Transcript
Page 1: Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user 1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Pembangunan merupakan upaya untuk meningkatkan taraf hidup manusia dengan

jalan memanfaatkan sumber daya alam dan sumber daya manusia. Pemanfatan sumber

daya alam untuk kepentingan industri sebagai upaya pemenuhan kebutuhan manusia

saat ini semakin berkembang. Adanya industri pada suatu lokasi tertentu akan

menyebabkan terjadinya perubahan lingkungan. Suatu industri dapat meningkatkan

kesejahteraan masyarakat, hal ini karena mampu menyerap tenaga kerja dalam jumlah

yang banyak dan mendorong tumbuhnya sektor informal di sekitar perusahaan.

Meskipun demikian pada sisi lainnya hasil samping industri mempunyai potensi

menyebabkan tekanan terhadap mutu lingkungan hidup.

Peningkatan industri membawa dampak negatif berupa peningkatan dalam

segi jumlah dan tipe limbah yang dihasilkan. Bahan-bahan pencemar yang masuk

ke perairan (air tanah atau air permukaan) dapat mempengaruhi parameter

lingkungan perairan. Logam berat merupakan salah satu bahan pencemar berbahaya

karena toksik dan sifatnya yang tak terdegradasi di alam (Zhao et al., 2011; Suprihatin

dan Indrastuti,2010 dalam Pranoto et al., 2013; Al-Jill dan Alsewailem, 2009; Alhawas

et al., 2013)

Kegiatan industri tekstil yang berkembang di Kabupaten Sukoharjo saat ini akan

menghasilkan produk utama yang bernilai ekonomi yaitu tekstil dan hasil sampingan

tidak bernilai ekonomi yang berupa limbah. Limbah ini apabila tidak dikelola dengan

baik dapat menyebabkan terjadinya pencemaran air, tanah dan udara. Untuk

menurunkan tingkat pencemaran limbah cair sebelum dibuang ke lingkungannya, harus

diolah dalam instalasi pengolahan air limbah (IPAL), setelah kualitas air limbah di

bawah baku mutu lingkungan yang ditetapkan baru kemudian dibuang ke badan

perairan umum atau sungai.

Salah satu parameter dalam limbah cair industri tekstil adalah adanya kandungan

logam berat kromium (Cr). Logam berat dalam lingkungan perairan telah diketahui

dapat menyebabkan beberapa kerusakan pada kehidupan air, di samping itu terdapat

fakta bahwa logam tersebut membunuh mikroorganisme selama perlakuan biologis pada

limbah sebagai akibat kelambatan proses pemurnian air. Hampir semua garam garam

Page 2: Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

2

logam berat dapat larut dalam air dan membentuk larutan sehingga tidak dapat

dipisahkan dengan pemisahan fisik yang sudah biasa (Hussein, 2004).

Tercemarnya lingkungan perairan akibat limbah logam berat kromium (Cr) dapat

mempengaruhi kualitas air permukaan maupun air tanah. Pada konsentrasi tinggi

dan jangka waktu yang lama, logam berat dapat menyebabkan resiko kesehatan

bagi manusia dan ekosistem. Kromium dapat masuk ke dalam tubuh melalui

makanan, minuman dan pernapasan. Akibat yang ditimbulkan dari banyaknya logam

berat dalam tubuh yaitu kelainan syaraf seperti gangguan motorik serta penyakit

parkinson (WHO, 2012;Ariffeni, 2011).

Kromium (III) umumnya hanya toksik terhadap tumbuh-tumbuhan pada

konsentrasi yang tinggi, kurang toksik bahkan non toksik terhadap binatang.

Walaupun Cr(III) kurang toksik dibandingkan Cr(VI), jika tubuh terpapar oleh

Cr(III) dalam jangka waktu yangpanjang dapat menyebabkan reaksi alergi kulit

dan kanker (Sengupta and Clifford, 1986; Anderson, 1997).

Pemerintah telah berupaya melakukan pencegahan dan pengendalian pencemaran

logam berat dari limbah industri melalui penerbitan UndangUndang Nomor 32 Tahun

2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup serta Peraturan Menteri

Negara Lingkungan Hidup Nomor 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah.

Adapun nilai ambang batas logam kromium yang masih diperbolehkan dalam air

minum berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor

492/MENKES/PER/IV/2010 adalah sebesar 0,05 mg/l.

Berbagai metode telah dikembangkan oleh para peneliti untuk meningkatkan

kualitas air, misalnya pertukaran ion, pengendapan, ultrafiltrasi, elektro dialisis, reverse

osmosis, ekstraksi pelarut, evaporasi dan penjerapan (Alhawas et al., 2013; Sajidu et

al.,2006; Arpa et al., 2000). Metode penjerapan banyak dikembangkan sebagai

metode pengurangan logam berat karena lebih efektif, sederhana dan murah

dibandingkan metode-metode lainnya (Alhawas, 2013; Prakash, 2013). Menurut

Manohar et al.,(2006) dalam Muhdarina et al., (2010), metode penjerapan sangat

efektif untuk limbah dengan konsentrasi polutan yang rendah sampai sedang.

Penjerapan adalah proses pemusatan molekul atau ion terjerap pada lapisan

permukaan penjerap, baik secara fisika atau kimia. Dengan demikian penjerap harus

mempunyai sifat-sifat permukaan yang khas sesuai dengan jenis terjerap yang terjerap.

Page 3: Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

3

Karbon aktif dan resin merupakan penjerap yang cukup efektif tetapi biaya

operasionalnya cukup tinggi serta kesulitan dalam regenerasinya (Muhdarina, 2010;

Alhawas, 2013), sehingga perlu dicari penjerap alternatif dengan biaya yang lebih

murah, misalnya abu sekam, zeolit, abu layang, peat, siderite, sampah pertanian dan

arang kayu. Secara umum, penjerap dapat disebut murah apabila sederhana dalam

proses preparasinya, jumlahnya melimpah di alam, seperti alofan alam dan abu

sekam (Alhawas et al., 2013; Pranoto et al., 2013; Muhdarina et al., 2010; Sallstrom,

2008 ).

Tanah andisol adalah tanah yang terjadi dari pelapukan batu-batuan vulkanis, baik

dari batu yang telah membeku, maupun dari abu gunung api. Aktivitas gunung

api menghasilkan bahan piroklastik yang merupakan sumber bahan induk tanah

vulkanis, yang dalam Sistem Taksonomi Tanah diklasifikasikan sebagai andisol.

Andisol keberadaannya merata di wilayah Indonesia sesuai dengan persebaran

gunung api, seperti di Jawa dan Sumatera (Devnita, et al., 2005). Keberadaan tanah

andisol di pulau Jawa, khususnya Jawa Tengah dapat dijumpai di Gunung Lawu,

Pegunungan Dieng, Gunung Merapi, Gunung Merbabu dan Gunung Wilis (Munir,

1996). Sifat dan ciri fisika, kimia dan morfologi andisol ini berkaitan erat dengan

mineral liat nonkristalin seperti alofan, ferihidrit, serta mineral liat parakristalin

imogolit (Devnita, et al., 2005).

Tanah yang berkomposisi andesit merupakan tanah andisol, sedangkan

alofan merupakan aluminosilikat yang terdapat dalam tanah andisol. Alofan

mempunyai karakteristik sebagai penjerap yang baik, seperti porositas, daya serap

dan pertukaran kation yang tinggi. Heraldy, et al., (2004) memanfaatkan alofan alam

dari gunung Lawu sebagai penjerap ion logam seng (Zn2+) pada limbah elektroplating.

Sulistyarini (2012) melakukan uji perbandingan alofan alam dari gunung Arjuna dengan

dan tanpa aktivasi secara kimia untuk jerapan ion logam tembaga (Cu2+) dengan metode

batch. Pranoto et al., (2013) memanfaatkan alofan alam dari berbagai gunung di pulau

Jawa (Papandayan, Arjuna dan Wilis) untuk jerapan logam berat (Cr, Fe, Cd, Cu,

Pb dan Mn) dengan metode batch. Kombinasi antara alofan alam dan lempung

alam dari daerah Sokka, Kebumen, Jawa Tengah sebagai penjerap ion logam

tembaga (Cu2+) dilakukan oleh Sistha (2014). Pengaruh aktivasi secara kimia terhadap

luas permukaan dan keasaman alofan alam daerah Tawangmangu telah diselidiki

Page 4: Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

4

oleh Widjonarko, et al., (2003), dan disimpulkan bahwa aktivator basa (NaOH) lebih

baik daripada aktivator asam (H2SO4) dalam meningkatkan luas permukaan spesifik

dan keasaman total alofan.

Alofan merupakan senyawa mineral yang banyak terdapat di alam bebas, terletak

di alam di wilayah datar sampai bergunung dengan ketinggian 0 3000 m dpl serta

terbentuk di bawah pengaruh iklim tropika basah. Menurut Munir (1991), alofan

terutama ditemukan pada tanah-tanah abu vulkanik dan di Indonesia banyak di jumpai

di Jawa, Sumatra, Bali dan NTB, Kitagawa (1971) dalam Munir (1991) juga

menyebutkan bahwa alofan mempunyai prioritas dan permeabilitas tinggi, memiliki

daya serap dan pertukaran kation yang tinggi.

Gambar 1. Sebaran Gunung Vulkanik di Indonesia

Pengembangan alofan alam sebagai penjerap perlu dilakukan untuk

meningkatkan kapasitas jerapannya. Bahan-bahan alam dipilih untuk memodifikasi

alofan alam sebagai penjerap logam berat. Lempung Bayat dan Abu sekam dipilih

sebagai campuran alofan sebagai penjerap ion logam dalam larutan.

Lempung Bayat dipilih sebagai penjerap karena keberadaannya yang melimpah di

Kecamatan Bayat Kabupaten Klaten, serta saat ini baru dimanfaatkan sebagian besar

masyarakat Bayat untuk produksi gerabah. Lempung merupakan agregat mineral yang

berupa tanah yang terutama terdiri dari hydrous aluminium silicates, memiliki situs aktif

Page 5: Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

5

pada permukaannya, keras dan kaku bila kering, stabil pada suhu tinggi dan bersifat

plastis bila dihaluskan dan dibasahi (Sulastri dan Kristianingrum, 2007; Auliah,

2009; Tan, 1982). Lempung merupakan konstituen utama dalam tanah dan

berperan sebagai perangkap alami polutan-polutan yang mengalir bersama air di

permukaan atau di dalam tanah melalui proses penjerapan atau pertukaran ion. Selain

itu, lempung memilki luas permukaan spesifik dan porositas yang tinggi,

keberadaannya melimpah serta kapasitas pertukaran ion yang tinggi (Suarya,

2012). Berbagai keunggulan lempung di atas menyebabkan lempung banyak

digunakan sebagai penjerap.

Indonesia mempunyai potensi cadangan lempung yang sangat besar dan tersebar

terutama di Pulau Jawa, Sumatera dan Kalimantan, tetapi pemanfaatannya belum

optimal. Lempung banyak dimanfaatkan secara individu maupun industri sebagai bahan

baku pembuatan batu bata, genteng, marmer, keramik, gerabah atau keperluan

rumah tangga lainnya. Di Kecamatan Bayat, Kabupaten Klaten mempunyai

cadangan lempung yang cukup besar, namun hingga sekarang pemanfaataannya

masih sebatas untuk pertanian dan untuk memasok kebutuhan bahan pembuatan

gerabah.

Lempung dengan karakteristiknya dapat dimanfaatkan sebagai penjerap logam

berat. Mineral lempung mempunyai kemampuan sorpsi dan pertukaran ion, luas

permukaan yang besar, murah, keberadaannya melimpah sehingga lempung dapat

dikembangkan sebagai penjerap logam berat pada limbah cair (Zhao et al., 2011 dan

Grasi et al., 2012). Beberapa penelitian terdahulu menunjukkan bahwa lempung

efektif sebagai penjerap logam berat. Muhdarina (2010) melakukan kajian kinetika

jerapan lempung alam dari daerah Cengar Provinsi Riau sebagai penjerap kation Co2+

dalam larutan buatan. Wahba et al., (2012) menggunakan mineral lempung

monmorilonit, kaolinit dan campurannya sebagai penjerap logam timbal (Pb),

kadmium (Cd) dan seng (Zn) dengan metode Electrical Stirred Flow Unit (ESFU).

Alhawas (2013) melakukan uji perbandingan kapasitas jerapan logam nikel (Ni)

oleh lempung dari dua daerah berbeda, yaitu lempung dari pegunungan Al-

Mhawes, Al-Kharg dan Khulais, Jeddah secara kolom. Talaat et al., (2011)

menggunakan lempung untuk menjerap logam Cr3+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+

baik dengan perlakuan awal maupun tanpa perlakuan awal secara batch.

Page 6: Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

6

Sistha (2014) menggunakan perpaduan lempung dan tanah andisol dengan

perbandingan tertentu untuk mengadsorbsi logam tembaga (Cu) secara batch. Lempung

tidak dilakukan aktivasi secara kimia sedangkan tanah andisol diaktivasi menggunakan

larutan NaOH 3N. Bijang dan Telussa (2008) melakukan aktivasi lempung yang

berasal dari desa Ouw-Saparua Maluku dengan H2SO4 10% dan digunakan untuk

menjerap logam timbal dan tembaga.

Kemampuan tanah lempung dan tanah andisol dalam mengurangi kandungan

logam berat dikembangkan dalam bentuk teknologi tepat guna untuk mengatasi

kontaminasi logam berat Mn pada air permukaan. Salah satu pengembangan yang sudah

dilakukan adalah pembuatan filter keramik. Filter keramik berbahan utama tanah

lempung telah terbukti mampu menurunkan kandungan logam berat dan mikroba

(Agmalini, et al., 2013; Dewi, 2011; Haryati, et al., 2011; Hariyadi, et al., 2013; Henry

et al., 2013; Sunaryo dan Widyawidura, 2010). Pengembangan filter keramik

berbahan utama tanah liat ini diharapkan mampu menghasilkan pengurangan bahan

pencemar fisik, biologi dan kimia yang lebih efektif sehingga diperoleh air bersih

yang dapat ditoleransi untuk air minum; sederhana karena pengoperasiannya tidak

memerlukan keahlian khusus; bahan-bahan yang digunakan tersedia dilokasi dan

mudah diperoleh serta murah, dan efektif dalam memurnikan air (Dewi, 2011).

Sekam padi merupakan limbah pertanian yang melimpah di Indonesia. Selama

ini sekam padi biasanya hanya digunakan sebagai bahan bakar atau bahkan hanya

dibakar begitu saja. Dengan menjadikannya sebagai adsorben diharapkan dapat

memberi nilai tambah pada limbah ini. Beberapa peneliti (Proctor et al., 1995;

Chang, et al., 2001) telah menggunakan abu sekam padi sebagai pemucat minyak

goreng dan memberikan hasil yang cukup memuaskan. Hal ini membuka

kemungkinan penggunaan abu sekam padi sebagai adsorben untuk keperluan yang

lebih luas.

Berdasarkan berbagai penelitian dengan memanfaatkan tanah andisol, lempung

alam dan abu sekam, maka pada penelitian ini dilakukan pengembangan penjerap

berupa campuran tanah andisol, lempung bayat dan abu sekam untuk meningkatkan

efektifitas penjerapan terhadap logam berat kromium (Cr3+) serta pengembangannya

sebagai filter keramik dan pipa penjernih untuk menurunkan kandungan logam berat

kromium (Cr) pada air tanah.

Page 7: Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

7

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka rumusan masalah dalam

penelitian ini adalah :

1. Bagaimana pengaruh komposisi tanah andisol / lempung bayat / abu sekam, suhu

aktivasi dan waktu kontak terhadap kapasitas jerapan ion logam berat kromium

(Cr) dalam larutan model?

2. Bagaimana kondisi optimum penjerap campuran tanah andisol / lempung bayat /

abu sekam sebagai penjerap ion logam berat kromium (Cr) dalam larutan model?

3. Bagaimana efektivitas filter keramik dan pipa penjernih dalam mengurangi

kandungan ion logam berat kromium (Cr) dalam air?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui pengaruh komposisi tanah andisol / lempung bayat / abu sekam,

suhu aktivasi dan waktu kontak terhadap kapasitas jerapan ion logam berat

kromium (Cr) dalam larutan model.

2. Untuk mengetahui kondisi optimum penjerap campuran tanah andisol / lempung

bayat / abu sekam sebagai penjerap ion logam berat kromium (Cr) dalam larutan

model.

3. Untuk mengetahui efektivitas filter keramik dan pipa penjernih dalam mengurangi

kandungan ion logam berat kromium (Cr) dalam air.

D. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

1. Manfaat bagi peneliti : Penelitian ini diharapkan dapat menambah sumbangan

pemikiran dalam pengembangan bahan alam (tanah andisol, lempung bayat, abu

sekam dan modifikasi andisol-lempung-abu sekam) sebagai penjerap yang efektif

dalam menurunkan kadar logam berat kromium di perairan.

Page 8: Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

8

2. Manfaat bagi masyarakat : Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan alternatif

dalam memanfaatkan tanah andisol, lempung bayat dan abu sekam sebagai

penjerap logam berat kromium di perairan serta pengembangan filter keramik

dan pipa penjernih untuk meningkatkan kualitas air.

3. Manfaat bagi pemerintah : Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan bahan

pertimbangan dalam mengelola potensi daerah, yaitu tanah lempung dan

andisol agar lebih bermanfaat bagi masyarakat luas terutama dalam penjernihan air

minum

4. Manfaat Terapan : Adanya alternatif model penjernihan air dengan pemanfaatan

campuran tanah andisol, abu sekam dan lempung


Top Related