Asam humat yang diisolasi dari tinja sapi (AHTS) telah terbukti mampu mengakumulasi atau mengadsorpsi kation Pb (II) dengan efektif dan efasien. Adsorpsi kation Pb (II) oleh AHTS terjadi maksimum pada pH 5 dengan kapasitas ikat 157,492 mg/g AHTS. Isolasi AHTS dari tinja sapi bukan merupakan pekerjaan yang mudah karena harus melalui beberapa tahap isolasi dan rendemen yang dihasilkan tidak banyak yaitu 6,18% sampel untuk tinja sapi yang berumur 100 hari (Suyono, 2002). Oleh karena itu AHTS yang telah mengikat kation Pb (II) perlu didesorpsi agar dapat digunakan kembali untuk proses adsorpsi selanjutnya.
Menurut Atkins (1999), proses adsorpsi dapat berlangsung dengan dua cara yaitu adsorpsi fisika (fisisorpsi) dan adsorpsi kimia (kimisorpsi). Proses adsorpsi melibatkan gaya-gaya dari paling lemah sampai paling kuat yaitu gaya Van der Waals (Edisosiasi kurang dari 5 kkal/mol), ikatan hidrogen (Edisosiasi antara 5-10 kkal/mol), ikatan ion (Edisosiasi antara 10-80 kkal/mol) dan ikatan kovalen (Edisosiasi antara 80-100 kkal/mol) (Fessenden dan Fessenden, 1982; Monk, 2004; Stevenson, 1994). Adsorpsi fisika melibatkan gaya-gaya antar molekul seperti gaya Van der Waals dan ikatan hidrogen (Atkins, 1999; Cahyaningrum, 2001; Stevenson, 1994). Adsorpsi kimia melibatkan ikatan ionik dan ikatan kovalen (Atkins, 1999; Oscik, 1982; Stevenson, 1994). Gaya Van der Waals terjadi karena perubahan densitas muatan listrik dari masing-masing atom pada suatu molekul dan interaksi elektrostatik antara dipol-dipol (Monk, 2004; Stevenson, 1994). Ikatan hidrogen terjadi karena atom hidrogen yang bermuatan parsial potitif dari suatu molekul ditarik oleh pasangan elektron dari atom molekul lain yang sangat elektronegatif, seperti oksigen, nitrogen, dan flour (Fessenden dan Fessenden, 1982). Ikatan ionik terjadi antara atom-atom yang selisih elektronegativitasnya besar, sehingga terjadi perpindahan elektron dari atom donor elektron ke atom akseptor elektron (Oktoby et al, 2001). Ikatan kovalen terbentuk antara atom-atom yang selisih elektronegativitasnya kecil, sehingga elektron digunakan bersama di antara atom-atom tersebut (Golberg, 2004; Oktoby et al, 2001). Dua atau lebih jenis ikatan dapat terjadi secara bersamaan antara materi organik dan logam (Stevenson, 1994).
Berdasarkan uraian di atas, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian dengan mengambil judul “Absorbsi Asam Humat Tinja Sapi (AHTS) terhadap Logam Timbal (Pb) pada Air Lumpur Lapindo”.
Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan sebuah permasalahan sebagai berikut: “Apakah Asam Humat Tinja Sapi (AHTS) dapat mengadsorbsi logam timbal (Pb) pada air lumpur Lapindo dan berapa besar adsorbsinya?”1. Tinja Sapi sebagai Sumber Asam Humat
Tinja sapi merupakan produk biodegradasi vegetasi yang kaya lignin sehingga tinja sapi dapat digunakan sebagai salah satu sumber asam humat (Suyono, 2002). Tinja sapi potensial untuk digunakan sebagai salah satu sumber asam humat karena tersedia melimpah dan mudah didapat. Seekor sapi dewasa rata-rata setiap tahunnya dapat mengahasilkan 7,5 ton tinja sapi segar atau 5 ton tinja sapi busuk (Soedijanti & Hodmadi, 1982). Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Suyono (2002) diketahui bahwa asam humat yang diisolasi dari tinja sapi yang berumur 100 hari menghasilkan rendemen asam humat sebanyak 6,18%.
Dasar pembenaran mengenai adanya kandungan asam humat di dalam tinja sapi adalah teori lignin dalam pembentukan asam humat (Suyono, 2002). Menurut teori lignin, asam humat merupakan representasi dari lignin termodifikasi. Lignin termodifikasi terbentuk akibat pemanfaatan lignin oleh mikroorganisme secara tidak menyeluruh dan melepaskan humus sebagai residunya (Stevenson, 1994).
2. Karakteristik Asam Humat Tinja Sapi (AHTS)
Menurut Suyono (2002) AHTS memiliki karakteristik sebagai berikut:
Ø Berwujud padat, berwarna coklat kehitaman, keras, tidak meleleh pada pemanasan hingga 400oC, larut dalam basa, dan tidak larut baik di dalam air maupun pelarut organik (etanol, kloroform, dan CCl4).
Ø Terdiri dari rangkaian inti aromatik maupun rantai alifatik
Ø Merupakan suatu makromolekul yang tidak homogen, disusun oleh komponen-komponen senyawa turunan fenol
Ø Memiliki gugus-gugus fungsional karboksil, OH fenolik, dan OCH3
Ø Bersifat anionik
2. Logam Berat Timbal
Timbal (Pb) termasuk logam berat karena timbal mempunyai massa atom relatif lebih dari 23 g/mol yaitu 207,20 g/mol (Arsyad, 2001). Pb berwarna abu-abu kebiruan dan termasuk golongan IVA yang dapat larut dalam beberapa pelarut (seperti air, asam nitrat, garam dan EDTA), memiliki massa jenis 11,4 g/ml, titik leleh 327,5 0C, titik didih 1755 0C, jari-jari ion Pb2+ 1,32 Å, potensial elektroda standar -0,126 Volt dan mempunyai energi ionisasi -171 kkal (Arsyad, 2001; Darmono, 1995; Khopkar, 2003; Vogel, 1990).
Pb memiliki nomer atom 82, sehingga terdapat delapan puluh dua elektron yang mengisi orbital-orbitalnya (Brady, 1999). Konfigurasi atom Pb dalam keadaan dasar dapat dituliskan sebagai berikut:
82Pb : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p1
Kedaan oksidasi Pb yang paling umum adalah +2. Kation Pb2+ termasuk golongan kation logam pembentuk asam madya. Kation Pb2+ dalam air akan mengalami hidrolisis (Arsyad, 2001).
Pb2+ + H2O PbOH+ + H+
Bila ke dalam larutan Pb2+ ditambah larutan alkali (seperti KOH) maka akan meningkatkan hasil kali kelarutan antara [Pb2+] dengan [OH-]. Jika hasil kali kelarutan tersebut lebih besar dari Ksp Pb(OH)2 (Ksp Pb(OH)2 = 3 x 10-6) maka larutan akan jenuh dan terbentuk endapan putih Pb(OH)2 (Arsyad, 2001; Day dan Underwood, 1986; Vogel, 1990).
Pb2+ + 2OH- Pb(OH)2
Endapan Pb(OH)2 dapat larut kembali dalam basa berlebih membentuk ion [Pb(OH)4]2- (Vogel, 1990).
Pb(OH)2 + 2OH- [Pb(OH)4]2-
Pb banyak digunakan dalam industri pembuatan cat, industri percetakan (tinta), industi baterai (aki) dan juga bisa digunakan untuk melapisi logam lain supaya tidak mudah berkarat (Darmono, 1995). Selain bermanfaat logam Pb juga dapat menimbulkan efek negatif berupa pencemaran pada air, udara ataupun tanah, sehingga dapat merugikan makhluk hidup terutama manusia.
Kation Pb (II) dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui absorpsi Pb pada sayuran, asap hasil pembakaran tetraethyl lead (TEL) yang diabsorpsi kulit atau dihirup, serta air minum yang terkontaminasi Pb. Adanya kation Pb (II) dalam darah dan dalam otak mengakibatkan berbagai gangguan fungsi jaringan dan metabolisme, gangguan mulai dari sintesis hemoglobin darah, gangguan pada ginjal, sistem reproduksi penyakit kronis pada sistem saraf, menghambat sistem metabolisme sel serta gangguan fungsi paru-paru (Darmono, 1995; Martaningtyas, 2004).
3. Reaksi Asam Humat dan Kation Logam
Pembentukan asam humat adalah salah satu jenis reaksi yang terjadi baik pada sistem teresterial maupun sistem akuatik (Schnitzer, 1991). Asam humat merupakan bahan makromolekul yang memiliki gugus fungsional seperti -COOH, -OH fenolat maupun –OH alkoholat sehingga asam humat dapat membentuk kompleks dengan ion logam (Alimin dkk, 2005; Stevenson, 1994). Jumlah kation logam yang diikat asam humat ditentukan oleh nilai keasaman totalnya (Stevenson, 1994). Pengikatan kation logam oleh asam humat terjadi melalui penggantian secara reversibel hidrogen gugus fungsional asam oleh kation logam (Manahan, 1979).
M2+ + 2 AH MA2 + 2H+
(Tan, 1995)
dengan: M2+ = ion logam
AH = Asam humat
MA2 = Kompleks logam-asam humat
Pembentukan kompleks Pb-AHTS melibatkan dua gugus aktif AHTS yang tidak saling bebas (ikatan kelat). Kelat cincin enam dapat dibentuk oleh gugus-gugus orto fenolik karboksilat dengan kation logam divalen. Sifat pembentuk ikatan kelat, menjadikan AHTS dapat mengikat kation logam dari sistem air walaupun dalam konsentrasi renik (Suyono, 2002).
Asam humat dapat mengikat kation logam baik pada kondisi sedikit asam, netral maupun sedikit basa. Pengikatan maksimal biasanya terjadi pada rentang pH 6,0-8,0, tetapi untuk kation-kation logam pembentuk basa lemah pengikatan efektif terjadi pada pH 5,0 (Stevenson, 1994). Pengaruh perbedaan pH pada kompleks logam-asam humat adalah terjadinya perbedaan tingkat ionisasi gugus COOH (Stevenson, 1994).
Karena strukturnya yang besar, maka AHTS memiliki sifat sebagai asam lemah. Reaksi asam lemah dengan kation logam dipengaruhi oleh konsentrasi kation dan pH sistem. Reaksi AHTS dengan kation timbal dipengaruhi oleh konsentrasi awal timbal. Karena banyaknya sisi aktif yang memiliki potensi untuk mengikat kation timbal, maka pengaruh konsentrasi kation timbal terhadap jumlah timbal diikat oleh AHTS bersifat multiplikatif. Pada konsentrasi timbal yang berlebih (2000 ppm) pH sistem berpengaruh terhadap jumlah timbal diikat oleh AHTS, tetapi tidak demikian untuk konsentrasi timbal yang kecil (1-4 ppm) (Suyono, 2002).
1. Adsorpsi
Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain (Day dan Underwood, 1986). Adsorpsi menyebabkan terjadinya perubahan jumlah molekul (ion atau atom) pada permukaan karena terjadinya ketidakseimbangan gaya pada batas antar permukaan adsorben dan adsorbat (Oscik, 1982). Adsorpsi dapat terjadi bila lapisan muka zat padat menarik spesies ionik atau molekuler dari cairan ke zat padat. Bahan yang teradsorpsi dapat membentuk lapisan yang terdiri dari satu sampai beberapa lapis molekul pada permukaan zat padat (Hartman, 1987).
Berdasarkan kekuatan interaksi adsorben dan adsorbat, proses adsorpsi dapat dibedakan dengan dua cara yaitu adsorpsi fisika (fisisorpsi) dan adsorpsi kimia (kimisorpsi) (Atkins, 1999). Energi yang menyertai adsorpsi fisika umumnya rendah yaitu kurang dari 10 kkal/mol, sedangkan energi yang menyertai adsorpsi kimia berkisar antara 10-200 kkal/mol (Amaria, 1998; Levine, 1988).
Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :
a. Sifat Adsorbat
Beberapa sifat adsorbat yang dapat mempengaruhi adsorpsi antara lain sifat adsorbat yang meliputi kelarutan dan massa molekul relatif (Mr) senyawa. Interaksi yang kuat dari pelarut dengan permukaan adsorben merupakan rintangan dan seringkali menurunkan adsorpsi adsorbat. Makin besar kelarutan zat terlarut, ikatan antara zat terlarut-pelarut makin besar sehingga adsorpsi akan semakin kecil. Kenaikan massa molekul relatif senyawa akan menyebabkan zat terlarut lebih mudah teradsorpsi (Cahyaningrum, 2001; Sembiring dan Sinaga, 2003).
b. Sifat Adsorben
Luas permukaan adsorben sangat berpengaruh terutama untuk tersedianya tempat adsorpsi. Adsorpsi merupakan gejala yang terjadi pada permukaan sehingga besarnya adsorpsi sebanding dengan luas permukaan spesifik. Makin besar luas permukaan makin besar pula adsorpsi yang terjadi (Sembiring dan Sinaga, 2003). Adsorben polar cenderung menyerap lebih kuat adsorbat polar dan adsorbat non polar terserap lebih lemah, sedangkan adsorben non polar cenderung menyerap lebih kuat adsorbat non polar dan adsorbat polar terserap lebih lemah (Cahyaningrum, 2001).
c. Konsentrasi Adsorbat
Adsorpsi mencapai maksimum jika terjadi kesetimbangan antara konsentrasi adsorbat yang diserap dengan konsentrasi yang tersisa dalam larutan. Semakin besar konsentrasi suatu zat, maka semakin kuat zat tersebut teradsorpsi (Sembiring dan Sinaga, 2003).
d. Waktu Singgung
Waktu singgung adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan adsorpsi. Pada saat kesetimbangan akan terjadi adsorpsi yang maksimum. Pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dilakukan untuk memberi kesempatan yang lebih banyak pada adsorben untuk bersinggungan dengan adsorbat (Sembiring dan Sinaga, 2003).
e. pH Larutan
Proses adsorpsi dipengaruhi pH larutan. Umumnya adsorpsi bertambah dengan menurunnya pH. Untuk asam-asam organik daya adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut (Sembiring dan Sinaga, 2003). Ionisasi asam humat dikendalikan oleh pH sehingga mempengaruhi kemampuannya untuk mengikat kation logam (Stevenson, 1994). Adsorpsi kation Pb (II) oleh AHTS terjadi maksimum pada pH 5 dengan kapasitas ikat 157,492 mg/g AHTS (Suyono, 2002).
1. Alat :
Ø Gelas Kimia
Ø Stirer
Ø Sentrifuge
Ø Spektrometer Serapan Atom
2. Bahan
Ø AHTS
Ø Air Lumpur Lapindo
Ø Gas Nitrogen
Berdasarkan penelitihan yang telah dilakukan diperoleh simpulan sebagai berikut :
Ø AHTS mampu mengadsorbsi logam Pb yang terdapat pada air lumpur Lapindo
Ø Logam Pb dari air Lumpur Lapindo yang mampu diadsorbsi oleh AHTS adalah sebesar 0,58 mg/g AHTS.
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad, M. Natsir. 2000. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan. Makasar: Gramedia Pustaka Utama.
Atkins, P. W. 1999. Kimia Fisik. Jilid II. Edisi IV. Jakarta: Erlangga.
Day, R. A. dan A. L. Underwood. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi V. Jakarta: Erlangga.
Fessenden, Ralp J., dan Fessenden, Joan S. 1982. Kimia Organik. Jilid 1. Edisi III. Jakarta: Erlangga
Suyono. 2002. Karakteristik Fisikokimia, Kapasitikat Ikat, dan Pola Ikat Asam Humat Tinja Sapi terhadap Katon Timbal. Disertasi . Surabaya: Unirversitas Airlangga.
Vogel. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Bagian I. Jakarta: Kalman Media pustaka.
0 komentar:
Posting Komentar