Studi Perbandingan Daya Serap Zeolit Aktif Dengan Zeolit Termodifikasi Edta Sebagai Adsorben Ion Campuran Cu(Ii), Ni(Ii),Dan Zn(Ii)
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Semakin meningkatnya perkembangan di sektor industri, transportasi, dan jenis
aktivitas manusia lainnya, semakin meningkat pula tingkat pencemaran pada
lingkungan, khususnya pencemaran air. Pencemaran terjadi akibat bahan beracun dan
berbahaya dalam limbah masuk ke dalam lingkungan, sehingga terjadi perubahan
kualitas lingkungan. Air sering tercemar oleh berbagai komponen anorganik,
diantaranya berbagai jenis logam berat yang berbahaya seperti merkuri (Hg), timbal
(Pb), Arsenik (As), Nikel (Ni), Besi (Fe), tembaga (Cu), dan seng (Zn).
Tembaga, nikel, dan seng merupakan komponen yang banyak digunakan untuk
keperluan industri. Nikel umumnya digunakan dalam pembuatan baja tahan karat dan
jenis alloy lainnya, tembaga banyak digunakan dalam industri elektronik dan industri
tekstil, dan seng juga digunakan dalam industri pelapisan cat dan pembuatan alloy
(Widowati,W dkk,2008).
Di dalam KepMenKes no 3 tahun 2010 telah ditetapkan kadar maksimum yang
di perbolehkan bagi air limbah kawasan industri untuk tembaga adalah 2 mg/L, nikel
0,5 mg/L, dan seng 10 mg/L. Logam – logam berat ini dapat terakumulasi di dalam
tubuh manusia dalam jangka waktu yang lama yang dapat menjadi racun dan
memberikan pengaruh negatif terhadap kesehatan (Philip Kristansto,2004). Karena
sifat toksisitas logam berat tersebut maka dianjurkan agar pembuangan limbah ke
lingkungan harus memenuhi ambang batas yang telah ditetapkan.
Untuk menurunkan kadar logam berat dalam limbah cair telah banyak metode
yang digunakan antara lain teknik membrane separation, penukar kation (reverse
osmosis), pengendapan (chemical precipitation), pengendapan secara elektrolisis
(electro deposition) (C.M.Futalan,2011), dan teknik adsorpsi menggunakan adsorbat
terutama karbon aktif dan zeolit.
Universitas Sumatera Utara
Daerah Sarulla kecamatan Pahae Jae, Sumatera Utara merupakan salah satu
daerah yang memiliki potensi zeolit alam yang ketersediaannya sangat besar namun
pengelolaannya belum dilakukan dengan maksimal sehingga timbul keinginan
menggunakan zeolit alam tersebut sebagai adsorben logam berat di dalam penelitian
ini. Zeolit alam memiliki kemampuan adsorpsi dan pertukaran ion yang sangat tinggi
namun zeolit alam memiliki beberapa kelemahan yaitu mengandung banyak pengotor
seperti Na,K,Ca,Mg dan kristalinitasnya kurang baik (Yuanita,2010). Oleh karena itu,
zeolit harus diaktivasi baik secara fisika maupun kimia untuk meningkatkan daya
adsorpsivitasnya.
Pemakaian zeolit aktif sebagai adsorben logam berat sudah pernah dilakukan
dalam penelitian sebelumnya dimana hasil penelitiannya menunjukkan bahwa zeolit
dapat menurunkan kadar seng dan besi di dalam limbah cair industri sarung tangan
karet dengan suhu aktivasi optimum zeolit yaitu 300oC (Simangunsong,V.2011).
Saat ini juga telah banyak penelitian yang dilakukan untuk lebih meningkatkan
kualitas daya serap dan keselektifan zeolit yaitu dengan cara memodifikasinya.
Peneliti terdahulu telah memodifikasi zeolit alam dengan nanokitosan sebagai
adsorben ion logam berat dan studi kinetikanya terhadap ion Pb(II) (Rina Utami,2012)
dan optimasi adsorpsi ion Pb(II) menggunakan zeolit alam termodifikasi ditizon
(Zurida,A.2012). Dalam penelitian tersebut ternyata zeolit yang dimodifikasi
mempunyai pengaruh terhadap penyerapan logam berat. Peneliti lainnya juga telah
mempelajari mengenai modifikasi zeolit alam dengan menggunakan EDTA untuk
adsorpsi ion Pb dan Cd (Sriatun dkk,2008). Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa
zeolit termodifikasi dengan EDTA mampu meningkatkan kemampuan adsorpsi
terhadap logam berat Pb dan Cd. Etilendiamintetraasetat(EDTA) merupakan agen
pengkelat yang dapat membentuk kompleks yang stabil terhadap hampir semua logam
seperti Ni, Cu,Fe,Zn,Co,Ca,Mg dan lainnya dimana EDTA berkoordinasi dengan
sebuah
ion
melalui
dua
gugus
nitrogen
dan
empat
gugus
karboksilnya
(R.A.Day,2002).
Dari penelitian tersebut timbul keinginan untuk memodifikasi zeolit dengan
EDTA dan membandingkan penyerapan logam berat Cu, Ni, dan Zn dengan zeolit
termodifikasi EDTA dan zeolit tanpa modifikasi dengan memvariasikan waktu kontak
dan berat zeolit . Metode pengujian yang akan dilakukan peneliti adalah dengan
membandingkan hasil penentuan kadar tembaga, nikel, dan seng dengan penambahan
Universitas Sumatera Utara
zeolit sebelum dimodifikasi dan setelah dimodifikasi dengan EDTA dimana
penentuan kadar logam dengan menggunakan metode inductively coupled plasma.
1.2. Permasalahan
1. Apakah ada perbedaan kemampuan daya serap zeolit aktif dan zeolit
termodifikasi EDTA dalam mengadsorpsi ion Cu(II),Ni(II), dan Zn(II)
2. Berapakah berat dan waktu kontak maksimum zeolit aktif dan zeolit
termodifikasi EDTA pada saat adsorpsi untuk menurunkan kadar Cu(II),
Ni(II), dan Zn(II) di dalam larutan standar
1.3. Pembatasan Masalah
1. Zeolit alam yang digunakan berasal dari Sarulla Kabupaten Tapanuli Utara
2. Ukuran partikel zeolit yang digunakan adalah 120 mesh dengan suhu
aktivasi zeolit yaitu 300oC
3. Zeolit alam dimodifikasi dengan Etilendiamintetraasetat
(EDTA) untuk
adsorpsi ion Cu(II),Ni(II) dan Zn(II) di dalam larutan standar dengan
memvariasikan waktu kontak 1 jam, 2 jam dan 3 jam serta variasi berat
zeolit 0,25 g ; 0,5 g ; dan 1,0 g
4. Penentuan kadar Cu(II), Ni(II), dan Zn(II) dengan metode Inductively
Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry
1.4. Tujuan Penelitian
1. Membandingkan
kemampuan
adsorpsi
zeolit
aktif
terhadap
zeolit
termodifikasi EDTA untuk menghilangkan ion Cu(II), Ni(II) dan Zn(II).
2. Membandingkan berat zeolit dan waktu kontak dari zeolit aktif dan zeolit
termodifikasi EDTA untuk menyerap ion Cu(II), Ni(II), dan Zn(II).
Universitas Sumatera Utara
1.5. Manfaat Penelitian
Penelitian ini dapat digunakan oleh masyarakat sebagai sumber informasi
mengenai pemanfaatan zeolit alam termodifikasi EDTA yang dapat digunakan
sebagai alternatif untuk menurunkan konsentrasi logam berat di dalam
pengolahan limbah cair industri
1.6. Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU dan Laboratorium
Balai Teknik Kimia Lingkungan Medan.
1.7. Metodologi Penelitian
1. Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium
2. Zeolit alam di ambil secara purposif dari Sarulla Kecamatan Pahae Jae
Tapanuli Utara
3. Zeolit alam dihaluskan hingga ukuran 120 mesh, dikalsinasi pada suhu 300oC
kemudian di aktivasi dengan HCl 15% dan dimodifikasi dengan
Etilendiamintetraasetat (EDTA)
4. Proses adsorpsi ion Cu(II), Ni(II), dan Zn(II) oleh zeolit termodifikasi
dilakukan dengan memvariasikan waktu kontak 1 jam, 2 jam, dan 3 jam dan
dengan variasi berat zeolit 0,25 g; 0,5 g; dan 1,0 g.
5. Penentuan kadar Cu(II), Ni(II) dan Zn(II) dilakukan dengan metode kalibrasi
menggunakan teknik Inductively Coupled Plasma – optical emission
spectrometry.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Semakin meningkatnya perkembangan di sektor industri, transportasi, dan jenis
aktivitas manusia lainnya, semakin meningkat pula tingkat pencemaran pada
lingkungan, khususnya pencemaran air. Pencemaran terjadi akibat bahan beracun dan
berbahaya dalam limbah masuk ke dalam lingkungan, sehingga terjadi perubahan
kualitas lingkungan. Air sering tercemar oleh berbagai komponen anorganik,
diantaranya berbagai jenis logam berat yang berbahaya seperti merkuri (Hg), timbal
(Pb), Arsenik (As), Nikel (Ni), Besi (Fe), tembaga (Cu), dan seng (Zn).
Tembaga, nikel, dan seng merupakan komponen yang banyak digunakan untuk
keperluan industri. Nikel umumnya digunakan dalam pembuatan baja tahan karat dan
jenis alloy lainnya, tembaga banyak digunakan dalam industri elektronik dan industri
tekstil, dan seng juga digunakan dalam industri pelapisan cat dan pembuatan alloy
(Widowati,W dkk,2008).
Di dalam KepMenKes no 3 tahun 2010 telah ditetapkan kadar maksimum yang
di perbolehkan bagi air limbah kawasan industri untuk tembaga adalah 2 mg/L, nikel
0,5 mg/L, dan seng 10 mg/L. Logam – logam berat ini dapat terakumulasi di dalam
tubuh manusia dalam jangka waktu yang lama yang dapat menjadi racun dan
memberikan pengaruh negatif terhadap kesehatan (Philip Kristansto,2004). Karena
sifat toksisitas logam berat tersebut maka dianjurkan agar pembuangan limbah ke
lingkungan harus memenuhi ambang batas yang telah ditetapkan.
Untuk menurunkan kadar logam berat dalam limbah cair telah banyak metode
yang digunakan antara lain teknik membrane separation, penukar kation (reverse
osmosis), pengendapan (chemical precipitation), pengendapan secara elektrolisis
(electro deposition) (C.M.Futalan,2011), dan teknik adsorpsi menggunakan adsorbat
terutama karbon aktif dan zeolit.
Universitas Sumatera Utara
Daerah Sarulla kecamatan Pahae Jae, Sumatera Utara merupakan salah satu
daerah yang memiliki potensi zeolit alam yang ketersediaannya sangat besar namun
pengelolaannya belum dilakukan dengan maksimal sehingga timbul keinginan
menggunakan zeolit alam tersebut sebagai adsorben logam berat di dalam penelitian
ini. Zeolit alam memiliki kemampuan adsorpsi dan pertukaran ion yang sangat tinggi
namun zeolit alam memiliki beberapa kelemahan yaitu mengandung banyak pengotor
seperti Na,K,Ca,Mg dan kristalinitasnya kurang baik (Yuanita,2010). Oleh karena itu,
zeolit harus diaktivasi baik secara fisika maupun kimia untuk meningkatkan daya
adsorpsivitasnya.
Pemakaian zeolit aktif sebagai adsorben logam berat sudah pernah dilakukan
dalam penelitian sebelumnya dimana hasil penelitiannya menunjukkan bahwa zeolit
dapat menurunkan kadar seng dan besi di dalam limbah cair industri sarung tangan
karet dengan suhu aktivasi optimum zeolit yaitu 300oC (Simangunsong,V.2011).
Saat ini juga telah banyak penelitian yang dilakukan untuk lebih meningkatkan
kualitas daya serap dan keselektifan zeolit yaitu dengan cara memodifikasinya.
Peneliti terdahulu telah memodifikasi zeolit alam dengan nanokitosan sebagai
adsorben ion logam berat dan studi kinetikanya terhadap ion Pb(II) (Rina Utami,2012)
dan optimasi adsorpsi ion Pb(II) menggunakan zeolit alam termodifikasi ditizon
(Zurida,A.2012). Dalam penelitian tersebut ternyata zeolit yang dimodifikasi
mempunyai pengaruh terhadap penyerapan logam berat. Peneliti lainnya juga telah
mempelajari mengenai modifikasi zeolit alam dengan menggunakan EDTA untuk
adsorpsi ion Pb dan Cd (Sriatun dkk,2008). Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa
zeolit termodifikasi dengan EDTA mampu meningkatkan kemampuan adsorpsi
terhadap logam berat Pb dan Cd. Etilendiamintetraasetat(EDTA) merupakan agen
pengkelat yang dapat membentuk kompleks yang stabil terhadap hampir semua logam
seperti Ni, Cu,Fe,Zn,Co,Ca,Mg dan lainnya dimana EDTA berkoordinasi dengan
sebuah
ion
melalui
dua
gugus
nitrogen
dan
empat
gugus
karboksilnya
(R.A.Day,2002).
Dari penelitian tersebut timbul keinginan untuk memodifikasi zeolit dengan
EDTA dan membandingkan penyerapan logam berat Cu, Ni, dan Zn dengan zeolit
termodifikasi EDTA dan zeolit tanpa modifikasi dengan memvariasikan waktu kontak
dan berat zeolit . Metode pengujian yang akan dilakukan peneliti adalah dengan
membandingkan hasil penentuan kadar tembaga, nikel, dan seng dengan penambahan
Universitas Sumatera Utara
zeolit sebelum dimodifikasi dan setelah dimodifikasi dengan EDTA dimana
penentuan kadar logam dengan menggunakan metode inductively coupled plasma.
1.2. Permasalahan
1. Apakah ada perbedaan kemampuan daya serap zeolit aktif dan zeolit
termodifikasi EDTA dalam mengadsorpsi ion Cu(II),Ni(II), dan Zn(II)
2. Berapakah berat dan waktu kontak maksimum zeolit aktif dan zeolit
termodifikasi EDTA pada saat adsorpsi untuk menurunkan kadar Cu(II),
Ni(II), dan Zn(II) di dalam larutan standar
1.3. Pembatasan Masalah
1. Zeolit alam yang digunakan berasal dari Sarulla Kabupaten Tapanuli Utara
2. Ukuran partikel zeolit yang digunakan adalah 120 mesh dengan suhu
aktivasi zeolit yaitu 300oC
3. Zeolit alam dimodifikasi dengan Etilendiamintetraasetat
(EDTA) untuk
adsorpsi ion Cu(II),Ni(II) dan Zn(II) di dalam larutan standar dengan
memvariasikan waktu kontak 1 jam, 2 jam dan 3 jam serta variasi berat
zeolit 0,25 g ; 0,5 g ; dan 1,0 g
4. Penentuan kadar Cu(II), Ni(II), dan Zn(II) dengan metode Inductively
Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry
1.4. Tujuan Penelitian
1. Membandingkan
kemampuan
adsorpsi
zeolit
aktif
terhadap
zeolit
termodifikasi EDTA untuk menghilangkan ion Cu(II), Ni(II) dan Zn(II).
2. Membandingkan berat zeolit dan waktu kontak dari zeolit aktif dan zeolit
termodifikasi EDTA untuk menyerap ion Cu(II), Ni(II), dan Zn(II).
Universitas Sumatera Utara
1.5. Manfaat Penelitian
Penelitian ini dapat digunakan oleh masyarakat sebagai sumber informasi
mengenai pemanfaatan zeolit alam termodifikasi EDTA yang dapat digunakan
sebagai alternatif untuk menurunkan konsentrasi logam berat di dalam
pengolahan limbah cair industri
1.6. Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU dan Laboratorium
Balai Teknik Kimia Lingkungan Medan.
1.7. Metodologi Penelitian
1. Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium
2. Zeolit alam di ambil secara purposif dari Sarulla Kecamatan Pahae Jae
Tapanuli Utara
3. Zeolit alam dihaluskan hingga ukuran 120 mesh, dikalsinasi pada suhu 300oC
kemudian di aktivasi dengan HCl 15% dan dimodifikasi dengan
Etilendiamintetraasetat (EDTA)
4. Proses adsorpsi ion Cu(II), Ni(II), dan Zn(II) oleh zeolit termodifikasi
dilakukan dengan memvariasikan waktu kontak 1 jam, 2 jam, dan 3 jam dan
dengan variasi berat zeolit 0,25 g; 0,5 g; dan 1,0 g.
5. Penentuan kadar Cu(II), Ni(II) dan Zn(II) dilakukan dengan metode kalibrasi
menggunakan teknik Inductively Coupled Plasma – optical emission
spectrometry.
Universitas Sumatera Utara