BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Emas merupakan salah satu jenis logam yang bernilai ekonomi tinggi karena memiliki bebagai keistimewaan dibandingkan logam lainnya. Emas memiliki fungsi luas sebagai perhiasan dan katalis (Bond, 2002 dalam Dewi, 2010). Emas dikategorikan sebagai salah satu jenis logam mulia yang telah dimanfaatkan sejak dulu hingga saat ini. Pemanfaatan logam emas yang paling umum adalah sebagai perhiasan. Akan tetapi, seiring dengan berkembangnya teknologi, pemanfaatan logam emas kini mulai diperluas pada peralatan elektronik dan listrik. Makin pesatnya kemajuan teknologi mengakibatkan semakin banyaknya produksi alat-alat elektronik dari waktu ke waktu. Hal ini dapat memberikan dampak positif berupa kemudahan bagi para pengguna berbagai jenis peralatan elektronik tersebut. Dengan adanya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin modern, keberadaan peralatan elektronik tidak dapat terlepas dari logam emas, hal ini disebabkan karena sifat logam emas yang memiliki konduktivitas tinggi dan mudah untuk dijadikan suatu alloy (campuran logam). Sementara dampak negatif yang ditimbulkan adalah semakin singkatnya masa pakai dari alat elektronik tersebut, sehingga memicu peningkatan jumlah limbah listrik dan elektronik (e-waste). Limbah elektronik yang sebagian besar mengandung logam emas perlu di daur ulang. Proses ini bertujuan untuk mendapatkan logam emas kembali sehingga bisa menguntungkan secara ekonomi dan sekaligus untuk menjaga keseimbangan lingkungan. Peralatan elektronik yang menggunakan emas sebagai salah satu komponennya adalah komputer, handphone, pager, Peralatan Sentral Telkom yang di dalamnya terdapat komponen elektronik berupa PCB (Printed Circuit Board) yang berisi rangkaian elektronik seperti prosesor, IC, kristal dan lain sebagainya. Emas dijadikan sebagai konektor dalam peralatan elektronik karena 1
2 sifatnya yang mampu menghantarkan arus listrik tanpa hambatan (zero resistance) (Huda dkk., 2009). Keberadaan emas pada limbah elektronik yang terdapat pada PCB diperkirakan lebih dari 10% (Li dkk., 2007). Selama 10 tahun terakhir jumlah peralatan elektronik di Indonesia mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Peningkatan ini tentu akan mengakibatkan limbah elektronik juga meningkat. Setiap tahun dihasilkan sebanyak 15 juta ton limbah elektronik (e-waste), tetapi hanya 10% yang dapat didaur ulang (Mada, 2013). Secara umum limbah peralatan elektronik (e-waste) dan listrik mengandung 40% logam, diantaranya logam-logam berat seperti tembaga (20%), timah (4%), nikel (2%), timbal (2%), perak (0,02%) dan logam mulia seperti emas (0,1%) (Gramatyka dkk., 2007). Keberadaan logam emas di dalam limbah e-waste berada sebagai unsur Au(I) atau Au(III). Akan tetapi, di dalam sebuah rangkaian elektronik, terdapat begitu banyaknya logam-logam lain, sehingga untuk dapat memperoleh kembali logam emas yang ada, perlu dilakukan suatu tindakan terlebih dahulu, yaitu dengan cara limbah didestruksi, dilarutkan ke dalam suatu reagen, sebagai contoh akuaregia, sehingga nantinya logam emas akan berada dalam bentuk kompleks HAuCl 4. Keberadaan emas dalam bentuk kompleksnya ini akan dapat mempermudah dalam proses recovery, karena disesuaikan dengan jenis adsorben yang akan digunakan pada proses recovery dalam penelitian ini. Metode isolasi emas yang saat ini banyak digunakan untuk keperluan eksploitasi emas skala industri adalah metode sianida (Hiskey, 1985) dan metode amalgamasi (Lee, 1994). Namun demikian, kedua metode tersebut memiliki beberapa kelemahan. Pada metode sianida, kelemahan yang ditimbulkan adalah prosesnya yang berjalan sangat lambat dan menggunakan natrium sianida yang sangat beracun. Pada metode amalgamasi, penggunaan merkuri dapat berdampak mencemari lingkungan. Metode recovery emas dari larutan klorida meliputi: 1) adsorpsi dengan karbon aktif atau resin penukar ion, 2) ekstraksi pelarut, 3) reduksi untuk mengendapkan emas oleh reagen, seperti sulfur dioksida dan 4) elektrolisis larutan klorida emas (Sun dan Yen, 1993). Dari semua metode tersebut, adsorpsi
3 adalah salah satu metode alternatif yang potensial karena prosesnya yang relatif sederhana, dapat bekerja pada konsentrasi rendah, dapat didaur ulang, dan biaya yang dibutuhkan relatif murah. Adsorpsi didasarkan pada interaksi ion logam dengan gugus fungsional yang ada pada permukaan adsorben melalui interaksi pembentukan kompleks, pertukaran ion, ikatan logam dan biasanya terjadi pada permukaan padatan yang kaya gugus fungsional seperti OH, -NH, -SH dan COOH (Stum dan Morgan, 1996). Metode adsorpsi telah banyak digunakan dalam proses recovery emas seperti yang dilaporkan oleh berbagai penelitian, diantaranya melalui penggunaan karbon aktif (Navarro dkk., 2006; Sun dan Yen, 1993; Yap dan Mohamed, 2008), kitosan yang dimodifikasi dengan magnetit (Donia dkk., 2007), geotit (Machesky dkk., 1991), persimmon peel gel (Parajuli dkk., 2007), persimmon tanin gel (Nakajima dkk., 2003); magnetit terlapis asam humat (Yuniarti, 2013); Mg/Al hidrotalsit (Ikhsan, 2011) dan asam galat terimobilisasi pada Mg/Al hidrotalsit (Fitriani, 2013). Hidrotalsit (HT) merupakan salah satu kelompok mineral lempung yang mudah disintesis, mempunyai kemampuan pertukaran anion yang besar, dan luas permukaan besar (Tong dkk., 2003). HT juga disebut hidroksida lapis ganda, karena terdiri dari dua lapisan dan ruang antar lapis. Adsorben ini banyak diaplikasikan untuk mengadsorpsi berbagai anion, setelah anion diserap HT, maka anion akan menggantikan posisi OH - pada daerah antar lapisnya ataupun anion pada daerah antar lapisnya (Fitriani, 2013). Oleh karena itu, agar HT dapat memiliki kemampuan mengadsorp yang lebih efektif, perlu dilakukannya modifikasi terhadap adsorben tersebut. Modifikasi dalam penelitian ini, sebelum HT digunakan untuk mengadsorp [AuCl] - maka adsorben ini terlebih dahulu diinteraksikan dengan magnetit nanopartikel. Magnetit nanopartikel merupakan golongan besi oksida yang memiliki beberapa sifat khas seperti: ukuran partikel sangat kecil, luas permukaan besar dan efektif dalam mentransfer massa. Dengan adanya berbagai sifat khas dari magnetit ini, maka keberadaannya di dalam material HT diharapkan dapat meningkatkan keefektifan adsorben dalam mengadsorp [AuCl 4 ] -, sehingga
4 [AuCl 4 ] - sebagai anion target dapat dengan mudah teradsorp oleh adsorben HT yang telah dimodifikasi ini. Selain itu, modifikasi HT dengan magnetit nanopartikel dimaksudkan agar adsorben lebih mudah dipisahkan dari larutan dengan menggunakan medan magnet eksternal karena adanya pengaruh sifat feromagnetik yang ditimbulkan dari magnetit dalam adsorben. Pada penelitian ini, akan disintesis magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit menggunakan bantuan metode sonokimia dengan memanfaatkan radiasi gelombang ultrasonik. Chang dkk. (2011) berhasil mensintesis magnetit Mg/Al- CO 3 hidrotalsit baik melalui metode konvensional ataupun sonokimia. Pemanfaatan radiasi ultrasonik pada sintesis ini dikarenakan gelombang ultrasonik merupakan salah satu jenis gelombang mekanik longitudinal dengan frekuensi di atas 20 khz. Adanya energi tinggi yang dihasilkan dari gelombang ultrasonik inilah yang nantinya akan dapat menghasilkan suatu fenomena kavitasi akustik, yaitu fenomena terbentuk, tumbuh dan pecahnya gelembung yang dihasilkan dalam larutan (bubble collapse), sehingga akan dapat menghasilkan partikel yang berukuran lebih kecil. Selain itu, kelebihan lain dari pemanfaatan radiasi gelombang ultrasonik adalah dapat mempersingkat aging time selama proses reaksi berlangsung, karena adanya radiasi ultrasonik akan mempercepat proses transfer massa, sehingga reaksi lebih cepat berlangsung. Kajian adsorpsi anion logam [AuCl 4 ] - oleh magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit yang akan dievaluasi berdasarkan interaksi adsorben dengan [AuCl 4 ] - melalui interaksi elektrostatik. Adanya magnetit yang ditambahkan pada sintesis Mg/Al-NO 3 hidrotalsit diharapkan menghasilkan adsorben magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit yang tidak hanya memiliki kemampuan adsorpsi yang lebih baik tetapi juga memiliki sifat magnet sehingga proses pemisahannya dapat dengan mudah dilakukan dengan menggunakan medan magnet eksternal. Kajian kinetika adsorpsi magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit dipelajari dengan rumusan kinetika orde satu menurut Langmuir-Hinshelwood, Santosa dkk. (2007) dan kinetika adsorpsi pseudo orde dua Ho (2006). Sementara kapasitas adsorpsi magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit terhadap [AuCl 4 ] - dikaji menggunakan model isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich.
5 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah : 1. Mempelajari sintesis Magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit dengan bantuan metode sonokimia secara ultrasonik dan karakterisasinya. 2. Mempelajari pengaruh keasaman (ph), waktu interaksi dan konsentrasi adsorbat pada proses adsorpsi ion [AuCl 4 ] - dengan menggunakan magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit. 3. Mempelajari kinetika dan isoterm adsorpsi ion [AuCl 4 ] - pada magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit. 4. Mempelajari pengaruh perlakuan kalsinasi terhadap struktur dan kemampuan adsorpsi magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit. 1.3 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai proses recovery logam emas dari larutannya dengan menggunakan magnetit Mg/Al-NO 3 hidrotalsit yang disintesis menggunakan metode sonokimia secara ultrasonik (UMHT).