15

BAB IPENDAHULUAN

A. Latar BelakangSeperti yang kita tahu, saat ini perairan di Indonesia banyak yang tercemar limbah logam berat yang biasanya dihasilkan oleh industri-industri pengolahan biji besi, pertambangan, dan sebagainya. Limbah logam berat yang mengendap di dasar peraoran dimakan oleh ikan yang pada akhirnya akan dikonsumsi oleh manusia. Sehingga limbah logam berat yang berasal dari makanan laut akan mengendap didalam tubuh manusia yang mengakibatkan keracunan.Logam berat seperti tembaga, seng, atau selium dibutuhkan tubuh. Akan tetapi, dapat berpotensi menjadi racun jika konsentrasi dalam tubuh berlebih. Logam berat menjadi berbahaya disebabkan sistem bioakumulasi, yaitu peningkatan konsentrasi unsur kimia didalam tubuh makhluk hidup. Di antara seluruh unsur limbah logam berat, Hg (Merkuri) menduduki urutan pertama dalam hal sifat racunnya, kemudian disusul oleh Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, dan ZnSeperti yang dikutip dari (http://www.mediaindonesia.com/read/2012/07/04/330890/289/101) Lima sungai yang mengalir di Kota Solo, Jawa Tengah tercemar logam berat kromium (Cr) dan kadmium (Cd) kelima sungai itu adalah Premulung, Jenes, Pepe, Kalianyar, dan Bengawan Solo.Sebagian orang sudah meneliti tentang beberapa bahan untuk menurunkan kadar limbah logam berat. Salah satunya adalah khitosan.

Informasi mengenai hal ini masih sedikit, sehingga penulis tertarik untuk meneliti lebih lanjut.Khitosan adalah limbah kulit udang yang diolah untuk pembuatan chitin yang diproses lebih lanjut menjadi khitosan. Dengan adanya sifat kitin dan khitosan yang dihubungkan dengan gugus amino dan hidrokisil yang terikat menyebabkan kitin dan khitosan mempunyai kereaktifitas kimia yang tinggi dan sifat polielektrolit kation sehingga dapat berperan sebagai penukar ion, serta dapat berperan sebagai absorben terhadap logam berat air limbah. (http://suhanasulastri.blogspot.com/2011/03/absorbansi-logam-berat-dengan-kitosan.html)

B. Perumusan MasalanAdapun perumusan masalah dari penelitian ini adalah:1. Apakah khitosan dapat menurunkan kadar limbah logam berat?2. Seberapa besar kapasitas khitosan dalam menurunkan kadar limbah logam berat?

C. Tujuan PenelitianTujuan penelitian ini adalah:1. Mengetahui apakah khitosan dapat menurunkan kadar limbah logam Cu dan Zn2. Mengetahuin efisiensi kemampuan pengikatan logam Cu dan Zn oleh kitosan dari limbah cangkak udang meliputi variasi waktu kontak.

D. Manfaat Penelitian

1. Sebagai salah satu alternatif pengolahan limbah cair yang mengandung logam berat dengan menggunakan kitosan. 2. Memberikan wawasan kepada pembaca tentang potensi chitosan sebagai adsorbent yang lebih efektif dan tepat guna.

BAB IIKAJIAN TEORI

A. Kajian Teori1. Logam BeratLogam Berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3, terletak disudut kanan bawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7 (Hodson, 2003)Logam dibagi menjadi dua bagian yaitu logam esensial dan logam non-esensial. Logam esensial adalah logam yang sangat membantu dalam proses fisiologis makhluk hidup dengan jalan membantu kerja enzim atau pembentukan organ dari suatu makhluk hidup seperti besi (Fe), tembaga (Cu), seng (Zn), cobalt (Co), mangan (Mn), selenium (Se) dan nikel (Ni). Logam non-esensial adalah logam yang peranannya belum diketahui dalam tubuh makhluk hidup, kandungan dalam jaringan hewan sangat kecil dan apabila kandungannya tinggi akan dapat merusak organ-organ tubuh seperti merkuri (Hg), timbal (Pb), dan cadmium (Cd) (Darmono, 1995) Sedangkan daftar urutan toksisitas logam berat paling tinggi ke paling rendah terhadap manusia yang mengkonsumsi ikan yaitu Hg2+ > Cd2+ > Ag2+ > Ni2+ > Pb2+ > As2+ > Cr3+ Sn2+ > Zn2+ (Marganof, 2003)Pada sistem perairan, adsorbsi senyawa logam pada permukaan patikel tersuspensi dan sedimen menunjukan terjadinya proses geokimia yang memindahkan logam dari air ke sedimen. Beberapa penelitian terkini menyebutkan bahwa senyawa organik dapat berperan sebagai pengontrol perpindahan kontaminan anorganik dan organik. Kontaminan terserap ke partikel dikolom air melalui adsorpsi fisika-kimiawi dan update biologi. Akibat gravitasi, gabungan kontaminanpartikel turun ke dasar sungai untuk membentuk lapisan sedimen (Paulson, 2005)2. Tembaga (Cu)Di antara logam berat yang merupakan limbah kegiatan insutri, logam Tembaga (Cu) dimasukan dalam kelompok bahan beracun dan berbahaya/B3. Tembaga dengan nama kimia cupprum merupakan logam yang berbentuk kristal kemerahan, dan merupakan unsur pada golongan I B periode 4 dalam table periodik unsur kimia. Secara umum, senyawa-senyawa yang dibentuk logam Cu memiliki bilang valensi +1 dan +2 yang berarti tidak dapat larut di air dingin dan air panas, tetapi mereka dapat di larutkan dalam larutan asam. Logam Cu digunakan pada peralatan listrik, alloy, katalis kimia, cat anti fouling pada kapal, dan pengawet kayu, karena logam Cu merupakan penghantar listrik terbaik setelah perak (Argentum-Ag) (http://www.artikelbagus.com/2012/01/limbah-logam-berat.html). Secara umum logam Cu masuk ke dalam tatanan lingkukan adalah secara alamiah dan non alamiah. Secara alamiah Cu masuk ke dalam tatanan lingkungan akibat peristiwa alam, unsur ini dapat bersumber dari peristiwa pengikisan erosi dari batuan mineral Cu yang ada di dalam lapisan udara yang turun bersama hujan. Secara non alamiah Cu bisa masuk ke dalam tatanan lingkunan akibat dari suatu aktivitas manusia.Di dalam laut, Cu diperkirakan 83% berada dalam bentuk terserap oleh partikulat. Di perairan alami, tembaga (Cu) terdapat dalam bentuk partikulat, koloid, dan terlarut. Kebearadaan Cu dalam perairan dapat besifat toksik bagi organisme di dalamnya. Konsentrasi Cu yang tinggi dapat menyebabkan kematian, sedangkan konsentrasi subletal dapat menyebabkan gangguan beberapa fungsi tubuh dan fungsi reproduksi, terutama pada sel-sel gamet yang sangat sensitive seperti spermatozoa. Cu dapat menyebabkan perlambatan pematangan spermatozoa saat proses spermatogenesis (Tandjung, 1992)3. Seng (Zn)Seng (Zn) adalah logam berat yang memiliki warna putih kebiruan, logam ini termasuk dalam kelompok logam golongan II-B dalam table periodik unsur kimia, dan mempunyai nomor atom 30 dan berat atom 65,38 dan seng memiliki valensi +2. Titik cair Zn adalah 419,6C dan titik leburnya berada pada suhu 906C (Robinson, 1960). Secara umum tubuh memerlukan Zn untuk proses metabolisme, tetapi jika Zn dalam kadar tinggi dapat bersifat racun. Seng menyebabkan warna air menjadi opalescent, dan apabila di masak akan timbul endapat seperti pasir. (Soemantri, 2002) bagi mikroorganisme termasuk mikroalga, Zn berfungsi sebagai penstabil struktur dari protein, reaksi redoks dan hidrolisis serta menjadi pemicu suatu rangkaian proses.Ambang batas logam berat Zn dalam air limbah adalah 5ppm untuk kualitas ringan sedangkan 10ppm untuk kualitas berat. Limbah industri yang mengandung logam Zn biasanya di buang ke perairan dalam jumlah yang banyak, maka dapat menimbulkan pencemaran.Senyawa Zn sebesar 0,015 ppm dapat menurunkan kadar aktivitas fotosintesa tumbuhan perairan dan konsentrasi 0,02ppm dapat menurunkan proses pertumbuhan fitoplankton (Clark, 1986). Effendi (2003) menyatakan, logam berat Zn di perairan pada umumnya berbentuk persenyawaan sphalerite (ZnS), calamine (ZnCO3) dan oksida seng (ZnO). Logam Zn dalam gugusan klorida dan sulfat mudah terlarut dalam sedimen, sehingga logam Zn di perairan banyak mengendap di dasar.

4. Kitosan Kitosan adalah senyawa turunan kitin, senyawa penyusun rangka luar hewan berkaki banyak, seperti udang, kepiting, ketam, dan serangga. Kitosan dan kitin termasuk dalam senyawa kelompok polisakarida. Senyawa lain yang termasuk dalam kelompok polisakarida yang lain adalah zat pati (tepung), dan selulosa (komponen serat dalam dinding sel tumbuhan) (Mahendra 2007). Polisakarida ini berbeda dari jenis monosakarida penyusunnya dan cara monosakarida berikatan membentuk polisakarida. Melalui perbedaan tersebut, sifat polisakarida berbeda satu dengan lainnya (Yuly Kusumawati, 2006).

Gambar 1. Struktur Kitin

Gambar 2. Struktur Kitosan

Kitosan bersifat antacid (menyerap racun), mencegah plak dan kerusakan gigi, membantu mengontrol tekanan darah, dan jika kitosan disebarkan diatas permukaan air, kitosan mampu menyerap lemak, minyak, logam berat, dan zat yang berpotensi sebagai toksik lainnya (Kumar 1998)Menurut Hirano (1989) kitosan dan kitin memiliki kelebihan, yaitu :1. Merupakan komponen utama biomasa dari kulit udang.2. Merupakan sumber daya yang dapat diperbaharui.3. Merupakan senyawa bioplimer yang dapat terdegradasi dan tidak mencemarkan lingkungan.4. Tidak bersifat toksik (LD50 16 gram/kg berat badan tikus).5. Konformasi molekulnya dapat dirubah.6. Mempunyai fungsi biologis.7. Dapat membentuk gel, koloid dan film.8. Mengandung gugus amino dan gugus hidroksil yang dapat dimodifikasi.5. AdsorpsiAdsorpsi adalah proses ketika terjadi gejala pengumpulan molekul-molekul gas atau cairan (adsorbat) pada permukaan zat cair atau padat sebagai akibat ketidakseimbangan gaya pada permukaan tersebut. Adsorpsi itu berbeda dengan absorpsi, dimana pada absorpi terjadi difusi suatu zat kedalam absorben (Mahendra, 2007) B. HipotesisBerdasarkan kajian teori diatas bahwa kitosan dapat menurunkan kadar logam berat yang terdapat dalam limbah perairan.

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIANA. Desain PenelitianPenelitian ini didesain secara eksperimetal, yaitu penelitian yang menggunakan kelas eksperimen dan kelas kontrol. Dimana kelas eksperimen dalam penelitian ini adalah variabel bebas dan variabel terikat. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah waktu adsorbsi kitosan terhadap larutan yang mengandung logam berat yaitu 10 menit, 30 menit, dan 60 menit. Dan yang menjadi variabel terikat adalah kadar logam berat setelah dicampurkan dengan kitosan. Penelitian ini dilakukan pada tanggal 24 September sampai 12 November 2012 di Laboratorium SAINTEK Universitas Islam Negri, Ciputat.B. Populasi dan Sempel PenelitianSampel yang digunakan adalah logam berat yang diambil dari senyawa logam berat yang terdapat di Laboratorium Kimia SMA Lazuardi GIS.C. Instrumen PenelitianAlat : Magnetic Strirrer Gelas kimia Gelas ukur Labu ukur Pipet volume Pipet tetes Kaca arloji Spatula Cawan petri Neraca analisis Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS)Bahan : Serbuk kitosan Seng Sulfat ZnSO4 Tembaga Sulfat CuSO4 Kertas saring AquadestD. Prosedur Pembuatan1. Pembuatan KitinDeproteinasia. Kulit udang yang sudah bersih direndam dilarutan NaOH (10%) selama 60 menit pada suhu 70 oC.b. Lalu dicuci dengan air hingga bersih.c. Jemur hingga kering.Deminarisasia. Kulit udang yang sudah bersih direndam didalam larutan HCl (10%) selama 60 menit pada suhu kamar.b. Kulit udang yang sudah direndam dicuci dengan air hingga pH netral.c. Lalu jemur hingga kering2. Pembuatan Kitosana. Kitin direndam dalam larutan NaOH (60%).b. Dipanaskan selama 60 menit pada suhu 140 oC.c. Dicuci dengan air hingga pH netral.3. Adsorbsi Logam Berat dengan Kitosana. Senyawa logam berat dilarutkan dengan air aquadest dengan konsentrasi standar 1000 ppm.b. Masing masing logam berat dengan konsentrasi awal 1000 ppm, di encerkan menjadi 10 ppm menggunakan rumus:C1 V1 = C2 V2c. Kitosan yang digunakan sebesar 0,5 gram.d. Kita mengabsorbsi dengan variasi waktu kontak selama 10 menit, 30 menit, dan 60 menit. Dengan suhu optimum 25Ce. Konsentrasi masing-masing ion logam yang tersisa dalam larutan, dapat ditentukan dengan AASE. Analisis DataPenelitian ini dianalisis dengan metode uji perbedaan waktu selama 10 menit, 30 menit, dan 60 menit pada larutan logam berat yang sudah ditaburkan bubuk kitosan, pada pengadukan secara penurunan uji perbedaan kadar logam berat Cu dan Zn oleh karena adsobsi kitosan dengan variasi waktu 10 menit, 30 menit, dan 60 menit dengan kecepatan 400 rpm dan 25C.3

BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASANA. Hasil PenelitianDari penelitian yang telah dilakukan, potensi kitosan sebagai adsorben logam berat Cu dan Zn menggunakan variasi waktu kontak selama 10 menit, 30 menit, dan 60 menit. Maka diperoleh data sebagai berikut :

Kemampuan kitosan dalam mengabsorpsi logam berat di tunjukan pada tabel berikut ini:

Tabel 1. Adsorpsi Logam dengan Variasi Waktu KontakWaktu (menit)% Adsorpsi CuSO4% Adsorpsi ZnSO4

1099,599,2

3099,598,8

6099,499,5

Berdasarkan tabel diatas, dapat dilihat penurunan kadar logam berat yang cukup signifikan saat masing-masing larutan logam berat dicampurkan dengan kitosan sebanyak 0,5 g, dan diaduk selama 10 menit, 30 menit, dan 60 menit. Hasil yang di peroleh, rata-rata kadar logam berat yang diabsorpsi oleh kitosan sebesar 99,3%.

B. PembahasanAdsorpsi logam berat dengan menggunakan variasi waktu kontak dlakukan dengan 0,5 g kitosan untuk digunakan mengadsorpsi masing-masing 25 mL dengan menggunakan suhu sebesar 25C. Masing-masing larutan logam berat dibuat dengan konsentrasi awal 1000 ppm sesuai dengan konsentrasi standar nya, setelah mendapatkan konsentrasi yang sesuai lalu diencerkan hingga menjadi 10 ppm menggunakan rumus pengenceran.Waktu kontak divariasikan dengan variasi 10, 30, dan 60. Variasi waktu kontak pada adsorpsi logam dengan kitosan merupakan waktu yang digunakan kitosan untuk mengadsorpsi logam. Dengan adanya variasi waktu kontak ini dapat terlihat berapa waktu yang optimum kitosan untuk mengadsorpsi logam. Adsorpsi logam CuSO4 dan ZnSO4 yang tertera pada grafik dibawah ini

Gambar 3. Grafik adsorpsi logam CuSO4 dan ZnSO4

Pada waktu kontak 10 menit adsorpsi logam berat Cu dengan kitosan sudah cukup besar yaitu diatas 90%. Kemudian pada waktu kontak 30 menit adsorpsi logam berat tetap diatas 90%, diwaktu kontak 60 menit adsorpsi logam berat mengalami penurunan sebanyak 0,1%. Hasil yang diperoleh dari absorpsi logam berat Zn menghasilkan, pada waktu kontak 10 menit logam berat yang terabsorpsi sebanyak 99,2%, sedangkan pada saat waktu kontak 30 menit mengalami kenaikan yang sangat signifikan yaitu sebanyak 0,6%. Kemudian pada waktu 60 menit mengalami penurunan sebanyak 0,3%. Ini disebabkan karena kapasitas maksimum adsorpsi dari kitosan hampir tercapai dengan sempurna. Kitosan memiliki gugus amina yang menyebabkan kitosan bermuatan parsial positif kuat. Hal ini menyebabkan kitosan dapat larut dalam larutan asam sampai netral. Selain itu, muatan positif tersebut menyebabkan kitosan dapat menarik molekul-molekul yang bermuatan parsial negativ seperti minyak, lemak, dan protein. Sifat inilah yang kemudian menjadikan kitosan banyak dimanfaatkan (Mahendra, 2007)Berdasarkam data diatas dapat dilihat bahwa terjadi adsorpsi logam berat yang tidak teratur, hal ini disebabkan karena pengaruh wadah yang dipakai berbeda-beda. Semakin besar wadah yang dipakai maka larutan yang di aduk semakin tidak tercampur. Dari penelitian yang telah dilakukam dapat disimpulkan bahwa penurunan kadar logam berat paling baik diperoleh pada waktu kontak 30 menit.

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan penilitian yang telah dilakukan adsorbsi kitosan terhadap logam berat menunjukkan hasil penurunan kadar limbah logam berat yang rata-rata sebesar 99,3%. Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa kitosan efektif untuk dimanfaatkan sebagai bahan untuk menurunkan kadar logam berat yang terdapat pada air.

B. Saran Untuk penelitian lebih lanjut digunakan variasi massa kitosan untuk mendapatkan penurunan kadar logam berat yang lebih efektif. Membuat reaktor pengolahan limbah logam berat yang sudah dimodifikasi / dilapisi dengan senyawa kitosan, sehingga kitosan lebih efektif dalam penggunaannya.