recovery logam cu dengan kombinasi metode transpor …
TRANSCRIPT
RECOVERY LOGAM Cu DENGAN KOMBINASI METODE TRANSPOR
MEMBRAN CAIR DAN ELEKTROPLATING MENGGUNAKAN
ASAM p-t-BUTILKALIKS[4]ARENA-TETRAKARBOKSILAT
SEBAGAI PENGEMBAN ION
A. TENRI WARU BATARI
H31107031
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2012
RECOVERY LOGAM Cu DENGAN KOMBINASI METODE TRANSPOR
MEMBRAN CAIR DAN ELEKTROPLATING MENGGUNAKAN
ASAM p-t-BUTILKALIKS[4]ARENA-TETRAKARBOKSILAT
SEBAGAI PENGEMBAN ION
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar sarjana sains
Oleh
A. TENRI WARU BATARI
H31107031
MAKASSAR
2012
SKRIPSI
RECOVERY LOGAM Cu DENGAN KOMBINASI METODE TRANSPOR
MEMBRAN CAIR DAN ELEKTROPLATING MENGGUNAKAN
ASAM p-t-BUTILKALIKS[4]ARENA-TETRAKARBOKSILAT
SEBAGAI PENGEMBAN ION
Disusun dan diajukan oleh
A. TENRI WARU BATARI
H31107031
Skripsi ini telah diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing Utama Pembimbing Pertama
Dr. Maming, M.Si Dr. Muhammad Zakir, M.Si NIP. 1963 1231 1989031031 NIP. 19701103 199903 1 001
" Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah
selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain),dan
hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap "
(Q.S. Al Insyirah : 6-8)
Kupersembahkan karya kecil ini untuk kedua orang tuaku tercinta,
saudara-saudaraku,
serta orang-orang yang kusayangi.
v
PRAKATA
Alhamdulillah, tiada kata yang lebih indah selain jutaan rasa syukur yang
menghambur memenuhi segenap jiwa yang lemah dan tiada daya. Jika bukan
karena rahmat dan karunia-Nya, maka penulisan skripsi dengan judul “ Recovery
Logam Cu dengan Kombinasi Metode Transpor Membran Cair dan
Elektroplating Menggunakan Asam p-t-Butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat
sebagai Pengemban Ion” tidak dapat terselesaikan dan hadir sebagaimana
adanya. Shalawat dan salam kepada junjungan Nabi Muhammad SAW beserta
seluruh keluarga, sahabat dan orang-orang yang senantiasa istiqamah di jalan-
Nya.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah
membantu dalam proses penyelesaian skripsi ini terutama kepada ayahanda
tercinta Drs. A. Syamsuddin atas kasih sayang, pengorbanan dan doa tulus yang
diberikan kepada penulis, terima kasih juga kepada almarhumah ibunda tercinta
A. Rosmiati Amri. Semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan rahmat dan
kemuliaan kepada keduanya di dunia dan akhirat. Terima kasih kepada semua
keluarga yang senantiasa memberikan dukungan dan semangat. Penulis juga
menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Maming, M.Si, dan Bapak Dr. Muhammad Zakir, M.Si yang
telah membimbing dan memberikan petunjuk dari awal persiapan
penelitian hingga penyelesaian penyusunan skripsi ini.
vi
2. Bapak Prof. Dr. H. Abdul Wahid Wahab, MSc selaku Dekan Fakultas
MIPA Universitas Hasanuddin beserta staf pegawai.
3. Bapak Dr. Firdaus Zenta, MS dan Ibu Dr. Seniwati Dali, M.Si, masing-
masing selaku Ketua dan Sekretaris Jurusan Kimia Fakultas MIPA
UNHAS, Dosen-dosen Jurusan Kimia yang telah membagi ilmunya
kepada penulis beserta staf atas pelayanan administrasi akademik selama
mengikuti pendidikan.
4. Tim Penguji Ujian Sarjana Kimia Bapak Prof. Dr. Hanapi Usman, M.S
(Ketua), Ibu Dra. Asmawati, M.S (Sekretaris), Bapak Dr. Maming, M.Si
(Ex Officio), Bapak Dr. Muhammad Zakir, M.Si (Ex Officio), dan Bapak
Drs. Damma Salama, M. Si (Anggota) terima kasih atas bimbingan dan
saran-sarannya.
5. Ibu Dr. Indah Raya, M.Si selaku Kepala Laboratorium Kimia Anorganik
atas ijin pemakaian Laboratorium dan para analis laboratorium khususnya
Kak Linda dan Pak Iqbal atas bantuan dan kerjasamanya selama ini.
6. Rekan penelitian Kak Rahmi dan Rabiati terima kasih atas pengorbanan
dan bantuannya selama penulis melakukan penelitian. Kakak-kakak kimia
angkatan 2005 dan 2006 serta adik-adikku angkatan 2008, 2009, 2010,
2011 terima kasih telah banyak memberikan arti, makna dan warna dalam
kehidupan penulis.
7. Saudari-saudariku di pondok B8, Muche, Bi’, Mumu dan Anti, terima
kasih atas dukungan dan doa yang selalu kalian berikan serta kesabaran
kalian terhadap segala “ucapan” dan “perbuatanku”. Terkhusus Bi’ yang
vii
bersabar berbagi kamar denganku. Semoga persahabatan dan persaudaraan
kita tak pernah lekang oleh waktu.
8. Sahabat-sahabatku, Dolbek, Rini, Ayu, Amri, Nuq, Nur yang senantiasa
memberikan semangat, khususnya Fathan dan Emink yang selalu saya
repotkan, terima kasih kawan, dan teman-teman yang tidak bisa saya
sebutkan namanya satu-persatu, terima kasih atas dukungannya selama ini.
9. Rekan-rekan “Cherzs” (Kimia angkatan 2007), Kiki, Tanti, Ukhti Nur,
Ukhti Anik, Ria, Ame, Dian, Irma, Kadek, Uki, Diman, Fahmi, Irwan,
Risal, Ari, Norma, Agnes, Leang, Evi, April, Isti, Cipit, Ika, Eka, Nila,
Charmi, Herlin, Nita, Riri, Suri, Isa, dan Nofi. Terima kasih untuk
kebersamaan kita yang indah selama ini.
10. Seluruh pihak yang telah membantu mulai dari awal penelitian sampai
penyusunan skripsi ini yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis sadar bahwa skripsi ini masih banyak memiliki kekurangan, oleh
karena itu kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi
perbaikan selanjutnya.
Penulis
2012
viii
ABSTRAK
Penelitian recovery logam Cu telah dilakukan dengan kombinasi metode transpor membran cair dan elektroplating menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh voltase, konsentrasi ion logam di fasa sumber, konsentrasi elektrolit H2SO4, dan waktu pada proses recovery logam Cu serta menentukan kondisi optimum dan efisiensi pengendapan Cu. Kondisi optimum dan efisiensi pengendapan ditentukan melalui pengukuran bobot logam yang terendapkan di katoda pada berbagai variabel percobaan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa voltase, konsentrasi ion logam di fasa sumber, konsentrasi elektrolit H2SO4, dan waktu sangat berpengaruh pada proses recovery logam Cu. Kondisi optimum recovery logam Cu adalah: voltase 4,5 V, konsentrasi elektrolit H2SO4 0,27 M untuk konsentrasi logam Cu 0,01 M, waktu pengendapan 100 menit dengan efesiensi pengendapan 92,6%.
Kata kunci: asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat, Cu, elektroplating,
transport membran cair, recovery
ix
ABSTRACT
Research on Cu recovery has been conducted by combination of liquid membrane transport and electroplating methods using p-t-butylcalix[4]arene-tetracarboxylic acid as ion carrier. The aims of this research were to determine effect of voltage, Cu ion concentration in source phase, H2SO4 electrolyte concentration, and deposition time on Cu recovery. Optimum condition of Cu recovery and Cu deposition efficiency were also determined. Both optimum condition and deposition efficiency were determined by weight of the ion deposited at cathode through various condition of experiments. The results of this research showed that voltage, Cu ion concentration in source phase, H2SO4 electrolyte concentration, and deposition time influenced on Cu recovery. The optimum condition of Cu recovery were voltage 4,5 V, electrolyte concentration (H2SO4) 0,27 M for Cu concentration 0,01 M, and deposition time 100 minute with Cu deposition efficiency 92,6%.
Keyword: p-t-butylcalix[4]arene-tetracarboxylic acid, Cu, electroplating, liquid
membrane transport, recovery
x
DAFTAR ISI
Halaman
PRAKATA ................................................................................................ v
ABSTRAK ................................................................................................ viii
ABSTRACT .............................................................................................. ix
DAFTAR ISI ............................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xiii
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ................................................ xiv
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................... 3
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian ................................................ 3
1.3.1 Maksud Penelitian ............................................................... 3
1.3.2 Tujuan Penelitian ................................................................ 3
1.4 Manfaat Penelitian .................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................. 5
2.1 Logam Berat ........................................................................... 5
2.2 Logam Cu ............................................................................... 6
2.3 Senyawa Kompleks ................................................................. 7
2.4 Transpor Membran Cair ......................................................... 9
2.5 Tinjauan Umum Kaliks[n]arena ............................................. 13
2.6 Elektroplating ......................................................................... 15
xi
BAB III METODE PENELITIAN ........................................................... 18
3.1 Bahan Penelitian .................................................................. 18
3.2 Alat Penelitian ...................................................................... 18
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian .............................................. 19
3.4 Prosedur Kerja ..................................................................... 19
3.4.1 Pembuatan Larutan ............................................................ 19
3.4.1.1 Larutan Membran ........................................................... 19
3.4.1.2 Larutan CuSO4 ................................................................ 19
3.4.1.3 Larutan Elektrolit H2SO4 ................................................ 19
3.4.2. Proses Transpor ................................................................ 20
3.4.3 Proses Elektroplating ......................................................... 20
3.5 Analisis Data ......................................................................... 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................. 22
4.1 Transpor Membran dan Elektroplating Logam Cu ............... 23
4.1.1 Pengaruh Voltase Terhadap Pengendapan Cu ................... 23
4.1.2 Pengaruh Konsentrasi Elektrolit H2SO4 Terhadap Pengendapan Cu ................................................................. 26
4.2 Efisiensi Pengendapan Logam Cu ........................................ 29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 32
5.1 Kesimpulan .......................................................................... 32
5.2 Saran .................................................................................... 32
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 33
LAMPIRAN .............................................................................................. 37
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman 1. Tipe membran cair: (a) membran cair emulsi, (b) membran cair
berpendukung, (c) membran cair fasa ruah ......................................... 9
2. Mekanisme symport kation (M+) ........................................................ 12
3. Mekanisme antiport kation (M+) ........................................................ 12
4. Mekanisme antiport pada transpor ion logam berat melalui membran cair ruah yang menggunakan molekul kaliks[4]arena sebagai pengemban ion ....................................................................... 13
5. Struktur kaliks[n]arena (a) dan struktur turunan kaliks[n]arena (b) .. 14
6. Bentuk konformasi dari kaliks[4]arena ................................................ 14
7. Struktur molekul asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat
dalam bentuk cone sebagai pengemban ion ........................................ 15
8. Skema proses pelapisan logam secara listrik (elektroplating) ............ 16
9. Skema pelaksanaan proses transpor membran-elektroplating ............ 18
10. Pengaruh variasi voltase terhadap berat endapan Cu .......................... 24
11. Kondisi yang optimum untuk setiap konsentrasi logam Cu dengan berbagai variasi voltase .......................................................... 26 12. Pengaruh variasi konsentrasi elektrolit H2SO4 terhadap berat
endapan Cu .......................................................................................... 27 13. Kondisi yang optimum untuk setiap konsentrasi logam Cu
dengan berbagai variasi konsentrasi elektrolit .................................... 28
14. Pengaruh variasi waktu terhadap persentase endapan Cu ................... 29
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman 1. Gambar proses transpor membran dan elektroplating
menggunakan p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat ...................... 37
2. Bagan kerja persiapan lempeng tembaga sebagai katoda .................. 38
3. Bagan kerja proses transpor membran-elektroplating ....................... 39 4. Jumlah endapan logam Cu pada berbagai voltase dan waktu endapan pada proses transpor membran elektroplating menggunakan
asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion ...................................................................................................... 40
5. Pengaruh konsentrasi elektrolit H2SO4 pada recovery
logam Cu pada proses TME menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion ...................................................................................................... 41
6. Pengaruh konsentrasi elektrolit H2SO4 pada recovery
logam Cu pada proses TME menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban
ion ..................................................................................................... 41
7. Pengaruh konsentrasi elektrolit H2SO4 pada recovery
logam Cu pada proses TME menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion ...................................................................................................... 42
8. Pengaruh konsentrasi elektrolit H2SO4 pada recovery
logam Cu pada proses TME menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion ...................................................................................................... 42
9. Persentase logam Cu yang mengendap di katoda .............................. 43
10. Persentase logam Cu yang mengendap di katoda .............................. 43
11. Persentase logam Cu yang mengendap di katoda .............................. 44
12. Persentase logam Cu yang mengendap di katoda .............................. 44
xiv
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
φ : diameter tabung
A : Ampere
BLM : Bulk Liquid Membrane
ELM : Emulsion Liquid Membrane
fcc : face centered cubic
K : Kelvin
M : Molar
p.a : pro analysi
pH : potensial hidrogen
ppm : part per million
sma : satuan massa atom
SLM : Supported Liquid Membrane
TME : transpor membran-elektroplating
V : Volt
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pertumbuhan industri beberapa tahun terakhir menunjukkan peningkatan
yang pesat. Dampak pertumbuhan ini secara nyata tampak pada meningkatnya
kandungan logam-logam berat di lingkungan perairan (Ariono, 1996; Lestari dan
Edward, 2004). Kandungan logam berat di perairan dalam jumlah tertentu
merupakan hal yang alami (Andarani dan Roosmini, 2010), namun karena
perkembangan industri yang sangat pesat dan banyaknya penggunaan zat kimia
dalam kegiatan industri menyebabkan pencemaran berbagai macam logam berat
(Meena, dkk., 2011), diantaranya adalah logam Pb, Cd, Cu, Zn, Mn, Ni, Cr, Ag,
dan lain sebagainya (Ahmad, 2009; Akoto, dkk., 2008).
Berdasarkan uraian di atas, penanganan pencemaran logam berat di
lingkungan merupakan tantangan yang menarik. Idealnya, metode penanganan
tersebut harus sederhana, efektif dan murah (Ahn, dkk., 2008). Ada beberapa
metode yang telah dilakukan untuk menurunkan atau menghilangkan logam berat
dari limbah cair. Metode tersebut meliputi presipitasi kimia, membran filtrasi,
pertukaran ion, adsorpsi karbon, dan kopresipitasi (Torresdey, dkk., 2004).
Penanganan logam berat dengan cara recovery logam dari limbah cair sebelum
dibuang ke lingkungan memberikan keuntungan secara ekonomi dan dapat
mengendalikan pencemaran lingkungan, khususnya lingkungan perairan.
Metode transpor membran cair ruah merupakan salah satu metode
pemisahan ion logam yang banyak dikembangkan saat ini. Teknik pemisahan ion
2
logam berat dengan membran cair merupakan metode pemisahan yang selektif,
efisien, dan sederhana (Harimu, dkk., 2010). Teknik transpor membran cair
melibatkan tiga fasa cair yaitu fasa sumber mengandung bahan yang akan
dipisahkan, fasa membran yang berisi ligan selektif dalam pelarut organik dan
fasa target mengandung agen pendekompleksasi berupa asam. Keberhasilan
ekstraksi pelarut dan teknik pemisahan menggunakan membran cair ditentukan
oleh kestabilan kompleks antara ion logam dengan senyawa pembawa
(pengemban ion) (Utami, 2008).
Kaliks[n]arena merupakan senyawa makrosiklik yang potensial digunakan
sebagai pengemban ion. Kaliks[n]arena dengan gugus karboksil dapat berperan
sebagai pengemban ion logam berat dalam transpor membran cair, seperti yang
telah dilaporkan oleh Maming, dkk (2007) untuk memisahkan ion Cr3+, Cd2+,
Pb2+, dan Ag+ dengan transpor membran cair ruah yang menggunakan
asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion.
Proses pemisahan ion logam dengan metode transpor membran cair
berlangsung reversibel dan relatif lama yaitu 24 - 48 jam sehingga hasil
pemisahannya kurang maksimal (Maming, dkk., 2007). Oleh karena itu, agar
proses pemisahan logam berat dapat berlangsung irreversibel, cepat dan hasil yang
diperoleh maksimal, maka metode tersebut perlu dimodifikasi, misalnya
mengkombinasikan metode transpor membran cair dengan metode elektroplating
(pengendapan). Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan lapisan
logam pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses elektrolisis (Wicaksono,
2010). Kombinasi metode ini dapat meningkatkan nilai ekonomi limbah logam
berat karena logam yang diendapkan dapat dimanfaatkan kembali.
3
Sehubungan dengan masalah tersebut, maka dalam penelitian ini akan
dilakukan recovery logam Cu dengan kombinasi metode transpor membran cair
dan elektroplating menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat
sebagai pengemban ion.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas maka permasalahan yang muncul pada proses
recovery logam Cu adalah sebagai berikut:
1. Bagaimanakah pengaruh waktu, voltase, konsentrasi larutan elektrolit pada
fasa target dan konsentrasi ion logam pada fasa sumber terhadap recovery
logam Cu?
2. Berapakah waktu, voltase, konsentrasi larutan elektrolit pada fasa target
dan konsentrasi ion logam pada fasa sumber yang optimum untuk recovery
logam Cu?
3. Berapakah efisiensi pengendapan pada proses recovery logam Cu?
1.3 Maksud danTujuan Penelitian
1.3.1 Maksud Penelitian
Penelitian ini bermaksud untuk mengetahui dan mempelajari teknik
recovery logam Cu dengan kombinasi metode transpor membran cair dan
elektroplating menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai
pengemban ion.
1.3.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian recovery logam Cu adalah:
1. Menentukan pengaruh waktu, voltase, konsentrasi larutan elektrolit pada
4
fasa target dan konsentrasi ion logam pada fasa sumber terhadap recovery
logam Cu.
2. Menentukan waktu, voltase, konsentrasi larutan elektrolit pada fasa target
dan konsentrasi ion logam pada fasa sumber yang optimum untuk recovery
logam Cu.
3. Menentukan efisiensi pengendapan pada proses recovery logam Cu.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini akan memberikan konstribusi dalam pengembangan metode
pemisahan yang tepat dalam menangani masalah pencemaran logam berat yang
ada di lingkungan.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Logam Berat
Logam berat ialah unsur logam dengan berat molekul tinggi, kerapatan
lebih dari 5 gr/cm3 dan bersifat racun. Logam berat dapat masuk ke dalam
lingkungan hidup karena: (1) tumpukan/onggokan alami di dalam bumi
tersingkap, sehingga berada di permukaan bumi; (2) pelapukan batuan yang
mengandung logam berat secara residual di dalam saprolit dan selanjutnya berada
di dalam tanah; (3) penggunaan bahan alami untuk pupuk atau pembenahan tanah
(soil conditioner), dan atau pembuangan sisa dan limbah pabrik serta sampah
(Notohadiprawiro, 2006).
Seiring dengan meningkatnya pengembangan industri, jumlah limbah
berbahaya berupa logam berat juga meningkat dan dibuang ke lingkungan (Kaur
dan Vohra, 2009). Logam berat merupakan sumber utama dari polusi yang terjadi
di lingkungan. Beberapa dari logam tersebut dapat membentuk senyawa yang
beracun walaupun dalam konsentrasi yang sangat rendah (Srisuwan dan
Thongchai, 2002). Logam berat yang mencemari lingkungan sebagian besar
disebarkan melalui jalur air yaitu pembuangan limbah cair baik yang telah diolah
maupun belum diolah ke badan air kemudian secara langsung dapat memapari air
permukaan (Akoto, dkk., 2008).
Meskipun diketahui bahwa keberadaan logam berat di perairan merupakan
hal alamiah yang terbatas dalam jumlah tertentu dalam air kolom, sedimen, dan
lemak biota, tetapi keberadaan logam berat ini akan meningkat akibat masuknya
6
limbah yang dihasilkan oleh industri-industri serta limbah yang berasal dari
aktivitas lainnya (Lin, dkk., 2006 dalam Andarani dan Roosmini, 2010).
Logam berat dalam air umumnya berpengaruh buruk terhadap proses-
proses biologis. Timah (Pb), seng (Zn), dan tembaga (Cu), pada umumnya,
menyebabkan kematian ikan dan organisme perairan lainnya. Faktor yang
menunjang sukar hilangnya logam-logam berat dalam air adalah logam-logam
berat tidak dapat mengalami pemecahan secara biologis. Selain itu, logam berat
cenderung mengendap di dasar perairan (Sumardjo, 2009).
2.2 Logam Cu
Tembaga adalah unsur kimia yang diberi lambang Cu (Latin: cuprum).
Logam ini merupakan penghantar listrik dan panas yang baik (Hernendi, 2009).
Tembaga memiliki warna kemerah-merahan. Unsur ini sangat mudah dibentuk
dan lunak (Mohsin, 2006). Dalam tabel periodik unsur, tembaga menempati posisi
dengan nomor atom 29 dan mempunyai bobot atau berat atom 63,546 sma.
Tembaga mempunyai struktur kristal fcc (Face Centered Cubic), memiliki titik
lebur 1356,6 K dan titik didihnya sebesar 2840 K (Sunardi, 2006).
Unsur tembaga di alam dapat ditemukan bebas, akan tetapi lebih banyak
ditemukan dalam bentuk persenyawaan atau sebagai senyawa padat dalam bentuk
mineral (Prihatiningsih, 2009). Logam tembaga (Cu) merupakan salah satu logam
essensial yang diperlukan makhluk hidup dalam pertumbuhannya (Setyowati,
dkk., 2006). Beberapa kegunaan tembaga menurut Sunardi (2006) yaitu
digunakan untuk membuat alat-alat listrik, sebagai campuran atau paduan logam
berat (seperti kuningan dan perunggu), untuk menguji kemurnian alkohol
(pereaksi Fehling A dan Fehling B), dan lain-lain.
7
Logam Cu yang masuk ke dalam tatanan lingkungan perairan dapat terjadi
secara alamiah maupun sebagai efek samping dari kegiatan manusia. Secara
alamiah Cu masuk kedalam perairan dari peristiwa erosi, pengikisan batuan
ataupun dari atmosfer yang dibawa turun oleh air hujan. Sedangkan dari aktifitas
manusia seperti kegiatan industri, pertambangan Cu, maupun industri galangan
kapal beserta kegiatan di pelabuhan merupakan salah satu jalur yang mempercepat
terjadinya peningkatan kelarutan Cu dalam perairan (Palar, 1994).
Biota perairan peka terhadap kelebihan Cu dalam perairan sebagai tempat
hidupnya. Konsentrasi Cu terlarut yang mencapai 0,01 ppm akan menyebabkan
kematian bagi fitoplankton. Dalam tenggang waktu 96 jam biota yang tergolong
dalam Mollusca akan mengalami kematian bila Cu yang terlarut dalam badan air
berada pada kisaran 0,16 sampai 0,5 ppm (Palar, 1994).
Tembaga mempunyai dua macam senyawa: kupro atau tembaga (I) dan
kupri atau tembaga (II). Tembaga (II) stabil dalam larutan berair. Karena sifatnya
yang elektropositif, tembaga mudah diendapkan oleh logam yang deret daya gerak
listriknya lebih tinggi semisal besi atau seng (Mutholib, dkk., 2006).
2.3 Senyawa Kompleks
Kimia kompleks atau kimia koordinasi adalah bagian dari ilmu kimia yang
mempelajari senyawa-senyawa koordinasi atau senyawa kompleks. Unsur transisi
periode keempat dapat membentuk berbagai jenis ion kompleks. Ion kompleks
terdiri dari kation logam transisi dan ligan (Atmojo, 2011). Lebih khusus menurut
Wanibesak (2010), senyawa koordinasi adalah senyawa yang pembentukannya
melibatkan pembentukan ikatan kovalen koordinasi antara ion logam atau logam
dengan ion nonlogam. Kini senyawa-senyawa koordinasi yang dihasilkan dengan
8
melibatkan pembentukan ikatan kovalen koordinasi lebih sering disebut sebagai
senyawa kompleks.
Pada pembentukan senyawa kompleks, atom logam dan ion logam disebut
sebagai atom pusat, sedangkan atom yang mendonorkan elektronnya ke atom
pusat disebut atom donor. Atom donor dapat berupa suatu ion atau molekul netral.
Ion atau molekul netral yang memiliki atom-atom donor yang dikoordinasikan
pada atom pusat disebut ligan (Wanibesak, 2010). Interaksi antara logam dan
ligan merupakan reaksi asam-basa Lewis. Menurut Lewis, ligan merupakan basa
Lewis yang berperan sebagai pendonor elektron. Sedangkan, logam merupakan
asam Lewis yang berperan sebagai penerima (akseptor) elektron (Atmojo, 2011).
Ligan-ligan ini mempunyai orbital-orbital π yang kosong sebagai
tambahan dari pasangan elektron bebas. Orbital-orbital yang kosong ini menerima
rapatan elektron dari orbital logam yang terisi, membentuk suatu jenis ikatan π
yang menunjang ikatan σ yang timbul dari sumbangan pasangan elektron bebas
(Cotton, dkk., 1995).
Ligan dapat diklasifikasikan atas dasar banyaknya ligan yang terikat pada
ion logam. Ligan monodentat yaitu ligan itu terikat pada ion logam hanya pada
satu titik oleh penyumbangan satu pasangan elektron bebas kepada logam (H2O
atau NH3). Sedangkan, ligan bidentat adalah molekul atau ion ligan mempunyai
dua atom, yang masing-masing mempunyai satu pasangan elektron bebas, maka
molekul itu mempunyai dua atom pendonor, dan memungkinkan untuk
membentuk dua ikatan koordinasi dengan ion logam yang sama; ligan seperti ini
disebut bidentat dan sebagai contohnya dapatlah diperhatikan kompleks
tris(etilenadiamina) kobalt(III), [Co(en)3]3+ (Firdaus, 2009).
9
2.4 Transpor Membran Cair
Teknik membran cair telah banyak digunakan dalam proses pemisahan
berbagai senyawa atau ion-ion logam. Teknik ini dapat divariasikan dalam
beberapa tipe, seperti: Membran Cair Emulsi (Emulsion Liquid Membrane),
Membran Cair Berpendukung (Supported Liquid Membrane), dan Membran Cair
Fasa Ruah (Bulk Liquid Membrane) (Alif, dkk., 2001). Adapun gambar dari
beberapa tipe membran cair tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Tipe membran cair: (a) Membran Cair Emulsi (Emulsion Liquid
Membrane), (b) Membran Cair Berpendukung (Supported Liquid Membrane), (c) Membran Cair Fasa Ruah (Bulk Liquid Membrane); S adalah fasa sumber; T adalah fasa target; dan M adalah membran cair organik (Anonim, 2003; Bartsch dan Way, 1996)
Membran Cair Emulsi (Emulsion Liquid Membrane) merupakan suatu
membran yang sangat tipis dan permukaan yang luas per volume fasa sumber
sehingga dapat meningkatkan laju transpor dalam membran. Membran Cair
Emulsi atau yang lebih dikenal sebagai membran cair surfaktan adalah suatu
10
membran cair ganda yang esensial, sebagai contoh sistem air-dalam-minyak-
dalam-air (w/o/w) atau sistem minyak-dalam-air-dalam-minyak (o/w/o) (Bartsch
dan Way, 1996).
Membran Cair Berpendukung (Supported Liquid Membrane) merupakan
sistem dengan desain yang paling sederhana, tipe ini sangat berguna pada skala
laboratorium. Secara umum, tipe ini merupakan sebuah membran cair penyerap,
dimana pori-porinya diisi dengan cairan organik dan senyawa pengemban ion,
kemudian diset antara fasa sumber dan fasa penerima/target. SLM dibentuk
dengan memenuhi pori-pori yang halus dari polimer membrannya dengan metode
ultrafiltrasi yaitu dengan sebuah senyawa pengemban ion terlarut dengan suatu
pelarutnya (Bartsch dan Way, 1996).
Membran Cair Ruah (Bulk Liquid Membrane), tipe ini merupakan tipe
yang paling sederhana dan berguna dalam beberapa penelitian dasar tentang
proses transpor membran cair. Tipe ini menggunakan tabung U dan senyawa
pengemban ion yang dilarutkan dalam pelarut organik dan ditempatkan pada dasar
tabung. Dua fasa larutan ditempatkan pada kedua sisi tabung yang mengalir diatas
organik membran, kemudian diputar dengan magnetik stirer pada kecepatan
rendah antara 100 hingga 300 rpm. Jumlah ion logam yang tertranspor dapat
ditentukan dari konsentrasi fasa penerima/target (Bartsch dan Way, 1996).
Membran cair bersifat semipermiabel dapat berupa pelarut organik atau
anorganik yang berperan sebagai lintas transpor komponen kimia atau ion logam
yang akan dipisahkan. Keselektifan membran cair terhadap komponen yang akan
ditranspor dapat diperoleh dengan penambahan zat pembawa (pengemban ion)
sebagai mediator dan pengaturan kondisi operasi yang tepat saat pemakaian
11
membran sehingga tidak terjadi reaksi balik (Ningsih, dkk., 2009).
Senyawa pengemban ion sebagai fasilitator merupakan hal penentu dalam
kinerja pemisahan dari fase umpan. Senyawa pengemban ion yang baik adalah
yang mempunyai kemampuan ekstraksi yang tinggi melalui pembentukan
kompleks yang stabil di dalam membran, mempunyai selektifitas pemisahan yang
tinggi terhadap spesies tertentu, serta memiliki kelarutan dan koefisien difusi yang
baik dalam pelarut organik (membran) yang sesuai dan dapat dipakai dalam
jumlah relatif sedikit (Bartsch dan Way, 1996).
Transpor ion melalui membran cair memegang peranan penting dalam
mensimulasikan fungsi membran biologis dan teknologi pemisahan karena
transpor membran cair memiliki efesiensi yang tinggi, selektivitas yang sangat
baik, dan menguntungkan dalam hal ekonomi. Selektivitas transpor ion logam
transisi melalui membran cair menjadi sangat penting. Telah dilaporkan proses
pemisahan dengan metode membran cair dari beberapa ion logam berat,
khususnya Cu(II), yang penting untuk kehidupan dan bersifat racun dalam jumlah
yang besar atau melebihi toleransi organisme terkait (manusia membutuhkan
sekitar 30 µg Cu perkilogram berat tubuh) (Nezhadali, dkk., 2008; Palar, 1994).
Transpor kation adalah perpindahan ion positif dari suatu fasa sumber ke
fasa target melalui membran yang mengandung molekul pengemban ion. Transpor
kation dapat berlangsung melalui mekanisme symport atau antiport. Pada
mekanisme symport (Gambar 2), suatu molekul pengemban ion memindahkan
kation dan anion co-transpor (garam) bersama-sama melewati membran. Jika sisi
luar fasa membran kontak dengan fasa sumber, maka garam berkompleksasi
dengan molekul pengemban ion, selanjutnya berdifusi melalui membran.
Pelepasan garam terjadi pada lapisan antarmuka fasa membran/target. Molekul
pengemban ion selanjutnya berdifusi kembali ke fasa membran, dan seterusnya
(Maming, 2008).
Gambar 2. Mekanisme
adalah fasa sumber dan target Pada mekanisme
netral dengan kation di fasa antarmuka memb
selanjutnya berdifusi ke dalam membran. Reaksi pertukaran ion di
membran/target melepaskan kation ke fas
berdifusi kembali melewati membran
Gambar 3 (Maming, 200
Gambar 3. Mekanisme
adalah fasa sumber dan target
Pelepasan garam terjadi pada lapisan antarmuka fasa membran/target. Molekul
selanjutnya berdifusi kembali ke fasa membran, dan seterusnya
Mekanisme symport kation (M+). AQ I dan AQ II adalah fasa sumber dan target
Pada mekanisme antiport, molekul pengemban ion membentuk kompleks
n kation di fasa antarmuka membran/sumber. Kompleks pasangan ion
selanjutnya berdifusi ke dalam membran. Reaksi pertukaran ion di
membran/target melepaskan kation ke fasa target, sedangkan pengemban
berdifusi kembali melewati membran. Mekanisme tersebut ditunjukkan pada
, 2008).
Mekanisme antiport kation (M+). AQ I dan AQ II adalah fasa sumber dan target
12
Pelepasan garam terjadi pada lapisan antarmuka fasa membran/target. Molekul
selanjutnya berdifusi kembali ke fasa membran, dan seterusnya
). AQ I dan AQ II masing-masing
membentuk kompleks
ran/sumber. Kompleks pasangan ion
selanjutnya berdifusi ke dalam membran. Reaksi pertukaran ion di fasa antarmuka
a target, sedangkan pengemban ion
. Mekanisme tersebut ditunjukkan pada
). AQ I dan AQ II masing-masing
13
Salah satu contoh mekanisme antiport ion logam berat adalah pemisahan ion
logam berat melalui membran cair ruah yang menggunakan kaliks[4]arena sebagai
pengemban ion (Maming, 2008). Mekanisme tersebut ditunjukkan pada
Gambar 4.
Gambar 4. Mekanisme antiport pada transpor ion logam berat melalui membran
cair ruah yang menggunakan molekul kaliks[4]arena sebagai pengemban ion (Maming, 2008)
2.5 Tinjauan Umum Kaliks[n]arena
Molekul kaliksarena beberapa tahun terakhir menjadi pusat perhatian.
Salah satu hal yang menarik dari senyawa ini yaitu memiliki keanekaragaman.
Kaliksarena dapat digunakan sebagai zat pengikat dan zat pembawa yang selektif,
sebagai sensor analitik, sebagai model struktur pembelajaran biomimetik (Marcos,
dkk., 2003).
Kaliksarena merupakan senyawa makrosiklik atau oligomer siklik yang
dibentuk dari hasil alkilasi hidroksi fenol dan aldehid (Agrawal, dkk., 2009). Kata
kaliksarena diambil dari kata calix, bahasa Latin yang berarti piala, karena
konformasinya menyerupai piala atau mangkok, sedangkan arene, menunjukkan
gabungan beberapa cincin aromatik (Gambar 5). Senyawa ini dapat berperan
14
sebagai molekul inang (Gutsche, 1998).
Gambar 5. Struktur kaliks[n]arena (a) dan struktur turunan kaliks[n]arena (b)
Penamaannya secara sistematis dinyatakan dengan 5,11,17,23-tetra-t- butil-25,26,27,28-tetrahidroksikaliks[4]arena (Gutsche, dkk, 1998)
Kaliksarena memiliki bentuk seperti piala atau mangkok yang memiliki
bagian atas cincin dan bagian bawah cincin serta memiliki anulus pusat seperti
ditunjukkan pada Gambar 6. Konformasinya yang kaku memungkinkan
kaliksarena bertindak sebagai molekul inang sebagai hasil pembentukan
rongganya. Oleh karena modifikasi yang fungsional pada gugus bawah dan gugus
atas cincinnya, hal tersebut memungkinkan untuk menghasilkan turunan yang
bermacam-macam dengan tingkat selektifitas yang berbeda-beda untuk ion inang
yang bervariasi dan molekul yang kecil. Kalisarena telah banyak diaplikasikan
karena pilihannya yang beragam untuk mengkolaborasi strukturnya (McMahon,
dkk., 2003).
Gambar 6. Bentuk konformasi dari kaliks[4]arena (McMahon, dkk., 2003)
CH2
CH3
CH3
OH
CH3
n
CH2
OR' n
R
(a) (b)
15
Kaliks[n]arena atau turunannya dapat berperan sebagai pengemban ion
logam alkali dan alkali tanah, bahkan dapat juga mengemban suatu anion dalam
transpor membran cair. Kaliks[n]arena dengan gugus karboksil diketahui
merupakan ekstraktan yang efisien terhadap ion logam alkali, alkali tanah, dan
beberapa ion logam berat pada ekstraksi cair-cair. Maming, dkk., (2007)
melaporkan hasil penelitian mengenai pemisahan ion Cr3+, Cd2+, Pb2+ dan Ag+
dengan transpor membran cair ruah yang menggunakan asam
p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion (Gambar 7).
Gambar 7. Struktur molekul asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat dalam bentuk cone sebagai pengemban ion
2.6 Elektroplating
Elektroplating (electroplating) atau lapis listrik atau penyepuhan
merupakan salah satu proses pelapisan bahan padat dengan lapisan logam
menggunakan bantuan arus listrik melalui suatu elektrolit. Benda yang dilapisi
harus merupakan konduktor atau dapat menghantarkan arus listrik (Affandi, dkk.,
2009).
Menurut Wicaksono, dkk., (2010), elektroplating merupakan suatu proses
pengendapan zat (ion-ion logam) pada suatu logam dasar (katoda) melalui proses
elektrolisis. Terjadinya proses pengendapan pada katoda disebabkan oleh adanya
16
perpindahan ion- ion bermuatan listrik dari anoda dengan perantara larutan
elektrolit, yang terjadi secara terus menerus pada tegangan konstan hingga
akhirnya mengendap dan menempel kuat membentuk lapisan dipermukaan benda
logam.
Elektroplating termasuk proses elektrolisis yang biasanya dilakukan dalam
bejana sel elektrolisis dan berisi cairan elektrolit (Gambar 8). Pada cairan tersebut
paling sedikit tercelup dua elektroda. Masing-masing elektroda dihubungkan
dengan arus listrik yang terbagi menjadi kutub positif (anoda) dan kutub negatif
(katoda). Di dalam proses elektrolisis terjadi reaksi oksidasi dan reduksi. Prinsip
dasar dari pelapisan logam secara listrik ini adalah penempatan ion-ion logam
yang ditambah elektron pada logam yang dilapisi, yang mana ion-ion logam
tersebut didapat dari anoda dan elektrolit yang digunakan. Dengan adanya arus
listrik yang mengalir dari sumber maka elektron dialirkan melalui elektroda
positif (anoda) menuju elektroda negatif (katoda) dan dengan adanya ion-ion
logam yang didapat dari elektrolit maka menghasilkan logam yang melapisi
permukaan logam yang lain yang dilapisi (Suarsana, 2008).
Gambar 8. Skema proses pelapisan logam secara listrrik (elektroplating), (1)
anoda (bahan pelapis), (2) katoda (benda yang dilapisi), (3) elektrolit, (4) sumber arus searah (Suarsana, 2008)
17
Menurut Suarsana (2008), faktor-faktor yang mempengaruhi elektroplating
adalah suhu, kerapatan arus, konsentrasi ion, agitasi, throwing power, dan waktu
pelapis. Pengaruh faktor-faktor tersebut terhadap elektroplating adalah sebagai
berikut:
a. Suhu. Suhu sangat penting untuk menyeleksi jalannya reaksi dan
melindungi pelapisan serta keseimbangan suhu ditentukan oleh beberapa
faktor seperti ketahanan, jarak anoda dan katoda, serta ampere yang
digunakan.
b. Kerapatan arus. Kerapatan arus yang baik adalah arus yang tinggi pada
saat arus diperkirakan masuk, bagaimanapun nilai kerapatan arus
mempengaruhi waktu plating untuk mencapai ketebalan yang diperlukan.
c. Konsentrasi ion. Faktor ini berpengaruh pada struktur deposit, dengan
naiknya konsentrasi logam dapat menaikkan seluruh kegiatan anion yang
membantu mobilitas ion.
d. Agitasi. Terdiri dari dua macam, yaitu jalannya katoda dan jalannya
larutan. Agitasi yang besar mungkin akan merusak, dan agitasi seharusnya
disalurkan dengan tujuan untuk menghindari bentuk/struktur, penampilan,
dan ketebalan pelapisan yang tidak seragam.
e. Throwing power. Kemampuan larutan penyalur menghasilkan lapisan
dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak antara
anoda dan permukaan komponen selama proses pelapisan.
f. Waktu pelapisan. Waktu pelapisan sangat berpengaruh pada ketebalan
lapisan yang diharapkan. Semakin lama pencelupan bahan maka ketebalan
lapisan makin bertambah.
3.1 Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan
anhidrat, senyawa asam
sebagai katoda, kawat platina
H2SO4 sebagai elektrolit.
3.2 Alat Penelitian
Sel transpor
timbangan analitik, pengaduk magnet
biasa digunakan dalam laboratorium.
ditunjukkan pada Gambar 9 berikut.
Gambar 9. Skema pelaksanaan proses transpor membran
BAB III
METODE PENELITIAN
Bahan Penelitian
bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan
asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat, lempeng tembaga
sebagai katoda, kawat platina sebagai anoda, kloroform p.a sebagai membran, dan
sebagai elektrolit.
pipa gelas berbentuk U (φ = 1,5 cm, volume
ngan analitik, pengaduk magnet 1 cm, adaptor, dan peralat
biasa digunakan dalam laboratorium. Desain alat sel transpor
pada Gambar 9 berikut.
Skema pelaksanaan proses transpor membran-elektroplating
18
bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan CuSO4
, lempeng tembaga
a sebagai membran, dan
volume = 50 mL),
dan peralatan gelas yang
Desain alat sel transpor-elektroplating
elektroplating
19
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2011 sampai Februari
2012. Lokasi penelitian di Laboratorium Anorganik, Jurusan Kimia, Fakultas
MIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
3.4 Prosedur Kerja
3.4.1 Pembuatan Larutan
3.4.1.1 Larutan Membran
Senyawa pengemban ion asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat
sebanyak 0,0884 gram dilarutkan dalam CHCl3 sebanyak 250 mL sehingga
diperoleh larutan membran dengan konsentrasi pengemban ion sebesar
4,0 × 10-4 M.
3.4.1.2 Larutan CuSO4
Larutan induk CuSO4 1,0 M dibuat dengan cara melarutkan 15,96 gram
padatan CuSO4 dalam 100 mL akuades. Selanjutnya, larutan CuSO4 dengan
konsentrasi 0,10 M, 0,05 M, dan 0,01 M dibuat dengan cara mengencerkan
masing-masing 10 mL larutan CuSO4 1,0 M, 5 mL larutan CuSO4 0,10 M dan
10 mL larutan CuSO4 0,10 M sampai volume 100 mL.
3.4.1.3 Larutan Elektrolit H2SO4
Larutan elektrolit H2SO4 konsentrasi 10% dibuat dengan cara
mengencerkan 10,2 mL larutan H2SO4 98% dengan akuades sampai volume 100
mL. Kemudian dibuat larutan H2SO4 dengan konsentrasi 0,5% (0,09 M); 1,0%
(0,18 M); 1,5% (0,27 M) ; dan 2,0% (0,36 M), masing-masing dibuat dengan cara
mengencerkan 5 mL; 10 mL; 15 mL; dan 20 mL larutan H2SO4 10% (1,855 M)
20
dengan akuades sampai volume 100 mL.
3.4.2 Proses Transpor
Fasa membran sebanyak 6 mL dimasukkan ke dalam sel transpor yang
sebelumnya sudah dimasukkan pengaduk magnet. Pada salah satu ujung sel
dimasukkan fasa sumber (larutan ion) sebanyak 12 mL dan fasa target
(H2SO4 0,09 – 0,36 M) sebanyak 12 mL pada ujung yang lain. Sistem diaduk pada
kecepatan 150 rpm.
3.4.3 Proses Elektroplating
Lempeng tembaga yang akan digunakan sebagai katoda diberikan
perlakuan awal meliputi butting (proses penghalusan permukaan bahan yang akan
dielektroplating), degrading (proses pembersihan dari kotoran, minyak dan cat
ataupun lemak dengan menggunakan basa), dan pickling (bahan dicelupkan ke
dalam larutan H2SO4 encer). Setelah perlakuan awal tersebut, lempeng tembaga
ditimbang menggunakan timbangan analitik.
Anoda (kawat platina) dan katoda (lempeng tembaga) dicelupkan ke dalam
fasa target pada sel transpor, kemudian dihubungkan dengan sumber arus searah.
Proses transpor-elektroplating dilakukan dengan variasi waktu, voltase,
konsentrasi larutan elektrolit, dan konsentrasi ion logam. Variasi waktu 0 – 120
menit dengan rentang 20 menit; variasi tegangan 1,5 – 6,0 Volt dengan rentang
1,5 Volt; variasi konsentrasi elektrolit 0,5% – 2,0% (0,09 – 0,36 M) dengan
rentang 0,5% (0,09 M) dan variasi konsentrasi logam 0,01 M; 0,05 M; dan
0,10 M. Semua percobaan dilangsungkan pada suhu kamar. Setelah proses
transpor-elektroplating selesai, lempeng tembaga tersebut ditimbang untuk
mengetahui jumlah logam yang terendapkan pada katoda.
21
3.5 Analisis Data
Recovery ion logam dengan kombinasi proses transpor dan elektroplating
ditentukan berdasarkan jumlah ion logam yang terplating pada katoda
dibandingkan dengan berat awal dari fasa sumber.
�������� %� =bobot endapan tembaga Cu�
[logam]� × Volume� × Ar tembaga Cu� × 100 %
22
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kombinasi metode transpor membran cair dengan elektroplating (TME)
merupakan proses yang digunakan dalam penelitian ini untuk melakukan recovery
logam tembaga. Transpor membran cair merupakan proses ekstraksi yang
melibatkan tiga fasa cair yaitu fasa sumber mengandung bahan yang akan
dipisahkan, fasa membran yang berisi ligan selektif (pengemban ion) dalam
pelarut organik dan fasa target mengandung agen pendekompleksasi berupa asam.
Sedangkan, pada proses elektroplating merupakan proses elektrolisis. Secara
umum, TME meliputi beberapa proses, yaitu: difusi/distribusi pengemban ion ke
fasa sumber dan kompleksasi dengan ion logam, difusi kompleks ke fasa
membran dan target, serta pengendapan logam pada katoda dengan menggunakan
arus listrik pada fasa target.
Efektifitas proses TME ini dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti
peristiwa dalam fasa sumber, fasa membran termasuk pengemban ion, dan dalam
fasa target. Oleh karena itu, pada penelitian ini proses TME dilakukan dengan
beberapa variabel, meliputi variasi konsentrasi logam Cu di fasa sumber, variasi
konsentrasi senyawa elektrolit di fasa target dan variasi voltase kerja. Data hasil
penelitian ini digunakan untuk mengetahui kondisi optimum dan menjelaskan
fenomena proses TME. Data hasil penelitian kombinasi metode transpor membran
cair dan elektroplating disajikan pada Lampiran 4 - 12.
23
4.1 Transpor Membran dan Elektroplating Logam Cu
Proses TME menggunakan senyawa pengemban ion asam
p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat dilarutkan dalam kloroform sebagai fasa
membran dan larutan H2SO4 sebagai agen pendekompleksasi. Proses ini dilakukan
pada suhu kamar (28 + 2 °C) yang diaduk pada kecepatan 150 rpm. Volume fasa
sumber, fasa membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL.
Pada proses elektroplating digunakan lempeng tembaga sebagai katoda
dan kawat platina (Pt) sebagai anoda. Platina digunakan sebagai anoda karena
bersifat inert artinya tidak larut dalam elektrolit sehingga tidak ikut bereaksi
dalam larutan. Proses pengendapan pada katoda akibat adanya arus searah dan
beda potensial menyebabkan terjadinya aliran elektron pada katoda dan anoda,
sehingga terjadi reaksi oksidasi pada anoda dan reaksi reduksi pada katoda. Pada
katoda ion Cu2+ direduksi menjadi endapan Cu sedangkan pada anoda terjadi
reaksi oksidasi H2O yang menghasilkan gas oksigen (O2) yang ditandai dengan
terbentuknya gelembung. Reaksi redoks pada kedua elektroda tersebut dapat
ditunjukkan oleh Persamaan (1) dan (2) berikut:
4.1.1 Pengaruh voltase terhadap pengendapan Cu
Kuat arus dan laju difusi ion pada proses elektroplating dipengaruhi oleh
voltase kerja. Perubahan potensial atau voltase kerja akan berpengaruh pada laju
reaksi redoks pada elektroda sehingga menyebabkan perubahan kesetimbangan
(1)
(2) 2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e- Eᵒ = -1,23
Cu2+ (aq) + 2e- Cu(s) E
ᵒ = + 0,34
+
2Cu 2+(aq) + 2H2O(l) 2Cu(s) + 4H+
(aq) + O2(g) Eᵒ
sel = -0,89
24
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
0 20 40 60 80 100 120
Bob
ot e
ndap
an C
u (m
g)
Waktu (menit)
1,5 V 3,0 V4,5 V 6,0 V
(a)
0.00.51.01.52.02.53.0
0 20 40 60 80 100 120Bob
ot e
ndap
an C
u (m
g)
Waktu (menit)
1,5 V 3,0 V4,5 V 6,0 V
(b)
Nerst. Perubahan kesetimbangan pada fasa antarmuka berperan sebagai driving
force perpindahan logam Cu dari fasa sumber ke fasa target (Rahim, 2011).
Penentuan rentang voltase kerja dilakukan untuk mengetahui voltase yang
efektif digunakan dalam proses elektroplating dan menentukan voltase kerja yang
optimum. Disamping itu, langkah ini dilakukan untuk menghindari overpotensial
yang dapat menyebabkan katoda terbakar serta mempermudah proses
elektroplating dengan menggunakan voltase kerja yang tetap. Pada proses ini,
rentang voltase yang dipelajari adalah 1,5 – 6,0 V. Pengaruh voltase kerja pada
proses transpor membran-elektroplating dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Pengaruh variasi voltase terhadap berat endapan Cu. Kondisi percobaan: (a) konsentrasi Cu2+ 0,01 M, (b) konsentrasi Cu2+ 0,05 M, (c) konsentrasi Cu2+ 0,10 M, volume fasa sumber, membran dan target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0-120 menit
0.00.20.40.60.81.01.2
0 20 40 60 80 100 120Bob
ot e
ndap
an C
u (m
g)
Waktu (menit)
1,5 V 3,0 V4,5 V 6,0 V
(c)
25
Jumlah logam Cu yang mengendap di katoda pada proses transpor
membran-elektroplating tergantung pada voltase dan konsentrasi ion logam di fasa
sumber (Gambar 10). Pada semua konsentrasi logam, jumlah endapan Cu
optimum pada voltase 4,5 V. Proses pengendapan logam Cu tidak maksimal pada
voltase kerja yang kecil (1,5 V) karena difusi elektron dan ion Cu berlangsung
lambat baik difusi ion di sekitar elektroda maupun difusi ion (Cu) dari fasa
sumber ke sistem elektroplating. Begitu pula pada voltase kerja yang terlalu tinggi
(6,0 V) menyebabkan rapat arus juga tinggi yang dapat menimbulkan gelembung-
gelembung gas di sekitar katoda sehingga menghambat partikel-partikel logam Cu
yang akan tereduksi di katoda atau jumlah endapan Cu yang terbentuk sedikit.
Berdasarkan grafik pada Gambar 10, diperoleh jumlah endapan Cu yang
optimum pada setiap konsentrasi logam dengan berbagai variasi voltase, seperti
terlihat pada Gambar 11 (Lampiran 4). Jumlah endapan Cu yang terbentuk
meningkat pada rentang voltase 1,5 - 4,5 V untuk semua konsentrasi logam.
Fenomena ini sesuai dengan hukum Faraday I yang mengemukakan bahwa berat
endapan yang terbentuk pada proses elektrokimia sebanding dengan rapat arus
yang digunakan atau potensial kerja. Namun, pada voltase 6,0 V jumlah endapan
Cu cendrung menurun. Penurunan jumlah endapan Cu ini disebabkan karena pada
tegangan yang terlalu tinggi menyebabkan rapat arus juga meningkat yang dapat
menimbulkan gelembung-gelembung gas di sekitar katoda yang menyebabkan
efisiensi katoda berkurang.
Jumlah endapan Cu berbanding terbalik dengan peningkatan konsentrasi
logam (Gambar 11). Konsentrasi logam yang tinggi menyebabkan gaya tarik antar
molekul logam besar sehingga difusi ion Cu dari fasa sumber ke fasa membran
26
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
1.5 3 4.5 6
Bob
ot e
ndap
an C
u (m
g)
Tegangan (Volt)
0,01 M
0,05 M
0,10 M
berlangsung lambat. Gaya ini lebih dominan dibanding pengaruh difusi, sehingga
jumlah ion logam yang tereduksi di katoda juga lebih sedikit.
Gambar 11. Kondisi yang optimum untuk setiap konsentrasi logam Cu dengan
berbagai variasi voltase 4.1.2 Pengaruh Konsentrasi Elektrolit H2SO4 terhadap Pengendapan Cu
Pada proses TME ini, larutan elektrolit yang digunakan pada fasa target
adalah H2SO4 dengan variasi konsentrasi 0,09 M; 0,18 M; 0,27 M; dan 0,36 M
sedangkan konsentrasi larutan Cu pada fasa sumber adalah 0,01 M; 0,05 M dan
0,10 M. Kedua variabel tersebut tampak berpengaruh terhadap jumlah endapan Cu
yang dapat terbentuk di katoda.
Perubahan jumlah endapan Cu di katoda disebabkan oleh perubahan
konsentrasi elektrolit yang berkaitan dengan rapat dan daya hantar ion-ion Cu.
Pada konsentrasi logam 0,01 M dan 0,05 M jumlah endapan Cu optimum pada
konsentrasi elektrolit 0,27 M. Pada konsentrasi Cu yang lebih tinggi (0,10 M)
jumlah endapan Cu optimum pada konsentrasi elektrolit yang lebih rendah
(0,18 M) sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 12.
27
Gambar 12. Pengaruh variasi konsentrasi elektrolit H2SO4 terhadap berat endapan Cu. Kondisi percobaan: (a) konsentrasi Cu2+ 0,01 M, (b) konsentrasi Cu2+ 0,05 M, (c) konsentrasi Cu2+ 0,1 M, volume fasa sumber, membran dan target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0-120 menit
Kondisi optimum jumlah endapan Cu pada setiap konsentrasi logam
dengan berbagai konsentrasi elektrolit dapat dilihat pada Gambar 13. Pada
konsentrasi logam Cu 0,01 M dan 0,05 M jumlah endapan Cu yang terbentuk
meningkat pada rentang konsentrasi elektrolit H2SO4 0,09 – 0,27 M dan pada
konsentrasi elektrolit 0,36 M jumlah endapan Cu berkurang. Pada konsentrasi
elektrolit 0,18 – 0,27 M rapat dan daya hantar ion-ion semakin baik sehingga
jumlah Cu yang mengendap pada katoda juga meningkat. Sedangkan pada
konsentrasi elektrolit yang terlalu tinggi (0,36 M) menyebabkan rapat dan daya
0
2
4
6
8
0 20 40 60 80 100 120
Bob
ot e
ndap
an C
u (m
g)
Waktu (menit)
0.09 M 0.18 M
0.27 M 0.36 M(a)
05
1015202530
0 20 40 60 80 100 120
Bob
ot e
ndap
an C
u (m
g)
Waktu (menit)
0.09 M 0.18 M
0.27 M 0.36 M (b)
0
5
10
15
20
0 20 40 60 80 100 120
Bob
ot e
ndap
an C
u (m
g)
Waktu (menit)
0.09 M 0.18 M
0.27 M 0.36 M(c)
28
0
5
10
15
20
25
30
0.09 0.18 0.27 0.36
Bob
ot e
ndap
an C
u (m
g)
Konsentrasi elektrolit (M)
0,01 M
0,05 M
0,10 M
hantar ion-ion juga semakin tinggi sehingga katoda terbakar dan jumlah endapan
Cu menurun. Begitupun dengan konsentrasi elektrolit yang terlalu rendah
(0,09 M) menyebabkan rapat dan daya hantar ion-ion juga semakin rendah
sehingga endapan yang terbentuk tidak maksimal.
Gambar 13. Kondisi yang optimum untuk setiap konsentrasi logam Cu dengan berbagai variasi konsentrasi elektrolit
Pada konsentrasi logam Cu 0,10 M jumlah endapan Cu optimum pada
konsentrasi elektrolit yang lebih rendah yaitu 0,18 M dan pada konsentrasi
0,27 – 0,36 M jumlah endapan Cu berkurang. Konsentrasi logam yang tinggi
menyebabkan gaya tarik antar molekul logam besar sehingga difusi ion Cu dari
fasa sumber ke fasa membran berlangsung lambat. Disamping itu, proses TME
menggunakan p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion
mengikuti mekanisme pasangan-transpor proton yang arah aliran proton
berlawanan dengan arah aliran kation logam (Maming, dkk., 2007). Hal ini
menyebabkan semakin tinggi konsentrasi elektrolit H2SO4 maka jumlah proton
(H+) yang berdifusi ke fasa sumber meningkat sehingga terjadi persaingan antara
proton dengan ion logam sebagai akseptor lone pair gugus pengemban ion. Oleh
karena itu, ion logam tidak dapat membentuk kompleks secara efektif dengan
29
pengemban ion sehingga jumlah kompleks yang berdifusi ke fasa target
berkurang. Pada konsentrasi elektrolit yang optimum, didapatkan kondisi sistem
dimana rapat dan daya hantar ion-ion, proses difusi, kompleksasi, serta
dekompleksasi berlangsung lebih maksimal sehingga jumlah endapan Cu yang
terbentuk banyak.
4.2 Efisiensi Pengendapan Logam Cu
Efisiensi recovery logam Cu ditentukan berdasarkan perbandingan jumlah
endapan logam Cu pada katoda dengan berat awal Cu di fasa sumber,
sebagaimana ditunjukkan pada Persamaan (3).
�������� %� = � �� ������� ��� ��� ���
[�����]� × ������� × �� ��� ��� ��� × 100 %
Berdasarkan persamaan di atas, diperoleh data persentase endapan Cu pada
rentang waktu TME 0 sampai 120 menit yang disajikan dalam bentuk grafik
seperti pada Gambar 14.
Gambar 14. Pengaruh variasi waktu terhadap persentase endapan Cu. Kondisi percobaan: konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,10 M; volume fasa sumber, membran dan target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0-120 menit
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120
enda
pan
Cu
(%)
waktu (menit)
0.01 M
0.05 M
0.10 M
(3)
30
Pada semua konsentrasi logam, persentase endapan Cu cendrung
meningkat sampai menit ke-100 dan mulai turun atau konstan pada menit 120.
Pada rentang 0 sampai 100 menit berlangsung proses difusi/distribusi,
kompleksasi, dan dekompleksasi di fasa target sehingga jumlah endapan Cu yang
terbentuk di katoda semakin banyak dengan peningkatan waktu pengendapan.
Setelah menit ke-100, jumlah endapan Cu mulai turun karena telah tercapai
kesetimbangan atau terjadi pergeseran reaksi ke arah dekompleksasi yang
disebabkan oleh counter ion (H+). Pada kondisi tersebut ion logam tidak dapat
membentuk kompleks secara efektif dengan pengemban ion karena adanya
peningkatan jumlah proton yang berdifusi dari fasa target ke fasa sumber yang
dapat menyebabkan terjadi persaingan antara proton dengan ion logam sebagai
akseptor lone pair gugus pengemban ion. Disamping itu, kecenderungan
menurunnya berat endapan Cu disebabkan karena terjadinya pelepasan gas
hidrogen (H2) akibat reduksi H+ pada katoda sehingga ada persaingan antara ion
hidrogen dan logam Cu. Energi yang seharusnya digunakan untuk
mengendapakan logam tembaga digunakan untuk mereduksi proton yang
mengakibatkan pengendapan tembaga tidak optimal.
Makin tinggi konsentrasi ion logam, efisiensi pengendapan Cu di katoda
cendrung berkurang walaupun jumlah endapan Cu yang terbentuk relatif banyak.
Efisiensi pengendapan logam Cu bergantung pada perbandingan bobot endapan
logam Cu di katoda dengan bobot awal Cu di fasa sumber. Pada konsentrasi ion
logam yang tinggi, bobot awal Cu di fasa taget juga besar sedangkan jumlah
endapan Cu yang terbentuk di katoda kurang maksimal sehingga efisiensi
pengendapan kecil. Hal ini diduga berkaitan dengan proses difusi ion yang lambat
31
pada konsentrasi ion logam yang tinggi karena gaya tarik antar molekul sangat
kuat sehingga molekul cendrung bertahan di fasa sumber. Selain itu, konsentrasi
proton (H+) yang terdifusi ke fasa sumber juga relatif banyak sehingga ion logam
tidak dapat membentuk kompleks secara efektif dengan pengemban ion yang
menyebabkan efisiensi pengendapan Cu di katoda berkurang.
Pada konsentrasi ion logam yang rendah, efisiensi pengendapan relatif
tinggi karena jumlah endapan Cu yang terbentuk di katoda lebih maksimal. Pada
kondisi tersebut, proses difusi ion dari fasa antarmuka ke elektroda berlangsung
lebih cepat karena gaya tarik antar molekul pada konsentrasi ion yang rendah
relatif lemah. Disamping itu, jumlah proton (H+) yang berdifusi dari fasa target ke
fasa sumber relatif sedikit sehingga ion logam lebih efektif membentuk kompleks
dengan pengemban ion. Oleh sebab itu, pada proses TME ini konsentrasi logam
yang rendah dengan menggunakan voltase kerja dan konsentrasi elektrolit yang
optimum serta waktu pengendapan yang cukup lama (120 menit) menyebabkan
presentase Cu yang mengendap pada katoda relatif tinggi yaitu 92,6 %
(Lampiran 11). Hal ini membuktikan bahwa waktu TME juga mempengaruhi
proses pengendapan di katoda.
32
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Jumlah endapan Cu yang terbentuk di katoda pada proses TME
menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban
ion berbanding lurus terhadap peningkatan voltase kerja, konsentrasi elektrolit di
fasa target dan waktu pengendapan dalam rentang tertentu hingga keadaan
optimum, sebaliknya endapan Cu cenderung berkurang dengan peningkatan
konsentrasi ionnya di fasa sumber. Kondisi optimum recovery Cu dicapai pada
voltase kerja kerja 4,5 V; waktu pengendapan 100 menit; konsentrasi H2SO4
sebagai elektrolit 0,27 M untuk konsentrasi ion Cu di fasa sumber 0,01 M dan
0,05 M sedangkan untuk konsentrasi H2SO4 0,18 M pada konsentrasi ion Cu di
fasa sumber 0,10 M. Efisiensi pengendapan Cu tertinggi adalah 92,6% yang
dicapai pada konsentrasi ion di fasa sumber 0,01 M.
5.2 Saran
Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan logam yang berbeda
untuk mengetahui efektifitas dari pengemban ion pada logam tersebut dan
menggunakan variasi larutan elektrolit.
33
DAFTAR PUSTAKA
Affandi, A., Prabowo, D. S., Purnomo, D., Prayitno, E., dan Rohman, F., 2009, Rancang Bangun dan Optimalisasi Elektroplating, Proyek Tugas Akhir Program Studi Diploma III, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, UNDIP, Semarang.
Agrawal, Y. K., Pancholi, J. P., Vyas, J, M., 2009, Design and Synthesis of
Calixarene, J.Sci.Ind.Res, 68, 745-768. Ahmad, F., 2009, Tingkat Pencemaran Logam Berat dalam Air Lau dan Sedimen
di Perairan Pulau Muna, Kabaena, dan Buton Sulawesi Tenggara, Makara Sains, 13(2), 117-124.
Ahn, C. K., Park, D., Woo, S. H., Park, J. M., 2008, Removal of Cationic Heavy
Metal from Aqueous Solution by Activated Carbon Impregnated with Anionic Surfactants, J. Haz. Mat, 164 (2009), 1130–1136.
Akoto, O., Bruce, T. N., Darkol, G. 2008, Heavy Metals Pollution Profiles in
Streams Serving the Owabi Reservoir, Afr. J. Environ. Sci. Technol, 2 (11), 354-359.
Alif, A., Amran, A., Aziz, H., dan Pelita, E., 2001,Permiasi Ni (II) melalui
Membran Cair Fasa Ruah dengan Oksin sebagai Pembawa, Jurnal Kimia Andalas, 7 (2), 1-4.
Andarani, P., and Roosmini, D., 2010, Heavy Metal (Cu, Cr, and Zn) Pollution
Profiles in Surface Water and Sediments around Textile Industry PT X (Cikijing River), Faculty of Civil and Environmental Engineering, ITB, Bandung.
Ariono, D., 1996, Bioremediasi Logam Berat di Lingkungan Perairan dengan
Bantuan Mikrobia, Biota 1(2), 23-27. Atmojo, S. T., 2011, Senyawa Kompleks (Koordinasi), (online),
http://www.chemistry35.blogspot.com, diakses tanggal 10 April 2012. Bartsch, R. A., and Way, J. D. 1996. Chemical Separation with Liquid
Membranes, ACS Symposium Series 642. American Chemical Society, New York.
Cotton, F. A., Wilkinson, G., and Gaus, P. L., 1995, Basic Inorganic Chemistry, Halstead-Wiley, New York.
Firdaus, M., 2009, Pengertian Senyawa Kompleks, (online), http//www.chem-is-try.org, diakses tanggal 7 April 2011.
34
Gutsche, C. D. 1998, Calixarenes Revisited -- Monographs in Supramolecular Chemistry, The Royal Society of Chemistry, Cambrigde.
Harimu, L., Matsjeh, S., Siswanta, D., dan Santoso, S. J., 2010, Pemisahan Ion Logam Berat Fe(III), Cr(III), Cu(II), Ni(II), Co(II), dan Pb(II) menggunakan Pengemban Ion Poli(Asam Eugenil Oksiasetat) dengan Metode Transpor Membran Cair, Indo. J. Chem, 10(1), 69-74.
Hernendi, S., 2009, Tembaga: Salah Satu Logam Tua, (online),
http//www.syafrilhernendi.com, diakses tanggal 7 April 2011. Kaur, A., and Vohra D. K., 2009, Study of Bulk Liquid membrane as a Separation
Techniquie to Recover Acetic and Propionic Acid from Dilute Solutions, Indian J. Chem. Technol, 17, 133-138.
Lestari dan Edward, 2004, Dampak Pencemaran Logam Berat terhadap Kualitas
Air Laut dan Sumber Daya Perikanan (Studi Kasus Kematian Massal Ikan-Ikan di Teluk Jakarta), Makara Sains, 8(2), 52-58.
Maming, Jumina, Siswanta, D., and Sastrohamidjojo, H., 2007, Transport of Cr3+,
Cd2+, Pb2+, and Ag+ Ions Trough Bulk Liquid Membrane Containing p-tert-Butylcalix[4]Arene-Tetracarboxilic Acid as Ion Carrier, Indo. J. Chem, 7(1), 172-179.
Maming, 2008, Transport Cr (III), Cd (II), Pb(II), dan Ag(I) Melalui Membran
Cair Ruah Yang mengandung Turunan karboksilat, Ester dan Amida p-t-butilkaliks[4]aarena sebagai Pengemban Ion, Disertasi tidak diterbitkan, Jurusan Kimia, FMIPA, UGM, Yogyakarta.
Maming, Jumina, Siswanta, D., Sastrohamidjojo, H., and Ohto, K., 2008,
Transport Behavior of Cr(III), Cd(II), Pb(II), and Ag(I) Ions Through Bulk Liquid Membrane Containing p-t-butilcalix[4]arene-tetradiethylacetamide as Ion Carrier, Indo, J. Chem, 8(3), 300-306
Marcos, P. M., et al., 2003, Complexation and Transport of Alkali, Alkaline
Earth, Transition and Heavy Metal Cations by p-tert-butyldihomooxacalix[4]arene-tetra(diethyl)amide, New. J. Chem, 28, 748-755.
McMahon, G., O’Malley, S., and Nolan, K. 2003. Important calixarene derivates–
their synthesis and application. Arkivoc. 7, 23-31. Meena, O. P., Garg, A., Singh, M., and Pandey, R., 2011, Determination of Toxic
Trace Metals Pb, Cd, Ni, and Zn in Soil by Polarographic Method, Int. J. ChemTech Res., 3(2), 599-604.
Mohsin,Y., 2006, Tembaga, (online), http//www.chek-is-try.org, diakses tanggal 7 Februari 2011.
35
Mutholib, A., Gunawan, D. A., Triadi, D. N., Subagyo, D., Wibowo, E. C., dan Guntoro, H., 2006, Elektroplating Dekoratif Protektif dengan Kapasitas Larutan Elektrolit Nikel 20 L dan Khrom 10 L, Tugas Akhir Program Studi Diploma III, Teknik Mesin, Fakultas Teknik, UNDIP, Semarang.
Nezhadali, A., Hakimi, M., Heydari, M., 2008, Competitive Bulk Liquid
Membrane Transport and Extraction of Cu(II), Ni(II), Zn(II), and Mn(II) Cations Using 5-Methile-4[thiophen-2-yl-methylen-amino]-3-thio-oxo-1, 2, 4-triazol-5-5one and Phthalic Dicarbocaldehyde, E-J.Chem., 5 (1), 52-57.
Ningsih, V, T., Alif, A., Aziz, H., 2009, Optimalisasi Transport Selektif Ion Ni(II)
terhadap Cd(II) dengan Zat Pembawa Oksin melalui Teknik Membran Cair Fasa Ruah secara Simultan, J. Ris. Kim, 2 (2), 181-189.
Notohadiprawiro, T., 2006, Logam Berat Dalam Pertanian, Ilmu Tanah UGM. Palar, H., 1994, Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat, PT Rineka, Jakarta. Prihatiningsih, W. K., 2009, Penetapan Kadar Tembaga (Cu) pada Sampel Air
dengan Metode Spektrofotometri di Laboratorium PDAM Tirtanadi Medan, Tugas Akhir Program Diploma III Analis Farmasi, Fakultas Farmasi, USU, Medan.
Rahim, R., 2011, Recovery Logam Ag dengan Kombinasi Metode Transport
Membran Cair dan Elektroplating menggunakan Asam p-t-Butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai Ion Carrier, Skripsi, Jurusan Kimia, FMIPA, UNHAS, Makassar.
Setyowati, S., Suprapti, N.H., Wiryani, E., 2006, Kandungan Logam Tembaga
(Cu) dalam Eceng Gondok (Eichhornia crassipes Solms), Perairan dan Sedimen berdasarkan Tata Guna Lahan di Sekitar Sungai Banger Pekalongan, Skripsi, Jurusan Kimia, FMIPA, UNDIP, Semarang.
Srisuwan, G., and Tongchai, P., 2002, Removal of Heavy Metals from
Elektroplating Wastewater by Membrane, Songklanakarin J. Sci. Technol, 24, 965-976.
Suarsana, I. K., 2008, Pengaruh Waktu Pelapisan Nikel pada Tembaga dalam
Pelapisan Khrom Dekoratif terhadap Tingkat Kecerahan dan Ketebalan Lapisan, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Cakram, 2 (1), 48-60.
Sunardi, 2006, 116 Unsur Kimia, Yrama Widya, Bandung. Sumardjo, D., 2009, Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa
Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta, Buku Kedokteran ECG, Jakarta.
36
Torresdey, J. L. G., Rosa, G. D. L., and Videa, J. R. P, 2004, Use of Phytofiltration Technologies in the Removal of Heavy Metals: A review, Pure App. Chem, 76(4), 801-813.
Utami, T. W., 2008, Recovery Ion Logam Cu2+, Cd2+ dan Cr3+ dengan
Polieugenoksi Asetil Tiopen Metanolat (PEATM) sebagai Carrier menggunakan Teknik Membran Cair Ruah (BLM), Skripsi, Jurusan Kimia, FMIPA, UNDIP, Semarang.
Wanibesak, E., 2010, Senyawa Kompleks dan Tatanama Senyawa Kompleks,
(online), http//www.wanibesak.wordpress.com, diakses tanggal 14 September 2011.
Wicaksono, A. S., Aji, A. F., Syaifuddin, A. F., Aji, A. B., dan Primanita, A. A.,
2010, Elektroplating dengan Cobalt, Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir, Batan, Yogyakarta.
Lampiran 1. Gambar proses transpor membran dan elektroplating menggunakan sebagai pengemban ion
Gambar proses transpor membran dan elektroplating menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilatsebagai pengemban ion
37
Gambar proses transpor membran dan elektroplating tetrakarboksilat
38
Lampiran 2. Bagan kerja persiapan lempeng tembaga sebagai katoda
Lempeng tembaga 5 x 1,3 cm
- Dihaluskan permukaanya menggunakan amplas
- Dicuci dengan sabun
- Dicelupkan ke dalam H2SO4 encer
- Dibilas dengan akuades
Lempeng tembaga bersih
- Ditimbang dengan menggunakan timbangan analitik
Data (berat awal)
39
Lampiran 3. Bagan kerja proses transpor membran-elektroplating
- Dimasukkan larutan pengemban ion sebagai membran
- Dimasukkan H2SO4 (0,09 – 0,36 M) pada bagian kiri sel transpor sebagai fasa target
- Dimasukkan larutan CuSO4 pada bagian kanan sel transpor sebagai fasa sumber
- Elektroda tembaga dan platina dicelup ke dalam fasa target
- Dialiri arus 1A pada voltase, waktu dan konsentrasi elektrolit tertentu
- Diaduk pada kecepatan 150 rpm
- Ditimbang
Fasa sumber (12 mL CuSO4)
Fasa membran (6 mL pengemban
ion)
Fasa target 12 mL H2SO4, elektroda
Elektroda tembaga yang terlapisi Cu
Berat endapan Cu
40
Lampiran 4. Jumlah endapan logam Cu pada berbagai voltase dan waktu endapan pada proses transpor membran elektroplating menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion.
a. Konsentrasi Cu2+ 0,01 M
Waktu (Menit)
Bobot endapan (mg) 1,5 V 3,0 V 4,5 V 6,0 V
0 0.0 0.0 0.0 0.0 20 0.6 0.9 0.7 0.6 40 0.6 1.6 1.1 0.7 60 0.8 2.2 1.6 1.1 80 1.1 2.5 2.6 1.4 100 1.2 2.7 3.2 1.5 120 1.1 2.7 3.0 1.5
b. Konsentrasi Cu2+ 0,05 M
Waktu (Menit)
Bobot endapan (mg) 1,5 V 3,0 V 4,5 V 6,0 V
0 0.0 0.0 0.0 0.0 20 0.0 0.2 0.8 1.1 40 0.2 0.4 1.2 1.5 60 0.3 0.6 2.1 1.7 80 0.3 0.8 2.4 1.9 100 0.1 1.0 2.5 2.1 120 0.1 1.0 2.4 1.9
c. Konsentrasi Cu2+ 0,1 M
Waktu (Menit)
Bobot endapan (mg) 1,5 V 3,0 V 4,5 V 6,0 V
0 0.0 0.0 0.0 0.0 20 0.2 0.6 0.7 0 40 0.2 0.7 0.7 0.1 60 0.4 0.7 0.8 0.1 80 0.7 0.9 0.9 0.3 100 0.6 1.0 1.1 0.1 120 0.3 0.9 0.9 0.1
Kondisi Percobaan a-c: Konsentrasi Cu 2+ adalah 0,01 M; 0,05 M dan 0,10 M; konsentrasi elektrolit H2SO4 0,5% (0,09 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0-120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.
41
Lampiran 5. Pengaruh konsentrasi elektrolit H2SO4 0,5% (0,09 M) pada recovery logam Cu pada proses TME menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion
Waktu (Menit)
Bobot endapan (mg) 0,01 M 0,05 M 0,10 M
0 0.0 0.0 0.0 20 0.7 0.8 0.7 40 1.1 1.2 0.8 60 1.6 2.1 1.0 80 2.6 2.4 1.0 100 3.2 2.5 0.8 120 3.0 2.4 0.8
Kondisi Percobaan: Konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,1 M konsentrasi elektrolit H2SO4 0,5% (0,09 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0 – 120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.
Lampiran 6. Pengaruh konsentrasi elektrolit H2SO4 1,0% (0,18 M) pada recovery logam Cu pada proses TME menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion
Waktu (Menit)
Bobot endapan (mg) 0,01 M 0,05 M 0,10 M
0 0.0 0.0 0.0 20 1.2 4.8 4.2 40 2.5 7.0 6.5 60 3.2 11.3 9.1 80 4.8 12.5 13.5 100 6.5 20.8 18.6 120 6.0 16.2 17.0
Kondisi Percobaan: Konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,1 M konsentrasi elektrolit H2SO4 1,0% (0,18 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0 – 120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.
42
Lampiran 7. Pengaruh konsentrasi elektrolit H2SO4 1,5% (0,27 M) pada recovery logam Cu pada proses TME menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion
Waktu (Menit)
Bobot endapan (mg) 0,01 M 0,05 M 0,1 M
0 0.0 0.0 0.0 20 1.8 6.0 1.4 40 2.9 8.4 4.1 60 4.5 9.8 6.0 80 5.8 14.9 8.7 100 7.0 28.4 10.1 120 6.3 13.3 8.7
Kondisi Percobaan: Konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,1 M konsentrasi elektrolit H2SO4 1,5% (0,27 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0 – 120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.
Lampiran 8. Pengaruh konsentrasi elektrolit H2SO4 2,0% (0,36 M) pada
recovery logam Cu pada proses TME menggunakan asam p-t-butilkaliks[4]arena-tetrakarboksilat sebagai pengemban ion
Waktu (Menit)
Bobot endapan (mg) 0,01 M 0,05 M 0,1 M
0 0.0 0.0 0.0 20 2.1 1.0 1.5 40 2.5 2.1 2.4 60 3.8 3.6 2.9 80 5.5 5.0 4.2 100 4.7 7.5 6.5 120 4.7 7.1 6.3
Kondisi Percobaan: Konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,1 M konsentrasi elektrolit H2SO4 2,0% (0,36 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0 – 120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.
43
Lampiran 9. Persentase logam Cu yang mengendap di katoda
Waktu (Menit)
Jumlah logam yang mengendap (%) 0,01 M 0,05 M 0,10 M
0 0.0 0.0 0.0 20 9.2 2.1 0.9 40 14.5 3.2 1.1 60 21.2 5.5 1.3 80 34.4 6.3 1.3 100 42.3 6.6 1.1 120 39.7 6.6 1.1
Kondisi Percobaan: Konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,1 M konsentrasi elektrolit H2SO4 0,5% (0,09 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0 – 120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.
Lampiran 10. Persentase logam Cu yang mengendap di katoda
Waktu (Menit)
Jumlah logam yang mengendap (%) 0,01 M 0,05 M 0,10 M
0 0.0 0.0 0.0 20 15.9 12.7 5.5 40 33.1 18.5 8.6 60 42.3 29.9 12.0 80 63.5 33.1 17.8 100 85.9 55.0 24.6 120 79.4 42.8 22.5
Kondisi Percobaan: Konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,1 M konsentrasi elektrolit H2SO4 1,0% (0,18 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0 – 120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.
44
Lampiran 11. Persentase logam Cu yang mengendap di katoda
Waktu (Menit)
Jumlah logam yang mengendap (%) 0,01 M 0,05 M 0,1 M
0 0.0 0.0 0.0 20 23.8 15.9 1.8 40 38.3 22.2 5.4 60 59.5 25.9 7.9 80 76.7 39.4 11.5 100 92.6 75.1 13.3 120 83.3 35.2 11.5
Kondisi Percobaan: Konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,1 M konsentrasi elektrolit H2SO4 1,5% (0,27 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0 – 120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.
Lampiran 12. Persentase logam Cu yang mengendap di katoda
Waktu (Menit)
Jumlah logam yang mengendap (%) 0,01 M 0,05 M 0,1 M
0 0.0 0.0 0.0 20 27.8 2.6 1.9 40 33.1 5.5 3.2 60 50.3 9.5 3.8 80 72.7 13.2 6.7 100 62.2 19.8 8.6 120 62.2 18.8 8.3
Kondisi Percobaan: Konsentrasi Cu2+ adalah 0,01 M; 0,05 M; dan 0,1 M konsentrasi elektrolit H2SO4 2,0% (0,36 M); volume fasa sumber, membran, dan fasa target masing-masing 12, 6, dan 12 mL; kecepatan pengadukan 150 rpm; waktu transpor 0 – 120 menit; temperatur percobaan 28 ± 2 °C.