2.7. Polivinil Alkohol
2.9.3. Logam Timbal (Pb)
Timbal dalam dosis tertentu dapat digunakan untuk campuran bahan bakar bensin yang berfungsi untuk menaikan nilai oktan dan ini memnyebabkan pencemaran Pb dalam lingkungan udara. Keracunan dapat tejadi lewat pernafasanatau terserap lewat kulit dan yang diserang adalah syaraf. Akumulasi Pb dalam tubuh dapat menyebabkan anemia atau gangguan kecerdasan pada keturunan (Darwono, 1995).
2.9.4. Tembaga (Cu)
Air minuman seperti air buah-buahan yang telah masak pada pH lebih kecil dari 5,5 dapat melarutkan Cu bila ditempatkan dalam alat-alat yang mengandung logam Cu sehingga dapat memcemari minuman tersebut.
Keracunan tembaga dalam tubuh manusia dapat menyebabkan kerusakan hati, ginjal, penyakit kuning, radang paru-paru dan gangguan pernafasan yang berakibat kematian (Darwono, 1995).
2.9.5. Logam Kadmium (Cd)
Pada umumnya gelas-gelas berwarna dan logam-logam alat rumah tangga bila dilapisi dengan kadmium akan menjadi masalah karena lapisan kadmium ini dapat larut dalam makanan asam dan cuka.
Masuknya kadmim dalam batas yang tidak dizinkan sangat berbahaya karena dapat menyebabkan penyakit jantung, efek lain yaitu dapat meracuni pernafasan yang mengakibatkan kerusakan pada paru-paru, usus, hati, ginjal dan akhirnya dapat menyebabkan kematian. Pada umumnya keracunan kadmium dapat merusak semua sel tubuh (Darwono, 1995).
2.10. Kemampuan Kitosan Untuk Menyerap Logam
Kemampuan kitosan untuk mengikat logam dengan cara pengkhelat adalah dihubungkan dengan kadar nitrogen yang tinggi pada rantai polimernya. Kitosan mempunyai satu kumpulan amino linier bagi setiap unit glukosa. Kumpulan amino ini mempunyai sepasang elektron yang dapat berkoordinat atau membentuk ikatan -ikatan aktif dengan kation - kation logam. Unsur nitrogen pada setiap
monomer kitosan dikatakan sebagai gugus yang aktif berkoordinat dengan kation logam (Hutahahean, 2001).
Interaksi kitosan dengan ion logam terjadi karena proses pengkompleksan dimana penukaran ion, penyerapan dan pengkhelatan terjadi selama proses berlangsung. Ketiga proses tersebut tergantung dari ion logam masing - masing seperti penukaran ion logam masing - masing seperti penukaran ion pada logam Ca. Kitosan menunjukkan affinitas yang tinggi pada logam transisi golongan 3, begitu pula pada logam yang bukan golongan alkali dengan konsentrasi rendah (Muzzarelli, 1973).
Menurut Mc Kay (1987), kitosan mempunyai kemampuan untuk mengikat logam dan membentuk kompleks kitosan dengan logam. Contoh mekanismenya adalah sebagai berikut :
2R-NH3 + Cu 2+ + 2Cl- (RNH2)CuCl2
Pengaruh pH yang rendah akan mengurangi penyerapan ion logam kedalam kitosan karena bersaing dengan ion H+ untuk menyerap gugus amino bebas.
2.11. Adsorpsi
Adsorpsi adalah proses akumulasi substansi dipermukaan antara dua fasa yang terjadi secara fisika dan atau kimia, atau proses terserapnya molekul-molekul pada permukaan eksternal atau internal suatu padatan. Akumulasi yang terjadi dapat berlangsung pada proses cair-cair, cair-padat dan padat-padat. Sedangkan komponen-komponen yang diserap disebut adsorbat contoh bahan yang bisa
digunakan sebagai adsorbat antara lain : aluminium, karbon aktif, silika gel, dan lain-lain (Mc. Cabe, 1999)
Adsorpsi yang terjadi karena adanya gaya tarik dari permukaan adsorban dan energi kinetik molekul adsorbat, dapat berupa adsorpsi fisika, adsorpsi kimia dan adsorpsi isoterm. Pada adsorpsi fisika terjadi gaya van der Waals antara molekul adsorbat dan adsorban untuk berikatan. Hal ini terjadi akibat perbedaan energi gaya tarik elektrostatik oleh karena itu adsorpsi fisika merupakan reaksi reversibel. Sedangkan adsorpsi kimia adalah merupakan interaksi antara elektron-elektron pada permukaan adsorben dengan molekul-molekul adsorbat membentuk ikatan yang lebih kuat dibandingkan dengan adsorpsi fisika dan proses ini merupakan irreversibel (Bernasconi, 1995)
Proses adsorpsi berlangsung dalam tiga tahap yaitu : pergerakan molekul-molekul adsorbat menuju permukaan adsorben, penyebaran molekul-molekul-molekul-molekul adsorbat kedalam rongga-rongga adsorben dan penarikan molekul-molekul adsorbat oleh permukaan aktif membentuk ikatan yang berlangsung sangat cepat (Sorpsi) (Metcalf and Eddy, 1979).
Pada adsosrpi di dalam permukaan tetap konsentrasi fase fluida dan fase zat padat berubah menutut waktu dan menurut posisinya di dalam permukaan.
Kinetika adsorpsi dapat dianggap sebagai laju reaksi yang merupakan perbedaan waktu. Pengambilan logam (q) adalah adsorben dihitung dengan menggunakan persamaan :
Ci −Cf
q = V W ………. (2.1)
1000
dimana : V = Volume larutan (ml)
Ci = Konsenrasi awal logam (mg/l) Cf = Konsentrasi akhir logam (mg/l) W = Berat adsorben (gh)
q = Banyaknya logam yang teradsorpsi dalam adsorben (mg/l) Model isoterm Langmuir diterapkan dengan asumsi bahwa seluruh permukaan adsorben mempunyai afinitas yang relatif sama atau perbeda yang tidak signifikan terhadap logam. Persamaanya dalam bentuk umum adalah :
𝑞 = 𝑞𝑚𝑎𝑥 𝑏𝐶𝑓
1+𝑏𝐶𝑓 ……… (2.2)
dimana: q = jumlah adsorbat per unit berat adsorben (g)
Cf = konsentrasi kesetimbangan adsorbat dalam larutan (mg/l) qmax = konstanta kapasitas adsorsi langmui (mg/l)
b = konstanta energi adsorpsi Langmuir
Persamaan diatas dapat dituliskan dalam bentuk persamaan linier sebagai berikut:
Cf/q = 1/qmaxb + Cf/qmax …….………... (2.3)
Dengan memplotkan harga Cf terhadap Cf/q sehingga dapat ditentukan nilai konstata qmax dan b untuk setiap kondisi percobaan.
Dalam persamaan isoterm Freundlich adsorpsi terjadi pada lebih dari satu lapisan tunggal dengan permukaan yang homogen sehingga ikatan di masing-masing tempat pelekatan berbeda. Persamaan empiris untuk isoterm Freundlich dapat ditulis dalam bentuk :
x/m = KfCf1/n ………... (2.4) dimana : x/m = Jumlah adsorbat yang teradsorpsi per unit berat
adsorben(mg/L)
Cf = Konsentrasi kesetimbangan adsorbat dalam larutan setelah adsorpsi
berlangsung(mg/L).
Kf,n = Konstanta empiris
Konstanta dalam isoterm Freunflich dapat ditentukan dengan memplotkan x/m terhadap Cf sehingga dihasilkan persamaan sebagai berikut:
log(x/m) = log Kf + 1/n log C ………... (2.5)
2.12. Membran
Kata membran berasal dari bahasa latin membrana yang berarti potongan kain. Membran adalah suatu lapisan yang memisahkan dua fasa dimana perpindahan massanya dapat diatur dan hanya dapat dilewati oleh ion-ion tertentu.
Komponen aktif membran adalah suatu senyawa bermuatan atau netral yang mampu membentuk senyawa kompleks dengan ion-ion secara reversibel dan membawanya melalui membran organik. Senyawa seperti ini disebut ionofor atau pembawa ion (ion carrier). Membran disebut juga selaput dan bersifat semipermeabel yang memungkinkan lewatnya jenis molekul tertentu.
Membran dapat berupa padatan ataupun campuran dan berfungsi sebagai media pemisah yang selektif berdasarkan perbedaan kofesien difusivitas, muatan listrik maupun perbedaan kelarutan.
Membran banyak digunakan dalam proses pemisahan, pemurnian, dan pemekatan suatu larutan. Keunggulan pemisahan dengan menggunakan membran antar lain hemat energi, serta mampu memisahkan larutan - larutan yang peka terhadap suhu.
Membran kitosan lebih mudah diperoleh dibandingkan dengan membran kitin. Karena kelarutannya yang tinggi terhadap asam asetat 1% sehingga mudah untuk mendapatkan membrannya setelah pelarutnya diuapkan. Namun karena ketahanan sobeknya rendah untuk kegunanan tertentu sering ditambahkan polimer penguat seperti polivinil klorida (PVC), PVA, poliester dan N-metilon nilon.
Membran kitosan adalah membran pengkompleks pertama dari polimer alam dan telah digunakan untuk menarik unsur-unsur logam transisi dalam jumlah renik dari larutan garamnya.
2.12.1 Klasifikasi Membran
Banyak jenis membran yang kita kenal sehingga dapat diklasifikasikan memnjadi beberapa golangan. Misalnya ada membran berukuran tipis atau tebal, strukturnya bisa homogen atau heterogen, membran alami atau buatan, dan lain sebagainya. Secara makro membran merupakan pembatas antara dua fasa yang berjalan secara selektif sedangkan proses pemisahannya merupakan skala mikro yang meliputi difusi, pelarutan, osmosis, ultrafiltrasi, dialisis, pertukaran ion, dan elektrodialisa (Stephenson, 2000).
Membran dapat dibagi berdasarkan beberapa hal (Mulder, 1991) yaitu : 1. Jenis membran berdasarkan bahan dasar pembuatannya
a. Membran biologis, yaitu membran yang terdapat dalam sel mahluk hidup
b. Membran sintetis, dapat dibedakan menjadi membran organik (bahan penyusun utamanya adalah polimer atau cairan), membran anorganik (bahan penyusun utamanya logam atau non logam, kaca), atau campuran keduanya
(keramik).
2. Jenis membran Berdasarkan fungsi
Membran dapat diklasifikasikan dalam beberapa golongan yang secara tidak langsung berhubungan dengan ukuran diameter yang akan dipisahkan, membran mikrofiltrasi memiliki ukuran pori 0,02 - 10 μm dan tebal antara 10 - 150 μm.
Mikrofiltrasi digunakan pada berbagai macam aplikasi di Industri terutama untuk pemisahan partikel ukuran 0,1 μm dari larutannya, membran mikrofiltrasi dapat dibedakan dari membran reverse osmosis (RO) dan ultrafiltrasi (UL) berdasarkan ukuran partikel yang dapat dipisahkan. Membran ultrafiltrasi ukuran porinya berkisar antara 0,05 - 1 μm terutama untuk pemisahan partikel ukuran 0,001 μm dari larutannya. Sedangkan proses reverse osmosis menggunakan membran dengan ukuran pori 0,0001 - 0,001 μm. Membran reverse osmosis digunakan untuk memisahkan zat terlarut yang memiliki berat molekul rendah seperti garam anorganik atau molekul organik kecil seperti glukosa dan sukrosa dari larutannya. 3. Jenis membran berdasarkan prinsip pemisahan akibat ukuran pori
Berdasarkan ukuran porinya untuk proses pemisahan, membran dapat diklsasifikasikan sebagai berikut :
a. Membran berpori, prinsip pemisahannya bersadarkan ukuran partikel zat yang akan dipisahkan dengan ukuran pori-pori membran. Membran jenis ini biasa digunakan dalam proses pemisahan mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi
b. Membran tak berpori, prinsip pemisahannya berdasarkan perbedaan kelarutan dan kemampuan berdifusi suatu zat terhadap membran tersebut. Membran ini digunakan untuk pemisahan gas dan pervaporasi
c. Membran cair (berbentuk emulsi), dimana di dalam membran terdapatzat pembawa yang menentukan selektivitas terhadap komponen tertentu yang akan dipisahkan. Pemisahan menggunakan membran cair sering dilakukan dengan teknik difusi berfasilitas dengan memilih jenis emulsi dan zat pembawa yang spesifik untuk zat tertentu. (Mulder, 1991)
2.12.2. Membran Polimer Alam
Polimer alam yang sudah banyak digunakan sebagai membran adalah turunan selulosa seperti selulosa asetat, selulosa triasetat, etil selulosa. Selulosa nitrat dan sejumpah polimer lain yang telah banyak dikenal dipasaran. Polimer dari turunan selulosa dapat digunakan sebagai membran ultrafiltrasi maupun mikrofiltrasi bahkan untuk membran revese osmosis,
Bahan dasar sari selulosa asetat adalah selulosa. Selulosa adalah merupakan polimer alam yang mempunyai struktur rantai yang linier seperti batang dan molekul infleksibel, bersifat hidrofilik namun tidak larut dalam air, hal ini disebabkan sifat kristalin dai ikatan hidrogen antara gugus hidroksilnya (Mulder, 1991).
