28
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di daerah aliran sungai Musi terdapat banyak industri baik industri besar, industri sedang, maupun industri kecil dan aktifitas penduduk di sekitar sungai yang semuanya menghasilkan limbah yang dibuang ke dalam sungai Musi (Siregar, 1983; 5). Berdasarkan laporan dari Departemen Perindustrian Sumatera Selatan bahwa jenis-jenis polutan yang dibuang ke sungai Musi meliputi ceceran minyak dari mesin kapal, limbah kayu, sampah domestik, insektisida, pestisida, pupuk(ammonia), rodentisida, air buangan bekas tank cleanning dari floating repair yang mengandung deterjen, cat, lalu air buangan finishing tekstil yang berwarna dan berbau serta bahan-bahan kimia (Siregar,1983 :14). Berbagai macam industry yang terdapat di Indonesia diantaranya menghasilkan limbah yang mengandung logam-

Proposal TA Pusri

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Proposal TA Pusri

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di daerah aliran sungai Musi terdapat banyak industri baik industri besar,

industri sedang, maupun industri kecil dan aktifitas penduduk di sekitar sungai

yang semuanya menghasilkan limbah yang dibuang ke dalam sungai Musi

(Siregar, 1983; 5). Berdasarkan laporan dari Departemen Perindustrian Sumatera

Selatan bahwa jenis-jenis polutan yang dibuang ke sungai Musi meliputi ceceran

minyak dari mesin kapal, limbah kayu, sampah domestik, insektisida, pestisida,

pupuk(ammonia), rodentisida, air buangan bekas tank cleanning dari floating

repair yang mengandung deterjen, cat, lalu air buangan finishing tekstil yang

berwarna dan berbau serta bahan-bahan kimia (Siregar,1983 :14).

Berbagai macam industry yang terdapat di Indonesia diantaranya

menghasilkan limbah yang mengandung logam-logam berat antara lain Cr, Zn,

Mn, Fe, Cu, Pb, dan Cd. Logam Zn dengan kadar lebih dari 15 ppm dapat

menimbulkan gangguan pencernaan, lesu, dan pusing-pusing. Dalam organism

hidup, Zn akan mengalami proses biotransformasikan dan bioakumulasi.

(Palar,1994)

Logam Cu dalam batas tertentu merupakan micronutrient esensial bagi

tanaman. Pada permukaan air, tembaga meracuni tumbuhan air pada konsentrasi

dibawah 1 mg/L dan sekitar 1 mg/L dapat meracuni ikan. Logam Cd membawa

Page 2: Proposal TA Pusri

sifat racun yang sangat merugikan bagi semua organism hidup, bahkan juga

sangat berbahaya bagi manusia karena dapat menyebabkan kerapuhan tulang dan

kerusakan pada system fisiologis tubuh seperti paru-paru. (Palar,1994)

Salah satu industri skala besar yang berada di tepian sungai Musi dan

merupakan kebanggaan masyarakat Sumatera Selatan adalah PT Pupuk Sriwijaya,

kegiatan operasionalisasi produksi PT PUSRI sedikit banyak menghasilkan

limbah pencemaran yang salah satu diantaranya adalah limbah pupuk, limbah

pupuk yang dihasilkan sebagian besar mengandung ammonia dan urea. Limbah

ammonia dan urea ini salah satunya disinyalir berasal dari kebocoran sealing

water dari pompa-pompa yang menggunakan packing seal (Sekretariat LH PT

PUSRI : 1998).

Umumnya limbah industri memiliki komposisi yang kompleks karena

kandungan pada limbah tersebut bervariasi dan memiliki kadar polutan yang

tinggi, yang sering mengandung mineral-mineral beracun. Limbah dapat

dikelompokan menjadi tiga yaitu limbah cair, limbah padat, dan limbah gas. Salah

satu bentuk limbah yang dikeluarkan oleh PT. PUSRI yaitu limbah cair yang

mengandung bahan-bahan organik maupun anorganik.

Adsorpsi logam berat di lingkungan telah banyak dilakukan dengan

menggunakan berbagai macam adsorben seperti zeolit, alumina, silika gel,

adsorben organik dengan gugus spesifik seperti asam humat, alga, kitin dan

kitosan.

Page 3: Proposal TA Pusri

Kitin digunakan sebagai adsorben karena mudah didapat dari limbah,

punya struktur tertentu dan didapat dengan cara yang sederhana, yaitu dengan cara

demineralisasi dan deproteinasi. Beberapa studi menunjukkan bahwa kitin secara

ekonomis dapat diisolasi dari limbah kulit udang (Noerati dan Sanir, 2000;

Riswiyanto dkk, 2001; Rahmiati, 2001). Limbah kulit udang merupakan sumber

kitin yang sangat potensial.

Adsorben yang digunakan ini juga merupakan limbah dari cangkang

udang. Udang adalah komoditas andalan sektor perikanan yang umumnya

diekspor dalam bentuk beku. Indonesia merupakan salah satu pengekspor udang

terbesar di dunia. Pada proses pengolahan udang, akan dihasilkan limbah sekitar

25-30 % dari berat total. Limbah sebanyak itu jika tidak ditangani secara tepat

akan menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan, sebab limbah tersebut dapat

meningkatkan biological oxygen demand dan chemical oxygen demand.

Sedangkan selama ini pemanfaatan cangkang udang hanya sebatas untuk

campuran makanan ternak saja seperti itik. Ternyata limbah udang ini bisa

digunakan sebagai adsorben, yaitu diproses menjadi kitin terlebih dahulu.

Untuk menganalisis logam-logam tersebut, banyak metoda baru dalam

analisis kimia yang dapat digunakan dengan keunggulan masing-masing. Salah

satu metoda analisis yang cukup luas penggunaannya adalah Elektroda Selektif

Ion (ESI). Keunggulan metoda ini antara lain bersifat selektif, tidak memerlukan

proses pemisahan, merupakan metoda analitik yang relative murah, dengan

sensitifitas dan akurasi yang tinggi. (Plambeck,1982)

Page 4: Proposal TA Pusri

Adapun keunggulan lain dari ESI adalah waktu analisis yang cepat dan

kemudahannya dilakukan otomatisasi. Sampel yang keruh atau berwarna sampai

pada batas tertentu tidak mengganggu pengukuran. Secara umum analisis dengan

ESI relative lebih sederhana, memerlukan waktu yang singkat, dan mudah

dikerjakan, sehingga ESi dapat digunakan untuk analisis rutin. (Atikah,1994)

Perkembangan industry yang begitu pesat memerlukan analisis yang tepat

dan cepat untuk mengontrol hasil produksi maupun limbah yang dihasilkan.

Demikian juga analisis lingkungan memerlukan alat yang mudah dalam

pengoperasiannya, cepat, dan bahkan dapat dibawa kelapangan. Berbagai kation,

anion, senyawa organic dapat ditentukan dengan ESI sehingga ESI sangat sesuai

memenuhi standar tuntutan analisis tersebut.

Membran merupakan komponen yang paling penting dalam ESI yang

menentukan selektivitasnya. Metoda ESi bermembran cair mempunyai kestabilan

mekanik, fisik, dan selektifitas dapat ditingkatkan bila dilakukan pemilihan

senyawa aktif, bahan pendukung, dan pelarut yang sesuai yang bersifat

hidrofobik. Oleh karena itu, ESI bermembran cair dapat digunakan sebagai ESI

aik untuk anion maupun kation. (Atika,1994)

Penyusun membrane polimer cair terdiri dari senyawa aktif sebagai

penentu selektifitas, PVC (polyvinyl chloride) sebagai matrik pendukung

membrane, plasticizer sebagai pelarut membrane dan pelentur matriks serta garam

organik tertentu sebagai katalis. Dalam fungsinya sebagai pelarut membrane,

Page 5: Proposal TA Pusri

plasticizer diharapkan memiliki sifat kelarutan yang rendah dalam fasa air dan

tidak mudah menguap. (Mulder,1992)

Dengan ESI analisis ion-ion logam berat seperti Cd, Cu, dan Zn dapat

dilakukan tanpa pemisahan karena sifat ESI yang selektif dan pengukuran dapat

dilakukan ditempat pengambilan sampel serta satu membrane bisa digunakan

untuk beberapa kali pengukuran sampai berminggu-minggu.

1.2 Perumusan masalah

Berdasarkan pemikiran di atas maka untuk mengatasi limbah cair yang

mengandung logam berat khususnya logam Cu, Cd dan Zn dengan menggunakan

kitin sebagai adsorben dan menggunakan teknik spektrofotometri serapan atom

(SSA). Oleh sebab itu, perlu diteliti bagaimana karakter kitin hasil isolasi dari

cangkang udang, penentuan waktu setimbang, penentuan isoterm adsorpsi,

penentuan kapasitas adsorpsi dan penelitian mengenai pengaruh pH terhadap

kemampuan adsorpsi kitin terhadap ion logam Cu, Cd dan Zn.

1.3 Tujuan penelitian

1. Isolasi kitin dari cangkang udang galah (Macrobrachium rosenbergii)

2. Mempelajari sifat fisik dan kimia adsorpsi logam Cu, Cd dan Zn pada

adsorben kitin melalui waktu setimbang, penentuan isoterm adsorpsi,

penentuan kapasitas adsorpsi, serta pengaruh pH terhadap kemampuan

adsorbsi.

Page 6: Proposal TA Pusri

1.4 Manfaat penelitian

Dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui karakter kitin dari cangkang

udang galah yang digunakan sebagai adsorben dalam proses adsorpsi logam Cu,

Cd dan Zn, serta kapasitas adsorpsinya. Hasil penelitian juga diharapkan dapat

diaplikasikan secara praktis untuk pengolahan limbah cair yang mengandung

logam berat khususnya logam Cu, Cd dan Zn, serta dapat membantu mengatasi

permasalahan lingkungan.

Page 7: Proposal TA Pusri

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Udang Galah (macrobrachium rosenbergii)

Di Indonesia terdapat kurang lebih 300 jenis udang baik yang hidup di laut

maupun yang hidup di air tawar. Udang galah (macrobrachium rosenbergii)

merupakan jenis udang air tawar yang memiliki ukuran besar dengan ciri khusus

bentuk rostrum yang panjang dan melengkung seperti pedang dan sepasang kaki

jalan yang panjang dan besar. (Mujiman, 1994)

Tubuh udang galah (macrobrachium rosenbergii) terdiri dari ruas – ruas

yang ditutup dengan kulit yang keras. Bagian kulit tersebut cukup keras, tidak

elastis dan terdiri dari zat kitin yang tidak dapat mengikuti pertumbuhan

dagingnya.

Bentuk dan ukuran kaki jalan pada udang galah panjang jantan

pertumbuhannya terlihat mencolok sehingga sangat besar dan panjang, dimana

terdapat duri – duri (spira) yang tumbuh merata disepanjang kaki jalan tersebut.

Pada umumnya kulit udang galah berwarna biru kehijauan, namun terkadang

ditemukan kulit udang galah yang berwarna kemerahan. Kualitas kulit udang

galah ini ditentukan oleh habitat dan kandungan protein yang dikandung oleh

udang.

Page 8: Proposal TA Pusri

2.2 Kitin

Kata kitin berasal dari bahasa Yunani “Chiton” yang berarti baju rantai

dari besi sesuai dengan fungsinya sebagai jaket pelindung untuk hewan – hewan

golongan – golongan invertebrata. Kitin pertama kali di amati oleh Braconot pada

tahun 1811 dalam residu ekstrak jamur dan dinamakan fungine. Kemudian pada

tahun 1823 Odiers mengisolasi suatu zat dari kutikula serangga jenis elyira dan

menghasilkan nama “chilin”. Kitin tersebar luas di alam dan merupakan senyawa

organik kedua penting dalam kerangka hewan golongan Arthropoda, Annelida,

Molusca, Coelenterata dan berbagai kelas serangga jamur. (Knorr, 1982)

Pada umumnya kitin di alam tidak terdapat dalam keadaan bebas, akan

tetapi ada dalam bentuk berikatan dengan protein, mineral dan berbagai macam

pigmen. Kulit udang mengandung (25-40 %) protein, (40-50 %) CaCO3 dan (15-

20%) kitin. Akan tetapi, besarnya kandungan komponen tersebut juga masih

tergantung pada spesies dan habitatnya. (Altschul, 1976)

Tabel 1. Kualitas Standar (Bastaman, 1989)

Sifat – sifat kitin Nilai yang dikehendaki

Ukuran Partikel Kadar air (% b/b) Kadar abu (% b/b) Derajat Deasetilase (%) Kelarutan

- Air

- Pelarut Organik

- LiCl/dimetilasetamida

Bioderadasi :

Butiran – Serbuk

10,0

2,0

15,0 x 70.0

Tidak larut

Tidak larut

Page 9: Proposal TA Pusri

- Enzim Profile Larut

Lisosim dan Kinase

Kitin termasuk golongan homopolisakarida yang mempunyai berat

molekul tinggi dan merupakan polimer linier dan anhidro N-asetil-D-glukosamin

(N-asetil-2-amino-2deoksin-D-glukosa). Struktur kitin sama dengan struktur

selulosa dimana ikatan yang terjadi antara monomernya terangkai dengan ikatan

glikosida pada posisi -1,4. Perbedaannya dengan selulosa adalah bahwa gugus

hidroksil yang terikat pada atom C-2 pada kitin digantikan dengan gugus

asetamida (NHCOCH3) sehingga kitin menjadi sebuah polimer berunit N-asetil

glukosamin.

Kitin tidak larut dalam air, juga dalam larutan basa yang encer dan pekat,

larutan yang sama dan encer serta dalam pelarut organik. Kitin larut dalam asam –

asam mineral yang pekat, seperti HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4, dan HCOOH

anhidrat dan kurang reaktif dibandingkan dengan selulosa.

Page 10: Proposal TA Pusri

2.3.1 Limbah Cair

Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu hasil proses produksi

baik industri maupun domestik (rumah tangga yang lebih dikenal sebagai

sampah), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak

dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara

kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik. Dengan

konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif

terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan

penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh

limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah.

Karakteristik Limbah :

1. Berukuran mikro

2. Dinamis

3. Berdampak luas (penyebarannya)

4. Berdampak jangka panjang

Faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah :

1. Volume limbah

2. Kandungan bahan pencemar

3. Frekuensi pembuangan limbah

Page 11: Proposal TA Pusri

Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi 4

bagian:

1. Limbah cair

2. Limbah padat

3. Limbah gas dan partikel

4. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun)

Untuk mengatasi limbah ini diperlukan pengolahan dan penanganan limbah.

Pengolahan limbah ini dapat dibedakan menjadi :

1. Pengolahan menurut tingkatan perlakuan

2. Pengolahan menurut karakteristik limbah

Indikasi pencemaran air dapat kita ketahui baik secara visual maupun pengujian :

1. pH (tingkat keasaman / konsentrasi ion hidrogen). Air normal yang

memenuhi persyaratan untuk kehidupan memiliki pH netral dengan

kisaran nilai 6,5 – 7,5. Air limbah industri yang belum terolah dan

memiliki pH diluar nilai pH netral yang akan mengubah pH air sungai dan

dapat mengganggu kehidupan organisme didalamnya. Hal ini akan

semakin parah jika daya dukung lingkungan rendah serta debit air sungai

rendah. Limbah dengan pH asam / rendah bersifat korosif terhadap logam.

2. Perubahan warna, bau, dan rasa. Air normal dan air bersih tidak akan

berwarna sehingga tampak bening/jernih. Bila kondisi air warnanya

berubah maka hal tersebut merupakan salah satu indikasi bahwa air telah

Page 12: Proposal TA Pusri

tercemar. Timbulnya bau pada air lingkungan merupakan indikasi kuat

bahwa air telah tercemar. Air yang bau dapat berasal dari limbah industri

atau dari hasil degradasi oleh mikroba. Mikroba yang hidup dalam air akan

mengubah organik menjadi bahan yang mudah menguap dan berbau

sehingga mengubah rasa.

3. Timbulnya endapan, koloid dan bahan terlarut. Endapan, koloid dan bahan

terlarut berasal dari adanya limbah industri yang berbentuk padat. Limbah

industri yang berbentuk padat, bila tidak larut sempurna akan mengendap

didasar sungai, dan yang larut sebagian akan menjadi koloid dan akan

menghalangi bahan-bahan organik yang sulit diukur melalui uji BOD

karena sulit didegradasi melalui reaksi biokimia, namun dapat diukur

menjadi uji COD.

Adapun komponen pencemaran air pada umumnya terdiri dari :

Bahan buangan padat

Bahan buangan organik

Bahan buangan anorganik

(http://id.wikipedia.org/wiki/Limbah)

2.4 Spektrofotometri Serapan Atom (AAS)

Spektrofotometri serapan atom merupakan suatu metode yang digunakan

untuk menganalisis zat pada konsentrasi rendah. Metode AAS memiliki prinsip

pada adsorbsi cahaya oleh atom. Atom – atom menyerap cahaya tersebut pada

Page 13: Proposal TA Pusri

panjang gelombang tertentu tergantung pada sifat unsurnya. Teknik ini

mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan metode spektroskopi konvensional.

Pada metode konvensional, emisi tergantung pada sumber eksitasi. Sedangkan

metode serapan sangatlah spesifik. Logam – logam yang membentuk campuran

kompleks dapat dianalisis dan selain itu tidak selalu diperlukan sumber energi

yang besar.

Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan adsorbsi energi,

berarti memperoleh lebih banyak energi, dimana suatu atom pada keadaan dasar

dinaikkan ke tingkat eksitasi. Elektron dapat tereksitasi ke tingkat energi yang

lebih tinggi sesuai dengan panjang gelombang yang diserap yang menghasilkan

garis spektrum yang tajam dan dengan intensitas maksimum.

Spektrum atomik untuk masing – masing unsur terdiri dari garis-garis

resonansi. Garis-garis lain bukan garis resonansi dapat berupa spektrum yang

berasosiasi dengan tingkat energi molekul, biasanya berupa pita – pita lebar.

Keberhasilan analisis ini tergantung pada proses eksitasi dan cara memperoleh

garis resonansi yang tepat. Temperatur nyala harus tinggi. Suhu tinggi dapat

diperoleh dengan menggunakan suatu oksidator bersama dengan pembakar. Setiap

AAS terdiri tiga komponen, yaitu sumber radiasi, monokromator dan detektor.

Ditinjau dari hubungan antara konsentrasi dan absorbansi maka hukum

Lambert – Beer dapat digunakan jika sumbernya adalah monokromatis.

Page 14: Proposal TA Pusri

Sumber sinar Flame Monokromator

Gambar Diagram Blok AAS

1. Sumber sinar, merupakan emisi radiasi yang dapat diserap oleh atom –

atom unsur yang di analisa, sumber sinar umum yang digunakan adalah

lampu katoda cekung.

2. Flame, pada bagian ini unsur yang di analisa diubah bentuknya dari bentuk

ion ke bentuk atom bebas.

3. Monokromator, untuk mengisolir salah satu garis resonansi (radiasi

resonansi) dari sekian banyak spektrum yang dihasilkan oleh lampu katoda

cekung.

4. Detektor, mengubah energi sinar menjadi energi listrik yang akan

menampilkan absorbansi pada layar monitor. (Douglas, 1982)

Teknik AAS menjadi alat yang canggih dalam analisa diantaranya

disebabkan oleh kecepatan analisisnya, ketelitiannya sampai tingkat rumit, tidak

memerlukan pemisahan pendahuluan. Kelebihan yang lain adalah

kemungkinannya untuk menentukan konsentrasi semua unsur pada konsentrasi

Detektor

Page 15: Proposal TA Pusri

rumit. Konsentrasi suatu unsur dalam larutan sampel dapat dihitung dengan

analisa regresi berdasarkan grafik larutan standar yang diketahui konsentrasinya.

Dengan demikian unsur dalam larutan sampel dapat ditentukan dengan mengukur

adsorbansinya. (Underwood, 1992).

Page 16: Proposal TA Pusri

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan tempat penelitian

Pelaksanaan pembuatan pelarut, penyiapan kitin (isolasi kitin), pembuatan

kurva kalibrasi dilakukan di Laboratorium Penelitian Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Sriwijaya.

Pelaksanaan penentuan isoterm adsorpsi dan uji pengaruh pH dilaksanakan

di Laboratorium PT.Pupuk Sriwijaya, Palembang.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat – alat yang digunakan pada penelitian ini adalah labu ukur 10 ml dan

1000 ml, AAS (Spektrofotometri Serapan Atom), pengaduk magnet (stirer), pH

meter, erlenmeyer 100 ml, oven, kuvet, pipet volume 10 ml, 20ml, 30ml, 40ml,

60ml, 70ml, 80ml.

3.2.2 Bahan

- Larutan Cd+2

- Larutan Cu+2

- Larutan Zn+2

- Aquades

Page 17: Proposal TA Pusri

DAFTAR PUSTAKA

Alberty, A Robert dan Daniel, Farrington. 1992. Kimia Fisika Edisi V. Erlangga :

Jakarta.

Day, RA & Underwood all. 1988. Analisa Kimia Kuantitatif dan Kualitatif Edisi

ke-4. Erlangga : Jakarta.

Siregar, D. 1983. Kebijaksanaan Departemen Perindustrian dalam Rangka

Perencanaan dan Pelestarian Lingkungan Hidup disekitar Sungai Musi.

Departemen Perindustrian Sumatera Selatan.

Underwood, A.L. 1992. Analisa Kimia Kualitatif Terjemahan Aloysis Hadyana

Pudjamaka, Edisi ke 5. Erlangga : Jakarta.

Page 18: Proposal TA Pusri

LEMBAR PENGESAHAN

Proposal Penelitian

ADSORPSI LOGAM Cu, Cd DAN Zn MENGGUNAKAN KITIN

SEBAGAI MEDIA PENYERAP DENGAN METODE

SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (AAS)

1. Pelaksana

Nama : Tri Wahyuni

NIM : 0809100305

2. Tempat Pelaksanaan : PT. PUSRI Palembang

3. Waktu Pelaksanaan :

Indralaya, Juli 2010

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Widia Purwaningrum, M.S Dra. Poedji Loekitowati M.S

NIP.19730403 199903 2 001 NIP. 19620713 199102 2 001

Mengetahui,

Ketua Jurusan Kimia

Dra. Fatma, M.S

NIP. 19620713 199102 2 001

Page 19: Proposal TA Pusri

Proposal Penelitian

ADSORPSI LOGAM Cu, Cd DAN Zn MENGGUNAKAN KITIN

SEBAGAI MEDIA PENYERAP DENGAN METODE

SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (AAS)

Di PT. Pupuk Sriwijaya Palembang

Oleh

Nama : Tri Wahyuni

NIM : 08091003055

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sriwijaya

2010