TINJAUAN PUSTAKA
2.2 KONTAMINASI LOGAM KADMIUM
Logam kadmium merupakan logam tramsisi yang terletak pada golongan 2B dengan nomor atom 48, berat atom 112,4, densitas 8.65 g.cm−3, titik lebur 320,9 ℃ dan titik didih 765 ℃. Bersama dengan Hg dan Pb, Cd merupakan salah satu dari tiga logam berat beracun dan tidak diketahui fungsi esensial secara biologi. Dalam senyawa, kadmium ditemukan sebagai ion divalen Cd(II) [18].
Logam kadmium (Cd) memiliki karakteristik berwarna putih keperakan seperti logam aluminium, lunak, mengkilap, tidak larut dalam basa, mudah bereaksi, tahan panas, tahan terhadap korosi. Kadmium (Cd) digunakan untuk elektrolisis, bahan pigmen untuk industri cat, enamel, dan plastik [19]. Kadmium terbentuk secara alami pada kerak bumi dan tersebar luas, tetapi tergantung pada penyebaran unsurnya (0.1–0.2 mg kg−1). Sumber alami Cd yaitu batuan dasar yang terletak dibawah tanah atau bahan induk alami. Di alam, logam kadmium sering ditemukan dalam bentuk bijih kompleks yang mengandung seng, timah dan tembaga [20], yaitu berasal dari proses erosi dan abrasi oleh batu dan tanah serta peristiwa alam seperti kebakaran hutan dan erupsi vulkanik [21].
Logam kadmium merupakan salah satu dari tiga logam dalam jumlah sedikit (selain Pb dan Hg) yang sangat beracun dan berbahaya bagi lingkungan dan makhluk hidup [6], 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. Keracuanan logam kadmium dapat menyebabkan ganguan pencernaan, seperti kasus pencemaran kadmium di Jepang (Itai-itai disease). Kadmium memiliki pengaruh yang sangat unik terhadap anak-anak yakni dapat membantu perkembangan otak. Namun memiliki pengaruh yang sangat berbeda pada orang dewasa, yakni kadmium memiliki efek yang tidak baik diantaranya menaikkan risiko terjadinya kanker payudara, penyakit kardiovaskular atau paru-paru, penyakit jantung, kegagalan fungsi ginjal, encok, pembentukan artritis, juga kerusakan tulang. Logam kadmium akan mengalami biotransformasi dan bioakumulasi dalam organisme hidup (tumbuhan, hewan dan manusia). Dalam tubuh biota perairan jumlah logam yang terakumulasi akan terus mengalami peningkatan (biomagnifikasi) dan pada rantai makanan biota yang tertinggi akan mengalami akumulasi logam kadmium yang lebih banyak. Logam
kadmium dapat terakumulasi dalam di tubuh manusia kemudian dapat keluar dari tubuh, tetapi dengan waktu tunggu berkisar antara 20-30 tahun. Pengaruh yang terjadi didalam tubuh beragam, dari hipertensi sampai kanker [19]. Oleh karena itu, WHO dan Cina memberikan nilai ambang batas kandungan logam Cd untuk air minum pada rentang 0,003 dan 0,005 mg/L, berturut-turut. Nilai ini merupakan dasar untuk menghilangkan logam kadmium yang berlebih pada lingkungan perairan [5].
2.3 ADSORPSI
Adsorpsi adalah proses yang terjadi ketika suatu gas atau cairan (zat terlarut) terakumulasi pada permukaan suatu padatan atau cairan (adsorben), membentuk suatu molekuler atau atomik film (adsorbat). Adsorpsi merupakan metode yang umum digunakan untuk menghilangkan ion-ion logam pada limbah industri [16]
karena merupakan teknik pembersih yang lebih efisien dan lebih murah. Proses adsorpsi dapat dilakukan secara batch, semi-batch dan kontinu [22]. Adsorpsi dapat dikategorikan menjadi dua bagian, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia [8].
Adsorpsi fisika adalah hasil dari gaya tarik-menaik intermolekular antara molekul-molekul adsorben dan adsorbat. Adsorpsi fisika terjadi ketika gaya tarik intermolekular antara suatu molekul padat dan gas lebih besar daripada gaya tarik antara molekul-molekul gas itu sendiri. Adsorpsi kimia merupakan hasil interaksi antara zat padat dan permukaan adsorbat. Adsorpsi kimia juga disebut sebagai aktivasi adsorpsi, bersifat irreversible (tidak dapat berubah). Adsorpsi kimia sangat penting dalam katalis. Oleh karena itu, adsorpsi kimia dianggap seperti reaksi kimia. Proses adsorpsi kimia dapat bersifat eksotermik atau endotermik berkisar antara dari sangat kecil sampai sangat besar. Langkah dasar dalam adsorpsi kimia sering melibatkan energi aktivasi yang besar [16].
Mekanisme adsorpsi yang terjadi dapat digambarkan sebagai permukaan adsorben dapat menarik molekul–molekul gas atau cair yang bersinggungan dengannya secara fisika dan kimia [23]. Pada proses fisika, adsorpsi terjadi tanpa adanya reaksi antara molekul-molekul adsorbat dengan permukaan adsorben.
Molekul-molekul adsorbat terikat secara lemah karena adanya gayavan der Walls.
Adsorpsi ini relatif berlangsung cepat dan bersifat reversible [24]. Sedangkan pada
proses adsorpsi secara kimia, interaksi adsorbat dengan adsorben melalui pembentukan ikatan kimia yang diawali dengan adsorpsi fisika, yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben melalui gaya van der Waals atau ikatan hidrogen, kemudian diikuti oleh adsorpsikimia dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen) [23].
Adapun beberapa tahapan proses adsorpsi molekul adsorbat yang terjadi pada fasa cair ke permukaan adsorben [16] yaitu :
1. Perpindahan adsorbat dari larutan bulk menuju permukaan luar adsorben dengan difusi melewati lapisan batas (boundary layer) cairan.
2. Transfer massa internal (interfase) oleh difusi pori dari permukaan adsorben sebelah luar sampai bagian dalam permukaan struktur pori.
3. Difusi permukaan sampai menuju struktur pori .
4. Penyerapan adsorbat di sisi aktif pada bagian dalam permukaan pori.
Penelitian terdahulu telah memberikan informasi tentang efisiensi adsorben sebenanya dipengaruhi oleh sifat fisika-kimia dari larutan seperti, pH, temperatur, konsentrasi awal, waktu kontak dan jumlah adsoben [8] Yaitu antara lain :
2.3.1 pH
Adsorpsi ion logam berat umumnya dipengaruhi oleh pH larutan.pH dapat mempengaruhi permukaan adsoben, derajat ionisasi dan juga jenis adsorbat.
Pada tingkatan pH tertentu, penyerapan logam dapat meningkat dengan peningkatan pH, tetapi peningkatan pH yang berlebihan (lebih lanjut) dapat menurunkan laju adsorpsi.
2.3.2 Temperatur
Tergantung pada adsorben yang digunakan, suhu dapat mempengaruhi kapasitas adsorpsi dari adsorben. Suhu dapat mempengaruhi kesetimbangan adsorpsi tergantung pada proses eksotermis atau endotermis.
Entalpi, entropi dan energi bebas Gibbs adalah parameter yang dibutuhkan untuk ditentukan sebelum mengambil kesimpulan.
2.3.3 Konsentrasi Awal
Konsentrasi ion logam dapat mengubah efisiensi penghilangan logam melalui suatu kombinasi faktor seperti spesifik permukaan gugus fungsi dan kemampuan permukaan gugus fungsi dalam mengikat ion logam. Konsentrasi awal
larutan dapat memberikan dengan gaya dorong untuk mengatasi daya tahan transfer massa logam antara cairan dengan fasa padatan.
2.3.4 Waktu Kontak
Adsorpsi ion logam oleh adsorben juga dipengaruhi oleh gugus fungsi antara larutan dan permukaan adsorben dapat dianggap lengkap ketika mencapai antara zat terlarut pada larutan dan adsorben. Walaupun, waktu dibutuhkan untuk mempertahankan interaksi kesetimbangan untuk menjamin proses adsorpsi terjadi dengan baik.
2.3.5 Jumlah Adsorben
Jumlah adsorben merupakan salah satu parameter yang digunakan untuk menentukan kapasitas adsorben dalam pemberian konsentrasi adsorbat.Ketika jumlah adsorben meningkat, laju adsorpsi juga meningkat.Akan tetapi, laju adsorpsi dapat menurun dengan peningkatan jumlah yang lebih lanjut.