ESSAY
JUDUL ESSAY
MENGATASI PENCEMARAN LOGAM BERAT PADA LIMBAH CAIR DENGAN MEMANFAATKAN METODE SEL VOLTA
SUB TEMA Solving For Water
DIUSULKAN OLEH :
M. Rifqi Napiah ( 10 111 029 ) Davin Dirgantara ( 10 111 013 )
ASAL SEKOLAH SMAN 2 KOTA SERANG
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan salah satu negara berkembang yang menjadikan sektor industri sebagai salah satu sumber pendapatan negara. Seperti negara berkembang lainnya, limbah merupakan salah satu masalah serius yang tengah dihadapi oleh Indonesia terutama limbah yang dihasilkan oleh kegiatan industri.
Berdasarkan UU No. 32 tahun 2009 pasal 76 tentang pengelolaan lingkungan hidup, pemerintah dengan tegas menyatakan bahwa apabila ada perusahaan yang membuang limbah tanpa diolah terlebih dahulu akan dikenakan sanksi administratif berupa pembekuan atau pencabutan izin lingkungan sebab dapat mencemari lingkungan dan merugikan masyarakat di sekitarnya. Namun pada kenyatannya masih banyak industri-industri yang membuang limbahnya sembarangan.
Salah satu zat pencemar yang sering ditemukan adalah logam berat yang masuk kedalam kategori B3(Bahan Berbahaya dan Beracun) seperti Ni, Pb, Zn, dan Cu. Pencemaran oleh logam berat ini dapat menyebabkan menurunnya kualitas lingkungan perairan dan matinya berbagai organisme yang hidup di ekosistem tersebut. Pada umumnya pencemaran logam berat terjadi di daerah yang posisinya dekat dengan daerah-daerah industri.
Untuk mengatasi hal itu, berbagai cara dan teknik pengolahan limbah telah dilakukan untuk mencegah masuknya zat pencemar tersebut kedalam lingkungan,tetapi metode yang umun digunakan saat ini seperti metode koagulan dan elektrolisis dianggap masih sangat mahal terutama bagi industri-industri kecil yang secara finansial masih kurang.
ISI A. TUJUAN
Tujuan penulisan essay ini adalah untuk menjelaskan metode pengolahan limbah yang memanfaatkan prinsip-prinsip sel volta untuk mengatasi pencemaran logam berat sehingga dapat menjadi rujukan alternatif bagi industri-industri di Indonesia.
B. RUMUSAN
Essay ini menerangkan bagaimana cara mengatasi pencemaran logam berat (B3) seperti Ni, Pb, Zn, dan Cu yang terdapat pada limbah cair dengan metode sel volta.
C. METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang kami gunakan adalah studi pustaka. Studi kepustakaan adalah segala usaha yang dilakukan oleh peneliti untuk menghimpun informasi yang relevan dengan topik atau masalah yang akan atau sedang diteliti. Informasi itu dapat diperoleh dari buku-buku ilmiah, laporan penelitian, karangan-karangan ilmiah, tesis dan disertasi, peraturan-peraturan, ketetapan-ketetapan, buku tahunan, ensiklopedia, dan sumber-sumber tertulis baik tercetak maupun elektronik lain. Informasi dalam penyusunan essay ini kami dapatkan dari buku Kimia SMA 3A yang disusun oleh Drs. Michael Purba, M.si. dengan Penerbit Erlangga, dan buku Kimia Dasar jilid 3 yang disusun oleh Ralph H Petrucci.
D. MENGATASI PENCEMARAN LOGAM BERAT PADA LIMBAH CAIR DENGAN MEMANFAATKAN METODE SEL VOLTA
Sel Volta merupakan sel elektrokimia yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik karena pada sel volta berlangsung reaksi redoks yang terjadi secara spontan atau serta merta sehingga dapat digunakan sebagai sumber listrik.
Sel Volta dapat dibuat dengan menggunakan elektroda negatif (Anoda) dari logam yang potensial elektrodanya lebih kecil dibandingkan logam pada elektroda positif-nya (Katoda). Urutan besarnya potensial elektroda logam-logam dapat dilihat pada tabel deret volta di bawah ini.
logam Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
Sel volta secara sederhana terdiri dari dua buah ½ sel, masing-masing ½ sel terdiri dari satu batang elektroda yang dicelupkan dalam larutan garamnya (larutan elektrolit). Kedua ½ sel tersebut dihubungkan dengan jembatan garam yang fungsinya untuk mempertahankan kenetralan muatan medium elektrolit tempat batang elektroda dicelupkan. Pada Sel Volta :
- Anoda lebih reaktif dari Katoda, sehingga akan teroksidasi terlebih dahulu sehingga makin lama batang katoda makin tipis. Reaksi yang terjadi di anoda : → + - Elektron mengalir pada kawat pengantar menuju katoda dan ion logam yang sejenis
dengan katoda dalam larutan direduksi menjadi logamnya dan menempel pada batang katoda. Maka reaksi yang terjadi di katoda : + →
Dalam larutan anoda menjadi lebih bermuatan positif karena ada tambahan ion logam sejenis dengan anoda yang terbentuk. Sedangkan dalam larutan katoda akan bermuatan negatif karena ion yang sejenis dengan katoda terus berkurang akibat reduksi. Selanjutya ion sisa asam berpindah memalui jembatan garam dari larutan katoda menuju anoda, sehingga larutan pada katoda menjadi semakin encer dan larutan pada anoda menjadi semakin pekat. Untuk mereduksi ion logam dari larutannya kita harus menggunakan katoda yang sejenis dengan ion tersebut, cotohnya untuk mereduksi ion kita harus menggunakan logam X sebagai katodanya. Untuk lebih jelasnya akan diilustrasikan sbb:
- Zn lebih reaktif dari Cu, sehingga akan teroksidasi terlebih dahulu dan elektroda Zn menjadi anoda dan beraksi: → + 2 ,sehingga makin lama batang seng makin tipis.
- Elektron mengalir pada kawat pengantar menuju elektoda Cu dan ion dalam larutan direduksi menjadi logam Cu yang menempel pada batang Cu. Dengan
reaksi: + 2 → .
Dalam larutan anoda menjadi lebih bermuatan positif karena ada tambahan ion yang terbentuk. Sedangkan dalam larutan katoda akan bermuatan negatif karena ion
terus berkurang akibat reduksi. Selanjutya ion nitrat berpindah memalui jembatan garam dari larutan katoda menuju anoda, sehingga ( ) semakin pekat
( ) semakin encer.
Dari konsep dan ilustrasi sel volta inilah kami memiliki gagasan untuk mengaplikasikannya menjadi salah satu metode alternatif yang dapat digunakan untuk mengatasi pencemaran logam berat, singkatnya dengan metode ini kita dapat mereduksi logam-logam berat yang terdapat pada limbah cair. Berikut akan disajikan penerapannya.
Pencemaran oleh logam berat biasanya berupa ion-ion seperti ion , , ,dan . Untuk mereduksi logam-logam tersebut dari larutannya maka diperlukan katoda yang sejenis dengan ion logam tersebut sesuai dengan konsep yang telah dipaparkan.
Urutan besarnya elektroda logam-logam dapat kita lihat pada tabel deret volta. Kami sarankan untuk menggunakan logam Al sebagai anodanya dengan alasan sbb :
1. Nilai potensial logam Al lebih rendah dari logam Cu, Zn, Pb, Ni, dan jenis logam berat lainnya.
2. Logam Al apabila mengalami oksidasi akan berubah menjadi ion , nilai biloks Al ini lebih tinggi dibandingkan logam-logam lain yang dapat digunakan sebagai anoda seperti Li, Mg, Ba, dan Ca yang hanya memiliki biloks +1 dan +2. Artinya jumlah elektron yang dilepaskan oleh logam Al pada saat reaksi berlangsung lebih banyak sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat.
Reaksinya adalah : → + 3
3. Logam Al banyak dijual dipasaran dan harganya relatif murah.
Pada sel volta terdapat jembatan garam dapat dibuat dengan garam seperti , , dll. Fungsi dari jembatan garam ini adalah untuk mempertahankan kenetralan muatan medium elektrolit tempat batang elektroda dicelupkan, dan sebagai jembatan untuk berpindahnya ion sisa asam dari larutannya.
Adapun reaksi-reaksi yang terjadi pada logam-logam berat saat proses reduksi berlangsung sebagai berikut :
1. Reduksi ion
untuk mereduksi ion digunakan katoda dari logam Cu. Reaksi yang terjadi : + 2 →
2. Reduksi ion
untuk mereduksi ion digunakan katoda dari logam Zn. Reaksi yang terjadi : + 2 →
3. Reduksi ion
untuk mereduksi ion digunakan katoda dari logam Pb. Reaksi yang terjadi : + 2 →
4. Reduksi ion
Pada akhir reaksi ion-ion logam berubah menjadi logamnya karena telah direduksi, kemudian logam-logam ini menempel pada katodanya masing-masing, sedangkan ion sisa asamnya berpindah melalui jembatan garam meninggalkan larutannya. Pada akhirnya yang tersisa hanya air dan zat-zat koloid saja, sehingga aman untuk dibuang ke lingkungan perairan.
Proses reduksi logam berat ini dapat dilakukan secara bertahap menggunakan desain sel volta sederhana yaitu menggunakan satu katoda dan satu anoda pada masing-masing ½ sel, tapi cara seperti ini tidak efisien terhadap waktu sebab kita harus menungu sampai proses reduksi tiap-tiap logam selesai.
Solusinya adalah dengan mereduksi logam-logam tersebut secara bersamaan seperti desain di bawah ini.
Tentunya dengan desain seperti ini waktu menjadi lebih efisien karena proses reduksi semua logam dapat dilakukan secara bersamaan.
kimia yang terjadi pada sel volta adalah reaksi yang berlangsung secara spontan sehingga proses reduksi ion logam pada larutan tidak membutuhkan listrik dari sumber listrik eksternal. Oleh karena itu konsep sel volta merupakan metode yang tepat untuk mengatasi pencemaran logam berat (B3) dan bisa menjadi rujukan alternatif bagi industri-industri di Indonesia terutama industri-industri kecil yang tidak memiliki finansial yang mencukupi untuk kebutuhan mengolah limbah pabriknya.
KESIMPULAN
