BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Penyerapan Logam Berat
Secara umum diketahui bahwa logam berat merupakan unsur yang berbahaya di permukaan bumi, sehingga kontaminasi logam berat di lingkungan merupakan masalah besar dunia saat ini. Persoalan spesifik di lingkungan terutama akumulasinya sampai pada rantai makanan dan keberadaannya di alam,
Logam berat di suatu lahan secara umum bisa berasal dari proses alam atau akibat kegiatan manusia. Proses alam seperti perubahan siklus alamiah mengakibatkan batuan-batuan dari gunung berapi memberikan kontribusi yang sangat besar ke lingkungan. Namun apabila proses alam tersebut tidak mengalami perubahan siklus, jarang yang sampai pada tingkat toksik. Sedangkan kegiatan-kegiatan manusia yang dapat menyebabkan masuknya logam berat ke lingkungan antara lain adalah pertambangan (minyak, emas, batubara, dan lain-lain), pembangkit tenaga listrik, peleburan logam, pabrik-pabrik pupuk, kegiatan-kegiatan industri lainnya, dan penggunaan produk sintetik (misalnya pestisida, cat, baterai, limbah industri, dan lain-lain). Kontaminasi ini akan terus meningkat sejalan dengan meningkatnya usaha eksploitasi berbagai sumber alam di mana logam berat terkandung di dalamnya [17].
Penelitian-penelitian pembuatan karbon aktif dengan aktivator H3PO4
dalam penyerapan logam berat yang telah banyak dilakukan ditunjukkan dalam 13able di bawah ini :
Tabel 2.3 Penelitian Logam Berat [18], [19], [20], [21], [22] Peneliti Tahun Bahan Mentah Aplikasi
UY. Nezih 2004 Biji Aprikot Logam Cd dan Ni
Sun Y. dkk 2007 Pulp hitam Logam Cr
Kartika Y. dkk 2007 Kulit nangka Logam Cd Thomas K dkk 2009 Cangkang Kemiri Logam Cu
Soualah dkk 2011 Ampas kopi Logam Cd dan Pb 2.2.1 Timbal (Pb)
Timbal adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Pb dengan nomor atom 82. Lambangnya diambil dari bahasa Latin
Plumbum. Timbal (Pb) adalah logam berat yang terdapat secara alami di dalam kerak bumi. Keberadaan timbal bisa juga berasal dari hasil aktivitas manusia, yang mana jumlahnya 300 kali lebih banyak dibandingkan Pb alami yang terdapat pada kerak bumi. Pb terkonsentrasi dalam deposit bijih logam. Unsur Pb digunakan dalam bidang industri modern sebagai bahan pembuatan pipa air yang
sifatnya yang toksik (beracun) terhadap manusia. Timbal (Pb) dapat masuk ke dalam tubuh melalui konsumsi makanan, minuman, udara, air, serta debu yang tercemar Pb.
Keracunan akibat kontaminasi Pb bisa menimbulkan berbagai macam hal diantaranya, menghambat aktivitas enzim yang terlibat dalam pembentukan hemoglobin (Hb), meningkatnya kadar dan kadar protoporphin dalam sel darah merah, memperpendek umur sel darah merah, menurunkan jumlah sel darah merah dan retikulosit, serta meningkatkan kandungan logam Fe dalam plasma darah.
Paparan Pb dosis tinggi mengakibatkan kadar Pb darah mencapai 80 µg/dL pada orang dewasa dan 70 µg/dL pada anak-anak sehingga terjadi ensefalopati, kerusakan arteriol dan kapiler , edeme otak, meningkatkanya tekanan zalir serebrospinal, degenerasi neuron, serta perkembangbiakan sel glia yang disertai dengan munculnya ataksia, koma, kejang-kejang, dan hiperaktivitas. Kandungan Pb dalam darah berkorelasi dengan tingkat kecerdasan manusia. Semakin tinggi kadar Pb dalam darah, semakin rendah poin IQ. Apabila dalam darah ditemukan kadar Pb sebanyak tiga kali batas normal (intake normal sekitar 0,3 mg/hari), maka akan terjadi penurunan kecerdasan intelektual [23].
2.2.2 Kadmium (Cd)
Kadmium merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena elemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium berpengaruh terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan dapat terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal. Secara prinsipil pada konsentrasi rendah berefek terhadap gangguan pada paru-paru, emphysema dan renal turbular disease yang kronis. Jumlah normal kadmium di tanah berada di bawah 1 ppm, tetapi angka tertinggi (1.700 ppm) dijumpai pada permukaan sample tanah yang diambil di dekat pertambangan biji seng (Zn). Kadmium lebih mudah diakumulasi oleh tanaman dibandingkan dengan ion logam berat lainnya seperti timbal. Logam berat ini bergabung bersama timbal dan merkuri sebagai the big three heavy metal
Di alam kadmium jarang sekali ditemukan dalam bentuk bebas, biasanya berada dalam bentuk kadmium oksida, kadmium klorida dan kadmium sulfat. Mineral kadmium dalam tanah antara lain CdO, CdCO3, Cd(PO4)2, dan
CdCl2. Senyawa-senyawa tersebut terikat pada senyawa organik atau
oksida, namun yang dominan adalah CdS. Kandungan total kadmium dalam tanah berkisar antara 0,01 sampai dengan 7 ppm. Tanah dikatakan tercemar bila kandungan kadmium mencapai lebih dari 3 ppm [25].
2.3 ISOTERM ADSORPSI
Perubahan konsentrasi adsorbat oleh proses adsorpsi sesuai dengan mekanisme adsorpsinya dapat dipelajari melalui penentuan isoterm adsorpsi yang sesuai. Isoterm Langmuir dan Isoterm Freundlich adalah dua diantara isoterm-isoterm adsorpsi yang dipelajari:
2.3.1 Isotherm Langmuir
Meskipun terminologi adsorpsi pertama kali diperkenalkan oleh Kayser (1853-1940), penemu teori adsorpsi adalah Irving Langmuir (1881-1957), Nobel laureate in Chemistry (1932). Isoterm adsorpsi Langmuir didasarkan atas beberapa asumsi [26],yaitu :
(1) Adsorpsi hanya terjadi pada lapisan tunggal (monolayer), (2) Panas adsorpsi tidak tergantung pada penutupan permukaan, dan (3) Semua situs dan permukaannya
Persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dapat diturunkan secara teoritis dengan menganggap terjadinya kesetimbangan antara molekul-molekul zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorben dengan molekul-molekul zat yang tidak teradsorpsi. Persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dapat dituliskan sebagai berikut : / = 1 ( / ) . + 1 ( / ) Dimana,
C = konsentrasi adsorbat dalam larutan
(x/m)mak = kapasitas adsorpsi maksimum dari adsorben
Kurva isoterm adsorpsi Langmuir dapat disajikan seperti pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Kurva isotherm adsorpsi Langmuir [26] 2.3.2 Persamaan Isoterm Adsorpsi Freundlich
Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich didasarkan atas terbentuknya lapisan monolayer dari molekul-molekul adsorbat pada permukaan adsorben. Namun pada adsorpsi Freundlich situs-situs aktif pada permukaan adsorben bersifat heterogen. Persamaan isoterm adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut:
( / ) = log +1log
sedangkan kurva isoterm adsorpsinya disajikan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.2 Kurva isotherm adsorpsi Freundlich [26]
Bagi suatu sistem adsorpsi tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang teradsorpsi persatuan luas atau persatuan berat adsorben dengan konsentrasi yang teradsorpsi pada temperatur tertentu disebut dengan isoterm adsorpsi ini
dalam hal ini :
x = jumlah zat teradsorpsi (gram) m = jumlah adsorben (gram)
C = konsentrasi zat terlarut saat tercapai kesetimbangan adsorpsi k,n = tetapan, maka persamaan (1) menjadi :
log = log + log
persamaan ini mengungkapkan bahwa bila suatu proses adsorpsi menuruti isoterm Freundlich, maka log x/m terhadap log C akan merupakan garis lurus. Dari garis dapat dievaluasi tetapan k dan n [26].
