1. Tuliskan dan jelaskan secara singkat beberapa jenis teknik untuk menghilangkan

logam dari limbah?

Jawaban:

Logam berat dalam limbah-limbah cair yang berasal dari industri-industri.

Seharusnya diolah terlebih dahulu dengan cara di hilangkan sehingga tidak menggangu

lingkungan dan maklum hidup. Limbah yang mengandung logam berat yang dibuang

langsung dapat membahayakan lingkungan dan makhluk hidup karena sifatnya yang

beracun dan karsinogenik. Untuk itu, dibutuhkan metode-metode yang dapat

menghilangkan logam berat dari limbah tersebut. Metode itu antara lain:

1) Pretisipasi Kimia

Presipitasi adalah pengurangan bahan bahan terlarut (kebanyakan bahan anorganik)

dengan cara penambahan bahan bahan kimia terlarut yang menyebabkan

terbentuknya padatan padatan. Dalam pengolahan air limbah, presipitasi digunakan

untuk menghilangkan logam berat, sulfat, fluorida, dan fosfat. Senyawa kimia yang

biasa digunakan adalah lime , dikombinasikan dengan kalsium klorida, magnesium

kloria, aluminium klorida, dan garam-garam besi. Presipitasi hidroksida logam

sangat bergantung pada pH.

2) Pertukaran ion

Proses ini dilakukan dengan mempergunakan media penukar ion (resin), jenis resin

yang dipergunakan tergantung pada muatan ion logam berat yang terkandung dalam

air limbah. Pada proses pengolahan air limbah dengan konsep Pertukaran Ion ada 2

Mekanisme yaitu

Mekanisme pertukaran ion : ion logam berat yang terkandung dalam air limbah

ditukar dengan ion yang terdapat dalam resin (proses pengolahan air limbah),

disini ion-ion dalam air limbah terikat pada resin, jumlah ion logam berat yang

terikat tergantung pada kapasitas (daya tukar) resin.

Mekanisme Regenerasi Resin: ion-ion yang terikat dalam resin dikeluarkan dari

resin dengan menggunakan bahan kimia, pemilihan bahan kimia tergantung pada

jenis resinnya. Umumnya untuk resin kation (H+) diregenerasi dengan asam (asam

sulfat, asam chloride) sedangkan resin kation (Na+) diregenerasi dengan natrium

hidroksida (NaOH). Sedangkan untuk resin anion (OH-) diregenerasi dengan

hidroksida (OH), bahan kimia yang mengandung hidroksida seperti NaOH, KOH

dapat dipergunakan, yang umum dipergunakan adalah Natrium Hidroksida

(NaOH).

Hasil proses regenerasi akan menghasilkan endapan hidroksida-hidroksida logam

dalam jumlah yang kecil. Jika proses yang diaplikasikan untuk recovery ion

logam berat, maka hasil regenerasi dapat direaksikan dengan bahan kimia

sehingga dapat dihasilkan bahan kimia baru yang dapat dimanfaatkan.  

Pada proses pengolahan air limbah industri elektroplating atau air limbah yang

mengandung ion logam berat dengan Proses Pertukaran Ion, ada beberapa hal

yang perlu diperhatikan yaitu 

1. Kapasitas Resin, yaitu kemampuan resin untuk mempertukarkan ion, setiap

jenis atau merk dagang resin mempunyai kapasitas resin yang berbeda-beda.

Data kapasitas resin dibutuhkan untuk menentukan : Berapa jumlah resin yang

dibutuhkan per satuan volume air limbah yang diolah dan menentukan kapan

resin tersebut dilakukan proses regenerasi.

2. Selektivitas ion, didalam air limbah terdapat berbagai jenis ion logam berat

yang mempunyai valensi dan berat atom yang berbeda-beda, perbedaan

valensi dan berat atom akan mempengaruhi mekanisme pertukaran ion. 

3) Adsorpsi

Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain.

Zat yang diserap disebut fase terserap (adsorbat), sedangkan zat yang menyerap

disebut adsorben. Kecuali zat padat, adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi

dapat terjadi antara : zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau

gas dan zat cair Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut

yang ada dalam larutan oleh permukaan benda atau zat penyerap. Adsorpsi adalah

masuknya bahan yang mengumpul dalam suatu zat padat. Keduanya sering muncul

bersamaan dengan suatu proses maka ada yang menyebutnya sorpsi. Baik adsorpsi

maupun absorpsi sebagai sorpsi terjadi pada tanah liat maupun padatan lainnya,

namun unit operasinya dikenal sebagai adsorpsi. (Giyatmi, 2008: 101).

Menurut Sukardjo bahwa molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat

cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang

mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai

gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap

masuk ke dalam adsorben sedang pada adsorpsi, zat yang diserap hanya pada

permukaan (Sukardjo, 2002:190).

4) Membran filtrasi

Membran   ialah   sebuah   penghalang   selektif   antara   dua   fasa.   

Membran memiliki ketebalan yang berbeda-beda, ada yang tebal dan ada juga yang

tipis serta ada  yang  homogen  dan  ada  juga  ada  heterogen.  Ditinjau  dari

bahannya  membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis. Bahan alami   adalah

bahan yang berasal dari alam misalnya pulp  dan kapas, sedangkan bahan sintetis

dibuat dari bahan kimia, misalnya polimer.

Membran  berfungsi  memisahkan  material  berdasarkan  ukuran  dan  bentuk

molekul,  menahan  komponen  dari  umpan  yang  mempunyai  ukuran  lebih  besar

dari pori-pori  membran  dan  melewatkan  komponen  yang  mempunyai  ukuran

yang  lebih kecil.  Larutan  yang  mengandung  komponen  yang  tertahan  disebut

konsentrat  dan larutan yang mengalir disebut permeat. Filtrasi dengan menggunakan

membran selain berfungsi  sebagai  sarana  pemisahan  juga  berfungsi  sebagai

sarana   pemekatan  dan pemurnian dari suatu larutan yang dilewatkan pada membran

tersebut.

Beberapa keunggulan teknologi membran:

Pemisahan dapat dilakukan secara continue

Pemisahan dapat dilakukan dengan kondisi operasi yang dapat diatur

Mudah dalam scale up

Tidak memerlukan bahan tambahan

Pemakaiannya mudah diadaptasikan karena material penyusun membrane yang

bervariasi

Kekurangan teknologi ini antara lain adalah fluks dan selektivitas, karena

pada proses pemisahan menggunakan membran umumnya fenomena yang terjadi

adalah fluks berbanding terbalik dengan selektivitas. Semakin tinggi fluks sering kali

berakibat menurunnya selektivitas, dan sebaliknya. Sedangkan yang diinginkan dalam

proses pemisahan berbasis membran adalah mempertinggi fluks dan selektivitas.

5) Reverse Osmosis

Prinsip kerja proses ini merupakan kebalikan dari proses osmosis biasa. Pada

proses osmosis biasa terjadi perpindahan dengan sendirinya dari cairan yang murni

atau cairan yang encer ke cairan yang pekat melalui membran  semi-permeable.

Adanya perpindahan cairan murni atau encer ke cairan yang pekat pada membran

semi-permeable menandakan adanya perbedaan tekanan yang disebut tekanan

osmosis. Fenomena tersebut membuat para ahli berpipir terbalik, bagaimana caranya

agar dapat memisahkan cairan murni dari komponen lainnya yang membuat cairan 

tersebut bersifat pekat. Dengan penambahan tekanan pada larutan yang pekat,

ternyata cairan murni dapat melalui membran semi-permeable yang nerupakan

kebalikan dari proses osmosis. Atas dasar tersebut teknologi ini disebut reverse

osmosis (osmosis terbalik).

Kriteria  unjuk kerja membran bisa dilihat dari derajat impermeabilitas, yaitu

seberapa baik membran menolak aliran dari larutan pekat; dan dari derajat

permeabilitasnya, yaitu berapa mudahnya material murni melalui aliran menembus

membran. Membran selulosa asetat  merupakan bahan membran yang  baik dari segi

impermeabilitas dan permeabilitasnya. Bahan membrane lainnya yaitu etyl-cellulose,

polyvinyl alcohol, methyl polymetharcylate dan sebagainya.

Beberapa sistem reverse-osmosis  yang  sering dipergunakan, yaitu:

a. Tubular, dibuat dari keramik, karbon atau beberapa  jenis plastik berpori. Bentuk tubular ini mempunyai diameter bagian dalam (inside diameter)  yang bervariasi antara 1/8” (3,2mm) sampai dengan sekitar 1” (25,4mm).

b. Hollow fibrec. Spiral woundd. Plate and frame

Pada proses pemisahan menggunakan RO, membran akan mengalami

perubahan karena memampat dan menyumbat (fouling). Pemampatan atau fluks

merosot itu serupa dengan perayapan plastik/logam ketika terkena beban tegangan

kompresi. Makin besar tekanan dan suhu biasanya membran makin mampat dan

menjadi tidak reversible. Normalnya membran bekerja pada suhu 21-35 derajat

Celcius. Fouling membran dapat diakibatkan oleh zat-zat dalam air baku seperti

kerak, pengendapan koloid, oksida logam, bahan organik dan silika. Oleh sebab

itu cairan yang masuk ke proses reverse-osmosis harus terbebas dari partikel-partikel

besar agar tidak merusak membran. Pada prakteknya, cairan sebelum masuk ke

proses reverse-osmosis dilakukan serangkaian pengolahan terlebih dahulu, biasanya

dilakukan pretreatment dengan koagulasi dan flockulasi yang dilanjutkan dengan

adsorbsi karbon aktif dan mikrofiltrasi.

Pada suatu saat membran akan mengalami kotor, akibat dari adanya material-

material yang tidak bisa lewat.  Hal ini yang menyebabkan tersumbatnya membran.

Kotoran yang terbentuk gumpalan kotoran, kerak atau hasil proses hidrolisa. Untuk

mengembalikan kekondisi semula dilakukan pembersihan dengan menggunakan

larutan pembersih yang khusus. Bahan ini bisa melarutkan kotoran tetapi tidak

merusak membran yang biasanya terbuat dari enzim. Proses pencucian dilakukan

dengan meresirkulasi larutan pencuci ke membran selama kurang lebih 45 menit.

Keuntungan metode RO berdasarkan kajian ekonomi antara lain:

Untuk umpan dengan padatan terlarut total di bawah 400 ppm, RO merupakan perlakuan yang murah.

Untuk umpan dengan padatan terlarut total di atas 400 ppm, dengan perlakuan awal penurunan padatan terlarut total sebanyak 10% dari semula, RO lebih menguntungkan dari proses deionisasi.

Untuk umpan dengan konsentrasi padatan terlarut total berapapun, disertai dengan kandungan organik lebih dari 15 g/l, RO sangat baik untuk praperlakuan proses deionisasi.

RO sedikit berhubungan dengan bahan kimia sehingga lebih praktis.

6) Koagulasi-Flokulasi

Proses koagulasi – flokulasi merupakan salah satu cara pengolahan limbah cair

untuk menghilangkan partikel-partikel yang terdapat didalamnya. Koagulasi diartikan

sebagai proses kimia fisik dari pencampuran bahan koagulan ke dalam aliran limbah dan

selanjutnya diaduk cepat dalam bentuk larutan tercampur.

Flokulasi adalah proses pembentukan flok pada pengadukan lambat untuk

meningkatkan saling hubung antar partikel yang goyah sehingga meningkatkan

penyatuannya (aglomerasi).

Proses saling mengikat antar partikel atau terjadinya pembentukan flok dapat dijelaskan

dalam berbagai macam teori. Pertama, pembentukan flok terjadi karena adanya tumbukan

partikel koloid dengan koagulan (sweep coagulation). Kedua, pembentukan flok terjadi

karena terjadi penetralan/pemuatan partikel koloid yang dilanjutkan dengan adanya gaya

tarik menarik antar partikel. Ketiga, pembentukan penghubung polimer (inter particle

bridging). Pemahaman terjadinya proses pembentukan flok tersebut tergantung dari

macam koagulan yang ditambahkan dalam proses tersebut. Koagulan adalah bahan kimia

yang mempunyai kemampuan menetralkan muatan koloid dan mengikat partikel tersebut

sehingga siap/mudah membentuk flok atau gumpalan (Hammer, 1986). Bahan kimia

yang dapat digunakan sebagai koagulan adalah kapur, alum, dan polielektrolit (organik

sintesis) (Hammer, 1986), koagulan anorganik [poly alumunium chloride (PAC)]

(Wenbin et al., 1999), dan garam-garam besi seperti feri klorida dan besi sulfat (Davis

dan Cornwell, 1991).

Selama ini proses koagulasi – flokulasi dalam pengolahan limbah cair umumnya

ditempatkan pada pengolahan primer (primary treatment) dan pengolahan tersier (tertiary

treatment). Penggunaan proses koagulasi – flokulasi pada pengolahan tersier biasanya

ditujukan untuk menurunkan kekeruhan yang masih tersisa pada efluen limbah cair yang

akan dibuang ke lingkungan. Pada beberapa pengolahan limbah cair industri,

menurunnya 2 kekeruhan akibat proses koagulasi – flokulasi ditujukan juga untuk

mengurangi warna dalam limbah cair sebelum masuk ke tahap pengolahan selanjutnya.

7) Flotasi

Flotasi adalah sebuah unit operasi yang biasa digunakan untuk memisahkan

partikel padat atau cair dari sebuah fase cairan. Pemisahan dilakukan dengan

menambahkan gelembung gas atau udara ke dalam fase cairan. Gelembung udara

menempel pada partikel material dan gaya bouyant dari kombinasi antara partikel dan

gelembung udara cukup kuat untuk membuat parikel terangkat ke permukaan.

Partikel-partikel yang memiliki kepadatan yang lebih tinggi daripada cairan

membuatnya terangkat ke permukaan. Partikel yang terangkat dengan kepadatan lebih

rendah juga dapat ditampung (misalnya suspensi minyak di air).

Pada pengolahan air limbah, flotasi pada dasarnya digunakan untuk melepas

material tersuspensi dan untuk mengumpulkan padatan organik. Kelebihan mendasar

dari flotasi dibanding dengan sedimentasi adalah partikel yang sangat kecil atau

ringan yang sulit diatasi dapat dipisahkan secara sempurna dan dalam waktu singkat.

Ketika partikel-partikel tersebut telah mengambang di permukaan, mereka bisa

langsung dikumpulkan oleh operasi skimming.

Flotasi terbagi menjadi:

1. Aerasi Pada Tekanan Atmosfer (Air Flotation)

Udara   akan   masuk    kedalam    fluida  dengan   menggunakan mekanisme

rotor-dispenser. Rotor  yang  terendam  dalam  fluida  akan mendorong udara

menuju bukan  dispenser sehingga udara bercampur dengan air sehingga partikel 

yang mengapung dapat disisihkan. Sistem  ini  memiliki keuntungan    antara 

lain   tidak memerlukan area yang luas dan lebih efektif  dalam  menyisihkan  

partikel minyak.

2. Dissolved Air Flotation (DAF)

Merupakan proses pemisahan padatan, minyak  dan    kontaminan tersuspensi  

lainnya  dengan menggunakan   gelembung   udara. Udara  ditambahkan  kedalam

air, tercampur dengan aliran air dan terlepas  dari  larutan  ketika  terjadi  kontak  

dengan  kontaminan. Gelembung udara menempel pada padatan, meningkatkan

daya apung dan mengangkat padatan ke permukaan air.

8) Bioakumulasi

Merupakan proses pegnikatan ion-inon logam pada struktur sel mikroba yang disebabkan

oleh beberapa macam cara yaitu system transport aktif kation, ikatan permukaan, dan

mekanisme lain yang tidak diketahui. Mekanisme tersebut tidak lepas dari karakter anion dan

sifat fisikakima dari dinding sel sehingga ion ogam berat (kation) mampu diikat secara

adhesi. Mikroalga dan Cyanobakteri mampu mengikat ion Cr2+¿ ¿dan ¿2+¿¿ pada seluruh

permukaan dinding sel.

2. Apa yang anda ketahui tentang absorben, adsorp dan adsorbat? Tuliskan tahapan adsorpsi secara umum dan sebutkan factor apa saja yang mempengaruhi proses adsorpsi?

Jawaban:

Adsorben

Adsorben merupakan zat padat yang dapat menyerap komponen tertentu dari suatu fase

fluida.Kebanyakan adsorben adalah bahan- bahan yang sangat berpori dan adsorpsi berlangsung

terutama pada dinding pori- pori atau pada letak-letak tertentu di dalam partikel itu. Oleh karena

pori-pori biasanya sangat kecil maka luas permukaan dalam menjadi beberapa orde besaran lebih

besar daripada permukaan luar dan bisa mencapai 2000 m/g. Pemisahan terjadi karena perbedaan

bobot molekul atau karena perbedaan polaritas yang menyebabkan sebagian molekul melekat

pada permukaan tersebut lebih erat daripada molekul lainnya. Menurut IUPAC (Internasional

Union of Pure and Applied Chemical) ada beberapa klasifikasi pori yaitu: 

a. Mikropori : diameter < 2nm 

b. Mesopori : diameter 2 – 50 nm 

c. Makropori : diameter > 50 nm 

Adsorben yang digunakan secara komersial dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu kelompok

polar dan non polar.

Adsorben Polar Adsorben polar disebut juga hydrophilic. Jenis adsorben yang termasuk

kedalam kelompok ini adalah silika gel, alumina aktif, dan zeolit. 

Adsorben non polar Adsorben non polar disebut juga hydrophobic. Jenis adsorben yang

termasuk kedalam kelompok ini adalah polimer adsorben dan karbon aktif.

Adsorpsi

Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat

kepada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan

padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi, dimana fluida terserap oleh fuida lainnya

dengan membentuk suatu larutan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah jenis adsorbent, jenis adsorbate,

konsentrasi adsorbate, luas permukaan aktif adsorbent, daya larut adsorbent, dan

kemungkinan terjadinya koadsorbsi pabila terdapat lebih dari satu jenis adsorbat (Sawitri,

2008). Ditambahkan lebih lanjut oleh Hassler; Weber; Sawyer dalam Zahroh. (2010),

proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:

A. Sifat Adsorbat

Besarnya adsorpsi zat terlarut tergantung pada kelarutannya pada pelarut. Kenaikan

kelarutan menunjukkan ikatan yang kuat antara zat terlarut dengan pelarut. Apabila

adsorbat memiliki kelarutan yang besar, maka ikatan antara zat terlarut dan pelarut

makin kuat sehingga adsorpsi akan semakin kecil karena sebelum adsorpsi terjadi

diperlukan energi yang besar untuk memecahkan ikatan zat terlarut dengan pelarut.

B. Konsentrasi Adsorbat

Adsorpsi akan meningkat dengan kenaikan konsentrasi adsorbat. Adsorpsi akan

konstan jika terjadi kesetimbangan antara konsentarasi adsorbat yang terserap dengan

konsentrasi yang tersisa dalam larutan.

C. Sifat Adsorben

Adsorpsi secara umum terjadi pada semua permukaan,  namun besarnya ditentukan

oleh luas permukaan adsorben yang kontak dengan adsorbat. Luas permukaan

adsorben sangat berpengaruh terhadap proses adsorpsi. Adsorpsi merupakan suatu

kejadian permukaan sehingga besarnya adsorpsi sebanding dengan luas permukaan.

Semakin banyak permukaan yang kontak dengan adsorbat maka akan semakin besar

pula adsorpsi yang terjadi.

D. Temperatur

Reaksi yang terjadi pada adsorpsi biasanya eksotermis, oleh karena itu adsorpsi akan

besar jika temperatur rendah.

E. Waktu Kontak dan Pengocokan

Waktu kontak yang cukup diperlukan untuk mencapai kesetimbangan adsorpsi. Jika

fasa cair berisi adsorben diam, maka difusi adsorbat melalui permukaan adsorben

akan lambat. Oleh karena itu, diperlukan pengocokan untuk mempercepat proses

adsorpsi.

F. pH (Derajat Keasaman)

Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan dengan

penambahan asam-asam mineral. Hal ini disebabkan karena kemampuan asam

mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut, sebaliknya bila pH asam

organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang

sebagai akibat terbentuknya garam.

Adsorbat

Adsorbat adalah substansi dalam bentuk cair atau gas yang terkonsentrasi pada

permukaan adsorben. Adsorbat terdiri atas dua kelompok yaitu kelompok polar seperti air

dan kelompok non polar seperti methanol, ethanol dan kelompok hidrokarbon.

Karbondioksida merupakan jenis adsorbat yang sesuai digunakan untuk adsorben jenis

hidrofobic seperti karbon aktif.

Karbondioksida merupakan persenyawaan antara karbon dengan oksigen. Pada

kondisi tekanan dan temperatur atmosfir, karbondioksida merupakan gas yang tidak

berwarna, tidak berbau, tidak reaktif, tidak beracun dan tidak mudah terbakar

(nonflammable). Pada kondisi triple point, karbondioksida dapat berupa padat, cair

ataupun gas bergantung pada kondisinya. Karbondioksida berada pada fase padat pada

temperature -109 °F(-78,5oC) dan tekanan atmosfir akan langsung menyublimasi tanpa

melalui fase cair terlebih dahulu. Sedangkan pada tekanan dan temperatur di atas triple

point dan di bawah temperatur 87,9 °F (31,1oC) maka karbondioksida cair dan gas akan

berada pada kondisi kesetimbangan. 

3. Ada dua istilah yang mirip, yaitu adsorpsi dan absorpsi. Jelaskan kepada kelompok tentang

perbadaan pengertiannya. Adsorpsi terbagi menjadi dua, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi

kimia. Jelaskan perbedaan antara kedua adsorpsi tersebut.

Jawaban:

Perbedaan adsorpsi dan absorpsi

Adsorpsi di definisikan sebagai penyerapan partikel di permukaan suatu zat, sedangkan

Absorpsi di definisikan sebagai penyerapan partikel sampai ke bawah permukaan suatu zat.

Pada Adsorpsi daya serap koloid hanya pada permukaannya saja, sedangkan

pada Absorpsi penyerapan terjadi hingga ke bagian dalam dibawah permukaan suatu zat.

Perbedaan adsorpsi kimia dan adsorpsi fisika

Physisorption (adsorpsi fisika)

Terjadi karena gaya Van der Walls dimana ketika gaya tarik molekul antara larutan dan

permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan, maka

substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Physisorption ini memiliki gaya

tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil. Molekul terikat sangat lemah dan energi

yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol.

Contoh : adsorpsi oleh arang aktif. Aktivasi arang aktif pada temperatur yang tinggi akan

menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas

permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan media

adsorpsi.

Chemisorption (adsorpsi kimia)

Chemisorption terjadi ketika terbentuknya ikatan kimia antara substansi terlarut dalam

larutan dengan molekul dalam media. Chemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisik,

yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben melalui gaya Van der

Walls atau melalui ikatan hidrogen. Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada permukaan

dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung mencari tempat

yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat. Contoh : Ion exchange.

(Atkin, 1999: 437-438).

Perbedaan adsorpsi kimia dan fisika secara spesifik diperlihatkan dalam tabel berikut:

Adsorpsi fisika Adsorpsi fisika

Molekul Terikat pada adsorben oleh gaya Van

Der Waals

Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi -4 sampai -40 kJ/mol Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai -800

kJ/mol

Dapat membentuk lapisan multilayer Membentuk lapisan monolayer

Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik

didih adsorbat

Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan

fungsi adsorbat

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan

karakteristik adsorben dan adsorbat

Tidak melibatkan energi aktifasi tertentu Melihat energi aktifasi tertentu

Bersifat tidak spesifik Bersifat sangat spesifik

4. Bagaimana metode desorpsi atau proses regenerasi adsorben? Jelaskan dan berikan contoh

atau gamabaran prosesnya

Jawaban:

Desorpsi adalah proses pelepasan kembali ion/ molekul yang telah berikatan dengan

gugus aktif pada adsorben. Laju desorpsi adsorbat (Rdes) dari substrat dapat dituliskan

sebagai :

Rdes=k N x

Keterangan: x = orde desorpsi

k = tetapan laju desorpsi

N = konsentrasi spesies permukaan

Tahap ini merupakan kebalikan pada tahap adsorpsi, dimana adsorbate dilepaskan dari adsorbent

(lepasnya gas atau uap atau molekul pada permukaan padatan). Desorpsi dapat dilakukan dengan

beberapa cara, diantarnya adalah :

Menaikkan temperature adsorbent di atas temperature didih adsorbent, dengan cara

mengalirkan uap panas/ udara panas atau dengan pemansan

Menambahkan bahan kimia atau secara kimia

Menurunkan tekanan

Salah satu contohnya adalah larutan H2SO4 untuk mendesorpsi adsorbat pada adsorben karbon

aktif.

Referensi

Tyagi et al.,2012, “Nanomaterials Use in Wastewater Treatment”, International Conference on Nanotechnology and Chemical Engineering (ICNCS’2012)- Bangkok (Thailand)

M.S. Diallo, S. Christie, P. Swaminathan, J.H. Johnson and W.A. Goddard, “Dendrimer enhanced ultra-filtration recovery of Cu (II) from aqueous solutions using Gx-NH2-PAMAM dendrimers with ethylenediamine core”. Environ. Sci. Technol., 2005, 39, 1366-1377

DiSalvo Jr et al., 2008, “Characteristics And Treatment Considerations Of Wastewater Containing Nanoparticles”, WATER JAM 2008 – Virginia.

Nanoteknologi

Teknologi nano merupakan hal yang sedang populer termasuk di dalam pengolahan air

limbah. Sebelum membahas lebih jauh mengenai manfaatnya dalam pengolahan limbah,

sebaiknya kita mengenal definisi nanoteknologi dan nanomaterial. Nanomaterial

merupakan material yang memiliki komponen struktur dengan salah satu dimensi

berukuran kurang dari 100 nm (nanowerk.com). Sementara itu dari situs yang sama

dijelaskan nanoteknologi adalah desain, karakterisasi, produksi, dan aplikasi dari struktur,

peralatan, dan sistem dengan manipulasi ukuran dan bentuk yang terkontrol pada skala

nanometer yang dapat memproduksi struktur, peralatan, dan sistem dengan setidaknya

salah satu karakteristik yang baru/unggul.

Berbagai jenis nanomaterial yang dapat digunakan di dalam pengolahan limbah antara

lain (Tyagi, 2012):

1. Polimer dendrite termasuk polimer dendrigraft, Dendron, dan dendrimer

Dendrimer dapat dijumpai dalam beragam bentuk (kerucut, bola, dan cakram) dan

ukuran (antara 2-20 nm). Salah satu penelitian yang dilakukan oleh Diallo (2005)

membuktikan bahwa dendrimer dapat digunakan untuk pembaruan ion tembaga

(Cu[II]) dari dalam larutan. Polimer dendrite juga dapat dimanfaatkan sebagai ligan

bagi logam beracun.

2. Oksida logam termasuk titanium oksida (TiO2), zink oksida (ZnO), dan cerium

oksida (CeO2)

Oksida-oksida logam tersebut memiliki luas permukaan yang besar sehingga cocok

untuk dimanfaatkan sebagai adsorben dalam proses pemurnian air. TiO2 dan Cu2O

nano digunakan dalam oksidasi elektrokatalitik untuk penyisihan senyawa organik

dan COD. Nanopartikel zink oksida dapat dimanfaatkan untuk penyisihan arsenik dari

dalam air.

3. Nano partikel zeolit

Zeolit dimanfaatkan sebagai media pertukaran ion untuk ion logam dan merupakan

sorben yang efektif untuk penyisihan ion logam. Beberapa logam berat dari limbah

electroplating dan air asam tambang yang dapat disisihkan menggunakan zeolit yaitu

Cr(III), Ni(II), Zn(II), Cu(II), dan Cd(II).

4. Nano partikel berbasis karbon

Nano partikel berbasis karbon memiliki kapasitas dan selektivitas yang tinggi bagi

polutan organik di dalam air sehingga dimanfaatkan sebagai sorben. Buckyballs,

carbon nanotube (CNT), nano diamonds, dan nanowires merupakan contoh-contoh

nano partikel berbasis karbon. CNT dengan dinding berlapis digunakan dalam

penyusihan 2,4,6-triklorofenol dan Cu(II).

5. Besi bervalensi nol (Zero Valent Iron, ZVI)

ZVI berguna untuk remediasi air, sedimen, dan tanah dengan cara mengurangi

kontaminan (nitrat, trikloroetena, dan tetrakloroetena)

Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kinerja nanomaterial di dalam

pengolahan limbah antara lain pH, kandungan ion di dalam air, keberadaan

kontaminan lain, dan temperatur (DiSalvo Jr, 2008).