bab ii landasan teori - pada ornamen-ornamen bangunan maupun pada komponen ... molekul-molekul...

Download BAB II LANDASAN TEORI -   pada ornamen-ornamen bangunan maupun pada komponen ... molekul-molekul pada permukaan eksternal atau internal ... karena adanya gaya tarik-

Post on 04-Mar-2018

216 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1

    BAB II LANDASAN TEORI

    A. Tinjauan Pustaka

    1. Logam Berat Kromium (Cr)

    Kromium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang

    Cr dan nomor atom 24. Kromium trivalen (Cr(III), atau Cr3+

    ) diperlukan dalam jumlah

    kecil dalam metabolisme gula pada manusia. Kekurangan kromium trivalen dapat

    menyebabkan penyakit yang disebut penyakit kekurangan kromium (chromium

    deficiency). Kromium merupakan logam tahan korosi (tahan karat) dan dapat dipoles

    menjadi mengkilat. Dengan sifat ini, kromium (krom) banyak digunakan sebagai

    pelapis pada ornamen-ornamen bangunan maupun pada komponen kendaraan, seperti

    knalpot pada sepeda motor. Perpaduan Kromium dengan besi dan nikel menghasilkan

    baja tahan karat.

    Logam krom merupakan logam golongan transisi, diketemukan di alam sebagai

    bijih terutama kromit (Fe(CrO2)2). Krom merupakan elemen berbahaya di permukaan

    bumi dan dijumpai dalam kondisi oksida antara Cr(II) sampai Cr(VI). Krom bervalensi

    tiga umumnya merupakan bentuk yang umum dijumpai di alam, dan dalam material

    biologis krom selalu berbentuk valensi tiga, karena krom valensi enam merupakan salah

    satu material organik pengoksidasi yang tinggi. Kromium valensi tiga memiliki sifat

    racun yang lebih rendah dibanding valensi enam, namun perubahan iklim

    meskipun kecil krom valensi tiga ada kemungkinan akan membentuk krom valensi

    enam yang toksik (Suhendrayatna, 2001).

    Senyawa Cr(III) dan Cr(VI) sering dipakai untuk bahan pelapis logam lain agar

    lebih tahan korosi dan kelihatan lebih baik. Selain itu senyawa Cr(III) dan Cr(VI) juga

    dipakai sebagai bahan pembuatan cat, pewarna tekstil dan lain-lain. Dalam zat warna

    tekstil jenis Grey Lanaset G mengandung krom (III) sebesar 2,5 % sebagai senyawa

    kompleks organologam (Blanques et al. 2004). Krom (VI) lebih mudah diserap oleh

    tubuh dibandingkan dengan Cr(III). Namun, setelah di dalam tubuh Cr(VI) segera

    mengalami reduksi menjadi Cr(III) (ATSDR, 2000).

    Kehadiran logam krom dalam perairan perlu mendapat perhatian dan

    penanganan khusus karena mempunyai tingkat toksisitas yang sangat tinggi.

    Krom, baik Cr (III) maupun Cr (IV) dapat masuk ke dalam jaringan tubuh

  • 2

    manusia, tanaman serta hewan dan dapat menyebabkan kanker pada kulit dan alat

    pernafasan. Garam kromit dan kromat dapat mengakibatkan iritasi pada jaringan

    luar tubuh manusia. Kadar kromium tertinggi yang boleh terdapat dalam suatu

    perairan adalah 0,6 ppm sehingga limbah yang dibuang ke dalam perairan harus

    mempunyai kadar kromium di bawah 0,6 ppm (Potter et. al., 1994; Sajidan, 2006).

    Kromium diperlukan bagi tubuh manusia karena dalam bentuk kromat akan

    terikat pada sel darah merah, tetapi akan bersifat racun bila berlebihan (Majid,

    2004; Sajidan, 2006).

    2. Penjerapan (Adsorbsi)

    Penjerapan adalah proses akumulasi di permukaan antara dua fase yang

    terjadi secara fisika dan kimia, atau proses terserapnya molekul-molekul pada

    permukaan eksternal atau internal suatu padatan. Akumulasi yang terjadi dapat

    berlangsung padaproses cair-cair, cair-padat dan padat-padat. Penjerapan biasanya

    terjadi pada dinding-dinding pori atau pada tapak tertentu pada partikel (Warren et

    al., 1999; Mahentiran, 2002). Proses penjerapan terjadi karena adanya gaya tarik-

    menarik dari permukaan penjerap (adsorben) dan energi kinetik molekul terjerap

    (adsorbat).

    Gambar 2. Tahap-tahap Jerapan (Connor, et al., 2013)

    Proses jerapan berlangsung dalam tiga tahap: tahap 1, pergerakan molekul-

    molekul terjerap menuju permukaan penjerap; tahap 2, penyebaran molekul-molekul

    terjerap ke dalam rongga-rongga penjerap dan tahap 3, penarikan molekul-molekul

    terjerap oleh permukaan aktif membentuk ikatan yang berlangsung sangat cepat

    (Gambar 2) (Meriatna, 2008 dan Connors et al., 2013). Efektifitas jerapan sangat

  • 3

    dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain konsentrasi awal larutan, luas

    permukaan penjerap, temperatur, ukuran partikel, pH dan waktu kontak.

    Mekanisme jerapan dapat dibedakan menjadi jerapan kimia (kemisorpsi) dan

    jerapan fisika (fisisorpsi)

    a. Jerapan kimia (kemisorpsi)

    Jerapan kimia terjadi karena adanya gaya-gaya kimia dan diikuti oleh reaksi kimia.

    Pada jerapan kimia hanya satu lapisan gaya yang terjadi. Besarnya energi jerapan

    kimia 100 kJ/mol. Jerapan jenis ini menyebabkan terbentuknya ikatan kimia

    sehingga diikuti dengan reaksi kimia, maka jerapan jenis ini akan menghasilkan

    produksi reaksi berupa senyawa yang baru. Ikatan kimia yang terjadi pada kemisorpsi

    sangat kuat mengikat molekul gas atau cairan dengan permukaan padatan sehingga

    sangat sulit untuk dilepaskan kembali (irreversibel). Dengan demikian dapat

    diartikan bahwa pelepasan kembali molekul yang terikat dipenjerap pada

    kemisorpsi sangat kecil (Alberty, 1997 dalam Sistha, 2014).

    b. Jerapan fisika (fisisorpsi)

    Jerapan fisika terjadi karena adanya gaya-gaya fisika. Pada jenis jerapan fisika

    ini, terjadi beberapa lapisan gas. Besarnya energi jerapan fisika 10 kJ/mol. Molekul-

    molekul yang dijerapan secara fisika tidak terikat kuat pada permukaan, dan

    biasanya terjadi proses balik cepat (reversibel), sehingga mudah untuk diganti dengan

    molekul yang lain. Jerapan fisika didasarkan pada gaya Van Der Waals, dan dapat

    terjadi pada permukaan yang polar dan non polar. Jerapan juga mungkin terjadi

    dengan mekanisme pertukaran ion. Permukaan padatan dapat mengjerapan ion-ion dari

    larutan dengan mekanisme pertukaran ion. Oleh karena itu, ion pada gugus senyawa

    permukaan padatan penjerapnya dapat bertukar tempat dengan ionion terjerap.

    Mekanisme pertukaran ini merupakan penggabungan dari mekanisme kemisorpsi dan

    fisisorpsi, karena jerapan jenis ini akan mengikat ion-ion yang dijerap dengan

    ikatan secara kimia, tetapi ikatan ini mudah dilepaskan kembali untuk dapat terjadi

    pertukaran ion (Atkins, 1990 dalam Sistha, 2014).

    Isoterm jerapan menunjukkan hubungan kesetimbangan antara konsentrasi ion

    terjerap dalam fluida dan pada permukaan penjerap, pada suhu tetap.

    Kesetimbangan terjadi saat laju pengikatan penjerap terhadap ion terjerap sama

    dengan laju pelepasannya.

  • 4

    a. Isoterm Langmuir

    Model isoterm Langmuir diterapkan dengan asumsi bahwa seluruh permukaan

    penjerap mempunyai afinitas yang relatif sama atau perbedaannya tidak signifikan

    terhadap logam. Proses jerapan berlangsung secara kemisorpsi satu lapisan. Pada

    setiap situs aktif hanya ada satu molekul yang dapat dijerap, sehingga sekali molekul

    terjerap menempati tempat tidak ada lagi penjerapan yang terjadi pada tempat

    tersebut. Persamaan jerapan isoterm Langmuir dapat dituliskan sebagai berikut :

    =

    1.

    1 + 2.

    Keterangan :

    C : konsentrasi ion terjerap pada keadaan setimbang (mg/L)

    x : jumlah bahan terjerap (mg/L)

    k1, k2 : konstanta empiris

    m : masa penjerap (g)

    b. Isoterm Freundlich

    Isoterm Freundlich terjadi secara fisisorpsi pada lebih dari satu lapisan

    tunggal dengan permukaan homogen sehingga ikatan di masing-masing tempat

    pelekatan berbeda. Persamaan isoterm Freundlich didasarkan atas terbentuknya

    lapisan tunggal molekul-molekul terjerap pada permukaan penjerap. Namun, tapak-

    tapak aktif pada permukaan penjerap bersifat heterogen. Isoterm Freundlich

    diterapkan pada proses jerapan zat terlarut ke permukaan padatan. Persamaan

    Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut :

    = .

    1

    Keterangan :

    x : jumlah bahan terjerap (mg/l)

    m : massa penjerap (g)

    C : konsentrasi kesetimbangan terjerap pada keadaan setimbang (mg/l)

    k dan n : konstanta empiris

  • 5

    Apabila dilogaritmakan, persamaan di atas menjadi :

    Log(x/m) = log k + (log C)/n

    Kurva persamaan garis lurus Langmuir dan Freundlich diperoleh dengan

    memplotkan C vs C/(x/m) dan log C vs log (x/m) (Tan, 1982; Atkin, 1999; Okeola and

    Odebunmi, 2010).

    3. Abu Sekam

    Abu hasil pembakaran sekam padi, yang pada hakikatnya hanyalah limbah, ternyata

    merupakan sumber silika/karbon yang cukup tinggi. Pirolisis lebih lanjut dari hasil

    pembakaran sekam padi menunjukkan bahwa kandungan SiO2 mencapai 80 - 90%.

    Yang juga menarik, 15 %-berat abu akan diperoleh dari total berat sekam padi yang

    dibakar. Pemanfaatan abu sekam padi, dengan demikian, layak untuk dipikirkan

    (Wanadri, A., 1999).

    Salah satu upaya pemanfaatan abu sekam padi yang telah banyak dicoba adalah

    mereaksikannya dengan larutan NaOH untuk menghasilkan natrium silikat yang luas

    penggunaannya dalam industri, seperti sebagai bahan filler dalam pembuatan sabun dan

    detergen, bahan perekat (adhesive), dan jeli silika (silica gel) (Kirk and Orthmer, 1969

    dalam Wanadri, A., 1999).

    Pengabuan sekam padi pada temperature 300 0C, 400

    0C dan 500

    0C selama 2 jam

    akan menghasilkan abu sekam dengan kandungan seperti pada Tabel 1.

    Tabel 1. Sifat Fisika dan Kimia Abu Sekam pada

Recommended

View more >