Kemampuan Adsorpsi Logam Berat Kadmium (Cd) Dengan Menggunakan Pasir Putih

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Logam Berat

Logam adalah unsur alam yang dapat diperoleh dari laut, erosi batuan, tambang, vulaknis, dan sebagainya. Logam terbagi menjadi tiga kelompok, yaitu : 1. Logam Ringan (contohnya natrium, kalsium, kalium, dan lain-lain) yang

berfungsi sebagai kation aktif dalam suatu larutan yang encer.

2. Logam Transisi (contohnya besi, tembaga, kobalt, mangan, dan lain-lain) diperlukan dalam konsentrasi rendah, tetapi jika konsentrasinya tinggi dapat menjadi racun.

3. Logam Berat (contohnya raksa, timah hitam, timah, selenium, dan arsen) umumnya tidak diperlukan dalam dalam kegiatan metabolisme dan menjadi racun bagi sel walaupun dalam konsentrasi rendah [16].

Sumber-sumber penyumbang pencemaran logam berat tembaga dapat berasal dari industri elektroplating, elektronika, penggunaan fungisida dan insektisida yang berlebihan [1]. Limbah yang dihasilkan dari proses pengolahan di industri-industri biasanya dibuang ke ekosistem perairan tetapi tidak mengalami perlakuan threatment atau diolah terlebih dahulu, karena di dalam limbah logam berat

tersebut terkandung jenis-jenis logam berbahaya, contohnya : Cr (III,VI), As (III,V), Cd (II), Pb (II), Cu (II), Zn (II) dan Hg (II). Perlu diketahui juga bahwa logam Pb yang berlebih (II) dapat merusak pusat sistem saraf, ginjal, hemopoiesis, jantung, pembuluh darah, dan sekresi internal sistem manusia [2].

Kehadiran logam berat dalam konsentrasi yang cukup tinggi dikatakan sebagai racun bagi kebanyakan organisme karena dapat merusak dalam lingkungan hidup. Logam berat dapat mempengaruhi pertumbuhan, bentuk morfologi dan metabolisme mikroorganisme di dalam tanah karena logam berat tersebut dapat menyebabkan denaturasi (hilangnya struktur) protein atau kehancuran integritas membran sel dari mikroorganisme tersebut [17].

terkontaminasi zat-zat beracun yang dapat membahayakan kehidupan makhluk hidup. Dengan kata lain, logam berat dapat menjadi racun yang berbahaya jika dikonsumsi secara berkelanjutan karena dapat meracuni tubuh makhluk hidup. Sebagai contoh logam berat adalah tembaga (Cu), seng (Zn), kadmium (Cd), dan timah hitam (Pb) [17].

2.2 Logam Kadmium (Cd)

Kadmium merupakan logam berat bersifat polutan non-esensial yang bersumber dari berbagai kegiatan pertanian, pertambangan, industri, dan juga knalpot mobil maupun motor. Logam kadmium sangat berbahaya dan merupakan jenis polutan dengan tingkat toksisitas yang sangat tinggi dan memiliki kelarutan yang sangat besar jika terlarut dalam air [18].

Kadmium merupakan logam lembut berwarna perak keputih-putihan. Struktur fisik dari kadmium adalah memiliki nomor atom 48, berat atom 112,411, radius kristal ionik 0,97, keelektronegatifan 1,50, potensi ionisasi 8,993, pada keadaan oksidasi +2 elektron konfigurasi Kr 4d1 5S2, densitas 8,64 g/cm3, titik leleh 320,9 °C dan titik didih 765 °C di 100 kPa [19].

Kadmium secara alami terdapat dalam lingkungan sekitar kita. Logam kadmium dapat kita jumpai di tanah dan sedimen pada konsentrasi yang umumnya lebih dari 1 mg/L, dan jumlah konsentrasi dalam air laut tercemar dengan konsentrasi lebih kecil dari 1 µg/L [18].

2.3 Pasir

Indonesia merupakan salah satu negara kepulauan yang memiliki banyak muara sungai dan juga wilayah pantai yang sangat luas. Pasir besi yang terdapat di berbagai pantai yang ada di Indonesia mengandung mineral-mineral magnetik banyak terdapat di daerah pantai, sungai, dan pegunungan vulkanik [20]. Pada penelitian ini, peneliti mengambil sampel penelitian berupa pasir putih yang berasal dari pasir Pantai Cermin, Kecamatan Pantai Cermin, Kabupaten Serdang Bedagai, Provinsi Sumatera Utara.

Pasir dimungkinkan memiliki kandungan mineral yang berbeda-beda, seperti Fe, Ti, Mg, dan Si [20]. Menurut Shoni (2013) [1], pasir laut hitam memiliki kandungan silika dioksida (SiO2) antara 87-95%, sedangkan pasir putih memiliki kandungan silika dioksida (SiO2) antara 72-84%. Komposisi kelompok fungsional dari atom silika, oksigen, dan hidrogen dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Dimana S merupakan atom pusat (Si) pada penyerapan yang dilakukan oleh permukaan silikat. Permukaan kelompok hidroksil berdisosiasi dalam air dan berfungsi sebagai basa Lewis terhadap kation logam (Mn+). Seperti bagian terdeprotonasinya (satu atau mungkin dua) yang membentuk senyawa kompleks dengan ion logam berat [21].

Menurut penelitian yang dilakukan oleh Darmayanti, dkk (2000) [22], dengan menggunakan metode Optical Microscope Shimadzu, serta pengamatan unsur-unsur kimia dalam sarnpel dilakukan dengan metode XRF tipe EDAXRF DX-95 Phillip diperoleh kandungan mineral yang ada pada pasir yaitu, Magnetite (Fe3O4) dengan indeks warna hitam, Hematite dan maghemite (Fe2O3) dengan indeks warna Merah, Ilmenite (FeTiO3) dengan indeks warna hitam, dan Kuarsa (SiO2) dengan indeks warna putih.

Cd (II). Semakin besar kandungan silika dioksida (SiO2) yang ada di dalam pasir laut, maka kemampuan adsorpsi ion logam Cd (II) semakin besar [1].

2.4 Adsorpsi

Adsorpsi adalah proses penggumpalan zat terlarut (soluble) yang ada dalam suatu larutan oleh permukaan zat penyerap (sorbent) sehingga terjadi suatu ikatan kimia fisika antara zat terlarut dengan penyerapnya [23].

Defenisi lain dari Adsorpsi, yaitu pada penelitian Fatimah dan Siswarni (2013) [24], menyatakan bahwa adsorpsi didefenisikan sebagai suatu proses pemisahan antara komponen dari suatu fluida berpindah ke permukaan zat padat , lalu zat padat tersebut menyerapnya.

Zat atau komponen yang diserap disebut sebagai adsorbat, serta zat atau komponen padatan yang bertindak sebagai penyerap disebut adsorben. Kemampuan adsorben dalam menyerap adsorbat tergantung pada cara persentuhan antara adsorben dan adsorbat, serta karakteristik dan sifat fisik dari adsorben dan adsorbat itu sendiri [23].

Beberapa metode pemisahan selain adsorpsi adalah sebagai berikut : a. Absorpsi

Absorpsi adalah metode pemisahan dimana campuran gas dikontakkan dengan cairan dengan tujuan untuk melarutkan satu atau lebih komponen dari campuran tersebut. Yang membedakan operasi pemisahan adsorpsi dan absorpsi yaitu absorpsi menggunakan 2 fasa, yaitu gas dan cairan, sementara adsorpsi menggunakan 3 fasa, yaitu padatan, cairan, dan gas. Selain itu, pada metode absorpsi, fasa cairan dan fasa gas bergerak dari arah yang berlawanan, sementara adsorpsi, fasa cairan dan fasa padatan bergerak searah ketika dilakukan pencampuran [23].

b. Distilasi

c. Filtrasi Butiran

Filtrasi Butiran adalah metode pemisahan yang bertujuan untuk menghilangkan partikel atau padatan-padatan halus dari suspensi cairan. Walaupun cara operasi dari filtrasi butiran dikatakan memiliki kemiripan dengan fixed-bed adsorpsi, tetapi keduanya tetap memiliki perbedaan. Perbedaannya

terletak pada ukuran molekul, pada adsorpsi adalah angstrom, sementara ukuran partikel filtrasi butiran adalah mikron [23].

Adsorpsi dipilih sebagai metode pemisahan untuk memisahkan logam berat untuk memurnikan air karena memiliki manfaat yang begitu luas, seperti : efisiensinya cukup tinggi, hemat biaya produksi, operasinya sangat sederhana dan teutama ramah lingkungan [2]. Hal tersebut telah dibuktikan dengan banyaknya peneliti yang telah berhasil melakukan penelitin dengan mengguanakan adsorben yang murah dan gampang didapat di alam bebas, contohnya dengan penggunaan berbagai adsorben seperti zeolit [4], arang [5], dan berbagai sampah pertanian seperti kulit jagung [6], kulit kelapa [7], abu sekam padi [8], kayu apu (Pistia stratiotes L) [9], atau kulit singkong [10].

2.5 Atomic Adsorption Spectrofotometry (AAS)

Atomic Adsorption Spectrofotometry (AAS), didefinisikan sebagai metode

yang digunakan untuk menentukan konsentrasi suatu sampel dengan cara mengukur daya penyerapan radiasi pada uap atom yang dihasilkan dari sampel pada panjang gelombang yang spesifik dan karakteristik dari elemen dalam proses pertimbangan [25].

Prinsip-prinsip dasar dari Atomic Adsorption Spectrofotometry (AAS), pertama kali diperkenalkan oleh Kirchhoff pada tahun 1860, sedangkan sejarah penemuan dan penjelasan dari atom dan emisi spektrum diperkenalkan oleh Twyman.

Dagnall dan Kirkbright (1969) [26], menerangkan bahwa untuk menyelidiki potensi analisis spektrum atom penyerapan setelah mempertimbangkan penyebab efek interelemen dalam spektroskopi emisi. Efeknya yaitu, pengaruh dari satu elemen pada intensitas emisi yang lain dan memerlukan standarisasi dan pengembangan kerja sebelum metode emisi spektrografik dijalankan. Dalam kegiatan analisis dari presisi tertinggi yang melibatkan penggunaan fotolistrik spektrometer yang dapat langsung membaca, hal yang tidak kalah pentingnya untuk mengkalibrasi instrumen pada interval yang sering muncul dengan menggunakan standar yang sama [26].

Persyaratan utama untuk Atomic Adsorption Spectrofotometry (AAS), termasuk sumber radiasi, alat atomisasi dan penguapan sampel, pemilihan panjang gelombang, detektor radiasi, dan beberapa sarana akhir mengukur radiasi diserap ditunjukkan secara skematik pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.1 Diagram skematik yang menunjukkan persyaratan penting untuk Atomic Adsorption Spectrofotometry (AAS)