Penggunaan Kitosan Nanopartikel Sebagai Adsorben Pada Limbah Cair Industri Benang Karet Untuk Menurunkan Kadar Logam Zn dan Na, Nilai COD, BOD5, TSS, dan TDS
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Meningkatnya sektor industri merupakan sarana untuk memperbaiki taraf
hidup masyarakat namun di pihak lain muncul masalah yang diakibatkan dari limbah
cair industri yang dibuang kesaluran air yang dapat merusak kelestarian lingkungan,
keseimbangan sumber alam dan berkembangbiaknya bibit penyakit sehingga air
tersebut tidak dapat dikonsumsi.
Pencemaran yang diakibatkan oleh limbah cair yang mengandung logam
terhadap lingkungan merupakan suatu proses yang erat hubungannya dengan
penggunaan logam tersebut oleh manusia. Pada awalnya logam digunakan sebagai
alat namun belum diketahui pengaruh pencemarannya pada lingkungan. Tetapi
ternyata limbah cair yang mengandung logam dapat menyebabkan timbulnya bahaya
pada makhluk hidup, dimana logam tersebut memiliki sifat yang merusak jarigan
tubuh makhluk hidup. Pencemaran dapat terjadi jika manusia atau pabrik yang
menggunakan logam tersebut untuk proses produksi tidak memperhatikan
keselamatan lingkungan. Limbah cair dari pengolahan karet memiliki logam berat
yang cukup tinggi, antara lain seperti Zn, TiO2, Na dan lain-lain yang menimbulkan
pencemaran lingkungan (Juli, 2003).
Beberapa metode dalam mengolah limbah cair yang mengandung cemaran
logam adalah perlakuan dengan pengendapan, adsorpsi, koagulasi atau flokulasi,
filtrasi, proses membrane, pertukaran ion, proses biologi dan reaksi-reaksi kimia.
Dalam penerapannya setiap metode memiliki keunggulan dan keterbatasan masingmasing dari aspek teknis, ekonomis dan dampak ikutannya.
Metoda adsorpsi logam berat dilingkungan telah banyak dilakukan oleh para
ahli karena cukup aman, ekonomis, dan mudah diilakukan dengan menggunakan
berbagai macam adsorben sebagai bahan penyerap, seperti zeolit, alumina, silika gel,
1
Universitas Sumatera Utara
adsorben organik yang mempunyai gugus spesifik seperti asam humat yang sedang
banyak dikembangkan, alga, kitin serta kitosan. (Muzzarelli, 1985)
Kitosan merupakan biopolimer alam bersifat polielektrolit kationik, ramah
lingkungan, mudah terbiodegradasi serta tidak beracun yang berpotensi tinggi sebagai
bahan pengikat logam berat. Hal ini dibuktikan dari penelitian yang telah dilakukan
sebelumnya oleh Muzzarelli (1985) membuktikan serbuk atau larutan kitosan dapat
menghilangkan atau mengurangi logam atau ion logam yang terdapat dalam air
sungai, air laut, dan air limbah.
Seiring dengan perkembangan nano teknologi para ahli mengubah partikel
kitosan dengan ukuran nano. Dimana ukuran partikel nya semakin kecil (nano) berarti
akan memperluas permukaan kitosan sehingga daya serap terhadap logam tinggi.
Penelitian di cina yang dilakukan oleh Szeto Yau-shan, (2007) menggunakan kitosan
nanopartikel dalam pengolahan industri tekstil. Mengatasi polusi pada ekosistem
sungai dan laut solusinya dengan adsorpsi kitosan nanopartikel yang diyakini dapat
mengurangi terkontaminasinya biota sungai dan laut. Kitosan nanopartikel diyakini
mempunyai daya absoprsi yang lebih besar dibandingkan dengan kitosan dalam
ukuran biasa yang sering dipakai untuk mengadsorpsi, hal ini logis jika dikaji faktorfaktor yang mempengaruhi kinetika reaksi yaitu semakin luas permukaan maka akan
semakin cepat reaksi berlangsung. Dengan kata lain semakin kecil ukuran partikel
kitosannya akan semakin cepat reaksi berlangsung.
Berdasarkan uraian diatas peniliti ingin melakukan penelitian menggunakan
kitosan nanopartikel sebagai adsorben untuk menurunkan kadar logam Zn, logam Na,
COD, BOD, TSS, dan TDS pada limbah cair industri benang karet.
1.2
Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, maka perumusan masalah sebagai berikut :
1.
Bagaimana kemampuan kitosan nopartikel sebagai adsorben menurunkan
kadar logam Zn, logam Na, COD, BOD5, TSS, dan TDS pada limbah cair
industri benang karet.
2
Universitas Sumatera Utara
2.
Apakah variasi berat kitosan nanopartikel berpengaruh terhadap
penurunan kadar logam Zn, logam Na, COD, BOD5, TSS, dan TDS pada
limbah cair pabrik benang karet.
1.3
Pembatasan Masalah
1.
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini yaitu limbah cair dari
penampungan yang berasal dari industri “PT. Benang Karet Nusantara”.
2.
Adsorben yang digunakan yaitu kitosan yang dipreparasi dalam bentuk
ukuran nanopartikel.
3.
Metode analisis yang dilakukan yaitu untuk penentuan kadar logam Zn
dan Na menggunakan SSA, penentuan kadar COD dan BOD5
menggunakan metode titrimetri, dan penentuan kadar TSS dan TDS
menggunakan metode gravimetri.
1.4
Tujuan Penelitian
Berdasarkan permasalahan diatas, maka penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui kemampuan kitosan nanopartikel sebagai adsorben menurunkan kadar
logam Zn, logam Na, COD, BOD5, TSS, dan TDS nya pada limbah industri benang
karet.
1.5
Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat yaitu :
1.
Memberi informasi tentang kemampuan kitosan nanopartikel sebagai
adsorben untuk menurunkan kadar logam Zn dan Na, serta kadar COD,
BOD5, TSS, dan TDS dalam limbah cair industri benang karet.
2.
Sebagai informasi tambahan bagi pengembangan penelitian kitosan
nanopartikel.
3
Universitas Sumatera Utara
1.6
Metodologi Penelitian
Penelitian ini eksperimen laboratorium, dengan tahapan sebagai berikut :
1.
Tahapan pembuatan kitosan nanopartikel.
Kitosan dilarutkan dalam asam asetat 1% sebanyak 1 L dimasukkan ke
dalam jartest diaduk dengan kecepatan 200 rpm selama 30 menit,
ditambahkan NH3(p), dan dimasukkan ke dalam ultrabatch selama + 1 jam.
Hasilnya dikarakterisasi dengan FESEM.
2.
Tahapan preparasi limbah cair dengan kitosan nanopartikel.
100 mL kitosan naopartikel yang sudah dilarutkan dengan air,
ditambahkan dengan 200 mL sampel limbah cair, diaduk, dan didiamkan
selama 30 menit, kemudian disaring.
3.
Tahapan analisis sampel limbah cair dengan kitosan nanopartikel.
Sampel yang telah dipreparasi dianalisis untuk kandungan logam Zn dan
Na nya dengan menggunakan SSA, untuk kandungan COD dan BOD5
dengan titrimetri, dan untuk kandungan TSS dan TDS dengan gravimetri.
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1.7
1. Variabel Tetap
: Sampel limbah cair (200 mL), Asam asetat 1% (1L).
2. Variabel Bebas
: Kitosan Nanopartikel (0,2 g; 0,4 g; 0,6 g; 0,8 g; 1 g).
3. Varibel Terikat
: Kadar Zn, Na, COD, BOD5, TSS dan TDS.
Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Fakultas Matematika
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan analisis dilakukan di
Laboratorium Penelitian Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
4
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Meningkatnya sektor industri merupakan sarana untuk memperbaiki taraf
hidup masyarakat namun di pihak lain muncul masalah yang diakibatkan dari limbah
cair industri yang dibuang kesaluran air yang dapat merusak kelestarian lingkungan,
keseimbangan sumber alam dan berkembangbiaknya bibit penyakit sehingga air
tersebut tidak dapat dikonsumsi.
Pencemaran yang diakibatkan oleh limbah cair yang mengandung logam
terhadap lingkungan merupakan suatu proses yang erat hubungannya dengan
penggunaan logam tersebut oleh manusia. Pada awalnya logam digunakan sebagai
alat namun belum diketahui pengaruh pencemarannya pada lingkungan. Tetapi
ternyata limbah cair yang mengandung logam dapat menyebabkan timbulnya bahaya
pada makhluk hidup, dimana logam tersebut memiliki sifat yang merusak jarigan
tubuh makhluk hidup. Pencemaran dapat terjadi jika manusia atau pabrik yang
menggunakan logam tersebut untuk proses produksi tidak memperhatikan
keselamatan lingkungan. Limbah cair dari pengolahan karet memiliki logam berat
yang cukup tinggi, antara lain seperti Zn, TiO2, Na dan lain-lain yang menimbulkan
pencemaran lingkungan (Juli, 2003).
Beberapa metode dalam mengolah limbah cair yang mengandung cemaran
logam adalah perlakuan dengan pengendapan, adsorpsi, koagulasi atau flokulasi,
filtrasi, proses membrane, pertukaran ion, proses biologi dan reaksi-reaksi kimia.
Dalam penerapannya setiap metode memiliki keunggulan dan keterbatasan masingmasing dari aspek teknis, ekonomis dan dampak ikutannya.
Metoda adsorpsi logam berat dilingkungan telah banyak dilakukan oleh para
ahli karena cukup aman, ekonomis, dan mudah diilakukan dengan menggunakan
berbagai macam adsorben sebagai bahan penyerap, seperti zeolit, alumina, silika gel,
1
Universitas Sumatera Utara
adsorben organik yang mempunyai gugus spesifik seperti asam humat yang sedang
banyak dikembangkan, alga, kitin serta kitosan. (Muzzarelli, 1985)
Kitosan merupakan biopolimer alam bersifat polielektrolit kationik, ramah
lingkungan, mudah terbiodegradasi serta tidak beracun yang berpotensi tinggi sebagai
bahan pengikat logam berat. Hal ini dibuktikan dari penelitian yang telah dilakukan
sebelumnya oleh Muzzarelli (1985) membuktikan serbuk atau larutan kitosan dapat
menghilangkan atau mengurangi logam atau ion logam yang terdapat dalam air
sungai, air laut, dan air limbah.
Seiring dengan perkembangan nano teknologi para ahli mengubah partikel
kitosan dengan ukuran nano. Dimana ukuran partikel nya semakin kecil (nano) berarti
akan memperluas permukaan kitosan sehingga daya serap terhadap logam tinggi.
Penelitian di cina yang dilakukan oleh Szeto Yau-shan, (2007) menggunakan kitosan
nanopartikel dalam pengolahan industri tekstil. Mengatasi polusi pada ekosistem
sungai dan laut solusinya dengan adsorpsi kitosan nanopartikel yang diyakini dapat
mengurangi terkontaminasinya biota sungai dan laut. Kitosan nanopartikel diyakini
mempunyai daya absoprsi yang lebih besar dibandingkan dengan kitosan dalam
ukuran biasa yang sering dipakai untuk mengadsorpsi, hal ini logis jika dikaji faktorfaktor yang mempengaruhi kinetika reaksi yaitu semakin luas permukaan maka akan
semakin cepat reaksi berlangsung. Dengan kata lain semakin kecil ukuran partikel
kitosannya akan semakin cepat reaksi berlangsung.
Berdasarkan uraian diatas peniliti ingin melakukan penelitian menggunakan
kitosan nanopartikel sebagai adsorben untuk menurunkan kadar logam Zn, logam Na,
COD, BOD, TSS, dan TDS pada limbah cair industri benang karet.
1.2
Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, maka perumusan masalah sebagai berikut :
1.
Bagaimana kemampuan kitosan nopartikel sebagai adsorben menurunkan
kadar logam Zn, logam Na, COD, BOD5, TSS, dan TDS pada limbah cair
industri benang karet.
2
Universitas Sumatera Utara
2.
Apakah variasi berat kitosan nanopartikel berpengaruh terhadap
penurunan kadar logam Zn, logam Na, COD, BOD5, TSS, dan TDS pada
limbah cair pabrik benang karet.
1.3
Pembatasan Masalah
1.
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini yaitu limbah cair dari
penampungan yang berasal dari industri “PT. Benang Karet Nusantara”.
2.
Adsorben yang digunakan yaitu kitosan yang dipreparasi dalam bentuk
ukuran nanopartikel.
3.
Metode analisis yang dilakukan yaitu untuk penentuan kadar logam Zn
dan Na menggunakan SSA, penentuan kadar COD dan BOD5
menggunakan metode titrimetri, dan penentuan kadar TSS dan TDS
menggunakan metode gravimetri.
1.4
Tujuan Penelitian
Berdasarkan permasalahan diatas, maka penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui kemampuan kitosan nanopartikel sebagai adsorben menurunkan kadar
logam Zn, logam Na, COD, BOD5, TSS, dan TDS nya pada limbah industri benang
karet.
1.5
Manfaat Penelitian
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat yaitu :
1.
Memberi informasi tentang kemampuan kitosan nanopartikel sebagai
adsorben untuk menurunkan kadar logam Zn dan Na, serta kadar COD,
BOD5, TSS, dan TDS dalam limbah cair industri benang karet.
2.
Sebagai informasi tambahan bagi pengembangan penelitian kitosan
nanopartikel.
3
Universitas Sumatera Utara
1.6
Metodologi Penelitian
Penelitian ini eksperimen laboratorium, dengan tahapan sebagai berikut :
1.
Tahapan pembuatan kitosan nanopartikel.
Kitosan dilarutkan dalam asam asetat 1% sebanyak 1 L dimasukkan ke
dalam jartest diaduk dengan kecepatan 200 rpm selama 30 menit,
ditambahkan NH3(p), dan dimasukkan ke dalam ultrabatch selama + 1 jam.
Hasilnya dikarakterisasi dengan FESEM.
2.
Tahapan preparasi limbah cair dengan kitosan nanopartikel.
100 mL kitosan naopartikel yang sudah dilarutkan dengan air,
ditambahkan dengan 200 mL sampel limbah cair, diaduk, dan didiamkan
selama 30 menit, kemudian disaring.
3.
Tahapan analisis sampel limbah cair dengan kitosan nanopartikel.
Sampel yang telah dipreparasi dianalisis untuk kandungan logam Zn dan
Na nya dengan menggunakan SSA, untuk kandungan COD dan BOD5
dengan titrimetri, dan untuk kandungan TSS dan TDS dengan gravimetri.
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1.7
1. Variabel Tetap
: Sampel limbah cair (200 mL), Asam asetat 1% (1L).
2. Variabel Bebas
: Kitosan Nanopartikel (0,2 g; 0,4 g; 0,6 g; 0,8 g; 1 g).
3. Varibel Terikat
: Kadar Zn, Na, COD, BOD5, TSS dan TDS.
Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Fakultas Matematika
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan analisis dilakukan di
Laboratorium Penelitian Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
4
Universitas Sumatera Utara