Remediasi Pasir Terkontaminasi Dengan Metode Pencucian Kolom Dengan Peningkatan Surfaktan Berbahan Baku Sodium Dodecyl Sulphate (SDS)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Logam Berat
Pencemaran logam berat di lingkungan merupakan masalah serius karena
kelarutan dan mobilitasnya menimbulkan toksisitas dan ancaman bagi kehidupan
makhluk hidup, termasuk manusia [6]. Logam-logam berat tersebut berasal dari aktifitas
manusia seperti buangan rumah tangga, buangan sisa industri yang tidak terkontrol yang
mengalir ke perairan dan pembakaran hidrokarbon dan batu bara diantaranya ada yang
melepaskan senyawa logam berat ke udara kemudian bercampur dengan air hujan dan
mengalir juga ke perairan. Logam berat merupakan istilah yang digunakan untuk unsurunsur transisi yang mempunyai massa jenis atom lebih besar dari 6 g/cm3 . Merkuri
(Hg), timbal (Pb), tembaga (Cu), kadmium (Cd) dan stronsium (Sr) adalah contoh logam
berat yang berupa kontaminan yang berasal dari luar tanah dan sangat diperhatikan
karena berhubungan erat dengan kesehatan manusia, pertanian dan ekotoksikologinya
[7].
Penumpukan logam berbahaya pada tumbuhan juga beresiko pada manusia dan
hewan [8]. Biota air yang hidup dalam perairan tercemar logam berat, dapat
mengakumulasi logam berat tersebut dalam jaringan tubuhnya. Biota air yang hidup
dalam perairan tercemar logam berat, dapat mengakumulasi logam berat tersebut dalam
jaringan tubuhnya. Makin tinggi kandungan logam dalam perairan akan menyebabkan
semakin tinggi pula kandungan logam berat yang terakumulasi dalam tubuh hewan
tersebut [9].
Adapun dampak negatif logam Cd dalam tubuh manusia yaitu dapat menghambat
kerja paru-paru, bahkan mengakibatkan kanker paru-paru, mual, muntah, diare, kram,
anemia, kerusakan ginjal dan hati [10]. Oleh karena itu, logam berat berbahaya ini dapat
mengganggu kehidupan organisme di lingkungan jika keberadaannya melampaui
ambang batas.
7
Universitas Sumatera Utara
Penyebab utama logam berat menjadi bahan pencemar berbahaya yaitu logam
berat tidak dapat dihancurkan (non degradable) oleh organisme hidup di lingkungan dan
terakumulasi ke lingkungan, terutama mengendap di dasar perairan membentuk senyawa
komplek bersama bahan organik dan anorganik secara adsorbsi dan kombinasi [11]
Logam berat berdasarkan sifat racunnya dapat dikelompokkan menjadi empat
golongan [12] yaitu :
a. Sangat beracun, dapat mengakibatkan kematian ataupun gangguan kesehatan
yang pulih dalam waktu yang lama. logam-logam tersebut adalah Hg, Pb, Cd,
Cr dan As.
b. Moderat. yaitu mengakibatkan gangguan kesehatan baik dalam waktu yang
relatif lama. logam-logam tersebut adalah Ba, Be, Cu, Au, Li, Mn, Se, Te, Co
dan Rb.
c. Kurang beracun. logam ini dalam jumlah besar menimbulkan gangguan
kesehatan. logam-logam tersebut adalah Al, Bi, Co, Fe, Ca, Mg, Ni, K, Ag, Ti
dan Zn.
d. Tidak beracun. yaitu tidak menimbulkan gangguan kesehatan. Logam-logam
tersebut adalah Na, Al, Sr dan Ca.
Logam berat dapat diklasifikasikan menjadi empat kelompok berdasarkan
kegunaannya bagi kesehatan [13], yaitu:
Esensial
: Cu, Zn, Co, Cr, Mn dan Fe, logam ini juga disebut mikronutrien
(zat yang diperlukan tubuh tetapi dalam jumlah yang sangat
kecil) dan beracun jika diminum melebihi persyaratan.
Non esensial
: Ba dan Zr.
Rendah racun : Sn dan Al.
Sangat beracun : Hg, Pb dan Cd.
8
Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Logam Berat Pencemar
a. Kadmium (Cd)
Kadmium murni merupakan logam lembut berwarna perak keputih-putihan. Ciriciri fisik dari kadmium adalah nomor atom 48, atom berat 112.411, elektronegatif 1.5
kristal ionik radius (kepala negara valence) 0,97, potensi ionisasi 8.993, pada keadaan
oksidasi +2, elektron konfigurasi Kr 4d1 5S2, densitas 8,64 g/cm3, titik leleh 320.9 °C
dan titik didih 765 °C pada 100 kPa. Biasanya ditemukan dalam bentuk mineral yang
dikombinasikan dengan unsur-unsur lain seperti oksigen (kadmium oksida), klorin
(kadmium klorida) atau belerang (kadmium sulfat, kadmium sulfida) [14]. Logam
kadmium adalah bahan yang bersifat karsinogen. Organ tubuh yang menjadi sasaran
keracunan Cd adalah ginjal dan hati.
Kadmium lebih mudah diakumulasi oleh tanaman dibandingkan dengan ion
logam berat lainnya seperti timbal. Menurut badan dunia FAO/ WHO, konsumsi per
minggu yang ditoleransikan bagi manusia adalah 400-500 g per orang atau 7 mg per kg
berat badan. Kadmium yang terdapat dalam tubuh manusia sebagian besar diperoleh
melalui makanan olahan, makanan yang berasal dari perairan, pipa air, kopi, teh,
pembakaran batubara dan rokok merupakan sumber Cd yang utama., hanya sejumlah
kecil berasal dari air minum dan polusi udara[15]. Menurut penelitian yang dilakukan
oleh Laegreid (1999) dalam Charlene (2004), pemasukan Cd melalui makanan adalah
10-40 mg/ hari, sedikitnya 50% diserap oleh tubuh.
Penambahan kadmium (Cd) pada tanah terjadi melalui penggunaan pupuk fosfat,
pupuk kandang, dari buangan industri yang menggunakan bahan bakar batubara dan
minyak dan buangan inkineratur (tanur) [16]. Toksisitas Cd ini dipengaruhi karena
adanya interaksi antara Cd dan gugus sulfhidril(-SH) dari protein yang menyebabkan
terhambatnya aktivitas enzim [14].
9
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Ambang Batas Racun Yang Ditoleransi / Asupan Aman Logam Berat
Logam
Batas Beracun
Berat
Arsen
3 mg/hari selama 2-3 minggu
Kadmium 200 μg/kg berat basah
Asupan yang Disarankan / Asupan Aman
15 - 25 μg/hari (dewasa)
15 -50 μg/hari dewasa, 2 -25 μg/hari anak
Timbal
>= 500 μg/L (Darah)
20 - 280 μg/hari dewasa, 10 - 275 μg/hari anak
Seng
150 μg/hari
15 μg/hari
2.2 Adsorpsi
Adsorpsi (penyerapan) merupakan suatu proses pemisahan dimana komponen
dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben).
Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap dilepaskan pada adsorpsi kimia yang
merupakan ikatan kuat antara penyerap dan zat yang diserap sehingga tidak mungkin
terjadi proses yang bolak-balik. Interaksi yang terjadi akan menyebabkan sifat- sifat
logam mengalami modifikasi atau perubahan. Menurut kekuatan interaksinya, ada 2 tipe
adsorpsi yaitu adsorpsi fisik (phisisorpsi) dan adsorpsi kimia (khemisorpsi). Dalam
adsorpsi fisik kekuatan ikatan antara molekul yang diadsorpsi dan permukaan sangat
lemah, atau tipe Van der Waals. Energi yang berasosiasi dengan ikatan tersebut relatif
lemah. Sebaliknya dalam adsorpsi kimia ikatan sangat berperan dan merupakan resultan
dari suatu transfer atau suatu penempatan elektron dalam reaksi antara adsorbat dan
adsorben . Kekuatan ikatan dalam khemisorpsi menjadi lebih penting dibandingkan pada
phisisorpsi. Keadaan molekul dari adsorbat akan berbeda dari keadaan awalnya. Atom
permukaan mempunyai suatu karakter elektronik tidak jenuh dengan kehadiran beberapa
kekosongan (valensi bebas). Pembentukan lapisan sempurna dari molekul yang
diadsorpsi secara kimia memungkinkan menjenuhkan secara sempurna pada daerah
kekosongan.
Adsorpsi antara gas oksigen dan permukaan logam merupakan contoh dari
peristiwa khemisorpsi, pada contoh ini ikatan yang terbentuk adalah ikatan kovalen.
Adsorpsi dapat disosiatif ataupun molekuler, adsorpsi dikatakan asosiatif bila molekul
10
Universitas Sumatera Utara
yang diadsopsi terurai menjadi molekul lain yang lebih kecil. Sebaliknya dikatakan
adsorpsi molekuler bila molekul yang diadsorpsi tidak mengalami disosiasi [17].
Adsorpsi merupakan metode yang paling umum dipakai karena memiliki konsep yang
lebih sederhana dan juga ekonomis. Proses adsorpsi yang paling berperan adalah
adsorben [18].
2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi
Faktor-faktor
yang
mempengaruhi
mekanisme
adsorpsi
adalah
agitasi,
karakteristik adsorbat, ukuran molekul adsorbat, pH larutan, temperatur dan waktu
kontak [19].
1. Agitasi
Jika agitasi yang terjadi antara partikel karbon dengan cairan relatif kecil,
permukaan film dari liquid sekitar partikel akan menjadi tebal dan difusi film akan
terbatas. Kecepatan pengadukan juga merupakan salah satu faktor penting yang dapat
mempengaruhi kemampuan dan kapasitas adsorpsi dari suatu adsorben. Semakin besar
kecepatan pengadukan, maka akan semakin besar juga konstanta adsorpsinya. Hal ini
disebabkan oleh lapisan film pada adsorben mengalami penipisan maka adsorban akan
dapat menembus lapisan filmnya (Drastinawati dan Zultiniar, 2013).
Dalam proses adsorpsi, apabila kecepatan pengadukan kecil, maka adsorban akan
sulit menembus lapisan film yang berada di antara permukaan adsorben dan difusi
filmnya. Apabila kecepatan pengadukan sesuai, maka akan menaikkan film difusinya
sampai ke titik pori difusi (Asip, dkk., 2008).
2. Karakteristik adsorban
Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik terpenting dari
adsorban. Ukuran partikel adsorban mempengaruhi tingkat adsorpsi yang terjadi.
Tingkat adsorpsi meningkat seiring mengecilnya ukuran partikel. Total kapasitas
adsorpsi tergantung pada total luas permukaan dimana ukuran partikel adsorban tidak
berpengaruh besar pada total luas permukaan adsorban.
11
Universitas Sumatera Utara
3. Ukuran molekul adsorbat
Ukuran molekul merupakan bagian yang penting dalam adsorpsi karena
molekul harus memasuki micropore dari partikel adsorban untuk diadsorpsi. Tingkat
adsorpsi biasanya meningkat seiring dengan semakin besarnya ukuran molekul dari
adsorbat. Kebanyakan limbah terdiri dari bahan-bahan campuran sehingga ukuran
molekulnya berbeda-beda. Pada situasi ini akan memperburuk penyaringan molekul
karena molekul yang lebih besar akan menutup pori sehingga mencegah jalan masuknya
molekul yang lebih kecil.
4. Waktu Kontak
Waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan setimbang pada proses
penyerapan ion logam oleh adsorban hanya beberapa menit saja [20]. Jumlah zat yang
diadsorpsi pada permukaan adsorban merupakan proses untuk mencapai kesetimbangan
karena laju adsorpsi juga diikuti dengan proses desorpsi. Pada saat mula-mula reaksi,
proses adsorpsi lebih dominan daripada proses desorpsi sehingga proses adsorpsi
berlangsung cepat.
Pada akhir-akhir mencapai keadaan setimbang, peristiwa adsorpsi juga
cenderung mengalami perlambatan proses penyerapan pada keadaan setimbang namun
hal ini tidak terlihat secara makroskopis. Pada setiap jenis adsorban yang digunakan,
waktu untuk mencapai saat setimbang berbeda-beda. Perbedaan waktu untuk mencapai
keadaan setimbang dikarenakan jenis interaksi yang terjadi antara adsorban dan
adsorbat. Secara umum, waktu untuk mencapai kesetimbangan melalui mekanisme
secara fisika (physisorption) lebih cepat bila dibandingkan dengan mekanisme secara
kimia (chemisorption) [21].
Adsorpsi secara fisika, interaksi antara adsorban dan adsorbat terjadi melalui
pembentukan ikatan yang lebih kuat bila dibandingkan dengan mekanisme secara kimia.
Mekanisme secara kimia diawali dahulu dengan mekanise fisika, yaitu pada partikelpartikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorban melalui gaya Van der waals atau
juga melalui ikatan hidrogen, kemudian diikuti mekanisme secara kimia dengan
menimbulkan ikatan yang lebih kuat yaitu ikatan kovalen dengan energi yang dilepaskan
relatif tinggi, sekitar 100 kJ/mol [22].
12
Universitas Sumatera Utara
5. Keasaman (pH)
Tingkat keasaman atau pH mempunyai pengaruh dalam proses adsorpsi. Untuk
mencapai pH optimum dalam proses adsorpsi ditandai dengan jumlah maksimum yang
dapat diserap adsorban adalah ditetapkan melalui uji laboratorium. Keasaman (pH) akan
mempengaruhi sisi aktif biomassa serta berpengaruh pada mekanisme adsorpsi ion
logam. Pada pH yang rendah, proses adsorpsi ion logam juga semakin rendah atau
lambat. Hal ini dikarenakan pada kondisi asam, gugus fungsi yang terdapat pada
adsorban terprotonasi sehingga terjadi pengikatan ion hidrogen (H+) dan ion hidronium
[20]. Sementara itu ion-ion logam dalam larutan sebelum teradsorpsi oleh adsorban
terlebih dahulu mengalami hidrolisis dan menghasilkan proton [23].
Dalam kondisi pH rendah (7), maka
proses adsorpsi relatif tinggi, hal ini dikarenakan komplek hidrokso logam (MOH+) yang
akan terbentuk di dalam larutan lebih banyak, demikian juga permukaan adsorban akan
bermuatan negatif sehingga melepaskan proton sehingga melalui gaya elektrostatik akan
terjadi tarik menarik yang menyebabkan peningkatan adsorpsi [24].
2.4 Mekanisme Adsorpsi
Proses adsorpsi molekul adsorbat dari fasa cair ke permukaan adsorben
melibatkan tahapan sebagai berikut:
∑
Transfer massa molekul adsorbat ke seluruh lapisan batas eksternal dari partikel
padat.
∑
Transportasi molekul adsorbat dari permukaan partikel ke dalam bagian aktif
dengan difusi dalam pori berisi cairan dan berpindah keseluruh permukaan padat
dari pori-pori.
∑
Adsorpsi molekul terlarut pada bagian aktif pada permukaan bagian dalam dari poripori.
∑
Setelah molekul terserap, dapat berpindah ke permukaan pori melalui difusi
permukaan [25].
13
Universitas Sumatera Utara
2.5 Kinetika Adsorpsi
Jumlah adsorbat yang diserap dalam mg/g pada waktu t dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut:
[24]
Dimana Co dan Ct masing-masing adalah konsentrasi adsorbat mula-mula dan
pada waktu t tertentu dalam mg/L. V adalah volume larutan adsorbat dalam ml dan m
adalah massa adsorben dalam mg .
2.6 Pasir
Partikel pasir dibentuk dari pecahan kristal magma beku dan batuan metamorf
atau dari batu pasir yang sudah ada. Berdasarkan kandungan mineralnya, pasir umumnya
terdiri dari kuarsa, Feldspar, Mika dan kapur (kalsit, dolomit dll). Klasifikasi dari
mineral partikel dapat disebut pasir berdasarkan ukurannya. Menurut skema klasifikasi
United States Department of Agriculture (USDA), partikel pasir berada pada rentang
diameter antara 0,05-2.0 mm. Dengan demikian, bahan mineral yang disebut pasir dapat
bervariasi tergantung pada skema klasifikasi yang digunakan [25].
Juga ada, subkategori partikel pasir terutama untuk skema USDA, yaitu pasir
sangat halus berkisar 0,05-0,1 mm, pasir halus berkisar dari 0,1-0.25 mm, pasir sedang
(medium) berkisar 0.25-0.5 mm, pasir kasar berkisar dari 0,5-1,0 mm, dan pasir sangat
kasar berkisar 1.0-2,0 mm. Untuk memahami tentang tren adsorpsi logam dengan
menggunakan pasir, pertimbangan hubungan antara jenis ion logam yang akan diserap
dengan silika dan feldspar (komponen pasir) akan sangat membantu. Silika (SiO2)
memiliki struktur yang terdiri dari tiga rangkaian dimensi tetrahedron yang tidak
terbatas. Setiap atom silikon membentuk empat ikatan tunggal dengan empat atom
oksigen yang terletak di empat penjuru tetrahedron [26].
Terdapat dua jenis interaksi dalam adsopsi logam dengan pasir, inner-sphere dan
outer-sphere . Jenis outer-sphere adalah interaksi antara ion logam dan permukaan pasir
yang melibatkan fasa cair. Jenis inner-sphere adalah interaksi antara ion logam dan grup
14
Universitas Sumatera Utara
fungsional pada permukaan, yang tidak melibatkan fase atau air cair molekul antara ion
dan permukaan . Pasir alam mungkin memiliki pori makro dan mesopori, dan porositas
sebagian besar dipengaruhi oleh ukuran partikel, bentuk biji-bijian, dan bentuk batuan
[5].
Porositas dapat diklasifikasikan menjadi porositas antar-partikel dan porositas
intraparticle. Pori-pori menyebabkan tidak hanya luas permukaan yang besar, tetapi juga
tingginya selektivitas adsorpsi [5]. Interaksi antara ion logam dan permukaan pasir akan
mempengaruhi karakteristik desorpsi ion logam dalam proses remediasi [5].
Pasir
dengan ion logam teradsorpsi disusun oleh proses adsorpsi dan kemudian dikeringkan
untuk memungkinkan ion logam untuk berinteraksi dengan permukaan pasir terutama
melalui interaksi inner-sphere.
Permukaan kelompok fungsional dari silikat memainkan peran penting dalam
proses adsorpsi. Pada bagian ini atom oksigen terikat pada lapisan silika tetrahedral dan
kelompok hidroksil berkaitan pada tepi tiap unit dari struktur silikat. Kelompok
fungsional ini menyediakan bagian permukaan untuk penyerapan logam transisi dan
logam
berat
secara
kimiawi.
Permukaan
kelompok
fungsional
ini
dapat
direpresentasikan sebagai berikut:
[12].
Dimana S merupakan atom pusat (Si atau Al) pada penyerapan yang dilakukan
oleh permukaan silikat. Permukaan kelompok hidroksil berdisosiasi dalam air dan
berfungsi sebagai basa Lewis terhadap kation logam (Mn+). Seperti bagian
terdeprotonasinya (satu atau mungkin dua) yang membentuk senyawa kompleks dengan
ion logam berat sebagai berikut:
15
Universitas Sumatera Utara
2.7 Surfaktan
Surfaktan adalah molekul amphiphilic memiliki kedua ekor hidrofobik dan
kepala hidrofilik. Ketika dilarutkan dalam air pada konsentrasi rendah, molekul
surfaktan ada, yang berperan sebagai monomer [27]. Sebagai jenis senyawa amfifilik
memiliki konstanta dielektrik rendah dan viskositas lebih tinggi dari air, surfaktan dapat
meningkatkan kelarutan senyawa organik dengan menurunkan tegangan antarmuka serta
oleh solubilisasi misel [28]. Struktur molekul yang unik dari surfaktan memungkinkan
untuk meningkatkan kelarutan kontaminan dalam tanah, terutama untuk senyawa
organik hidrofobik[5].
Surfaktan dapat meningkatkan desorpsi polutan dari tanah, dan memacu proses
bioremediasi organik dengan meningkatkan bioavailabilitas polutan [5]. Selain
kemampuan yang tinggi untuk desorb kontaminan, surfaktan harus memiliki CMC lebih
rendah dan aktif dengan dosis kecil sebagai larutan pencuci, untuk mengurangi biaya
proses perbaikan dan selanjutnya memastikan ekonomi dari proses keseluruhan [5] .
Struktur molekul surfaktan, yang mengatur sifat-sifat surfaktan, adalah faktor
dominan untuk karakteristik adsorpsi. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, monomer akan
dikelompokkan ke dalam kelompok, yang disebut '' misel ''. Konsentrasi pada saat
pengelompokkan '' misel '' ini dikenal sebagai CMC [5].
Menurut (Mulligan, 2004), Jika surfaktan ditambah melebihi CMC, maka jumlah
misel akan terus bertambah tetapi ukuran mereka akan hampir tetap konstan. Untuk
perubahan konsentrasi dibawah CMC, maka sifat fisik seperti: tegangan permukaan,
tegangan antar muka, adsorpsi, dan daya bersih akan terjadi perubahan.
2.7.1 SDS
Sodium lauril sulfat (SLS), natrium laurilsulfate atau natrium dodesil sulfat (SDS
atau Nads) (C12H25SO4Na) adalah surfaktan anionik yang digunakan di banyak
pembersihan dan kebersihan produk. Surfaktan anionik biasanya dipilih untuk perlakuan
pencucian pasir terkontaminasi karena tingkat adsorpsi mereka terhadap pasir lebih
16
Universitas Sumatera Utara
rendah dibandingkan dengan kationik dan nonionic [30]. Molekul ini memiliki ekor 12
atom karbon, yang melekat pada kelompok sulfat, memberikan sifat molekul amfifilik
diperlukan dari deterjen. SLS adalah surfaktan yang sangat efektif dan digunakan dalam
setiap tugas yang memerlukan penghilangan noda berminyak dan residu [31].
Misalnya, ditemukan dalam konsentrasi yang lebih tinggi dengan produk industri
termasuk minyak pelumas mesin, pembersih lantai, dan sabun cuci mobil. Hal ini
digunakan dalam konsentrasi yang lebih rendah dengan pasta gigi, shampoo, dan busa
cukur.Natrium dodesil sulfat (SDS, CH3(CH2)11SO4Na), surfaktan anionik dengan
konsentrasi kritis misel (CMC) dari 8 mM, adalah tingkat nutrisi yang baik dan mudah
terurai oleh tanah atau mikroorganisme air.
Seperti semua surfaktan deterjen (termasuk sabun), natrium lauril sulfat
menghilangkan minyak dari kulit, dan dapat menyebabkan kulit dan iritasi mata.
Konsentrasi misel kritis (CMC) dalam air murni pada 25 ° C adalah 0,0082 M, dan
jumlah agregasi pada konsentrasi ini biasanya dianggap menjadi sekitar 62. Fraksi misel
ionisasi (α) adalah sekitar 0,3 ( atau 30%) [32].
2.8 Remediasi Logam Berat pada Pasir terkontaminasi
Remediasi/pencucian
pasir
dapat
digunakan
sebagai
metode
untuk
menghilangkan kontaminan [29]. Dalam praktis remediasi, karena kontaminan melekat
pada permukaan partikel pasir dan biasanya memiliki kelarutan dalam air yang rendah
juga bersifat aditif seperti asam, surfaktan dan agen chelating sering ditambahkan ke
dalam cairan pencuci untuk melarutkan kontaminan dari pasir.
Interaksi antara ion logam dan permukaan pasir akan mempengaruhi karakteristik
desorpsi ion logam dalam proses remediasi [4]. Efisiensi removal diperoleh dengan
menggunakan surfaktan anionik populer, natrium dodesilsulfat (SDS), larutan SDS.
Keberhasilan
penerapan remediasi pasir terkontaminasi dengan metode pencucian
surfaktan dipengaruhi oleh beberapa faktor ilmiah, seperti: potensi molekul surfaktan
berinteraksi dan mendesorpsi ion logam pada permukaan pasir dan kemampuan
surfaktan terdispersi ke target kontaminan pada area pori [5].
17
Universitas Sumatera Utara
Potensi misel surfaktan dalam menghilangkan ion logam pada permukaan media pasir
yang terkontaminasi (Mulligan, 2005).
Gambar 2.1 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Ion Logam (Mulligan, 2005).
Kontaminan pasir dimobilisasi, oleh larutan pencuci (misalnya pembentukan
misel dengan bantuan larutan pencuci) atau melalui interaksi kimia [5]. Kekhawatiran
tentang toksisitas surfaktan terutama timbul dari surfaktan sisa dalam tanah setelah
mencuci tanah jika mereka tidak mudah terurai. Kehadiran berlebihan surfaktan dalam
sistem air dan tanah dapat mempengaruhi ekosistem merugikan karena aktivitas biologis
surfaktan. Surfaktan anionik dapat mengikat makromolekul bioaktif seperti peptida,
enzim, dan DNA, mengubah fungsi biologis mikroorganisme [32].
Teknik pencucian dapat dicapai dengan sangat baik dengan menggunakan agen
yang bisa meningkatkan batas desorpsi antara pasir- logam. Sebuah teknik remediasi
yang efektif untuk situasi tersebut adalah metode pencucian larutan surfaktan (Martel
dan Gelinas, 1996;. Lee et al, 2002, 2005). Beberapa kelebihan dan keuntungan
mengenai pencucian tanpa busa (tanpa foam), misalnya, gradien tekanan yang
diperlukan relatif rendah dan tidak merusak struktur tanah dan membutuhkan lebih
18
Universitas Sumatera Utara
sedikit energi untuk mencapai remediasi. Namun, remediasi dengan surfaktan
membutuhkan konsumsi besar surfaktan dengan efisiensi penyisihan rendah.
2.9 Rangkaian Percobaan Remediasi Logam Berat pada Pasir Terkontaminasi
dengan Kolom
Gambar 2.2 Rangkaian Percobaan Remediasi Logam Berat pada Pasir Terkontaminasi
dengan Kolom
Keterangan Gambar:
Sejumlah surfaktan X cmc dipompakan dengan pompa peristaltik dengan laju
alir X ml/menit ke kolom pasir yang berisi pasir terkontaminasi. Kemudian effluent hasil
cucian ditampung dan dianalisa dengan AAS untuk meninjau seberapa banyak logam
Cd2+ yang tersisihkan dan kemampuan surfaktan dalam menyisihkan logam Cd2+ .
19
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Logam Berat
Pencemaran logam berat di lingkungan merupakan masalah serius karena
kelarutan dan mobilitasnya menimbulkan toksisitas dan ancaman bagi kehidupan
makhluk hidup, termasuk manusia [6]. Logam-logam berat tersebut berasal dari aktifitas
manusia seperti buangan rumah tangga, buangan sisa industri yang tidak terkontrol yang
mengalir ke perairan dan pembakaran hidrokarbon dan batu bara diantaranya ada yang
melepaskan senyawa logam berat ke udara kemudian bercampur dengan air hujan dan
mengalir juga ke perairan. Logam berat merupakan istilah yang digunakan untuk unsurunsur transisi yang mempunyai massa jenis atom lebih besar dari 6 g/cm3 . Merkuri
(Hg), timbal (Pb), tembaga (Cu), kadmium (Cd) dan stronsium (Sr) adalah contoh logam
berat yang berupa kontaminan yang berasal dari luar tanah dan sangat diperhatikan
karena berhubungan erat dengan kesehatan manusia, pertanian dan ekotoksikologinya
[7].
Penumpukan logam berbahaya pada tumbuhan juga beresiko pada manusia dan
hewan [8]. Biota air yang hidup dalam perairan tercemar logam berat, dapat
mengakumulasi logam berat tersebut dalam jaringan tubuhnya. Biota air yang hidup
dalam perairan tercemar logam berat, dapat mengakumulasi logam berat tersebut dalam
jaringan tubuhnya. Makin tinggi kandungan logam dalam perairan akan menyebabkan
semakin tinggi pula kandungan logam berat yang terakumulasi dalam tubuh hewan
tersebut [9].
Adapun dampak negatif logam Cd dalam tubuh manusia yaitu dapat menghambat
kerja paru-paru, bahkan mengakibatkan kanker paru-paru, mual, muntah, diare, kram,
anemia, kerusakan ginjal dan hati [10]. Oleh karena itu, logam berat berbahaya ini dapat
mengganggu kehidupan organisme di lingkungan jika keberadaannya melampaui
ambang batas.
7
Universitas Sumatera Utara
Penyebab utama logam berat menjadi bahan pencemar berbahaya yaitu logam
berat tidak dapat dihancurkan (non degradable) oleh organisme hidup di lingkungan dan
terakumulasi ke lingkungan, terutama mengendap di dasar perairan membentuk senyawa
komplek bersama bahan organik dan anorganik secara adsorbsi dan kombinasi [11]
Logam berat berdasarkan sifat racunnya dapat dikelompokkan menjadi empat
golongan [12] yaitu :
a. Sangat beracun, dapat mengakibatkan kematian ataupun gangguan kesehatan
yang pulih dalam waktu yang lama. logam-logam tersebut adalah Hg, Pb, Cd,
Cr dan As.
b. Moderat. yaitu mengakibatkan gangguan kesehatan baik dalam waktu yang
relatif lama. logam-logam tersebut adalah Ba, Be, Cu, Au, Li, Mn, Se, Te, Co
dan Rb.
c. Kurang beracun. logam ini dalam jumlah besar menimbulkan gangguan
kesehatan. logam-logam tersebut adalah Al, Bi, Co, Fe, Ca, Mg, Ni, K, Ag, Ti
dan Zn.
d. Tidak beracun. yaitu tidak menimbulkan gangguan kesehatan. Logam-logam
tersebut adalah Na, Al, Sr dan Ca.
Logam berat dapat diklasifikasikan menjadi empat kelompok berdasarkan
kegunaannya bagi kesehatan [13], yaitu:
Esensial
: Cu, Zn, Co, Cr, Mn dan Fe, logam ini juga disebut mikronutrien
(zat yang diperlukan tubuh tetapi dalam jumlah yang sangat
kecil) dan beracun jika diminum melebihi persyaratan.
Non esensial
: Ba dan Zr.
Rendah racun : Sn dan Al.
Sangat beracun : Hg, Pb dan Cd.
8
Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Logam Berat Pencemar
a. Kadmium (Cd)
Kadmium murni merupakan logam lembut berwarna perak keputih-putihan. Ciriciri fisik dari kadmium adalah nomor atom 48, atom berat 112.411, elektronegatif 1.5
kristal ionik radius (kepala negara valence) 0,97, potensi ionisasi 8.993, pada keadaan
oksidasi +2, elektron konfigurasi Kr 4d1 5S2, densitas 8,64 g/cm3, titik leleh 320.9 °C
dan titik didih 765 °C pada 100 kPa. Biasanya ditemukan dalam bentuk mineral yang
dikombinasikan dengan unsur-unsur lain seperti oksigen (kadmium oksida), klorin
(kadmium klorida) atau belerang (kadmium sulfat, kadmium sulfida) [14]. Logam
kadmium adalah bahan yang bersifat karsinogen. Organ tubuh yang menjadi sasaran
keracunan Cd adalah ginjal dan hati.
Kadmium lebih mudah diakumulasi oleh tanaman dibandingkan dengan ion
logam berat lainnya seperti timbal. Menurut badan dunia FAO/ WHO, konsumsi per
minggu yang ditoleransikan bagi manusia adalah 400-500 g per orang atau 7 mg per kg
berat badan. Kadmium yang terdapat dalam tubuh manusia sebagian besar diperoleh
melalui makanan olahan, makanan yang berasal dari perairan, pipa air, kopi, teh,
pembakaran batubara dan rokok merupakan sumber Cd yang utama., hanya sejumlah
kecil berasal dari air minum dan polusi udara[15]. Menurut penelitian yang dilakukan
oleh Laegreid (1999) dalam Charlene (2004), pemasukan Cd melalui makanan adalah
10-40 mg/ hari, sedikitnya 50% diserap oleh tubuh.
Penambahan kadmium (Cd) pada tanah terjadi melalui penggunaan pupuk fosfat,
pupuk kandang, dari buangan industri yang menggunakan bahan bakar batubara dan
minyak dan buangan inkineratur (tanur) [16]. Toksisitas Cd ini dipengaruhi karena
adanya interaksi antara Cd dan gugus sulfhidril(-SH) dari protein yang menyebabkan
terhambatnya aktivitas enzim [14].
9
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Ambang Batas Racun Yang Ditoleransi / Asupan Aman Logam Berat
Logam
Batas Beracun
Berat
Arsen
3 mg/hari selama 2-3 minggu
Kadmium 200 μg/kg berat basah
Asupan yang Disarankan / Asupan Aman
15 - 25 μg/hari (dewasa)
15 -50 μg/hari dewasa, 2 -25 μg/hari anak
Timbal
>= 500 μg/L (Darah)
20 - 280 μg/hari dewasa, 10 - 275 μg/hari anak
Seng
150 μg/hari
15 μg/hari
2.2 Adsorpsi
Adsorpsi (penyerapan) merupakan suatu proses pemisahan dimana komponen
dari suatu fase fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben).
Biasanya partikel-partikel kecil zat penyerap dilepaskan pada adsorpsi kimia yang
merupakan ikatan kuat antara penyerap dan zat yang diserap sehingga tidak mungkin
terjadi proses yang bolak-balik. Interaksi yang terjadi akan menyebabkan sifat- sifat
logam mengalami modifikasi atau perubahan. Menurut kekuatan interaksinya, ada 2 tipe
adsorpsi yaitu adsorpsi fisik (phisisorpsi) dan adsorpsi kimia (khemisorpsi). Dalam
adsorpsi fisik kekuatan ikatan antara molekul yang diadsorpsi dan permukaan sangat
lemah, atau tipe Van der Waals. Energi yang berasosiasi dengan ikatan tersebut relatif
lemah. Sebaliknya dalam adsorpsi kimia ikatan sangat berperan dan merupakan resultan
dari suatu transfer atau suatu penempatan elektron dalam reaksi antara adsorbat dan
adsorben . Kekuatan ikatan dalam khemisorpsi menjadi lebih penting dibandingkan pada
phisisorpsi. Keadaan molekul dari adsorbat akan berbeda dari keadaan awalnya. Atom
permukaan mempunyai suatu karakter elektronik tidak jenuh dengan kehadiran beberapa
kekosongan (valensi bebas). Pembentukan lapisan sempurna dari molekul yang
diadsorpsi secara kimia memungkinkan menjenuhkan secara sempurna pada daerah
kekosongan.
Adsorpsi antara gas oksigen dan permukaan logam merupakan contoh dari
peristiwa khemisorpsi, pada contoh ini ikatan yang terbentuk adalah ikatan kovalen.
Adsorpsi dapat disosiatif ataupun molekuler, adsorpsi dikatakan asosiatif bila molekul
10
Universitas Sumatera Utara
yang diadsopsi terurai menjadi molekul lain yang lebih kecil. Sebaliknya dikatakan
adsorpsi molekuler bila molekul yang diadsorpsi tidak mengalami disosiasi [17].
Adsorpsi merupakan metode yang paling umum dipakai karena memiliki konsep yang
lebih sederhana dan juga ekonomis. Proses adsorpsi yang paling berperan adalah
adsorben [18].
2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi
Faktor-faktor
yang
mempengaruhi
mekanisme
adsorpsi
adalah
agitasi,
karakteristik adsorbat, ukuran molekul adsorbat, pH larutan, temperatur dan waktu
kontak [19].
1. Agitasi
Jika agitasi yang terjadi antara partikel karbon dengan cairan relatif kecil,
permukaan film dari liquid sekitar partikel akan menjadi tebal dan difusi film akan
terbatas. Kecepatan pengadukan juga merupakan salah satu faktor penting yang dapat
mempengaruhi kemampuan dan kapasitas adsorpsi dari suatu adsorben. Semakin besar
kecepatan pengadukan, maka akan semakin besar juga konstanta adsorpsinya. Hal ini
disebabkan oleh lapisan film pada adsorben mengalami penipisan maka adsorban akan
dapat menembus lapisan filmnya (Drastinawati dan Zultiniar, 2013).
Dalam proses adsorpsi, apabila kecepatan pengadukan kecil, maka adsorban akan
sulit menembus lapisan film yang berada di antara permukaan adsorben dan difusi
filmnya. Apabila kecepatan pengadukan sesuai, maka akan menaikkan film difusinya
sampai ke titik pori difusi (Asip, dkk., 2008).
2. Karakteristik adsorban
Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik terpenting dari
adsorban. Ukuran partikel adsorban mempengaruhi tingkat adsorpsi yang terjadi.
Tingkat adsorpsi meningkat seiring mengecilnya ukuran partikel. Total kapasitas
adsorpsi tergantung pada total luas permukaan dimana ukuran partikel adsorban tidak
berpengaruh besar pada total luas permukaan adsorban.
11
Universitas Sumatera Utara
3. Ukuran molekul adsorbat
Ukuran molekul merupakan bagian yang penting dalam adsorpsi karena
molekul harus memasuki micropore dari partikel adsorban untuk diadsorpsi. Tingkat
adsorpsi biasanya meningkat seiring dengan semakin besarnya ukuran molekul dari
adsorbat. Kebanyakan limbah terdiri dari bahan-bahan campuran sehingga ukuran
molekulnya berbeda-beda. Pada situasi ini akan memperburuk penyaringan molekul
karena molekul yang lebih besar akan menutup pori sehingga mencegah jalan masuknya
molekul yang lebih kecil.
4. Waktu Kontak
Waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan setimbang pada proses
penyerapan ion logam oleh adsorban hanya beberapa menit saja [20]. Jumlah zat yang
diadsorpsi pada permukaan adsorban merupakan proses untuk mencapai kesetimbangan
karena laju adsorpsi juga diikuti dengan proses desorpsi. Pada saat mula-mula reaksi,
proses adsorpsi lebih dominan daripada proses desorpsi sehingga proses adsorpsi
berlangsung cepat.
Pada akhir-akhir mencapai keadaan setimbang, peristiwa adsorpsi juga
cenderung mengalami perlambatan proses penyerapan pada keadaan setimbang namun
hal ini tidak terlihat secara makroskopis. Pada setiap jenis adsorban yang digunakan,
waktu untuk mencapai saat setimbang berbeda-beda. Perbedaan waktu untuk mencapai
keadaan setimbang dikarenakan jenis interaksi yang terjadi antara adsorban dan
adsorbat. Secara umum, waktu untuk mencapai kesetimbangan melalui mekanisme
secara fisika (physisorption) lebih cepat bila dibandingkan dengan mekanisme secara
kimia (chemisorption) [21].
Adsorpsi secara fisika, interaksi antara adsorban dan adsorbat terjadi melalui
pembentukan ikatan yang lebih kuat bila dibandingkan dengan mekanisme secara kimia.
Mekanisme secara kimia diawali dahulu dengan mekanise fisika, yaitu pada partikelpartikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorban melalui gaya Van der waals atau
juga melalui ikatan hidrogen, kemudian diikuti mekanisme secara kimia dengan
menimbulkan ikatan yang lebih kuat yaitu ikatan kovalen dengan energi yang dilepaskan
relatif tinggi, sekitar 100 kJ/mol [22].
12
Universitas Sumatera Utara
5. Keasaman (pH)
Tingkat keasaman atau pH mempunyai pengaruh dalam proses adsorpsi. Untuk
mencapai pH optimum dalam proses adsorpsi ditandai dengan jumlah maksimum yang
dapat diserap adsorban adalah ditetapkan melalui uji laboratorium. Keasaman (pH) akan
mempengaruhi sisi aktif biomassa serta berpengaruh pada mekanisme adsorpsi ion
logam. Pada pH yang rendah, proses adsorpsi ion logam juga semakin rendah atau
lambat. Hal ini dikarenakan pada kondisi asam, gugus fungsi yang terdapat pada
adsorban terprotonasi sehingga terjadi pengikatan ion hidrogen (H+) dan ion hidronium
[20]. Sementara itu ion-ion logam dalam larutan sebelum teradsorpsi oleh adsorban
terlebih dahulu mengalami hidrolisis dan menghasilkan proton [23].
Dalam kondisi pH rendah (7), maka
proses adsorpsi relatif tinggi, hal ini dikarenakan komplek hidrokso logam (MOH+) yang
akan terbentuk di dalam larutan lebih banyak, demikian juga permukaan adsorban akan
bermuatan negatif sehingga melepaskan proton sehingga melalui gaya elektrostatik akan
terjadi tarik menarik yang menyebabkan peningkatan adsorpsi [24].
2.4 Mekanisme Adsorpsi
Proses adsorpsi molekul adsorbat dari fasa cair ke permukaan adsorben
melibatkan tahapan sebagai berikut:
∑
Transfer massa molekul adsorbat ke seluruh lapisan batas eksternal dari partikel
padat.
∑
Transportasi molekul adsorbat dari permukaan partikel ke dalam bagian aktif
dengan difusi dalam pori berisi cairan dan berpindah keseluruh permukaan padat
dari pori-pori.
∑
Adsorpsi molekul terlarut pada bagian aktif pada permukaan bagian dalam dari poripori.
∑
Setelah molekul terserap, dapat berpindah ke permukaan pori melalui difusi
permukaan [25].
13
Universitas Sumatera Utara
2.5 Kinetika Adsorpsi
Jumlah adsorbat yang diserap dalam mg/g pada waktu t dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut:
[24]
Dimana Co dan Ct masing-masing adalah konsentrasi adsorbat mula-mula dan
pada waktu t tertentu dalam mg/L. V adalah volume larutan adsorbat dalam ml dan m
adalah massa adsorben dalam mg .
2.6 Pasir
Partikel pasir dibentuk dari pecahan kristal magma beku dan batuan metamorf
atau dari batu pasir yang sudah ada. Berdasarkan kandungan mineralnya, pasir umumnya
terdiri dari kuarsa, Feldspar, Mika dan kapur (kalsit, dolomit dll). Klasifikasi dari
mineral partikel dapat disebut pasir berdasarkan ukurannya. Menurut skema klasifikasi
United States Department of Agriculture (USDA), partikel pasir berada pada rentang
diameter antara 0,05-2.0 mm. Dengan demikian, bahan mineral yang disebut pasir dapat
bervariasi tergantung pada skema klasifikasi yang digunakan [25].
Juga ada, subkategori partikel pasir terutama untuk skema USDA, yaitu pasir
sangat halus berkisar 0,05-0,1 mm, pasir halus berkisar dari 0,1-0.25 mm, pasir sedang
(medium) berkisar 0.25-0.5 mm, pasir kasar berkisar dari 0,5-1,0 mm, dan pasir sangat
kasar berkisar 1.0-2,0 mm. Untuk memahami tentang tren adsorpsi logam dengan
menggunakan pasir, pertimbangan hubungan antara jenis ion logam yang akan diserap
dengan silika dan feldspar (komponen pasir) akan sangat membantu. Silika (SiO2)
memiliki struktur yang terdiri dari tiga rangkaian dimensi tetrahedron yang tidak
terbatas. Setiap atom silikon membentuk empat ikatan tunggal dengan empat atom
oksigen yang terletak di empat penjuru tetrahedron [26].
Terdapat dua jenis interaksi dalam adsopsi logam dengan pasir, inner-sphere dan
outer-sphere . Jenis outer-sphere adalah interaksi antara ion logam dan permukaan pasir
yang melibatkan fasa cair. Jenis inner-sphere adalah interaksi antara ion logam dan grup
14
Universitas Sumatera Utara
fungsional pada permukaan, yang tidak melibatkan fase atau air cair molekul antara ion
dan permukaan . Pasir alam mungkin memiliki pori makro dan mesopori, dan porositas
sebagian besar dipengaruhi oleh ukuran partikel, bentuk biji-bijian, dan bentuk batuan
[5].
Porositas dapat diklasifikasikan menjadi porositas antar-partikel dan porositas
intraparticle. Pori-pori menyebabkan tidak hanya luas permukaan yang besar, tetapi juga
tingginya selektivitas adsorpsi [5]. Interaksi antara ion logam dan permukaan pasir akan
mempengaruhi karakteristik desorpsi ion logam dalam proses remediasi [5].
Pasir
dengan ion logam teradsorpsi disusun oleh proses adsorpsi dan kemudian dikeringkan
untuk memungkinkan ion logam untuk berinteraksi dengan permukaan pasir terutama
melalui interaksi inner-sphere.
Permukaan kelompok fungsional dari silikat memainkan peran penting dalam
proses adsorpsi. Pada bagian ini atom oksigen terikat pada lapisan silika tetrahedral dan
kelompok hidroksil berkaitan pada tepi tiap unit dari struktur silikat. Kelompok
fungsional ini menyediakan bagian permukaan untuk penyerapan logam transisi dan
logam
berat
secara
kimiawi.
Permukaan
kelompok
fungsional
ini
dapat
direpresentasikan sebagai berikut:
[12].
Dimana S merupakan atom pusat (Si atau Al) pada penyerapan yang dilakukan
oleh permukaan silikat. Permukaan kelompok hidroksil berdisosiasi dalam air dan
berfungsi sebagai basa Lewis terhadap kation logam (Mn+). Seperti bagian
terdeprotonasinya (satu atau mungkin dua) yang membentuk senyawa kompleks dengan
ion logam berat sebagai berikut:
15
Universitas Sumatera Utara
2.7 Surfaktan
Surfaktan adalah molekul amphiphilic memiliki kedua ekor hidrofobik dan
kepala hidrofilik. Ketika dilarutkan dalam air pada konsentrasi rendah, molekul
surfaktan ada, yang berperan sebagai monomer [27]. Sebagai jenis senyawa amfifilik
memiliki konstanta dielektrik rendah dan viskositas lebih tinggi dari air, surfaktan dapat
meningkatkan kelarutan senyawa organik dengan menurunkan tegangan antarmuka serta
oleh solubilisasi misel [28]. Struktur molekul yang unik dari surfaktan memungkinkan
untuk meningkatkan kelarutan kontaminan dalam tanah, terutama untuk senyawa
organik hidrofobik[5].
Surfaktan dapat meningkatkan desorpsi polutan dari tanah, dan memacu proses
bioremediasi organik dengan meningkatkan bioavailabilitas polutan [5]. Selain
kemampuan yang tinggi untuk desorb kontaminan, surfaktan harus memiliki CMC lebih
rendah dan aktif dengan dosis kecil sebagai larutan pencuci, untuk mengurangi biaya
proses perbaikan dan selanjutnya memastikan ekonomi dari proses keseluruhan [5] .
Struktur molekul surfaktan, yang mengatur sifat-sifat surfaktan, adalah faktor
dominan untuk karakteristik adsorpsi. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, monomer akan
dikelompokkan ke dalam kelompok, yang disebut '' misel ''. Konsentrasi pada saat
pengelompokkan '' misel '' ini dikenal sebagai CMC [5].
Menurut (Mulligan, 2004), Jika surfaktan ditambah melebihi CMC, maka jumlah
misel akan terus bertambah tetapi ukuran mereka akan hampir tetap konstan. Untuk
perubahan konsentrasi dibawah CMC, maka sifat fisik seperti: tegangan permukaan,
tegangan antar muka, adsorpsi, dan daya bersih akan terjadi perubahan.
2.7.1 SDS
Sodium lauril sulfat (SLS), natrium laurilsulfate atau natrium dodesil sulfat (SDS
atau Nads) (C12H25SO4Na) adalah surfaktan anionik yang digunakan di banyak
pembersihan dan kebersihan produk. Surfaktan anionik biasanya dipilih untuk perlakuan
pencucian pasir terkontaminasi karena tingkat adsorpsi mereka terhadap pasir lebih
16
Universitas Sumatera Utara
rendah dibandingkan dengan kationik dan nonionic [30]. Molekul ini memiliki ekor 12
atom karbon, yang melekat pada kelompok sulfat, memberikan sifat molekul amfifilik
diperlukan dari deterjen. SLS adalah surfaktan yang sangat efektif dan digunakan dalam
setiap tugas yang memerlukan penghilangan noda berminyak dan residu [31].
Misalnya, ditemukan dalam konsentrasi yang lebih tinggi dengan produk industri
termasuk minyak pelumas mesin, pembersih lantai, dan sabun cuci mobil. Hal ini
digunakan dalam konsentrasi yang lebih rendah dengan pasta gigi, shampoo, dan busa
cukur.Natrium dodesil sulfat (SDS, CH3(CH2)11SO4Na), surfaktan anionik dengan
konsentrasi kritis misel (CMC) dari 8 mM, adalah tingkat nutrisi yang baik dan mudah
terurai oleh tanah atau mikroorganisme air.
Seperti semua surfaktan deterjen (termasuk sabun), natrium lauril sulfat
menghilangkan minyak dari kulit, dan dapat menyebabkan kulit dan iritasi mata.
Konsentrasi misel kritis (CMC) dalam air murni pada 25 ° C adalah 0,0082 M, dan
jumlah agregasi pada konsentrasi ini biasanya dianggap menjadi sekitar 62. Fraksi misel
ionisasi (α) adalah sekitar 0,3 ( atau 30%) [32].
2.8 Remediasi Logam Berat pada Pasir terkontaminasi
Remediasi/pencucian
pasir
dapat
digunakan
sebagai
metode
untuk
menghilangkan kontaminan [29]. Dalam praktis remediasi, karena kontaminan melekat
pada permukaan partikel pasir dan biasanya memiliki kelarutan dalam air yang rendah
juga bersifat aditif seperti asam, surfaktan dan agen chelating sering ditambahkan ke
dalam cairan pencuci untuk melarutkan kontaminan dari pasir.
Interaksi antara ion logam dan permukaan pasir akan mempengaruhi karakteristik
desorpsi ion logam dalam proses remediasi [4]. Efisiensi removal diperoleh dengan
menggunakan surfaktan anionik populer, natrium dodesilsulfat (SDS), larutan SDS.
Keberhasilan
penerapan remediasi pasir terkontaminasi dengan metode pencucian
surfaktan dipengaruhi oleh beberapa faktor ilmiah, seperti: potensi molekul surfaktan
berinteraksi dan mendesorpsi ion logam pada permukaan pasir dan kemampuan
surfaktan terdispersi ke target kontaminan pada area pori [5].
17
Universitas Sumatera Utara
Potensi misel surfaktan dalam menghilangkan ion logam pada permukaan media pasir
yang terkontaminasi (Mulligan, 2005).
Gambar 2.1 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Ion Logam (Mulligan, 2005).
Kontaminan pasir dimobilisasi, oleh larutan pencuci (misalnya pembentukan
misel dengan bantuan larutan pencuci) atau melalui interaksi kimia [5]. Kekhawatiran
tentang toksisitas surfaktan terutama timbul dari surfaktan sisa dalam tanah setelah
mencuci tanah jika mereka tidak mudah terurai. Kehadiran berlebihan surfaktan dalam
sistem air dan tanah dapat mempengaruhi ekosistem merugikan karena aktivitas biologis
surfaktan. Surfaktan anionik dapat mengikat makromolekul bioaktif seperti peptida,
enzim, dan DNA, mengubah fungsi biologis mikroorganisme [32].
Teknik pencucian dapat dicapai dengan sangat baik dengan menggunakan agen
yang bisa meningkatkan batas desorpsi antara pasir- logam. Sebuah teknik remediasi
yang efektif untuk situasi tersebut adalah metode pencucian larutan surfaktan (Martel
dan Gelinas, 1996;. Lee et al, 2002, 2005). Beberapa kelebihan dan keuntungan
mengenai pencucian tanpa busa (tanpa foam), misalnya, gradien tekanan yang
diperlukan relatif rendah dan tidak merusak struktur tanah dan membutuhkan lebih
18
Universitas Sumatera Utara
sedikit energi untuk mencapai remediasi. Namun, remediasi dengan surfaktan
membutuhkan konsumsi besar surfaktan dengan efisiensi penyisihan rendah.
2.9 Rangkaian Percobaan Remediasi Logam Berat pada Pasir Terkontaminasi
dengan Kolom
Gambar 2.2 Rangkaian Percobaan Remediasi Logam Berat pada Pasir Terkontaminasi
dengan Kolom
Keterangan Gambar:
Sejumlah surfaktan X cmc dipompakan dengan pompa peristaltik dengan laju
alir X ml/menit ke kolom pasir yang berisi pasir terkontaminasi. Kemudian effluent hasil
cucian ditampung dan dianalisa dengan AAS untuk meninjau seberapa banyak logam
Cd2+ yang tersisihkan dan kemampuan surfaktan dalam menyisihkan logam Cd2+ .
19
Universitas Sumatera Utara