Studi Penggunaan Komposit Kitosan CuO Sebagai Adsorben Untuk Menyerap Logam Besi (Fe) Mangan (Mn) Dan Zink (Zn) Pada Air Sungai Belawan
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sungai Belawan yang berada di kecamatan Medan Sunggal yang memiliki luas
wilayah Kecamatan ± 13,90 Km2 dengan jumlah penduduk 113.446 jiwa (BPS,
2013). Sungai belawan ini juga digunakan PDAM sebagai sumber air. Oleh karena
itu banyak penduduk sekitar yang menggunakan air sungai maupun PDAM untuk
keperluan sehari-hari, seperti mandi, cuci dan kakus, pembuangan limbah domestik
atau limbah perkotaan yang secara langsung dibuang ke sungai. Di daerah aliran
sungai ini juga terdapat aktivitas pemandian, dan adanya industri kuningan di sekitar
sungai tersebut (Yeanny , 2005). Bapedalda Provinsi Sumatera Utara (2007) yang
diacu oleh Panjaitan (2009) dalam Laporan Status Lingkungan Hidup Daerah
Provinsi Sumatera Utara Tahun 2003, terdapat 22 industri
di sepanjang sungai
Belawan. Jenis– jenis industri tersebut antara lain pengolahan minyak goreng,
pengolahan metal, pabrik plastik, pengeleman kayu lapis, tekstil, cat, baterai kering,
pupuk dolomit, pelapis logam dan lain-lain. Maka dari itu sungai juga kemungkinan
besar dicemari oleh logam-logam berat baik itu dari limbah rumah tangga maupun
limbah industri.
Berdasarkan hasil uji pendahuluan air sungai belawan pada logam Fe
diperoleh 0,05051 mg/l, logam Mn 0,3251 mg/l, logam Pb 0,00946, logam Al
0,01364 dan Zn 0,06402
Hasil tersebut menunjukkan pada logam Mn dan Zn
melebihi ambang batas. Dan hasil uji pendahuluan pada air yang diolah oleh PDAM
dengan metode chlorinasi diperoleh Fe 0,3032, Pb 0,0074, Zn 1,1136, Mn 0,0026
pada analisa logam Zn dan Fe memiliki hasil di atas ambang batas Berdasarkan PP
no.82 tahun 2014.
Pada penelitian sebelumnya bahwa telah banyak metode yang digunakan
untuk menghilangkan logam berat dalam perairan di antaranya presipitasi, filtrasi,
penukar ion, elektrodeposisi, adsorpsi dan sistem membran (Schmul et al. 2001).
1
Universitas Sumatera Utara
Salah satu metode pengolahan limbah yang mudah dan ramah lingkungan adalah
metode adsorbsi dengan adsorben alami seperti kitosan. Adsorpsi dalam pengolahan
limbah cair berperan penting untuk menurunkan kadar logam berat.
Kitosan pertama kali ditemukan oleh C. Rouget pada tahun 1859 dan
merupakan produk dari proses deasetilasi kitin yang berasal dari ekstrak kulit hewan
laut yang keras seperti udang, rajungan, kepiting dan ditemukan juga pada dinding sel
jamur jenis Zygomycetes serta kulit serangga. Kitosan blangkas merupakan hasil
proses deasetilasi kitin yang diperoleh dari cangkang udang blangkas. Berdasarkan
penelitian Trimurni et al., 2006, kitosan blangkas memiliki derajat deasetilisasi dan
Berat Molekul (BM) yang tinggi yakni 84,20% dan 893.000. Kitosan merupakan
suatu polimer yang bersifat polikationik. Keberadaan gugus hidroksil dan amino
sepanjang rantai polimer mengakibatkan kitosan sangat efektif mengadsorpsi kation
ion logam berat maupun kation dari zat-zat organik (protein dan lemak) (Tao Lee,
dkk., 2001 dalam Sanjaya dan Yuanita, 2007). Kitosan mempunyai bentuk fisik dan
kimia yang menarik, sehingga kitosan dapat digunakan sebagai agen pengkelat logam
serta mempunyai kemampuan mengikat lebih dari 1 mmol/g untuk beberapa logam
berat dan beracun. Penyerapan ion Cu2+, Hg2+ , Ni2+ dan Zn2+ oleh kitosan. kitosan
dapat berinteraksi membentuk kompleks dengan tembaga(II) (Varma,2004).
Berdasarkan penelitian sebelumnya telah banyak diteliti tentang kitosan yang
digunakan sebagai absorben seperti penelitian yang dilakukan oleh Khalid (2015)
yaitu penyerapan logam Arsen (V) menggunakan komposit kitosan Cu(OH)2 dan
CuO dengan daya serap 95%. Risfidian (2011) preparasi karakterisasi kompleks
kitosan hydrogel-tembaga(II) menunjukkan karakterisasi kompleks kitosan hydrogel
dengan tembaga(II). Endoraza (2012) Kitosan limbah kulit kepiting dalam
Pemanfaatan sebagai penjernih air pada rawa dan air sungai memiliki daya adsoren
yang tinggi dalam menjernihkan air. Pada penelitian ini menggunakan kitosan CuO
namun dengan logam yang berbeda. Modifikasi kitosan sebagai adsorben ini
diharapkan dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi. Logam yang dianalisa adalah
besi, mangan dan seng yang telah dilakukan uji pendahuluan sebelumnya pada air
Universitas Sumatera Utara
sungai maupun air yang sudah diolah oleh PDAM yang berada di atas ambang batas
adalah logam-logam tersebut. Maka dari itu peneliti ingin melakukan penelitian
mengenai studi Penggunaan Kitosan komposit CuO Sebagai Adsorben Untuk
Menyerap Logam Besi (Fe) , Mangan (Mn) Dan zink (Zn) Air Sungai Belawan.
1.2. Permasalahan
Permasalahan pada penelitian ini adalah :
1. Berapakah kadar logam Fe (besi), Mn (Mangan), dan Zn (zink) pada air
sungai belawan sebelum dan setelah diberikan kitosan CuO?
2. Bagaimana pengaruh waktu pada penggunaan kitosan terhadap penurunan
logam Fe (besi), Mn (Mangan), dan Zn (zink) pada air sungai belawan?
1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1. penentuan kadar logam Fe (besi), Mn (Mangan), dan Zn (zink) sebelum dan
sesudah penggunaan kitosan CuO pada air sungai belawan dengan
menggunakan ICP-OES
2. sampel air sungai belawan yang di ambil yaitu yang berada di kawasan
PDAM Tirtanadi
3. Variasi waktu kontak pada 15, 30, 45, 60 dan 75 menit.
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui:
1
kadar logam Fe (besi), Mn (Mangan), dan Zn (zink) pada air sungai belawan
sebelum dan sesudah diberikan kitosan CuO
2
pengaruh variasi waktu penggunakan kitosan terhadap penurunan logam Fe
(besi), Mn (Mangan), dan Zn (Seng) pada air sungai belawan
Universitas Sumatera Utara
1.5. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi dan manfaat kepada
masyarakat mengenai efektivitas penggunaan kitosan dalam menurunkan kadar Mn
(Mangan), Fe (besi) dan Zn (zink) pada air Sungai
1.6. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU dengan
mengambil sampel dari sungai Belawan di sekitar PDAM Tirtanadi dan Analisis
Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) dilakukan
di Balai Teknik Kesehatan Dan Pengendalian Penyakit (BTKLP).
1.7. Metodelogi Penelitian
Metodelogi pada penelitian ini adalah :
1. sampel air sungai belawan yang di ambil yaitu yang berada di kawasan
PDAM Tirtanadi
1. Sampel yang dianalisis adalah air sungai belawan sebelum dan sesudah
penggunaan kitosan
2. Sampel terlebih dahulu di destruksi dengan asam nitrat pekat
3. Pembuatan larutan Cu(NO3)2 0,5 M dibuat dari
Kristal Cu(NO3)2.5H2O
diperoleh, kemudian dilarutkan 10 g kitosan kedalam larutan asetat 1%
4. kitosan CuO dibuat dari Larutan kitosan, kemudian ditambahkan dengan
larutan Cu(NO3)2 0,5 M diteteskan kedalam larutan NaOH
5. Air Sungai belawan setelah didestruksi dimasukkan kedalam kolom yang
telah berisi 15 g kitosan CuO, didiamkan selama 15, 30, 45, 60, dan 75
6. penentuan kadar logam Mn (Mangan), Fe (besi) dan Zn (zink) sebelum dan
sesudah penggunaan kitosan/CuO pada air sungai belawan dengan
menggunakan ICP-OES
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sungai Belawan yang berada di kecamatan Medan Sunggal yang memiliki luas
wilayah Kecamatan ± 13,90 Km2 dengan jumlah penduduk 113.446 jiwa (BPS,
2013). Sungai belawan ini juga digunakan PDAM sebagai sumber air. Oleh karena
itu banyak penduduk sekitar yang menggunakan air sungai maupun PDAM untuk
keperluan sehari-hari, seperti mandi, cuci dan kakus, pembuangan limbah domestik
atau limbah perkotaan yang secara langsung dibuang ke sungai. Di daerah aliran
sungai ini juga terdapat aktivitas pemandian, dan adanya industri kuningan di sekitar
sungai tersebut (Yeanny , 2005). Bapedalda Provinsi Sumatera Utara (2007) yang
diacu oleh Panjaitan (2009) dalam Laporan Status Lingkungan Hidup Daerah
Provinsi Sumatera Utara Tahun 2003, terdapat 22 industri
di sepanjang sungai
Belawan. Jenis– jenis industri tersebut antara lain pengolahan minyak goreng,
pengolahan metal, pabrik plastik, pengeleman kayu lapis, tekstil, cat, baterai kering,
pupuk dolomit, pelapis logam dan lain-lain. Maka dari itu sungai juga kemungkinan
besar dicemari oleh logam-logam berat baik itu dari limbah rumah tangga maupun
limbah industri.
Berdasarkan hasil uji pendahuluan air sungai belawan pada logam Fe
diperoleh 0,05051 mg/l, logam Mn 0,3251 mg/l, logam Pb 0,00946, logam Al
0,01364 dan Zn 0,06402
Hasil tersebut menunjukkan pada logam Mn dan Zn
melebihi ambang batas. Dan hasil uji pendahuluan pada air yang diolah oleh PDAM
dengan metode chlorinasi diperoleh Fe 0,3032, Pb 0,0074, Zn 1,1136, Mn 0,0026
pada analisa logam Zn dan Fe memiliki hasil di atas ambang batas Berdasarkan PP
no.82 tahun 2014.
Pada penelitian sebelumnya bahwa telah banyak metode yang digunakan
untuk menghilangkan logam berat dalam perairan di antaranya presipitasi, filtrasi,
penukar ion, elektrodeposisi, adsorpsi dan sistem membran (Schmul et al. 2001).
1
Universitas Sumatera Utara
Salah satu metode pengolahan limbah yang mudah dan ramah lingkungan adalah
metode adsorbsi dengan adsorben alami seperti kitosan. Adsorpsi dalam pengolahan
limbah cair berperan penting untuk menurunkan kadar logam berat.
Kitosan pertama kali ditemukan oleh C. Rouget pada tahun 1859 dan
merupakan produk dari proses deasetilasi kitin yang berasal dari ekstrak kulit hewan
laut yang keras seperti udang, rajungan, kepiting dan ditemukan juga pada dinding sel
jamur jenis Zygomycetes serta kulit serangga. Kitosan blangkas merupakan hasil
proses deasetilasi kitin yang diperoleh dari cangkang udang blangkas. Berdasarkan
penelitian Trimurni et al., 2006, kitosan blangkas memiliki derajat deasetilisasi dan
Berat Molekul (BM) yang tinggi yakni 84,20% dan 893.000. Kitosan merupakan
suatu polimer yang bersifat polikationik. Keberadaan gugus hidroksil dan amino
sepanjang rantai polimer mengakibatkan kitosan sangat efektif mengadsorpsi kation
ion logam berat maupun kation dari zat-zat organik (protein dan lemak) (Tao Lee,
dkk., 2001 dalam Sanjaya dan Yuanita, 2007). Kitosan mempunyai bentuk fisik dan
kimia yang menarik, sehingga kitosan dapat digunakan sebagai agen pengkelat logam
serta mempunyai kemampuan mengikat lebih dari 1 mmol/g untuk beberapa logam
berat dan beracun. Penyerapan ion Cu2+, Hg2+ , Ni2+ dan Zn2+ oleh kitosan. kitosan
dapat berinteraksi membentuk kompleks dengan tembaga(II) (Varma,2004).
Berdasarkan penelitian sebelumnya telah banyak diteliti tentang kitosan yang
digunakan sebagai absorben seperti penelitian yang dilakukan oleh Khalid (2015)
yaitu penyerapan logam Arsen (V) menggunakan komposit kitosan Cu(OH)2 dan
CuO dengan daya serap 95%. Risfidian (2011) preparasi karakterisasi kompleks
kitosan hydrogel-tembaga(II) menunjukkan karakterisasi kompleks kitosan hydrogel
dengan tembaga(II). Endoraza (2012) Kitosan limbah kulit kepiting dalam
Pemanfaatan sebagai penjernih air pada rawa dan air sungai memiliki daya adsoren
yang tinggi dalam menjernihkan air. Pada penelitian ini menggunakan kitosan CuO
namun dengan logam yang berbeda. Modifikasi kitosan sebagai adsorben ini
diharapkan dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi. Logam yang dianalisa adalah
besi, mangan dan seng yang telah dilakukan uji pendahuluan sebelumnya pada air
Universitas Sumatera Utara
sungai maupun air yang sudah diolah oleh PDAM yang berada di atas ambang batas
adalah logam-logam tersebut. Maka dari itu peneliti ingin melakukan penelitian
mengenai studi Penggunaan Kitosan komposit CuO Sebagai Adsorben Untuk
Menyerap Logam Besi (Fe) , Mangan (Mn) Dan zink (Zn) Air Sungai Belawan.
1.2. Permasalahan
Permasalahan pada penelitian ini adalah :
1. Berapakah kadar logam Fe (besi), Mn (Mangan), dan Zn (zink) pada air
sungai belawan sebelum dan setelah diberikan kitosan CuO?
2. Bagaimana pengaruh waktu pada penggunaan kitosan terhadap penurunan
logam Fe (besi), Mn (Mangan), dan Zn (zink) pada air sungai belawan?
1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1. penentuan kadar logam Fe (besi), Mn (Mangan), dan Zn (zink) sebelum dan
sesudah penggunaan kitosan CuO pada air sungai belawan dengan
menggunakan ICP-OES
2. sampel air sungai belawan yang di ambil yaitu yang berada di kawasan
PDAM Tirtanadi
3. Variasi waktu kontak pada 15, 30, 45, 60 dan 75 menit.
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui:
1
kadar logam Fe (besi), Mn (Mangan), dan Zn (zink) pada air sungai belawan
sebelum dan sesudah diberikan kitosan CuO
2
pengaruh variasi waktu penggunakan kitosan terhadap penurunan logam Fe
(besi), Mn (Mangan), dan Zn (Seng) pada air sungai belawan
Universitas Sumatera Utara
1.5. Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi dan manfaat kepada
masyarakat mengenai efektivitas penggunaan kitosan dalam menurunkan kadar Mn
(Mangan), Fe (besi) dan Zn (zink) pada air Sungai
1.6. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU dengan
mengambil sampel dari sungai Belawan di sekitar PDAM Tirtanadi dan Analisis
Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) dilakukan
di Balai Teknik Kesehatan Dan Pengendalian Penyakit (BTKLP).
1.7. Metodelogi Penelitian
Metodelogi pada penelitian ini adalah :
1. sampel air sungai belawan yang di ambil yaitu yang berada di kawasan
PDAM Tirtanadi
1. Sampel yang dianalisis adalah air sungai belawan sebelum dan sesudah
penggunaan kitosan
2. Sampel terlebih dahulu di destruksi dengan asam nitrat pekat
3. Pembuatan larutan Cu(NO3)2 0,5 M dibuat dari
Kristal Cu(NO3)2.5H2O
diperoleh, kemudian dilarutkan 10 g kitosan kedalam larutan asetat 1%
4. kitosan CuO dibuat dari Larutan kitosan, kemudian ditambahkan dengan
larutan Cu(NO3)2 0,5 M diteteskan kedalam larutan NaOH
5. Air Sungai belawan setelah didestruksi dimasukkan kedalam kolom yang
telah berisi 15 g kitosan CuO, didiamkan selama 15, 30, 45, 60, dan 75
6. penentuan kadar logam Mn (Mangan), Fe (besi) dan Zn (zink) sebelum dan
sesudah penggunaan kitosan/CuO pada air sungai belawan dengan
menggunakan ICP-OES
Universitas Sumatera Utara