BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.6. Iradiasi Sinar Gamma (γ)
188 mg/L dapat membunuh ikan-ikan. Keracunan timbal bersifat akut dan kronis. Hal itu disebabkan senyawa-senyawa Pb dapat memberikan racun terhadap banyak fungsi organ sistem syaraf yang terdapat dalam tubuh (Palar, 2004).
Nilai baku mutu timbal menurut KEP-51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair kegiatan industri mengharuskan kadar maksimum sebesar 0,1 mg/L pada hasil pengolahan air limbah.
2.6.Iradiasi Sinar Gamma (γ)
Iradiasi adalah proses radiasi energi pada suatu sasaran. Menurut Maha (1985), iradiasi merupakan suatu teknik yang digunakan untuk pemakaian energi radiasi secara sengaja dan terarah. Sedangkan menurut Winarno et al (1980) iradiasi merupakan teknik penggunaan energi untuk penyinaran bahan dengan menggunakan sumber iradiasi buatan.
Sinar gamma (γ) adalah radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Sinar gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil dan energi terbesar dibandingkan spektrum gelombang elektromagentik yang lain (sekitar 10.000 kali lebih besar dibandingkan dengan energi gelombang pada spektrum sinar tampak). Selain itu, sinar gamma memiliki daya ionisasi yang paling rendah namun jangkauan tembus yang paling besar dibandingkan sinar beta dan alfa. Sinar gamma bisa mengionisasi jaringan secara langsung atau menyebabkan yang disebut dengan “secondary ionizations.” yakni ionisasi yang disebabkan ketika energi dari sinar gamma ditransfer ke partikel atomik seperti elektron (identik
25
dengan partikel beta) yang kemudian partikel berenergi tersebut akan berinteraksi dengan jaringan untuk membentuk ion. Daya mengionisasi sinar gamma lebih kecil daripada sinar alfa atau beta.Akan tetapi, karena daya tembusnya yang besar, maka dapat menyebabkan kerusakan yang mirip dengan kerusakan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar, kanker, dan mutasi genetika. Manfaat dari iradiasi sinar gamma dalam penelitian ini adalah energi dan penetrasinya besar sehingga dapat menghasilkan radikal bebas yang memicu terjadinya reaksi kimia sehingga dapat membentuk ikatan silang yang terjadi antara dua polimer/monomer membentuk kopolimer (Khopkar, 2003).
Iradiasi gamma maupun berkas elekton dapat dimanfaatkan untuk proses polimerisasi dengan mekanisme pengikatan silang rantai polimer. Proses degradasi yaitu proses pemutusan rantai polimer sehingga diperoleh rantai yang lebih pendek dan proses pencangkokan dengan menambahkan gugus fungsi aktif pada rantai panjang polimer. Keunggulan dari pemakaian teknik iradiasi untuk memodifikasi suatu bahan yaitu hasil prosesnya bersih karena tidak mengandung residu dari bahan kimia misalnya katalisator, prosesnya mudah karena dilakukan pada suhu kamar dan mudah dikontrol, Efisien karena mempunyai kedapatan yang relatif tinggi (Maha, 1985).
2.6.1. Interaksi Sinar Gamma dengan Materi
Sinar gamma merupakan radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dalam bentuk partikel-partikel berenergi atau disebut foton (Donnel dan Sangser, 1969). Interaksinya dengan materi tergantung pada energi dan materinya sendiri.
26
Mekanisme interaksi sinar gamma dengan materinya dibagi menjadi tiga macam (Spinks dan Woods, 1976) :
a. Efek fotolistrik
Dalam peristiwa ini seluruh energi foton digunakan untuk mengeksitasi elektron yang terdapat pada orbital dalam. Peristiwa ini hanya terjadi pada energi foton < 0,1 MeV dengan nomer atom target (Z) rendah.
Gambar 4. Efek Fotolistrik b. Efek Hamburan Compton
Pada proses ini hanya sebagian energi foton diberikan kepada materi untuk ionisasi, sisanya dilepaskan sebagai sinar gamma berenergi lebih rendah. Hal ini terjadi pada foton yang mempunyai energi 0,1 MeV < Eo < 1 MeV, dan tidak bergantung pada nomor atom target.
Gambar 5. Efek Hamburan Compton
27
Proses ini terjadi bila seluruh energi foton diberikan dan menghasilkan pasangan elektron–positron. Kedua spesi ini saling menghapuskan dan membentuk sinar gamma dengan energi 0,5 MeV. Proses ini dapat terjadi pada foton yang mempunyai energi > 1,02 MeV dengan nomor atom target tinggi. Elektron yang terbentuk dari interaksi sinar gama disebut elektron sekunder yang dibekali energi, sehingga menjadi sangat reaktif. Elektron sekunder ini akan mengionisasi materi yang dilaluinya.
Gambar 6. Produksi Pasangan Ion
Menurut Spinks and Woods (1976) daya tembus dari foton gamma memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan manusia, dikarenakan ketika sinar gamma menembus beberapa bahan, sinar gamma tidak akan membuatnya menjadi radioaktif.
2.6.2. Sumber Radiasi
Sumber radiasi yang banyak digunakan adalah sumber radiasi gamma berupa isotop radioaktif dan sumber radiasi elektron yang berupa mesin berkas elektron. Isotop radioaktif yang banyak digunakan adalah Cobalt-60 dan Cesium-137. Sebagai sumber radiasi dapat diambil dari radiasi alam (peluruhan dengan inti radioaktif sinar gamma () dengan radioisotop60Co dan 137Cs atau radiasi buatan dengan mempercepat partikel bermuatan didalam medan magnet.
28 2.6.3. Dosis Radiasi
Dosis radiasi adalah banyaknya energi radiasi yang diserap oleh materi yang dilaluinya. Ada tiga macam besaran dosis radiasi, yaitu:
a. Dosis paparan (exposure dose), yakni kemampuan radiasi tertentu untuk menimbulkan ionisasi pada medium yang tertentu pula. Satuan besaran dosis ini adalah Roentgen (R).
1 R = 1 sme/gram Atau dalam SI:
1 R = 2,58 x 10-4 Coulomb
b. Dosis serap (absorbed dose), yaitu jumlah energi radiasi (semua jenis radiasi pengion) yang diserap oleh satu satuan massa/berat dari bahan atau medium yang dilaluinya. Satuan dari dosis serap adalah rad (radiation absorbed dose). 1 rad = 100 erg/gram
Atau dalam SI, satuan dosis serap adalah Gray (Gy), 1 Gray = 1 joule/kg = 104 erg/gram = 100 rad
c. Dosis setara atau dosis ekivalen (eqivalent dose), yaitu menyatakan jumlah energi radiasi yang diserap oleh satuan massa/berat bahan atau medium yang dilaluinya dan sekaligus dikaitkan dengan efek biologisnya. Satuan yang lazim dipakai adalah rem (rontgen equivalent man), atau dalam SI digunakan satuan Sievert (Sv).
29 2.6.4. Efek Radiasi terhadap Polimer
Radiasi pada polimer dapat menyebabkan terjadinya degradasi polimer atau dapat pula terbentuknya ikatan silang pada polimer. Perubahan kimia dan fisika. Perubahan ini dapat diamati pada timbulnya warna, pembentukan gas, berkurangnya ikatan tidak jenuh serta terbentuknya ikatan tak jenuh yang baru.
a. Crosslinking
Reaksi crosslinking merupakan proses kimia yang menghubungkan rantai polimer yang satu dengan yang lainnya melalui ikatan kovalen maupun ionik. Senyawa yang termasuk reagen crosslinking yaitu berupa molekul yang memiliki dua atau lebih sisi reaktif untuk menyerang gugus fungsi spesifik dan molekul lain. Polimer mempunyai ikatan crosslinking yang apabila diregangkan, ikatan crosslinking mencegah rantai untuk terpisah.
b. Degradasi
Degradasi polimer pada dasarnya berkaitan dengan terjadinya perubahan sifat karena ikatan rantai utama makromolekul. Pada polimer linier, reaksi tersebut mengurangi masa molekul atau panjang rantainya. Sesuai dengan penyebabnya, kerusakan atau degradasi polimer ada beberapa macam. Kerusakan termal (panas), foto degradasi (cahaya), radiasi(energi tinggi), kimia, biologi (biodegradasi) dan mekanis.Dalam artian peningkatanberat ukuran molekul ikat silang dapat dianggap lawan degradasi.
30
c. Pembentukan gas
Radiasi terhadap polimer menghasilkan molekul gas dengan berat molekul rendah yang berasal dari pemutusan ikatan pada rantai utama atau pada rantai samping polimer.
d. Perubahan dalam ketidakjenuhan (pembentukan berbagai ikatan rangkap antara atom karbon)
Pada iradiasi PVC menyebabkan terbentuknya dehydrochlorination
sehingga akan dilepaskan HCl dan pembentukan polien dengan double bond.
e. Perubahan warna (physical change)
Terbentuknya ikatan rangkap pada iradiasi terhadap PVC menyebabkan terjadinya peningkatan intensitas warna menjadi kuning hingga merah tergantung pada absorben.
f. Oksidasi
Dalam beberapa hal oksigen sangat berpengaruh dalam radiolisis polimer menyebabkan oksidasi.Oksidasi dapat terjadi karena oksidasi berdifusi ke dalam polimer selama atau sesudah iradiasi atau oksigen yang terlah ada terlarut dalam polimer (Umam et al., 2007).