Kajian Pengaruh Kehadiran Kontaminan Organik dan Nonorganik Terhadap Produksi Busa SDS Pada Foam Generator
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aktifitas penelitian terkait aplikasi busa surfaktan pada proses remediasi cukup
luas. Beberapa penelitian di Jurnal internasional mengenai aplikasi busa surfaktan:
a. Aplikasi busa surfaktan dan bio surfaktan dalam me-recovery minyak yang
terbuang ke lingkungan dilaporkan oleh [1].
b. Aplikasi meremediasi media yang terkontaminasi dengan ion logam dengan
busa surfaktan juga terus berlangsung [2][3].
c. Aplikasi pada proses remediasi untuk mengantar materi nanopartikel pada
media berpori [4].
d. Aplikasi pada interaksi dengan bahan merkuri pada cairan sehingga dapat
dipisahkan dari fraksi busanya [5].
Surfaktan adalah molekul heterogen yang mempunyai rantai panjang dimana
pada bagian kepala memiliki sifat suka air dan pada bagian ekor memiliki sifat tidak
suka air. Dalam media air, ketika konsentrasi surfaktan melebihi nilai kritis tertentu,
molekul monomer membentuk kumpulan terorganisir dari sejumlah besar molekul
yang disebut 'misel', dan konsentrasi tertentu ini disebut konsentrasi misel kritis
(CMC). Sifat fisik seperti tegangan permukaan, tegangan antarmuka, adsorpsi, dan
detergensi mengalami perubahan terhadap konsentrasi jika di bawah CMC, tetapi
tidak ada perubahan pada sifat ini jika di atas CMC. Larutan surfaktan menunjukkan
perubahan yang mencolok di beberapa sifat fisik lainnya seperti kepadatan,
konduktivitas ekivalen, dan kelarutan organik jika di bawah dan di atas CMC ketika
dibandingkan terhadap konsentrasi [6].
Sodium Dodecyl Sulfat (SDS) atau alkil sulfat primer merupakan turunan
Alkohol sulfat. Pembuatan sulfat alkil primer berdasarkan pada bahan baku olefin
rantai panjang menggunakan proses okso yang menghasilkan campuran linear dan
memiliki cabang alkohol primer. SDS dinyatakan dengan rumus molekul
NaC12H25SO4, memiliki berat molekul 288,38 g mol-1 [7].
Kapasitas busa (foam capacity) merupakan salah satu sifat interfacial yang
penting dimiliki oleh surfaktan. Besarnya kapasitas busa akan mempengaruhi
1
Universitas Sumatera Utara
2
kemampuan surfaktan untuk menyebar dan menekan hingga ke pori-pori materi yang
terkontaminasi [2].
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
ketinggian busa dengan waktu [8].
Proses kontinu dibagi menjadi sistem terbuka (atau volume kontrol) dan
lingkungannya, sedangkan sistem batch dibagi menjadi sistem tertutup (atau hanya
sebuah sistem) dan lingkungannnya [9].
Penggunaan SDS sebagai sampel karena ingin meneliti surfaktan yang bermuatan
negatif dan karena SDS merupakan surfaktan standard laboratory merupakan bahan
dasar dalam produk rumah tangga seperti pasta gigi, shampoo, busa cukur, sabun
mandi dan kosmetik [9]. SDS memiliki toksisitas (LD50): 6440 mg/kg [18].
Penggunaan logam Kadmium (Cd) karena logam ini termasuk salah satu Pencemaran
Logam Berat dan memiliki muatan positif. Senyawa kadmium juga digunakan
sebagai bahan kimia, bahan fotografi, pembuatan tabung TV, cat, karet, sabun,
kembang api, percetakan tekstil dan pigmen untuk gelas dan email gigi [12].
Substansi Kadmium dapat meracuni ginjal, parpu-paru dan hati [19]. Kopi dapat
digolongkan sebagai minuman psikostimulant yang akan menyebabkan orang tetap
terjaga, mengurangi kelelahan, dan membuat perasaan menjadi lebih bahagia. Oleh
karena itu, tidak mengherankan di seluruh dunia kopi menjadi minuman favorit .
Konsumsinya yang luas di berbagai kalangan dan sudah berabad lamanya [17].
Kandungan kafein pada kopi dapat menyebabkan kerusakan beberapa organ yaitu
hati, sistem pencernaan dan sistem syaraf pusat. [20]
Sehingga sangat menarik mengkaji interaksi SDS dan kontaminan organik dan
organik (Kopi hitam dan logam Cd2+) yang terjadi dilingkungan dengan melakukan
penelitian dalam pilot plan yang di desain dalam Foam Generator. Pada penelitian
ini menggunakan laju alir SDS 3 ml/menit, laju alir gas N2 60 cc/menit variasi
konsentrasi logam Cd2+ dan kopi Hitam 10, 20, 30, 40 dan 50 ppm untuk mengetahui
pengaruh variasi konsentrasi SDS, Logam Cd2+ dan Kopi Hitam terhadap kapasitas
dan stabilitas busa.
Universitas Sumatera Utara
3
1.2 Perumusan Masalah
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah mengukur kapasitas busa
(foam capacity) dan stabilitas busa (foam stability) dari SDS secara dinamik dengan
alat pemroduksi busa (foam generator) secara kontinu.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menguji kapasitas dan stabilitas busa SDS secara kontinu dan dinamik
terhadap variasi konsentrasi logam Cd2+ pada larutan.
2. Menguji kapasitas dan stabilitas busa SDS secara kontinu dan dinamik
terhadap variasi konsentrasi Kopi hitam pada larutan.
3. Mengukur perubahan kapasitas dan stabilitas busa dari perubahan ketinggian
fasa cairan (liquid phase) atau fasa busa (foam phase) terhadap waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai kapasitas busa SDS dan stabilitas pada busa SDS
terhadap waktu kolom gelas ukur.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kapasitas dinamis dan
stabilitas busa yang dihasilkan dari interaksi gas N2 dengan SDS terhadap variasi
konsentrasi SDS dan konsentrasi kontaminan pada larutan.
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fakultas Teknik, Departemen Teknik
Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan utama yang digunakan adalah
logam Cd(CH3COO)2.2H2O, Kopi hitam dan
digunakan surfaktan yaitu SDS
(Sodium Deodcyl Sulfate).
Universitas Sumatera Utara
4
Variabel yang digunakan dalam penelitian :
Tabel 1.1 variabel yang digunakan dalam penelitian dengan kontaminan Cd2+
Konsentrasi SDS
Laju Alir gas N2 (60 cc/min)
(3 ml/min)
Variasi Konsentrasi ion Logam Cd2+ (ppm)
1x cmc
2x cmc
10
20
30
40
50
3x cmc
Tabel 1.2 variabel yang digunakan dalam penelitian dengan kontaminan Kopi
Konsentrasi SDS
Laju Alir gas N2 (60 cc/min)
(3 ml/min)
Variasi Konsentrasi Kopi (ppm)
1x cmc
2x cmc
10
20
30
40
50
3x cmc
Preliminary :
Laju Alir
SDS
Konsentrasi
SDS
Laju Alir Gas
Variasi pH Larutan
Keberadaan Unsur
Logam
Pengaplikasian
Remediasi
Gambar 1.1 Diagram alur penelitian.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aktifitas penelitian terkait aplikasi busa surfaktan pada proses remediasi cukup
luas. Beberapa penelitian di Jurnal internasional mengenai aplikasi busa surfaktan:
a. Aplikasi busa surfaktan dan bio surfaktan dalam me-recovery minyak yang
terbuang ke lingkungan dilaporkan oleh [1].
b. Aplikasi meremediasi media yang terkontaminasi dengan ion logam dengan
busa surfaktan juga terus berlangsung [2][3].
c. Aplikasi pada proses remediasi untuk mengantar materi nanopartikel pada
media berpori [4].
d. Aplikasi pada interaksi dengan bahan merkuri pada cairan sehingga dapat
dipisahkan dari fraksi busanya [5].
Surfaktan adalah molekul heterogen yang mempunyai rantai panjang dimana
pada bagian kepala memiliki sifat suka air dan pada bagian ekor memiliki sifat tidak
suka air. Dalam media air, ketika konsentrasi surfaktan melebihi nilai kritis tertentu,
molekul monomer membentuk kumpulan terorganisir dari sejumlah besar molekul
yang disebut 'misel', dan konsentrasi tertentu ini disebut konsentrasi misel kritis
(CMC). Sifat fisik seperti tegangan permukaan, tegangan antarmuka, adsorpsi, dan
detergensi mengalami perubahan terhadap konsentrasi jika di bawah CMC, tetapi
tidak ada perubahan pada sifat ini jika di atas CMC. Larutan surfaktan menunjukkan
perubahan yang mencolok di beberapa sifat fisik lainnya seperti kepadatan,
konduktivitas ekivalen, dan kelarutan organik jika di bawah dan di atas CMC ketika
dibandingkan terhadap konsentrasi [6].
Sodium Dodecyl Sulfat (SDS) atau alkil sulfat primer merupakan turunan
Alkohol sulfat. Pembuatan sulfat alkil primer berdasarkan pada bahan baku olefin
rantai panjang menggunakan proses okso yang menghasilkan campuran linear dan
memiliki cabang alkohol primer. SDS dinyatakan dengan rumus molekul
NaC12H25SO4, memiliki berat molekul 288,38 g mol-1 [7].
Kapasitas busa (foam capacity) merupakan salah satu sifat interfacial yang
penting dimiliki oleh surfaktan. Besarnya kapasitas busa akan mempengaruhi
1
Universitas Sumatera Utara
2
kemampuan surfaktan untuk menyebar dan menekan hingga ke pori-pori materi yang
terkontaminasi [2].
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
ketinggian busa dengan waktu [8].
Proses kontinu dibagi menjadi sistem terbuka (atau volume kontrol) dan
lingkungannya, sedangkan sistem batch dibagi menjadi sistem tertutup (atau hanya
sebuah sistem) dan lingkungannnya [9].
Penggunaan SDS sebagai sampel karena ingin meneliti surfaktan yang bermuatan
negatif dan karena SDS merupakan surfaktan standard laboratory merupakan bahan
dasar dalam produk rumah tangga seperti pasta gigi, shampoo, busa cukur, sabun
mandi dan kosmetik [9]. SDS memiliki toksisitas (LD50): 6440 mg/kg [18].
Penggunaan logam Kadmium (Cd) karena logam ini termasuk salah satu Pencemaran
Logam Berat dan memiliki muatan positif. Senyawa kadmium juga digunakan
sebagai bahan kimia, bahan fotografi, pembuatan tabung TV, cat, karet, sabun,
kembang api, percetakan tekstil dan pigmen untuk gelas dan email gigi [12].
Substansi Kadmium dapat meracuni ginjal, parpu-paru dan hati [19]. Kopi dapat
digolongkan sebagai minuman psikostimulant yang akan menyebabkan orang tetap
terjaga, mengurangi kelelahan, dan membuat perasaan menjadi lebih bahagia. Oleh
karena itu, tidak mengherankan di seluruh dunia kopi menjadi minuman favorit .
Konsumsinya yang luas di berbagai kalangan dan sudah berabad lamanya [17].
Kandungan kafein pada kopi dapat menyebabkan kerusakan beberapa organ yaitu
hati, sistem pencernaan dan sistem syaraf pusat. [20]
Sehingga sangat menarik mengkaji interaksi SDS dan kontaminan organik dan
organik (Kopi hitam dan logam Cd2+) yang terjadi dilingkungan dengan melakukan
penelitian dalam pilot plan yang di desain dalam Foam Generator. Pada penelitian
ini menggunakan laju alir SDS 3 ml/menit, laju alir gas N2 60 cc/menit variasi
konsentrasi logam Cd2+ dan kopi Hitam 10, 20, 30, 40 dan 50 ppm untuk mengetahui
pengaruh variasi konsentrasi SDS, Logam Cd2+ dan Kopi Hitam terhadap kapasitas
dan stabilitas busa.
Universitas Sumatera Utara
3
1.2 Perumusan Masalah
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah mengukur kapasitas busa
(foam capacity) dan stabilitas busa (foam stability) dari SDS secara dinamik dengan
alat pemroduksi busa (foam generator) secara kontinu.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menguji kapasitas dan stabilitas busa SDS secara kontinu dan dinamik
terhadap variasi konsentrasi logam Cd2+ pada larutan.
2. Menguji kapasitas dan stabilitas busa SDS secara kontinu dan dinamik
terhadap variasi konsentrasi Kopi hitam pada larutan.
3. Mengukur perubahan kapasitas dan stabilitas busa dari perubahan ketinggian
fasa cairan (liquid phase) atau fasa busa (foam phase) terhadap waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai kapasitas busa SDS dan stabilitas pada busa SDS
terhadap waktu kolom gelas ukur.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kapasitas dinamis dan
stabilitas busa yang dihasilkan dari interaksi gas N2 dengan SDS terhadap variasi
konsentrasi SDS dan konsentrasi kontaminan pada larutan.
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fakultas Teknik, Departemen Teknik
Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan utama yang digunakan adalah
logam Cd(CH3COO)2.2H2O, Kopi hitam dan
digunakan surfaktan yaitu SDS
(Sodium Deodcyl Sulfate).
Universitas Sumatera Utara
4
Variabel yang digunakan dalam penelitian :
Tabel 1.1 variabel yang digunakan dalam penelitian dengan kontaminan Cd2+
Konsentrasi SDS
Laju Alir gas N2 (60 cc/min)
(3 ml/min)
Variasi Konsentrasi ion Logam Cd2+ (ppm)
1x cmc
2x cmc
10
20
30
40
50
3x cmc
Tabel 1.2 variabel yang digunakan dalam penelitian dengan kontaminan Kopi
Konsentrasi SDS
Laju Alir gas N2 (60 cc/min)
(3 ml/min)
Variasi Konsentrasi Kopi (ppm)
1x cmc
2x cmc
10
20
30
40
50
3x cmc
Preliminary :
Laju Alir
SDS
Konsentrasi
SDS
Laju Alir Gas
Variasi pH Larutan
Keberadaan Unsur
Logam
Pengaplikasian
Remediasi
Gambar 1.1 Diagram alur penelitian.
Universitas Sumatera Utara