PENGARUH KONSENTRASI TRIBUTIL FOSFAT DAN LAMA WAKTU EKSTRAKSI TERHADAP PEMISAHAN ION LOGAM Cd2+ DENGAN
TEKNIK EMULSI MEMBRAN CAIR
Oleh :
Edwin H P Rumahorbo NIM 408231022 Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
PENGARUH KONSENTRASI TRIBUTIL FOSFAT DAN LAMA WAKTU EKSTRAKSI TERHADAP PEMISAHAN ION LOGAM Cd2+ DENGAN
TEKNIK EMULSI MEMBRAN CAIR
Edwin H P Rumahorbo (NIM. 408231022)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai pemisahan ion logam Cd2+ menggunakan teknik emulsi membran cair dengan tributil fosfat sebagai larutan pembawa. Konsentrasi tributil fosfat (perbandingan tributil fosfat : kerosin) di variasikan dengan lama waktu ekstraksi. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) pola faktorial, dengan dua faktor yaitu faktor pertama: konsentrasi tributil fosfat (perbandingan volume tributil fosfat dengan kerosin) terdiri dari 3 konsentrasi yang berbeda yaitu: C1 (1:
3), C2 (1 : 1) dan C3 (3 : 1). Faktor kedua: Lama waktu ekstraksi (t) yaitu: t1 : 10
menit, t2 : 20 menit dan t3 : 30 menit dengan masing-masing tiga ulangan.
Ekstraksi terhadap limbah dilakukan dengan menggunakan magnetic stirrer. Ion Cd2+ yang tidak terserap oleh emulsi membran diukur dengan AAS pada λ : 228,8.
Analisis data diperoleh bahwa konsentrasi tributil fosfat optimum dalam menyerap limbah Cd2+ mencapai hingga 1,366 ppm adalah pada konsentrasi optimum 3 : 1 dengan lama waktu ekstraksi 30 menit dengan keefektifan mencapai 96,36 %. Berdasarkan hipotesis untuk faktor konsentrasi tributil fosfat F hitung 68864,08 > F tabel 6,01. H0 ditolak yang berarti ada pengaruh. Untuk
faktor waktu ekstraksi F hitung 22234,43 > F tabel 6,01. H0 ditolak yang berarti
ada pengaruh dan untuk faktor interaksi konsentrasi tributil fosfat dan waktu ekstraksi F hitung 16127,73 > F tabel 4,58 . H0 ditolak yang berarti ada pengaruh.
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Abstrak ii
Riwayat Hidup iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Batasan Masalah 4
1.3. Rumusan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 5
1.5. Manfaat Penelitian 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Logam Kadmium (Cd) 6
2.2. Dampak Pencemaran Logam Kadmium (Cd) 6
2.3. Tributil Fosfat 7
2.4. Teknik Emulsi Membran Cair 8
2.4.1. Emulsi Membran Cair 8
2.4.2. Teknik Pemisahan Ion Logam dengan Emulsi membran cair 10
2.4.3. Mekanisme Pemisahan dengan Emulsi Membran Cair 13
2.4.4. Proses perolehan logam dari larutan 16
2.4.5. Teori Stabilitas Emulsi 17
2.5 Spektroskopi Serapan Atom 18
2.5.1. Hukum yang Mendasari Spektroskopi Serapan Atom 18
2.5.2. Prinsip Kerja AAS 19
2.6 Hipotesis 20
BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 21
3.2. Alat dan Bahan 21
3.2.1. Alat 21
3.2.2. Bahan 21
3.3. Rancangan Penelitian 21
3.4. Pelaksanaan Penelitian 23
3.4.1. Pembuatan Larutan Standar 23
3.4.2. Pembuatan Larutan Pembawa Tributil Fosfat 23
3.4.3. Pengambilan Sampel 24
3.5. Pembuatan Emulsi 24
3.8. Pengamatan dan Pengumpulan Data 26
3.9. Diagram Alir Penelitian 27
3.9.1. Pembuatan Emulsi 27
3.9.2. Tahap Ekstraksi ion Cd2+ 28
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian 29
4.1.1 Kurva Kalibrasi 29
4.1.2 Hasil Persen Perolehan (% Recovery) Ion Logam Cd2+ 30 4.2 Pembahasan 36
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 42
5.2 Saran 42
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur kimia tributil fosfat 7
Gambar 2.2. Dispersi emulsi membran cair 9
Gambar 2.3. Susunan molekul-molekul surfaktan dalam emulsi W/O 10 Gambar 2.4. Pemisahan ion logam dengan teknik emulsi membran cair 12
Gambar 2.5. Membran permeasi selektif 13
Gambar 2.6. Reaksi kimia dalam fase internal 14
Gambar 2.7. Reaksi kimia dalam membran cair 15
Gambar 3.1. Pembuatan Emulsi Membran Cair 27
Gambar 3.2. Tahap Ekstraksi Ion Cd2+ 28
Gambar 4.1. Kurva Kalibrasi 30
Gambar 4.2. Konsentrasi Vs Rataan % Recovery 33
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan Pembuatan Larutan 45
Lampiran 2. Perhitungan % Recovery 46
Lampiran 3. Perhitungan Analisis Data 49
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kemajuan industri dan teknologi yang tidak memperhatikan keseimbangan lingkungan telah menimbulkan berbagai dampak pada pencemaran udara, air dan darat. Apabila telah melewati ambang batas baku mutu yang telah ditetapkan oleh peraturan Menteri Lingkungan Hidup, hal ini dapat menjadi penyebab utama menurunnya kualitas hidup manusia (Effendi, 2003).
Keinginan manusia untuk hidup layak telah mendorong manusia melakukan tindakan-tindakan yang ada dalam tatanan lingkungan hidupnya. Akibatnya terjadi pergeseran keseimbangan dalam tatanan lingkungan hidup dari bentuk asal kebentuk baru yang cenderung lebih buruk, misalnya pencemaran yang berasal dari limbah industri. Harapan manusia untuk dapat hidup pada lingkungan yang asri dan bersih dari bahan yang berbahaya dan beracun adalah kebutuhan yang harus dijaga. Namun, terjadi kesenjangan antara harapan dengan kenyataan yang dihadapi yaitu, lingkungan telah tercemar oleh bahan kimia yang berbahaya dan beracun. Pencemaran yang dapat merusak lingkungan pada umumnya berasal dari limbah kimia, seperti dari golongan logam berat, diantaranya Pb, Zn, Cd, Cr, Hg, dan logam berat lainnya (Situmorang, 2007).
Pencemaran terhadap lingkungan hidup akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian pemerintah, khususnya pihak akademisi, terutama terhadap kehadiran polutan beracun yang dihasilkan oleh berbagai kegiatan industri yang berbasis bahan kimia yang berbahaya. Berbagai penelitian kimia dan laporan hasil penelitian mengenai pencemaran lingkungan secara terus terang diliput oleh berbagai media massa untuk dapat diketahui oleh masyarakat, walaupun dalam hal tertentu keabsahan kehadiran bahan pencemar tersebut masih banyak yang diperdebatkan. Secara medis telah diketahui bahwa kehadiran polutan dalam jumlah sangat kecil (trace) sangat bebahaya terhadap kesehatan manusia dan kehidupan makhluk hidup (Effendi, 2003).
2
Ada banyak ion logam berat yang dapat menimbulkan pencemaran di lingkungan hidup kita. Dari sekian banyak ion logam pencemar lingkungan tersebut, salah satunya adalah logam Kadmium (Cd). Kadmium merupakan logam berat yang banyak digunakan dalam berbagai industri, seperti industri pelapisan logam, industri baterai nikel-kadmium, industri cat, industri PVC atau plastik dan industri lainnya. Kadmium merupakan logam yang tingkat akumulasi dan daya penetrasinya dalam jaringan tidak terpengaruh oleh hadirnya logam lain. Selain itu, kadmium juga memiliki kekuatan penetrasi paling besar ke dalam jaringan hewan air dengan urutan yaitu Cd>Hg>Pb>Cu>Zn>Ni. Dengan tingginya tingkat akumulasi dan penetrasi logam kadmium pada hewan air, membuat hewan air terkontaminasi dan bahaya untuk di konsumsi oleh manusia (Darmono, 2001).
Pengaruh pencemaran logam berat dan beracun terhadap lingkungan hidup bagi kesehatan manusia tidak diragukan lagi. Salah satu lokasi pencemaran air yang sangat rentan terhadap keberadaan logam kadmium adalah Perairan Belawan. Belawan merupakan suatu kawasan industri dan sarana pelabuhan terbesar di kota Medan. Perairan Belawan menjadi tempat bermuaranya Sungai Deli yang telah tercemar oleh logam berat berbahaya yaitu : Cu, Pb, Cd, Zn, Cr, Ni dan Sianida. Hal ini disebabkan karena di daerah aliran sungai ini terdapat beberapa industri yang menggunakan bahan-bahan yang mengandung logam berat dalam proses produksinya seperti industri pembuatan barang dari logam, industri plastik dan industri karet. Kondisi sungai yang tercemar dapat terlihat dari warna fisik sungai yang coklat kehitaman ddan mengeluarkan aroma busuk menyengat. Banyak dari tanaman yang tumbuh di sekitar sungai ini menjadi kerdil dan layu, selain itu hewan air seperti ikan akan sulit hidup dan jika hidup ikan tersebut tidak akan aman untuk dikonsumsi oleh manusia akibat cemaran logamnya yang terakumulasi dalam daging ikan (Wardhana, 2001).
3
Dari ketiga metode ini teknik emulsi membran cair merupakan cara yang paling mudah dan secara optimum dapat mereduksi emisi logam berat dari lingkungan. Teknik emulsi membran cair merupakan salah satu alternatif solusi yang akan dilakukan untuk menagani pencemaran limbah logam Cd dalam penelitian ini. Karena teknik ini memiliki tingkat selektifitas yang lebih baik terutama sangat diperlukan untuk pemisahan ion logam yang berkonsentrasi rendah dari suatu larutan yang mengandung campuran dengan konsentrasi tinggi.
Beberapa metode untuk mengekstraksi ion-ion logam dengan menggunakan ekstraktan sebagai larutan carrier (larutan pembawa) seperti trioktil metil amonium klorida, tri-n-oktilamin atau TOA, asam di-2-etilheksil-fosfat atau HDEHP, N-alkilkaprolaktam, ekstraktan LIX, amina tersier, ketokonazol, asam dinonilnaftalensulfonat, dan lain-lain (Palar, 2001). Kebanyakan dari ekstraktan diatas dianggap kurang ekonomis karena harganya yang mahal, selain itu ekstraktan-ekstraktan diatas kurang selektif apabila digunakan untuk mengkomplekskan ion logam Cd. Dalam penelitian ini ion logam Cd akan dipisahkan menggunakan larutan pembawa tributil fosfat.
Tributil fosfat mempunyai berat jenis yang hampir sama dengan air yaitu 0,973 g/cc sehingga menyulitkan perpindahan kadmium dari fasa air ke fasa organik, maka salah satu teknik untuk menurunkan berat jenis TBP perlu menambahkan pengencer organik. Salah satu pengencar organik yang digunakan adalah kerosin (Herhady, 2010).
4
1.2. Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka diperoleh batasan masalah sebagai berikut :
1. Konsentrasi tributil fosfat pada kondisi 1 : 3, 1 : 1 dan 3 : 1 (perbandingan volume tributil fosfat : kerosin).
2. Lama waktu pengadukan pada kondisi 10, 20, 30 menit selama proses ekstraksi.
3. Teknik pengambilan sampel dilakukan secara acak posisi pada aliran Sungai Deli di Martubung Medan, yaitu dari permukaan, tengah dan dasar sungai, dengan jarak 200 meter dari lokasi pabrik pada pukul 16.00 WIB.
1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah diatas maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :
1. Menentukan pengaruh konsentrasi tributil fosfat terhadap persen perolehan pada pemisahan ion Cd2+ dengan meggunakan teknik emulsi membran cair.
2. Menentukan pengaruh lama waktu pengadukan selama proses ekstraksi terhadap persen perolehan pada pemisahan ion Cd2+ dengan menggunakan teknik emulsi membran cair.
5
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi tributil fosfat terhadap persen perolehan pada pemisahan ion Cd2+ dengan meggunakan teknik emulsi membran cair.
2. Untuk mengetahui pengaruh lama waktu pengadukan selama proses ekstraksi terhadap persen perolehan pada pemisahan ion Cd2+ dengan menggunakan teknik emulsi membran cair.
3. Untuk mengetahui interaksi konsentrasi tributil fosfat dan lama waktu ekstraksi terhadap persen perolehan pada pemisahan ion Cd2+ dengan teknik emulsi membran cair.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat dperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Mengembangkan teknik penanganan limbah logam berat khususnya limbah ion logam Cd2+ yaitu dengan teknik emulsi membran cair.
2. Memberikan sumbangan ilmiah terhadap peneliti lain yang ingin meneliti pemisahan logam dengan menggunakan teknik membran cair.
42
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan diatas maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Pemberian konsentrasi tributil fosfat memberikan pengaruh terhadap persen perolehan pada pemisahan ion logam Cd2+ dan berada pada perbandingan volume tributil fosfat : kerosin (3 : 1), yaitu : 85,20 %. 2. Lama waktu ekstraksi memberikan pengaruh terhadap persen perolehan
pada pemisahan ion logam Cd2+ dan berada pada waktu ekstraksi 30 menit, yaitu : 82,10 %.
3. Interaksi antara konsentrasi dan lama waktu ekstraksi memberikan pengaruh terhadap persen perolehan pada pemisahan ion logam Cd2+ dan berada pada perbandingan volume tributil fosfat : kerosene (3 : 1) dengan lama waktu ekstraksi 30 menit (C3t3), yaitu : 96,35 %.
5.2 Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan mengidentifikasi secara kualitatif maupun kuantitatif jumlah ion Cd2+ yang terekstrak pada penyaringan tahap ekstraksi.
