bab ii tinjauan pustaka 2.1. kromiumrepository.ump.ac.id/6881/3/titik indrawati bab ii.pdf ·...

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kromium

Dalam lingkungan hidup, kromium ditemukan dalam bentuk kromium logam,

bivalen, trivalen, dan heksavalen. Kromium merupakan salah satu logam berat

berwarna abu-abu dan sulit dioksidasi meskipun pada suhu tinggi. Kromium

logam memilki massa jenis (20oC) sebesar 7,19 g/cm3, titik leleh sebesar 1875oC,

titik didih sebesar 2658oC, dan tergolong logam yang mengkilap, keras serta tahan

karat sehingga sering digunakan sebagai pelindung logam lain. (Bramandhita,

2009).

Dalam bentuk heksavalen, kromium terdapat sebagai CrO42- dan Cr2O7

2-,

sedangkan bentuk trivalen terdapat sebagai Cr3+, [Cr(OH)]2+, [Cr(OH)2]+, dan

[Cr(OH)4]- (Bramandhita, 2009). Kedua bentuk kromium tersebut mempunyai

karakteristik kimiawi yang sangat berbeda. kromium heksavalen hampir

semuanya berbentuk senyawaan anionik, sangat larut dalam perairan dan relative

stabil meskipun senyawaan ini merupakan agen pengoksidasi yang kuat di dalam

larutan asam.

Kromium heksavalen memiliki sifat yang lebih toksik dibandingkan dengan

bentuk trivalennya. Kromium heksavalen dapat menyebabkan kerusakan hati,

ginjal, pendarahan di dalam tubuh, dermatitis, kerusakan saluran pernafasan dan

kanker paru-paru. Kromium heksavalen digolongkan sebagai karsinogenik

terhadap manusia oleh United States Environmental Protection Agency (USEPA).

Penurunan Kadar Cr(VI) Pada..., Titik Indrawati, Fakultas Teknik UMP, 2015

6

Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia nomor 82 tahun 2001, air

golongan A, B, C dan D hanya boleh mengandung maksimum 0,05 ppm.

2.2 Serbuk besi limbah elektroplating

Besi adalah logam transisi golongan VIII B bernomor atom 28 dengan

simbol Fe. Besi memiliki massa atom sebesar 55,845 g/mol, memiliki tingkat

valensi bervariasi, yaitu +2,+3, +4, dan +6, . Besi memiliki massa jenis sebesar

7.86 g/cm3, titik leleh sebesar 1538 oC dan titik didih sebesar 2861oC

(Bramandita, 2009).

Limbah serbuk besi apabila dicelupkan dalam larutan asam kuat misalnya

H2SO4 dan HCl, maka limbah besi tersebut akan melepaskan elektron. Asam kuat

yang ditambahkan akan berfungsi ganda, yaitu pelepas elektron dan sebagai

pengatur pH. Limbah besi diusahakan tidak terlalu keras teksturnya, sehingga

pelepasan Fe (II) dapat berlangsung dengan mudah (Sedyawati dan Triastuti,

2009). Pada dasarnya besi dalam air dalam bentuk fero (Fe2+) dan feri (Fe3+), hal

ini bergantung pada pH dan oksigen yang terlarut dalam air. Pada pH netral dan

adanya oksigen terlarut yang cukup, maka ion fero yang terlarut dapat terionisasi

menjadi feri dan selanjutnya terbentuk endapan ferihidroksida yang sukar larut,

berupa hablur (presipitat) yang biasanya berwarna kuning kecoklatan, oleh karena

pada kondisi asam dan aerobik bentuk ferolah yang larut dalam air (Joko, 2010).

2.3 Adsorbsi

Menurut Kunti S.P.I (2009) apabila suatu gas atau zat cair dibiarkan

bersentuhan pada permukaan zat padat, maka sebagian dari gas atau zat cair

tersebut akan merekat ke permukaan zat padat. Peristiwa adsorbsi bisa


7

berlangsung jika suatu permukaan padatan atau molekul-molekul gas atau cair,

dikontakkan dengan molekul-molekul tersebut, maka didalamnya terdapat gaya

kohesif termasuk gaya hidrostatik dan gaya ikatan hydrogen yang bekerja diantara

molekul seluruh material.Gaya-gaya yang tidak seimbang pada batas fasa tersebut

menyebabkan perubahan-perubahan konsentrasi molekul pada interface

solid/fluida. Untuk mengetahui karakterisktik yang terjadi dalam proses adsorbsi

dapat diilustrasikan pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Proses adsorbsi (Ferdinan Deselev Ginting, FT UI, 2008)

Adsorbsi dapat terjadi pada antar fasa padat-cair, padat-gas atau padat-cair.

Berdasarkan daya tarik molekul adsorben dengan adsorbat, adsorbsi dibedakan

menjadi dua yaitu:

a. adsorbsi fisika yaitu adsorbsi yang disebabkan oleh gaya Van der Wall yang

ada pada permukaan adsorben, panas adsorbsinya rendah dan lapisan yang

terjadi pada permukaan adsorben biasanya lebih dari satu molekul.


8

b. adsorbsi kimia yaitu adsorbsi yang terjadi karena adanya reaksi antara zat

yang diserap dengan adsorben. Panas adsorbsinya tinggi lapisan molekul

pada adsorben hanya satu lapis, terbentuk ikatan kimia.

Peristiwa adsorbsi disebabkan oleh daya tarik molekul di permukaan

adsorben. Adsorbsi menurunkan ketidakseimbangan daya tarik yang terjadi di

permukaan.

1). Adsorbsi Larutan

Beberapa gaya yang menyebabkan adsorbsi yaitu: 1) antaraksi non polar Van

der Wall, 2) pembentukan ikatan hydrogen, 3) pertukaran ion, dan 4)

pembentukan ikatan kovalen.

Adsorbsi fisika sering sekali menunjukan adsorbsi Van derWall, terjadi karena

gaya adesi antara zat terlarut dengan adsorben. Gaya-gaya paling kuat yang ada

dalam adsorbsi molekul-molekul kecil dari larutan cair yaitu pertukaran ion dan

ikatan hydrogen. Adsorbsi zat terlarut oleh adsorben padat cenderung

membentuk ikatan hydrogen jika salah satu mempunyai kelompok ikatan

hydrogen sebagai donor dan yang lainnya sebagai akseptor.

2). Isoterm Adsorbsi Larutan

Pada adsorbsi larutan, adsorben dengan massanya yang diketahui

diguncangkan dengan larutan yang volume dan konsentrasi awalnya diketahui

pada suhu tertentu sampai tidak terjadi lagi perubahan konsentrasi pada larutan

akhir. Adsorbsi larutan melibatkan persaingan antara zat pelarut dengan pelarut

atau antara komponen-komponen zat cair untuk mendapatkan taoak adsorbsi.

Adsorbsi larutan oleh zat padat umumnya dapat diramalkan berdasarkan sifat


9

polar dan nonpolar dari zat padat dan komponen larutan. Adsorben yang polar

lebih cenderung mengadsorbsi lebih kuat zat terlarut yang polar. Tiap zat

terlarut memiliki ukuran tertentu yang akan mengisi pori dari zat padat.

Banyaknya zat terlarut yang teradsorbsi kepermukaan zat padat sebanding

dengan luas permukaan zat padat, konsentrasi adsorbat, dan lamanya proses

adsorbsi.

Hubungan antara jumlah adsorbat yang terjerap dengan konsentrasi

adsorbat dalam larutan pada keadaan kesetimbangan dan suhu tetap dapat

dinyatakan dengan isoterm adsorbsi. Model kesetimbangan adsorbsi system

tunggal yang akan ditinjau adalah:

a. Model Isoterm Freundlich

Model Isoterm Freundlich menggunakan asumsi bahwa adsorbsi terjadi secara

fisika. Model Isoterm Freundlich merupakan persamaan empirik, yang

dinyatakan dengan persamaan :

q = kFC1/n (1)

dengan kF dan n merupakan konstanta Freundlich kF dan n merupakan fungsi

suhu dengan persamaan :

kF = kF,∞ exp(-kF,0αT) (2)

1

n = (3)

k F,0 T

dengan α, kF,∞ dan kF,0 adalah konstanta.


10

b. Model Isoterm Langmuir

Model Isoterm Langmuir menggunakan pendekatan kinetika, yaitu

kesetimbangan terjadi apabila kecepatan adsorbsi sama dengan kecepatan

desorpsi. Asumsi yang digunakan pada persamaan Langmuir adalah:

1. Adsorbsi terjadi secara kimia.

2. Adsorben merupakan system dengan tingkat energi homogen sehingga

afinitas molekul terjerap sama untuk tiap lokasi.

3. Adsorbat yang terjerap membentuk lapisan tunggal ( monolayer ).

4. Tidak ada interaksi antar molekul yang terjerap.

5. Molekul yang terjerap pada permukaan adsorben tidak berpindah- pindah.

Isoterm Langmuir dinyatakan dengan persamaan :

q max bCs

q = (4)

(1 + bCs)

Parameter qmaks menunjukan kapasitas maksimum monolayer adsorben, dan

parameter b yang disebut konstanta afinitas menunjukan kekuatan ikatan

molekul adsorbat pada permukaan adsorben. Parameter b merupakan fungsi

suhu dengan persamaan:

b = b∞exp [𝑏0𝑇

] (5)

dengan bdan b0 adalah konstanta.


11

2.4.Spektrofotometri Serapan Atom (AAS).

Spektrophotometer serapan atom merupakan suatu alat yang teknik

analisisnya berdasarkan absorpsi radiasi elektromegnetik oleh atom-atom yang

tidak tereksitasi. Spectrofotometer memiliki beberapa kelebihan dalam analisis

logam berat karena:

1) analisisnya sering tidak memerlukan pemisahan pendahuluan dimana suatu

unsur dapat ditentukan walaupun ada unsur lainnya,

2) cukup peka untuk mengukur kadar logam dalam jumlah mikro. Dalam

spektrofotometri serapan atom berlaku juga hukum Lambert-Beer yang dituliskan

dengan persamaan (Nur, M.A, dan H Adijuana, 1989).

Io

T = = 10-abc

I1

Io

Log T = log = -abc

I1

1 I1

Log = log = abc

T Io

Bila log 1/T = A, maka : A = abc, dimana :

I1 = intensitas cahaya setelah absorpsi

Io = intensitas cahaya sebelum absorpsi

A = absorbans

a = absorpsivitas (cm-1 L mol-1)

b = tebal lapisan yang mengabsorpsi (cm)

c = konsentrasi (g L-1)

T = transmitans


12

Prinsip kerja AAS adalah cuplikan dibakar dalam nyala, sehingga terbentuk atom-

atom netral dari unsur yang akan dianalisis dalam tingkat energi dasar (ground

state). Suatu energi radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang tertentu

dikenakan pada atom-atom tersebut. Sebagian dari radiasi elektromagnetik itu

diserap oleh atom-atom unsur dalam nyala, dan sebagian lagi diteruskan. Rasio

energi yang diserap dengan yang diteruskan dapat dibaca sebagai persen

transmiten atau absorban (Nur, M.A, dan H Adijuana, 1989).

Instrument untuk spektrofotometer serapan atom mempunyai komponen dasar

yang terdiri atas sumber cahaya, nyala pengatoman, monokromator, detector,

amplifier dan recorder.

2.5 Penelitian Pendukung

Pengolahan limbah dengan serbuk besi telah dilakukan oleh Bramandita

(2009) tentang pengendapan kromium heksavalen dengan serbuk besi. Kromium

heksavalen yang merupakan oksidator kuat, diubah menjadi kromium trivalen.

Reduksi Cr(VI) oleh Fe0 menghasilkan ion ferrat (Fe (III)) dan ion-ion trivalen

seperti persamaan 1 atau 2. Kromium trivalen dapat dihilangkan dengan cara

presipitasi atau ko-presipitasi sebagai campuran Fe(III) dan Cr(III)hidroksida

seperti yang tertera pada persamaan 3 dan 4 dibawah ini:

Cr6+ + Fe0 Cr3+ + Fe3+ (1)

CrO42- + Fe0 + 8H+ Cr3+ + Fe3+ + 4H2O (2)

(1-x)Fe3+ + (x)Cr3+ + 3H2O CrxFe(1-x)(OH)3 (s) + 3H+ (3)

(1-x)Fe3+ + (x)Cr3+ + 2H2O Fe(1-x)CrxOOH (s) + 3H+ (4)


13

Menurut Bramandita (2009) kondisi optimum pH, kecepatan pengocokan,

jumlah serbuk besi, dan waktu pengocokan pengendapan kromium heksavalen

dengan serbuk besi berturut-turut adalah pH 3, 450 rpm, 5 gram, dan 10 menit.

Penelitian yang dilakukan oleh Sedyawati dan Triastuti (2009) menunjukkan,

bahwa penurunan konsentrasi Cr (VI) menjadi Cr (III) yang optimum pada pH 2

dengan waktu reduksi 30 menit mencapai 0,0406 ppm atau 99,89%.

Pada penelitian yang dilakukan Siti Kholipuk (2012) juga menyimpulkan

bahwa FeSO4 dan limbah besi dapat menurunkan ion nikel (II). Hasil nikel yang

turun pada penambahan FeSO4 dan limbah besi tidak jauh beda. Kondisi optimum

pengendapan limbah Ni2+ dengan penambahan FeSO4 0,6 g terjadi pada pH 3,

waktu 30 menit dengan penurunan ion nikel (II) sebesar 84,15%. Kondisi

optimum pengendapan limbah Ni2+ dengan penambahan limbah besi 0,6 g terjadi

pada pH 3, waktu 30 menit dengan penurunan ion nikel (II) sebesar 79,84%.


bab ii tinjauan pustaka 2.1. kromiumrepository.ump.ac.id/6881/3/titik indrawati bab ii.pdf ·...

Documents