Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

Download Karakteristik dan Aktivasi Campuran Tanah Andisol/Lempung Bayat

Post on 13-Jan-2017

222 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p>perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id </p><p>commit to user 1 </p><p>BAB I </p><p>PENDAHULUAN </p><p>A. Latar Belakang Masalah </p><p>Pembangunan merupakan upaya untuk meningkatkan taraf hidup manusia dengan </p><p>jalan memanfaatkan sumber daya alam dan sumber daya manusia. Pemanfatan sumber </p><p>daya alam untuk kepentingan industri sebagai upaya pemenuhan kebutuhan manusia </p><p>saat ini semakin berkembang. Adanya industri pada suatu lokasi tertentu akan </p><p>menyebabkan terjadinya perubahan lingkungan. Suatu industri dapat meningkatkan </p><p>kesejahteraan masyarakat, hal ini karena mampu menyerap tenaga kerja dalam jumlah </p><p>yang banyak dan mendorong tumbuhnya sektor informal di sekitar perusahaan. </p><p>Meskipun demikian pada sisi lainnya hasil samping industri mempunyai potensi </p><p>menyebabkan tekanan terhadap mutu lingkungan hidup. </p><p>Peningkatan industri membawa dampak negatif berupa peningkatan dalam </p><p>segi jumlah dan tipe limbah yang dihasilkan. Bahan-bahan pencemar yang masuk </p><p>ke perairan (air tanah atau air permukaan) dapat mempengaruhi parameter </p><p>lingkungan perairan. Logam berat merupakan salah satu bahan pencemar berbahaya </p><p>karena toksik dan sifatnya yang tak terdegradasi di alam (Zhao et al., 2011; Suprihatin </p><p>dan Indrastuti,2010 dalam Pranoto et al., 2013; Al-Jill dan Alsewailem, 2009; Alhawas </p><p>et al., 2013) </p><p>Kegiatan industri tekstil yang berkembang di Kabupaten Sukoharjo saat ini akan </p><p>menghasilkan produk utama yang bernilai ekonomi yaitu tekstil dan hasil sampingan </p><p>tidak bernilai ekonomi yang berupa limbah. Limbah ini apabila tidak dikelola dengan </p><p>baik dapat menyebabkan terjadinya pencemaran air, tanah dan udara. Untuk </p><p>menurunkan tingkat pencemaran limbah cair sebelum dibuang ke lingkungannya, harus </p><p>diolah dalam instalasi pengolahan air limbah (IPAL), setelah kualitas air limbah di </p><p>bawah baku mutu lingkungan yang ditetapkan baru kemudian dibuang ke badan </p><p>perairan umum atau sungai. </p><p>Salah satu parameter dalam limbah cair industri tekstil adalah adanya kandungan </p><p>logam berat kromium (Cr). Logam berat dalam lingkungan perairan telah diketahui </p><p>dapat menyebabkan beberapa kerusakan pada kehidupan air, di samping itu terdapat </p><p>fakta bahwa logam tersebut membunuh mikroorganisme selama perlakuan biologis pada </p><p>limbah sebagai akibat kelambatan proses pemurnian air. Hampir semua garam garam </p></li><li><p>perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id </p><p>commit to user </p><p>2 </p><p>logam berat dapat larut dalam air dan membentuk larutan sehingga tidak dapat </p><p>dipisahkan dengan pemisahan fisik yang sudah biasa (Hussein, 2004). </p><p>Tercemarnya lingkungan perairan akibat limbah logam berat kromium (Cr) dapat </p><p>mempengaruhi kualitas air permukaan maupun air tanah. Pada konsentrasi tinggi </p><p>dan jangka waktu yang lama, logam berat dapat menyebabkan resiko kesehatan </p><p>bagi manusia dan ekosistem. Kromium dapat masuk ke dalam tubuh melalui </p><p>makanan, minuman dan pernapasan. Akibat yang ditimbulkan dari banyaknya logam </p><p>berat dalam tubuh yaitu kelainan syaraf seperti gangguan motorik serta penyakit </p><p>parkinson (WHO, 2012;Ariffeni, 2011). </p><p>Kromium (III) umumnya hanya toksik terhadap tumbuh-tumbuhan pada </p><p>konsentrasi yang tinggi, kurang toksik bahkan non toksik terhadap binatang. </p><p>Walaupun Cr(III) kurang toksik dibandingkan Cr(VI), jika tubuh terpapar oleh </p><p>Cr(III) dalam jangka waktu yangpanjang dapat menyebabkan reaksi alergi kulit </p><p>dan kanker (Sengupta and Clifford, 1986; Anderson, 1997). </p><p>Pemerintah telah berupaya melakukan pencegahan dan pengendalian pencemaran </p><p>logam berat dari limbah industri melalui penerbitan UndangUndang Nomor 32 Tahun </p><p>2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup serta Peraturan Menteri </p><p>Negara Lingkungan Hidup Nomor 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah. </p><p>Adapun nilai ambang batas logam kromium yang masih diperbolehkan dalam air </p><p>minum berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor </p><p>492/MENKES/PER/IV/2010 adalah sebesar 0,05 mg/l. </p><p>Berbagai metode telah dikembangkan oleh para peneliti untuk meningkatkan </p><p>kualitas air, misalnya pertukaran ion, pengendapan, ultrafiltrasi, elektro dialisis, reverse </p><p>osmosis, ekstraksi pelarut, evaporasi dan penjerapan (Alhawas et al., 2013; Sajidu et </p><p>al.,2006; Arpa et al., 2000). Metode penjerapan banyak dikembangkan sebagai </p><p>metode pengurangan logam berat karena lebih efektif, sederhana dan murah </p><p>dibandingkan metode-metode lainnya (Alhawas, 2013; Prakash, 2013). Menurut </p><p>Manohar et al.,(2006) dalam Muhdarina et al., (2010), metode penjerapan sangat </p><p>efektif untuk limbah dengan konsentrasi polutan yang rendah sampai sedang. </p><p>Penjerapan adalah proses pemusatan molekul atau ion terjerap pada lapisan </p><p>permukaan penjerap, baik secara fisika atau kimia. Dengan demikian penjerap harus </p><p>mempunyai sifat-sifat permukaan yang khas sesuai dengan jenis terjerap yang terjerap. </p></li><li><p>perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id </p><p>commit to user </p><p>3 </p><p>Karbon aktif dan resin merupakan penjerap yang cukup efektif tetapi biaya </p><p>operasionalnya cukup tinggi serta kesulitan dalam regenerasinya (Muhdarina, 2010; </p><p>Alhawas, 2013), sehingga perlu dicari penjerap alternatif dengan biaya yang lebih </p><p>murah, misalnya abu sekam, zeolit, abu layang, peat, siderite, sampah pertanian dan </p><p>arang kayu. Secara umum, penjerap dapat disebut murah apabila sederhana dalam </p><p>proses preparasinya, jumlahnya melimpah di alam, seperti alofan alam dan abu </p><p>sekam (Alhawas et al., 2013; Pranoto et al., 2013; Muhdarina et al., 2010; Sallstrom, </p><p>2008 ). </p><p>Tanah andisol adalah tanah yang terjadi dari pelapukan batu-batuan vulkanis, baik </p><p>dari batu yang telah membeku, maupun dari abu gunung api. Aktivitas gunung </p><p>api menghasilkan bahan piroklastik yang merupakan sumber bahan induk tanah </p><p>vulkanis, yang dalam Sistem Taksonomi Tanah diklasifikasikan sebagai andisol. </p><p>Andisol keberadaannya merata di wilayah Indonesia sesuai dengan persebaran </p><p>gunung api, seperti di Jawa dan Sumatera (Devnita, et al., 2005). Keberadaan tanah </p><p>andisol di pulau Jawa, khususnya Jawa Tengah dapat dijumpai di Gunung Lawu, </p><p>Pegunungan Dieng, Gunung Merapi, Gunung Merbabu dan Gunung Wilis (Munir, </p><p>1996). Sifat dan ciri fisika, kimia dan morfologi andisol ini berkaitan erat dengan </p><p>mineral liat nonkristalin seperti alofan, ferihidrit, serta mineral liat parakristalin </p><p>imogolit (Devnita, et al., 2005). </p><p>Tanah yang berkomposisi andesit merupakan tanah andisol, sedangkan </p><p>alofan merupakan aluminosilikat yang terdapat dalam tanah andisol. Alofan </p><p>mempunyai karakteristik sebagai penjerap yang baik, seperti porositas, daya serap </p><p>dan pertukaran kation yang tinggi. Heraldy, et al., (2004) memanfaatkan alofan alam </p><p>dari gunung Lawu sebagai penjerap ion logam seng (Zn2+) pada limbah elektroplating. </p><p>Sulistyarini (2012) melakukan uji perbandingan alofan alam dari gunung Arjuna dengan </p><p>dan tanpa aktivasi secara kimia untuk jerapan ion logam tembaga (Cu2+) dengan metode </p><p>batch. Pranoto et al., (2013) memanfaatkan alofan alam dari berbagai gunung di pulau </p><p>Jawa (Papandayan, Arjuna dan Wilis) untuk jerapan logam berat (Cr, Fe, Cd, Cu, </p><p>Pb dan Mn) dengan metode batch. Kombinasi antara alofan alam dan lempung </p><p>alam dari daerah Sokka, Kebumen, Jawa Tengah sebagai penjerap ion logam </p><p>tembaga (Cu2+) dilakukan oleh Sistha (2014). Pengaruh aktivasi secara kimia terhadap </p><p>luas permukaan dan keasaman alofan alam daerah Tawangmangu telah diselidiki </p></li><li><p>perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id </p><p>commit to user </p><p>4 </p><p>oleh Widjonarko, et al., (2003), dan disimpulkan bahwa aktivator basa (NaOH) lebih </p><p>baik daripada aktivator asam (H2SO4) dalam meningkatkan luas permukaan spesifik </p><p>dan keasaman total alofan. </p><p>Alofan merupakan senyawa mineral yang banyak terdapat di alam bebas, terletak </p><p>di alam di wilayah datar sampai bergunung dengan ketinggian 0 3000 m dpl serta </p><p>terbentuk di bawah pengaruh iklim tropika basah. Menurut Munir (1991), alofan </p><p>terutama ditemukan pada tanah-tanah abu vulkanik dan di Indonesia banyak di jumpai </p><p>di Jawa, Sumatra, Bali dan NTB, Kitagawa (1971) dalam Munir (1991) juga </p><p>menyebutkan bahwa alofan mempunyai prioritas dan permeabilitas tinggi, memiliki </p><p>daya serap dan pertukaran kation yang tinggi. </p><p>Gambar 1. Sebaran Gunung Vulkanik di Indonesia </p><p>Pengembangan alofan alam sebagai penjerap perlu dilakukan untuk </p><p>meningkatkan kapasitas jerapannya. Bahan-bahan alam dipilih untuk memodifikasi </p><p>alofan alam sebagai penjerap logam berat. Lempung Bayat dan Abu sekam dipilih </p><p>sebagai campuran alofan sebagai penjerap ion logam dalam larutan. </p><p>Lempung Bayat dipilih sebagai penjerap karena keberadaannya yang melimpah di </p><p>Kecamatan Bayat Kabupaten Klaten, serta saat ini baru dimanfaatkan sebagian besar </p><p>masyarakat Bayat untuk produksi gerabah. Lempung merupakan agregat mineral yang </p><p>berupa tanah yang terutama terdiri dari hydrous aluminium silicates, memiliki situs aktif </p></li><li><p>perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id </p><p>commit to user </p><p>5 </p><p>pada permukaannya, keras dan kaku bila kering, stabil pada suhu tinggi dan bersifat </p><p>plastis bila dihaluskan dan dibasahi (Sulastri dan Kristianingrum, 2007; Auliah, </p><p>2009; Tan, 1982). Lempung merupakan konstituen utama dalam tanah dan </p><p>berperan sebagai perangkap alami polutan-polutan yang mengalir bersama air di </p><p>permukaan atau di dalam tanah melalui proses penjerapan atau pertukaran ion. Selain </p><p>itu, lempung memilki luas permukaan spesifik dan porositas yang tinggi, </p><p>keberadaannya melimpah serta kapasitas pertukaran ion yang tinggi (Suarya, </p><p>2012). Berbagai keunggulan lempung di atas menyebabkan lempung banyak </p><p>digunakan sebagai penjerap. </p><p>Indonesia mempunyai potensi cadangan lempung yang sangat besar dan tersebar </p><p>terutama di Pulau Jawa, Sumatera dan Kalimantan, tetapi pemanfaatannya belum </p><p>optimal. Lempung banyak dimanfaatkan secara individu maupun industri sebagai bahan </p><p>baku pembuatan batu bata, genteng, marmer, keramik, gerabah atau keperluan </p><p>rumah tangga lainnya. Di Kecamatan Bayat, Kabupaten Klaten mempunyai </p><p>cadangan lempung yang cukup besar, namun hingga sekarang pemanfaataannya </p><p>masih sebatas untuk pertanian dan untuk memasok kebutuhan bahan pembuatan </p><p>gerabah. </p><p>Lempung dengan karakteristiknya dapat dimanfaatkan sebagai penjerap logam </p><p>berat. Mineral lempung mempunyai kemampuan sorpsi dan pertukaran ion, luas </p><p>permukaan yang besar, murah, keberadaannya melimpah sehingga lempung dapat </p><p>dikembangkan sebagai penjerap logam berat pada limbah cair (Zhao et al., 2011 dan </p><p>Grasi et al., 2012). Beberapa penelitian terdahulu menunjukkan bahwa lempung </p><p>efektif sebagai penjerap logam berat. Muhdarina (2010) melakukan kajian kinetika </p><p>jerapan lempung alam dari daerah Cengar Provinsi Riau sebagai penjerap kation Co2+ </p><p>dalam larutan buatan. Wahba et al., (2012) menggunakan mineral lempung </p><p>monmorilonit, kaolinit dan campurannya sebagai penjerap logam timbal (Pb), </p><p>kadmium (Cd) dan seng (Zn) dengan metode Electrical Stirred Flow Unit (ESFU). </p><p>Alhawas (2013) melakukan uji perbandingan kapasitas jerapan logam nikel (Ni) </p><p>oleh lempung dari dua daerah berbeda, yaitu lempung dari pegunungan Al-</p><p>Mhawes, Al-Kharg dan Khulais, Jeddah secara kolom. Talaat et al., (2011) </p><p>menggunakan lempung untuk menjerap logam Cr3+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+ dan Pb2+ </p><p>baik dengan perlakuan awal maupun tanpa perlakuan awal secara batch. </p></li><li><p>perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id </p><p>commit to user </p><p>6 </p><p>Sistha (2014) menggunakan perpaduan lempung dan tanah andisol dengan </p><p>perbandingan tertentu untuk mengadsorbsi logam tembaga (Cu) secara batch. Lempung </p><p>tidak dilakukan aktivasi secara kimia sedangkan tanah andisol diaktivasi menggunakan </p><p>larutan NaOH 3N. Bijang dan Telussa (2008) melakukan aktivasi lempung yang </p><p>berasal dari desa Ouw-Saparua Maluku dengan H2SO4 10% dan digunakan untuk </p><p>menjerap logam timbal dan tembaga. </p><p>Kemampuan tanah lempung dan tanah andisol dalam mengurangi kandungan </p><p>logam berat dikembangkan dalam bentuk teknologi tepat guna untuk mengatasi </p><p>kontaminasi logam berat Mn pada air permukaan. Salah satu pengembangan yang sudah </p><p>dilakukan adalah pembuatan filter keramik. Filter keramik berbahan utama tanah </p><p>lempung telah terbukti mampu menurunkan kandungan logam berat dan mikroba </p><p>(Agmalini, et al., 2013; Dewi, 2011; Haryati, et al., 2011; Hariyadi, et al., 2013; Henry </p><p>et al., 2013; Sunaryo dan Widyawidura, 2010). Pengembangan filter keramik </p><p>berbahan utama tanah liat ini diharapkan mampu menghasilkan pengurangan bahan </p><p>pencemar fisik, biologi dan kimia yang lebih efektif sehingga diperoleh air bersih </p><p>yang dapat ditoleransi untuk air minum; sederhana karena pengoperasiannya tidak </p><p>memerlukan keahlian khusus; bahan-bahan yang digunakan tersedia dilokasi dan </p><p>mudah diperoleh serta murah, dan efektif dalam memurnikan air (Dewi, 2011). </p><p>Sekam padi merupakan limbah pertanian yang melimpah di Indonesia. Selama </p><p>ini sekam padi biasanya hanya digunakan sebagai bahan bakar atau bahkan hanya </p><p>dibakar begitu saja. Dengan menjadikannya sebagai adsorben diharapkan dapat </p><p>memberi nilai tambah pada limbah ini. Beberapa peneliti (Proctor et al., 1995; </p><p>Chang, et al., 2001) telah menggunakan abu sekam padi sebagai pemucat minyak </p><p>goreng dan memberikan hasil yang cukup memuaskan. Hal ini membuka </p><p>kemungkinan penggunaan abu sekam padi sebagai adsorben untuk keperluan yang </p><p>lebih luas. </p><p>Berdasarkan berbagai penelitian dengan memanfaatkan tanah andisol, lempung </p><p>alam dan abu sekam, maka pada penelitian ini dilakukan pengembangan penjerap </p><p>berupa campuran tanah andisol, lempung bayat dan abu sekam untuk meningkatkan </p><p>efektifitas penjerapan terhadap logam berat kromium (Cr3+) serta pengembangannya </p><p>sebagai filter keramik dan pipa penjernih untuk menurunkan kandungan logam berat </p><p>kromium (Cr) pada air tanah. </p></li><li><p>perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id </p><p>commit to user </p><p>7 </p><p>B. Rumusan Masalah </p><p>Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka rumusan masalah dalam </p><p>penelitian ini adalah : </p><p>1. Bagaimana pengaruh komposisi tanah andisol / lempung bayat / abu sekam, suhu </p><p>aktivasi dan waktu kontak terhadap kapasitas jerapan ion logam berat kromium </p><p>(Cr) dalam larutan model? </p><p>2. Bagaimana kondisi optimum penjerap campuran tanah andisol / lempung bayat / </p><p>abu sekam sebagai penjerap ion logam berat kromium (Cr) dalam larutan model? </p><p>3. Bagaimana efektivitas filter keramik dan pipa penjernih dalam mengurangi </p><p>kandungan ion logam berat kromium (Cr) dalam air? </p><p>C. Tujuan Penelitian </p><p>Tujuan dari penelitian ini adalah : </p><p>1. Untuk mengetahui pengaruh komposisi tanah andisol / lempung bayat / abu sekam, </p><p>su...</p></li></ul>