatero, 2005). Karbon aktif mudah dipreparasi dan memiliki kapasitas adsorpsi yang cukup tinggi terhadap emas, namun memiliki kelemahan yaitu, emas sulit untuk didesorpsi atau dilepaskan dari permukaan karbon aktif (Nakbanponte dkk., 2002). Adsorben yang sering digunakan dalam proses recovery untuk adsorpsi adalah karbon aktif, zeolite, dan silika. Berbagai metode adsorpsi emas telah dikembangkan untuk memperoleh adsorben dengan stabilitas termal dan mekanik yang tinggi, permukaan yang luas serta mudah dimodifikasi. Salah satu adsorben yang banyak digunakan sebagai padatan anorganik adalah silika gel (Yin dkk., 2009). Dalam penelitian ini, silika gel dihasilkan dari prekursor natrium silikat (Na 2 SiO 3 ) dari abu sekam padi, yang merupakan salah satu sumber silika dengan kadar silika tinggi. Sekam padi merupakan limbah pertanian yang banyak dihasilkan di Indonesia, yang setiap tahun hampir sekitar 50 juta ton gabah kering dapat diproduksi dan dapat dihasilkan sekitar 1,3-3,0 juta ton abu sekam. Oleh karena itu, perlu adanya upaya untuk mengolah abu sekam padi sebagai sumber alam yang cukup berpotensi untuk menjadi bahan adsorben yang efektif dan selektif (Narsito dkk., 2004). Kandungan silika pada sekam padi berkisar 15-20% (Siddique, 2008) sedangkan pada abu sekam padi kandungan silika berkisar 89,47-98% (Nuryono dkk., 2004). Komposisi silika yang tinggi dalam sekam padi memungkinkan untuk menggunakan sekam padi sebagai alternatif pembuatan silika gel yang dapat digunakan sebagai adsorben limbah industri. Abu sekam padi memiliki kandungan silika yang tinggi yang dapat digunakan sebagai alternatif bahan pengganti mineral kuarsa dalam pembuatan adsorben berbasis silika. Silika gel merupakan salah satu padatan anorganik yang mempunyai situs aktif berupa gugus silanol (Si-OH) dan siloksan (Si-O-Si) di permukaan serta sifat
3 fisik seperti kestabilan mekanik, porositas dan luas permukaan. Adanya gugus OH yang mampu membentuk ikatan hidrogen dengan gugus yang sama dari molekul lain menyebabkan silika dapat digunakan sebagai pengering dan fasa diam pada kolom kromatografi atau adsorben untuk senyawa organik. Kelemahan penggunaan silika gel sebagai adsorben adalah rendahnya efektivitas apabila digunakan untuk mengadsorpsi ion logam. Sementara itu, adsorpsi ion logam oleh adsorben kuaterner penting untuk dikaji karena proses itu banyak digunakan untuk berbagai keperluan seperti pada proses pemekatan, pemisahan dan penghilangan (removal) ion logam dari larutan. Kelemahan penggunaan silika gel sebagai adsorben adalah rendahnya efektivitas adsorpsi silika terhadap ion logam disebabkan oleh rendahnya kemampuan oksigen (silanol dan siloksan) sebagai donor pasangan elektron, yang berakibat lemahnya ikatan ion logam pada permukaan silika. Rendahnya kemampuan oksigen (silanol dan siloksan) sebagai donor merupakan konsekuensi oksigen terikat langsung pada atom Si dalam struktur silika (dimungkinkannya terjadi ikatan rangkap parsial antara atom O dan Si melalui ikatan πd-p). Salah satu upaya untuk meningkatkan kemampuan silika gel dalam mengadsorpsi ion logam adalah dengan mengikatkan senyawa organik yang mengandung gugus aktif (fungsional) pada silika gel. Proses semacam itu disebut imobilisasi gugus fungsional. Berbagai upaya memodifikasi silika gel dengan menggunakan gugus organik dilakukan Arakaki dkk. (2006) memodifikasi silika gel dengan menggunakan etilenimin untuk adsorpsi Pb(II), Cd(II), dan Hg(I) dan Arakaki dkk. (2007) untuk menyerap Cu(II), Ni(II), dan Co(II). Mujiyanti (2010) memodifikasi dengan 3-trimetoksisilil-1-propantiol menghasilkan hibrida merkapto silika untuk adsorpsi Ag(I), Ni(II), Cu(II), Pb(II), dan Cr(III). Modifikasi silika gel untuk adsorpsi emas telah dilakukan oleh Tong dkk. (1990) yang memodifikasi silika gel dengan Ɣ-aminopropiltrimetoksisilan untuk prekonsentrasi Au(III), Pt(IV), dan Pd(II), selain itu Bozkurt dan Merdivan (2009) juga memodifikasi silika gel menggunakan benzoiltiourea. Modifikasi silika gel dengan senyawa 3-aminopropil-trimetoksisilan menghasilkan hibrida amino-silika
4 telah dilakukan Limahatu (2007) untuk adsorpsi Ag(I), Ni(II), Cu(II), Pb(II) dan Cr(III), Buhani (2009), Sakti (2010) untuk adsorpsi ion Au(III). Proses modifikasi dalam penelitian ini dengan mengacu penelitian yang dilakukan Campos (2001). Membuat silika gel terimobilisasi garam amonium kuaterner. Dalam penelitian ini dilakukan imobilisasi gugus amino dari organik aktif (3-aminopropil)-trimetoksisilan (APTMS) pada silika melalui proses sol-gel dengan bahan dasar abu sekam padi, yang selanjutnya digunakan untuk mengkaji adsorpsi ion Au(III) dalam campuran Au/Cr. APTMS berfungsi sebagai reagen organik untuk memodifikasi permukaan silika gel menghasilkan suatu adsorben hibrida organik-anorganik (hibrida amino-silika) yang diharapkan memiliki kemampuan adsorpsi yang baik terhadap emas. Gugus amino pada material HAS dimodifikasi menjadi gugus amonium kuaterner N + -(CH 3 ) 3 melalui reaksi metilasi. Modifikasi gugus amino menjadi amonium kuaterner diharapkan proses adsorpsi Au(III) dapat berlangsung pada ph tertentu. Spesies Au(III) adalah berupa anion sehingga dapat terikat secara elektrostatik dengan kation amonium kuaterner pada permukaan material HAKS. Dalam penelitian ini, dikaji selektivitas dan termodinamika adsorpsi larutan emas dalam campuran Au/Cr. I.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mensintesis hibrida amonium kuaterner silika (HAKS) pada reaksi metilasi terhadap hibrida amino silika (HAS) dengan metode refluks. 2. Mengkaji kemampuan hibrida amino silika (HAS) dan hibrida amonium kuaterner silika (HAKS) dalam mengadsorpsi ion Au(III) dalam campuran Au/Cr. 3. Mengkaji selektivitas adsorben HAS dan HAKS terhadap logam Au(III) dalam campuran Au/Cr.
5 I.3 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang : 1. Pengolahan limbah pertanian sekam padi menjadi adsorben melalui metode metilasi dalam mengadsorpsi ion Au(III). 2. Metode analisis ion Au(III) yang berdasarkan mekanisme adsorpsi selektif ion Au(III).