Kemampuan Adsorpsi Logam Berat Kadmium (Cd) Dengan Menggunakan Pasir Putih

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu kebutuhan yang diperlukan bagi kegiatan manusia.
Tetapi, saat ini air telah terkontaminasi oleh zat-zat yang beracun dan berbahaya.
Jika air yang telah terkontaminasi zat-zat berbahaya tersebut dikonsumsi oleh
manusia, maka akan dapat menimbulkan masalah yang besar dan resiko bagi
kelangsungan hidup manusia.
Seiring dengan perkembangan pengetahuan dan pemahaman manusia terhadap
lingkungan hidup, mendorong munculnya berbagai usaha untuk melindungi dan
melestarikan lingkungan hidup dari berbagai kerusakan yang diakibatkan oleh
pencemaran lingkungan akibat rusaknya sistem air tanah di sekitar industri. Usaha
yang dapat dilakukan oleh manusia untuk mengurangi tingkat kontaminasi zat-zat
beracun dan berbahaya di dalam air tanah sekitar industri adalah dengan menurunkan
tingkat pencemaran pada air tanah tersebut agar dapat dikonsumsi kembali oleh
manusia sehingga tidak mebahayakan lingkungan dan ekosistem air tanah di

sekitarnya [1].

Zat kontaminan tersebut dapat bersumber dari logam-logam berat yang

bercampur dalam air sehingga dapat mencemari lingkungan dan merusak sistem air
tanah di sekitar industri. Salah satu contoh logam berat yang terkandung dalam air
tanah adalah logam kadmium (Cd). Sumber-sumber penyumbang pencemaran logam
berat tembaga dapat berasal dari industri pertambangan, tekstil, lukisan,

hidrometalurgi, listrik, timah, penyulingan, pestisida, dan pencelupan [2], adapula

yang terdapat dari alam (proses pedogenik) dan berbagai sumber antropogenik

(deposisi atmosfer emisi industri, emisi kendaraan) [3].

Banyak metode pemisahan yang telah dikembangkan oleh para peneliti untuk
menangani masalah-masalah yang ditimbulkan oleh kontaminasi logam berat,
antara lain presipitasi, ekstraksi, separasi dengan membran, dan adsorpsi. Metode
adsorpsi merupakan salah satu metode pemisahan yang efektif, efisien, ekonomis,
ramah lingkungan dan telah terbukti efektif untuk mengurangi konsentrasi logam
berat yang ada pada air tanah. Dikatakan efektif, efisien, ekonomis, ramah
lingkungan karena telah terbukti oleh peneliti-peneliti sebelumnya, yaitu dengan

1

Universitas Sumatera Utara

penggunaan berbagai adsorben seperti zeolit [4], arang [5], dan berbagai sampah
pertanian seperti kulit jagung [6], kulit kelapa [7], abu sekam padi [8], kayu apu
(Pistia stratiotes L) [9], atau kulit singkong [10].

Pasir dipilih sebagai adsorben untuk menjerat logam berat karena memiliki
keuntungan yang ditinjau dari segi jumlah yang begitu melimpah di alam
dibandingkan dengan adsorben jenis lain seperti zeolit, arang, kulit kelapa, kulit
jagung, atau kulit singkong. Pasir memilki jenis yang beraneka ragam, contohnya
pasir laut. Pasir laut sendiri terdiri atas dua jenis yaitu pasir laut hitam dan pasir
laut putih. Walaupun keduanya terkesan identik dan persis sama, tetapi keduanya
cenderung mempunyai kemampuan yang berbeda dalam mengadsorpsi logam
berat. Hal ini ditunjukkan oleh perbedaan jumlah silika oksida yang terdapat di
antara kedua pasir tersebut. Pasir laut hitam memiliki kandungan silika dioksida
(SiO2) antara 87-95%, sedangkan pasir putih memiliki kandungan silika dioksida
(SiO2) antara 72-84%. Semakin besar kandungan silika dioksida (SiO2) yang ada

di dalam pasir laut, maka kemampuan adsorpsi logam berat semakin besar [1].

Berikut penelitian yang telah dilakukan tentang pembuatan adsorben dari
pasir dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Data Beberapa Hasil Penelitian Yang Memanfaatkan Pasir Sebagai
Adsorben
Nama
Topik
Peneliti
Penelitian
Hasil Penelitian
Kajian
(Tahun)
Han et al.
(2014)
[11]

-

-

Pasir
modifikasi dengan FeS
Menyerap logam As
Variasi pH 5, 7 dan
9
Variasi
adsorben 100, 200 dan 500
gr/L
Menggunakan
larutan
buffer C2H3NaO2
untuk
pH
5,
3-(Nmorpholino)
propanesulfonic
acid (MOPS) untuk
pH 7 dan N-

2

Pasir modifikasi
dengan
FeS
mampu
menyerap logam
As
Adsorpsi logam
As hampir 100%
pada pH lebih
rendah dari 7
Daya adsorpsi
menurun pada
pH diatas 7 dan
mencapai
maksimum pada
pH 9

Dependence
of

particle
concentration
effect on pH
and redox for
arsenic
removal by
FeS-coated
sand under
anoxic
conditions –
ELSEVIER

Universitas Sumatera Utara

cyclohexyl-2aminoethanesulfoni
c acid (CHES)
untuk pH 9
Haryanto
dan Chang
(2014)

[12]

-

Shi et al.
(2014)
[13]

-

-

Surfaktin
Rhamnolipid
100 gr pasir ukuran
320 µm
Menyerap Cu dan
Cd
100 mL larutan ion
logam 50 ppm

pH pelarut logam
4,5
150 rpm
Waktu kontak 24
jam
pH surfaktin 8
pH rhamnolipid 5,6

Densitas
ion
logam Cd dan
Cu yang mampu
diserap
pasir
masing-masing
5,85 dan 13,45
mg/kg
Biosurfaktan
dengan
foam

menyerap
ion
logam
lebih
banyak
dari
permukaan pasir
dibandingkan
biosurfaktan
tanpa foam

Foamenhanced
removal
of
adsorbed
metal
ions
from packed
sands
with

biosurfactant
solution
flushing
–
ELSEVIER

Pasir
Menyerap
Rhodamin B (RhB)
dan Rhodamin 6G (Rh6G)
Variasi pH 2-10
Dilakukan pada
temperatur kamar
Waktu kontak
selama 60 menit

Pasir
mampu
menyerap jenis
pewarna RhB

Waktu optimal
pada 15 menit
dan
konstan
pada 60 menit
Kapasitas
adsorpsi sebesar
5.5 mg/g pada
adsorpsi batch
dengan
pH
optimum=2
Kapasitas
adsorpsi sebesar
3 mg/l pada
adsorpsi column
dengan
pH
optimum=5,6

Batch
and
column
adsorption of
dye
contaminants
using a lowcost
sand
adsorbent –
SPRINGER

Waktu optimum
20
menit
pertama
pH optimum 2
Semakin banyak
adsorben maka

Removal of
Chromium
(VI) Ions by
Adsorption
Using
Riverbed

-

Thambavani dan Kavitha (2014)
[14]
-

Pasir Palung
Menyerap logam Cr
Ukuran pasir 150
mesh
pH 2,0-8,0
Variasi massa

3

Universitas Sumatera Utara

adsorben 0,05;
0,07; 0,1; 0,15; 0,2;
0,25; 0,3 dan 0.4 gr
- Variasi konsentrasi
logam berat 10, 20,
30, 40,
50,60,70, 90, 100
mg/L
- Variasi kecepatan
pengaduk 100,
200,300,400, 500,
600, 700, 800 rpm
- Variasi waktu
kontak 15, 30, 45,
60, 75, 90, 105, 120,
135 min
Gusain et
al. (2013)
[15]

-

-

-

-

Pasir modifikasi
Meyerap logam Cu
Variasi temperatur
25oC, 35oC dan 45oC
Waktu kontak 60
menit
-

semakin banyak
pula logam yang
dapat diserap
Kecepatan
pengadukan
optimum pada
500 rpm
Waktu
kontak
optimum 90 min

Sand
from
Tamilnadu A
Kinetic
Study –
International
Journal
of
Research

Pasir modifikasi
sangat
efektif
menyerap Cu
pH
optimum
dicapai
saat
pH=6,5
Waktu optimum
adsorpsi ialah 5
menit
dan
mencapai
kesetimbangan
pada 30 menit

Kinetic and
thermodynam
ic studies on
the removal
of Cu(II) ions
from aqueous
solutions by
adsorption on
modified
sand
–
ELSEVIER

Penelitian ini membuat suatu terobosan baru ditinjau dari jenis pasir yaitu
menggunakan pasir laut berwarna putih yang diambil dari Pantai Cermin yang
terletak di Kecamatan Pantai Cermin, Kabupaten Serdang Bedagai, Provinsi
Sumatera Utara, Indonesia, dilakukan tanpa metode aktivasi pasir dengan zat lain
karena aplikasinya sangat cocok untuk pemurnian air limbah industri yang diolah
agar dapat digunakan kembali, dan tidak mencemari lingkungan.

1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah pencemaran air
tanah yang terjadi karena pembuangan limbah indsutri yang mengandung logam
berat harus diatasi agar tidak merusak dan mencemari lingkungan sekitar. Metode
yang digunakan agar dapat mengurangi efek pencemaran logam berat tersebut

4

Universitas Sumatera Utara

adalah adsorpsi. Jenis adsorben yang dipakai adalah pasir. Alasan pemilihan pasir
yaitu jumlahnya banyak, mudah dan murah didapat, dan ramah lingkungan. Oleh
karena itu, pasir dapat dijadikan sebagai alternatif pemilihan adsorben yang baik,
sehingga perlu dilakukan penelitian tentang kemampuan adsorpsinya.

1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui pengaruh variasi ukuran partikel pasir putih terhadap
kemampuan adsorpsi pasir putih.
2. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan pengadukan terhadap kemampuan
adsorpsi pasir putih.
3. Mengetahui pengaruh variasi konsentrasi larutan ion logam terhadap
kemampuan adsorpsi pasir putih.
4. Mengetahui kemampuan adsorpsi pasir putih terhadap kinetika adsorpsi.

1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat :
1. Memberikan informasi bahwa pasir putih dapat dijadikan bahan baku
dalam pembuatan adsorben.
2. Memberikan informasi bahwa potensi pasir putih sebagai adsorben sangat
murah karena jumlahnya yang berlimpah di alam sehingga pembuatan
adsorben ini menjadi lebih mudah dalam mencari bahan bakunya.

1.2 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Badan Riset dan
Standar, Kementerian Perindustrian Provinsi Sumatera Utara, dan PT. Indonesia
Asahan Aluminium (PT. INALUM). Adapun bahan utama yang digunakan pada
penelitian ini yaitu pasir putih sebagai bahan baku dan CdCl2 sebagai bahan yang
akan diadsorpsi secara batch.
Variabel yang digunakan adalah :
Pasir Putih

5

Universitas Sumatera Utara

Ukuran

= 10, 20 dan 40 mesh

Proses pencampuran
1 Kecepatan pengadukan

[14]

= a) 100 rpm

[12]

b) 150 rpm
c) 200 rpm
2 Konsentrasi Larutan

= a) 30 rpm

[12]

b) 50 rpm
c) 70 rpm

3 Waktu adsorpsi

= 2 jam, untuk menghitung kinetika
adsorpsi dengan pengambilan sampel 2
mL setiap 10 menit

Variabel tetap :
4 Suhu adsorpsi

= 25 oC

5 Volume larutan

= 100 mL

6 Massa adsorben

= 10 gr

7 pH larutan

= 4,5

[12]

Parameter yang dianalisis pada adsorben adalah :
A. Pada proses pencucian adsorben:
•

Analisis pH.

B. Pada proses pengeringan adsorben
•

Analisis massa.

C. Pada proses adsorpsi
1. Analisis kandungan Cd.
2. Analisis pengaruh kecepatan pengadukan adsorben.
3. Analisis waktu adsorpsi.
4. Analisis pengontrol pH.

6

Universitas Sumatera Utara