1 BAB 1 PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan kerangka penelitian yang akan menjadi dasar penelitian mengenai “Pengaruh Variasi Konsentrasi CaO/Fe2O3 Terhadap Degradasi Methylene Orange (MO)”.
1.1 Latar Belakang
Pakaian merupakan kebutuhan pokok manusia selain pangan dan papan.
Kebutuhan pokok ini menjadikan pakaian menjadi sesuatu yang penting sehingga harus dipenuhi. Dengan permintaan produk pakaian mencapai 18 juta baju/tahun.
Dari data tersebut jumlah rata-rata penjualan pertahun sebesar 2860 potong, yang mana penjualan produk pakaian dapat mengalami kenaikan sebesar 20% per tahun (Sahlan, 2012). Dibalik semua keindahan berbagai macam pakaian yang penuh variasi warna, tersimpan satu masalah yang cukup membahayakan bagi lingkungan, yaitu limbah cair. Proses pewarnaan menggunakan bahan kimia berbahaya yang termasuk dalam kategori B3 (bahan beracun berbahaya).
Berdasarkan sifatnya zat warna dibedakan menjadi dua, yaitu asam dan basa. Contoh zat warna basa adalah metilen biru, kristal violet, safranin, dan lain- lain. Salah satu jenis pewarna sintesis yang bersifat asam adalah methylene orange.
Dalam dunia industri tekstil, jumlah zat warna methylene orange penggunaannya mencapai 60-70% (Harichandran, 2015). Dengan ambang batas sebesar 5 mg/L (Kep Men LH No 51 Tahun 1995). Methylene orange merupakan zat warna anionik atau sering disebut dengan zat warna asam sehingga banyak digunakan untuk larutan indikator asam pada laboratorium yang bersifat toksik bagi lingkungan, diantaranya bersifat toksik bagi organisme yang hidup di perairan, menyebabkan kekeruhan pada perairan dan menghambat proses fotosintesis pada tanaman perairan sehingga banyak digunakan sebagai larutan indikator asam (Sasikala, 2016). Selain itu dapat berbahaya pula bagi kesehatan, diantaranya dapat menyebabkan iritasi pada kulit dan mata, dapat menyebabkan gangguan pencernaan seperti mual, muntah dan diare serta gangguan pernapasan (MSDS, 2008). Maka
2 dari itu, diperlukan metode yang tepat untuk menanggulangi permasalahan tentang penurunan kualitas air yang disebabkan oleh pewarna seperti methylene orange.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk penanggulangan masalah tersebut adalah metode Advanced Oxidation Processes (AOPs), dengan hasil akhir yang tidak berbahaya, ramah lingkungan, serta menghasilkan CO2 dan H2O. AOPs merupakan sistem yang didasarkan pada sifat oksidatif yang sangat kuat dari radikal hidroksil (•OH). Radikal ini dapat terbentuk dari kombinasi antara hidrogen peroksida (H2O2) dengan ion besi yang biasa disebut sebagai reagen Fenton (Deng, 2015).
Proses Fenton terjadi dari reaksi antara hidrogen peroksida (H2O2) dengan ion besi menghasilkan hydroxyl radical yang dapat mengoksidasi senyawa organik maupun anorganik. Reaksi oksidasi peroksida terkatalisis besi ini biasanya terjadi pada pH 3-5 dengan nilai potensial 2,8 V (Alba, 2010). Proses Fenton dapat menggunakan fase heterogen (support katalis). Katalis merupakan senyawa yang dapat mempercepat reaksi. Pada umumnya proses Fenton menggunakan katalis yang bersifat homogen yaitu katalis yang satu fase, namun katalis homegen ini memiliki kelemahan yaitu sulit untuk dipisahkan dari larutan hasil proses, tidak dapat digunakan kembali dan akan menjadi limbah berbahaya jika dibuang secara langsung, akan terbentuk reaksi yang dapat menghasilkan endapan Fe(OH)3
sehingga efektifitas degradasi berkurang (Zhang, 2014). Maka perlu digunakan katalis heterogen yaitu CaO sebagai support katalis ion Fe. Katalis heterogen lebih ramah lingkungan, stabil pada temperatur tinggi, memiliki pori yang besar, dapat digunakan kembali untuk proses selanjutnya dan harga yang relatif murah (Sharma, 2011).
CaO bisa didapatkan dari proses kalsinasi dengan temperatur tinggi pada cangkang telur yang mengandung CaCO3. Cangkang telur mengandung 94%
kalsium karbonat. Sementara itu, rata-rata dari cangkang telur mengandung 3%
fosfor dan 3% terdiri atas magnesium, kalium, natrium, seng, mangan, besi dan tembaga (Butcher, 1990). Menurut data BPS (2019), limbah cangkang telur ayam di Kalimantan Timur pada tahun 2019 mencapai 13.834.74 ton. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa produksi telur di Kalimantan Timur sangat besar sehingga dapat menghasilkan limbah berupa cangkang telur yang besar pula.
3 Limbah cangkang telur selama ini hanya dianggap sebagai sampah, dan belum banyak diolah secara maksimal. Dengan kandungan kalsium, maka cangkang telur dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan densitas mineral dalam tulang untuk penderita osteoporosis. Selain itu, kandungan kalsium karbonat (CaCO3) pada cangkang telur dapat dimanfaatkan sebagai campuran katalis (support) pada pemurnian air limbah (Daengprok, 2003). Oleh karena itu diharapkan bahwa cangkang telur dapat digunakan sebagai sumber CaO yang mempunyai kemurnian tinggi sehingga mampu berperan sebagai katalis.
Untuk mensitesis Feteremban katalis support CaOdengan menggunakan metode impregnasi merupakan salah satu metode pembuatan katalis berupa pengisian logam ke dalam rongga pori dengan cara mengkontakkan padatan yang terlarut dalam pelarut agar dapat terikat pada permukaan penyangga (Haber, 1995).
Sehingga metode impregnasi cocok digunakan pada penilitian ini karena dapat mensintesis Fe2O3 kedalam pori-pori dipermukaan CaO dan menjadi katalis CaO/Fe2O3.
Berdasarkan penelitian (Helwani, 2020), proses pembentukan katalis CaO/Fe2O3 dilakukan dengan kalsinasi cangkang telur ayam pada temperatur 900oC untuk menghasilkan CaO, lalu pembentukan katalis CaO/Fe2O3 dengan proses impregnation. Setelah proses impregnation katalis CaO/Fe2O3 dikalsinasi menggunakan temperatur optimal yaitu 600oC selama 3 jam. Saat proses degradasi salah satu faktor yang mempengaruhi adalah konsentrasi katalis CaO/Fe2O3 (Liu, 2015). Oleh karena itu, pada penelitian ini menggunakan CaO sebagai katalis support pada Fe2O3 untuk melihat pengaruh variasi konsentrasi katalis CaO/Fe2O3
terhadap degradasi methylene orange.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah yang diperoleh adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi CaO/Fe2O3 terhadap degradasi methylene orange?
4 2. Bagaimana menganalisis penambahan konsentrasi paling optimum pada
katalis CaO/Fe2O3 terhadap degradasi methylene orange?
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah yang telah diuraikan, maka tujuan penelitian adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui pengaruh variasi konsentrasi katalis CaO/Fe2O3 terhadap degradasi methylene orange
2. Menganalisis penambahan konsentrasi yang paling optimum pada katalis CaO/Fe2O3 terhadap degradasi methylene orange
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dapat diberikan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberikan informasi mengenai pengaruh penambahan katalis support CaO pada Fe2O3 dari limbah cangkang telur terhadap degradasi methylene orange.
2. Memberi informasi mengenai pengaruh variasi konsentrasi CaO/Fe2O3
terhadap degradasi methylene orange.
3. Memberikan informasi mengenai pengolahan limbah cangkang telur untuk mendapatkan kandungan CaO sebagai katalis support.
4. Meningkatkan manfaat dari limbah cangkang telur sebagai bahan alternatif katalis support yang dapat mendegradasi methylene orange.
1.5 Batasan Masalah Penelitian
Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Sumber CaO yang digunakan berasal dari limbah cangkang telur yang di dapatkan dari pedagang martabak telur sekitar daerah Balikpapan
2. Sumber katalis Fe2O3 yang digunakan berasal dari larutan garam Fe(NO3)3.9H2O.
5 3. Jenis limbah yang digunakan pada penelitian ini adalah methylene orange
artificial.
4. Sumber cahaya yang digunakan pada pengujian Visual yaitu visible light. 5. Keadaan pH katalis CaO/Fe2O3 yang digunakan pada penelitian ini
dianggap optimal
6. Kecepatan stirrer yang digunakan pada pembuatan katalis CaO/Fe2O3 yaitu
± 700 rpm.
7. Waktu kontak yang digunakan pada proses degradasi optimum pada waktu 48 jam.
8. Proses degradasi dilakukan dalam keadaan botol terbuka.
1.6 Kerangka Pemikiran Penelitian
Penelitian ini menggunakan kerangka pemikiran yang dapat memberikan gambaran mengenai penelitian tugas akhir yang dikerjakan. Berikut adalah kerangka penelitian pada penelitian tugas akhir ini.
Gambar 1. 1 Kerangka Pemikiran Penelitian
Pengaruh Konsentras CaO/Fe2O3
Terhadap Degradasi Methylene Orange Pengujian
Metode Variabel
Material
CaO Dari Cangkang Telur
Ayam (Buther, 1990)
Variasi CaO/Fe2O3
3
0.5 gr (5000 ppm), 0.75 gr (7500 ppm), dan I gr (10000 ppm)
FTIR XRD
SEM
CaO/Fe2O3
AOPs Fenton
Zat warna methylene orange dengan konsentrasi larutan 100 ppm dalam beberrapa variasi konsentrasi katalis CaO/Fe2O3 yaitu 0.5 gr (5000 ppm), 0.75 gr (7500 ppm), dan 1 gr (10000 ppm) dalam 100 ml larutan dengan kalsinasi awal 900oC dan kalsinasi setelah impregnation 600oC serta penambahan H2O2.
