Logam Timbal Latar Belakang

2.9 Logam Timbal

Logam timbal Pb adalah jenis logam lunak berwarna coklat kehitaman dan mudah dimurnikan. Logam Pb lebih tersebar luas dibanding kebanyakan logam toksik lainnya dan secara alamiah terdapat pada batu-batuan serta lapisan kerak bumi. Dalam pertambangan, logam ini berbentuk sulfida logam PbS yang sering disebut galena Darmono, 1995. Logam Pb banyak digunakan sebagai bahan pengemas, saluran air, alat- alat rumah tangga dan hiasan. Dalam bentuk oksida timbal digunakan sebagai pigmenzat warna dalam industri kosmetik dan glace serta indusri keramik yang sebagian diantaranya digunakan dalam peralatan rumah tangga. Dalam bentuk aerosol anorganik dapat masuk ke dalam tubuh melalui udara yang dihirup atau makanan seperti sayuran dan buah-buahan. Logam Pb tersebut dalam jangka waktu panjang dapat terakumulasi dalam tubuh karena proses eliminasinya yang lambat. Librawati, 2005. Menurut Winarno 1993, Pb merupakan racun syaraf neuro toxin yang bersifat kumulatif, destruktif dan kontinu pada sistem haemofilik, kardio-vaskuler dan ginjal. Anak yang telah menderita toksisitas timbal cenderung menunjukkan gejala hiperaktif, mudah bosan, mudah terpengaruh, sulit ber-konsentrasi terhadap lingkungannya termasuk pada pelajaran, serta akan mengalami gangguan pada masa dewasanya nanti yaitu anak menjadi lamban dalam berfikir, biasanya orang akan mengalami keracunan timbal bila ia mengonsumsi timbal sekitar 0,2 sampai 2mghari. Universitas Sumatera Utara

2.10. Beberapa Metode Analisis dan Karakterisasi Hidrogel Beads

2.10.1 Spektroskopi Infra Merah Fourier-Transform FT-IR

Spektroskopi inframerah merupakan salah satu teknik analisis yang paling penting yang tersedia untuk para ilmuwan saat ini. Salah satu keuntungan besar dari spektroskopi inframerah adalah bahwa hampir semua sampel dapat dipelajari. Cairan, larutan, pasta, bubuk, film, serat, gas dan permukaan semuanya dapat dianalisis. Spektroskopi FT-IR telah meningkatkan kualitas spektrum inframerah dan meminimalkan waktu yang dibutuhkan untuk memperoleh data. Spektroskopi inframerah adalah teknik yang didasarkan pada getaran dari atom molekul. Spektrum inframerah biasanya diperoleh dengan melewatkan radiasi inframerah melalui sampel dan menentukan bagian mana dari radiasi yang diserap pada energi tertentu. Energi yang muncul di setiap puncak dalam spektrum penyerapan dapat disamakan dengan frekuensi getaran dari bagian molekul sampel Stuart, 2004. Komponen dasar sebuah FT-IR ditunjukkan secara skematis pada Gambar 2.4. Gambar 2.4. Skema komponen dasar FT-IR Stuart, 2004

2.10.2. Mikroskop Pemindai Elektron SEM

SEM berbeda dengan mikroskopi elektron transmisi TEM dalam hal ini suatu berkas insiden elektron yang sangat halus di-scan menyilangi permukaan sampel dalam sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam tabung sinar katoda. Electron- elektron yang terhambur digunakan untuk memproduksi sinyal yang memodulasi berkas dalam tabung sinar katoda, yang memproduksi suatu citra dengan kedalaman medan yang besar dan penampakan yang hampir tiga dimensi. Detektor Pemprosesan data dan sinyal Sampel Interferometer Sumber Inframerah Universitas Sumatera Utara Dalam penelitian morfologi permukaan SEM terbatas pemakaiannya, tetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi pemukaan dengan resolusi sekitar 100 Ǻ. Aplikasi -aplikasi yang khas mencakup penelitian disperse-dispersi pigmen dalam cat, pelepuhan atau peretakan koting, batas-batas fasa dalam polipaduan yang tak dapat campur, struktur sel busa-busa polimer, dan kerusakan pada bahan perekat. SEM teristimewa berharga dalam mengevaluasi penanaman implant bedah polimerik bereaksi baik dengan lingkungan bagian- bagiannya Stevens,2001.

2.10.3. Spektrofotometer Serapan Atom AAS

Prinsip kerja SSA adalah mengacu pada absorbsi atom terhadap cahaya. Atom- atom menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung sifat unsurnya. Dengan absorbsi energi, atom akan memperoleh lebih banyak energi, sehingga akan naik tingkat energinya dari keadaan dasar ground state ke tingkat energi tereksitasi excited state. Energi ini akan dipancarkan kembali ketika atom tereksitasi turun kembali ke keadaan dasarnya. Energi inilah yang akan terdeteksi oleh detektor. Cuplikan yang diukur dalam SSA adalah berupa larutan, biasanya air sebagai pelarutnya. Larutan cuplikan tersebut mengalir ke dalam ruang pengkabutan, karena terisap oleh aliran gas bahan bakar dan oksigen yang cepat.Hendayana, 1994. Komponen-komponen spektrofotometer serapan atom dapat dilihat pada gambar 2.5 berikut. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.5. Komponen-komponen spektrofotometer serapan atom Hendayana, 1994 1. Sumber Sinar Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga hollow cathode lamp. Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi dengan logam tertentu. Tabung logam ini diisi dengan gas mulia neon atau argon dengan tekanan rendah 10-15 torr. Neon biasanya paling sering dipakai karena memberikan intensitas pancaran yang lebih rendah. Bila antara katoda dan anoda diberikan tegangan yang tinggi 600 volt, maka katoda akan memancarkan berkas-berkas electron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat tinggi. Elektron-elektron dengan energi tinggi ini dalam perjalanannya menuju anoda akan bertabrakan dengan gas-gas mulia yang diisikan tadi. Akibat dari tabrakan-tabrakan ini membuat unsur-unsur gas mulia akan kehilangan elektron dan menjadi ion bermuatan positif. Ion-ion gas mulia yang bermuatan positif selanjutnya akan bergerak ke katoda dengan kecepatan dan energi yang tinggi pula. Sebagaimana disebutkan di atas, pada katoda terdapat unsur-unsur yang sesuai dengan unsur yang akan dianalisis. Unsur-unsur ini akan ditabrak oleh ion-ion positif gas mulia. Atom-atom unsur dari katoda ini kemudian akan mengalami eksitasi ke tingkat energi-energi elektron yang lebih tinggi dan akan memancarkan spektrum pancaran dari unsur yang sama dengan unsur yang akan dianalisis. Tabung Katoda berongga Pemotong berputar Nyala Monokromato Detektor Penguat arus Pencatat Sumber Tenaga Motor Bahan Bakar Sampel Oksigen Universitas Sumatera Utara 2. Tempat sampel Sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan gas. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi uap atom-atom yaitu : a. Nyala Flame Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Pada cara spektrofotometri emisi atom, nyala ini berfungsi untuk mengeksitasikan atom dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih tinggi. Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas yang digunakan, misalnya untuk gas batubara-udara, suhunya kira-kira sebesar 1800 C, gas alam-udara 1700 C, asetilen-udara 2200 C, dan gas asetilen-dinitrogen oksida N 2 O sebesar 3000 C. b. Tanpa nyala Flameless Proses pengatoman tanpa nyala dapat dilakukan dalam tungku dari grafit seperti tungku yang dikembangkan oleh Masmann. Sistem pemanasan dengan tanpa nyala ini dapat melalui tiga tahap yaitu pengeringan drying yang membutuhkan suhu yang rendah, pengabuan ashing yyang membutuhkan suhu yang lebih tinggi karena untuk menghilangkan matriks kimia dengan mekanisme volatilitasi atau pirolisis, dan pengatoman atomising. Pada umumnya waktu dan suhu pemanasan tanpa nyala dilakukan dengan cara terprogram. 3. Monokromator Pada spektrofotometri serapan atom, monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang gelombang yang digunakan dalam analisis. Disamping sistem optik, dalam monokromator juga terdapat suatu alat yang digunakan untuk memisahkan radiasi resonansi dan kontinyu yang disebut dengan chopper. Universitas Sumatera Utara 4. Detektor Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggandaan foton photomultiplier tube. Ada dua cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu yang memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu, dan yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi 5. Readout Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai sistem pencatat hasil. Pencatat hasil dilakukan dengan suatu alat yang telah terkalibrasi untuk pembacaan suatu angka transmisi atau absorbs. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva dari suatu recorder yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi Rohman, 2007.

2.10.4 Rasio Swelling

Swelling adalah salah satu sifat fisika yang khas dari gel, menggambarkan kemampuan gel dalam menyerap air. Jika polimer gel mengembang swelling dalam mediumnya, ini menunjukkan bahwa gel mampu mengadsorb medium cairnya tanpa larut didalamnya. Semakin banyak rantai yang berikatan silang dalam suatu polimer, kemampuan mengembangnya akan menurun dan gel menjadi semakin keraskuat. Gel direndam dalam akuades hingga mencapai keadaan kesetimbangan. Lalu diambil dan setelah sisa air dihilangkan, kemudian ditimbang. Pengukuran persen rasio swelling dapat ditentukan dengan rumus berikut : Persentase Swelling = Universitas Sumatera Utara Dimana W akhir adalah berat gel setelah direndam dan W awal adalah berat gel sebelum direndam. Selain akuades juga digunakan asam asetat, asam format dan NaOH Patrulea, et al. 2013.

2.10.5 Derajat Ikat Silang

Reaksi ikat silang kitosan dengan glutaraldehid dapat diketahui dengan menentukan jumlah gugus amina bebas yang terkandung yaitu dengan menggunakan metode titrasi. Kandungan gugus amina dapat ditentukan dengan persamaan : NH 2 = x 100 Dimana, f : molaritas NaOH M w : berat sampel g 16,1 : berat molekul dari NH 2 gmol Weska, 2006 Universitas Sumatera Utara BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Logam dapat membahayakan bagi kehidupan manusia jika konsentrasi melebihi batas ambang yang diijinkan. Air limbah dari perindustrian dan pertambangan merupakan sumber utama polutan logam berat. Namun demikian, meskipun konsentrasinya belum melebihi batas ambang, keberadaan logam berat telah diketahui bersifat akumulatif dalam sistem biologis Quek dkk., 1998. Pencemaran yang disebabkan oleh logam berat terutama bersumber dari limbah industri, baik dalam bentuk logam murni maupun bentuk campuran. Pencemaran tersebut biasanya terjadi karena pembuangan limbah yang tidak terkontrol. Timbal merupakan salah satu logam berat yang dapat menurunkan kualitas air. Dalam kadar yang tinggi logam tersebut dapat mengganggu sistem saraf, organ dan sistem organ. Sesuai dengan SNI 7387:2009 baku mutu ion logam Pb dalam air yaitu 0,005-0.01 mgL Setyaningtyas, 2000. Mengingat bahaya yang dapat ditimbulkan oleh logam berat seperti logam timbal, banyak metode -metode baru yang murah, efektif, dan efisien yang dikembangkan untuk menurunkan kadar logam berat dalam antara lain pengendapan kimia, filtrasi mekanik, penukar ion, elektrodeposisi, oksidasi reduksi, sistem membran, dan adsorpsi fisik Herwanto, 2006. Proses adsorpsi lebih banyak dipakai dalam industri karena lebih ekonomis dan tidak menimbulkan efek samping yang beracun. Adsorpsi adalah proses akumulasi adsorbat pada permukaan adsorben yang disebabkan oleh gaya tarik antar molekul adsorbat dengan permukaan adsorben Nurhasni, 2012. Universitas Sumatera Utara Kitosan merupakan salah satu biopolimer yang efektif digunakan sebagai adsorben logam berat karena sifatnya yang tidak beracun, memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, biokompatibilitas, biodegradabilitas dan biofungsionalitas Kousalya, et al. 2010. Penggunaan kitosan sebagai adsorben telah dibuat dalam beberapa bentuk seperti serbuk, membran, film, serat, gel beads. Dalam aplikasi penyerapan terutama dalam medium cair lebih sering digunakan dalam bentuk beads karena memiliki permukaan yang lebih mendukung dalam proses menyerap dibandingkan membran atau film. Gel beads kitosan dibuat dengan melarutkannya dalam asam asetat dan kemudian diteteskan kedalam suatu koagulasi alkali seperti NaOH dan KOH Adarsh, 2014. Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan beads sebagai adsorben dari bahan polimer alam yang biodegradabel dan biokompatibel menjadi pusat perhatian para ilmuan Abdel-Mohzen, et al. 2011. Namun, beads memiliki daya serap yang belum maksimal dan tidak stabil dalam asam. Untuk memperkuat strukturnya, beads diikat-silang crosslink. Terdapat banyak senyawa kimia yang digunakan sebagai agen pengikat silang seperti senyawa epoksi dan aldehida, misalnya epichlorohydrin dan glutaraldehid Aly, 1998. Balhal 2011 melaporkan beads kitosan terikat silang dengan pengikat silang epichlorohydrin dapat menyerap logam Pb dan kadar yang terserap 39,42 mgg. Adarsh et al. 2014 telah membuat kitosan dalam bentuk beads terikat silang dengan pengikat silang glutaraldehid sebagai adsorben untuk menyerap logam Pb pada larutan standar dan kadar yang terserap adalah 62.69 . Dan hasil tersebut belum memenuhi SNI 7387:2009 baku mutu ion logam Pb dalam air yaitu 0,005-0.01 mgL. Oleh karena itu, diperlukan suatu bahan pendukung yang diharapkan dapat meningkatkan kinerja beads kitosan sebagai adsorben logam Pb yang biokompatibel dengan kitosan, misalnya selulosa. Bilal 2001 melaporkan bahwa selulosa juga mempunyai kemampuan untuk mengadsorpsi logam berat. Universitas Sumatera Utara Selulosa adalah biopolimer alami yang paling berlimpah dengan kekuatan mekanik yang relatif kuat hingga 10.000 Mpa dan selulosa memiliki struktur kimia yang mirip dengan kitosan, memungkinkan untuk menghasilkan campuran homogen yang menggabungkan sifat dari kitosan dan selulosa dengan baik Bai, 2005. Dengan penambahan selulosa ini diharapkan kinerja beads kitosan terikat silang sebagai adsorben juga meningkat. Selulosa memiliki kristalinitas dan kemurnian yang rendah sehingga diperlukan hidrolisis parsial untuk menghilangkan bagian amorfnya dan dapat diperoleh mikrokristal selulosa dengan kristalinitas yang lebih tinggi. Mikrokristal selulosa juga memiliki ukuran partikel yang lebih kecil dibandingkan dengan selulosa, maka akan lebih efektif digunakan sebagai bahan pengisi. Alang-alang Imperata cylindrica merupakan tanaman asli Indonesia yang memiliki kandungan selulosa sebesar 44,28. Beberapa jurnal telah menyebutkan manfaat alang-alang sebagai obat-obatan. Namun, pemanfaatan mikrokristal selulosa alang-alang sebagai adsorben belum pernah dilakukan. Berdasarkan latar belakang di atas, maka penulis tertarik untuk melakukan penelitian tentang peningkatan kinerja beads kitosan dan beads kitosan terikat silang dengan penambahan mikrokristal selulosa MCC sebagai adsorben pada ion logam Pb II dalam larutan standar.

1.2 Perumusan Masalah